Holdings: Breitbandige elektronische Nachbildung von Lithium-Ionen-Zellen für Anwendungen in der Elektromobilität

Breitbandige elektronische Nachbildung von Lithium-Ionen-Zellen für Anwendungen in der Elektromobilität:

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Bibliographic Details
Main Author:	Lüke, Christopher 1984- (Author)
Format:	Thesis Book
Language:	German
Published:	Düren Shaker Verlag 2022
Series:	Berichte aus der Elektrotechnik
Subjects:	Batteriemanagementsystem Lithium-Ionen-Akkumulator Emulator Array Simulation Elektrofahrzeug Lithium-Ionen-Zellen Elektromobilität Impedanznachbildung Impedanzemulation Hochschulschrift
Online Access:	Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis
Physical Description:	viii, 220 Seiten Illustrationen, Diagramme 21 cm, 342 g
ISBN:	9783844085815

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG 1 1.1 MOTIVATION UND ZIEL ............................................................................... 1 1.2 ANSATZ UND GLIEDERUNG DER ARBEIT ..................................................... 3 2 LITHIUM-IONEN-ZELLEN 7 2.1 AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE ................................................................ 7 2.2 BESCHREIBUNG DES ZELLZUSTANDES .......................................................... 11 2.3 VERHALTEN UND EIGENSCHAFTEN ................................................................ 13 2.3.1 LANGZEITVERHALTEN ...................................................................... 14 2.3.2 KURZZEITVERHALTEN ...................................................................... 15 2.4 GEWINNUNG DER ZELLPARANIETER ............................................................. 18 2.4.1 ALTERUNGSSTUDIE ......................................................................... 19 2.4.2 MESSUNG DER KOMPLEXEN ZELLIMPEDANZ ................................. 19 2.5 EINSATZ VON LI-IONEN-ZELLEN IM KRAFTFAHRZEUG ................................. 22 2.5.1 ENERGIESPEICHERARCHITEKTUR ....................................................... 23 2.5.2 BATTERIEMANAGEMENTSYSTEME ................................................... 24 2.5.2.1 SICHERHEITSRISIKEN VON ENERGIESPEICHERN .................. 24 2.5.2.2 UEBERWACHUNG UND BALANCIERUNG VON BATTERIEZELLEN 25 2.5.2.3 ZUKUENFTIGE TECHNISCHE ENTWICKLUNGEN ..................... 28 3 ZELLEMULATION 31 3.1 ELEKTRONISCHE ZELLEMULATOREN ............................................................. 32 3.1.1 STAND DER TECHNIK ................................................................... 34 3.2 STRUKTUR DES BREITBANDIGEN ZELLEMULATORS ........................................... 38 3.2.1 INFRASTRUKTUR ............................................................................ 39 3.2.2 SYSTEMSTRUKTUR ZELLEMULATOR .................................................... 41 3.3 ELEKTRONISCHE IMPEDANZNACHBILDUNG .................................................... 46 3.3.1 STAND DER TECHNIK ................................................................... 47 3.3.2 FLEXIBLE BREITBANDIGE IMPEDANZEMULATION ............................ 48 4 ECHTZEITSIMULATION VON ELEKTROCHEMISCHEN ZELLEN 53 4.1 ANFORDERUNGEN AN DIE ZELLSIMULATION ................................................. 53 4.2 HARDWAREMODUL ECHTZEITSIMULATOR ....................................................... 55 4.2.1 FPGA-BASIERTER SIGNALPROZESSOR .............................................. 56 4.2.2 EINGEBETTETES COMPUTERSYSTEM .............................................. 57 4.3 IMPLEMENTIERUNG DES ZELLMODELLS ....................................................... 60 4.3.1 MODELLKOMPLEXITAET ................................................................... 64 4.3.2 KURZZEITMODELL ......................................................................... 67 4.3.2.1 LAUFZEITOPTIMIERTE DIGITALE FILTER ............................. 69 4.3.2.2 REALISIERUNG DES FILTERS ........................................... 73 4.3.3 LANGZEITMODELL ......................................................................... 78 4.3.3.1 LINEARE EFFEKTE .......................................................... 80 4.3.3.2 LEERLAUFSPANNUNGSKENNLINIE UND HYSTERESE ............ 80 4.3.4 THERMISCHES MODELL ................................................................ 84 4.3.4.1 BERECHNUNG DER VERLUSTLEISTUNG ............................... 84 4.3.4.2 MODELLSTRUKTUR .......................................................... 85 5 MESSTECHNIK UND LEISTUNGSELEKTRONIK 87 5.1 HARDWAREMODUL MESSDATENERFASSUNG ................................................. 88 5.1.1 MESSKONZEPT ............................................................................... 89 5.1.1.1 AUTOMATISCHE KALIBRIERUNG ..................................... 91 5.1.2 EINGANGSSTUFE ............................................................................ 93 5.1.2.1 FREQUENZGANG UND SPEKTRALES RAUSCHEN .................. 99 5.1.2.2 FREQUENZGANGKOMPENSATION ....................................... 100 5.1.3 ANALOG-DIGITAL-UMSETZUNG ......................................................... 101 5.1.3.1 SIGNALPFADE MIT HOHER GENAUIGKEIT ........................... 102 5.1.3.2 SIGNALPFADE MIT HOHER BANDBREITE .............................. 105 5.1.4 ZUSAMMENFASSUNG ......................................................................... 105 5.2 HARDWAREMODUL LEISTUNGSENDSTUFE ...................................................... 109 5.2.1 ENDSTUFENKONZEPT ......................................................................... 110 5.2.2 DA-UMSETZUNG MIT HOHER BANDBREITE UND DYNAMIK .... 120 5.2.3 KOMPLEMENTAERE AUSGANGSSTUFE ................................................ 124 5.2.3.1 VERBREITETE ENDSTUFENKONZEPTE ................................. 124 5.2.3.2 GEGENTAKTENDSTUFE MIT AUTONOM GEREGELTEN AUS GANGSSTUFEN .................................................................. 127 5.2.4 KORREKTUR VON OFFSETSPANNUNGEN ............................................. 133 5.2.5 KOMPENSATIONSKONZEPT ............................................................... 137 5.2.6 AUSGANGSIMPEDANZ UND LINEARITAET .......................................... 139 5.2.7 FEHLER KOMPENSATION ..................................................................... 144 5.2.8 GENAUIGKEIT DER GLEICHSPANNUNGSAUSGABE ................................. 146 5.2.9 ZUSAMMENFASSUNG ........................................................................ 147 5.3 HARDWAREMODUL ENERGIEVERSORGUNG ...................................................... 149 5.3.1 DYNAMISCHE LEISTUNGSVERSORGUNG ............................................. 152 5.4 EIGENSICHERHEIT ....................................................................................... 154 5.4.1 SCHUTZBESCHALTUNG DER ANALOGEN EINGAENGE .............................. 155 5.4.1.1 KLEMMSCHALTUNG .......................................................... 155 5.4.1.2 ENTLADESCHALTUNG .......................................................... 156 5.4.2 SCHUTZBETRIEB .............................................................................. 156 5.4.2.1 UEBERWACHUNG DER LEISTUNGSENDSTUFE .......................... 158 5.4.2.2 LEISTUNGSSCHALTER .......................................................... 159 6 CHARAKTERISIERUNG DES EMULATIONSSYSTEMS 161 6.1 DEMONSTRATIONSSYSTEM ........................................................................... 161 6.2 FEHLERABSCHAETZUNG ................................................................................. 163 6.2.1 TOTZEIT DER IMPEDANZEMULATION ................................................ 164 6.2.2 PARASITAERE AUSGANGSIMPEDANZ ................................................... 166 6.2.3 LINEARITAETSFEHLER ........................................................................... 167 6.3 ZELLBALANCIERUNG ....................................................................................... 168 6.3.1 KURZZEITVERHALTEN ........................................................................ 168 6.3.2 LANGZEITVERHALTEN ........................................................................ 171 6.4 IMPEDANZEMULATION ................................................................................. 172 6.4.1 GALVANOSTATISCHE ANREGUNG ...................................................... 173 6.4.1.1 SYNTHETISCHE IMPEDANZ ................................................. 173 6.4.1.2 ZELLIMPEDANZ PRISMATISCHE ZELLE .................................. 176 6.4.2 POTENTIOSTATISCHE ANREGUNG ...................................................... 180 6.4.2.1 SYNTHETISCHE IMPEDANZ ................................................. 180 6.4.2.2 ZELLIMPEDANZ RUNDZELLE .............................................. 182 6.5 ZUSAMMENFASSUNG ..................................................................................... 183 7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 185 7.1 ZUSAMMENFASSUNG ..................................................................................... 185 7.2 AUSBLICK .................................................................................................... 188 LITERATURVERZEICHNIS 191 SYMBOLE UND ABKUERZUNGEN 207 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 211 TABELLENVERZEICHNIS 217 DANKSAGUNG 219
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