Beitrag zur Bewertung des Gesundheitszustands von Traktionsbatterien in Elektrofahrzeugen

Phan-Lam Huynh stellt eine universelle Methode zur Bewertung von Traktionsbatterien in Hybrid- und Elektrofahrzeugen ohne externe Sensorik vor. Basierend auf ausführlichen Grundlagenuntersuchungen am Batterieprüfstand identifiziert er einen Indikator für die Bewertung von Traktionsbatterien in Hybrid- und Elektrofahrzeugen. Der Autor realisiert die Erfassung der Werte im Fahrzeug über ein geführtes Diagnoseverfahren. Die Bewertung der Traktionsbatterie erfolgt durch einen lernenden Algorithmus. Den praktischen Nachweis der auf weitere Fahrzeugmodelle übertragbaren Methode führt Huynh an zwei Fahrzeugmodellen mit über 350 Testobjekten durch. Vorwort 6 Inhaltsverzeichnis 7 Abbildungsverzeichnis 10 Tabellenverzeichnis 14 Abkürzungen und Formelzeichen 16 Kurzfassung 19 Abstract 21 1 Einleitung 23 2 Stand der Technik 27 2.1 Lithium-Ionen Zellen 27 2.1.1 Funktionsweise und Eigenschaften 29 2.1.2 Kapazität über Lebensdauer 40 2.1.3 Zukünftige Technologien 43 2.2 Lithium-Ionen Zellen in Hybrid- und Elektrofahrzeugen 45 2.2.1 Übersicht über aktuelle Hybrid- und Elektrofahrzeuge 45 2.2.2 Diagnose im Fahrzeug 49 2.2.3 Diagnose in Hybrid- und Elektrofahrzeugen 51 2.3 Batteriemodelle 54 2.3.1 Ersatzschaltbildmodelle 55 2.3.2 Physikalisch-chemische Modelle 55 2.3.3 Weitere Modelle 56 3 Zellcharakterisierung und Modellierung 57 3.1 Parameteridentifikation 57 3.2 Modellierung von Zellen 61 3.2.1 Aufbau einer Einzelzelle 61 3.2.2 Optimale Anzahl an RC-Gliedern 65 3.2.3 Aufbau parallel verschalteter Zellen 66 4 Untersuchungen am Batterieprüfstand 70 4.1 Untersuchte Zellen und verwendete Messgeräte 70 4.2 Untersuchungslayout 72 4.2.1 Testzyklus zur Zellalterung 73 4.2.2 Untersuchungen an Einzelzellen 75 4.2.3 Untersuchungen an zwei parallel verschalteten Zellen 76 4.2.4 Untersuchungen an drei parallel verschalteten Zellen 78 4.3 Messergebnisse 79 4.3.1 Ergebnisse Einzelzelluntersuchungen 83 4.3.2 Ergebnisse von zwei parallel verschalteten Zellen 90 4.3.3 Ergebnisse von drei parallel verschalteten Zellen 101 4.4 Zusammenfassung der Messungen am Prüfstand 106 4.4.1 Ohmscher Widerstand als Indikator 106 4.4.2 Bewertung von parallel verschalteten Zellen 107 4.4.3 Analyse des Einflusses eines Zellaustausches 108 5 Methode und Anwendung an Elektrofahrzeugen 110 5.1 Motivation zur Entwicklung der Methode 110 5.2 Analyse der Rahmenbedingungen und prototypische Umsetzung 111 5.3 Methode und lernender Bewertungsalgorithmus 114 5.4 Praktischer Nachweis an realen Elektrofahrzeugmodellen 116 5.4.1 Untersuchungen am Smart Electric Drive 119 5.4.2 Untersuchungen am Citroën cZero 128 5.4.3 Untersuchungen an weiteren Fahrzeugmodellen 135 5.5 Zusammenfassung und Bewertung 138 5.6 Einschränkung der Methode 139 6 Zusammenfassung und Ausblick 141 Literaturverzeichnis 144 Anhang 160 Phan-Lam Huynh stellt eine universelle Methode zur Bewertung von Traktionsbatterien in Hybrid- und Elektrofahrzeugen ohne externe Sensorik vor. Basierend auf ausführlichen Grundlagenuntersuchungen am Batterieprüfstand identifiziert er einen Indikator für die Bewertung von Traktionsbatterien in Hybrid- und Elektrofahrzeugen. Der Autor realisiert die Erfassung der Werte im Fahrzeug über ein geführtes Diagnoseverfahren. Die Bewertung der Traktionsbatterie erfolgt durch einen lernenden Algorithmus. Den praktischen Nachweis der auf weitere Fahrzeugmodelle übertragbaren Methode führt Huynh an zwei Fahrzeugmodellen mit über 350 Testobjekten durch. Der Inhalt Lithium-Ionen-Zellen - Funktionsweise, Eigenschaften und zukünftige Technologien Diagnose in Hybrid- und Elektrofahrzeugen Zellcharakterisierung und Modellierung, Untersuchungen am Batterieprüfstand Methode und Anwendung der Bewertung von Traktionsbatterien in Hybrid- und Elektrofahrzeugen Die Zielgruppen Forschende und Studierende der Fachgebiete Fahrzeug- und Motorentechnik, insbesondere der Kraftfahrzeugmechatronik und Elektromobilität Führungs- und Fachkräfte aus der Automobil- und Zuliefererindustrie, die sich mit der Elektromobilität und der Fahrzeugdiagnose befassen Der Autor Phan-Lam Huynh promovierte an der Universität Stuttgart und ist heute im Bereich Elektromobilität und Kraftfahrzeugdiagnose tätig Front Matter....Pages I-XXIV Einleitung....Pages 1-4 Stand der Technik....Pages 5-34 Zellcharakterisierung und Modellierung....Pages 35-47 Untersuchungen am Batterieprüfstand....Pages 49-88 Methode und Anwendung an Elektrofahrzeugen....Pages 89-119 Zusammenfassung und Ausblick....Pages 121-123 Back Matter....Pages 125-145