Messsystem mit Schutzkomponenten zum durchgängigen Test von ReUse-Lithium-Ionen-Hochenergiemodulen

Thomas Winkler

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

Eine gute Möglichkeit zur Reduktion des energetischen Fußabdruckes von Lithium-Ionen-Zellen ist die Wiederverwendung – allgemein als auch ReUse bezeichnet. Werden Batterien aufgrund von Kapazitätsverlust aus dem Fahrbetrieb ausgemustert so können diese in alternativen Anwendungsfeldern – bspw. stationär – wieder eingesetzt werden. Um bereits verwendete Zellen wiederverwenden zu können, ist eine Prüfung dieser notwendig. Über einen Lade- und Entladezyklus können Tendenzen des tatsächlichen Kapazitätsverlusts und das Verhalten bei erneutem Einsatz ermittelt werden. Im Vordergrund steht bei solchen Messungen der Sicherheitsaspekt, da bei falscher Handhabung eine Zelle wesentliches Brandpotential besitzt. Diese Master-Arbeit behandelt den elektrotechnischen Entwurf und die Konstruktion eines Systems, mit dessen Hilfe Hochenergiemodule auf Lithium-Ionen-Basis vermessen werden können. Diese Module sollen nach ihrem ersten Einsatz wiederverwendet werden. Dabei sollen Größen wie Zellspannungen, Temperatur, Strom, die Lade- und Entladezeit gemessen und hierdurch Rückschlüsse auf die Qualität jeder einzelnen Zelle möglich gemacht werden. Die implementierten Schutzfunktionen wurden zumeist redundant ausgeführt und sollen unter allen Umständen einen Schaden an Modulen oder Bediener verhindern. Zusätzlich findet im Betrieb ein Spannungsausgleich statt, der auf dem passiven Balancing basiert. Das Ergebnis der Arbeit ist ein voll einsatzfähiges Funktionsmuster, welches auf korrekte Erfüllung der Funktionsvorgaben und Beherrschung von Fehlerfällen getestet wurde. Aus praktischen Versuchen wurden Verbesserungsmöglichkeiten identifiziert. Die Dokumentation des Aufbaus wird in dieser Arbeit behandelt und soll helfen, Erkenntnisse des Entwicklungsprozesses in künftige Projektstadien miteinfließen zu lassen.
Titel in ÜbersetzungMeasurement system including protective functions for the continous testing of re-use lithium-ion high-energy modules
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Weiß, Helmut, Mitbetreuer (intern)
  • Ziegerhofer, Herbert, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung1 Juli 2016
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2016

Bibliographische Notiz

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Schlagwörter

  • Lithium-Ionen
  • ReUse
  • Batteriemanagement
  • passives Balancing
  • Datenverarbeitung

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