VIRTUAL VEHICLE Geschäftsbericht 2009

hybride Technologien aus Verbrennungskraftmaschine
und elektrischem Antrieb gemeint), wie
sie bereits gut am Markt erhältlich sind, bringen
die Hersteller erste Fahrzeuge mit einem höheren
Grad an Elektrifizierung auf den Markt.
Diese Technologien werden als PlugIn-Varianten
mit größerem Energiespeicher für erste praktikable
Reichweiten (in etwa 30 bis 50 km) im rein
elektrischen Fahrmodus bezeichnet, bis hin zu
rein elektrischen Fahrzeugen, die derzeit noch
ein Nischendasein fristen.
In der Fachwelt werden bei Batteriemodellen
für Spannungs- und Strommodelle Ansätze für
Impedanzmodelle, empirische Approximationsmodelle
und elektrochemische (mechanistische)
Modelle verfolgt. Impedanz- und empirische
Modelle basieren nicht auf den mechanistischen
Vorgängen in der Zelle selbst, sondern behandeln
diese als Black-Box. Die Modellgattung der
mechanistischen Modellierung ist von der Know-
Abbildung 6: Prinzipieller Aufbau und
Funktion einer Lithium-Ionen Zelle
How-Tiefe um ein Vielfaches anspruchsvoller
und bietet demgegenüber Möglichkeiten, auf
die tatsächlichen Vorgänge in der Zelle rückzuschliessen.
Und genau dieser Umstand rechtfertigt
den Aufwand der detailreichen Modellierung
in den elektrochemischen Zusammenhängen,
speziell in der Produktentwicklung von Zellen
und Batteriesystemen und der Lebensdauerabschätzung.
Es kann also festgestellt werden, dass ein elektrochemisches
Modell reale Vorgänge in einem
Modell vereinfacht abbildet. Damit entsteht ein
Werkzeug, das sogar unter Last der Zelle oder
des Batteriesystems eine Aussage auf Vorgänge
in der Zelle zulässt. Ein spezieller Anwendungsfall
ist die Verbindung der Lebensdauerprognose
mit diesem detaillierten Modellierungsansatz.
Hierbei werden schädigende Vorgänge bewertet
und als Information in die Prognose mit eingebunden.
Das Batteriesystem ist heute das technische und
wirtschaftliche Nadelöhr in der Umsetzung der
Elektromobilität. Eine zuverlässige und robuste
Alterungsprognose im komplexen Umfeld des
Automobils ist die Grundvoraussetzung, um das
System effizient nutzen zu können. Damit kann
verhindert werden, dass Systeme überdimensioniert
und damit zu teuer am Markt platziert
werden. Dem gegenüber steht eine zu kleine Dimensionierung
des Energiespeichers und damit
einhergehend entweder verringerte Kundenfunktion,
wie zum Beispiel zu geringe Reichweite,
oder zu wenig Treibstoffersparnis. Sollte es im
schlechtesten Fall zu gehäuften Ausfällen des
Fahrzeugs beim Endkunden kommen, wird die
Elektromobilität nicht ihr inhärentes Potential
aufzeigen können und sich deswegen möglicherweise
nicht durchsetzen.
Abbildung 7: Alterungsprognose, der traditionelle
Pfad und die Erweiterung mittels Modell
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