Netzintegration von Fahrzeugen mit elektrifizierten ... - JUWEL

5.5 Änderung der Batterielebensdauer aufgrund unterschiedlicher Fahrzeugnutzungsszenarien
Zelle einmal vollständig entladen und wieder geladen wird. Der gesamte zulässige Bereich
des Ladezustandes einer Zelle wird dabei durchschritten. Die in Tabelle 15 gezeigten Verläufe
der Zyklenzahlen sind nichtlineare Funktionen der Zyklentiefe und basieren auf institutsinternen
Erfahrungswerten und nicht veröffentlichten Messergebnissen. Für die korrigierten
Zyklenzahlen N Zyklen ergibt sich für die in Abbildung 58 dargestellte betriebsbedingte Alterung
pro Zyklus eine gute Approximation mit
3
( ΔSOC) = α ⋅ ΔSOC
+ β ⋅ ΔSOC
+ γ ⋅ ΔSOC
+ δ
a Zykl
2
(28)
einem Polynom 3. Grades. Eine Summation
A
Zykl
N
( ΔSOC
kh)
) = a
( ΔSOC(
kh)
)
Zykl
( (29)
k=
0
mit der Schrittweite h und dem Faktor k = 0…N liefert unter Verwendung des Startwertes
SOC(0) = 0 die Zyklenalterung für den gesamten simulierten Zeitraum.
4 x 10-4 Zyklentiefe
Alterung pro Zyklus
3
2
1
Original Daten
Approximation
0
0 0.5 1
Abbildung 58: Alterung pro Belastungszyklus als Funktion der Zyklentiefe bei Nenntemperatur.
Angenommen ein Elektrofahrzeug startet mit vollständig geladener Batterie eine Fahrt und
fährt eine gewisse Strecke. Nach der Fahrt wird die Batterie wieder geladen bis sie voll ist.
Stark vereinfacht durchläuft die Batterie einen tiefen Zyklus, einen Makrozyklus. Die Zyklentiefe
hängt von der zurückgelegten Distanz und der Fahrweise ab. Bei genauerer Betrachtung
des Ladezustandsverlaufs wird deutlich, dass die Entladevorgänge während der Fahrt
immer wieder durch kurze Ladephasen unterbrochen werden. In den Bremsphasen wird ein
Teil der Bremsenergie zurück gespeist, sie wird rekuperiert. Dadurch entstehen so genannte
Mikrozyklen. Die Kurve des Ladezustandsverlaufs ist gewissermaßen eine Überlagerung
oder Abfolge unterschiedlicher Zyklen. Soll die zyklenbedingte Alterung für einen Ladezustandsverlauf,
welcher den realen Betrieb nachbildet, angeben werden, so müssen Anzahl
und Zyklentiefen der Mikro- und Makrozyklen bekannt sein. Die Eingangsgröße des Modells
für die betriebsbedingte Alterung, die Zyklentiefe SOC muss für beliebige Ladezustandsverläufe
während der Simulation mit Hilfe eines Algorithmus berechnet werden. Dieser Algorithmus
detektiert lokale Extrema im SOC-Verlauf und berechnet die Differenz zwischen zwei
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