Netzintegration von Fahrzeugen mit elektrifizierten ... - JUWEL

5.5 Änderung der Batterielebensdauer aufgrund unterschiedlicher Fahrzeugnutzungsszenarien
nahme der Speicherfähigkeit für dieses Szenario ist in der Legende mit Ladestrategie 2b
bezeichnet und führt zu der längsten in dieser Abbildung dargestellten Lebensdauer von
über 12 Jahren. In Strategie 1 verbringt die Batterie einen größeren Anteil ihrer Nutzungsdauer
bei höheren Ladezuständen und somit bei höheren Spannungsniveaus als in den Ladestrategien
2 und 2b. Eben diese höhere Spannung führt im verwendeten Alterungsmodell
zur schnelleren Alterung und somit zum geringeren Energieinhalt der Zelle.
Für eine Abschätzung des Einflusses der Fahrprofile auf das Alterungsverhalten werden in
Abbildung 62 für Ladestrategie 1 der simulierte SOH über der Zeit in Jahren für alle drei verwendeten
Fahrprofile dargestellt. Für die beiden Fahrprofile, welche auf dem NEFZ und auf
dem veLOG09 basieren, werden Batterielebensdauern von 10,35 und 10,65 Jahren erreicht.
Das dritte in dieser Darstellung gezeigte Szenario hingegen führt zu einem Lebensende der
Batterie nach neun Jahren. Als Ursache für diesen deutlichen Unterschied kommen drei Ursachen
in Frage – die drei Eingangsgrößen für das Alterungsmodell – die Zyklentiefe, der
Ladezustand und die Temperatur. Im veLOG06-basierten Fahrprofil wird am meisten Energie
verbraucht. Daher rühren auch die längsten Ladedauern in Tabelle 18 für die Szenarien,
welche dieses Profil verwenden. Im Vergleich mit den beiden anderen Fahrprofilen (Szenarien
1 und 2) wird in Szenario 3 mindestens für den Ladevorgang die größte Zyklentiefe erreicht.
Bereits nach dem ersten simulierten Tag (1.1.2020) ist die Zyklenalterung in Szenario
3 in etwa doppelt so groß, wie in den beiden anderen Szenarien. Aufgrund der großen
Standzeiten einerseits und der im vorliegenden Alterungsmodell verwendeten Methode andererseits,
stellt die kalendarische Alterung gegenüber der Zyklenalterung den dominanten
Einfluss auf die Lebensdauer der Fahrzeugbatterie dar. In Szenario 3 hat die kalendarische
Alterung nach einem Tag einen Anteil von 99,96%. Dieser Anteil an der gesamten Alterung
ist qualitativ beispielhaft für alle Szenarien. Tabelle 19 zeigt für die drei Szenarien die über
den ersten Simulationstag gemittelten Ladezustände und Temperaturen. Der Einfluss des
Ladezustandes respektive der Spannung auf die kalendarische Alterung ist im Fall von Szenario
3 also am günstigsten für die Lebensdauer und kann somit nicht die Ursache für die im
Vergleich schnellere Alterung sein. Allerdings ist die mittlere Temperatur von Szenario 3 höher
als bei den Szenarien 1 und 2. Ursache für den höheren Mittelwert sind die längeren
Fahrzeiten, bei welchen die Temperatur deutlich über der Umgebungstemperatur liegt. Die
zweite Ursache für die kürzere Lebensdauer der Batterie in Szenario 3 ist die vergleichsweise
höhere Zelltemperatur aufgrund ihres exponentiellen Einflusses auf die Alterung.
Szenario Mittlerer Ladezustand Mittlere Temperatur [°C]
1 0,850 2,76
2 0,846 2,70
3 0,800 4,84
Tabelle 19: Über den ersten Simulationstag (1.1.2020) gemittelte Ladezustände und
Temperaturen der Zelle für die Szenarien 1–3.
Ein Vergleich von den Simulationsergebnissen der Szenarien 7 und 7c wird für die Untersuchung
des Einflusses der Rückspeisung von Energie in das Stromnetz auf die Batteriealterung
verwendet. In Tabelle 20 sind einige Rahmendaten der Simulationen zusammengefasst
und Abbildung 63 zeigt einen Vergleich der SOH-Verläufe für beide Ladestrategien über der
Seite 109