Netzintegration von Fahrzeugen mit elektrifizierten ... - JUWEL

5.3 Energiemodell
5.3.3 Batteriemodell
Die Traktionsbatterie eines Fahrzeugs mit elektrifiziertem Antriebsstrang (xEV) ist über die
Leistungselektronik mit den Antriebskomponenten verbunden. Abbildung 22 veranschaulicht
die strukturellen Zusammenhänge der Schnittstellen. Ein übergeordnetes Energiemanagementsystem
(EMS) überwacht und regelt die Energieflüsse im Fahrzeug, während das Batteriemanagementsystem
(BMS) für die Ausbalancierung der Zellspannungen und das Monitoring
der sicherheitsrelevanten Batteriezustände verantwortlich ist [Andrea, 2010; Bergveld,
2002; Garche & Jossen, 2000]. Insbesondere das BMS muss im hybridisierten oder rein batterieelektrischen
Fahrzeug an die eingesetzte Zellchemie angepasst werden.
Wie in Abschnitt 5.1.2 erwähnt, werden für die Modellierung und die Systemauslegung nur
Lithium-Ionen-Batterien betrachtet. Informationen zu weiteren elektrochemischen Speichern
sind ebenfalls in 5.1.2 zusammengefasst. Zukünftige Entwicklungen von Lithium-Ionen-
Batterien werden in Abschnitt 5.5.1 dargestellt.
Die Implementierung des punktförmigen Ersatzschaltbildmodells erfolgt derart, dass unterschiedliche
Batterietypen simuliert werden können. Das Modell besteht aus drei Teilmodellen
sowie einem Modul zur Beschränkung kritischer Batteriezustände. Abbildung 23 zeigt die
Verschaltung der Modelle für Klemmenspannung, Temperatur und Ladezustand der Lithium-
Ionen-Zelle mit den relevanten Ein- und Ausgangsgrößen. Die Modellparameter müssen für
jede Zellchemie und Bauart erneut identifiziert werden. Zum Teil können diese aus Datenblättern
entnommen werden. Um aber die Übereinstimmung von gemessener und simulierter
Spannung zu verbessern, werden zusätzlich Messungen zum elektrischen und thermischen
Verhalten des realen Systems benötigt. Anhand von Messungen unter anwendungsspezifischen
Belastungen wird das Modell validiert.
Kunde
Interface,
…
Fahrzeug
LE-Batterie-Modul
EMS
Netz/
EVU
EMS-Netz
Motorstrg
…
Ent-/Laderegler
Batterie/BMS
Schnittstellen KFZ
Schnittstellen Batterie
Abbildung 22: Schematische Darstellung der Schnittstellen von Batterie und Fahrzeug.
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