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Physikalisch-chemisch motivierte Parametrierung und Modellierung von echtzeitfähigen Lithium-Ionen Batteriemodellen - eine Fallstudie zur Tesla Model S Batterie

In dieser Arbeit wird ein physikalisch-chemisch motiviertes impedanzbasiertes und echtzeitfähiges Lithium-Ionen-Batteriemodell vorgestellt und auf Basis von Zellen aus einem Tesla-Modell S parametriert. Die Arbeit ist in drei Teile gegliedert. Im ersten Teil werden die elektrochemischen Eigenschaften des Tesla Model S Moduls, seiner Voll- und Halbzellen untersucht. Der zweite Teil beschreibt die Herleitung eines generischen elektrischen und thermischen Batteriemodells. Beide Modelle bilden die Grundlage für das sogenannte ISEAFrame, ein Simulations-Framework für Energiespeichersysteme. Im dritten Teil werden drei Testfälle für das Simulations-Framework diskutiert. Detaillierte Simulationen einer graphitbasierten Halbzelle, der Vollzelle und des kompletten Tesla Model S Moduls werden durchgeführt.

Das entwickelte Simulations-Framework wurde veröffentlicht und ist unter https://github.com/FHust/ISEAFramework zugänglich.

Link: http://publications.rwth-aachen.de/record/752755

Veröffentlichung von Messergebnissen

Folgender Artikel wurde im Journal of Power Sources im Verlauf des openBat Projektes veröffentlicht:
Non-invasive investigation of predominant processes in the impedance spectra of high energy lithium-ion batteries with Nickel-Cobalt-Aluminum cathodes

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378775318311169

In diesem Artikel geht es um die Beschreibung und Zuordnung von elektrochemischen Prozessen zum Impedanzspektrum bei NCA Batterien über die Alterung.

openBat-App freigeschaltet

Die openBat-App ist nun freigeschaltet und kann kostenfrei genutzt werden. Schauen Sie sich hier ein Video-Tutorial an, das Ihnen die Bedienung der openBat-App näher bringt.

 Die Alterungssimulationen basieren auf dem Alterungsmodell von Schmalstieg [1]. Die Batterien können mittels eines elektrischen Ersatzschaltbildes modelliert werden, welches von Witzenhausen entwickelt wurde [2].

[1] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775314001876

[2] http://publications.rwth-aachen.de/record/687819

Ergebnisse

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Ergebnisse aus Inventarisierung

2,1 MiB

Ihre Ansprechpartner

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Friedrich Hust

ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe der RWTH-Aachen im Bereich Simulation von elektrochemischen Speichersystemen mit Schwerpunkt elektrische Modellierung.

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Jan Kabzinski

ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe der RWTH Aachen im Bereich Modellierung und Analyse von elektrochemischen Speichersystemen.

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Markus Nießen

Markus Nießen, erhielt seinen Diplom Ingenieur in Elektrotechnik an der RWTH Aachen University in Aachen, Deutschland im Jahr 2011. Seit 2012 arbeitet er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Stromrichtertechnik und elektrische Antriebe (ISEA) der RWTH Aachen University. In der Forschungsgruppe elektrischen Antriebe arbeitet er an Schaltmustern für Umrichter und neue Antriebskonzepte für Hybride Nahverkehrs Schienenfahrzeuge. In der Forschungsgruppe Modellierung, Analytik und Lebensdauerprognose entwickelt er ein Mehrkanal Messsystem für synchronisierte Batterie Einzelzellmessungen im Feldversuchen.

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Dirk Uwe Sauer

Dirk Uwe Sauer studierte Physik an der TH Darmstadt und schloss das Studium 1994 mit dem Diplom ab. Von 1992-2003 arbeitete er am Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE an der Universität Ulm als wissenschaftlicher Mitarbeiter, Projektkoordinator und Leiter der Gruppen Speichersysteme (2000 2003) und Netzunabhängige Stromversorgungen (2001 2003). Nach seiner Promotion 2003 erhielt der den Ruf als Juniorprofessor für Elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik an der RWTH Aachen und wurde 2009 zum Universitätsprofessor berufen. Zusammen mit Prof. Winter ist Dirk Uwe Sauer seit 2009 wissenschaftlicher Leiter der Konferenz Kraftwerk Batterie.

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Westwerk GmbH & Co. KG

Westwerk ist eine Digitalagentur mit dem Sitz im Herzen von Aachen. Mit einem etwa zehnköpfigen Team entwickelt Westwerk webbasierte Software-Lösungen und betreut die IT-Infrastruktur kleiner und mittelständischer Unternehmen. Im Projekt openBat ist Westwerk für die Realisierung des Simulationsfrontends und der Projektwebseite verantwortlich.