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| Strukturen von Batterie- und Energiemanagementsystemen mit Bleibatterien und Ultracaps | Dissertation von Dipl.-Ing. Detlef Heinemann
1 Einleitung 1
2 Elektrochemische Energiespeicher 4
2.1 Charakterisierung von Batteriesystemen 4
2.1.1 Kenndaten von Batteriesystemen 4
2.1.2 Definitionen von batterierelevanten Kenngrößen 6
2.2 Batteriesysteme 8
2.2.1 Blei-Batteriesysteme 9
2.2.2 NiCd-Batterien 19
2.2.3 NiMH-Batterien 22
2.2.4 Li-Ion-Batterien 27
2.2.5 NaNiCl-Batterie 28
2.2.6 Ultracaps 30
3 Allgemeine Anforderungen an Batteriemanagementsysteme 34
und deren Strukturen
3.1 Anforderungen an Batteriemanagementsysteme 34
3.1.1 Allgemeine Anforderungen 34
3.1.2 Überwachung von Ladung und Entladung 38
3.1.3 Ladeverfahren für Traktionsbatterien 40
3.1.4 Entladeverhalten 51
3.1.5 Ladezustandsbestimmung 56
3.1.6 Batterietemperierung, thermisches Management 57
3.1.7 Ladungsausgleich 62
3.1.8 Diagnose 64
3.2 Anwendungsgebiete für Batteriemanagementsysteme 67
3.2.1 Traktion 67
3.2.2 Hybridfahrzeug 71
3.2.3 Bordnetz 73
3.2.4 Photovoltaik als stand-alone Lösung 76
3.2.5 Portable Geräte 78
3.3 Strukturen von Batteriemanagementsystemen
für unterschiedliche Batteriesysteme am Beispiel
von Traktionsanwendungen in ESF 81
3.3.1 Grundlegende Struktur von Batteriemanagementsystemen 81
3.3.2 Blei-Gel-Batteriesystem 83
3.3.3 NiMH-Batteriesystem 85
3.3.4 Li-Ion-Batteriesystem 86
3.3.5 NaNiCl-Batteriesystem 88
3.3.6 Ultracaps 90
4 Ladezustandsbestimmung als Funktion von Batteriemanagementsystemen
für Blei-Gel-Batterien im Traktionsbetrieb 93
4.1 Problematik 93
4.2 Traditionelle Verfahren der Ladezustandsbestimmung 94
4.2.1 Ladungsbilanzierung 95
4.2.2 Ruhespannungsbestimmung 96
4.2.3 Impedanzspektroskopie 99
4.3 Modellierung des Batterieverhaltens 99
4.3.1 Anforderungen an Batteriemodelle 100
4.3.2 Bekannte Modellierungsansätze 100
4.3.3 Modellansatz zur Beschreibung einer 6V 160Ah 104
Blei-Gel-Batterie
4.4 Fuzzy Methoden zur Ladezustandsbestimmung 115
4.4.1 erforderliche Wissensbasis 116
4.4.2 Umsetzung 116
5 Realisierungen von Batteriemanagementsystemen
für Blei-Gel Batterien 119
5.1 Batteriemanagementsystem für VW Golf CitySTROMer A2 119
5.1.1 Grundprinzip des Fahrzeugs 119
5.1.2 Funktionsprinzip 121
5.1.3 Systemstruktur 122
5.1.4 Hardwarekomponenten Batteriemanagementsystem für
VW Golf CitySTROMer A2 123
5.2 Batteriemanagementsystem für CITYCOM cityEL 130
5.2.1 Struktur BMS cityEL 130
5.2.2 Hardwarekomponenten 131
6 Realisierung eines Energiemanagementsystems für einen hybriden
Energiespeicher aus Batterie und Ultracaps zum power-assist 142
6.1 Implementierung eines power-assist Leistungsspeichers 143
6.1.1 Einsatzgebiete Ultracap im cityEL 143
6.1.2 Systemanalyse LEV cityEL 144
6.1.3 Betriebsverhalten der Ultracaps 146
6.2 Betriebsstrategien des hybriden Energiemanagements 150
6.3 Systemauslegung 153
6.4 Hardwarekomponenten 161
6.5 Ergebnisse im Betrieb 163
7 Zusammenfassung 169
8 Literaturverzeichnis 172
9 Abbildungs- und Tabellenverzeichnis | Akkus | 784 |
| Umbau der City el Federung | | Umbauten | 624 |
| Umbau Mini El City auf NiCd-Batterie 42V/32Ah | | Akkus | 690 |
| Vorderradaufhängung | | Sonstiges | 572 |
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