Durch die fortschreitende Elektrifizierung von Straßenfahrzeugen und den damit verbundenen gestiegenen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten werden immer größere Leistungs- und Energiedichten bei den Akkumulatoren erreicht. In diesem Bericht wird ein modulares Batteriesystem vorgestellt, mit dem es möglich ist, anwendungsspezifische Energiespeicher aufzubauen. Die Anforderung der Modularität an das Gesamtsystem gilt gleichermaßen für die notwendige Infrastruktur, respektive die Ladeelektronik. Deswegen ist hier eine Topologie, bei der jeder Einzelzelle im Batteriestack eine leistungselektronische Komponente zugeordnet ist, gewählt worden. Diese Leistungselektronik übernimmt sämtliche Funktionen die für einen sicheren Betrieb der Batterie notwendig sind, wie z. B. Überwachung der Zellspannung und Temperatur. Im normalen "Plugin-Ladebetrieb" stellt die gleiche Leistungselektronik eine Ladeleistung von 1 kW pro Einzelzelle zur Verfügung. Im "Dynamic-Balancing-Mode" erfolgt die Versorgung der Leistungselektronik jeder Einzelzelle aus der Gesamtbatteriespannung. Die Zellen mit den geringsten Energieinhalten können bei dieser Architektur von dem Gesamtpack während des Betriebs des Fahrzeuges gestützt werden, wodurch der Energieinhalt der in Serie verschaltenden Zellen optimal genutzt werden kann. Besonders die hohe Betriebsverfügbarkeit von Nutzfahrzeugen stellt eine große Herausforderung an das Batteriesystem dar. Durch die Integration der Leistungselektronik in die Einzelzelle kann diese Betriebsverfügbarkeit deutlich verbessert werden.
Due to the continual electrification of road vehicles and the associated increased research and development work higher and higher power and energy densities are being reached for the accumulators [1]. This report relates to a battery system which enables the construction of custom designed energy storages. The requirement of modularity to the overall system applies to both the necessarily infrastructure and the charging electronics. Therefore a topology in which every single cell of the battery stack is assigned to a power electronic component has been chosen. This power electronics is responsible for all functions which are necessary for a safe use of the battery such as surveillance of the cell voltage and temperature. The same power electronics provides a charging power of 1 kW per battery cell during the normal "Plugin" charging operation. When using the " Dynamic-Balancing-Mode " the power electronics is occurred by the total battery voltage. Because of this architecture the cells with the lowest individual energy can be supported while the operation of the vehicle by the total package whereby the energy of the series-connected cell can be used optimally. Especially the high availability of the system of utility vehicles is a great challenge to the battery system. Thanks to the integration of the power electronics into the battery cell the availability can be improved signifycantly.
Modulares Lithium-Ionen-Batteriesystem für Nutzfahrzeuge mit hocheffizienter integrierter Leistungselektronik
Modular Lithium-Ion-Battery-System for utility vehicles with high efficient integrated power electronics
2011
8 Seiten, 10 Bilder, 5 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Leistungselektronik , Batteriebetrieb , Elektrifizierung , Überwachung , Energiespeicher , Gesamtsystem , Infrastruktur , Nutzfahrzeug , Straßenfahrzeug , Energieinhalt , Leistungsdichte , Energiedichte , Modularität , Lithiumionenbatterie , Forschung und Entwicklung , Energiespeicherung , Hochverfügbarkeit
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