Diese Arbeit befasst sich neben den allgemeinen Anforderungen an Batterien für Hybridfahrzeuge (Kapitel 2) ausschließlich mit NiMH-Akkumulatoren. In Kapitel 3 werden die Bestandteile sowie die Funktionsweise des NiMH-Akkumulators inklusive Nebenreaktionen beschrieben. Anschließend folgt in Kapitel 4 eine detaillierte Beschreibung der bekannten Alterungsmechanismen des NiMH-Systems aus der Literatur. Eine der Herausforderungen bei der Entwicklung von Hybridfahrzeugen stellt die Bereitstellung des bestmöglichen, elektrochemischen Energiespeichers dar. Um eine möglichst große Reichweite im emissionsfreien Betrieb zu erzielen, muss der Akkumulator eine große Energiedichte haben. Je höher die Leistungsdichte ist, desto leichter wird der Speicher bei gleich bleibender Leistungsanforderung. Darüber hinaus wird gefordert, dass der Akkumulator seine Funktion im Fahrzeug für mindestens zehn Jahre oder 150000 km erfüllt. Diese Forderungen sind ausschlaggebend bei der Auswahl des Batteriesystems. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, einerseits die verbleibende Lebensdauer der Batterie auf Basis der Veränderungen der Betriebsparameter (z.B. Temperatur, Entlade- und Ladestrom, Elektrolytkonzentration, Aktivmassenart) zu ermitteln und andererseits darauf aufbauend, die Betriebsbedingungen anzupassen, um eine möglichst hohe Lebensdauer zu erreichen. Dies erfolgt am System NiMH, da es im Vergleich zu Lithium technologisch ausgereifter sowie kostengünstiger ist. Bestätigt wird die starke Temperaturabhängigkeit der Alterung von NiMH-Akkumulatoren. Deren Einfluss trägt über mehrere Primär- und Sekundärmechanismen stark zur Verschlechterung der Zelleigenschaften bei. Hingegen spielt die Variation der Stromstärke entgegen der Erwartung im untersuchten Bereich nicht die große Rolle. Interessant ist, dass der Einfluss der Stromstärke auf die Alterung bei steigender Temperatur abnimmt. Im Zuge dieser Arbeit wird festgestellt, dass die Anzahl der in der Zelle umgesetzten Amperestunden nur ein zweitrangiges Kriterium zur Beurteilung der Zellgüte darstellt. Bei den untersuchten Akkumulatoren zeigt sich, dass nicht die Anzahl der Zyklen in einem bestimmten Zeitraum die Alterung definieren. Entscheidend ist, dass der Akkumulator in diesem bestimmten Zeitraum ständig zyklisiert wird. Zum Vergleich von verschiedenen Akkumulatoren darf deshalb der Amperestundendurchsatz nur bei exakt gleichen Testbedingungen bezüglich Temperatur, Stromstärke, Ladezustandsvariation und Testdauer herangezogen werden.
Alterungsuntersuchungen an Nickelmetall-Hydrid-Hochleistungsakkumulatoren für Hybridfahrzeuge
Reihe Elektrotechnik ; 2 ; 1-197
2007
197 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen
Theses
German
Alterungsuntersuchungen an Nickelmetall-Hydrid-Hochleistungsakkumulatoren für Hybridfahrzeuge
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