Ein Beitrag zur Charakterisierung, Modellbildung und Zustandsschätzung von Lithium-Ionen-Batterien für die Elektromobilität

von Tobias Felix Scholz

273 Seiten, Taschenbuch

Kurzbeschreibung des Verlags

Im Zuge der Dekarbonisierung des Verkehrs sind Lithium-Ionen-Batterien eine Schlüsseltechnologie. Sie unterliegen jedoch Alterungsprozessen, die vom Fahr- und Ladeverhalten sowie von Umweltfaktoren beeinflusst werden. Der State of Health (SOH) beschreibt den aktuellen Zustand, aus dem sich Reichweite, Leistung und Restwert von Elektrofahrzeugen (EV) ableiten lassen. Diese Dissertation widmet sich der Entwicklung einer modellbasierten Methode zur In-situ-Bestimmung und Prognose des SOH von Batteriepacks bei eingeschränkter Datenverfügbarkeit. Die Methodik basiert auf vier Säulen: der Erfassung realer Fahrzeugdaten, Laboruntersuchungen, Modellbildung und der Anwendung auf Diagnosedaten unter Einbezug öffentlicher Datensätze. Zum Einsatz kommt ein Greybox-Modell, das empirische Daten mit physikalischen Zusammenhängen verknüpft. Es kombiniert ein elektrisches Ersatzschaltbildmodell, ein thermisches Energiebilanzmodell und ein Alterungsmodell zur Beschreibung von SOH-Abnahme und Parameteränderungen. Als empirische Basis dienen zyklische Alterungsuntersuchungen an der Zelle NCR18650B unter Berücksichtigung realer Fahr- und Ladeprofile. Diskutiert wird die Übertragbarkeit der Laborergebnisse auf die Fahrzeugebene mittels Analyse realer Profile und Energieverbräuche. Die Lebensdauerprognose berücksichtigt dynamische Zyklen (z.B. WLTP), das Schnellladen und die Rekuperation. Ergänzend werden Untersuchungen am EV durchgeführt und durch Demontage sowie Vermessungen auf Modulebene validiert. Diese Dissertation schließt mit einem Ausblick auf den zukünftigen Forschungsbedarf ab, mit besonderem Augenmerk auf die industrielle Verwertbarkeit für Flottenbetreiber, Werkstätten und Leasinggesellschaften.

• Reihe: Wuppertaler Schriftenreihe zu Elektromobilität und Energiespeichersystemen
• Themen: Technologie, Ingenieurswissenschaft, Landwirtschaft, Industrieprozesse Verkehrstechnik und Transportwesen Elektrofahrzeuge / Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoffen
• ISBN: 9783819107993
• Sprache: Deutsch
• Erscheinungsdatum: 12.10.2026
• Größe: 21 x 14.8 cm
• Verlag: Shaker