Selbsttragendes Batteriemodul mit multifunktionalem Zellverbinder

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• Verlag: Cuvillier Verlag
• Jahr: 2020
• eBook-ISBN:
  9783736963238
• ISBN drucken:
  9783736973237
• Auflage: 1

Diese Arbeit präsentiert ein selbsttragendes Batteriemodul, das die Zellen als mechanisches Bauteil nutzt und so den die Energiedichte auf Systemebene steigert. Zusätzlich schaffen multifunktionale Zellverbinder, die die elektrische und thermische Schnittstelle darstellen, Doppelfunktionen, die den Reparatur- und Recyclingprozess vereinfachen. Eine integrierte Zellüberwachungseinheit mit optischer Kommunikation misst die Zellspannung und die Temperatur und sorgt mit einem passiven Balancing für eine Ladungsangleichung der Module. Die elektrische Verbindung zu den Zellpolen findet über Druckkontakte statt, deren Kontaktwiderstand im selben Bereich oder sogar unterhalb derer von geschweißten Verbindungen liegt. Der druckkontaktierte Zellverbinder ermöglicht zugleich die thermische Kontaktierung der Zellpole im Batteriemodul und realisiert somit eine Axialkühlung, die im Vergleich zu einer Mantel- bzw. Radialkühlung, die internen Temperaturgradienten um bis zu einem Faktor zwei reduziert. Zyklentests von Zellen mit Mantel- und Polkühlung zeigen jedoch, dass die Kühlmethode trotz unterschiedlichen internen Temperaturgradienten keinen signifikanten Einfluss auf die Zellalterung hat. Einen entscheidenden Einfluss zeigt jedoch die Kühlleistung.

Inhaltsverzeichnis

• Abstract
• Zusammenfassung
• Kapitel 1
• Einleitung
• 1.1 Motivation
• 1.2 Aufbau der Arbeit
• Kapitel 2
• Grundlagen
• 2.1 Lithium-Ionen Zelle
• 2.2 Charakterisierungsmethoden
• Kapitel 3 Stand der Batteriesysteme
• 3.1 Aufbau
• 3.2 Verschaltung
• 3.3 Elektrische Kontaktierung
• 3.4 Thermisches Management
• 3.5 Thermische Anbindung
• Kapitel 4 Selbsttragendes Batteriemodul
• 4.1 Anforderungen
• 4.2 Zelle als konstruktives Element
• 4.3 Modulkonstruktion
• 4.4 Integrierte Zellüberwachungseinheit
• 4.5 Master-Managementsystem
• 4.6 Gehäuse und Kühlsystem
• Kapitel 5 Druckkontaktierter Zellverbinder
• 5.1 Theoretische Betrachtung
• 5.2 Beschaffenheit des positiven Zellpols
• 5.3 Messaufbau
• 5.4 Kontaktwiderstand Pluspol
• 5.5 Schlussfolgerung
• Kapitel 6 Polkühlung und Mantelkühlung
• 6.1 Zellstruktur und thermische Eigenschaften
• 6.2 Versuchsaufbau
• 6.3 Station¨arer thermischer Zustand
• 6.4 Kühlleistungen
• 6.5 Generierte Wärmeleistung
• 6.6 Zelltemperatur
• 6.7 Vergleich
• 6.8 Messunsicherheiten
• 6.9 Schlussfolgerung
• Kapitel 7 Kühlmethode und Zellalterung
• 7.1 Versuchsdurchführung
• 7.2 Kühlleistungen
• 7.3 Zyklentest
• 7.4 Schlussfolgerung
• Kapitel 8Ausblick
• Formelzeichen und Abkürzungen
• Tabellenverzeichnis
• Abbildungsverzeichnis
• Literaturverzeichnis
• Ver¨offentlichungen