Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

IAA 2013: Simulationstool für neue und gealterte Batterien

09.09.2013
Auf der IAA 2013 präsentiert das Fraunhofer IWES Simulationsmodelle und -tools für Entwickler in der Automobil- und Zulieferindustrie.

Die Software ISET-LIB bzw. ISET-LAB simuliert alle relevanten physikalischen und elektrochemischen Vorgänge in Li-Ionen- und Blei-Batterien unter verschiedenen Betriebsbedingungen.

Das nichtlineare Modell bietet: Vorhersage des Klemmenverhaltens, hohe Genauigkeit, beliebige Batteriezustände, Einblick in die inneren Vorgänge, Test von Zustandserkennungsalgorithmen.

"Batteriesimulationen auf Basis physikalisch-elektro-chemischer Modelle ersparen in der Automobil- und Zulieferindustrie aufwändige Messreihen und helfen Entwicklungsprozesse zu beschleunigen.", hebt Matthias Puchta vom Fraunhofer-Institut in Kassel hervor.

"Unsere Batteriemodelle werden seit mehr als 15 Jahren erfolgreich in nationalen und internationalen unternehmen eingesetzt. Zunächst nur für Bleibatterien und seit zwei Jahren auch für Li-Ionen. Damit können wir Entwicklungsprozesse in der Elektromobilität deutlich verkürzen und die Kosten für Batterieprototypen merklich senken.", so Puchta weiter.

Das Modell
ISET-LIB simuliert das Verhalten von Li-Ionen Batterien unter verschiedenen Betriebsbedingungen ausgehend von der Modellierung aller relevanten physikalisch-elektrochemischen Vorgänge. Als Grundlage dienen konstruktive Daten sowie charakteristische Parameter der Zellchemie, wodurch nahezu beliebige Bauformen nachgebildet werden können, ohne aufwändige Messreihen zur Parametrierung durchführen zu müssen. Hierdurch lassen sich auch unterschiedliche Alterungszustände modellieren, sofern die entsprechenden physikalisch-chemischen Veränderungen bekannt sind.

Unabhängig davon ermöglicht dieser Ansatz einen detaillierten Einblick in den Zustand sowie die inneren Vorgänge einer Li-Ionen Batterie, was speziell für die Entwicklung neuer Zellkonzepte und Batteriemanagementsysteme große Vorteile bringt. So können beispielsweise Zustandserkennungsalgorithmen effektiv getestet und weiterentwickelt werden.

Das Modell bildet das hochgradig nichtlineare Verhalten einer Li-Ionen Batterie auf Zellebene nach, wodurch eine hohe Simulationsgenauigkeit über den gesamten Betriebsbereich erreicht wird. Als Eingangsgrößen dienen neben dem Anfangszustand auch die Temperatur sowie das Strom- oder Spannungsprofil an den Batterieklemmen. Die Verbindung mehrerer Zellen zu einem Pack mit den entsprechenden Wechselwirkungen auf thermischer und elektrischer Ebene ist möglich.

Die Software
ISET-LIB ist als S-Function für den Einsatz unter Matlab/Simulink lieferbar, eine Implementierung für weitere Simulationsumgebungen ist auf Anfrage möglich. Das Softwarepaket verfügt über eine grafische Benutzeroberfläche zur Parametrierung, Initialisierung und Auswertung von Simulationen. Hier können neben dem Klemmenverhalten und der Temperaturentwicklung auf einfache Weise alle inneren Vorgänge und Zustände angezeigt und analysiert werden.

Eine Echtzeitvariante für den Einsatz in allen gängigen Hardware in the Loop Plattformen ist ebenfalls verfügbar. In Verbindung mit einer geeigneten Stromversorgung ist so beispielsweise der Bau virtueller Batterien (Batterieemulatoren) möglich, die das Klemmenverhalten realer Batterien präzise nachbilden.

Eigenschaften im Überblick

• Nichtlineares Modell
• Vorhersage des Klemmenverhaltens
• hohe Genauigkeit über gesamten Betriebsbereich
• Simulation beliebiger Batteriezustände
• Einblick in die inneren Vorgänge
• genaue Kenntnis des Batteriezustands
• Test von Zustandserkennungsalgorithmen für Batteriemanagementsysteme
• Bewertung von Zellkonzepten
• Parametrierung über konstruktive Daten
• keine Messungen erforderlich
• Nachbildung beliebiger Alterungszustände
• Echtzeitvariante für Hardware in the Loop Teststände verfügbar
Weitere FuE-Aktivitäten des Fraunhofer IWES im Zukunftsfeld CO2-neutrale Mobilität
• Netzintegration Elektromobilität
• Strategien und Infrastruktur
• Kommunikationskonzepte und -schnittstellen
• Effiziente Energiemanagementkonzepte
• Virtuelle Nachbildungen von Batterien
• Bidirektionale kontaktlose Energieübertragungssysteme
• Regeneratives Gas
• Entwicklungs-, Test- und Prüfplattformen

Uwe Krengel | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.iwes.fraunhofer.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Roboter zeichnet Skizzen von Messebesuchern
22.06.2018 | Fraunhofer-Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen SCAI

nachricht Automatisierung und Produktionstechnik – Wandlungsfähig – Präzise – Digital
19.06.2018 | Fraunhofer IFAM

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wendelstein 7-X erreicht Weltrekord

Stellarator-Rekord für Fusionsprodukt / Erste Bestätigung für Optimierung

Höhere Temperaturen und Dichten des Plasmas, längere Pulse und den weltweiten Stellarator-Rekord für das Fusionsprodukt hat Wendelstein 7-X in der...

Im Focus: Schnell und innovativ: Jülicher Superrechner ist eine Neuentwicklung aus Europa

Bei der Entwicklung innovativer Superrechner-Architekturen ist Europa dabei, die Führung zu übernehmen. Leuchtendes Beispiel hierfür ist der neue Höchstleistungsrechner, der in diesen Tagen am Jülicher Supercomputing Centre (JSC) an den Start geht. JUWELS ist ein Meilenstein hin zu einer neuen Generation von hochflexiblen modularen Supercomputern, die auf ein erweitertes Aufgabenspektrum abzielen – von Big-Data-Anwendungen bis hin zu rechenaufwändigen Simulationen. Allein mit seinem ersten Modul qualifizierte er sich als Nummer 1 der deutschen Rechner für die TOP500-Liste der schnellsten Computer der Welt, die heute erschienen ist.

Das System wird im Rahmen des von Bund und Sitzländern getragenen Gauß Centre for Supercomputing finanziert und eingesetzt.

Im Focus: Superconducting vortices quantize ordinary metal

Russian researchers together with their French colleagues discovered that a genuine feature of superconductors -- quantum Abrikosov vortices of supercurrent -- can also exist in an ordinary nonsuperconducting metal put into contact with a superconductor. The observation of these vortices provides direct evidence of induced quantum coherence. The pioneering experimental observation was supported by a first-ever numerical model that describes the induced vortices in finer detail.

These fundamental results, published in the journal Nature Communications, enable a better understanding and description of the processes occurring at the...

Im Focus: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Neueste Entwicklungen in Forschung und Technik

25.06.2018 | Veranstaltungen

Wheat Initiative holt Weizenforscher aus aller Welt an einen Tisch

25.06.2018 | Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Wendelstein 7-X erreicht Weltrekord

25.06.2018 | Physik Astronomie

Schnell und innovativ: Jülicher Superrechner ist eine Neuentwicklung aus Europa

25.06.2018 | Informationstechnologie

Leuchtfeuer in der Produktion

25.06.2018 | Energie und Elektrotechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics