Masterarbeit im Bereich Batterieforschung: Entwicklung eines Systems zur Kompensation betriebsbedingter Ableitströme in modularen Batteriesystemen
Hintergrund
Modulare Multilevel-Umrichter (MMCs) bieten durch die schaltbare Ansteuerung einzelner Batteriemodule innovative Vorteile für Elektrofahrzeuge. Sie ermöglichen eine verlängerte Zelllebensdauer und den Entfall von klassischen Komponenten wie Inverter und Onboard-Charger (OBC). Stattdessen wird die Batterie direkt an das Netz angeschlossen und erzeugt die benötigte Sinusspannung eigenständig.
Ein zentrales Problem in dieser Architektur sind jedoch Ableitströme, die über die Fahrzeug-Y-Kapazitäten ins Netz zurückfließen und Fehlerstromschutzschalter (RCDs) in der Ladeinfrastruktur auslösen. Dieses Verhalten stellt eine technische Herausforderung für die Integration dieser Systeme in bestehende Netze dar.
Ziel der Masterarbeit
Das Ziel dieser Masterarbeit ist die Entwicklung eines Systems, das betriebsbedingte Ableitströme erkennt, analysiert und aktiv kompensiert. Dies soll durch ein innovatives Verfahren erreicht werden, bei dem eine Spule mit einem Magnetfeld einen Gegenstrom einprägt, um den störenden Strom zu neutralisieren.
Aufgabenstellung
– Analyse und Definition der Anforderungen
– Identifikation der spezifischen Merkmale betriebsbedingter Ableitströme.
– Untersuchung der verschiedenen Arten von Ableitströmen in Elektrofahrzeugen und deren Einfluss auf das Gesamtsystem.
– Theoretische Entwicklung
– Erarbeitung analytischer Modelle zur Differenzierung zwischen unkritischen betriebsbedingten und sicherheitskritischen Ableitströmen.
– Konzeptentwicklung für die aktive Stromkompensation mittels magnetischer Gegenspannung.
– Praktische Umsetzung
– Simulation der entwickelten Schaltung und Optimierung der Systemparameter.
– Aufbau eines realen Labormodells zur Validierung der Simulationsergebnisse.
– Fahrzeugmessungen
– Durchführung von Messungen an realen Fahrzeugen zur Überprüfung der Systemfunktionalität im praktischen Einsatz.
– Validierung der entwickelten Lösung unter realen Betriebsbedingungen.
Ergebnis
Ziel ist ein praxistaugliches und robustes System, das die Funktion modularer Multilevel-Batteriesysteme verbessert, die Sicherheit gewährleistet und die Kompatibilität mit bestehender Ladeinfrastruktur sicherstellt.
Detaillierte Beschreibung einschließlich Kontaktdaten:
MA_BMW_Hochvolt-Speicher
