Die Auslegung von Traktionsbatterien ist mit einer Vielzahl von Freiheitsgraden verbunden. Dies macht sich vor allem in der Konzeptauswahl bzw. in der frühen Entwicklungsphase bemerkbar. In der Konzeptauswahl ist es nötig, alle Auslegungsebenen des Fahrzeugs einzubeziehen, um adäquate Lösungen für die sich daraus jeweils ergebenden System-Anforderungen an die Traktionsbatterie entwickeln zu können. Der Lösungsraum ist dementsprechend groß. Mit bisherigen Entwicklungswerkzeugen ist es aufgrund begrenzter Rechenkapazität nicht mit vertretbarem Zeitaufwand möglich, den Lösungsraum in seiner Gesamtheit zu betrachten. Daher muss schon zu Beginn des Entwicklungsprozesses eine Fokussierung auf wenige mögliche Lösungen stattfinden. Dadurch besteht die Gefahr, Lösungen schon zu Beginn des Entwicklungsprozesses ausschließen zu müssen, die die definierten Anforderungen an die Traktionsbatterie erfüllen würden. Die vorliegende Masterarbeit ermöglicht die Betrachtung eines wesentlich größeren Teils des Lösungsraums durch die Bereitstellung einer simulationsbasierten Methodik zur automatisierten Konfiguration von Batteriesystemen. Die Wahrscheinlichkeit, eine Lösung fälschlicherweise gar nicht in Betracht zu ziehen, sinkt dadurch. Der Fokus liegt hier auf Lithium-Ionen Zellen unterschiedlichen Typs und Größe, der Verschaltung der Batteriezellen zu einem Batteriesystem, der Konfiguration des Kühlsystems der Traktionsbatterie und dessen Anbindung an das Thermomanagement des Gesamtfahrzeugs. Der dieser Methodik zugrunde liegende Algorithmus ist in Matlab / Simulink implementiert und in drei Komponenten gegliedert. Vor Benutzung dieses Entwicklungswerkzeuges ist es nötig, die Anforderungen an die Traktionsbatterie zu kennen. Auf Basis der Anforderungen erfolgt die Konfiguration der Traktionsbatterie im ersten Schritt. Im zweiten Schritt errechnet der Algorithmus die Parametrierung des Kühlmittelstroms, um die Anbindung des Kühlsystems der Traktionsbatterie an das Thermomanagement des Gesamtfahrzeugs virtuell abbilden zu können. Im letzten Schritt wird die Traktionsbatterie virtuell einem Schnellladevorgang unterzogen, um das thermisch-elektrische Verhalten des Energiespeichers unter Extrembelastungen untersuchen zu können. Auf Basis der hierbei erzeugten Daten können die betrachteten Batteriesystemkonfigurationen anwendungsbezogen auf ihre Eignung hin bewertet werden. Die am besten passenden Batteriesysteme bilden die Grundlage weiterer, virtueller und experimenteller Untersuchungen.     «

Die Auslegung von Traktionsbatterien ist mit einer Vielzahl von Freiheitsgraden verbunden. Dies macht sich vor allem in der Konzeptauswahl bzw. in der frühen Entwicklungsphase bemerkbar. In der Konzeptauswahl ist es nötig, alle Auslegungsebenen des Fahrzeugs einzubeziehen, um adäquate Lösungen für die sich daraus jeweils ergebenden System-Anforderungen an die Traktionsbatterie entwickeln zu können. Der Lösungsraum ist dementsprechend groß. Mit bisherigen Entwicklungswerkzeugen ist es aufgrund be...     »

The design of traction batteries is associated with a large number of variances. This is particularly noticeable in the choice of concept respectively in the early development phase. In the concept selection, it is necessary to consider all design levels of the vehicle to be able to develop adequate solutions which meet the system requirements of the traction battery. The solution space is correspondingly large. Due to limited computing capacity, it is not possible to consider the solution space in its entirety with justifiable expenditure of time by using state-of-the-art development tools. Therefore, it is necessary to focus, already at the beginning of the development process, on a few possible solutions. This leads to an undesired elimination of a large amount of solutions that would actually meet the defined system-requirements of the traction battery. This master thesis enables the consideration of a much larger part of the solution space by providing a simulation-based methodology for the automated configuration of battery systems. This reduces the likelihood of not considering an actually good fitting solution at all. The thesis focuses on lithium-ion cells of different types and sizes, the connection of the battery cells to a battery system, the configuration of the cooling system of the traction battery and its connection to the thermal management of the entire vehicle. The algorithm, on which this methodology is based on, is implemented in Matlab / Simulink and divided into three components. Before using this development tool, it is necessary to know the requirements of the traction battery. Based on the requirements, first, the configuration of the traction battery takes place. Second, the algorithm calculates the parameterization of the coolant flow to be able to virtually pose the connection of the traction battery cooling system to the thermal management of the entire vehicle. Last, the traction battery is virtually subjected to a fast charging process to be able to investigate the thermal-electrical behavior of the energy storage device under extreme conditions. Based on the hereby generated data, the suitability for specific applications of the considered battery systems can be evaluated. The most suitable battery systems form the basis of further virtual and experimental investigations.     «

The design of traction batteries is associated with a large number of variances. This is particularly noticeable in the choice of concept respectively in the early development phase. In the concept selection, it is necessary to consider all design levels of the vehicle to be able to develop adequate solutions which meet the system requirements of the traction battery. The solution space is correspondingly large. Due to limited computing capacity, it is not possible to consider the solution space...     »