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Fraunhofer0412Fraunhofer IWES hat für die Batterieauslegung von Elektrofahrzeugen einen speziellen Hardware-in-the-Loop (HIL) Rollenprüfstand entwickelt. Dieser Teststand erlaubt es, Fahrzeuge mit definierten Fahrprofilen zu testen und dabei die Batterieeigenschaften mit virtuellen Traktionsbatterien zu variieren. Wichtige Vorteile des vorgestellten Konzepts sind die Beschleunigung der Entwicklung und die Reproduzierbarkeit der Messungen.

Neben dem Fahrzeugverhalten am elektrischen Netz betreffen viele Aufgabenstellungen das Verhalten des Fahrzeugs im Fahrbetrieb. Beispielsweise die Zusammenarbeit zwischen Batterie, Motor und der verbindenden Leistungselektronik. Für die Forschung und Entwicklung ist es daher sehr vorteilhaft, den Fahrbetrieb im Labor exakt nachbilden zu können. Auf dem Rollenprüfstand können zwei- oder vierradgetriebene Fahrzeuge mit standardisierten oder im Feld gemessenen Fahrprofilen getestet und optimiert werden. Optimierungskriterien sind beispielsweise die Leistungsfähigkeit des Antriebsstrangs oder die Effizienz der Rekuperation. Der konfigurierbare HIL-Prüfstand für Elektrofahrzeuge hat den Vorteil, dass die Auswirkungen konkreter Belastungssituationen auf das Energiemanagement des Fahrzeugs untersucht werden können und die Ergebnisse exakt reproduzierbar sind.

Die Verwendung eines parametrierbaren Netzanschlusses, der mit einer Echtzeit-Netzsimulation gekoppelt ist, ermöglicht detaillierte Untersuchungen zur Netzintegration von Elektrofahrzeugen. Durch die ganzheitliche Betrachtung von Fahrzeug und Netz können die Batterieauslegung und das Energiemanagement optimiert werden. Dabei ist es insbesondere möglich, die Zielabhängigkeit zwischen großer Reichweite, langer Lebensdauer und maximaler Netzstützung detailliert zu untersuchen und zu bewerten.

Die Reichweite und Fahrleistungen eines Elektrofahrzeugs werden durch die Eigenschaften des Batteriesystems und der Ladetechnologie bestimmt. Das Verhalten und die Lebensdauer einer Li-Ionen Batterie werden durch zahlreiche voneinander abhängige Faktoren beeinflusst. Strom- und Temperaturprofile haben für alle Batteriezustände Einfluss auf das Klemmenverhalten des Batteriesystems. Für die Entwickler von Elektrofahrzeugen führt das zu zeitintensiven Vorkonditionierungen und aufwendigen Batterietests. Virtuelle Batterien reduzieren diesen Zeitaufwand und damit auch die Kosten für diesen Vorgang erheblich. Grundlage für virtuelle Li-Ionen Batterien ist das Simulationsmodell "Iset-LIB", welches das physikalische und elektrochemische Verhalten von Li-Ionen Batterien mit hoher Präzision beschreibt.


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