Batteriesystemtechnik
WIBASc-525-625-Ing29
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nein
Englisch
Klausur (50%) und Projektarbeit (50%)
WIBASc-525-625-Ing29
Wirtschaftsingenieurwesen
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Wahlpflichtfach
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 30 Veranstaltungsstunden (= 22.5 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 3 Creditpoints 90 Stunden (30 Stunden/ECTS Punkt). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 67.5 Stunden zur Verfügung.
WIBASc145
WIBASc145 - Physik
WIBASc435
WIBASc435 - Thermodynamik
WIBASc445
WIBASc445 - Elektrotechnik
Prof. Dr. Frank Ulrich Rückert
fur
Prof. Dr. Frank Ulrich Rückert
fur
Die Studierenden verfügen nach erfolgreichem Abschluss des Moduls über grundlegende Kenntnisse zu physikalischen Grundlagen und Systemtechnik von Batteriespeichern. Themen der Werkstoffauswahl, Elektrochemie und Thermodynamik werden erläutert. Weiter wird die Methodik der Modellierung und Simulation von Batteriezellen in Bezug auf Elektrolytbewegung, Laden und Entladen geschult. Die Vorlesung behandelt hierzu aktueller Anwendungen, wie Batteriesysteme für Elektromobilität oder Smart-Phone. Dazu zählen neben Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LFP) und Lithium-Nickel-Kobalt-Mangan-(NCM)-Batterien, auch neuartige kobaltfreie Batterien (NMX). Die Produktionsverfahren und die Qualitätssicherung bei der Herstellung werden dargestellt.
Es wird auf spezielle Batteriedesigns in den bekannten Bauformen prismatisch, zylindrisch und pouch eingegangen.
Inhalte sind:
- Elektrochemie und Thermodynamik
- Werkstoffe und Wärmetransportvorgänge
- thermisches Management und thermisches Verhalten von Batterien
- auftretende Verlustleistungen, Alterung und mögliche Defekte
- Batterieintegration, Anwendungen und Auslegung für Fahrzeuganwendungen
- Lade- und Entladeverhalten (Butler-Volmer Gleichung) und SOC (state-of-charge)
- Batterie Monitoring, Batteriemanagement und Batteriecharakterisierung
- Stationäre Anwendungen und Materialthemen
- Produktionsprozess und Qualitätsmanagement
Es wird das nutzerfreundliche Simulationstools Matlab/Simulink vorgestellt und anhand eines Diffusionsproblems sowie eines Batteriemodells die grundlegende Handhabung von Matlab erläutert. (einfache Bedienung; Vorkenntnisse sind nicht notwendig.) Die resultierenden technischen Lösungen sowie mögliche Designalternativen sollen in der Gruppe gemeinsam diskutiert werden und in einer Projektarbeit vorgestellt werden.
Als Lehrmethode wird eine hybride Vorlesung und Übung angeboten. Während der Lehrveranstaltung arbeiten die Studierenden in Teams eigenständig an der Auslegung eines Batteriespeichers. Hierzu wird jedes Team die Simulationsrechnungen mit dem Batteriemodell durchführen und die Ergebnisse in einer Projektarbeit dokumentieren. Die Studierenden sollten die Thematik selbständig auch auf eigene Batteriedesigns übertragen können.
Die Studierenden erweitern durch Abschluss des Moduls ihre Fähigkeit:
- Studierende können in Kleingruppen diskutieren und einen Lösungsweg erarbeiten
- Studierende können eigenständig Aufgaben definieren, hierfür notwendiges Wissen aufbauen und umsetzen
- Studierenden beherrschen das in der Industrie gebräuchlichen Softwaretool Matlab/Simulink
- Verantwortung im Team übernehmen und sich mit Fachleuten über Problemstellungen austauschen.
Fach- und Methodenkompetenz 60%, Sozialkompetenz 15%, Selbstkompetenz 25%
Die Batteriezelle wird in einer Projektarbeit von verschiedenen Teams auf Basis des Softwaretools Matlab/Simulink ausführlich untersucht. Wissensfragen und Übungsaufgaben werden in einer Klausur abgefragt.
Schäper, C., Sauer, U. 12. Batteriesystemtechnik. MTZ Motortechnik Z 74, 416–421 (2013). https://doi.org/10.1007/s35146-013-0106-6
Fri Mar 29 13:19:10 CET 2024, CKEY=wbb, BKEY=wi2, CID=[?], LANGUAGE=de, DATE=29.03.2024