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Titelaufnahme

Titel
Einfluss von Vehicle to Grid Applikationen auf die Alterung von Lithium-Ionen Batterien / eingereicht von Hartmut Popp
VerfasserPopp, Hartmut
GutachterBraun, Herbert
Erschienen2014
Umfang94 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Univ. für Bodenkultur, Masterarb., 2014
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (DE)Lithium-Ionen, Batterie, Modellierung, Alterung
Schlagwörter (EN)Vehicle to Grid, Equivalent Circuit Modelling
Schlagwörter (GND)Vehicle to Grid / Lithium-Ionen-Akkumulator / Alterung
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-3294 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
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Einfluss von Vehicle to Grid Applikationen auf die Alterung von Lithium-Ionen Batterien [2.23 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Diese Arbeit behandelt die Alterung von Lithium-Ionen Batterien in Plug-in (Hybrid-) Elektrofahrzeugen und im Speziellen die zusätzlich auftretende Alterung durch die Anwendung von Vehicle to Grid und die dadurch entstehenden Kosten beziehungsweise den Nutzen. Dazu wurde ein Batteriemodell basierend auf dem elektrischen Ersatzschaltbild der Batterie verwirklicht, welches sowohl mit einem thermischen, als auch mit einem Alterungsmodell gekoppelt ist. Dieses wird mit einem erweiterten Arrhenius Gesetz für die Alterung über die Zeit und mit einem Polynom n-ten Grades für die Alterung über die Zyklen realisiert. Dadurch wurden die Alterungseinflüsse auf Batterien in Elektrofahrzeugen mit ihren großen Anteilen an Nichtnutzung abgedeckt. Zur Parametrierung, wurden zwei großformatige Zelltypen für den Einsatz in Elektrofahrzeugen zykliert und gelagert und die Veränderung der Betriebsparameter durch die Tests beobachtet. Für die Simulation wurden 5 Szenarien entwickelt die verschiedene Fahrprofile und verschiedene Vehicle to Grid Modi abdecken. Die Ergebnisse der Simulation der verschiedenen Szenarien sowie ihre Auswirkung auf die Lebensdauer der Zellen werden anschließend verglichen. Außerdem wurde für die Szenarien mit Vehicle to Grid die Regelenergie die zum Netzausgleich zur Verfügung steht errechnet. Um die monetären Auswirkungen der Reduktion der Batterielebensdauer durch Vehicle to Grid beurteilen zu können, wurden die Kosten für die Batteriesysteme kalkuliert. Die Systeme orientieren sich dabei an derzeit am Markt befindlichen Systemen. Die Kosten wurden durch die verringerte Lebensdauer im Vergleich zur herkömmlichen Anwendung errechnet. Mit den zusätzlichen Kosten sowie der zusätzlichen Regelenergie wurden dann die Selbstkosten des Fahrzeughalters pro entnommener Kilowattstunde Energie errechnet und verglichen. Abschließend wurden die gesamten Resultate der Simulation gegenüber gestellt und die für diese Szenarien beste Zellchemie identifiziert.

Zusammenfassung (Englisch)

This work focus on the ageing of Lithium-Ion Batteries during their application in a plug in (hybrid) electric vehicle especially with the additional influence of Vehicle to Grid application and the economical costs arising through this application. Therefore, an electrical equivalent circuit model for plug in (hybrid) electric vehicles was developed. The model features ageing dependent parameter adaption to facilitate the simulation of ageing influences on batteries. An ageing approach based on Arrenhius law for the standstill time and a cubic equation for transfered charge was used making the model capable of vehicle simulations with high percentage of idle phases during their long lifetime. In this case the additional ageing through vehicle to grid use of the battery is investigated. Therefore the model was parameterized with the data from two of the shelf large scale automotive cells and one generic value cell based on guarantuee data of commercial vehicles for comparison. Five different energy intensive user scenarios are simulated giving lifetime values for applications with and without three different vehicle to grid modes. The cost emerging through the reduced lifetime is calculated and the first cost for the regulating energy is derived from these values.