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HiL-Systeme in der E-Fahrzeugentwicklung

Modulbezeichnung: HiL-Systeme in der E-Fahrzeugentwicklung
Studiengang: Fahrzeugtechnik, Master, ASPO 01.04.2021
Code: FTM-HSEF
SAP-Submodul-Nr.: P242-0103
SWS/Lehrform: 2V (2 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte: 3
Studiensemester: 2
Pflichtfach: nein
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Klausur

[letzte Änderung 02.11.2021]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
FTM-HSEF (P242-0103) Fahrzeugtechnik, Master, ASPO 01.04.2021, 2. Semester, Wahlpflichtfach
FTM-HSEF (P242-0103) Fahrzeugtechnik, Master, ASPO 01.04.2023, 2. Semester, Wahlpflichtfach
Arbeitsaufwand:
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 30 Veranstaltungsstunden (= 22.5 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 3 Creditpoints 90 Stunden (30 Std/ECTS). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 67.5 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
Keine.
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
Modulverantwortung:
Prof. Dr. Hans-Werner Groh
Dozent:
Dr.-Ing. Tatjana Dabrowski
Dr.-Ing. Matthias Puchta
Dr. rer. nat. Michael Schwalm
Mathias Thiele, B.Sc.


[letzte Änderung 20.01.2022]
Lernziele:
Die Studierenden kennen und verstehen die:
- Methode der Modellierung von elektrochemischen Energiespeichern
- Charakterisierung von zugehörigen Modellen über Parameter
- Herausforderungen einer effizienten Modellimplementierung im Hinblick auf Echtzeitfähigkeit
 
Die Studierenden sind in der Lage:
- einfache Modelle eigenständig zu erstellen
- die zugehörigen Parameter zu bestimmen
- die Modelle unter Nutzung von Lösungsalgorithmen für Differentialgleichungssysteme auf einfachen Mikroprozessor-Plattformen effizient zu implementieren


[letzte Änderung 02.11.2021]
Inhalt:
Modellbildung und Parametrierung (Michael Schwalm):
- Modelle mit konzentrierten und verteilten Parametern
- Ersatzschaltbildmodelle für technische und elektrochemische Systeme
- Analyse und Parameterbestimmung mittels Impedanzspektroskopie
- Praktischer Teil: Entwicklung eines einfachen Ersatzschaltbildmodells für eine Batterie und Bestimmung der Parameter
 
Numerische Lösungsverfahren für Anfangswertprobleme (Tatjana Dabrowski):
- LU-Zerlegung zur Lösung linearer Gleichungssysteme
- Spezialfall: LU-Zerlegung einer Tridiagonalmatrix
- Implizites Newton-Verfahren zur Lösung partieller Differentialgleichungen
- Praktischer Teil: Implementierung der Verfahren (bevorzugt in C) und Test am Beispiel der Diffusionsgleichung
 
Programmierung (Mathias Thiele):
- Effiziente Implementierung von Verfahren zum Lösen von LGS (in C/C++)
- Praktischer Teil1: Programmierung des Batteriemodells auf Ersatzschildbildbasis (in C/C++)
- Praktischer Teil2: Ansteuerung von Schnittstellen zu Leistungsperipherie zur Abbildung des Batterieklemmenverhaltens (Arduino Board, in C/C++)
 
Integration (Matthias Puchta):
- Anwendungen von HiL Systemen in der Industrie entlang des V-Modells
- Praktischer Teil Verbinden der Leistungsperipherie mit elektronischen Lasten/ Verbrauchern im Kfz
- Abschätzung der Reproduzierbarkeit und des Geschwindigkeitsgewinns durch HiL-Systeme

[letzte Änderung 20.01.2022]
Weitere Lehrmethoden und Medien:
- Skript
- Implementierungsübungen
- Kleine, in die Vorlesung integrierte messtechnische Laborteile zur Vertiefung


[letzte Änderung 02.11.2021]
Literatur:
Teil Tatjana Dabrowski:
Danilov, D., Niessen, R. A. H., und Notten, P. H. L. (2011)
Modeling All-Solid-State Li-Ion Batteries
Journal of Electrochemical Society, 158:A215–A222
 
Newman, J. und Thomas-Alyea, K. E. (2004)
Electrochemical Systems
Electrochemical Society series. John Wiley & Sons
 
Smith, K. und C.-Y., W. (2006)
Solid-state diffusion limitations on pulse operation of a lithium ion cell for hybrid electric vehicles
Journal of Power Sources, 161(1):628–639

[letzte Änderung 20.01.2022]
[Wed Aug 10 10:22:01 CEST 2022, CKEY=fhide, BKEY=ftm, CID=FTM-HSEF, LANGUAGE=de, DATE=10.08.2022]