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HiL-Systeme in der E-Fahrzeugentwicklung

Modulbezeichnung:
Bezeichnung des Moduls innerhalb des Studiengangs. Sie soll eine präzise und verständliche Überschrift des Modulinhalts darstellen.
HiL-Systeme in der E-Fahrzeugentwicklung
Studiengang:
Studiengang mit Beginn der Gültigkeit der betreffenden ASPO-Anlage/Studienordnung des Studiengangs, in dem dieses Modul zum Studienprogramm gehört (=Start der ersten Erstsemester-Kohorte, die nach dieser Ordnung studiert).
Fahrzeugtechnik, Master, ASPO 01.04.2021
Code: FTM-HSEF
SAP-Submodul-Nr.:
Die Prüfungsverwaltung mittels SAP-SLCM vergibt für jede Prüfungsart in einem Modul eine SAP-Submodul-Nr (= P-Nummer). Gleiche Module in unterschiedlichen Studiengängen haben bei gleicher Prüfungsart die gleiche SAP-Submodul-Nr..
P242-0103
SWS/Lehrform:
Die Anzahl der Semesterwochenstunden (SWS) wird als Zusammensetzung von Vorlesungsstunden (V), Übungsstunden (U), Praktikumsstunden (P) oder Projektarbeitsstunden (PA) angegeben. Beispielsweise besteht eine Veranstaltung der Form 2V+2U aus 2 Vorlesungsstunden und 2 Übungsstunden pro Woche.
2V (2 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte:
Die Anzahl der Punkte nach ECTS (Leistungspunkte, Kreditpunkte), die dem Studierenden bei erfolgreicher Ableistung des Moduls gutgeschrieben werden. Die ECTS-Punkte entscheiden über die Gewichtung des Fachs bei der Berechnung der Durchschnittsnote im Abschlusszeugnis. Jedem ECTS-Punkt entsprechen 30 studentische Arbeitsstunden (Anwesenheit, Vor- und Nachbereitung, Prüfungsvorbereitung, ggfs. Zeit zur Bearbeitung eines Projekts), verteilt über die gesamte Zeit des Semesters (26 Wochen).
3
Studiensemester: 2
Pflichtfach: nein
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Klausur

[letzte Änderung 02.11.2021]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
Alle Studienprogramme, die das Modul enthalten mit Jahresangabe der entsprechenden Studienordnung / ASPO-Anlage.

E2939 (P242-0103) Elektro- und Informationstechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2018 , 2. Semester, Wahlpflichtfach
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:
Der Arbeitsaufwand des Studierenden, der für das erfolgreiche Absolvieren eines Moduls notwendig ist, ergibt sich aus den ECTS-Punkten. Jeder ECTS-Punkt steht in der Regel für 30 Arbeitsstunden. Die Arbeitsstunden umfassen Präsenzzeit (in den Vorlesungswochen), Vor- und Nachbereitung der Vorlesung, ggfs. Abfassung einer Projektarbeit und die Vorbereitung auf die Prüfung.

Die ECTS beziehen sich auf die gesamte formale Semesterdauer (01.04.-30.09. im Sommersemester, 01.10.-31.03. im Wintersemester).
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/innen:
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]
[Tue Jun 18 20:39:56 CEST 2024, CKEY=fhide, BKEY=ftm, CID=FTM-HSEF, LANGUAGE=de, DATE=18.06.2024]