Aufbau und Inbetriebnahme eines PHiL-Prüfstands für Langzeittests eines Batteriemoduls in einer Umrichterzelle

  • Motivation
    Am ETI wird zur Speicherung elektrischer Energie ein Modularer Multilevel-Umrichter (MMC) mit integrierten
    Batteriemodulen untersucht. Dabei wird ein lebensdaueroptimierender Betrieb angestrebt, insbesondere um den
    wirtschaftlichen Einsatz von Second-Life Batterien zu ermöglichen. Das Erreichen dieses Ziels am Gesamtsystem zu validieren ist mangels Referenzsystem und aufgrund der Komplexität nicht möglich. Daher ist der Aufbau eines reduzierten Systems sinnvoll, das die Verifizierung der Methoden zur Lebensdaueroptimierung und die Validierung der Alterungsreduktion ermöglichen soll. Dies erfordert ein Power-Hardware-in-the-Loop-System (PHiL-System) zur Emulation der Ströme, wie sie im realen Gesamtsystem auftreten.

     

    Aufgabenstellung

    Zum Testen von MMC-Zellen mit integrierten Batteriemodulen soll im Rahmen dieser Arbeit ein Prüfstand aufgebaut werden, in dem ein Emulator mit mehreren MMC-Zellen einschließlich Batteriemodul verbunden wird. Der Emulator muss dabei so in eine sichere Prüfumgebung eingebunden werden, dass ein realistisches Stromprofil eingeprägt werden kann.
    Dazu sind folgende Schritte durchzuführen:
    • Entwurf und Festlegung geeigneter Versuchsbedingungen (einschließlich eines Referenzsystems) und von
    Auswertekonzepten für Langzeittests anhand passender Kriterien
    • Definition des Testaufbaus, Analyse der elektrischen und thermischen Anforderungen
    • Einarbeitung in die Nutzung und Einbindung des Emulators
    • Auswahl der erforderlichen zusätzlichen Komponenten (Messtechnik, Schütze etc.), Aufbau des Prüfstands
    • Implementierung der Systemüberwachung und der Datenaufzeichnung (Simulink, Python)
    • Inbetriebnahme des Systems und Verifizierung mittels Kurzzeitmessungen