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Batteriemodell

Fabio Casamassima

Titel

Batteriemodell

Autor/in

Datierung

02.01.2023

Beschreibung

Die, im Auftrag der Pilatus Flugzeugwerke AG, von der Hochschule Luzern Technik und Architektur
gestellten Aufgabe bestand darin, ein bestehendes Batteriemodell weiterzuentwickeln, um die
Probleme der Nickel Cadmium Batterie besser zu verstehen. Die Ermittlung des Ladezustandes
(SOC) der Batterie stellte dabei das Hauptproblem dar. Nach der Recherchephase bezüglich den
SOC-Monitoring Methoden, wurde der Ansatz zur Schätzung anhand der Leerlaufspannungshysterese gewählt. In einem weiteren Schritt wurden die Messungen der OCV-Hysterese geplant
und durchgeführt. Anschliessend wurden diese ausgewertet, um Daten für ein Simulationsmodell
zu gewinnen. Da die Hysteresen ähnliche Kurvenverläufe wie ein PT1-Glied haben, wurde mit Hilfe
diesem Ansatz ein Simulationsmodell für das gesamte Batteripack in MATLAB Simulink erstellt. Das
Simulationsmodell ist in der Lage anhand eines definierten Anfangspunktes und einem Abbild der
Belastung den Verlauf der Leerlaufspannung anzunähern und die neue Leerlaufspannung und SOC
vorherzusagen. Ein weiterführender Projektschritt wäre die Verbesserung der Genauigkeit durch
das Messen und Implementieren der sofortigen Spannungsänderung, sowie das Herunterskalieren
des Modells auf Zellbasis, welches die Integrierung im ursprünglichen Batteriemodell ermöglicht.

The task set by the Lucerne University of Applied Sciences and Arts on behalf of Pilatus Aircraft AG
was to further develop an existing battery model in order to better understand the problems of the
Ni-Cd battery. The determination of the battery's state of charge (SOC) was the main problem.
After the research phase regarding SOC monitoring methods, the approach based on OCVhysteresis was chosen. In a further step, the measurements of the OCV-hysteresis were planned
and executed. Subsequently, these were evaluated to incorporate data for a simulation model. As
the hystereses have similar curves to a PT1 element, a simulation model for the entire battery pack
was created in MATLAB Simulink using this approach.The simulation model is able to approximate
the course of the open-circuit voltage and predict the new open-circuit voltage and SOC on the
basis of a defined starting point and an image of the load. A further step in the project would be to
improve the accuracy by measuring and implementing the instantaneous voltage change, and to
scale down the model to a cell basis, which would allow integration in the original battery model.

Urheberrechtshinweis