Erweiterte
Suche ›

Spatially-resolved impedance of nonlinear inhomogeneous devices

- using the example of lead-acid batteries -

Shaker,
Buch
49,80 € Preisreferenz Lieferbar in 2-3 Tagen

Kurzbeschreibung

Energiespeicher sind ein wichtiger Bestandteil von vielen mobilen und stationären Systemen geworden. Die Systemsimulation gewinnt immer mehr Bedeutung für optimale und effiziente Systemauslegung. Elektrochemische Energiespeicher, insbesondere Bleibatterien, sind nichtlinear und inhomogen, was sich erheblich auf Performance und Lebensdauer auswirken kann. Aus Messungen und Simulationen ist bekannt, dass vor allem die Ladeakzeptanz von Bleibatterien stark von der Vorgeschichte und von der räumlichen Stromverteilung abhängt. Inhomogenitäten wie Säureschichtung und Stromverteilung, die primär zu unterschiedlichen Ladezuständen und Ionen-Konzentrationen an verschiedenen Punkten der Zelle führen, lassen sich nur mit ortsaufgelösten Modellen simulieren. Physikalisch-chemisch basierte Modelle sind oft ortsaufgelöst, allerdings sind sie meist impedanzbasierten Modellen bezüglich der Dynamik unterlegen. Für ein ortsaufgelöstes impedanzbasiertes Modell ist es nötig, die lokale Impedanz zu kennen, die allerdings in den meisten Fällen nicht messbar ist, weil eben wesentlichen Eingangsgrößen wie lokale Ströme und Ionen-Konzentrationen unbekannt sind. Gemessen wird nur eine integrale Impedanz. Wird die gemessene Impedanz einfach gleichmäßig über die verschiedenen Volumenelemente verteilt, ergibt sich ein Fehler, der oft relativ gering ist bei Simulationen an dem gemessenen Arbeitspunkt, aber bei Extrapolation auf andere Arbeitspunkte enorme Fehler im Simulationsergebnis verursacht. Daher ist das Ziel dieser Arbeit, ein Verfahren zu entwickeln, um aus Messungen des kompletten Bauteils auf die ortsaufgelöste Impedanz zu schließen. Dies wird am Beispiel der Bleibatterie durchgeführt.
In dieser Arbeit wird zunächst ein Verfahren präsentiert, um für strom- oder spannungsabhängige Bauteile aus der gemessenen Kleinsignalimpedanz die Großsignalimpedanz zu berechnen. Dieses Verfahren wird zunächst an allgemeinen Spannungs- und Stromabhängigkeiten demonstriert und verifiziert. Anschließend wird es auf Elektrodenkinetik und Batterien angewendet.
Anschließend werden vertikale und horizontale Inhomogenitäten eingeführt durch parallele Zweige mit prinzipiell gleichen Impedanzelementen. Prozeduren zur Parameteridentifikation werden präsentiert für Ersatzschaltbilder mit zwei oder mehr Schichten (vertikale Inhomogenität), mit oder ohne verschiedene Ruhespannungen, und für Poren (horizontale Inhomogenität). Wenn die Ersatzschaltbildelemente der verschiedenen Schichten oder Porenelemente strom- oder spannungsabhängig sind, sind Iterationen während der Parameteridentifikation nötig, weil die Stromabhängigkeit von der Impedanz abhängt und umgekehrt. Die Anzahl der Iterationen und die Genauigkeit des Fits hängen stark von der Anzahl der Schichten oder Porenelemente ab; je mehr Zweige, desto mehr Iterationen sind nötig.

Details
Schlagworte

Titel: Spatially-resolved impedance of nonlinear inhomogeneous devices
Autoren/Herausgeber: Julia Kowal
Aus der Reihe: Aachener Beiträge des ISEA
Ausgabe: 1., Aufl.

ISBN/EAN: 9783832294830

Seitenzahl: 211
Format: 21 x 14,8 cm
Produktform: Buch
Gewicht: 317 g
Sprache: Englisch

buchhandel.de - Newsletter
Möchten Sie sich für den Newsletter anmelden?


Bitte geben Sie eine gültige E-Mail-Adresse ein.
Lieber nicht