P2.1, 7_Systemmanagement
Automobildiagnostiker, P2.1, 7_Systemmanagement (Elektro)
Automobildiagnostiker, P2.1, 7_Systemmanagement (Elektro)
58
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C. S.
C. S.
Diese Lernkarten behandeln Aufbau, Funktion und Management von Hochvoltbatterien in Elektro- und Hybridfahrzeugen sowie deren Komponenten wie Batteriemanagementsystem (BMS), Leistungselektronik und Thermomanagement. Sie erklären technische Details zu Zelltypen, Ladevorgängen, Sicherheitsmechanismen wie Isolationsüberwachung und Balancing sowie Ursachen und Maßnahmen bei Thermal Runaway. Besonders relevant sind sie für Mechatroniker und Techniker, die an Wartung, Diagnose und Reparatur von HV-Systemen arbeiten und fundiertes Wissen zur sicheren Handhabung benötigen.
Flashcards
58
Students
1
Language
German
Category
Mechatronics
Level
Other
Created / Updated
06.05.2026 / 07.09.2026
Was passiert beim Vorladen des Zwischenkreiskondensators?
- Der Kondensator der Leistungselektronik wird über einen Vorladewiderstand kontrolliert geladen.
- Dadurch wird verhindert, dass beim Schliessen der HV-Schütze ein sehr hoher Einschaltstrom fliesst.
Wie erkennt das BMS einen Kurzschluss beim Vorladen?
- Das BMS bewertet den Vorladestrom bzw. Spannungsverlauf.
- Bleibt die Stromkurve unplausibel oder waagerecht, kann ein Kurzschluss vorliegen.
- Dann wird der HV+-Schütz nicht geschlossen.
Warum ist die Isolationsüberwachung wichtig?
- Sie erkennt unerwünschte Verbindung zwischen HV-System und Fahrzeugmasse.
- Ein Isolationsfehler kann gefährliche Berührungsspannungen verursachen und führt je nach Fehler zur Abschaltung des HV-Systems.
- Die automatische Isolationsprüfung erfolgt alle 30 s vom Steuergerät in der Hochvoltbatterie (BMS).
Was ist die Entlade-Schlussspannung einer Li-Ionen-Zelle im Dossier?
- Sie beträgt 2,5 V pro Zelle.
- Spannungen darunter sind zellschädigend und können zu Kapazitätsverlust oder Sicherheitsrisiken führen
- Durch die Messung der Gesamtspannung oder der Einzelspannungen der Batteriemodule kann festgestellt werden, ob die Entlade-Schlussspannung unterschritten wurde.
Wozu dient eine Dichtheitsprüfung der HV-Batterie?
- Sie prüft, ob das Batteriegehäuse dicht ist.
- Mit Unterdruck und Messung der Leckluftrate können Undichtigkeiten erkannt werden.
- Das ist wichtig, damit keine Feuchtigkeit eindringt und keine Isolations- oder Korrosionsprobleme entstehen.
Was ist Formiergas 95/5?
- Formiergas 95/5 besteht aus 95 % Stickstoff und 5 % Wasserstoff.
- Es kann zur Lecksuche an HV-Batterien eingesetzt werden.
Welche Aufgaben hat die Entgasungseinheit?
- Sie ermöglicht Druckausgleich, verhindert Flüssigkeitseintritt und leitet bei Zellentgasung heisse Gase aus dem Batteriegehäuse ab.
Warum ist Thermomanagement bei HV-Batterien so wichtig?
- Temperatur beeinflusst Leistung, Ladefähigkeit, Lebensdauer und Sicherheit.
- Zu kalte Batterien können schlecht laden und wenig Leistung liefern.
- Zu warme Batterien altern schneller und können sicherheitskritisch werden.
Was bedeuten CP und PP beim Laden?
- CP, Control Pilot
- regelt Betriebsstatus und maximal mögliche Stromaufnahme
- PP, Proximity Pilot
- codiert die Stromtragfähigkeit des Ladekabels und erkennt den gesteckten Zustand.
Warum bestimmt das schwächste Glied die Ladeleistung?
- Die tatsächliche Ladeleistung ist immer durch die kleinste Grenze im System begrenzt:
- Fahrzeuglader, Batterie, Kabel, Wallbox, Netzanschluss, Temperatur oder Fahrzeugeinstellung.
- Eine 22-kW-Wallbox bringt z. B. nichts, wenn das Fahrzeug nur 11 kW AC laden kann.
Wie erkennt das Fahrzeug den Batterieladestand?
- Über die Zellspannung
- Über die Colomb-Messung (Strom rein/Strom raus)
Was kann zu Probleme der Batterie-Module führen?
- Verformung der Zellen
- Oxidation
- Kühlproblemen
- Defekte Lötstellen /Übergangswiderstände
Warum brennt LFP nicht wie NMC oder NCA?
- Die Legierungen basieren auf Phosat nicht auf Oxiden.
- Oxide erzeuge bei der Zersetzung selbständig Sauerstoff frei, was ein Löschen sehr schwierig macht.
Wie hoch ist die Betriebstemperatur einer HV-Batterie?
- Zwischen -40° bis + 55° C
Was ist der Unterschied vom Steuergerät Batteriemanagement (BMS) und Steuergerät Batteriemodule?
- STG Batteriemodul : 4 Module überwacht
- STG BMS: Master, überwacht die STG Batteriemodule
Wie funktioniert eine Isolationsüberwachung durch das STG?
- i.d.R. IMD in zwei Bauteilen, welche Hochvolt + und Hochvolt -, nacheinander über Widerstand und Messwiderstand an Masse legt und so die Isolierung prüft.
- Ist ein Spannungsabfall messbar = Strom fliesst, heisst Isolationsfehler vorhanden
Was passiert chemisch bei Schnellladung in kaltem Zustand?
- Lithium Ionen welche an Anode andocken wollen, können Ablagerungen verursachen
- Lithium-Platting, kann bis zur Zerstörung des Separators und Kurzschluss führen
Was ist der Unterschied von südlichen zu nördlichen Autos?
- Vorteil von Wärmepumpe gegenüber PTC Heizer erst < 5° C wirklich vorhanden.
- Daher in wärmeren Ländern Wärmepumpenfunktion meist nur gegen Aufpreis
Nenne die verschiedenen Ladestecker.
- Typ 1
- USA / Japan
- Typ 2
- EU
- NACS
- Ehem. nur Tesla
- Heute alle USA Fahrzeuge
Wie funktioniert die Kommunikation zwischen Ladesäule und Fahrzeug im Detail?
- Pulsweite der CP Kommunikation liegt zwischen 8% - 97% (= 0.6A Stromänderung)
- Ab 85% Tastverhältnis steigt die Stromänderung auf 2.5 A
- Unter 8% (3-7%) wird genutzt, um Kommunikation von PWM auf Digital zu wechseln
- Damit höhere Ströme von > 100 A laden zu können.
Nenne die verschiedenen E-Maschinene-Typen
Keyboard commands:
= turn,
= for-/backward,
= scroll
- Synchron
- PSM (Permanenterregter Synchron Motor)
- FSM (Fremderregter Synchron Motor)
- SSM (Stromerregter Synchron Motor)
- SRM (Synchron Reluktanz Motor)
- Asynchron
- ASM (Asynchron Induktions Motor)
- SynRM
- Tesla
- Kombination aus Reluktanz- und Permanenterregtem Motor)
Was ist der Unterschied zwischen PSM und FSM?
Keyboard commands:
= turn,
= for-/backward,
= scroll
- PSM:
- erzeugen Permanentmagnete im Rotor ein dauerhaftes Magnetfeld.
- FSM:
- das Rotorfeld wird elektrisch erzeugt und kann geregelt werden.
- Dadurch kann bei FSM die Rekuperations- oder Schleppwirkung besser beeinflusst werden
Was ist eine Asynchronmaschine?
Keyboard commands:
= turn,
= for-/backward,
= scroll
- Die Rotordrehzahl ist nicht exakt synchron zum Drehfeld des Stators. (ca. 50Hz, steht auf Maschine)
- Sie ist robust und kommt ohne Permanentmagnete aus
Was bedeutet Reluktanzmotor?
Keyboard commands:
= turn,
= for-/backward,
= scroll
- Ein Reluktanzmotor erzeugt Drehmoment hauptsächlich durch Reluktanzkraft
- Der Rotor richtet sich so aus, dass der magnetische Widerstand möglichst klein wird.
- Das Drehmoment entsteht nicht hauptsächlich durch Lorentzkraft wie bei magnetisch erregten Maschinen.
Warum benötigen E-Maschinen Schmierung?
Keyboard commands:
= turn,
= for-/backward,
= scroll
- Schmierung reduziert Reibung und Verschleiss an Lagern
- verbessert Lebensdauer, Laufruhe und Effizienz
- Je nach Bauart wird Fett oder Öl verwendet. Bei leistungsstarken Maschinen kann Öl zusätzlich Wärme abführen
Wie funktioniert die Öl-Schmierung und Kühlung einer ASM?
Keyboard commands:
= turn,
= for-/backward,
= scroll
- Das Öl wird über einen Öl-Wasser-Wärmetauscher gekühlt
- über Kanäle zu Lagern und Kurzschlussringen geführt
- Vom Rotor wird Öl zu den Wicklungsköpfen geschleudert. Dort nimmt es Verlustwärme auf und fliesst zurück in den Ölsumpf.
Was passiert bei zu hoher Statorwicklungstemperatur?
Keyboard commands:
= turn,
= for-/backward,
= scroll
- Der Temperatursensor erfasst die Temperatur in der Statorwicklung.
- Wird ein kritischer Wert überschritten, ca. 130 °C, erfolgt eine Leistungsreduzierung.
- Dadurch wird die E-Maschine vor thermischer Überlastung geschützt.
Warum ist Flüssigkeitskühlung bei leistungsstarken E-Maschinen wichtig?
Keyboard commands:
= turn,
= for-/backward,
= scroll
- Sie führt Wärme direkt am Ort der Entstehung ab, besonders rund um die Statorwicklung
- Dadurch kann die Maschine dauerhaft hohe Leistung bringen.
- Nachteil ist der höhere konstruktive Aufwand, z. B. Kühlmantel im Gehäuse.
Welche Istwerte können bei Drehstrommaschinen diagnostiziert werden?
Keyboard commands:
= turn,
= for-/backward,
= scroll
- Typische Istwerte sind:
- Drehzahl
- Phasenströme
- Isolationswiderstände der Phasen
- Temperaturen von E-Maschine und Leistungselektronik
- Rotorlage
- Isolationswiderstand des HV-Systems.
Welche Aufgabe hat der Resolver?
Keyboard commands:
= turn,
= for-/backward,
= scroll
- Der Resolver misst die genaue Rotorposition.
- Die Leistungselektronik benötigt diese Information, um das Drehfeld korrekt zur Rotorlage zu erzeugen.
- Zusätzlich können Drehzahl und Drehrichtung berechnet werden.
Warum ist der Resolver besonders bei Synchronmaschinen wichtig?
- Die Position des Rotors zu den Statorspulen muss bekannt sein.
- Nur so kann das Magnetfeld passend aufgebaut werden.
- Ohne Rotorlage kann die Maschine nicht korrekt anlaufen oder angesteuert werden
Erkläre das Funktionsprinzip eines Resolver-Sensors.
- Der Resolver arbeitet nach dem Transformatorprinzip.
- Eine Erregerwicklung wird mit Wechselspannung versorgt.
- In zwei Sekundärwicklungen werden spannungsabhängige Signale erzeugt, die um 90° versetzt sind.
- Die Rotorstellung verändert die Induktivität und damit die Amplituden der Signale. Daraus berechnet das Steuergerät die Winkelposition.
Welche Fehlerfolge hat ein defekter Rotorlagesensor?
- Ohne gültige Rotorpositionsinformation kann die Leistungselektronik die E-Maschine nicht korrekt ansteuern.
- Im Extremfall kommt es zum vollständigen Ausfall des Fahrantriebs.
Was muss nach Austausch von E-Maschine, Resolver oder Leistungselektronik gemacht werden?
- Der Rotorlagesensor muss mit dem Diagnosetester kalibriert werden.
- Ohne Kalibrierung kann die Rotorlage falsch interpretiert werden, was zu Leistungsverlust oder Ausfall führen kann.
Welche Hauptaufgaben hat die Leistungselektronik?
- Die Leistungs- und Steuerelektronik auch bezeichnet als Inverter, Pulswechselrichter, Triport Wandler hat 3 Hauptaufgaben:
- Sie wandelt DC aus der HV-Batterie in dreiphasigen AC für die E-Maschine
- richtet bei Rekuperation AC in DC zur Batterieladung gleich
- versorgt über DC/DC das Niedervoltbordnetz.
Wie erfolgt die DC/AC Wandlung? Wie wird Drehzahl und Drehmoment der E-Maschine geregelt?
- Die Wandlung erfolgt über Pulsweitenmodulation (Antaktung der IGBT's)
- Durch eine Veränderung der Frequenz wird die Drehzahl geregelt
- Durch Änderung der Einschaltzeiten der einzelnen Pulsweiten wird das Drehmoment geregelt
Warum ist die erzeugte Wechselspannung nicht ideal sinusförmig?
- Die Halbleiter schalten die Spannung in Stufen.
- Dadurch entsteht keine perfekte Sinuskurve, sondern eine angenäherte Kurve.
- Je höher die Schaltfrequenz, desto glatter wird der Verlauf.
Was bewirkt eine höhere Schaltfrequenz?
- Eine höhere Schaltfrequenz verbessert die Annäherung an die Sinuskurve
- kann den Wirkungsgrad verbessern.
- Dadurch sinken Verluste im Antriebssystem und die Reichweite kann profitieren.
Was ist ein DC/DC-Wandler?
- Ein DC/DC-Wandler wandelt eine Gleichspannung in eine andere Gleichspannung.
- Im Elektrofahrzeug ersetzt er häufig den 12-V-Generator und lädt die 12-V-Batterie aus dem HV-System.
Warum sind HV- und 12-V-Netz galvanisch getrennt?
- Die galvanische Trennung verhindert eine direkte leitende Verbindung zwischen HV- und Niedervoltsystem.
- Dadurch wird Sicherheit erhöht und das 12-V-Netz gegenüber HV-Potentialen geschützt.
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Flashcards
Nenne die verschiedenen E-Maschinene-Typen
- Synchron
- PSM (Permanenterregter Synchron Motor)
- FSM (Fremderregter Synchron Motor)
- SSM (Stromerregter Synchron Motor)
- SRM (Synchron Reluktanz Motor)
- Asynchron
- ASM (Asynchron Induktions Motor)
- SynRM
- Tesla
- Kombination aus Reluktanz- und Permanenterregtem Motor)
Was ist der Unterschied zwischen PSM und FSM?
- PSM:
- erzeugen Permanentmagnete im Rotor ein dauerhaftes Magnetfeld.
- FSM:
- das Rotorfeld wird elektrisch erzeugt und kann geregelt werden.
- Dadurch kann bei FSM die Rekuperations- oder Schleppwirkung besser beeinflusst werden
Was ist eine Asynchronmaschine?
- Die Rotordrehzahl ist nicht exakt synchron zum Drehfeld des Stators. (ca. 50Hz, steht auf Maschine)
- Sie ist robust und kommt ohne Permanentmagnete aus
Was bedeutet Reluktanzmotor?
- Ein Reluktanzmotor erzeugt Drehmoment hauptsächlich durch Reluktanzkraft
- Der Rotor richtet sich so aus, dass der magnetische Widerstand möglichst klein wird.
- Das Drehmoment entsteht nicht hauptsächlich durch Lorentzkraft wie bei magnetisch erregten Maschinen.
Warum benötigen E-Maschinen Schmierung?
- Schmierung reduziert Reibung und Verschleiss an Lagern
- verbessert Lebensdauer, Laufruhe und Effizienz
- Je nach Bauart wird Fett oder Öl verwendet. Bei leistungsstarken Maschinen kann Öl zusätzlich Wärme abführen
Wie funktioniert die Öl-Schmierung und Kühlung einer ASM?
- Das Öl wird über einen Öl-Wasser-Wärmetauscher gekühlt
- über Kanäle zu Lagern und Kurzschlussringen geführt
- Vom Rotor wird Öl zu den Wicklungsköpfen geschleudert. Dort nimmt es Verlustwärme auf und fliesst zurück in den Ölsumpf.
Was passiert bei zu hoher Statorwicklungstemperatur?
- Der Temperatursensor erfasst die Temperatur in der Statorwicklung.
- Wird ein kritischer Wert überschritten, ca. 130 °C, erfolgt eine Leistungsreduzierung.
- Dadurch wird die E-Maschine vor thermischer Überlastung geschützt.
Warum ist Flüssigkeitskühlung bei leistungsstarken E-Maschinen wichtig?
- Sie führt Wärme direkt am Ort der Entstehung ab, besonders rund um die Statorwicklung
- Dadurch kann die Maschine dauerhaft hohe Leistung bringen.
- Nachteil ist der höhere konstruktive Aufwand, z. B. Kühlmantel im Gehäuse.
Welche Istwerte können bei Drehstrommaschinen diagnostiziert werden?
- Typische Istwerte sind:
- Drehzahl
- Phasenströme
- Isolationswiderstände der Phasen
- Temperaturen von E-Maschine und Leistungselektronik
- Rotorlage
- Isolationswiderstand des HV-Systems.
Welche Aufgabe hat der Resolver?
- Der Resolver misst die genaue Rotorposition.
- Die Leistungselektronik benötigt diese Information, um das Drehfeld korrekt zur Rotorlage zu erzeugen.
- Zusätzlich können Drehzahl und Drehrichtung berechnet werden.
Warum ist der Resolver besonders bei Synchronmaschinen wichtig?
- Die Position des Rotors zu den Statorspulen muss bekannt sein.
- Nur so kann das Magnetfeld passend aufgebaut werden.
- Ohne Rotorlage kann die Maschine nicht korrekt anlaufen oder angesteuert werden
Erkläre das Funktionsprinzip eines Resolver-Sensors.
- Der Resolver arbeitet nach dem Transformatorprinzip.
- Eine Erregerwicklung wird mit Wechselspannung versorgt.
- In zwei Sekundärwicklungen werden spannungsabhängige Signale erzeugt, die um 90° versetzt sind.
- Die Rotorstellung verändert die Induktivität und damit die Amplituden der Signale. Daraus berechnet das Steuergerät die Winkelposition.
Welche Fehlerfolge hat ein defekter Rotorlagesensor?
- Ohne gültige Rotorpositionsinformation kann die Leistungselektronik die E-Maschine nicht korrekt ansteuern.
- Im Extremfall kommt es zum vollständigen Ausfall des Fahrantriebs.
Was muss nach Austausch von E-Maschine, Resolver oder Leistungselektronik gemacht werden?
- Der Rotorlagesensor muss mit dem Diagnosetester kalibriert werden.
- Ohne Kalibrierung kann die Rotorlage falsch interpretiert werden, was zu Leistungsverlust oder Ausfall führen kann.
Welche Hauptaufgaben hat die Leistungselektronik?
- Die Leistungs- und Steuerelektronik auch bezeichnet als Inverter, Pulswechselrichter, Triport Wandler hat 3 Hauptaufgaben:
- Sie wandelt DC aus der HV-Batterie in dreiphasigen AC für die E-Maschine
- richtet bei Rekuperation AC in DC zur Batterieladung gleich
- versorgt über DC/DC das Niedervoltbordnetz.
Wie erfolgt die DC/AC Wandlung? Wie wird Drehzahl und Drehmoment der E-Maschine geregelt?
- Die Wandlung erfolgt über Pulsweitenmodulation (Antaktung der IGBT's)
- Durch eine Veränderung der Frequenz wird die Drehzahl geregelt
- Durch Änderung der Einschaltzeiten der einzelnen Pulsweiten wird das Drehmoment geregelt
Warum ist die erzeugte Wechselspannung nicht ideal sinusförmig?
- Die Halbleiter schalten die Spannung in Stufen.
- Dadurch entsteht keine perfekte Sinuskurve, sondern eine angenäherte Kurve.
- Je höher die Schaltfrequenz, desto glatter wird der Verlauf.
Was bewirkt eine höhere Schaltfrequenz?
- Eine höhere Schaltfrequenz verbessert die Annäherung an die Sinuskurve
- kann den Wirkungsgrad verbessern.
- Dadurch sinken Verluste im Antriebssystem und die Reichweite kann profitieren.
Was ist ein DC/DC-Wandler?
- Ein DC/DC-Wandler wandelt eine Gleichspannung in eine andere Gleichspannung.
- Im Elektrofahrzeug ersetzt er häufig den 12-V-Generator und lädt die 12-V-Batterie aus dem HV-System.
Warum sind HV- und 12-V-Netz galvanisch getrennt?
- Die galvanische Trennung verhindert eine direkte leitende Verbindung zwischen HV- und Niedervoltsystem.
- Dadurch wird Sicherheit erhöht und das 12-V-Netz gegenüber HV-Potentialen geschützt.
Erkläre den Boost-Converter.
- Beim Boost-Converter wird bei eingeschaltetem IGBT wird in einer Spule ein Magnetfeld aufgebaut.
- Beim Abschalten bricht das Magnetfeld zusammen und erzeugt eine Induktionsspannung.
- Diese lädt über eine Diode den Kondensator auf eine höhere Spannung als die Eingangsspannung.
- Die Höhe der Ausgangsspannung wird über die variable Taktung des PWM eingestellt.
Erkläre den Buck-Converter.
- Beim Buck-Converter wird die Eingangsspannung über einen getakteten Transistor, eine Spule, Diode und Kondensator auf eine tiefere Spannung gebracht.
- Das Tastverhältnis bestimmt die Ausgangsspannung.
- Bei 50 % Tastverhältnis ist sie ideal etwa halb so gross wie die Eingangsspannung.
Welche Eigenschaften haben IGBTs?
- Insulated Gate Bipolar Transistor
- ein Feldeffekttransistor steuert einen bipolaren Transistor an.
- IGBTs kombinieren Eigenschaften von Feldeffekttransistor und bipolarer Transistorstruktur.
- niedrige Durchlassverluste
- nahezu leistungslose Ansteuerung
- werden mit Freilaufdioden kombiniert, da sie rückwärts nur begrenzt sperrfähig sind.
- Hohe Schaltgeschwindigkeiten bei hohen Strömen steuerbar
Was ist Rekuperation?
- Rekuperation ist Energierückgewinnung beim Verzögern.
- Die E-Maschine arbeitet generatorisch
- wandelt Bewegungsenergie in elektrische Energie
- lädt damit die HV-Batterie.
Warum kann nicht immer maximal rekuperiert werden?
- Die Rekuperation wird durch SOC, Batterietemperatur, zulässigen Ladestrom, Fahrzustand und Bremsanforderung begrenzt.
- Eine volle oder kalte Batterie kann weniger oder keine Energie aufnehmen.
Warum sind kalte Lithium-Ionen-Batterien beim Laden kritisch?
- Bei niedrigen Temperaturen sind die zulässigen Ladeströme reduziert.
- Zu hoher Ladestrom kann Zellschäden verursachen.
- Deshalb wird die Rekuperationsleistung bei kalter Batterie begrenzt.
Was ist Bremsblending?
- Bremsblending ist die koordinierte Mischung aus generatorischer Rekuperation und hydraulischer Reibbremse.
- Ziel sind Effizienz, Komfort, geringer Verschleiss und harmonische Verzögerung.
Was bedeutet SoC, SoH, SoF, SoP?
- SoC:
- State of Charge, also Ladezustand.
- Er beschreibt, wie viel nutzbare Ladung im Verhältnis zur Nennkapazität verfügbar ist.
- SoH:
- State of Health. Er beschreibt den Gesundheitszustand der Batterie im Vergleich zum Neuzustand.
- Alterung, Kapazitätsverlust und Leistungsabfall wirken sich negativ auf den SOH aus.
- SoF:
- State of function
- Betriebsstatus verschiedener Systeme und Komponenten des Fahrzeugs.
- Das ist vor allem für das Energiemanagement, die Sicherheit und die Leistungsfähigkeit entscheidend
- SoP:
- verfügbare Leistung der Batterie basierend auf dem aktuellen Zustand und der Temperatur.
Was ist der Unterschied zwischen Brutto- und Netto-Kapazität?
- Brutto-Kapazität:
- ist der gesamte Energieinhalt der Batterie.
- Netto-Kapazität:
- ist der für den Fahrer freigegebene nutzbare Bereich.
- Die Differenz dient als Schutz- oder Alterungsreserve.
Warum verwenden Hersteller eine Notreserve?
- Eine Notreserve schützt die Batterie vor Tiefentladung und Überladung.
- Zusätzlich kann sie Alterung kompensieren, indem mit zunehmender Zellalterung ein Teil der Reserve freigegeben wird.
Welche Zelltypen werden im Dossier beschrieben?
- Rundzellen
- PW, Elektrogeräte, Kameras etc.
- prismatische Zellen
- für PW entwickelt
- Pouch-Zellen.
- jüngster Zellenzyp, für PW entwickelt
- Sie unterscheiden sich in Bauform, Energiedichte, Kühlung, mechanischer Stabilität, Fertigung und Bauraumnutzung.
Warum ist Cell-Balancing notwendig?
- Zellen in Reihe altern und laden unterschiedlich.
- Ohne Balancing würde die schwächste Zelle die nutzbare Kapazität begrenzen.
- Überladene oder tiefentladene Zellen altern schneller und können beschädigt werden.
Unterschied passives und aktives Balancing?
- Passives Balancing
- entlädt Zellen mit höherer Spannung über Widerstände. Die überschüssige Energie wird in Wärme umgewandelt.
- Aktives Balancing
- verschiebt Energie von stärkeren zu schwächeren Zellen und ist effizienter.
Wann wird Balancing meistens nicht durchgeführt?
- Bei tiefem SOC
- hoher Leistungsanforderung
- sehr tiefen Temperaturen oder hoher thermischer Belastung.
- In diesen Situationen hat Schutz oder Leistungsbereitstellung Vorrang.
Was ist Thermal Runaway?
- Thermal Runaway ist unkontrolliertes thermisches Durchgehen einer Zelle.
- Die Zelle erhitzt sich selbst, chemische Ketten-Reaktionen verstärken die Erwärmung, und es kann zu Brand, Explosion oder Ausbreitung auf Nachbarzellen kommen.
Nenne Ursachen für Thermal Runaway.
- Mechanische Beschädigung
- Überladung
- Tiefentladung
- interne Kurzschlüsse
- externe Hitze
- Zellalterung
- Produktionsfehler.
Was sind Massnahmen zur Verhinderung bzw. Minderung des thermal Runways?
- Kühlkonzept des Batteriepacks (Thermomanagement)
- Thermische Isolationssperren
- Ladesteuerung
- Qualität der Batteriezellen
- Anordnung der Batteriezellen
- Schutz vor mechanischer Beschädigung
- Sensoren und Überwachung
- Atemschutz
- Löschsysteme (z. B. Aerosol, Hydrogel)
Welche Aufgaben hat das BMS (Steuergerät für Batterieregelung)?
- überwacht Zellspannungen, Temperaturen, SOC, SOH, Lade- und Entladeströme, Isolation, Schütze, Pilotlinie, Vorladung und Sicherheitsabschaltungen.
- Es ist das zentrale Schutz- und Überwachungssystem der HV-Batterie.
- Die Kurzschlussprüfung wird durch den Stromverlauf während der Vorladung des Zwischenkreiskondensators durchgeführt und auf Plausibilität im Vergleich zum Entladestrom geprüft.
Was passiert beim Vorladen des Zwischenkreiskondensators?
- Der Kondensator der Leistungselektronik wird über einen Vorladewiderstand kontrolliert geladen.
- Dadurch wird verhindert, dass beim Schliessen der HV-Schütze ein sehr hoher Einschaltstrom fliesst.
Wie erkennt das BMS einen Kurzschluss beim Vorladen?
- Das BMS bewertet den Vorladestrom bzw. Spannungsverlauf.
- Bleibt die Stromkurve unplausibel oder waagerecht, kann ein Kurzschluss vorliegen.
- Dann wird der HV+-Schütz nicht geschlossen.
