Michael Paar

• Nach wie vor verzeichnet die E-Mobilität einen stark ansteigenden Marktanteil in Europa, sowie im Rest der Welt. Um einen sicheren Umgang mit dieser Technologie gewährleisten zu können, ist es notwendig sich mit sämtlichen Sicherheitsaspekten der E-Mobilität auseinander zu setzen. Wesentlich dabei ist jene Komponente, die den Energieinhalt für den Elektroantrieb und andere Verbraucher bereitstellt, nämlich die Hochvoltbatterie, welche auch als Traktionsbatterie bezeichnet wird. Gerade diese Komponente stellt aufgrund des hohen Energieinhalts eines der größten, wenn nicht das größte Gefahrenpotential der Elektromobilität dar. Um einen speziellen Fehlerfall, nämlich das Kurzschlussverhalten einer Hochvoltbatterie besser analysieren zu können und schon in der Entwicklungsphase sämtliche Sicherheitsmechanismen zu optimieren bzw. zu validieren, hat die hier vorliegende Masterarbeit die Zielsetzung, einen sich beim Unternehmen Green Testing Lab befindlichen Kurzschlussprüfstand technologisch zu optimieren, weiterzuentwickeln und diesen in einer Simulation abzubilden. Dieser Kurzschlussprüfstand dient dazu, um in einer für den Menschen sicheren Umgebung gezielt Kurzschlüsse an Hochvoltbatterien herbeizuführen und die Zuverlässigkeit von darin enthaltenen Sicherungselementen zu erproben. Dazu soll eine geeignete Möglichkeit gefunden werden, um Kurzschlussströme sicher schalten und mit hoher Abtastrate im MHz-Bereich sinnvoll und korrekt erfassen zu können. Ein weiteres wesentliches Ziel ist es, eine Simulation des gesamten Testaufbaus inklusive der zu prüfenden Batterie zu entwickeln, welche es ermöglichen soll bei zukünftigen Tests das Auslöseverhalten bereits im Vorhinein besser abschätzen und somit das Gesamtverhalten besser bewerten zu können. Die Ergebnisse dieser Arbeit sollen zu einer effizienteren Validierung von Batteriesystemen beitragen.
• The market share of electric cars in Europe and in the rest of the world continues to grow. One of the most important components inside an electric vehicle is the high-voltage battery, which is able to store a very large amount of energy that is needed to power the electric motor. As a consequence, it is necessary to address and optimize safety-related mechanisms during the development phase of such a battery system. The aim of this master’s thesis is to further develop and optimize the short-circuit test rig at the company Green Testing Lab to enable it to perform and measure short-circuit tests in a safe environment and to validate the response of the different safety mechanisms inside prototype battery systems. In order to achieve this, hardware and a measurement system suitable for measuring the true short-circuit current over time with a high sample rate in the range of MHz were selected and designed. The developed test rig provides the maximum load characteristic curve of the included components, based on the estimated operating limits. Furthermore, the whole system is represented in a simulation, in order to estimate the test result before the real test. The physical test rig leads to high-quality measurement data for short-circuit tests on high-voltage battery systems, which was validated by the developed simulation. This enables faster, safer and more efficient validation of prototype battery safety mechanisms.