Open Access

Elektrofahrzeuge (EVs) sind auf gutem Weg, der zukünftige Standard im Transportwesen zu werden. Das Energy Analytics and Solution Lab (EAS-Lab) an der FH Campus 02 bietet Möglichkeiten zum Laden von Elektrofahrzeugen über Wandladestationen. Das EAS-Lab ist als ein Netzwerk von Geräten zu sehen, welche Energie erzeugen, analysieren und verbrauchen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Wandladestationen an das EAS-Lab-Netzwerk anzubinden und ein Mess- und Protokollierungs-System in Hard- und Software zu implementieren. Des Weiteren werden die gesammelten Daten zur Energieanalyse im Ladeprozess genutzt. Es werden die Möglichkeiten der Impedanzanalyse und der Zustandsbewertung (State of Health/SoH) von Fahrzeugbatterien erforscht. Für die Messungen wird ein Siemens PAC2200 Smart Meter gewählt, der über Modbus TCP mit dem EASLab verbunden wird. Zusätzlich wird eine Windows Presentation Foundation (WPF) Benutzeroberfläche entwickelt, um den Modbus-Datenverkehr zu verarbeiten und die Ladedaten zu visualisieren. Das Programm wird mit einer SQL-Datenbank verbunden, welche spezifische Informationen über die Benutzenden und deren Ladedaten auf zyklischer Basis speichert. Zwei Messzyklen werden mit einem Elektrofahrzeug durchgeführt, um das Programm zu validieren. Die Verbindungen zu den Wallboxen und dem Smart Meter werden erfolgreich hergestellt, und das Programm wird implementiert. Auf Grundlage der gewonnenen Daten wird für beide Messzyklen eine Impedanzanalyse durchgeführt. Die gespeicherten batteriespezifischen Daten, welche über Modbus gesammelt werden, reichen nicht aus, um eine Abschätzung des SoH der Fahrzeugbatterie vorzunehmen. Das System bietet jedoch die Möglichkeit, das Ladeleistungsverhalten in Langzeitmessungen zu untersuchen. Darüber hinaus wird in dieser Arbeit gezeigt, wie ein Energiemess- und Protokollierungs-System in einer Laborumgebung implementiert wird. Damit stehen für zukünftige Studierende an der FH Campus 02 zusätzliche Messmöglichkeiten im EAS-Labor zur Verfügung. Diese Arbeit kann als Grundlage für weitere Forschungen sowie als Referenz für zusätzliche SoH Abschätzungen betrachtet werden.

Die Firma Samsung SDI Battery Systems GmbH in Premstätten entwickelt und produziert Batteriesysteme für den Automotive Sektor. Dabei erfolgt die gesamte Entwicklung, Simulation, Berechnung und Fertigungsplanung an diesem Standort. Das Portfolio der Firma Samsung deckt dabei alle verschiedenen Typen von Elektrofahrzeugen ab. Aufgrund einer Kundenanforderung wird erstmals ein 48V Batteriesystem entwickelt. Ziel dieser Arbeit war es, die Ansteuerelektronik für das Hauptrelais im Batteriesystem, welches zum Ein- und Ausschalten der gesamten 48V Seite dient, zu entwickeln. Dieses Batteriesystem dient als Zusatzenergiequelle, um elektrische Verbraucher im Fahrzeug, wie z.B. Klimaanlage, Starter und diverse kleinere Verbraucher im Fahrgastraum zu versorgen. Nachdem alle Anforderungen an das System erhoben wurden, begann das Projekt mit der Berechnung aller wichtigen Komponenten. Anschließend wurden Simulationen durchgeführt, um die Berechnung zu validieren. Weiters wurde ein Stromlaufplan entworfen und in weiterer Folge ein Layout entworfen, welches in das Gesamtlayout des Steuergerätes integriert wurde. Nach der Fertigstellung des Prototyps wurden an diesem Messungen durchgeführt, um die Funktionen für den Einsatz im Fahrzeug zu verifizieren. Das Resultat der Arbeit ist ein fertiger Relaistreiber, welcher alle Kunden- und Sicherheitstechnischen Anforderungen für den Automotive Einsatz erfüllt. Dieser kann nach Anpassung einer wenigen Feinheiten in der Serie auch für zukünftige Projekte eingesetzt werden.