Entwicklung eines Trennschalters fuer einen erweiterten Leistungsbereich im Batteriemanagementsystem

  • Für die gestellte Aufgabe zur Entwicklung eines Trennschalters für einen erweiterten Leistungsbereich im Batteriemanagementsystem wurden mehrere Entwicklungsschritte durchgeführt, um einen klaren strukturierten Entwicklungsablauf zu gewährleisten. Im ersten Schritt wurden die Grundlagen der verschiedenen Halbleiterschalter untersucht umso zu ermitteln, welcher am besten für den vorliegenden Anwendungsfall geeignet ist. Zudem wurden auch neue Halbleitertechnologien vorgestellt und deren Verwendung für den Trennschalter in Betracht gezogen. Anschließend wurde für die Entwicklung des Trennschalters zunächst verschiedene Topologien für die Trennschalteranordnung mittels Simulation analysiert und dann durch parallele Verschaltung der Halbleiter die Stromtragfähigkeit erhöht. Die erhöhte Spannungsfestigkeit des Trennschalters wurde durch eine Reihenschaltung mit einer geschickten Ansteuerschaltung der Transistoren ermöglicht. Die so entwickelte Trennschalterkaskade wurde abschließend auf Ihre Funktionsfähigkeit mittels umfangreicher Simulation überprüft. Nachdem die Funktionsfähigkeit der Trennschalterkaskade nachgewiesen wurde, konnte die Auslegung der Bauelemente für einen bestimmten Leistungsbereich durchgeführt und eine thermische Berechnung zur Kühlkörperbestimmung ausgeführt werden. Abschließend wurde für die Realisierung des Trennschalters ein Leiterplattenlayout entworfen und die Trennschalterkaskade aufgebaut. Mit dieser konnten dann die Schaltversuche bei maximaler Spannung und Strom durchgeführt und zugleich eine thermische Überprüfung bei einem festgelegten Dauerstrom ausgeführt werden. Durch die Entwicklung dieses Trennschalters kann zusammenfassend festgestellt werden, dass ein erweiterter Leistungsbereich selbst bei sehr hohen Strömen sicher getrennt werden kann. Zudem kommt es durch die Kaskadierung und den damit verbundenen geringen Übergangswiderstand nur zu einer geringen Verlustleistung sowie niedrigen Spannungsabfall über den Trennschalter und weist so einen hervorragenden Gesamtwirkungsgrad auf.

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Metadaten
Author:Steffen Heider
Advisor:Matthias WürfelGND, Mirko BodachGND
Document Type:Diploma Thesis
Language:German
Name:Hoppecke Advanced Battery Technology GmbH
Dr.-Sinsteden-Straße 8, 08056 Zwickau
Date of Publication (online):2014/11/18
Year of first Publication:2014
Date of final exam:2014/10/07
Tag:Batteriemanagementsystem; Trennschalter
GND Keyword:Halbleiter; Batterie; Entwicklung; Analogschaltung; Feldeffekttransistor; POWERMOS-Transistor; Transistorschaltung
Page Number:57 Seiten, 35 Abb., 8 Tab., 13 Lit.
Faculty:Westsächsische Hochschule Zwickau / Elektrotechnik
Release Date:2014/11/18