MA – Entwicklung eines 28 V Lithium-Ionen Batteriemoduls in Leichtbauweise zur Bordnetzversorgung in hochfliegenden Plattformstationen (HAPS)

Ziel dieser Masterarbeit ist die Entwicklung eines 28 V Batteriemoduls auf Basis von zylindrischen Li-Ionen-Zellen im Zellformat 18650 oder 21700. Das Batteriemodul soll in autonomen Luftfahrzeugen mit Flughöhen von 20 bis 50 km zum Einsatz kommen und mindestens eine Kapazität von 6 Ah bzw. eine Energie von 178 Wh aufweisen sowie eine konstante Entladerate von 2C ermöglichen. Wesentlich sind hierbei Aspekte des Leichtbaus sowie ggf. eine lösbare Zellkontaktierung. Das prozentuale Batteriezellgewicht bezogen auf das Gesamtgewicht des Batteriemoduls sollte größer als 85% sein.

Der thermischen Auslegung kommt auf Grund der niedrigen Umgebungstemperaturen von bis -60°C und der durch den niedrigen Luftdruck verringerten Konvektion eine besondere Bedeutung zu. Ebenfalls betrachtet werden soll die mechatronische Integration von Spannungs-, Temperatur- und Strommessung. Aspekte wie Schutz- und Trennelemente (Schalter, Sicherungen, etc…) die zu einem sicheren Betrieb eines Batteriesystems notwendig sind, können mit betrachtet werden.

Zu Beginn der Arbeit sollen verschiedene Konzepte entsprechend den Anforderungen erarbeitet und bewertet werden. Basierend auf diesen Konzepten ist anschließend ein entsprechendes Batteriemodul zu entwickeln. Nach erfolgter Auslegung und Konstruktion sollen ausgewählte Teilaspekte aufgebaut, charakterisiert und validiert werden. Im Fokus der Charakterisierung steht dabei das thermische Verhalten.

Bearbeiter: Lucas Cäsar

Betreuer: Johannes Wachtler, Martin Wenger

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März