title: Implementierung eines Mess- und Protokollsystems einer AC Wandladestation für Elektrofahrzeuge
Creators: name: Greifensteiner, Patrick
Publisher: name: FH CAMPUS 02 (CAMPUS 02 Fachhochschule der Wirtschaft)
Year: 2023
Subjects: subject: 629 Andere Fachrichtungen der Ingenieurwissenschaften

description: 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.
description: Electric vehicles (EVs) are proceeding to become the future standard in transportation. The Energy Analytics and Solution Lab (EAS-Lab) at Campus 02 offers possibilities to charge EVs via wallboxes. The EAS-Lab is a grid of energy generating, analysing and consuming devices. The aim of this thesis is to connect the wallboxes to the EAS-Lab’s network and to implement an energy measurement and logging system in hardware and software. Further, the collected data is used for energy analysis in the charging process. The possibilities of impedance analysis and state of health estimations of vehicle batteries are explored. For the measurements, a Siemens PAC2200 Smart Meter was chosen, which was connected to the EASLab via ModbusTCP. Additionally, a Windows Presentation Foundation (WPF) user interface was developed to handle the Modbus data traffic and to visualize the charging data. The program was connected to a SQL database which stores specific information about the user and charging data on a cyclic basis. Two measurement cycles were executed with an EV, in order to validate the program. The connections to the wallboxes and the Smart Meter were established successfully, and the program was deployed. Based on the resulted data, an impedance analysis was made for both measurement cycles. The stored battery-specific data collected via Modbus is not sufficient to make a State of Health estimation of the vehicle battery at all. However, the system provides the possibility to investigate the charging power behaviour in long-term measurements. Furthermore, this thesis demonstrates how an energy measurement and logging system is implemented in a laboratory environment. So that future Campus 02 students will have additional measurement options in the EAS-Lab. This thesis can be considered as a basis for further research, as well as a reference for additional state of health estimations.