Browsing by Author "Gleiter, Andreas"

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Open Access
A high frequency alternating current heater using the advantages of a damped oscillation circuit for low voltage Li-ion batteries
(2024) Oehl, Joachim; Gleiter, Andreas; Manka, Daniel; Fill, Alexander; Birke, Kai Peter
In many cases, batteries used in light e-mobility vehicles such as e-bikes and e-scooters do not have an active thermal management system. This poses a challenge when these batteries are stored in sub-zero temperatures and need to be charged. In such cases, it becomes necessary to move the batteries to a warmer location and allow them to acclimatize before charging. However, this is not always feasible, especially for batteries installed permanently in vehicles. In this work, we present an internal high-frequency AC heater for a 48 V battery, which is used for light electric vehicles of EU vehicle classes L1e and L3e-A1 for a power supply of up to 11 kW. We have taken advantage of the features of a damped oscillating circuit to improve the performance of the heater. Additionally, only a small inductor was added to the main current path through a cable with three windings. Furthermore, as the power electronics of the heater is part of the battery main switch, fewer additional parts inside the battery are required and therefore a cost and space reduction compared to other heaters is possible. For the chosen setup we reached a heating rate of up to 2.13 K min -1 and it was possible to raise the battery temperature from -10 °C to 10 °C using only 3.1% of its own usable capacity.
Open Access
Mess- und Auswertemethoden für die dynamische Thermografie
(2011) Gleiter, Andreas; Busse, Gerd (Dr. rer. nat. habil.)
Die vorliegende Arbeit beschreibt die Weiterentwicklung der dynamischen Thermografie als Verfahren für die zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) und deren Ausbau zur quantitativen und zuverlässigen Methode für die Werkstoff- und Bauteilcharakterisierung. Messergebnisse dynamischer Thermografieverfahren werden oft nur qualitativ interpretiert. Sie beinhalten jedoch weitaus mehr Informationen als den Fehlerkontrast. Durch neue Auswertemethoden konnten physikalische Parameter von Proben quantitativ bestimmt werden. Da die Funktion der Phase in Abhängigkeit der Schichtdicke nicht monoton und damit nicht umkehrbar ist, gibt es keine eindeutige Umkehrabbildung auf Basis von Phasenbildern. Unter Verwendung des komplexen Temperaturwellenfeldes wird jedoch eine Rückrechnung möglich, die sowohl die Schichtdicke als auch den thermischen Reflexionskoeffizienten liefert. Eine weitere quantitative Methode ist die Bestimmung der Temperaturleitfähigkeit. Für kohlenstoff- oder glasfaserverstärkte Kunststoffe (CFK, GFK) sind diese richtungsabhängig und in den meisten Fällen unbekannt. Hier besteht akuter Bedarf an genauen Messwerten der Wärme- und Temperatuleitfähikeit. Mit einer modernen Version des Angström-Versuchs wurde die Temperaturleitfähigkeit für die gängigen Laminat-Typen gemessen. Bei der Fertigung von Laminaten kommt es oft zu Lufteinschüssen, die sich negativ auf die mechanischen Eigenschaften des Bauteils auswirken. Es sind daher ZfP-Verfahren wünschenswert, die erlauben, den Grad der Porosität in einem Bauteil zu bestimmen. Diese Arbeit enthält zwei Ansätze zur Porositätsbestimmung mit der Lockin-Thermografie. Einerseits hängt die Porosität mit der messbaren Temperaturleitfähigkeit zusammen, andererseits kann man für poröse Medien eine fraktale Geometrie zugrunde legen, in welcher die Ausbreitung thermischer Wellen von der fraktalen Dimension beeinflusst wird. Die geforderte Zuverlässigkeit von Messergebnissen ist vor allem bei der akustischen Aktivierung (Ultraschallanregung) kritisch zu bewerten. Es können Fehler aufgrund von Stehwellen oder unpassender Schallfrequenz unentdeckt bleiben. Um die Zuverlässigkeit der ultraschallangeregten Thermografie zu erhöhen, wurde eine Methode entwickelt, die durch Frequenzvariation die größtmögliche Defektanregung bietet. Die Qualität des Ergebnisbildes lässt sich mit Mitteln der Bildverarbeitung wesentlich Verbessern. Beispielsweise zeigen Defekte, die sonst in der visuellen Wahrnehmung nicht auffallen, nach einem Histogrammausgleich einen deutlichen Kontrast. Des Weiteren wurde eine Methode entwickelt, die erlaubt, das Breitfließen der Wärme rechnerisch zu minimieren, und somit die Konturen im Ergebnisbild zu schärfen. Über eine solche Berechnung lassen sich auch weitere Bauteil- und Defekteigenschaften abschätzen. Die im Folgenden vorgestellten Ergebnisse sollen die Möglichkeiten und Grenzen dieser neu entwickelten Mess- und Auswertemethoden verdeutlichen. Insbesondere die schnelle bildgebende Messung von physikalischen Eigenschaften von Bauteilen besitzt ein großes Potential für viele ZfP- Anwendungen.