Identifikation von Lithium-Ionen-Zellen mit physikalisch interpretierbaren Modellen zur Zustandsbestimmung im Fahrzeugbetrieb

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Sören Hohmann; Professorin Dr.-Ing. Ellen Ivers-Tiffée
• Fachliche Zuordnung: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 270869123

Das Batterie-Management System ist in einem modernen elektrifizierten Antriebsstrang eine Schlüsselkomponente. Neben sicherheitsrelevanten Aspekten sorgt ein effektives Batteriemanagement für eine gute Ausnutzung der Batterie sowie für eine lange Lebensdauer, wodurch der Anteil der Batteriekosten am Gesamtfahrzeug deutlich gesenkt werden kann. Für die Wirksamkeit des Batterie-Management Systems ist dabei vor allem entscheidend, dass anstelle eines phänomenologisch detektierten Alterungszustands ein leistungsfähiges Modell existiert, dem (1) aktuelle und (2) physikalisch motivierte Modellparameter zugrunde liegen. Um dieses Ziel zu erreichen sollen im vorliegenden Forschungsvorhaben parametrische Methoden zur Online-Schätzung aktueller Modellparameter mit nichtparametrischen Verfahren zur Erlangung eines physikalischen Verständnisses kombiniert werden. Das zu entwickelnde Parameterschätzverfahren operiert dabei, im Gegensatz zu aktuellen Schätzverfahren, auf einem fraktionalen, impedanz-basierten Modell der Batterie, dass durch seine Komplexität entsprechende Rückschlüsse auf physikalische Prozesse erlaubt. Jene wiederum werden mit Hilfe eines neu zu entwickelnden Verfahrens identifiziert, das die Idee der an Brennstoffzellen erfolgreich eingesetzten „Verteilung der Relaxationszeiten“ (DRT) aufgreift und durch ein neu zu entwickelndes Verfahren der „Verteilung der differentiellen Kapazität“ (DDC) ergänzt. Die regelungstechnische Kompetenz des IRS sowie die Kompetenzen des IAM-WET auf dem Gebiet der Impedanzspektroskopie und deren physikalischer Interpretation ergänzen sich bei diesem Vorhaben optimal.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen