Entwicklung einer adaptiven Leistungsprognosefunktion für Starterbatterien mit Lithium-Titanat-Oxid-Anode als Grundlage zur sicheren Energieversorgung im Fahrzeug

Schröer, Philipp Antonius; Sauer, Dirk Uwe (Thesis advisor); Pischinger, Stefan (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2021, 2022)
Buch, Doktorarbeit

In: Aachener Beiträge des ISEA 162
Seite(n)/Artikel-Nr.: 1 Online-Ressource : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2021

Kurzfassung

In modernen Micro- und Mild-Hybrid-Fahrzeugen übernehmen leistungsfähige Batterien einen wichtigen Bestandteil für die sichere Energieversorgung. In der Dissertation wird ein Algorithmus vorgestellt, der sich für eine Leistungsfähigkeitsdiagnose von Lithium-Ionen-Zellen mit Lithium-Titanat-Oxid-Anode (LTO) eignet. Dazu werden die Schritte von der Definition eines Batteriemodells auf Basis eines Ersatzschaltbildes bis zur Implementierung mittels polynomischer Parameterkarten beschrieben. Für die Parametrierung des Modells wurden drei verschiedene Methoden vorgestellt, die Informationen aus dem Frequenz- und/oder Zeitbereich auswerten. Um das Modell auch für die sich verändernden Parameter der Zelle über deren Lebensdauer nachzuführen, beschäftigt sich ein wesentlicher Teil dieser Arbeit mit einem adaptiven Algorithmus zum Nachlernen der Ersatzschaltbildparameter. Im kontinuierlichen Betrieb ist der Algorithmus in der Lage, die Leistungsfähigkeit einer Batteriezelle über ihre Lebensdauer zu überwachen, um stets das Verhalten der Zelle für ein bestimmtes Lastprofil vorhersagen zu können. Weiterhin kann mit einer passenden Anregung unabhängig von einer Langzeitüberwachung direkt der Zustand der Batterieleistungsfähigkeit überprüft werden. Die Bewertung der Adaptionsfähigkeit basiert u.a. auf Zellen, die in unterschiedlichen Alterungstests mit Dauern von über zwei Jahren und mit bis zu 100.000 äquivalenten Vollzyklen gealtert wurden.

Einrichtungen

• Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe [614500]
• Lehrstuhl für Elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik [618310]