Ausführliche Beschreibung des Verbundprojektes

Herausforderungen und Ziele

Die Einführung von Elektrofahrzeugen erfordert die Nutzung einer Batterie als Energiespeicher, wobei die mit einer Batterieladung erreichbare Reichweite noch zu gering ist. Die heute verwendeten Lithium-Ionen-Batterien besitzen zwar ein hohes Potenzial, um größere Reichweiten zu erzielen, ohne allerdings den benzin- oder dieselgetriebenen Autos bereits auf diesem Sektor gewachsen zu sein. Bei maximaler Ausnutzung der gespeicherten Energie und maximal möglicher Energieeinspeisung in die Batterie sind aber noch bedeutende Reserven vorhanden.

Die Partner von IKEBA wollen in diesem Verbundvorhaben dazu neue Systemarchitekturen für die Steuerung der Batterieladung und -entladung erforschen, entsprechende Verfahren für den Entwurf dieser Systeme und Schaltungen bereitstellen und gleichzeitig Zuverlässigkeit und Sicherheit beim Betreiben der Batterien verbessern.

Inhalt und Arbeitsschwerpunkte

Grundlagenuntersuchungen zum elektro­chemischen Verhalten von Lithium-Ionen-Zellen und -Batterien und damit verbundene experimentelle Studien im Rahmen des Vorhabens werden mit dem Ziel durchgeführt, eine bessere Charakterisierung des Batterie­zustands in Abhängigkeit von Temperatur, Lade­zustand, Betriebsprofilen und Alterung sowie für das rechtzeitige Erkennen von fehlerhaftem Verhalten und Ausfällen zu ermöglichen. Damit werden Reserven zur Reichweitenerhöhung  beim Nutzen der Batterien aufgedeckt.

Untersuchungen zu robusten hochintegrierten Schaltungen zielen auf eine präzisere Messung von Strömen, Spannungen und Temperaturen an den einzelnen Zellen eines Batteriesystems ab. Diese Erkenntnisse werden bei der Entwicklung neuer Lade- und Entladealgorithmen für Batteriemanagementsysteme (BMS) genutzt, um eine bessere Nutzung der in einer Batterie gespeicherten Energie und eine längere Lebensdauer, abgestimmt auf unterschiedliche Batteriecharakteristiken, zu erreichen.

Für eine  Entwurfsumgebung werden Modelle, Modellierungsmethoden und schnelle Algo­rith­men entwickelt, die umfangreiche Variantenuntersuchungen und Analysen in Folge fehlerhaften Verhaltens von Komponenten ermöglichen. Ziel ist es auch, mit der Entwurfsumgebung die Entwicklung von  Batteriemanagementsystemen sowohl im Hoch- als auch im Niedervolt­bereich zu unterstützen, um damit in Zukunft die Vielfalt vom E-Fahrrad bis zum E-Bus abdecken zu können.

Nutzung der Ergebnisse und Beitrag zur Energiespeicherung

Das Karlsruher Institut für Technologie führt Untersuchungen zur genaueren Charakterisierung und Modellierung von Lithium-Ionen-Zellen durch. Die Atmel Automotive GmbH untersucht Konzepte für robuste hochintegrierte Microchips mit geringer Verlustleistung zur präziseren Strom-, Spannungs- und Temperaturmessung an Lithium-Ionen-Zellen. Die Hella KGaA Hueck & Co. erarbeitet Lösun­gen für die Elektronik des Batteriemanagementsystems und erforscht Lade- und Entladealgorithmen, die eine effektivere Nutzung der Batteriekapazität und längere Lebensdauer der Batterie ermöglichen. Die beteiligten Institute der Fraunhofer-Gesellschaft entwickeln, untersuchen und erproben Modellierungsmethoden und Algorithmen für die Entwurfsumgebung und in Zusammenhang mit der Stressanalyse an Halbleiterschaltungen eines Batteriemanagementsystems.

Indem der Zustand von Batteriezellen durch die Software von Batteriemanagementsystemen genauer erfasst und berücksichtigt wird, können Batterien für die Elektromobilität effektiver genutzt werden, ihre Lebensdauer erhöht sich und sie funktionieren sicherer. In Verbindung mit innovativen Lösungen für die Mikrochips eines Batteriemanagementsystems wird die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems erhöht. Das konzipierte Entwurfssystem gewährleistet bessere Entscheidungen zur Architektur von Batteriemanagementsystemen, Auswahl und Wiederverwendung von Komponenten und deren festgelegten Parametern sowie zur eingesetzten Batteriemanagementsoftware.

Galerie

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Kurzkategorisierung

Energiespeichertypen

Metall-Ionen-Batterien

Anwendungsfelder

mobil

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung, Industrie

Verbundprojektleiter

Herr Werner Brugger
Atmel Automotive GmbH
Lise-Meitner-Str. 15
89081 Ulm

Telefon: +49 731 5094-248
E-Mail: werner.brugger@atmel.com

Pressekontakt

Herr Werner Brugger
Lise-Meitner-Str. 15
89081 Ulm
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