Direktgekoppelter hybrider Energiespeicher für Elektrofahrzeuge – Entwicklung, Systemintegration, Energie- und Thermomanagement

Ein Problem bei Lithium-Ionen-Batterien ist, dass Leistungsfähigkeit und Energieinhalt nicht getrennt voneinander ausgelegt werden können, welches in Bezug auf Bauraum und Gewicht meist zu einem nicht optimalen Batteriedesign für das jeweilige Fahrzeug führt. Je nach Anwendung werden entweder Hochenergie- oder Hochleistungszellen verwendet. Hochenergiezellen besitzen eine höhere Energiedichte als Hochleistungszellen, können jedoch bei gleichem Volumen weniger Leistung aufnehmen oder abgeben. Da eine Anwendung von Hochleistungszellen die Reichweite des Fahrzeuges meist stark einschränkt, werden überwiegend Hochenergiezellen in den Fahrzeugen eingesetzt, welches jedoch zu geringeren Leistungen beim Beschleunigen oder Rekuperieren führt.

Projektziel ist es daher durch die Entwicklung und den Aufbau eines modularisierten hybriden Energiespeichers die Faktoren Reichweite, Kosten, Kühlbedarf, Leistung und Lebensdauer von E-Kfz zu verbessern bzw. modular aufeinander abzustimmen. Im Gegensatz zu bisherigen Projekten wird die hybride Batterie dabei nicht über Stromrichter aufgebaut, sondern aus Gewichts- und Kostengründen direkt auf der DC-Seite verschaltet (direktgekoppelt).

Ziel des Teilvorhabens ist daher insbesondere die elektrische Auslegung des hybriden-Speichers über Batteriesimulationen, die simulationsgestützte Ausarbeitung von Betriebsstrategien für den hybriden Speicher sowie die Durchführung von Gesamtsystemtests mit dem aufgebauten Fahrzeug-Demonstrator. Das Teilvorhaben sieht zunächst vor das am IWES entwickelte Simulationsmodell für Li-Ionen Batterien und Zellen (ISET-LIB) für die Simulation direkt parallel geschalteter Zellen weiterzuentwickeln. Anschließend werden mit dem Simulationsmodell Auslegungskriterien und Betriebsstrategien erstmalig entwickelt und gemeinsam mit den Projektpartnern in das BMS implementiert. Nach Umsetztung des Konzeptes führt IWES die Gesamtsystemtests durch und entwickelt dazu an die hybride Batterie angepasste Teststrategien.

Quelle: https://www.enargus.de/pub/bscw.cgi/?op=enargus.eps2&id=24570406&s=12&q=03ET6114&v=10 (jüngster Zugriff: 21.06.2017)