Elektrische Energiespeicher

Betreuung: Sauer (ISEA), Simon (IAC)

Der Forschungsschwerpunkt elektrische Energiespeicher beschäftigt sich mit dem tiefergehenden Verständnis der Prozesse in Lithium-Ionen-Batterien und dessen Nutzung für die Batterieintegration in den gesamten Antriebsstrang sowie für das Batteriemanagement.

Die aktuell in mobilen elektrischen Anwendungen am häufigsten verwendete Technologie der Lithium-Ionen-Batterien benötigt für den sicheren Betrieb eine dauerhafte Überwachung der einzelnen Batteriezellen. Diese wird durch Batteriemanagementsysteme (BMS) sichergestellt, die den Zustand der Zellen über deren Spannung analysieren und daraus einen Batteriezustand ableiten, der von den übrigen Komponenten des Antriebsstrangs sowie des Gesamtfahrzeugsystems für die Regelung und generelle Betriebsführung genutzt werden kann. Aktuell verfügbare BMS bilden die zugrundeliegende Batterie vor allem durch ihr elektrisches Verhalten ab. Dies ermöglicht z.B. die Vorhersage der kurzfristig vorhandenen Leistungsreserven, gibt jedoch keine tiefergehenden Informationen über die internen Zustandsgrößen der genutzten Zellen und ermöglicht deshalb nur eine rudimentäre Betriebsführung. Insbesondere in Systemen wie der angestrebten Hybridenergieversorgung ist jedoch ein hochdynamischer Betrieb erforderlich. Durch die Nutzung physikalischchemischer Modelle ist auch der interne Batteriezustand wie z.B. die jeweiligen Elektrodenpotentiale der Auswertung zugänglich. Dies ermöglicht eine erweiterte und optimierte Nutzung im Gesamtsystem, da die vorgehaltenen Reserven deutlich begrenzt werden können.