Elektrische Energiespeicher, Bordnetz und Ladestrategien
Motivation
Elektrische Energiespeicher finden in nahezu allen Bereichen des täglichen Lebens Anwendung, sei es in der Taschenlampe, dem Handy, dem Laptop oder der elektrischen Zahnbürste. Seit vielen Jahren sind diese Speicher durch eine fortschreitende Elektrifizierung vieler Teilkomponenten im Fahrzeugbau bis hin zur vollständigen Elektrifizierung des Antriebsstranges zu einer Schlüsselkomponente geworden. Durch die Tendenz vom assistierten Fahren hin zur autonomen Fahrzeugführung erlangen die Speicher zudem eine erweiterte sicherheitstechnische Relevanz.
Vor diesem Hintergrund ist es unser Ziel, ein tiefgreifendes Verständnis für die unterschiedlichen Batterie-Technologien in ihrem makroskopischen Verhalten zu entwickeln und dadurch einen sicheren, effizienten und langlebigen Einsatz im Fahrzeug zu ermöglichen. Ein besonderes Augenmerk wird auf das dynamische Verhalten (sowohl elektrisch als auch thermisch) und die Lebensdauerprognose der Speicher unter spezifischen Anwendungsbedingungen gelegt.
Methodik/Prinzipielles Vorgehen
Das Grundgerüst der Arbeiten in diesem Themenfeld bilden dabei die messtechnische Untersuchung und die Modellierung der elektrochemischen Speicher. In unserem umfangreich ausgestatteten Labor für elektrochemische Speicher (später Verlinkung) kommen moderne Mess- und Prüfmethoden zum Einsatz. Beispielhaft seien die elektrochemische und elektrothermische Impedanzspektroskopie genannt.
Ein Schwerpunkt ist die Lebensdauerprognose für Energiespeicher unter Berücksichtigung des dynamischen, elektrischen und thermischen Verhaltens bei spezifischen Einsatzbedingungen. Daraus ableitend werden Optimierungspotenziale des Gesamtsystems „Speicher-Einsatzbedingung-Nachladung“ hinsichtlich der Nutzungsdauer abgeleitet, umgesetzt und getestet. Für die Untersuchungen werden sowohl multiphysikalische, akausale Modelle, als auch Ansätze der generischen Modellbildung eingesetzt.
Zusätzlich werden unterschiedliche Ansätze hinsichtlich der funktionalen Sicherheit von Speichern und deren messtechnischem Nachweis betrachtet.
Ausblick
Wir arbeiten kontinuierlich an der Weiterentwicklung unserer messtechnischen Methoden unter Einbeziehung aktueller Erkenntnisse und Entwicklungen im Bereich der Forschung und Technik. Dabei steht die anwendungsbezogene Analyse von Speichern und deren Auslegung weiter im Vordergrund.
Ausgewählte Veröffentlichungen
[1] Bunzel, A.; Richter, S.; Morawietz, L.; Bäker, B.:
Was Busbatterien schneller altern lässt. Beitrag in Der Nahverkehr, Ausgabe 04/18; DVV Media Group Verlag, ISSN 0179-504X, 2018.
[2] Ufert, M.; Bunzel, A.;
Optimization-based System Design of Battery-Electric City Bus Routes Vortrag und Paper-Beitrag auf dem „Hybrid and Electric Vehicle Symposium“; ISBN 978-3-937655-43-7; Braunschweig 21.-22.02.2018.
[3] Petersohn, R.; Morawietz, L.; Bäker, B.:
Analysis of battery aging as factor of economic efficiency of an EV. 4th International Conference on Energy Efficient Vehicles ICEEV 2015, Dresden, 16.-17. Juni 2015
Patente
[2014] Wede, M.; Morawietz, L.:
Verfahren zur Leistungsanzeige bei einem Flurförderzeug
[2014] Wede, M.; Morawietz, L.:
Verfahren zur Bestimmung einer Restlaufzeit eines Flurförderzeugs