Fahrzeugtechnologien, MdZ 6. Ausschreibung (2015)

48V BATTLIFE

Erweiterte Funktionalität von 48V Batterien durch neuartige spezifische Alterungsmodelle in der Betriebsstrategie

Durch die Einigung auf ein standardisiertes 48V-Bordnetz ergeben sich neue Einsatzbereiche in größerem Maßstab. Diese Spannungslage ermöglicht elektrische Leistungen von 10 bis 15 kW und stellt einen sinnvollen Kompromiss zwischen Aufwand und Nutzen, z.B. Potential zur Senkung der CO2- und/oder NOx-Emissionen dar. Speziell die Emissionsabsenkung unter verschärften Prüfbedingungen wie den RDE-Messungen wird zu einer rascheren Einführung beitragen. Als Folge wird aktuell verstärkt an 48V-Komponenten entwickelt und neue Einsatz- und Anwendungsbereiche untersucht. Um die Kosten des Systems niedrig zu halten und damit die Attraktivität zu gewährleisten, mussdie Auslegung der Komponenten sehr genau an die Anwendung angepasst sein.
Da die Batterie in Elektro- bzw. Hybridfahrzeugen den Hauptkostenfaktor darstellt und ein Austausch im Schadensfall während der anvisierten Lebenszeit für den Kostenträger (Nutzer oder Hersteller) drastische Folgen hätte, wird die Batterie in der Regel überdimensioniert bzw. der Nutzungsbereich (SOC State of Charge Bereich) stark eingeschränkt. Dies vor allem auch, da noch kaum Erfahrungen bezüglich Alterung abhängig von den Umgebungsbedingungen und der Nutzung (Zyklisierung) für 48V-Batterien vorliegen. Derzeit wird in der Betriebsstrategie von 48V-Hybridfahrzeugen die Alterung (SOH -State of Health) nur sehr grob berücksichtigt, großzügige Sicherheitsreserven eingebaut, womit keine optimale Ausnutzung der Batterie entsprechend dem Zustand möglich ist. Eine Übertragung der Erfahrungen von Hochvolt- auf 48V-Batterien ist nur bedingt möglich, da Aufbau, Kühlung, etc. signifikant unterschiedlich sind.
Ziel des Projektes ist es daher, ein allgemein gültiges Alterungsmodell für 48V-Batterien zu entwickeln, das eine Bestimmung des Alterungszustandes auf Basis der erfolgten Nutzung bei den entsprechenden Umgebungsbedingungen ermöglicht. Dazu werden beschleunigte Alterungstests an den heute gängigen sowie neuen, verfügbaren Lithium Ionen Zellen experimentell durchgeführt, In Verbindung mit Prognosefunktionen kann damit der aktuelle Funktionsbereich SOF (State of Function) optimal eingestellt und eine maximale Reduktion der CO2- und/oder NOx-Emissionen erreicht werden. Darüber hinaus kann die Batterie exakter an die Anforderungen dimensioniert werden und damit der Ressourceneinsatz, Kosten, Gewicht und Bauraum eingespart werden.
Unter Annahme, dass ein geeignetes Alterungsmodell generiert werden kann, soll in einer nachfolgenden Evaluierungsphase das Alterungsmodell in die Betriebsstrategie eines 48V-Antriebes implementiert werden. In dieser Phase wird das Potential zur Senkung der CO2- und/oder NOx-Emissionen bzw. auch Partikel aufgezeigt.

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