In-Situ-Bestimmung des State of Health von Batterien
Batteriespeicher sind die Kernkomponenten von umweltfreundlichen E-Bussen. Um die aktuelle Batteriekapazität bestimmen zu können, wird ein Messverfahren entwickelt, das in begrenzter Zeit auf dem Fahrzeug (In-situ) durchgeführt werden kann.
Steckbrief
- Lead-Departement Technik und Informatik
- Institut(e) Institut für Energie- und Mobilitätsforschung IEM
- Forschungseinheit(en) IEM / Batterien und Speichersysteme
- Förderorganisation Andere
- Laufzeit (geplant) 01.11.2022 - 31.12.2024
- Projektverantwortung Prof. Dr. Priscilla Caliandro
- Projektleitung Bruno Eric Marc Lemoine
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Partner
Verkehrsbetriebe Zürich
Basler Verkehrs-Betriebe
Carroserie Hess AG - Schlüsselwörter State of Health, SoH, Elektromobilität, In-Situ-Messung
Ausgangslage
Batteriespeicher sind die Kernkomponenten von umweltfreundlichen Trolley- und E-Bussen. Die Wirtschaftlichkeit der Busse wird wesentlich von der Batterielebensdauer beeinflusst. Es ist aus diesem Grund für den Betreiber von grossem Interesse, den Alterungsfortschritt der Batterie zu kennen. Bei der Batteriealterung spricht man vom State of Health (SoH). Dieser bildet das Verhältnis von der aktuellen Batteriekapazität zur nominellen Batteriekapazität bei Inbetriebnahme des Speichersystems ab. Um die aktuelle Batteriekapazität, welche mitunter die Reichweite des Fahrzeuges definiert, bestimmen zu können, ist ein geeignetes Messverfahren notwendig. In diesem Projekt wird ein solches Messverfahren entwickelt, welches auf dem Fahrzeug (In-situ) durchgeführt werden kann. Dank der Implementierung einer In-situ-Methode zur Bestimmung des SoH soll eine Aussage zum Gesundheitszustand der Batterie gemacht werden können, ohne sporadisch aufwändige Zellentests im Labor durchführen zu müssen. Die Methode liesse sich somit betrieblich einfach ins Einsatzkonzept der Flotte integrieren. Der SoH der Batterie dient dem Betreiber nicht nur dazu, geeignete Massnahmen zur weiteren Batterienutzung abzuleiten, sondern auch als Feedback für alterungsoptimierte Betriebsstrategien. Zudem können basierend auf dem Wissen um den Batteriezustand Entscheide über einen Second-Life-Batterieeinsatz getroffen werden.
Vorgehen
Das von der BFH und HESS erarbeite Lösungskonzept sieht vor, den SoH mithilfe eines vordefinierten Ladevorgangs zu bestimmen. So kann der SoH bestimmt werden, ohne dass aufwändige Vollzyklen mit der Fahrzeugbatterie durchgeführt werden müssen. Die Messung soll halbjährlich auf den Fahrzeugen durchgeführt werden, um ein detailliertes Bild über den Alterungsfortschritt der Batterie zu erhalten.
