Zustandserkennung von LiFePO4-Batterien für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

Für viele der seit längerem etablierten Batterietechnologien (z.B. Blei-Säure- oder Nickel- Cadmium-Batterien) existieren teils sehr zuverlässige Methoden, die zum Ermitteln der interessierenden Kennwerte geeignet sind. Die elektrischen Eigenschaften von Li-ion- Zellen weichen teils erheblich von denen anderer Batterietechnologien ab, und verschiedene Arten von Li-ion-Zellen unterscheiden sich ihrerseits mitunter signifikant. Besonders Li-ion-Zellen mit Kathoden basierend auf Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4) zeichnen sich durch spezielle Ruhespannungseigenschaften aus. Aufgrund dessen, sind in vielen Fällen bekannte Methoden nicht ohne weiteres auf Technologien mit solch speziellen Eigenschaften übertragbar.

Aus diesem Umstand leitet sich die Motivation für diese Arbeit ab, in der die Eigenschaften dieser neuartigen Li-ion-Batterien umfassend ermittelt und beschrieben werden. Aus der Kenntnis der spezifischen Zelleigenschaften werden anschließend Methoden und Algorithmen zur Bestimmung der funktionsrelevanten Batteriekenngrößen entwickelt. Während diese Verfahren teils universell für unterschiedliche Batterietechnologien verwendbar sind, sind andere entwickelte Methoden auf die speziellen Eigenschaften der LiFePO4-basierten Li-ion-Zellen abgestimmt, auf die sich der Fokus dieser Arbeit richtet. Im Vordergrund steht dabei die Notwendigkeit, die Batteriekenngrößen für eine Vielzahl einzelner Li-ion-Zellen, wie sie häufig in komplexen Speichersystemen verbaut sind, zu bestimmen. Ein weiteres Augenmerk liegt darauf, die Methoden möglichst einfach und damit rechentechnisch als Steuergerätefunktion in Batteriesystemen implementierbar zu halten.