Wie weit reicht der Akku noch? Diese Frage stellen sich viele Fahrer von Elektrofahrzeugen. Ein neues Testsystem soll noch zuverlässiger Antwort auf die verbleibende Reichweite von E-Autos geben.
Mit einem neuen Testsystem sollen sich Fahrer von E-Autos besser auf die Schätzung der verbleibenden Reichweite verlassen können.
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Dr. Patrick Weßkamp hat in seiner Doktorarbeit an der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der Ruhr-Universität Bochum (RUB) ein Testsystem entwickelt, das zuverlässigere Aussagen über die verbleibende Reichweite von Elektroautos während der Fahrt erlauben soll. Für seine Doktorarbeit wurde er kürzlich mit dem Gebrüder-Eickhoff-Preis 2019 ausgezeichnet.
Modell um Alterungseffekte erweitert
In Weßkamps Doktorarbeit geht es darum, die Genauigkeit und Robustheit von Ladezustands- und Alterungsschätzung über die gesamte Lebensdauer eines elektrischen Energiespeichers zu sichern. Hierzu hat Weßkamp sein mathematisches Modell eines Energiespeichers um Alterungseffekte erweitert. Bisherige Schätzverfahren zur Ermittlung des Lade- und Alterungszustands eines Energiespeichers basieren hingegen auf stark vereinfachten Modellen, die Alterungseffekte nicht adäquat abbilden und daher im Laufe der Lebensdauer zunehmend Schätzfehler verursachen.
Weßkamp stellt in seiner Arbeit verschiedene Verfahren vor und entwickelt ein Testsystem, das die im realen Betrieb auftretenden elektrischen Belastungen im Labor nachbilden und die Veränderungen des elektrischen Verhaltens akkurat erfassen kann. Das Testsystem wurde in einem Testzentrum mit mehr als 100 Einzelmessplätzen für Langzeit-Alterungsstudien an Lithium-Ionen Zellen eingesetzt. Anhand der so gewonnenen Daten erstellt er ein mathematisches Modell des elektrischen Zellverhaltens, das unter den Betriebsbedingungen im Auto für die gesamte Lebensdauer des Akkus gültig ist. "Im Mittelpunkt steht die effiziente und dennoch hinreichend genaue Modellierung von Alterungseffekten", so Weßkamp. Das abgeleitete Zellmodell könne nun für die Schätzung von Lade- und Alterungszustand verwendet werden.
Kombinierte Algorithmen
Bestehende Schätzverfahren zur Bestimmung von Lade- und Alterungszustand sind jedoch nicht für den Einsatz mit dem um Alterungseffekte erweiterten Modell geeignet. Patrick Weßkamp entwickelt und optimiert daher kombinierte Schätzalgorithmen für Lade- und Alterungszustand, die für eine Echtzeitanwendung in Kraftfahrzeugen geeignet sind. Weßkamp beschäftigt sich auch mit Prognoseverfahren, die anhand der geschätzten Werte eine Vorhersage des zukünftigen Alterungsverhaltens und der verbleibenden Lebensdauer ermöglichen sollen.