Impedanzbestimmung von Li-Ionen Batterien während dem Betrieb in einem Elektrofahrzeug

Institut
Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik
Typ
Bachelorarbeit / Semesterarbeit / Masterarbeit /
Inhalt
experimentell / theoretisch /  
Beschreibung

Die Impedanz (komplexer Innenwiderstand) ist ein wichtiger Performancefaktor, der die Leistungsfähigkeit einer Lithium-Ionen-Zelle bestimmt. Die Impedanz der Zelle ändert sich mit dem Betrieb und der Zeit, weswegen es wichtig ist seinen Wert während der Fahrzeugnutzung bestimmen zu können. Während es möglich ist, die Impedanz der Zelle unter Laborbedingungen durch verschiedene Techniken wie EIS und Pulstests genau zu messen, sind diese nicht für eine Online-Bestimmung der Impedanz im Fahrzeug verwendbar.

Am Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik wurde ein Algorithmus entwickelt, um die Impedanz durch selektives Fitting des Strom-Spannungs-Profils in bestimmten Betriebsfenstern zu bestimmen. In dieser Arbeit soll der entwickelte Algorithmus durch eine oder mehrere der folgenden Methoden weiter verbessert werden: Anpassung des zugrunde liegenden Batteriemodells, Verbesserung des Fittingalgorithmus, Änderung der Fensterauswahlkriterien, Verwendung einer genaueren OCV-Kurve (alterungsabhängig) und Hinzufügen der Abhängigkeit der Impedanz auf Temperatur und Strom. Die Arbeit erfolgt in Zusammenarbeit mit dem Start-Up TWAICE Technologies GmbH.

Folgende Arbeitspakete umfasst die zu vergebende Studienarbeit:

  • Literaturrecherche und Aufzeigen des Stands der Technik
  • Verbesserung der Struktur, Konsistenz und Genauigkeit des Algorithmus zur Bestimmung der Impedanz
  • Untersuchung der Online-Anwendbarkeit des Algorithmus im Fahrzeug hinsichtlich Geschwindigkeit und Datenbedarf
  • Vergleich und Validierung des Algorithmus durch Labortests (EIS, Pulstests bei verschiedenen Alterungszuständen)
  • Quantifizierung der Ergebnisverbesserung mit dem zuvor entwickelten Ansatz
  • Vollständige Ergebnisdokumentation

***English Version***

Impedance Determination of Lithium-ion Batteries during Vehicle Operation

Impedance is an important performance factor that dictates the power capability of a lithium-ion cell. The magnitude of impedance of the cell changes with operation and time. It is thus important to be able to determine its value online. While it is possible to accurately measure the impedance of the cell in the laboratory conditions through various techniques such as EIS and pulse tests, these are not suitable for an online determination of the impedance.

At the chair, an algorithm has been developed to determine impedance by selectively fitting the current-voltage profile online in certain windows of operation. This work will further improve on the developed algorithm by one or more of the following: modifying the underlying battery model, improving the fitting algorithm, changing the window selection criteria, incorporating a more accurate OCV curve (aging dependent) and adding the dependence of impedance on temperature and current. The thesis runs in cooperation with the Start-Up TWAICE Technologies GmbH.

The following tasks will be carried out in this thesis:

  • Literature review on dependence of impedance and other electrical elements of the battery model on temperature, SOC and current rate.
  • Improving in structure, consistency and accuracy the impedance determination algorithm developed at the chair
  • Investigating the online applicability of the algorithm in terms of speed and data needs.
  • Comparison and validation of the algorithm through laboratory tests (EIS, pulse tests at different aging states).
  • Quantifying improvement in the result with the earlier developed approach
  • Complete documentation
Voraussetzungen

Bei Interesse bitte mit Lebenslauf und aktuellem Notenauszug bei wildfeuer@ftm.mw.tum.de melden.

In case of interest please send your CV and transcript of records to wildfeuer@ftm.mw.tum.de.

Industriepartner
TWAICE Technologies GmbH
Verwendete Technologien
Matlab/Simulink, Batterielabor, Li-Ionen Batterien
Tags
FTM Komponenten von Elektrofahrzeugen, FTM Wildfeuer
Möglicher Beginn
sofort
Kontakt
Leo Wildfeuer, M.Sc.
Raum: MW 3511
Tel.: +49 89 289 10339
wildfeuerftm.mw.tum.de