Ermittlung der Zellkapazität alternder Lithium-Ionen-Zellen aus unter Betriebsbedingungen erfassten Messdaten

Lithium-Ionen-Akkumulatoren sind, im Rahmen der Elektromobilität und Energiespeichersysteme, derzeit eines der wichtigsten Forschungsthemen zur Verbesserung der Ökobilanz und Unterstützung des Umstiegs auf erneuerbare Energiequellen. Neben einer Vielzahl an Arbeiten zur Verbesserung der Zellen rückt die Überwachung des Lade- und Alterungszustandes der Zellen mit in den Schwerpunkt, da die Zellen lange und zuverlässig nutzbar sein sollen. Zur kapazitiven Alterung soll diese Arbeit einen Ansatz präsentieren, mit dem die Kapazität unter minimaler Vorarbeit und geringem Vorwissen aus Belastungsdaten geschätzt werden kann. Dazu soll lediglich der Spannungsverlauf des kapazitiven Verhaltens, in Form der Leerlaufspannungskennlinie, bekannt sein. Zusammen mit einem möglichst allgemein gültigen elektrischen Schaltungsmodell wird die verbliebene Kapazität geschätzt. Aufgrund des allgemeinen Ansatzes wäre dieser für eine Vielzahl unterschiedliche gestalteter Zellen nutzbar.

Lithium ion accumulators are currently one of the most important research topics in the field of e-mobility and energy storage systems to improve the environmental performance and support the change to renewable energy sources. In addition to a great deal of work to improve the cells, the monitoring of the state of charge and aging of the cells is becoming more important, as the cells should be usable for a long and reliable time. For capacitive aging, this work will present an approach that can estimate the capacity from the load data with minimal preliminary work and little prior knowledge. For this purpose, only the voltage curve of the capacitive behavior, in form of the open-circuit voltage characteristic, should be known. Together with an electrical circuit model that is as universal as possible, the remaining capacity is estimated. This wouldbe usable for a variety of different cell designs, due to the general approach made.