Sensorlose Erfassung der inneren Temperatur von Lithium-Ionen-Zellen in Elektrofahrzeugen durch elektrochemische Impedanzspektroskopie

Abstract

Die Verbreitung elektrisch betriebener Fahrzeuge ist in den vergangenen Jahren stark vorangeschritten. Die Kapazität und Lebensdauer der oft auf Lithium-Ionen-Technologie basierenden Energiespeicher ist jedoch weiterhin limitiert und stark von der Betriebstemperatur abhängig. In dieser Arbeit werden Verfahren zur sensorlosen Bestimmung der inneren Zelltemperatur anhand der Zellimpedanz entwickelt. Dazu werden optimierte Impedanzmessmethoden zur Vermeidung nichtlinearer Anregung und Modelle zur Prognose der alterungsbedingten Impedanzänderung vorgestellt und bei der systematischen Untersuchung des Temperatureinflusses auf die Zellimpedanz berücksichtigt. Auf Basis der erhobenen Daten wird ein geeignetes Messverfahren zur sensorlosen Temperaturbestimmung entwickelt und parametriert. Diese Methode wird anschließend zur thermischen Zellmodellierung unter Laborbedingungen und in einem Demonstrator zur Zellüberwachung innerhalb von Batteriepacks für Elektrofahrzeuge eingesetzt