Elektrische Energiespeicher im Netz

Stationäre Speicher werden zur Netzstabilisierung eingesetzt, als Energiespeicher für private, gewerbliche oder industrielle Zwecke bzw. im Automobilbereich für Elektrofahrzeuge. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Speichersystemen, die sich auf die Sicherheit, die Lebensdauer und die Kosten auswirken, stellen dabei eine große Herausforderung dar und erfordern weiterführende Entwicklungen. Die Arbeitsgruppe fokussiert sich auf intelligente stationäre Batteriesysteme auf Basis von Lithium-Ionen Batterien. Dabei beschäftigt sie sich mit der Elektronik des Batteriemanagementsystems (BMS), dem Thermomanagement und der elektrothermischen Modellierung der Batteriezellen. Mit Hilfe von Messverfahren werden die Batteriezellen charakterisiert, modelliert und simuliert. Ziel ist es, ein Batteriesystem in mechanischer und thermischer Dimension auszulegen. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt liegt in der modularen Zellüberwachungselektronik für die Spannungsmessung, Temperaturmessung und Spannungsausgleichfunktion (Balancing) von Lithium-Ionen-Batterien.

 

ANSPRECHPARTNER

Dr. Vincent Lorentz
Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB)
Tel.: +49 911 / 56854-9173
e-mail: Vincent.Lorentz(at)iisb.fraunhofer.de

 

TÄTIGKEITSFELDER

  • Thermisches Management
  • Elektronik
  • Verfügbarkeit und Safety
 

KOMPETENZEN

  • Mechanisches, thermisches und elektrisches Testen und Charakterisieren von Batterien
  • Leistungselektronik
  • Maschinenbau
  • Thermisches Management
  • Konstruktion von Batteriesystemen für stationäre und mobile Anwendungen
  • Elektrothermische Modellierung von Batterien
  • Batteriemanagement Hardware und Software für eine hohe Sicherheit (ASIL-D / SIL 4) und Verfügbarkeit (24/7 Systeme)
  • Abbildung von Batterieverhalten in Algorithmen
 

ANGEBOTE

  • Designanalysen und Fehleranalysen von Batterien
  • Marktstudien und Markuntersuchung im Bereich Lösungen für Batteriesystemen
  • Charakterisierung und Modellierung von Batteriezellen (elektrisch, mechanisch, thermisch)
  • Simulation und Simulationsmethoden für die effiziente Auslegung von komplexen Batteriesystemen
  • Elektrischen und elektronisches Design von Batteriemanagementsystemen
  • Mechanisches Design von Kühlsysteme und Heizsysteme für Batterien
  • Aufbau und Verbindungstechnik von Batteriezellen in Batteriemodulen
  • Entwicklung von BMS Software und Zustandsbestimmungsalgorithmen (e.g., SOC, SOE, SOH, SOL, SOF)
  • Testen von kompletten Batteriesystemen bis 1000V, 1000A und 500kW
 

ANWENDUNGSGEBIETE

  • Stationäre Batteriesysteme für Netzanwendungen (im Zusammenhang mit erneuerbaren Energien)
  • Automotive (plugin-hybride und elektrische Fahrzeuge)
  • Avionics and aviation
 

REFERENZPROJEKTE

  • Model-Order-Reduction (MOR) für die Modellierung von komplexen Batteriesystemen
  • Gekoppelte elektrothermische Modellierungen und Simulationen
  • Kompletter Systemdemonstrator: 20kWh Lithium-Ionen Speicherstation mit 100kW Dauerleistung, Einsatztemperatur bis -30°C, sehr schneller Ladezeit (<10 Minuten) und hoher Verfügbarkeit (24/7)
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