Optimierung der Batteriesicherheit – Thermal Propagation Detektions- und Präventionsmaßnahmen

Autoren

G. Vagnoni MSc, M. Kuipers MSc, Dr.-Ing. M. Stapelbroek, Dipl.-Wirtsch.-Ing. L. Bauer, FEV Europe GmbH, Aachen; S. Hosseininasab MSc, M. Mirsalehian MSc, RWTH Aachen University:

Jahr

2021

Druckinfo

Eigenproduktion ÖVK

Zusammenfassung

Mit der Einführung der neuen chinesischen Sicherheitsnorm GB/T 38010-2020 dürfen Fahrzeuge, die mit einer Sekundärbatterie ausgestattet sind, innerhalb von 5 Minuten nach Erkennen eines thermischen Durchgehens in der Batterie keine Gefahr im Fahrgastraum verursachen. Es ist zu erwarten, dass andere Länder ihre Sicherheitsanforderungen in Zukunft an diese neue anspruchsvolle chinesische Norm anpassen werden. Zusätzlich zu der rechtlichen Frage der thermischen Durchschlagsprüfung müssen die OEMs jegliche Sicherheitsrisiken ihrer Batterien verhindern. Daher müssen prädiktive oder präventive Maßnahmen im Batteriemanagementsystem (BMS) implementiert werden, um die hohen Sicherheitsansprüche zu erfüllen und das thermische Durchgehen von Batteriezellen abzumildern. In diesem Beitrag werden BMS-Früherkennungsalgorithmen vorgestellt, die das Potenzial haben, das thermische Durchgehen von Batteriezellen in Fahrzeugen, die sich in Kundenhand befinden, so weit wie möglich abzuschwächen. Diese Algorithmen basieren auf verschiedenen Prinzipien, wie der Erkennung von Kapazität-Verlust, dem vereinfachten Single Particle Model (SPM) und der Online Electrochemical Impedance Spectroscopy (OEIS) Methodik. Die Algorithmen werden detailliert beschrieben und ihre Funktionsprinzipien und Vorteile werden vorgestellt. Modellvereinfachungen, die für die spätere Implementierung der Algorithmen auf die BMS-Hardware erforderlich sind, werden ebenfalls erläutert. Darüber hinaus werden Simulationsergebnisse gezeigt, die die Leistungsfähigkeit der ausgewählten Algorithmen demonstrieren.

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