BEVCeDeg

BEVCeDeg: Model-based investigation of the influence of cell thermal boundary conditions on the aging behavior of parallel-connected cells

Das Gesamtziel des Vorhabens BEVCeDeg ist die Untersuchung und Bewertung des Alterungsverhaltens parallel verschalteter Batteriezellverbünde unter realitätsnahen thermischen Randbedingungen.  Parallele Verschaltungen werden in Batteriesystemen vielfach eingesetzt, können jedoch aufgrund intrinsischer Zellunterschiede sowie extrinsischer elektrischer und thermischer Randbedingungen zu einer ungleichmäßigen Stromverteilung und damit zu einer inhomogenen Zellalterung führen. Ziel des Projekts ist es daher, die relevanten Einflussgrößen systematisch zu identifizieren, zu bewerten und daraus geeignete Auslegungs- und Betriebsstrategien für langlebige und robuste Batteriesysteme abzuleiten.

Hierzu wird ein kombinierter simulativer und experimenteller Ansatz verfolgt. In einem gemeinsamen Modellierungsframework werden die elektrischen und thermischen Wechselwirkungen innerhalb parallel verschalteter Zellen sowie fertigungsbedingte Zellvariationen und Alterungsprozesse abgebildet. Ergänzend werden experimentelle Untersuchungen durchgeführt, um die Stromverteilung, thermische Wechselwirkungen und das Alterungsverhalten unter unterschiedlichen Randbedingungen zu charakterisieren und die entwickelten Modelle zu validieren. Die Ergebnisse der einzelnen Forschungspartner werden anschließend in einem gemeinsamen Simulationsframework zusammengeführt.

Teilaufgabe des EES ist insbesondere die Entwicklung und Validierung des modellbasierten Frameworks zur Abbildung parallelverschalteter Batteriezellen. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der Beschreibung der Stromverteilung innerhalb des Parallelverbunds sowie deren Auswirkungen auf die Zellalterung. Durch die Verknüpfung elektrischer, thermischer und alterungsrelevanter Modelle sollen wesentliche Einflussgrößen identifiziert und deren Bedeutung für das Langzeitverhalten von Batteriesystemen quantifiziert werden. Das resultierende Simulationswerkzeug soll eine flexible Bewertung unterschiedlicher Zell- und Systemkonfigurationen ermöglichen und als Grundlage für die Ableitung geeigneter Design- und Betriebsrichtlinien dienen.

Das internationale Projektkonsortium besteht aus der Forschungsvereinigung FVV e. V. sowie drei wissenschaftlichen Forschungspartnern: dem Lehrstuhl für Elektrische Energiespeichertechnik (EES) der Technischen Universität München, dem Institut für Fahrzeugtechnik Stuttgart (IFS) und dem Center for Automotive Research (CAR) der Ohio State University. Während das EES den Schwerpunkt auf die Modellierung von Stromverteilung und Zellalterung legt, untersucht das IFS insbesondere thermische Modelle und thermische Randbedingungen. Das CAR fokussiert sich auf fertigungsbedingte Zell-zu-Zell-Variationen und deren Auswirkungen auf das Verhalten des Gesamtverbunds.