MA – Implementierung einer BJB-IC-basierten batterieelektrischen Systemarchitektur

Im Rahmen des 2016 unterzeichneten Pariser Abkommens haben sich mehr als 190 Länder verpflichtet, ihre Treibhausgasemissionen bis 2030 um mindestens 40 % im Vergleich zu 1990 zu senken. Um dieses Ziel zu erreichen, muss die Nutzung fossiler Brennstoffe drastisch reduziert werden, weshalb die erneuerbaren Energien in den Vordergrund rücken. Für eine effiziente und nachhaltige Nutzung erneuerbarer Energiequellen ist eine zuverlässige und sichere Energiespeicherung eine unabdingbare Voraussetzung. Die Lithium-Ionen-Batterie (LIB)-Technologie bietet mit ihrer hohen Umwandlungseffizienz eine effiziente Lösung als dynamischer Energiespeicher, z.B. für Elektrofahrzeuge, Luft- und Raumfahrzeuge oder stationäre Systeme.

LIBs werden in größere Module und Packs verbaut, die durch ein Batteriemanagementsystem (BMS) über die Battery Junction Box (BJB) gesteuert werden und zusammen das Batteriesystem bilden. Ein großer Teil der Komplexität und Zuverlässigkeit des Batteriesystems liegt in der Elektrik und Elektronik der BJB und der dazugehörigen Software. Die Architektur der BJB hängt oft von der Anwendungsdomäne ab und weist daher unterschiedliche Anforderungen auf und schafft damit unterschiedliche Architekturen für die Lösung.

In dieser Arbeit sollen zunächst die elektrischen Architekturen von Batteriesystemen in verschiedenen Domänen bzw. Anwendungsbereichen analysiert und die Gemeinsamkeiten und Unterschiede dieser elektrischen Architekturen bewertet werden. Anschließend soll eine generische, domänenübergreifende Architektur abgeleitet werden. Diese Architektur soll neuartige BJB-ICs nutzen, um künftige BJB-Layouts zu vereinfachen, ihre Stückliste zu reduzieren und eine einfachere und besser wartbare BMS-Software zu schaffen. Schließlich soll die entwickelte BJB-IC-basierte Architektur in einem Testaufbau evaluiert werden.

Bearbeiter: Frank Hiller

Betreuer: Johannes Wachtler, Stefan Waldhör

Für Studienfächer: EEI, Mechatronik, Energietechnik

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März