Revolution im Batteriemanagement von Elektrofahrzeugen
Neue Technologie zur präzisen Diagnose von Elektrofahrzeugbatterien
Die genaue Diagnose des Zustands von Elektrofahrzeugbatterien ist für deren effizientes Management und sichere Nutzung unerlässlich. KAIST-Forscher haben eine neue Technologie entwickelt, die den Zustand von Batterien mit hoher Präzision und unter Verwendung nur geringer Strommengen diagnostizieren und überwachen kann, wodurch die langfristige Stabilität und Effizienz der Batterien maximiert werden soll.
Flussdiagramm zur Diagnose und Vorbeugung unerwarteter Verbrennungen durch den Einsatz der elektrochemischen Impedanzspektroskopie (EIS) bei Batterien für Elektrofahrzeuge.
The Kwon Research Group at KAIST
Das KAIST (vertreten durch Präsident Kwang Hyung Lee) gab am 17. Oktober bekannt, dass ein Forschungsteam unter der Leitung der Professoren Kyeongha Kwon und Sang-Gug Lee von der School of Electrical Engineering eine Technologie zur elektrochemischen Impedanzspektroskopie (EIS) entwickelt hat, die zur Verbesserung der Stabilität und Leistung von Hochleistungsbatterien in Elektrofahrzeugen eingesetzt werden kann.
EIS ist ein leistungsfähiges Instrument, das die Größe und die Veränderungen der Impedanz* in einer Batterie misst und so die Bewertung der Effizienz und der Verluste der Batterie ermöglicht. Sie gilt als wichtiges Instrument zur Bewertung des Ladezustands (SOC) und des Gesundheitszustands (SOH) von Batterien. Darüber hinaus lassen sich damit thermische Eigenschaften und chemische/physikalische Veränderungen ermitteln, die Lebensdauer von Batterien vorhersagen und die Ursachen von Ausfällen bestimmen. *Batterie-Impedanz: Ein Maß für den Widerstand des Stromflusses innerhalb der Batterie, das zur Bewertung der Batterieleistung und des Batteriezustands verwendet wird.
Herkömmliche EIS-Geräte sind jedoch teuer und komplex und daher schwierig zu installieren, zu betreiben und zu warten. Aufgrund der begrenzten Empfindlichkeit und Präzision kann die Anwendung von Stromstörungen von mehreren Ampere (A) auf eine Batterie außerdem zu einer erheblichen elektrischen Belastung führen, was das Risiko eines Batterieausfalls oder eines Brandes erhöht und den Einsatz in der Praxis erschwert.
Um dieses Problem zu lösen, hat das KAIST-Forschungsteam ein Schwachstrom-EIS-System entwickelt und validiert, mit dem der Zustand und die Gesundheit von EV-Batterien mit hoher Kapazität diagnostiziert werden kann. Dieses EIS-System kann die Impedanz der Batterie mit geringen Stromstörungen (10 mA) präzise messen, wodurch thermische Effekte und Sicherheitsprobleme während des Messvorgangs minimiert werden.
Darüber hinaus kommt das System ohne sperrige und kostspielige Komponenten aus und lässt sich daher leicht in Fahrzeuge integrieren. Das System hat sich bei der Ermittlung der elektrochemischen Eigenschaften von Batterien unter verschiedenen Betriebsbedingungen, einschließlich unterschiedlicher Temperaturen und SOC-Werte, als effektiv erwiesen.
Professor Kyeongha Kwon (der korrespondierende Autor) erklärte: "Dieses System kann leicht in das Batteriemanagementsystem (BMS) von Elektrofahrzeugen integriert werden und hat eine hohe Messgenauigkeit bewiesen, während es die Kosten und die Komplexität im Vergleich zu herkömmlichen Hochstrom-EIS-Methoden deutlich reduziert. Es kann zur Batteriediagnose und Leistungsverbesserung nicht nur für Elektrofahrzeuge, sondern auch für Energiespeichersysteme (ESS) beitragen."
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