Batterie- und Energiemanagementsysteme

Entwicklung und Erprobung von Soft- und Hardware für den energieeffizienten und sicheren Batteriebetrieb

Batterie- und Energiemanagementsysteme (BMS und EMS) sind Echtzeitsysteme, die Funktionen kontrollieren, welche für den korrekten und sicheren Betrieb elektrischer Systeme unerlässlich sind. Zu den wichtigsten Funktionen eines BMS gehören die Überwachung der Temperatur, der Spannungen und Stromstärken, die Wartungsplanung, die Optimierung der Batterieleistung, die Ausfallvorhersage und/oder -vermeidung sowie das Sammeln und Analysieren der Batteriedaten. Die Optimierung ergibt sich aus der Fähigkeit des BMS, den Ladezustand (SOC) der Zellen in einer Batterie korrekt einzuschätzen. Gleichzeitig kontrolliert, überwacht und optimiert das EMS die Energiegewinnung und den Energiefluss eines Systems, beispielsweise eines batteriebasierenden Systems, wo eine beständige und effiziente Kommunikation zwischen EMS und BMS unerlässlich ist.

Die Einsatzmöglichkeiten von EMS und BMS reichen von mobilen Anwendungen wie Hybrid-, Plug-In-Hybrid- und Elektrofahrzeugen bis hin zu stationären Anwendungen wie Materialtransport, unterbrechungsfreie Stromversorgung und Energiespeicherung aus Photovoltaikanlagen in Inselnetzen und netzintegrierten Energiesystemen. Die Anforderungen an die Managementsysteme für solche stationären Anwendungen sind hoch und oftmals denen auf dem Automobilmarkt sehr ähnlich. So ist es beispielsweise erforderlich, die Zellen, Zell-Pakete und Energiesysteme dauernd auf eine stabile, zuverlässige und optimale Art und Weise zu überwachen und zu kontrollieren.

In diesem Sinne hat sich die Forschungsgruppe Elektrochemische Energiespeichersysteme der BFH zum Ziel gesetzt, eine äusserst effiziente und zuverlässige Software zu entwickeln, die den Ladezustand unabhängig von den I/U–Charakteristika korrekt einschätzt. Dies ist der Schlüssel für sichere und zuverlässige batteriebasierte Energiesysteme. Dafür testen, entwickeln und validieren wir modellbasierte Softwarealgorithmen und individuelle Hardware für verschiedenste Batterie-Anwendungen.

Aktivitäten und Kompetenzen

  • Entwicklung und Überprüfung von mathematischen Modellen für die Auslegung modellbasierter Batteriemanagementsysteme für den sicheren und optimierten Betrieb von Batteriesystemen
  • Untersuchung des effizienten Managements von elektrochemischen Speichern
  • Entwicklung von BMS-Hard- und Software
  • Test und Verifizierung der Algorithmen für Restenergiemenge und  Batteriealterung