Bereich 3: Überwachung und Ausfallprognose
Dieser Bereich konzentriert sich auf die Entwicklung von Diagnosestrategien zusammen mit empirischen, physikbasierten und datengestützten Modellen, um den Batteriezustand zu charakterisieren und die Sicherheit unter verschiedenen Betriebsbedingungen vorherzusagen. Die Forschungsaktivitäten konzentrieren sich darauf, zu verstehen, wie Batterien auf unterschiedliche Lasten reagieren, intrinsische Faktoren zu identifizieren, die Ausfallmechanismen beeinflussen, und zu quantifizieren, wie sich Sicherheitsmargen im Laufe der Zeit entwickeln. Diese Bemühungen ermöglichen die Definition sicherheitsrelevanter Indikatoren, die frühzeitige Erkennung aufkommender Risiken und fundierte Strategien für einen sicheren Betrieb, vorausschauende Wartung und eine optimierte Zweitnutzung. Die Kernforschungsaktivitäten umfassen:
Batteriezustandsüberwachung — Quantifizierung der Sicherheit
Die Abschätzung des Batteriezustands und die Definition messbarer Indikatoren für die Batteriesicherheit sind zentrale Elemente bei der Formulierung des State of Safety (SOS), einer universellen Metrik zur Bewertung der intrinsischen Sicherheit einer Batterie. Die Arbeit umfasst die Entwicklung von Online- und Offline-Qualifizierungsmethoden, Echtzeit-Diagnosekonzepten und schadensspezifischen Sicherheitsindikatoren sowie die Bestimmung optimierter Signalvorgaben, Messeinstellungen und Sensorstrategien für eine genaue Zustandsbewertung.
Ausfallprognose — Prädiktiver und adaptiver Betrieb
Bewertung der Entwicklung des Sicherheitszustands unter Betriebsbedingungen und Vorhersage der verbleibenden sicheren Nutzungsdauer (Remaining Safe Useful Life, RSUL). Die Arbeit unterstützt auch adaptive Strategien für Last- und Energiemanagement sowie die Definition von Ersatzstrategien und einen sicheren, optimierten Einsatz in der Zweitnutzung.
Bereich 1
Vorhersage und Optimierung
Bereich 1 konzentriert sich auf die Entwicklung fortschrittlicher Modelle und Simulationsmethoden zur Vorhersage, Optimierung und Verbesserung der Sicherheit und Leistung von Batteriezellen und -systemen. Durch die Kombination von multiphysikalischen Modellierungen, virtueller Entwicklung und Forschung an Batterietechnologien der nächsten Generation werden der Testaufwand reduziert und ein zuverlässiges Batteriedesign über den gesamten Lebenszyklus hinweg beschleunigt.
Bereich 2
Degradationsmechanismen
Bereich 2 untersucht die Alterungs- und Degradationsmechanismen von Batteriesystemen und sicherheitsrelevanten Komponenten. Dabei werden prädiktive Modelle und beschleunigte Alterungsmethoden entwickelt, die die Degradation mit sicherheitskritischen Schwellenwerten verknüpfen, um Veränderungen der Sicherheitsmargen über die gesamte Batterielebensdauer zuverlässig zu bewerten und vorherzusagen.
