HYBAT – Hybride Lithium-Ionen-Batteriespeicherlösung mit 1500 V-Systemtechnik, innovativem Thermomanagement und optimierender Betriebsführung

Im Zuge der Energiewende und der damit einhergehenden Umstellung der Energieversorgung auf fluktuierende erneuerbare Energien spielen Energiespeicher eine zentrale Rolle. Unterstützt wird diese Entwicklung durch die starke Kostendegression der Lithium-Ionen-Batterietechnologie. Allerdings fallen durch die sinkenden Batterie-Zellpreise die Kosten für den Systemaufbau (Batteriemodule, Leistungselektronik, Thermomanagement) immer stärker ins Gewicht. Um diese Kosten zu reduzieren und außerdem die Leistungsdichte zu erhöhen entsteht ein Trend zu höheren Systemspannungen. 

Ziel des Projekts »HYBAT« ist es, ein kostenoptimiertes, hybrides Lithium-Ionen-Batteriespeichersystem mit 1500 V-Systemspannung zu entwickeln. Die erhöhte Systemspannung ermöglicht den entwickelten Batteriemodulen und der Leistungselektronik bei gleichen Leistungen geringere Ströme zu leiten. Dies führt zu kleineren Systemkomponenten und gleichzeitig zu geringeren thermischen Verlusten. Beides resultiert in höheren Leistungsdichten.

Um diesen Effekt weiter auszunutzen, wird ein ganzheitliches, integriertes Thermomanagment zur Abführung der Verlustleistungen aus Leistungselektronik und Batteriesystem entwickelt. Dies gewährleistet die Leistungsfähigkeit und die Langlebigkeit der Systemtechnik, weil die verbauten Komponenten besser ausgenutzt werden können (Halbleitermodule, Induktivitäten, Batteriezellen, etc.).

Zur optimalen Betriebsführung des hybriden Batteriesystems (Kopplung von Hochenergie- /Hochleistungsbatterien oder neuen/gealterten Batterien) wird eine mehrkriterielle Optimierung mit Online-Zustandsdiagnose der Batterien durchgeführt.

Abschließend werden die erarbeiteten Systemlösungen an einem Demonstrator für emulierte Multi-Use- und Second-Life-Anwendungen untersucht.