Leistung über die Lebensdauer: Tests von Batterie- und Brennstoffzellensystemen sowie Lebensdauermodellierung für Bahnanwendungen
Kompetitive, alternative Antriebe in Schienenfahrzeugen sind derzeit Brennstoffzellensysteme und Batteriesysteme. Dabei kommen unterschiedliche Technologien in Frage. Typisch sind derzeit Lithium Eisen Phosphat Batteriezellen (LFP) und Lithium Titanat Oxid Batteriezellen (LTO), optional gepaart mit Niedertemperatur Brennstoffzellensystemen zur Reichweichensteigerung.
Motivation
Eine Herausforderung der Batterie und Brennstoffzellen Hybrid Züge, sind die Lebensdauerbetrachtungen dieser Komponenten über die Lebensdaueranforderungen des Zuges, welcher typischerweise 30 Jahre beträgt. Kostspielige Batterie und Brennstoffzellensystem sind für solche Lebenszeiten in der Regel nicht ausgelegt. Wie lange aber im Detail das System funktionstüchtig ist, hängt von vielen unterschiedlichen Faktoren ab. Dazu gehören Umgebungsbedingungen, Mechanische und elektrische Belastungen die zu Leistungseinbußen über Zeit führen.
Forschungsportfolio
Für die Lebensdauereinschätzung der technischen Komponenten werden am Institut für Fahrzeugkonzepte Messungen durchgeführt, die Batteriezellen und dazugehörige Teilsysteme (BMS und Kühlsystem) charakterisiert. Dazu gehören neue Batterietechnologien wie, Natrium Ionen und Feststoffbatterien sowie unterschiedliche neue Brennstoffzellentechnologien. Dadurch werden Daten gesammelt und aus den Erkenntnissen Modellierungsansätze ermittelt, die zur Lebensdauerabschätzung dienen. Notwendige Wechselintervalle oder auch präventive Maßnahmen lassen sich ableiten sowie geeignete Batterie und Brennstoffzellen Dimensionierungsstrategien durchführen. Dazu gehören Batterie/ Brennstoffzellen Systeme sowie die Komponenten Tank- und Kühlsystem.
Zusätzlich bringen die Forscherinnen und Forscher ihre Erkenntnisse zu neuen Batterie- und Brennstoffzellentechnologien im internationalen Umsetzungsprojekten ein.