Optimal Energy Management Strategies for Reconfigurable Batteries

Lithium-Ionen-Batterien werden aufgrund ihrer hohen Energie- und Leistungsdichte häufig in Elektrofahrzeugen und stationären Speichersystemen eingesetzt. Allerdings müssen die Batteriezellen aufgrund der Kapazitätsstreuung ausgeglichen werden. Die Einzelzellschalter Topologie, die die Aktivierung und Deaktivierung jeder Batteriezelle basierend auf ihrem aktuellen Zustand ermöglicht, gilt als vielversprechende Lösung, um die Inhomogenität der Batteriezellen zu überwinden. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung von optimalen Energiemanagement-Strategien für die Einzelzellschalter Batterie, um die Energieeffizienz des Systems zu maximieren. Für die Berechnung des globalen Optimums wird ein Optimierungsalgorithmus, basierend auf der dynamischen Programmierung Methode, entwickelt. Diese Strategie ist eine nicht-kausale Strategie, da die Batterieleistungsanforderungen über den Optimierungshorizont für die Strategie bekannt sein müssen. In einer Simulationsumgebung werden diese Informationen eines vorgegebenen Fahrprofils entnommen. Als nächster Schritt werden zwei statische Optimierungsprobleme von dem dynamischen Optimierungsproblem abgeleitet, damit die Entwicklung von kausalen Energiemanagement-Strategien ermöglicht werden kann. Diese Strategien berechnen ein lokales Optimum, da sie keine Informationen über den gesamten Fahrzyklus verwenden.