ABLIM – Adaptive Battery Life Prediction Model

• Research unit: SFOE
• Project number: SI/500335

Short description (German)

ABLIM - Adaptive Battery Life Prediction Model

Final report (German)

In diesem Forschungsprojekt wird ein Lebensdauermodell für ZEBRA-Batterien entwickelt, das es erlaubt auf Grund eines Belastungsprofils (Zelltemperatur, Lade- und Entladestrom sowie Entladetiefe) die statistische Lebensdauer einer Batterie abzuschätzen. Das Lebensdauermodell wird auf Grund von Labordaten, von sogenannten Torkelmessungen an Elektroauto-Batterien und schliesslich mit einer statistischen Analyse von vielen Messdaten aus dem Betrieb von Elektroautos im Feld entwickelt. Eine detailliertere Beschreibung der Methodik findet sich im nächsten Kapitel. Während der Dauer des Projektes vom 03.März 2009 bis zum heutigen Zeitpunkt stehen neun Zellmodulteststände für ZEBRA-Zellen in Betrieb, die neun Zellmodule à 10 ZEBRAZellen zeitlich parallel zyklieren. Trotz der langen Zeitdauer und den beschleunigten Tests im Labor ist es bis heute nur gelungen neun Zellmodule bis zur 90% und 80% Kapazitätsgrenze der Lebensdauer zu zyklieren. Eine erste Regressionsfunktion auf Basis der bisher vorliegenden Ergebnisse konnte berechnet werden. Mit weiteren Messpunkten im Laufe der Zeit wird die Regressionsfunktion präziser werden. Deshalb werden die Labortests auch nach dem Projektende weitergeführt. Rund 45 Elektroautos (Twingo und Think) wurden mit CAN-Data Loggern ausgerüstet. Diese Autos fahren im Projekt "alpmobil" und auch bei Unternehmen, die diese Autos in Dauermiete übernehmen. Die tatsächliche Alterung der Batterien wird einmal pro Jahr mit einer kontrollierten und gemessenen Komplettentladung "Torkeltest" gemessen. Andererseits liefert jede Batterie pro Sekunde einmal einen gleichen Parametersatz wie im Labor. Damit wird ein Belastungsprofil jeder Batterie erstellt. Bisher konnte nur ein Bruchteil der Torkelmessungen durchgeführt werden. Bis August 2011 sollen dann alle 50 CAN-Data Logger eingebaut werden. Im Verlaufe des Sommers und Herbstes werden mit allen Autos Torkelmessungen durchgeführt. Das Forschungsprojekt ist also noch nicht abgeschlossen, sondern braucht jetzt über Jahre regelmässige Messungen und Analysen der Daten. Die Resultate fliesen in die Berechnung der Mietpreise für die Batterievermietung ein und erlauben es der ese mobility management Genossenschaft mit einer statistisch korrekten Basis finanzielle Risiken der Batteriemiete zu managen.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Battery Consult Sagl
Kraftwerke Oberhasli AG
Berner Fachhochschule Technik und Informatik

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Ursin,Max
Schori,Stefan
Dustmann,Cord

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• ABLIM – Adaptive Battery Life Prediction Model - Schlussbericht [PDF] 6'269 kB

Final report (English)

In this research project a mathematical life model for the ZEBRA battery is developed which allows predicting the statistical battery life based on load profiles (cell temperature, charge and discharge current and depth of discharge). The life model is developed using laboratory data, so called "torkel measurements" on vehicle batteries and the statistical analysis of real world operated electric vehicles in the field. A detailed description of the method is given in the next section. Since the project was started March 03, 2009 until today the number of test benches was increased to 9 of which each has 10 ZEBRA cells connected in series. Until today 9 modules have reached their 90% and 80% capacity limit. A first regression function was developed using the data available up to now. The accuracy will be increased with the availability of more test points. For this reason the tests are continued after the end of this project. About 45 electric vehicles (Twingo and Think) have been equipped with CAN data loggers. These vehicles are operated in the project “alpmobil” and by companies under a permanent rental agreement. The real aging of the batteries is checked once a year by a "torkel measurement". In addition a battery data set equivalent to the one in the laboratory test is taken once per second and is used for the analysis of load profiles for each battery. Up to now only a few "torkel measurements" could be taken. Until August 2011 all 50 CAN data Logger will be installed in the cars and the first round of "torkel measurements" will be finished by autumn. This research project is not finished but need continuation of the measurement and analysis of the data. The results are used for the calculation of rental fees for the battery rental by ese mobility management Genossenschaft. They will allow to manage the financial risk of battery rental based on statistical correct data.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Battery Consult Sagl
Kraftwerke Oberhasli AG
Berner Fachhochschule Technik und Informatik

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Ursin,Max
Schori,Stefan
Dustmann,Cord