MultiLOAD: Ressourcenschonendes Batteriemanagement für bidirektionales Laden unter Einsatz einer Modularen Multilevel-Konverter-Topologie
Das Förderprojekt "MultiLOAD" adressiert Potentiale der Ladearchitektur und Mechanismen des sog. “Modularen-Multilevel-Converter” (MMC) mit besonderem Bezug auf BDL. MMCModule können dynamisch, während des Betriebs zu- und abgeschaltet werden. Dadurch können die jeweiligen Module bestehend aus einer Serien- und Parallelschaltung von Zellen in allen Betriebsmodi dynamisch geschaltet werden. In diesem Kontext sollen in MultiLOAD optimierte schaltende Ansteuerverfahren für MMC entwickelt werden, um eine verminderte zyklische Alterung der Zellen unter Berücksichtigung der BDL-Belastung zu erzielen. Für eine AC-seitige Kopplung der Traktionsbatterie für BDL und zum Laden der Traktionsbatterie mit dem Stromnetz ist außerdem mit dem heutigen Stand der Technik eine fahrzeugseitige Ladeeinheit On-Board-Charger (OBC) notwendig, die mit dem vorgestellten Projektansatz entfällt. Die gezielte Ansteuerung auf Modulebene kann auch als aktives Balancing unter Berücksichtigung des geforderten Lastprofils und des aktuellen Batteriezustands genutzt werden, ohne zusätzliche Hardware im Vergleich zu konventionellen Traktionsbatterien mit Batteriemanagement-System. Außerdem bieten sich zusätzliche Vorteile aus der Perspektive der Leistungselektronik. So erreichen MMC bei Spannungsebenen heutiger elektrischer Antriebsstränge (ca. 400 - 800V) durch ihren generischen Aufbau mit einzelnen Modulen eine im Vergleich zu konventionellen Umrichtern gesteigerte Effizienz, da die in den Modulen verwendeten Leistungshalbleiter lediglich für die Gesamtspannung des Moduls ausgelegt werden. Es können zudem rein Silizium-basierte Leistungshalbleiter (z.B. MOSFET) mit entsprechend niedrigerer Spannungsfestigkeit eingesetzt werden, die deutlich geringere Durchlassverluste aufweisen. Schließlich liegt eine sehr hohe Verfügbarkeit vor, da der Ausfall ein- oder mehrerer Module toleriert werden kann.