Motivation
Lithium-Ionen-Batterien in Elektro- oder Hybridfahrzeugen sind auf Grund ihrer hohen Energiedichte – bei falscher Behandlung – eine große Explosions- und Brandgefahr (ähnlich dem Kraftstofftank eines Fahrzeuges mit Verbrennungsmotor). Eine der wichtigsten Sicherheitskomponenten eines Elektrofahrzeuges überhaupt ist daher das Batteriemanagement, welches mittels Sensoren die Batterie überwacht und schützt. Intelligentes und effizientes Management der begrenzten elektrischen Energie beginnt somit bei einer optimal betriebenen Batterie im E-Fahrzeug.

Ziele und Vorgehen
Das übergreifende Ziel des Forschungsvorhabens IntLilon ist die Steigerung von Reichweite, Leistungsvermögen und Sicherheit zukünftiger Elektro- und Hybridfahrzeuge durch die Erforschung neuartiger Kommunikationssysteme für die Überwachung und Regelung von Lithium-Ionen-Batterien. Hiermit soll zugleich eine Kostenreduktion gegenüber bestehenden Lösungen erreicht werden. Im Projekt werden neue physikalische Übertragungsverfahren und Topologien ganzheitlich erforscht und als Gesamtkonzept optimiert. Ein günstig erscheinender Ansatz dabei ist die Dezentralisierung der Datenerfassung auf Batteriezellenebene. Von jeder Zelle werden die Sensordaten per Powerline Kommunikation über die ohnehin vorhandenen Stromleitungen der Batterie an das zentrale Steuergerät der Batterie übermittelt. Eine dezidierte, teure Busverkabelung durch die ganze Batterie kann somit komplett entfallen und die Tiefe und Fundiertheit der Erfassung von Messwerten - und damit die sicherheitskritische Batterieüberwachung - deutlich erhöht werden.

Innovationen und Perspektiven
Die Robert Bosch GmbH übernimmt die Konsortialführung dieses Verbundprojektes, erstellt Anforderungsprofile und Basismessungen und integriert die Teilvorhaben in ein Demonstrationsfahrzeug. Die ProDesign Electronic GmbH übernimmt die Entwicklung und Fertigung von elektronischen Komponenten. Das Institut für Industrielle Informationstechnik am Karlsruhe Institute of Technology (KIT) erforscht Bustopologien und physikalische Übertragungstechniken. Die Fachhochschule Hannover erforscht störsichere Datenkodierungen und Anforderungen der funktionalen Sicherheit.

Publikationen im Rahmen des Verbundprojekts

• Oliver Opalko, Bernd Simon, Damián Alonso, and Klaus Dostert, Physical layer and multi-carrier analysis for power line communication networks in Li-ion batteries for electric and hybrid vehicles. In Proceedings of the 2015 IEEE Vehicular Networking Conference (VNC), Kyoto, Japan, 16-18 December 2015.
• Damián Alonso, Oliver Opalko, and Klaus Dostert, Prototyping of the physical and MAC layers of a wireless battery management system. In Proceedings of the 2015 IEEE Vehicular Networking Conference (VNC), Kyoto, Japan, 16-18 December 2015.
• Damián Alonso, Christoph Winkler, Oliver Opalko, and Klaus Dostert, Physical layer performance analysis of a wireless data transmission approach for automotive lithium-ion batteries. In Proceedings of the 2015 IEEE Vehicular Networking Conference (VNC), Kyoto, Japan, 16-18 December 2015.
• Thiemo Schunder, Frank Freund, and Jörg Wehmeier, Robuste, skalierbare Bustopologien für LiIon-Batteriemanagementsysteme. In Proceedings of the Kleinheubacher Tagung, Miltenberg, Germany, September 2015.
• Oliver Opalko, Damián Alonso, and Klaus Dostert, Analysis and validation of a 3-D EM simulation model of Rogowski coils as PLC coupling elements for automotive batteries. In Proceedings of the 9th Workshop on Power Line Communications, Sep. 2015.
• Oliver Opalko, Damián Alonso and Klaus Dostert. Measurements on Rogowski coils as coupling elements for power line communication in traction lithium-ion batteries. In Proceedings of the 2015 IEEE International Symposium on Power Line Communications and Its Applications (IEEE ISPLC 2015), Austin, USA, pp. 29-34, 29 March - 1 April 2015.
• Damián Alonso, Oliver Opalko and Klaus Dostert. Channel measurements and simulations with planar inverted F-antennas in an enhanced testbed for a wireless battery management system. In Proceedings of the 19th International ITG Workshop on Smart Antennas, Ilmenau, Germany, pp. 1-8, March 2015.
• Ichraf Ouannes, Patrick Nickel, Oliver Opalko and Klaus Dostert. Monitoring of lithium-ion batteries in electric/hybrid vehicles using power line communication. In Proceedings of the AmE 2015; Automotive meets Electronics; 6. GMM-Fachtagung, Dortmund, Germany, February 2015.
• Damián Alonso, Oliver Opalko, Martin Sigle and Klaus Dostert. Towards a wireless battery management system: evaluation of antennas and radio channel measurements inside a battery emulator. In Proceedings of the 80th IEEE Vehicular Technology Conference: VTC2014-Fall, pp. 1-5, September 2014.
• Ichraf Ouannes, Patrick Nickel, Johannes Bernius and Klaus Dostert. Physical layer performance analysis of power line communication (PLC) applied for cell-wise monitoring of automotive lithium-ion batteries. In Proceedings of the 18th International OFDM Workshop 2014 (InOWo’14), pp. 1-8, Aug 2014.
• Ichraf Ouannes, Patrick Nickel and Klaus Dostert. Cell-wise monitoring of lithium-ion batteries for automotive traction applications by using power line communication: battery modeling and channel characterization. In Proceedings of the 18th IEEE International Symposium on Power Line Communications and its Applications (ISPLC), 2014, pp. 24-29, March 2014.