Väitös teollisuuselektroniikka ja sähkökäytöt alalta, Ari Hentunen

Väitöksen nimi on Liikkuvissa työkoneissa käytettävien suurten litiumioniakkujen sähköinen ja terminen karakterisointi

Litiumioniakkuja käytetään laajasti monenlaisissa sovelluksissa, kuten kännyköissä ja kannettavissa tietokoneissa, sähkö- ja hybridiajoneuvoissa sekä älykkäiden sähköverkkojen tehopuskuroinnissa. Etenkin suurten akkujärjestelmien suunnittelu- ja kehitystyö vaativiin sovelluksiin on työlästä ja kallista, minkä vuoksi kehitystyötä pyritään usein nopeuttamaan tietokonemalleja käyttämällä. Loppukäyttäjällä ei yleensä ole tiedossa sähkökemiallisten mallien tarvitsemia akun sisäisiä suunnitteluparametreja, joten mallinnukseen käytetään tyypillisesti puoliempiirisiä malleja sekä kokeellista karakterisointia. Karakterisoitavia ominaisuuksia on useita, ja jokaisen ominaisuuden karakterisoimiseen tarvitaan tyypillisesti oma testisarja. Akkujen hitaan dynamiikan ja monimutkaisten vaikutussuhteiden vuoksi tarkka karakterisointi on erittäin hidasta, mikä tekee mallipohjaisesta kehitystyöstä edelleen melko kallista.

Väitöskirjatutkimuksessa on tutkittu akkumoduulien ja -pakettien sähköistä ja termistä mallintamista sekä akun karakteristiikan kokeellista määrittämistä. Tavoitteena oli akun kokeellisen testaamisen ja mallin parametrointiin tarvittavan ajan ja työmäärän vähentäminen sekä mallin tarkkuuden parantaminen. Väitös­kirjassa esitetään systemaattinen menetelmä akun kapasiteetin, avoimen piirin jännitteen, sisäisen impedanssin, entropian muutoksen ja lämpöominaisuuksien karakterisoimiseksi kahden erilaisen kokeen avulla, jotka on mahdollista tehdä kaupallisille akkumoduuleille. Malli on laskennallisesti kevyt, ja se ennustaa hyvällä tarkkuudella akun suorituskyvyn erilaisilla kuormasykleillä. Työ keskittyy liikkuvissa työkoneissa käytettäviin suuriin akkuihin, mutta esitetyt menetelmät ovat yleisiä ja käyvät sellaisenaan muihinkin sovelluksiin.

Vastaväittäjänä toimii professori Chris Mi, San Diego State University, San Diego, California, USA

Valvojana on professori Seppo J. Ovaska, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, Sähkötekniikan ja automaation laitos

Väittelijän yhteystiedot
Ari Hentunen
p. 050 5425869
ari.hentunen@aalto.fi