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01.12.2017

Kostengünstiges System zur Messung des Batterieladezustands

Forschung & Entwicklung

Das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC entwickelt im Projekt SoCUS kostengünstige Sensorsysteme, die direkt in die Batterie integriert werden und den Ladezustand zuverlässiger messen können als marktübliche Systeme.

Stationäre Energiespeicher, Elektroautos oder andere Geräte werden permanent durch Batteriemanagementsysteme überwacht. Diese ermitteln anhand der Kenngrößen Strom (Coulomb-Counting) und Spannung den Ladezustand für jede Zelle. Da die Berechnungen des BMS auf Standardwerten beruhen, sind sie fehleranfällig. Insbesondere bei häufiger Teilladung und bestimmten Batteriezelltypen ist keine präzise Messung des Ladezustandes möglich.

Der vom Fraunhofer ISC entwickelte, neuartige Ansatz erlaubt es, den Ladezustand mit Hilfe von Ultraschallpulsen zu messen. Hierbei wird die Dichte der negativen Anode – die sich mit dem Ladezustand der Zelle ändert – direkt gemessen und ausgewertet.

Diese Methode bietet mehrere Vorteile: Da ein direkter linearer Zusammenhang zwischen Ladezustand und Messsignal besteht, ist die Auswertung einfacher und genauer als bekannte Technologien und kann sehr gut in bestehende Systeme integriert werden. Eine Auswerteeinheit kann mehrere Batteriezellen gleichzeitig überwachen und misst den Ladezustand nur beim Laden und Entladen, eine permanente Kontrolle entfällt. Dies spart zusätzlich Energie. Da das Ultraschallsignal direkt mit den mechanischen Eigenschaften der Zelle korreliert, werden außerdem Alterungsprozesse besser berücksichtigt. So können genauere Aussagen über die vorhandene Restkapazität und damit die Leistungsfähigkeit getroffen werden.

Das neue Messverfahren eignet sich für nahezu alle Batterietypen, ist bislang jedoch vor allem für Lithium-Ionen-Batterien getestet worden. Da nach wie vor die Reichweite von Elektrofahrzeugen der Schlüsselfaktor für den weiteren Ausbau der Elektromobilität ist, wäre hier eine zuverlässige Erfassung des Batterieladezustands ein entscheidender Pluspunkt.

Kleine und große Sensoren mit knapp 1 cm bzw. 2 cm Durchmesser zur Messung des Batterieladezustands. © K. Selsam, Fraunhofer ISC

Kleine und große Sensoren mit knapp 1 cm bzw. 2 cm Durchmesser zur Messung des Batterieladezustands. © K. Selsam, Fraunhofer ISC

weitere Informationen

Unternehmensinformation

Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC

Neunerplatz 2
DE 97082 Würzburg

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