Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie weit reicht’s noch? Neues kostengünstiges System zur Messung des Batterieladezustands

28.11.2017

Für Elektrofahrzeuge und andere mobile Geräte, die elektrische Energie benötigen, sind Batterien unverzichtbar. Damit der Nutzer anhand des Ladezustands der Batterie zum Beispiel Reichweite und Nutzungsdauer einschätzen kann, werden derzeit aufwendige Batteriemanagementsysteme (BMS) benötigt, die selbst einen Teil der Energie verbrauchen. 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.


Aufbau für Ladezustandsmessung mit angeschlossener Batteriezelle und Sensoren.

© K. Selsam, Fraunhofer ISC


Kleine und große Sensoren mit knapp 1 cm bzw. 2 cm Durchmesser zur Messung des Batterieladezustands.

© K. Selsam, Fraunhofer ISC

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 und damit Kosten.

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.

Auch in der vergleichsweise neuen Drohnentechnologie, die zur Inspektion von Industrieanlagen, Windparks oder zur Bestellung von Agrarflächen eingesetzt wird, ist eine verlässliche Überwachung des Ladezustands wichtig, um die Laufzeit der Batterie für Hin- und Rückflug bei großen Entfernungen genau einschätzen zu können.

Besonders profitabel könnte das alternative Verfahren des Fraunhofer ISC für stationäre Speicher sein, da hier sehr viele Batteriezellen in einem System zusammengeschlossen werden. Ein Sensor, der nur bei Bedarf arbeitet und den Ladezustand mehrerer Zellen zeitgleich erfasst, kann sowohl Energie als auch Kosten reduzieren. In dieser Anwendung werden häufig schwer brennbare Batterietypen eingesetzt, bei denen der Ladezustand mit bisherigen Methoden nur unzureichend zu ermitteln ist, per Ultraschall jedoch präzise bestimmt werden kann.

Das neue Verfahren bietet somit eine zuverlässige, energiesparende und kostengünstige Erweiterung bestehender Messmethoden der Batteriemanagementsysteme und eröffnet speziell für die weit verbreiteten Lithium-Ionen-Batterien im Sektor der Elektromobilität viele Vorteile.

Diese Presseinfo finden Sie auch auf der Internetseite des Fraunhofer ISC unter
https://www.isc.fraunhofer.de/de/presse-und-medien/presseinformationen/neues-kos...

Englischsprachige Informationen unter folgenden Links auf der Webseite des Fraunhofer FuE-Zentrums Elektromobilität Bayern und in "Probing lithium-ion batteries' state-of-charge using ultrasonic transmission", einer Veröffentlichung im Journal of Power Sources, Volume 343,1 March 2017

Weitere Informationen:

http://www.fzeb.fraunhofer.de
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775317301003

Dipl.-Geophys. Marie-Luise Righi | Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC
Weitere Informationen:
http://www.isc.fraunhofer.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Schlaflos wegen Handy? Neue Displays könnten Abhilfe schaffen
21.06.2018 | Universität Basel

nachricht Sensoren auf Gummibärchen: Team druckt Mikroelektroden-Arrays auf weiche Materialien
21.06.2018 | Technische Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

22.06.2018 | Materialwissenschaften

Lernen und gleichzeitig Gutes tun? Baufritz macht‘s möglich!

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

GFOS und skip Institut entwickeln gemeinsam Prototyp für Augmented Reality App für die Produktion

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics