Mobility
Kieler Forschende entwickeln „sprechende Batterie“ für intelligenteres Batteriemanagement
Bild: (c) Uni Kiel
Forschende der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) haben ein neues Kommunikationssystem für Batterien entwickelt, das Sensoren im Inneren einer Batteriezelle ohne zusätzliche Datenleitungen mit der Fahrzeugelektronik verbindet. Das Konzept der sogenannten „sprechenden Batterie“ soll Batteriemanagementsysteme einfacher, kostengünstiger und langfristig auch sicherer machen.
Bislang erfassen Batteriemanagementsysteme die Temperatur überwiegend über Sensoren an der Außenseite der Batteriezellen. Kritische Temperaturanstiege entstehen jedoch häufig zunächst im Zellinneren und bleiben dort zunächst unentdeckt. Zwar können Sensoren grundsätzlich auch innerhalb der Zelle integriert werden, sie benötigen bisher jedoch zusätzliche Elektronik und Kommunikationsleitungen, die wertvollen Bauraum beanspruchen.
Forschende der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) haben ein neues Kommunikationssystem für Batterien entwickelt, das Sensoren im Inneren einer Batteriezelle ohne zusätzliche Datenleitungen mit der Fahrzeugelektronik verbindet. Das Konzept der sogenannten „sprechenden Batterie“ soll Batteriemanagementsysteme einfacher, kostengünstiger und langfristig auch sicherer machen.
Bislang erfassen Batteriemanagementsysteme die Temperatur überwiegend über Sensoren an der Außenseite der Batteriezellen. Kritische Temperaturanstiege entstehen jedoch häufig zunächst im Zellinneren und bleiben dort zunächst unentdeckt. Zwar können Sensoren grundsätzlich auch innerhalb der Zelle integriert werden, sie benötigen bisher jedoch zusätzliche Elektronik und Kommunikationsleitungen, die wertvollen Bauraum beanspruchen.
Kommunikation über bestehende Stromleitungen
Das Kieler Forschungsteam verfolgt einen anderen Ansatz: Ein kleiner elektronischer Schaltkreis wird direkt in die Batteriezelle integriert und wandelt die Messwerte eines Temperatursensors in ein digitales Signal um. Die Daten werden anschließend über dieselben Anschlüsse übertragen, die bereits für das Laden und Entladen der Batterie genutzt werden. Zusätzliche Datenleitungen sind dadurch nicht erforderlich.
Nach Angaben der Forschenden nutzt das Verfahren vorhandene Komponenten doppelt und könnte dadurch gegenüber herkömmlichen Lösungen mit separaten Sensorleitungen rund 35 Prozent kostengünstiger sein.
Grundlage für intelligente Batteriesysteme
Die Forschenden sehen in dem Konzept einen wichtigen Schritt hin zu intelligenten Batterien, die ihren Zustand kontinuierlich überwachen und selbst Informationen über Veränderungen im Zellinneren bereitstellen. Dadurch könnten Batteriesysteme künftig zuverlässiger überwacht sowie sicherer und wirtschaftlicher betrieben werden.
Perspektivisch soll sich das Kommunikationsprinzip zudem weiter miniaturisieren oder direkt in neue Batteriematerialien integrieren lassen. Neben Temperatursensoren könnten künftig auch Druck-, Gas- oder weitere Sensoren auf dieselbe Weise Daten aus dem Inneren der Batterie übertragen.
Einsatz in zahlreichen Anwendungen denkbar
Nach Einschätzung des Forschungsteams eignet sich das Verfahren langfristig für unterschiedliche Anwendungen leistungsfähiger Batteriesysteme. Dazu zählen Elektrofahrzeuge ebenso wie stationäre Energiespeicher für Wind- und Solarenergie oder Heimspeicher. Gleichzeitig könnten die im Zellinneren gewonnenen Messdaten helfen, neue Batteriematerialien besser zu verstehen und deren Entwicklung gezielt voranzutreiben.