Mobile Geräte und Elektrofahrzeuge sind auf Batterien angewiesen, denen man ihren Ladezustand nicht unmittelbar ansehen kann. Um die Nutzer möglichst exakt über Reichweite und Nutzungsdauer zu informieren, greift man derzeit noch auf aufwändige Batteriemanagementsysteme (BMS) zurück, die den Nachteil haben, dass sie selbst einen Teil der meist knappen Energie verbrauchen. Das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC entwickelt daher im Projekt SoCUS ein kostengünstiges Sensorsystem, das Energie sparend in die Batterie integriert werden und den Ladezustand zudem zuverlässiger messen kann als bisherige Methoden.

Aktuelle BMS ermitteln den Ladezustand für jede Zelle anhand der Kenngrößen Strom und Spannung. Da die Berechnungen des BMS dabei auf Standardwerten beruhen, sind sie fehleranfällig, zudem erschweren häufige Teilladungen und bestimmte Batteriezelltypen eine präzise Messung des Ladezustandes. Der neuartige Ansatz des Fraunhofer ISC ermittelt den Ladezustand dagegen mit Hilfe von Ultraschallpulsen. Hierbei wird die Dichte der negativen Anode - die sich mit dem Ladezustand der Zelle ändert - direkt gemessen und ausgewertet. Daraus ergeben sich gleich mehrere Vorteile: Die Methode ist einfacher und genauer als bekannte Technologien und lässt sich sehr gut in bestehende Systeme integrieren. Da eine Auswerteeinheit gleich mehrere Batteriezellen auf einmal überwachen und eine permanente Kontrolle entfallen kann, werden zusätzlich Energie und Kosten gespart. Selbst Alterungsprozesse sollen durch das neue System besser berücksichtigt werden können. Geeignet ist das neue Messverfahren für nahezu alle Batterietypen, getestet wurde es bislang jedoch vor allem mit Lithium-Ionen-Batterien. Da nach wie vor die Reichweite von Elektrofahrzeugen der Schlüsselfaktor für den weiteren Ausbau der Elektromobilität ist, wäre eine zuverlässige Erfassung des Batterieladezustands ein entscheidender Pluspunkt.

Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC (D-97082 Würzburg)
Website: www.isc.fraunhofer.de