Messsystem vom Fraunhofer-Institut Ermittlung des Batterieladezustands durch Ultraschall

Ladezustandsmessung mit angeschlossener Batteriezelle und Sensoren.
Ladezustandsmessung mit angeschlossener Batteriezelle und Sensoren.

Das Fraunhofer ISC entwickelte im Projekt »SoCUS« ein neues Messsystem für Batterien. Die Sensorik ist dabei in der Batterie integriert – eine zuverlässige Methode zur Ladezustandsbestimmung.

Stationäre Energiespeicher, Elektroautos oder andere Elektrogeräte werden permanent durch Batteriemanagementsysteme (BMS) überwacht. Anhand der Kenngrößen Strom und Spannung ermitteln sie den Ladezustand jeder einzelnen Batteriezelle.

Das vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC) entwickelte System misst den Ladezustand durch Ultraschallpulse. Hierbei wird die Dichte der negativen Anode – die sich mit dem Ladezustand der Zelle verändert – direkt gemessen und ausgewertet. Da das Ultraschallsignal direkt mit den mechanischen Eigenschaften der Zelle korreliert, werden Alterungsprozesse besser berücksichtigt und es können genauere Aussagen über die Restkapazität getroffen werden.

Die Methode bietet einen direkten, linearen Zusammenhang zwischen Ladezustand und Messsignal und ermöglicht eine einfachere und genauere Auswertung als bei konventionellen Systemen. Hierbei kann eine Auswerteeinheit gleichzeitig mehrere Batteriezellen überwachen und den Ladezustand beim Lade- und Entladevorgang messen. Eine permanente Kontrolle ist nicht erforderlich, so dass zusätzlich Energie und Kosten eingespart werden. Das Messverfahren eignet sich für nahezu alle Batterietypen, ist bislang jedoch vor allem bei Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt worden.

Das Messsystem bietet eine zuverlässige, energiesparende und kostengünstige Erweiterung bestehender Messmethoden und lässt sich gut integrieren.