Smartes, interaktives Batterie-Pack Sensor plus Kommunikation macht Akkus klug

Mit der BMZ-Connect-C-App wird dem E-Bike-Fahrer die Möglichkeit gegeben, sein Fahrerlebnis durch individualisierte Systemeigenschaften, integrierte Navigationsinformationen und integrierte Kundendienst-Features zu verbessern.

Ungenaue Batteriestandsanzeigen gehören der Vergangenheit an. Ausgefeilte Batteriemanagement-Lösungen machen das Akku-Pack zum kommunizierenden und interagierenden Bestandteil nicht nur neuer E-Mobility-Lösungen.

Wenn im Auto das Batterielämpchen zu blinken beginnt, verheißt das seit Jahrzehnten nichts Gutes. Sensoren messen Stromfluss, Spannung und Temperatur der Autobatterie und melden, wenn sie sich dem kritischen Bereich nähert. Die klassischen Batteriesensoren sind aus dem Batteriemanagement des Autos deshalb schon lange nicht mehr wegzudenken – wenn auch der Klassiker Ladestandsmessung aufgrund seiner etwas fehlerbehafteten Messweise basierend auf Zellspannung und Innenwiderstand, wie zumindest noch die Älteren aus eigener Erfahrung wissen dürften, nicht immer allzu genau ist.

Doch in den letzten Jahren sorgen immer ausgefeiltere und komplexere Sensoren für immer genauere Lösungen in der Batterietechnik. In Kombination mit immer kleiner werdenden Controllern, Kommunikations-Boards und kabellosen Übertragungsmöglichkeiten ermöglichen sie die Realisierung immer leistungsfähigerer Batteriemanagementsysteme (BMS). Diese ermöglichen es, zahllose neue, sichere und kundenfreundliche Anwendungen zu geringem Aufpreis und auf kleinstem Raum zu realisieren.

Während also Temperaturfühler zur Vorbeugung von Überhitzung längst State-of-the Art bei Akkulösungen sind, kommen nun neue, ganz individuelle Sensorlösungen hinzu. So meldete die Schweizer Tefag Elektronik vor Kurzem ein Gerät, das mit Sensoren zur Drucküberwachung für Batteriezellen arbeitet, die im Vakuum zum Einsatz kommen werden. Mehr dazu wird im November auf der electronica zu erfahren sein.

Auch Bewegungssensoren kommen neuerdings zunehmend in Batterielösungen zum Einsatz. Diese verhindern per Sleep-Sensor-Funktion in Lösungen von Ansmann, dass sich Gartengeräte beim Winterschlaf selbst entladen und an Kapazität verlieren. Auch einen Kurzschlafmodus gibt es, der nur die Stand-by-Power senkt. Die Tefag setzt eine ähnliche Technologie ein, um die Akkus von Defibrillatoren über die oft langen Vertriebs- und Lagerzeiten bis zum ersten Einsatz zu bringen.

Gegenläufige Tendenzen beobachtet der Markt beim Thema Standardüberwachung: Da vor dem Hintergrund der stetig steigenden Sicherheitsanforderungen die Temperatur-Selbstüberwachung des Akkus, zum Beispiel in der Medizintechnik, immer wichtiger wird, werden oft bewusst bei mehrzelligen Akkulösungen Temperatursensoren an jeder Zelle eingesetzt. Dies gilt nicht nur für die Medizin- und Sicherheitstechnik: Auch bei Energiesystemen von Transportfahrzeugen im Logistikbereich, die unter höchsten Anforderungen 24/7 im vollautomatisierten Einsatz sind, haben sich nach Angaben des Unternehmens Kunden der Tefag für eine solche 1:1-Deckungs-Lösung entschieden.

Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum dagegen arbeiten am gegenläufigen Konzept für Elektroautos. Eine E-Auto-Batterie besteht aus einzelnen Blöcken, die jeweils bis zu zwölf Zellen enthalten. Statt jede dieser Zellen mit einem eigenen Spannungssensor zu überwachen, ist es das Ziel des dortigen Teams, mit einem einzigen Spannungssensor auszukommen. »Neben den Zellen sind die Sensoren ein wesentlicher Gewichts- und auch Kostentreiber«, erklärt Philip Dost, Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Bereich Energiesystemtechnik und Leistungsmechatronik der Ruhr-Universität Bochum die Relevanz des Themas Sensorik beim Batteriemanagement. Jedoch, so der Einwand anderer Experten, müsse die Sicherheitsfrage im Zweifel zunächst geklärt werden.

Ladetechniker im Automotive-Bereich wie Deutronic kündigen neue adaptive und dynamische Lade- beziehungsweise Überwachungsalgorithmen mit dynamischer Anpassung an verschiedenste Akku und Verbrauchssituationen an.

Neu ist auch der Weg, wie Warnungen oder auch Sensordaten aus dem Akku ausgegeben werden. Hier hat die Ansmann eine Pionierrolle übernommen. Das Warnlämpchen hat zunehmend ausgedient. In manchen Fällen wird es sogar durch eine App ersetzt. So führt die Ansmann bezüglich Vernetzung und Überwachung von wiederaufladbaren, mobilen Batteriesystemen für Logistikfahrzeuge und -anlagen auch auf der electronica 2018 wieder neue Anwendungen seiner standardisierten, kostengünstigen „Intelligent Battery“-Systeme ins Feld.