Technologie

Intelligentes Laden leicht gemacht

15.11.2021 - Multifunktionelles Sensor-Array für Batterien soll Lade- und Entladeprozesse optimieren.

Rund ein Jahr läuft nun das Forschungsprojekt Spartacus im Rahmen der EU-Forschungs­initiative Battery 2030+. Das Projekt hat die ersten Meilensteine und Projektziele erfolgreich gemeistert. Auf dem Weg zur sensor­gestützten Optimierung von Ladezeiten, Reichweite und Lebensdauer für Lithium-Ionen-Batterien wurde in den vergangenen zwölf Monaten eine Reihe von Teil­aspekten vom Spartacus-Projektteam bearbeitet. Jetzt können die einzelnen Komponenten zu einem Komplett­system zusammengefügt werden.

 

Spartacus – die Abkürzung steht für „Spatially resolved acoustic, mechanical and ultrasonic sensing for smart batteries“. In dem Forschungsprojekt soll eine multifunktionelle Sensor-Array-Technologie für Batterien entwickelt werden, die den Batterie­management­systemen die relevanten Daten für ein zustandsabhängig optimales Laden und Entladen übermittelt. Das Projekt fokussiert sich auf mechanische und akustische Sensoren, ergänzt durch elektro­chemische Impedanz­messungen und Temperatur­sensorik. Mit der Spartacus-Sensorik sollen Fehler und negative Einflüsse auf die Batterie­lebensdauer und -leistungsfähigkeit frühzeitig entdeckt werden.

Vor einem Jahr hat das Spartacus-Projektteam seine Arbeit gestartet. Das Ziel: Zukünftig das Ausnutzen von bisher brachliegenden Reserven im Batteriemanagement durch ein umfassendes Batterie-Monitoring abzusichern. Dadurch sollen Ladezeiten um bis zu zwanzig Prozent reduziert werden können, ohne Zuverlässigkeit und Lebensdauer zu beeinträchtigen. „Dafür hat das Spartacus-Projekt in vieler Hinsicht Neuland betreten“, wie Koordinator Gerhard Domann vom Fraunhofer-Institut für Silicat­forschung ISC erklärt.

So seien nicht nur neue Sensorkonzepte durch die Kombination von akustisch-mechanischen und thermischen Sensoren mit fortschrittlichen Analyse­methoden vorbereitet worden, sondern auch die Modellierung der Vorgänge in der Batteriezelle so vorangetrieben worden, dass daraus neue Prognose­modelle für den Batterie­zustand und die optimale Steuerung der Ladung möglich werden. „Nach dem ersten Projektjahr haben alle Arbeitsgruppen ihre individuellen Projekt­arbeiten erfolgreich vorangetrieben, alle Spezifikationen sind definiert. Nun geht es darum, das Puzzle zusammen­zusetzen und zu einer erfolgreichen Monitoring-Technologie für Batterien zu verknüpfen“, so Domann weiter.

Damit fängt die zweite Projektphase an, in der die neue Batteriesensorik in genau definierten Versuchsreihen reale Daten liefern wird, die mit den Modelldaten korreliert werden. Auf dieser Basis sollen die verfeinerten Prognose­modelle erarbeitet werden, mit denen zukünftige Batterie­management­systeme den Leistungs­rahmen der Batterien besser ausschöpfen können. Auf der Green Batteries Conference 2021, die im vergangenen Oktober stattfand, wurden die ersten Projekt­ergebnisse bereits einem größeren Publikum aus Wissenschaft und Wirtschaft vorgestellt und mit großem Interesse aufgenommen.

Fh.-ISC / DE

 

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