Ein neues Prinzip könnte Batteriemanagementsysteme in Elektroautos oder Heimspeichern künftig kostengünstiger und sicherer machen. Denn deutsche Forscher haben eine sprechende Batterie entwickelt, die ihren Zustand aus ihrem Inneren heraus übermitteln soll.
Bislang messen Sensoren die Temperatur von Batteriezellen meist nur an der Außenseite, obwohl Hitze oft zuerst im Inneren entsteht. Ein Forscherteam der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel am Lehrstuhl für Leistungselektronik stellte kürzlich aber eine neue Entwicklung vor. Erstautor Johannes Diers und Doktor Hamzeh Beiranvand nutzten vorhandene Stromanschlüsse, um digitale Signale direkt aus dem Zellinneren nach außen zu senden.
Bislang messen Hersteller die Temperatur von Akkus vorwiegend nur an der äußeren Hülle. Gefährliche Hitze entsteht aber oft zuerst im Inneren einer Batterie und bleibt dort zunächst unbemerkt. Ein winziger elektronischer Schaltkreis wandelt im neuen Verfahren die Messwerte um und nutzt die regulären Ladeleitungen als Kommunikationskanal. Dadurch soll das System keine zusätzlichen Datenkabel benötigen und wertvollen Platz sparen.
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Wie sprechende Batterien Kosten und Bauraum sparen
Die doppelte Nutzung vorhandener Komponenten könnte dazu beitragen, dass das Kommunikationssystem kostengünstiger als herkömmliche Sensorlösungen wird. Das Kieler Team spricht nach einer ersten Kostenabschätzung von einer Ersparnis von rund 35 Prozent.
Das Prinzip funktioniert theoretisch nicht nur mit Temperatursensoren, sondern auch mit Druck-, Gas- oder anderen Sensoren. Diese könnten auf die gleiche Weise Informationen übertragen. Hamzeh Beiranvand ordnet die Entwicklung wie folgt ein:
Unsere Arbeit ist ein erster Schritt hin zu intelligenten Batterien, die ihren Zustand kontinuierlich überwachen und melden. Das würde Batteriesysteme sicherer und wirtschaftlicher machen.
Potenzielle Vorteile und langfristiger Nutzen der Technologie
Da die Sensoren Vorgänge im Zellinneren direkt erfassen, könnte das Verfahren dazu beitragen, Batteriesysteme langfristig sicherer zu gestalten. Gleichzeitig könnte der Ansatz dazu beitragen, die Kosten für solche Systeme in Anwendungen wie Elektroautos oder Heimspeichern zu reduzieren.
Der Schaltkreis ließe sich nach Einschätzung des Teams zukünftig noch weiter verkleinern oder sogar direkt in neue Batteriematerialien integrieren. So soll ein Einsatz in Elektroautos, der Wind- und Solarenergie bis hin zu Heimspeichern möglich sein.
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