Messbar - 03.01.2018
Für Elektrofahrzeuge sind Batterien unverzichtbar. Ein neues Verfahren des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung bietet eine zuverlässige Erweiterung bestehender Messmethoden der Batteriemanagementsysteme.
Die kleinen und großen Sensoren mit knapp 1 cm bzw. 2 cm Durchmesser zur Messung des Batterieladezustands können direkt in die Batterie integriert werden. Bildquelle: K. Selsam, Fraunhofer ISC

Um anhand des Ladezustands der Batterie Reichweite und Nutzungsdauer besser einschätzen zu können, werden derzeit aufwendige Batteriemanagementsysteme (BMS) benötigt, die selbst einen Teil der Energie verbrauchen. Im Projekt SoCus entwickelt das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC kostengünstige Sensorsysteme, die direkt in die Batterie integriert werden und den Ladezustand zuverlässig messen können.

Neu und genauer
Stationäre Energiespeicher, Elektroautos oder andere Geräte werden permanent durch Batteriemanagementsysteme überwacht. Diese ermitteln anhand der Kenngrößen Strom und Spannung den Ladezustand für jede Zelle. Da die Berechnungen des Systems auf Standardwerten beruhen, können sich leicht Fehler einschleichen. Insbesondere bei häufiger Teilladung und bestimmten Batteriezelltypen ist oft keine präzise Messung möglich. Der neue Ansatz erlaubt es, den Ladezustand mit Hilfe von Ultraschallpulsen zu messen. Dabei wird die Dichte der negativen Anode, die sich mit dem Ladezustand der Zelle ändert, direkt gemessen und ausgewertet.

Die Vorteile im Überblick
  • Da ein direkter Zusammenhang zwischen Ladezustand und Messsignal besteht, ist die Auswertung einfacher und genauer als bekannte Technologien und kann in bestehende Systeme integriert werden.
  • Eine Auswerteeinheit kann mehrere Batteriezellen gleichzeitig überwachen und misst den Ladezustand nur beim Laden und Entladen, die permanente Kontrolle entfällt. Dies spart zusätzlich Energie und damit Kosten.
  • Da das Ultraschallsignal direkt mit den mechanischen Eigenschaften der Zelle korreliert, werden außerdem Alterungsprozesse besser berücksichtigt. So können genauere Aussagen über die vorhandene Restkapazität und damit die Leistungsfähigkeit getroffen werden.


Das neue Messverfahren eignet sich für nahezu alle Batterietypen, ist bislang jedoch vor allem für Lithium-Ionen-Batterien getestet worden. Da nach wie vor die Reichweite von Elektrofahrzeugen der Schlüsselfaktor für den weiteren Ausbau der Elektromobilität ist, wäre hier eine zuverlässige Erfassung des Batterieladezustands ein entscheidender Pluspunkt.

Mehr Infos finden Sie hier.

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