de.wedoany.com-Bericht: Österreichische Forscher haben ein neuartiges Batteriemanagementsystem (BMS) entwickelt, das versteckte Schäden in Elektrofahrzeugbatterien erkennen und den Alterungsprozess verfolgen kann, um Sicherheit, Leistung und Lebensdauer zu verbessern. Die Technologie stammt aus dem EU-finanzierten Nemo-Projekt, an dem die Technische Universität Graz (TU Graz), die Vrije Universiteit Brussel und mehrere Industrieunternehmen beteiligt sind.
Derzeit übliche BMS überwachen hauptsächlich Spannung, Strom und Temperatur und verlassen sich auf externe Berechnungen zur Schätzung des Batteriezustands. Innere Schäden oder Alterung einzelner Batteriezellen sind oft schwer frühzeitig zu erkennen. Das neue System überwindet diese Einschränkung mithilfe von Algorithmen und Modellen, kann Fehler eigenständig identifizieren, den Degradationszustand von Batteriezellen überwachen und bei Bedarf auf Wartung hinweisen.
Die Verbesserung der Sicherheitserkennungsfähigkeit ist eines der Kernziele des Projekts. Christoph Drießen vom Institut für Fahrzeugsicherheit der TU Graz erklärte, dass das Batteriemanagementsystem entscheidend sei, um den sichereren und nachhaltigeren Betrieb von Elektrofahrzeugen zu gewährleisten. Um das System zu trainieren, erzeugten die Forscher in Labortests absichtlich Batterieschäden, beispielsweise durch mechanische Verformung zur Simulation leichter Parkkollisionen, und entwickelten auf Basis dieser Daten Algorithmen, die ähnliche Schäden in realen Batterien erkennen können.
Das System verwendet die elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS), eine Sensortechnologie, die den Innenwiderstand von Batteriezellen direkt misst und so externe Rückschlüsse umgeht, um Zustandsinformationen direkt aus dem Inneren der Batterie zu gewinnen. Die Forscher wiesen darauf hin, dass diese zusätzliche Überwachungsebene beschädigte Zellen in einem früheren Stadium erkennen kann, Sicherheitsrisiken reduziert und Wartung ermöglicht, bevor sich Probleme ausweiten. Drießen ist der Ansicht, dass viele Gefahren vermieden werden könnten, wenn das BMS Fehler und Schäden einzelner Batteriezellen frühzeitig erkennen würde.
Im Bereich der Alterungsüberwachung hat das Team der TU Graz ein Modell entwickelt, das Volumenänderungen von Batteriezellen während Lade- und Entladezyklen vorhersagen kann. Übermäßige Ausdehnung erhöht den mechanischen Druck im Batteriepaket und birgt Risiken wie Risse, Verformungen, interne Kurzschlüsse und Temperaturanstiege. Gleichzeitig haben Forscher der Vrije Universiteit Brussel ein weiteres Modell entwickelt, das Alterungs- und Lebensdauerveränderungen in Batteriezellen verfolgt. Das Team gab an, dass bestehende Tests in der Regel nur zeigen, wie viel Kapazität eine Batterie im Vergleich zum Originalzustand verloren hat, während das neue Modell mehr innere Veränderungen der Batteriezellen während des Alterungsprozesses aufdecken kann und so Referenzen zur Optimierung von Leistung, Lebensdauer und Sicherheit bietet.
Trotz der erweiterten Funktionen gaben die Forscher an, dass das verbesserte BMS das Volumen oder Gewicht bestehender Systeme nicht wesentlich erhöhen wird. Derzeit wurde ein Demonstrator auf Batteriemodulebene aufgebaut; nachfolgende Projekte werden sich darauf konzentrieren, die Technologie zur industriellen Anwendung zu bringen. Die Ergebnisse wurden im „Journal of Power Source" veröffentlicht.
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