Universität Kiel entwickelt Technologie zur Datenübertragung aus Batterien – Kostensenkung um 35 % möglich

de.wedoany.com-Bericht: Forscher der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (Kiel University) haben eine Batterietechnologie entwickelt, die Informationen aus dem Inneren von Batterien übertragen kann, ohne dass zusätzliche Verkabelung erforderlich ist. Dies könnte Batteriesysteme sicherer und kostengünstiger machen. Die Studie zeigt, dass Messdaten über die standardmäßigen Stromanschlüsse der Batterie übertragen werden können, ohne dass separate Datenleitungen nötig sind.

Das Team der Universität Kiel bezeichnet dieses Konzept als „sprechende Batterie“. Das System nutzt dieselbe Elektronik, die zum Laden und Entladen verwendet wird, um Informationen aus dem Inneren der Batterie auszutauschen. Dieser Ansatz könnte für Elektrofahrzeuge, Heimspeicher und großflächige erneuerbare Energiesysteme kontinuierliche Updates zum Gesundheitszustand der Batterie liefern.

Moderne Batteriepakete enthalten zahlreiche einzelne Zellen, aber die meisten Temperatursensoren sind nur außen angebracht. Da Überhitzung oft im Inneren der Zelle beginnt, kann sie erst an der Oberfläche erkannt werden, was eine frühzeitige Erkennung erschwert. Das Anbringen von Sensoren im Inneren der Batteriezellen ist zwar möglich, erfordert jedoch in der Regel zusätzliche Elektronik und Verkabelung, was den Platz in dicht gepackten Batterien beansprucht und die Herstellungskomplexität erhöht. Um dieses Problem zu lösen, entwickelten die Forscher eine kompakte elektronische Schaltung, die in die Batteriezelle eingebaut werden kann. Diese Schaltung wandelt die Messwerte des internen Temperatursensors in digitale Signale um und gibt sie über dieselben Anschlüsse aus, die zum Laden und Entladen verwendet werden. Da das System die vorhandenen elektrischen Verbindungen der Batterie nutzt, sind keine speziellen Kommunikationsleitungen erforderlich.

Das Design nutzt direkt bereits im Batteriemanagementsystem vorhandene Komponenten, sodass keine neue Kommunikationshardware hinzugefügt werden muss. „Unsere Arbeit ist ein erster Schritt in Richtung intelligenter Batterien, die ihren eigenen Zustand kontinuierlich überwachen und melden können“, so Belanwand. „Dies kann Batteriesysteme sowohl sicherer als auch wirtschaftlicher machen.“ Die Forscher schätzen, dass der Verzicht auf separate Sensorverkabelung die Systemkosten im Vergleich zu herkömmlichen Batterieüberwachungsmethoden um etwa 35 % senken könnte. Das vereinfachte Design schafft zudem mehr Platz im Inneren des Batteriepakets, was besonders bei beengten Platzverhältnissen von Vorteil ist.

Die Forscher gehen davon aus, dass zukünftige Versionen des Kommunikationssystems noch kleiner sein und möglicherweise direkt in das Batteriematerial integriert werden könnten. Da die Sensoren Informationen aus dem Inneren der Batteriezellen sammeln, können sie Wissenschaftlern helfen, die Funktionsweise von Batterien besser zu verstehen und die Entwicklung besserer Batterietechnologien zu unterstützen. „Grundsätzlich ist dieses Konzept nicht auf Temperatursensoren beschränkt – Druck-, Gas- oder andere Sensortypen könnten auf genau dieselbe Weise Informationen aus dem Inneren der Batterie übertragen“, sagte Johannes Diers, Doktorand am Lehrstuhl für Leistungselektronik und Erstautor der Studie.

Das Team ist überzeugt, dass diese Technologie in vielen Bereichen eingesetzt werden kann, die leistungsstarke Batterien erfordern, darunter Elektrofahrzeuge, große Energiespeichersysteme für Wind- und Solarenergie sowie Haushalts-Notstromsysteme. Wenn diese Kommunikationsmethode weiterentwickelt wird, könnten Batterien ohne zusätzliche Verkabelung stets von innen überwacht werden, was Betreibern frühere Problemwarnungen ermöglicht, die Hardwarekosten senkt und zukünftige Batterien leichter herstellbar macht. Die Studie wurde im Fachjournal „Communications Engineering“ veröffentlicht.