Neues Frühwarnsystem bei E-Auto Batterien schlägt deutlich schneller an

Aktuell wird ein System entwickelt, welches frühzeitig auf mögliche Schäden von Lithium-Ionen-Akkus hinweisen soll. Dazu wird fortwährend der elektrische Wechselstromwiderstand in der Zelle gemessen und analysiert. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) arbeitet zusammen mit dem Automobilzulieferer Vitesco Technologies an diesem Projekt.

In der EU ist es gesetzlich vorgeschrieben, dass ein Elektroauto mindestens fünf Minuten vor dem thermischen Durchgehen der Batterie ein Warnsignal an die Personen im Inneren des Fahrzeugs abgeben muss. Meist geschieht dies über das Batteriemanagementsystem (BMS), welches die elektronische Steuerungseinheit des Akkus darstellt. So überwacht das BMS die Leistung und den Zustand einzelner Batteriezellen und Zellverbünde.  

Über Sensoren registrieren die Warnsysteme schadhafte Veränderungen des Akkus, die aufgrund von verdächtigen Temperatur- oder Druckveränderungen ausgelöst werden. Allerdings wird der Alarm erst ausgelöst, wenn die Batterie bereits gravierend beschädigt ist. Dies ist ein Nachteil, da zu diesem Zeitpunkt ein thermisches Durchgehen und damit sehr häufig einhergehend die vollständige Zerstörung der Batterie meist unausweichlich sind.

An einer Lösung arbeitet die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) mit dem Regensburger Automobilzulieferer Vitesco Technologies. Zusammen entwickeln sie ein Warnsystem, das kritische Veränderungen in einzelnen Batteriezellen früher anzeigen soll. Somit soll ein Totalverlust leichter vermieden werden. Ein Verfahren, welches laufend den elektrischen Wechselstromwiderstand – die Impedanz – in der Zelle misst und analysiert, bildet das Fundament des Systems.

Tim Tichter, Forschender im Rahmen des Projekts an der BAM, erklärt, dass eine Veränderung der Impedanz auf unterschiedliche Defekte oder unerwünschte Zustände hinweisen kann. Mögliche Ursachen können zum Beispiel thermische Belastungen, Vibrationen, Stöße, Materialversagen oder auch Herstellungsfehler sein. Eine Änderung der Impedanz ist allerdings unabhängig von der jeweiligen Ursache zu erwarten.

Bisher haben lange Messzeiten, die für aussagekräftige Impedanzanalysen notwendig waren, die Implementierung derartiger Analysen in ein BMS verhindert. Aus diesem Grund verfolgt das Projekt-Team den Ansatz, die Messmethodik zu modifizieren, um so eine hohe Beschleunigung in Aufzeichnung und Verarbeitung der Impedanzdaten möglich zu machen. Das geplante Frühwarnsystem soll im Ernstfall einen Service initiieren oder das Abschalten einzelner Zellen als sofortige Schutzmaßnahme auslösen.

Quelle: pv magazine, Ralph Diermann, 25.10.2023
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