Intelligente Sensoren für schnelles Laden "SPARTACUS"

SPARTACUS – die Abkürzung steht für »Spatially resolved acoustic, mechanical and ultrasonic sensing for smart batteries«. In dem Forschungsprojekt soll eine multifunktionelle Sensor-Array-Technologie für Batterien entwickelt werden, die den Batteriemanagementsystemen die relevanten Daten für ein zustandsabhängig optimales Laden und Entladen übermittelt. Das Projekt fokussiert sich auf mechanische und akustische Sensoren, ergänzt durch elektrochemische Impedanzmessungen und Temperatursensorik. Mit der SPARTACUS-Sensorik sollen Fehler und negative Einflüsse auf die Batterielebensdauer und –Leistungsfähigkeit frühzeitig entdeckt werden.

Umfassende Batterieüberwachung

Vor einem Jahr hat das SPARTACUS-Projektteam seine Arbeit gestartet. Das Ziel: Zukünftig das Ausnutzen von bisher brachliegenden Reserven im Batteriemanagement durch ein umfassendes Batterie-Monitoring abzusichern. Dadurch sollen Ladezeiten um bis zu 20 % reduziert werden können, ohne Zuverlässigkeit und Lebensdauer zu beeinträchtigen. »Dafür hat das SPARTACUS-Projekt in vieler Hinsicht Neuland betreten«, wie Koordinator Gerhard Domann vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC erklärt. So seien nicht nur neue Sensorkonzepte durch die Kombination von akustisch-mechanischen und thermischen Sensoren mit fortschrittlichen Analysemethoden vorbereitet worden, sondern auch die Modellierung der Vorgänge in der Batteriezelle so vorangetrieben worden, dass daraus neue Prognosemodelle für den Batteriezustand und die optimale Steuerung der Ladung möglich werden. »Nach dem ersten Projektjahr haben alle Arbeitsgruppen ihre individuellen Projektarbeiten erfolgreich vorangetrieben, alle Spezifikationen sind definiert. Nun geht es darum, das Puzzle zusammenzusetzen und zu einer erfolgreichen Monitoring-Technologie für Batterien zu verknüpfen«, so Domann weiter.

Im Rahmen von SPARTACUS besteht das Hauptziel des CSEM darin, das nächste Batteriemanagementsystem zu entwickeln, das neuartige Sensorfunktionen aus der sensorisierten Zelle und ORP-EIS (Odd Random Phase Electrochemical Impedance Spectroscopy) beinhaltet. Außerdem soll ein voll funktionsfähiges 24-V-Batteriemodul entwickelt werden, das solche Sensoren und CMS integriert.

Das SPARTACUS Projekt ist Teil von BATTERY 2030+, der großen europäischen Forschungsinitiative zur Entwicklung nachhaltiger Batterien der Zukunft.