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Intelligente Batterien für Elektroautos:
Das Herzstück eines jeden E-Autos sind seine Batterien. Nun haben Forscher vom Fraunhofer-Institut einen neuen Stromspeicher entwickelt, der über den gesamten Lebenszyklus wesentlich günstiger sein soll als alle bisherigen Batteriemodelle. Unabhängige Batteriezellen orientieren sich nicht mehr an der schwächsten Batteriezelle, erhöhen die Reichweite und reduzieren die Batteriepreise deutlich.
Die Lösung liegt in unabhängigen Batteriezellen
Bisher musste bei einer defekten Akkuzelle der gesamte Batteriespeicher bei einem Elektro-Auto ausgewechselt werden. Mit dem neuen System lässt sich nun jede einzelne Zelle separat ersetzen. In den bisherigen Systemen sollen die Zellen alle gleich viel Strom speichern können. Herstellerbedingt variiert die Leistung jedoch in der Praxis. Da die Batteriezellen in Reihe geschaltet sind, ist die gesamte Batterie nur so stark, wie das schwächste Zellenelement. Für E-Autos bedeutet dies einen viel zu frühen Tankstopp an der Stromzapfsäule. Die Hersteller sind zwar bemüht, gleichartige Zellen zu verbauen, jedoch treibt dies die Batteriepreise enorm in die Höhe. Falls eine Zelle defekt wird, kann es bedeuten, dass das Elektroauto stehenbleibt.
Die Forscher am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart haben ein modulares Batteriesystem entwickelt. Interessant ist, dass jede Batteriezelle über einen eigenen Mikrocontroller verfügt, der sämtliche Zellenzustände, wie Ladezustand und Temperatur vergleicht. Über die integrierte Hochstromverkabelung kommunizieren alle Batteriezellen miteinander. Dies wird Powerline-Kommunikation genannt. Die Daten können an einen Bordcomputer im Fahrzeug weitergeleitet werden, so dass die Restenergie immer genau dargestellt werden kann.
Leere Zellen klinken sich einfach aus
Falls eine Batteriezelle leer oder defekt ist, klinkt sie sich einfach aus dem Verbundsystem aus und die übrigen Zellen übernehmen dessen Aufgabe. Die Forscher haben errechnet, dass sich mit diesen intelligenten Batteriezellen die Reichweite um bis zu 4% erhöhen lässt. Der Effekt kann sich sogar noch erhöhen.
Vorteilhaft ist, dass die Hersteller von E-Autos die Batteriezellen nicht mehr vorsortieren und angleichen müssen. Batteriezellen mit geringerer Kapazität wirken sich folglich nicht mehr auf die Reichweite des E-Autos aus. Dadurch könnten die Kosten enorm gesenkt werden. Da ein E-Auto über mehrere hundert Batteriezellen verfügt, hat es nicht mehr ein so starke Auswirkung, wenn einige davon ausfallen. Dies würde auch den Weg in die Werkstatt ersparen.
Noch arbeiten die Forscher an einem Prototyp. Die Elektronik für diese Batteriezellen soll weiter miniaturisiert werden und nicht mehr als einen Euro kosten.
Quellen / Weiterlesen: Elektroautos: Batterie mit Köpfchen
Bildquelle: © Fraunhofer-Gesellschaft