Batterriediagnose von Lithium-Ionen Batterien

Die Safion GmbH ist spezialisiert auf die Entwicklung von neuartigen Lösungen für die Zustandsdiagnose von Batterien, insbesondere Lithium-Ionen Batterien. Hierfür werden Lösungen für die Qualifizierung von Batteriezellen im Labor, als auch künftig zur Onboard-Diagnose des Batteriezustands in der jeweiligen Anwendung, zum Beispiel in einem Elektrofahrzeug, angeboten. Für beide Segmente wird unter anderem das Verfahren der elektrochemischen Impedanzspektroskopie eingesetzt. Dieses im Laborumfeld bekannte Verfahren wurde durch die Safion GmbH weiterentwickelt, um zukünftig auch im laufenden Betrieb innerhalb eines Batteriesystems einsetzbar zu sein.

Hierzu ist es notwendig, ein Wechselstromsignal mit einem definierten Frequenzgehalt in eine Serienschaltung von einzelnen Batteriezellen einzuprägen. Die Erfindung, die im Rahmen des Vorhabens patentiert werden soll beschreibt genau ein solches System: Erfindungsgemäß wird ein leistungselektronischer Wandler an Plus- und Minuspol der Batterie, sowie an den Mittelpunkt (oder einen anderen dazwischen liegenden Punkt) der Batterie angeschlossen. Dieser moduliert ein Wechselstromsignal in Form eines gewünschten Spektrums auf.

Die Spannungsantworten der einzelnen Zellen oder der Teilsträngen werden zur Impedanzmessung genutzt. So kann die für die Anregung des Signals nötige Energie in dem jeweils anderen Teilstrang gespeichert werden. Systeme nach dem Stand der Technik benötigen entweder eine externe Versorgung (z.B. Netzspannung), oder es müssen andere Speicherelemente, wie z.B. Kondensatoren zur Speicherung einer Halbwelle verwendet werden. Dies verursacht deutlich mehr Aufwand und Kosten.

Mithilfe der Erfindung ist eine einfache und kostengünstige Integration einer Onboard-Impedanzspektroskopie in ein Batteriesystem möglich. Der Nutzen liegt in der dadurch deutlich erhöhten Diagnosegüte der Batterie bezüglich Sicherheit, Gesundheits- und Ladezustand sowie Leistungsfähigkeit.

Im Rahmen der Förderung durch WIPANO Unternehmen Patentierung erfolgte die Anmeldung einer EP20160638.1.

Entwickelter Hardware- Technologiedemonstrator
Entwickelter Hardware- Technologiedemonstrator

Integration in ein Batteriemodul zu Evaluierungs- und Demonstrationszwecken
Integration in ein Batteriemodul zu Evaluierungs- und Demonstrationszwecken

Das Praxisbeispiel in Kurzform

Titel der Erfindung:Batteriediagnose von Lithium-Ionen Batterien mittels Echtzeit-Impedanzspektroskopie
ZuwendungsempfängerSafion GmbH
Förderaktivität:WIPANO Unternehmen Patentierung
Förderzeitraum: 27.02.2020 – 26.02.2022
Fördervolumen: 7.228,53 €

      

Ansprechpartner:

Hendrik Zappen
Email: hendrik.zappen@safion.de
Website: https://safion.de/