TU intern Dezember 1998

TU intern - Dezember 1998 - Wissenschaft

Batteriekontrolle nicht nur für Elektroautos

TU Berlin auf der electronica '98

Voraussagen über das Verhalten von Batterien werden immer wichtiger. Schon heute werden im Auto Scheibenwischer, Fensterheber und vieles mehr mit Strom betrieben. In Zukunft sollen auch existentielle Funktionen, wie Bremsen und Beschleunigen, elektronisch geregelt werden

Was tut der Autofahrer, wenn er lange Zeit gefahren ist? Richtig, er wirft ab und zu einen Blick auf seine Tankanzeige, um, wenn sich die Nadel bedrohlich nach links neigt, eine Tankstelle anzufahren und neues Benzin nachzufüllen. Doch was tut jemand, der mit einem Elektroauto unterwegs ist, bei dem nicht der Füllstand des Tanks, sondern die verfügbare Energie der Batterie über den weiteren Verlauf der Fahrt entscheidet? Mit einem einfachen Schwimmer im Tank, der die Höhe des Benzins ermittelt, ist es da nicht getan.

Insgesamt 16 Batteriemodule mit einem Gesamtgewicht von rund 500 kg liefern die nötige Energie, damit ein Elektroauto vom Typ Golf CitySTROMer mit Geschwindigkeiten bis zu 100 Stundenkilometern fahren kann. Wenn sie auch gemeinsam fürs Vorwärtskommen sorgen -ist eine der Batterien zu stark entladen, können Höchstgeschwindigkeit und gute Beschleunigungen nicht mehr erzielt werden - so hat doch jedes Modul sein Eigenleben. Eine Batterie entlädt sich schneller als die andere, wieder eine andere erhitzt sich dafür stärker als ihre Nachbarn. Beides kann böse Folgen haben, ist die Batterie zu stark entladen verringert sich ihre Lebensdauer, Überladung führt zur Verdampfung des Elektrolyten, was die gleiche Folge hat.

Batteriemodule, so das Fazit, haben ein recht kompliziertes Eigenleben. Um ihre zuverlässige Funktion zu gewährleisten und ihre Lebensdauer zu erhöhen, haben deshalb Prof. Dietrich Naunin, Detlef Heinemann und ihre Mitarbeiter am Institut für Elektronik und Lichttechnik ein Batteriemanagementsystem entwickelt und kürzlich auf der electronica '98 präsentiert. Mit seiner Hilfe kann zum Beispiel der Ladezustand einer Batterie ermittelt und so eine Aussage über die noch verbleibende Reichweite eines Elektrofahrzeuges getroffen werden.

Doch Batteriemanagementsysteme können noch mehr. Sie sind nicht nur in Elektroautos, sondern überall dort einsetzbar, wo Batterien verwendet werden. Mittels einer elektronischen Regelung sorgen sie dafür, daß vorgegebene Betriebszustände eingehalten werden. Sie stellen zum Beispiel sicher, daß der Batterie immer nur ein ganz bestimmter Strom entnommen, eine gewisse Temperatur nicht überschritten oder die Batterie nicht überladen wird. Dies schont die Batterie, erhöht ihre Zuverlässigkeit und verlängert die Lebensdauer.

Neben dem Batteriemanagementsystem präsentierten die Mitarbeiter des Instituts für Elektronik und Lichttechnik auf der electronica '98 auch einen Batterie-Teststand. Mit seiner Hilfe können die kompakten Energiespender belastet werden, wie dies auch bei einem Einsatz im Elektroauto der Fall wäre. Die dabei gewonnen Daten ermöglichen Voraussagen über das Betriebsverhalten von Batterien und ermöglichen eine Verbesserung der Managementsysteme.

Auf der electronica '98 wurde deutlich, daß Batteriemanagement keineswegs nur für Elektroautos wichtig ist, sondern in nahezu allen industriellen Bereichen an Bedeutung gewinnt. Auch im Bereich der kraftstoffbetriebenen Fahrzeuge wird die Kenntnis des Ladezustandes von Batterien zunehmend wichtiger. Schon heute sind viele Funktionen wie das automatische Öffnen und Schließen der Fenster, die Scheibenwischer und vieles mehr elektronisch, also über Batteriestrom, geregelt. Im BMW der ”siebener Baureihe" sind bereits jetzt über 100 Elektromotoren eingebaut. In Zukunft sollen aber auch, wie es beim Flugbetrieb schon der Fall ist, existentielle Funktionen, wie Bremsen (”brake by wire") oder Beschleunigen, nicht mehr mechanisch sondern elektronisch geregelt werden. Daß die Stromversorgungen für solche Anwendungen möglichst perfekt funktionieren müssen, auch dann wenn der Motor ausfällt und damit die Lichtmaschine keinen Strom mehr liefert, versteht sich von selbst.

Die beiden Exponate des Instituts für Elektronik und Lichttechnik stießen auf der Messe auf reges Interesse. Viele Besucher aus den Bereichen Flugzeug- und Fahrzeugindustrie, Bahntechnik und industrieller Steuerungstechnik informierten sich über die Möglichkeiten des Batteriemanagements.

Die Batterie, das wurde auf der electronica '98 deutlich, wird für mobile Anwendungen der verschiedensten Arten in Zukunft erheblich an Bedeutung gewinnen. Batteriemanagementsysteme haben dann die Aufgabe, für die sichere Verfügbarkeit der Energie zu sorgen.

urs