In der EU ist gesetzlich vorgeschrieben, dass ein Elektroauto mindestens fünf Minuten vor dem thermischen Durchgehen der Batterie ein Warnsignal an die Personen im Innern abgeben muss. Dies geschieht meist über das Batteriemanagementsystem (BMS), die elektronische Steuerungseinheit des Akkus. Das BMS überwacht die Leistung und den Zustand einzelner Batteriezellen und Zellverbünde.
Die Warnsysteme registrieren schadhafte Veränderungen des Akkus über Sensoren, die auf verdächtige Temperatur- oder Druckveränderungen innerhalb der Batterie reagieren. Der Nachteil dabei: Ein Alarm wird erst ausgelöst, wenn die Batterie bereits gravierend geschädigt ist. Ein thermisches Durchgehen und damit sehr häufig auch die vollständige Zerstörung der Batterie sind zu diesem Zeitpunkt meist unvermeidlich.
Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) entwickelt daher nun zusammen mit dem Regensburger Automobilzulieferer Vitesco Technologies ein Warnsystem, das kritische Veränderungen in einzelnen Batteriezellen früher anzeigen soll. Das soll helfen, einen Totalverlust zu vermeiden. Grundlage des Systems ist ein Verfahren, das fortwährend den elektrischen Wechselstromwiderstand – die Impedanz – in der Zelle misst und analysiert.
Schnellere Aufzeichnung und Verarbeitung der Impedanzdaten
„Eine Veränderung der Impedanz kann auf verschiedene Defekte oder unerwünschte Zustände hinweisen“, erklärt Tim Tichter, der im Rahmen des Projekts an der BAM forscht. „Diese können zum Beispiel durch Vibrationen, Stöße, thermische Belastungen, Materialversagen oder auch Herstellungsfehler hervorgerufen werden. Unabhängig von der jeweiligen Ursache ist jedoch in jedem Fall eine Änderung der Impedanz zu erwarten.“
Bislang sind für aussagekräftige Impedanzanalysen lange Messzeiten notwendig. Sie verhindern die Implementierung derartiger Analysen in ein BMS. Der Ansatz des Projekt-Teams: Es modifiziert die Messmethodik, so dass eine hohe Beschleunigung in Aufzeichnung und Verarbeitung der Impedanzdaten möglich ist. Das auf dieser Technologie basierende Frühwarnsystem soll im Ernstfall einen Service initiieren oder als sofortige Schutzmaßnahmen wie etwa das Abschalten einzelner Zellen auslösen.
Das Thema Brandrisiko steht auch bei den Herstellern von stationären Batteriespeichern derzeit weit oben auf der Agenda. Allein in der zweiten Septemberhälfte kam es zu fünf Bränden oder Explosionen von Solarspeichern.
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Das Ganze scheint mir nicht so neu zu sein, sondern vielmehr Stand der Technik. Ich fahre einen Hyundai Ioniq5, der fortlaufend die Spannungen aller Zellen misst (kann man sich per dongle auch anzeigen lassen). Und bei größeren Abweichungen voneinander, erkennt/identifiziert das BMS dann ein Problem und gibt entsprechende Warnung aus. In meinem Fall trat genau das leider ein, und ein Modul musste ausgetauscht werden. Ein paar Tage zuvor war schon auffällig geworden, dass Ladestand/Reichweitenanzeige nicht mehr zum tatsächlich geladenen Strom passten, dann verschlechterte sich das Schnelladeverhalten drastisch, dann kam die Störmeldung.