ReserveBatt

Der Betrieb von Hochleistungsbatterien, beispielsweise zur Bereitstellung von Momentanreserve zur Stabilisierung des elektrischen Stromnetzes, ist aufgrund der enormen Energieflüssen, die innerhalb weniger Sekunden auftreten und sowohl mit einer merklichen Wärmeentwicklung als auch dem Herausbilden starker magnetischer Felder einhergehen, mit einem nicht zu unterschätzenden Gefahrenpotenzial verbunden. Im Rahmen des Gesamtvorhabens „ReserveBatt“ ist es das Ziel des vom Fraunhofer HHI zu bearbeitenden Teilprojektes mögliche von der eingesetzten Hochleistungsbatterie ausgehende Gefahren frühzeitig zu erkennen und diese, in Ergänzung zum verwendeten Batteriemanagementsystem, zu eliminieren. Die Überwachung des Energiespeichers soll dabei mittels faseroptischer beziehungsweise magnetooptischer Sensoren erfolgen, welche in das Gesamtsystem integriert sind. Die gemäß den Projektzielen zu erfassenden Messgrößen sind Temperatur, Dehnung und elektrischer Strom. Hierfür wird die am Fraunhofer HHI entwickelte Technik für das Herstellen von Faser-Bragg-Gitter-Sensoren (FBG) mittels Femotsekundenlaserpulsen verwendet. Mithilfe der in Standardglasfasern integrierten FBG lassen sich die Messgrößen Temperatur und Dehnung direkt durch mechanische Kopplung mit den Batteriezelloberflächen ermitteln. Eine Messung des elektrischen Stromes ist, ebenfalls unter Verwendung von FBG, indirekt über den Faraday-Effekt realisierbar. Die eingesetzten Sensoren befinden sich hierbei jedoch nicht in einer Glasfaser, sondern in zuvor in ein magnetooptisches Material eingeschrieben Lichtwellenleitern. Um die aufgestellten Projektziele zu erreichen, soll ein Messsystem entwickelt werden, welches alle sensorischen Aufgaben bündelt und auf Grundlage der ermittelten Werte eine Risikoeinschätzung für den Batteriespeicher erstellt. Besonders kritische Zustände sollen präzise erkannt und in geeigneter Weise an eine übergeordnete Kontrollinstanz übermittelt werden. Über die Gefahrenbeurteilung hinausgehend werden zusätzlich Zell- und Moduluntersuchungen durchgeführt. Die mit speziell angepassten faseroptischen Sensoren ausgestatteten Elemente werden dabei mit einem hochpräzisen Auswertesystem überwacht, womit durch das Erkennen charakteristischer Dehnungs- und Temperaturverhalten ein entscheidender Mehrgewinn für die Beurteilung des Energiespeicherladezustandes und etwaiger Batteriezellalterungsprozesse entsteht.