Zustandsüberwachung von Batterien in Unterwasserfahrzeugen

Seit ihrer Markteinführung in den 1990er Jahren werden Lithium-Ionen-Batterien in vielen Bereichen eingesetzt, z. B. in alltäglichen Geräten wie Smartphones und Laptops, aber auch spezielleren Anwendungen wie autonomen Unterwasserfahrzeugen (AOVs). Insbesondere für diese Anwendung ist eine Überwachung der Batterien extrem wichtig, um einen sicheren und effektiven Betrieb zu gewährleisten.

Am Fraunhofer SOT wurden in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IKTS neuartige Methoden der Batteriezustandsüberwachung entwickelt, die auf Unterwasseranwendungen wie ROVs, AOVs oder U-Boote ausgerichtet sind. Unsere Techniken basieren auf dem Einsatz von piezoelektrischen Wandlern und den von ihnen erzeugten Ultraschallwellen (Guided Waves), die sich in der Batterie ausbreiten und mit ihren Komponenten interagieren. Dieses sogenannte »Guided Waves Battery Monitoring« nutzt den Effekt, dass sich während der Lade- und Entladezyklen sowie der Batteriedegradation die mechanischen Eigenschaften der Batteriekomponenten ändern und so die Ausbreitung der geführten Ultraschallwellen beeinflusst wird. So lassen sich die Wellenparameter und die mechanischen Eigenschaften der Batterie miteinander korrelieren und den Ladezustand (State of Charge, SoC) und Gesundheitszustand (State of Health, SoH) der Batterie bestimmen.

Unsere Techniken, die für jede Art von Batteriedesign und -chemie anwendbar sind, bieten:

• Genaue SoC- und SoH-Bestimmung
• Erhöhte Betriebssicherheit
• Längere Zeit unter Wasser
• Längere Batterielebensdauer
• Erhöhte Stabilität und Zuverlässigkeit
• Vorhersage der Batteriedegradation