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vor 2 Jahren, 2 Monaten
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vor 2 Jahren, 2 Monaten
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R, BdasB, thegray, Emil, bm3, Schrauber601, R.M

Fraunhofer IPA entwickelt "intelligente Batteriezelle" - vs. Pacadu ...

Startbeitrag von BdasB am 02.12.2015 09:50

... wieder "erfunden" = neu "erfunden" ??? die Idee ist doch schon sooooo alt - nur bei der UMSETZUNG habert es schon seit 10 Jahren ;-))) ...

[www.fraunhofer.de]
[www.springerprofessional.de]

EU-Projekt 3Ccar

Fraunhofer IPA entwickelt intelligente Batteriezelle
Intelligente Batteriezelle des Fraunhofer IPA



Fraunhofer-Forscher haben einen Stromspeicher entwickelt, der über den gesamten Lebenszyklus kostengünstiger sein soll als bisherige Modelle. Ein Mikrocontroller in der Batteriezelle erfasst physikalische Parameter wie Temperatur und Ladezustand. Ist eine Zelle leer, klinkt sie sich automatisch aus.

... "klinkt sie sich automatisch aus" ... aha ... hoert sich etwas nach "Pacadu Stromspeicher-Lösung für Elektroautos" an ...
SIEHE AUCH => "Pacadu Stromspeicher-Lösung"
[67183441.foren.mysnip.de]

Unabhängige Batteriezellen kommunizieren miteinander

Daher haben Forscher am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart nun eine Alternative geschaffen. "Unser modulares Batteriesystem löst diese Probleme", sagt Dr. Kai Pfeiffer, Gruppenleiter am IPA. Der Trick: Jede Batteriezelle verfügt über einen eigenen integrierten Mikrocontroller, der relevante physikalische Parameter wie Temperatur und Ladezustand der Zelle erfasst. Jede Zelle kennt also ihren Zustand. Über die bereits vorhandene Hochstrom-Verkabelung zwischen den Batteriezellen, durch die gespeicherte Energie zu den Verbrauchern geleitet wird, reden die Zellen miteinander. Man spricht dabei von Powerline-Kommunikation. Oder sie kommunizieren mit anderen Geräten, etwa dem Bordcomputer, der aus den Daten der Zellen errechnet, wie viel Restenergie die gesamte Batterie noch aufweist.

Ist eine Zelle leer, während die anderen noch Energie gespeichert haben, muss das Auto nicht wie bisher stehenbleiben. Vielmehr klinkt sich die leere Batteriezelle einfach aus dem Verbund aus, sie leitet den Strom an sich vorbei.
... aha - leer und "ausgeklinkt" sollte fuer die Reichweite aber egentl. gleichbedeutend sein ?!

UND WIE GEHT DAS MIT DIESER MINIATURSCHALTUNG ???
Die anderen liefern weiterhin Energie. "Je nach Zellqualität können wir die Reichweite auf diese Weise um mindestens vier Prozent steigern", erläutert Pfeiffer. "Im Laufe der Zeit verstärkt sich dieser Effekt: Schaltet man bei einer älteren Batterie die jeweils leeren Zellen aus, ist es denkbar, dass man durchaus zehn Prozent mehr Reichweite erzielen kann."

Da sich eine Zelle mit geringerer Kapazität kaum auf die gesamte Reichweite des Autos auswirkt, brauchen die Hersteller diese nicht mehr vorzusortieren, erklären die Forscher. Dies dürfte die Kosten deutlich senken. Zudem passen sich die Kapazitäten der Zellen im Laufe der Zeit aneinander an. Denn die Varianten, die weniger Energie speichern können, werden früher ausgeschaltet. Die ergiebigen Zellen laufen dementsprechend länger und altern somit schneller: Ihre Kapazität sinkt. Und sollte eine Batteriezelle einmal ausfallen, könne man sich den Weg in die Werkstatt sparen. Da das Auto über mehr als hundert Zellen verfügt, komme es auf eine einzelne Zelle nicht an. Und entscheidet der Fahrer sich doch für eine Reparatur, genüge es, anstelle der kompletten Batterie lediglich die einzelne Zelle auszutauschen.

Einen Prototyp der Batteriezelle haben die Forscher bereits entwickelt. Nun geht es daran, die Elektronik in den Zellen zu miniaturisieren. "Wir wollen es schaffen, dass sie weniger als einen Euro kostet", so Pfeiffer. Teile der Entwicklung bearbeiten die Forscher im EU-Projekt 3Ccar weiter.

Antworten:

Re: Fraunhofer IPA entwickelt intelligente Batteriezelle

Zitat

Vielmehr klinkt sich die leere Batteriezelle einfach aus dem Verbund aus, sie leitet den Strom an sich vorbei.


Ja das ist doch "jans ainfach": Jede Zelle hat IGBT Leistungsschalter, die den Fahrstrom durch Abkoppeln (Schalter 1) und Brücken (Schalter 2) der Zelle per Bypass leiten. Bei einem 96S Akku macht das 192 Leistungsschalter, die alle um die 200A können und praktisch keinen Verlust haben und fast nichts kosten.

"jans ainfach" also - das kann doch jeder Bastler ;-)

Jan

von Schrauber601 - am 02.12.2015 10:07

Re: Fraunhofer IPA entwickelt intelligente Batteriezelle

... nur soll der ganze HOKUSPOKUS in SMD in die Zelle und nur ~1Euro kosten ... und dann vermutl. 400-800V abkoennen sowie mehrere hundert Ampere durch den "Bypass" lassen ... ROFL

von BdasB - am 02.12.2015 10:47

Re: Fraunhofer IPA entwickelt intelligente Batteriezelle

Z.B. renesas rjk0628jpe oder so etwas. Ist ein Automotive Typ. Kommen wir normalos wahrscheinlich nicht dran.

von R - am 02.12.2015 11:34

Re: Fraunhofer IPA entwickelt intelligente Batteriezelle

200A durchzuschalten und das dabei noch mit sehr niedrigem Widerstand und wenig Verlustleistung über Fet -(Arrays ?) und auch das noch 100mal und mehr vorzusehen ist schon eine ziemliche Nummer. Eine Schlüsselfunktion kommt dabei den jeweiligen Bauelementen zu. Da müssen die Profis ran mit Profi-Bauelementen und das ist für Bastler nicht zu stemmen. Es sei den sie bekommen die Top-Leistungsfets dafür.
Mir ist auch bis heute kein Bastel-BMS welches auf diese Art für viele Zellen funktioniert bekannt.
Im Prinzip ist das aber genau die richtige Vorgehensweise für ein E-Fahrzeug-BMS.

von bm3 - am 02.12.2015 14:43

Re: Fraunhofer IPA entwickelt intelligente Batteriezelle

Schaut doch mal auf das Bild. Das ist kein Ah Monster. Da werden etliche von in alle Richtungen verclustert. Mit diesen runden 20Ah Zellen beispielsweise passt alles zusammen. Der angeführte Rennesastyp war auch nur ein Beispiel, da ich den halt kenne und weis wiviel Strom da in wenig Gehäuse passt. Die Schaltung und Steuerung liegt bei entsprechender Auflage im Centbereich. Auch wieder natürlich nicht für uns.

von R - am 02.12.2015 15:40

Re: Fraunhofer IPA entwickelt intelligente Batteriezelle

Hallo

Ist ganz einfach möglich wenn die Zellen klein genug sind und die Belastung gering.

Also z.B 18650er Zellen Maximalstrom 8 A lässt sich sowas bequem auf einem 2 ct stück aufbauen

Also mal umgekehrt erst Seriell und dann parallel.

Hab ich auch schon versuchsweise gemacht und hat funktioniert.


Gruß

Roman

von R.M - am 02.12.2015 17:46

Nicht in meinem Namen

Wüsste jetzt doch mal langsam gerne, wer hier unter meinem Namen in meinem Beitrag rumpfuscht

von R - am 03.12.2015 11:35

Re: Nicht in meinem Namen

Sorry das war ich :rolleyes:


Tagsueber kann ich z.Zt. nur mit diesem Mobil-Schmier-Tatsch-
Gedoens schreiben - da ist mir was daneben gegangen (hatte
eigentl. vermutet dass ich den nicht gespeichert hatte) ...

ich mag kein schmier-tatsch - da feht mir die rechte Maustaste.


http://www.renesas.com/products/discrete/pmosfet/device/RJK0628JPE.jsp

... naja ... 160A/60Vmax. reicht wohl nur fuer'n eScooter ...

wer bearbeitet hier meinen Beitrag ?!? von mir sind nur der erste und dieser Absatz!!!


von BdasB - am 03.12.2015 17:32

Re: Nicht in meinem Namen

Dachte es mir / hoffte, dass es als verrutschte Antwort aus Adminkreisen kam, die diese Rechte zu Recht haben. Prima, dass es so war.

von R - am 03.12.2015 17:42

Re: Nicht in meinem Namen

Für was braucht man eine hohe Spannungsfestigkeit wenn die Schaltung nur maximal die Zellspannung sieht?

von Emil - am 04.12.2015 19:47
JA das ist umsetzbar.

Mal ein Emil-Beitrag den ich was abgewinnen kann -

So eine Halbleiter mit Doppelfunktion wäre ein SMD Bauteil mit einem Streueingang extra und einen Leistungsausgang Extra.
Die wie richtig bemerkt es nur um die Zellspanung ginge würde eine solcher ich nenne die mal "Duo-Switch-Fet" nicht nur die bewußten Cents kosten sondern auch unter selbigen Platzfinden bei einem Durchgangswiderstand von heute schon machbaren 3-Milliohm bei zulässigen 5V also kaum mehr als der Zelle selbst.

Den Aufwand den die Frauenhofer da machten ist aber eindeutig zu hoch wobei auch noch das von mir schon vor Jahren präferierte für die Ladesteckdose -> PLC noch auftragen wird.

Die Restlichen Funktionen dafür gibt es heute in den Notebook-akkus entsprechende Chips die auch schon Fet-Durch- und Abschaltung könnten wenn der Hersteller möchte. Da sind dann neben Produktionsdatum; Temp; Spg; Kapazität; DOD; Lade und Entladezyklen usw. alles über SMB-Bus abrufbar übrigens auch in 2Centgröße.

Eigentlich fehlt nur ein Hersteller der sowas so angeht um die Produktstreuung nicht auf die Stückkosten durchschlagen zu lassen und dem Hersteller maximale Nutzbarkeit beim Kunden sicherzustellen denn selbst defekte Hochohmige Zellen würden einfach Weitergefahren unter der Prämisse das dann eben 0,5Promille Fahrblockkapazität verloren ginge.

So ein Vorgehen würde sogar ermöglichen Verschiedene Zellen in eine Fahrzeug zu integrieren kein; auch kein "Matchen" mehr zwingend für Leistungsfähige Blöcke zwingend notwendig....
Nebenbei es bräuchte da auch kein PLC das da mit zig MEgabits/s völlig überkandidelt - besser das was da mal Schweitzer entwickelt hatten um Elektrogeräte und Lampen mit ein Paar Bits über das Versorgungsnetz zu versorgen...

HAch wie hieß das noch genau ...such such such AHHHH
man achte auf der Seite auf den zweiten Artikel und Staune kein EIB-Scheiß und Zweitverkabelung .......

von thegray - am 06.12.2015 17:44
Ich möchte hier nochmal an die EnergyTube erinnern.

Genau mit so einer standardisierten modularen Lösung könnte man das ganze Handling vereinfachen, und gleichzeitig schnelles "Nachtanken" ermöglichen.

von Emil - am 07.12.2015 06:23
Zitat
Emil
Ich möchte hier nochmal an die EnergyTube erinnern.

Genau mit so einer standardisierten modularen Lösung könnte man das ganze Handling vereinfachen, und gleichzeitig schnelles "Nachtanken" ermöglichen.


JAIN bedenke das würde bedeuten das du wegen der Handhabung viele kleine Pakte benötigst was wieder viele Kontakte nach sich zieht.
Entweder Kontakt- und Betriebs- sowie Idiotensicher- dann reduzierst du sehr schnell die Kapazität pro KG oder Raumeinheit.

Und abzuwägen gilt immer auch noch......
Selbst wenn du die Massenproduktion auch 1Promille von einem Promille Streuung+Fehler (->MTBF) drückst wo du schon weit über dem Mil.-Standard bist. Hätte ein mittelgroßer Akkupack 3-4 soviele Bauteile ....zumindest bei diesen vorgestellten Lösungen es ist ein Ansatz aber ebenso weiter weg wie bei der Zellentwicklung.
Und da neige ich als Techniker dazu lieber das Geld in eine Gute Zelltechnik mit hoher Güte und Konstanz und erst dann die vorhandenen Probleme mit mehr an Bauteilen .....

Sicher es gibt Szenarien in den ein Standard-System vom Tragbaren Werkzeug ; Staubsauger ; Putzmaschine ; Mobilgenerator; Fahrzeug bis zum Stationärsspeicher bis zum Dezentralen Pumpspeicherkraftwerk eine Verwendung- und "Verwertungskette" ermöglichen würde.
Aber da braucht es eben auch die Versorger (im Sinne Produkt- und Netze)und speziell im letzteren die gibt es noch nicht - und die derzeitige Aufspaltungsstrategie der Bestehenden die die betrieben ist eher anderen Sachen als einen zukunftsweisendes Existens- und Geschäftsstrategie verbunden.

Bis die soweit sind dauert das einige Litihum-Kalender-Lebenszyklen.
Zumal einige Geschäftsmodelle auch stark von ÖL und Gas abhängen und die Konkurenz auf dem Spot-Markt grade erst einen neuen Preiskampf eingeleutet hat - s. OPEC DEC.2015

von thegray - am 07.12.2015 13:21
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