Batterien - zentrale Komponenten aller autonomen Stromversorgungen
Die Betriebsbedingungen für Batterien in autonomen Stromversorgungssystemen unterscheiden sich erheblich von klassischen Anwendungen. Wir charakterisieren verschiedene Speichertechnologien im Labor und in Feldtests für die Anwendung und im Feld. Wir entwickeln Ladestrategien, Ladeelektronik und Algorithmen für eine zuverlässige Anzeige von Ladezustand und Alterungszustand der Batterien.

Batteriespeicher sind in allen autonomen Stromversorgungssystemen mit kontinuierlichem Energiebedarf notwendig. Dies gilt für mobile Geräte (z. B. Mobiltelefon, Laptop), stationäre technische Geräte (z. B. Fahrplanbeleuchtung, Signalanlagen) und für Hausstromversorgungen (z. B. Solar Home Systeme, Alpenhütten, Dorfstromversorgungen). Profunde Kenntnis des Speichers ist notwendige Grundlage für erfolgreiche Systementwicklungen. Oberstes Ziel unserer Aktivitäten ist die Optimierung des Gesamtsystems und die Minimierung der Kosten des Speichersystems.

Größere Anlagen verwenden bis heute fast ausschließlich Bleibatterien. In den letzten Jahren werden vermehrt geschlossene, wartungsfreie Batterien eingesetzt. Bis heute werden aber noch geeignete Ladestrategien für den Einsatz in photovoltaischen Stromversorgungssystemen gesucht, die sowohl den Batterien als auch dem System und dem Nutzer gerecht werden. Wir entwickeln Ladestrategien, untersuchen diese in vergleichenden Feldtests und werten die Ergebnisse in Bezug auf Lebensdauer und Systemperformance aus. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen in verbesserte Laderegler oder Geräte- und Systemsteuerungen ein.

Um hohe Spannungen zu erreichen, müssen in den Systemen viele einzelne Batteriezellen in Serie geschaltet werden. Das schwächste Glied (z.B. geschädigte Zelle) bestimmt dabei die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems. Um die volle Leistungsfähigkeit der Anlage auch bei Ausfall einzelner Zellen zu gewährleisten, entwickelten wir Ladungsausgleichssysteme (CHargeEQualizer). Sie verfügen jetzt auch über ein integriertes Batteriemonitoringsystem mit Einzelzellenüberwachung und -analyse. Siehe Batterieelektronik

Für die Integration des Speichers in Geräte und Anlagen benötigt die Systemsteuerung kontinuierlich Informationen über seinen Zustand. Dazu gehören sowohl der Ladezustand als auch die aktuelle Kapazität bzw. der Alterungszustand der Batterie. Dafür entwickeln wir Algorithmen, die mit geringen Anforderungen an die Messtechnik auskommen und problemlos in Mikrocontroller von Ladereglern, Gerätesteuerungen und Energiemanagementsystemen integrierbar sind.

Einsatz in Systemen

• Entwicklung von detaillierten Modellen für Bleibatterien
• Charakterisierung und Tests von Bleibatterien hinsichtlich Kapazität, Ladeverhalten, Wirkungsgrad und Selbstentladung
• Wir entwickeln intelligente System- und Batteriebetriebsführungsstrategien
• Ladezustand und Alterungszustand sind entscheidende Größen für ein effektives Batteriemanagement. Am Fraunhofer ISE haben wir Algorithmen entwickelt, die diese Werte mit hoher Genauigkeit bestimmen.
• Integration der Verfahren in Laderegler und Energiemanagementsysteme

Einsatz in Geräten

• Wir untersuchen für Sie Gerätebatterien, z.B. NiCd-Batterien, NiMH-Batterien, Lithium-Ionen-Batterien und Alkali-Mangan-Batterien.
• Wir testen die Batterien sowohl im Labor unter kontrollierten Bedingungen als auch unter realen Betriebsbedingungen im Freiland mit detaillierter Vermessung.