BRILLIANTE Akku-Idee 💡 Batterie-Startup AccuVice denkt BMS völlig neu! S. Schwab und Prof. Bessler

00:00:02: Geladen, der Batterie Podcast mit Daniel Messling und Patrick Rosen.

00:00:09: Und damit herzlich willkommen bei Geladen, dein Lieblings-Batterie-Podcast für Elektromobilität, Energiewende und Batterieforschung.

00:00:15: Liebes Publikum es ist mal wieder Zeit über Batterialterungen zu sprechen über den berühmten State of Health also den Gesundheitszustand einer Batterie und in diesem Zusammenhang schauen wir auch nochmal auf das Batteriemanagement einer jeden Batterie.

00:00:30: Liebes Publikums kleiner Tipp an dieser Stelle wenn auch du da draußen mit dem Gedanken spielst irgendwas zu gründen, dann melde dich doch bei Smart Green.

00:00:38: Dieses Unternehmensnetzwerk das bringt Green-Tech Startups aufs nächste Level mit Kapital und Know How aber auch den richtigen Kontakten also Kooperation in dem Mittelstand.

00:00:50: Smart Green hat uns freundlicherweise den Tipp zum heutigen Thema hier im Podcast gegeben.

00:00:55: Vielen Dank dafür!

00:00:57: Insofern den Link zu Smart Green findet ihr wie immer in der Beschreibung.

00:01:00: Ja, ich darf zwei herausragende Gäste in diesem Podcast begrüßen.

00:01:03: Und zwar einmal Professor Wolfgang Bessler und Simon Schwab.

00:01:07: Grüße euch beide!

00:01:07: Hallo!

00:01:09: Wolfgang, du bist Professor an der Hochschule Ofenburg.

00:01:12: Du leitest dort die Forschungsgruppe Elektrische Energiespeicherung und Simon, du hast gerade mit deinen Kollegen gegründet.

00:01:18: Und zwar einen Unternehmen namens AccuVice ein Startup für die Diagnose von Lithium-Ionenbatterien.

00:01:24: Ja, Wolfgang wie kommt denn jetzt eigentlich dieser Gesundheitszustand?

00:01:28: Also der State of Health den vielleicht jeder von seinem Handymenü kennt.

00:01:33: Wie kommt er dann jetzt eigentlich zustande zusammen.

00:01:38: Ladezustand einer Batterie.

00:01:39: Erklär uns das mal, wie funktioniert das eigentlich?

00:01:42: Lade-Zustand oder Englisch State of Charge und der Gesundheitszustand der State Of Health SOH sind zwei ganz wesentliche Indikatoren für die Batterie also für euch als Benutzer.

00:01:56: ganz wichtig habt auf dem Smartphone Die Anzeige ist hundertprozent voll geladen, acht zwölf voll geladen.

00:02:03: Das heißt es ist wichtig Wie lange läuft das Smartphone noch?

00:02:06: Wie weit komme ich noch mit dem Elektrofahrzeug?

00:02:09: oder schafft es mein Heimspeicher durch die Nacht durch?

00:02:12: Das ist der State of Charge.

00:02:14: Der State-of-Health, der Gesundheitszustand ist die langfristige Änderung der entnehmbaren Energiemenge aufgrund von Batterialterungen.

00:02:24: Also fängt man bei hundert Prozent für eine frische Batterie und im Laufe der Monate Jahre geht das dann runter.

00:02:30: Fünfundneunzig, neunzig achtzig Prozent bis dann irgendwann des Ende der Lebensdauer das End Of Life erreicht ist.

00:02:37: Jetzt habe ich vier Fragen von unseren Hörern und Hörer mitgebracht, mal gucken ob du damit was anfangen kannst.

00:02:42: Beufgang hier fragt Dieter Halla.

00:02:45: Was mir immer noch niemand beantwortet hat sind diese Werte im Handymenü also die Du grad gesagt hast State of Charge und State of Health?

00:02:53: Sind das nun algorithmische Schätzungen oder einfach nur reale Messwerte Die in Echtzeit dargestellt werden?

00:03:00: Man sich überlegt was man an einer Batterie eigentlich messen kann.

00:03:04: Batterie ist ja ein elektrisches System, dann ist es die Stromstärke und die Spannung.

00:03:09: Jetzt ist das die interessante Aufgabe aus diesen Messwerten, die tatsächlich in Echtzeit gemessen werden den State of Charge und den State Health zu bestimmen.

00:03:19: Und jetzt kann man sich vorstellen dass das gar nicht so einfach ist weil tatsächlich die Stromsteck- und Spannungen nur indirekt etwas mit diesen zwei Größen zu tun haben.

00:03:29: Das war der zweite Teil der Frage.

00:03:30: dazu braucht einen Algorithmus Und der Algorithmus schätzt tatsächlich in Echtzeit, unter Verwendung der Echtzeiten Messwerte den State of Charge.

00:03:41: In der Regel nicht in Echzeit.

00:03:43: für den State-of-Health muss man die Batterie über einen längeren Zeitraum beobachten.

00:03:47: Also typischerweise mehrere Tage oder mehrere Zyklen.

00:03:50: Kleiner Hinweis!

00:03:51: Wolfgang genau über diese Sache sprechen wir heute im Rahmen von Erkie Weiß.

00:03:55: Jetzt kommt die nächste Frage von Daniel Bauer.

00:03:59: Er fragt hat eigentlich jede Batterie In Klammern jedes Modul, jede Zelle, jedes Pack ein eigenes Batteriemanagement-System.

00:04:08: Damit sind wir beim Begriff Batteriemanagement System.

00:04:11: Das ist nämlich genau der Teil der Batterie, die diese Diagnose macht.

00:04:16: Der Batterienmanagementsystem ist eigentlich ein kleiner Computer, der in jeder Batterie mit dabei ist und außen nicht sichtbar.

00:04:25: Also eine Batterie besteht also typischerweise aus den Batteriezellen?

00:04:29: die wir hier im Podcast ja schon viel geredet haben mit einer Batteriechemie und dann ist irgendwo dort mit drin ein kleiner Computer, einen Microcontroller auf eine Platine der diese Diagnose durchführt.

00:04:41: Das Batteriemanagement-System hat eigentlich relativ vielfältige Aufgaben.

00:04:44: das ist sicherheitsrelevant also es regelt die Batterie dass sie nicht überladen wird, dass er nicht überend laden wird ,dass er nicht in Übertemperatur kommt und hat eben auch die Aufgabe der Zustandsdiagnose.

00:04:57: Deswegen die Antwort.

00:04:59: Ja, jede Batterie muss ein BMS, Batteriemanagement-System enthalten aus Sicherheitsgründen und bei großen Batterien wenn ich also zum Heimspeich oder zu einem großen stationären Speicher gehe sind die Batterien ja Modular aufgebaut von Cellepack-Modulsystemen und genauso sind die Batterymanagementsysteme dann auch modular aufgebaut mit irgendwelchen Master Slave Architekturen kleinen lokalen Mikrocontrollern, die sozusagen die einzelnen Zellen überwachen und dann einen größeren Master der das Gesamtsystem überwacht.

00:05:31: Jetzt kennen wir BMS also diese Batteriemanagement-Module so als kleinere Kästen bei größeren Batterien.

00:05:39: Wie ist denn das zum Beispiel beim Handy?

00:05:40: Haben die auch

00:05:41: ganz

00:05:42: kleine Einheiten oder ist es irgendwo auf dem Chip drauf im Handy?

00:05:45: Also jetzt wäre die Frage hat wirklich jede einzelne Batterianwendung auch ein kleines Ein kleines Kästchen vielleicht als Batterienmanagement-System oder kann das irgendwo anders drauf laufen?

00:05:57: Jeder Batteriezelle ist dann eine kleine Platine, die besteht hier aus Mikrocontroller und Messtechnik-Sensorik.

00:06:05: Die sich ganz in der Nähe oder als Teil des Batterie-Packs befindet.

00:06:10: Dort wird die Auswertung gemacht und dann kommuniziert mit dem Gerät.

00:06:13: Super interessant!

00:06:14: Jetzt kommt die nächste Userfrage von Nikolaj Thielker.

00:06:16: ich glaube die beantwortet auch schon ziemlich viel oder stellt sehr viel in den Raum.

00:06:20: er Sagt hier das Zusammenspiel aus Thermometer, Volt ampermeter.

00:06:26: Druckmesser sensorik kühlen und vor allem die Rechenleistung wird in der Branche immer noch komplett unterschätzt.

00:06:33: BMS ist der Game Changer in der Zukunft, schreibt er ganz grundsätzlich.

00:06:39: wie sieht denn das fürs E-Auto aus Wolfgang?

00:06:41: Wie ist da das Batteriemanagement umgesetzt?

00:06:43: Ein Elektrofahrzeug hat ja ein Modular aufgebautes Batterie-Pack.

00:06:49: Und das sieht tatsächlich so aus, dass Einzelzellen überwacht werden, Einzelzer Spannung überwagt werden im Batterienmanagementsystem dann die notwendigen Entscheidungen getroffen werden ob alle Zellen im zulässigen Bereich laufen, ob Zellen gebalanced werden müssen was die Ladezustandgesundheitszustands sind.

00:07:07: Solche größeren Systeme erlauben aber tatsächlich auch leistungsfähigere BMS Computer einzusetzen damit leistingsfähige Algorithmen bis hin zu Verwendung von künstlicher Intelligenz in dem Batteriemanagement-System, um diese Genauigkeiten noch weiterzu erhöhen.

00:07:25: Von daher bms ganz wichtige Rolle.

00:07:28: ob ich das als Game Changer bezeichnen würde weiß ich nicht.

00:07:32: der Kern für eine Batterie ist ja nach wie vor die Batteriezelle Die Batterie Chemie.

00:07:35: dort kommt die Energie her.

00:07:37: Das BMS ist eigentlich der ermöglichter dass dieser Energie dann sicher dem Verbraucher zur Verfügung gestellt wird.

00:07:44: Also wichtige Rolle, aber nicht die Hauptrolle im Batterie-Pack.

00:07:48: Dann sind wir hier auch schon beim Thema AccuVice.

00:07:51: Simon jetzt kommst du mal ins Gespräch dazu in eurem frisch gegründeten Startup Accuvice.

00:07:56: Da stecken ja schon die Wörter Accu, Akku und Advice also die Beratung drin.

00:08:02: Erzähl mal was ist eure Vision für dieses Start up Accu-Vice?

00:08:06: Unsere Vision mit Ecubus ist es, Pioniere in der Batteriediagnose zu werden und mit unseren neuartigen spannungsgeführten Modellen ein Paradigmenwechsel in die Batterieddiagnose einzuleuten.

00:08:17: Wir wollen damit quasi Batterien eine Stimme geben und ihren Zustand in Echtzeit auch verständlich machen.

00:08:23: Und aus unserer Sicht wird dadurch der Einsatz von Batterien aber auch zugleich den Einsatz von Energie damit transparenter nachhaltiger und auch planbarer.

00:08:32: Denn mit unserer Technologie wollen wir Batterien von einer teuren, meist schwer einschätzbaren Komponente wirklich zu einem steuerbaren und optimierbaren Systemelement machen.

00:08:43: Das heißt, wir machen sichtbar was lange verborgen war und helfen somit das gesamte Potenzial einer Batterie auszuschöpfen.

00:08:51: um das eben auch Modul für Modul- und Zelleverzelle.

00:08:55: Da steckt ja jetzt hier ganz viel drin, Paradigmenwechsel.

00:08:58: Das erste was du da aus Tableau gebracht hast war tatsächlich diese Spannungs- und die Strom geführten Batteriemodelle.

00:09:07: Da seid ihr offensichtlich ganz pioniermäßig unterwegs.

00:09:10: also ihr habt ein spannungsgeführtes Batteriemodell erfunden das läuft auf diesen Batteriemanagement System eurer Kunden oder wie muss ich mir das vorstellen?

00:09:20: Bisher laufen unsere spannungsgeführten Modelle in der Cloud, das heißt noch nicht implementiert auf einem BMS sondern im übergeordneten System.

00:09:30: Man muss sich immer vorstellen dass wir Modelle verwenden die als digitaler Zwilling das Verhalten einer Batterie abbilden sollen.

00:09:38: und die Frage ist wie betreibt man diese Modelle?

00:09:44: Der Standardtechnik beschreibt den Betrieb dieser Modelle mit der Eingangsgröße der Stromstärke.

00:09:51: Aus dieser Stromstercke wird im Standard-Technik daraus die Spannung berechnet und über ein Kalmanfilter oder weitere Filtergleichungen können Parameter wie SOC, SOH und Inwiderstand berechnet werden.

00:10:04: Das ist zwar etabliert hat aber zwei Nachteile.

00:10:09: Erstens erfordert es einen recht hohes Maß an Rechenleistung durch die Filtergleichungen und Parametrierungen.

00:10:16: Zweitens setzt es auch ein gewisses Vorwissen über die Batterie voraus, sodass wir durch unsere spannungsgeführten Modelle – wir haben die Eingangsgröße des Modells umgedreht von Strom in spannungs geführte Modelle Wir verwenden die Spannung als Eingangsgröße berechnend daraus, die simulierte Stromstärke und können ohne Filtergleichungen unmittelbar SOC-SOH in Widerstand Kapazität.

00:10:43: Und auch die Änderung der Ruhe-Spannungs-Kennlinie, die sogenannte Open Circuit Voltage Curve OCV Kurve kurz gesagt bestimmen.

00:10:51: Vorteile unseres neuartigen Ansatzes sind zum Beispiel das er rechnerisch deutlich effizienter ist?

00:10:59: dass er unabhängig ist von einer Strommessung, die ja auch mit Messungenauigkeiten verbunden ist und er es selbst kalibrierend.

00:11:08: Das heißt wenn wir das Wissen über Inwiderstand- und Ucv Kurve nicht haben können wir diese jederzeit selbst schätzen.

00:11:16: Das hört sich super spannend an.

00:11:18: Wolfgang, hol da bitte für uns aus!

00:11:20: Diese SOH- und SoC-Werte, die du am Anfang vorgestellt hast bei sämtlichen Batterien, die heutzutage irgendwie verkäuflich sind, werden über den Strom gemessen?

00:11:30: Also quasi wie viel Strom in die Batterie reingehen und aus der Batterie entnehmbar sind.

00:11:34: das hat erst mal nichts mit einem Spannungsmessung zu tun?

00:11:38: Das ist richtig genau von außen zugänglich... von der Batterie sind Stromstärke und Spannung, das sind also die Messwerte.

00:11:46: In Standardverfahren wird die Stromstärkung verwendet um den Ladezustand, den Gesundheitszustand zu bestimmen.

00:11:52: Man kann sich ganz schön anschaulich erklären durch irgendwie ein Fassmodell oder Flaschenmodell – wie viel Wasser befindet sich eigentlich in einer Flasche?

00:12:04: dass die Analogie ist so, das was in die Flasche reingeht.

00:12:07: Wasser reingehen wird gemessen, also die Stromstärke.

00:12:10: Das was an Wasser rausfließt, wird gemessen, dass die Entladung der Stromstrecke rausgeht und dann über die Bilanzierung von das was rein geht, kann man den Inhalt der Flaschen oder des Fasses bestimmen.

00:12:25: Die Füllhöhe dabei würde jetzt die Spannung repräsentieren.

00:12:31: Wie beim Wasserkraftwerk, je höher die Füllhöhe ist, desto mehr Energie im Wasserkraftwerk.

00:12:35: Also der Füllhöhre ist die Spannung und die Wasserflussmenge ist die Stromstärke.

00:12:40: Jetzt kann man sich vorstellen, wenn ich jetzt nur die Wassermenge rein- und rausläuft, messe und bilanziere, dass ich dann in Ungenauigkeiten kommen kann.

00:12:50: Zum einen baue ich eine relativ genaue Stromstärkenmessung und das ist schwierig.

00:12:54: Also Stromstercke zu messen ist elektrotechnisch schwieriger als eine Spannung zu messen.

00:12:58: Da gibt es eine Ungenauigkeit, zum anderen brauche ich irgendwie ein Wissen über den Startfüllstand um dann richtig bilanzieren zu können.

00:13:09: also ich muss zb die Batterie einmal komplett vollladen und das als Referenz nehmen und von dem Ausgehen wieder bilanzierend zu können wie leert sich die Batteries langsam.

00:13:20: Da stellt sich mir gleich die Frage, warum macht man das denn heutzutage?

00:13:25: Also diese spannungsgeführten Modelle, die scheinen ja jetzt mit euch revolutionär zu sein.

00:13:31: Komplett neu!

00:13:32: Was sind da die Gründe dafür, dass man es heute so macht und diese Strommengen misst anstelle der Spannung?

00:13:38: Ich glaube, diese Einfachheit dieses Fassmodells, dieses Flaschen-Models... Simpel umzusetzen, ja also ich brauche nur eine Strommessung.

00:13:49: Ich muss diese Stromstärke, also Mathematische ist das dieser Stromsteig wird integriert über die Zeit.

00:13:55: Also Stromstärker Ampere integrieren die Zeit mal Stunden kommt also irgendwie ne Ladungsmenge in Amperestunden und die beziehe ich dann auf die bekannte Kapazität der Zelle aus dem Datenblatt zum Beispiel ein Amperstunden und dass es dann sozusagen SOC in Prozent.

00:14:12: Also konzeptionell sehr einfach und damit auch einfach umzusetzen auf einem Microcontroller, das ist eigentlich nur eine Merch Integrationsschritt notwendig

00:14:22: Simon, jetzt aber erst mal zu eurem Start-up.

00:14:24: Ihr habt also sozusagen ein neues Batteriemodell erfunden was irgendwo auf einer Cloud läuft.

00:14:30: ich kann wenn ich jetzt Batteriebauer bin oder einen Flottenbetreiber dann kann ich sozusagen den Gesundheitszustand meiner Batterien meine Flotte von euch begleiten lassen.

00:14:40: Was sind denn so die Mehrwerte die ihr versprecht über euer Batteriemodell?

00:14:44: Was würdet ihr jetzt einem Kunden sagen?

00:14:47: warum sollte ich meine Daten an euch liefern?

00:14:49: Aus Sicht unserer bisherigen Kunden oder Kontakte ist der größte Mehrwert klar die Transparenz und die Planbarkeit, die man durch die Diagnose erhält.

00:14:59: Denn wir machen den tatsächlichen Zustand der Batterie sichtbar in Echtzeit mit einer hohen Genauigkeit.

00:15:06: Und das bedeutet für unsere Kunden zum Beispiel ungeplante Ausfälle eine deutlich bessere Entscheidungsgrundlage für Wartung, Garantie- oder wirtschaftliche Bewertungen.

00:15:15: Oder wenn man jetzt zum Beispiel ein größeres Speicher im Megawatt Bereich denkt, dann ist jeder Prozentpunkt an Genauigkeit für SOC und SOH sehr wichtig um auch tatsächlich einen effizienten und wirtschaftlichen Betrieb des Speichers zu gewährleisten.

00:15:31: Also zusammengefasst schaffen wir eigentlich Vertrauen in eine Technologie die für viele bislang noch als Blackbox galt.

00:15:38: Und da spielt es jetzt keine Rolle ob ich irgendwie Flottenbetreiber von Bussen bin oder beispielsweise... Taxisbetreiber, ob ich Großbatterien betreibe oder vielleicht irgendwie Zugang zu Heimspeichern habe als Batterie-Bauer.

00:15:54: Ihr habt sozusagen keinerlei Begrenzung was eure zukünftigen Kunden angeht, oder?

00:15:59: Wir haben theoretisch keine Begrenzungen was die Kunden angehen.

00:16:04: also wir sind unabhängig von der Zellchemie von Lysimion-Batterien und sind auch unabhängig vom Einsatzgebiet da jede Batterie ein BMS hat Daten aufzeichnet und jede Batterie mit der Zeit altert.

00:16:18: Also in der Praxis greifen wir dabei auf die Messdaten des Batteriemanagementsystems zu, also auf Stromspannung Temperatur je nach gewünschtem Detailgrad auch auf jede einzelne Zelle.

00:16:30: diese Daten werden dann über ein Telemetriesystem oder ein Edgegateway per REST API an unsere Cloud übertragen Und auf unserer Cloud oder auf der Cloud des Kunden, je nach Wunsch laufen dann die Diagnose-Algorithmen, die aus den Messdaten die Zustandsgrößen wie SOC, SOH und so weiter bestimmt.

00:16:49: Abschließend stellen wir dann dem Kunden alle Ergebnisse in einem Dashboard visualisiert zur Verfügung sodass auch der Anwender jederzeit auf Einblick sieht, wie es Batterie geht, wie viel Energie noch abrufbar ist oder was die tatsächlich noch wert ist.

00:17:04: Ja, wunderbar!

00:17:04: Das ist natürlich Gold für zum Beispiel so Versicherer, die dann natürlich Gewährleistungsansprüche abwägen müssen.

00:17:11: Natürlich auch die Sicherheit... ist natürlich auch ein Aspekt, wenn ihr genau sehen könnt dass es vielleicht potenzielle Zelle gibt die in paar Wochen durchgehen könnte.

00:17:20: Super super tolle Mehrwerte grundsätzlich!

00:17:23: Wolfgang jetzt müssen wir kurz nochmal über diese beiden Zellchemien LFP und NMC sprechen.

00:17:28: Wir wissen da gibt es sehr große Unterschiede in der Zellalterung.

00:17:33: Jetzt sind wir aber noch mal bei diesem Spannungs- Strom geführten Batteriemodell.

00:17:38: Wir wissen ja die LFP-Batteriezelle, die ist deutlich schwieriger zu prognostizieren und zu fahren letzten Endes als derjenige, der die steuert.

00:17:47: Mach da mal den Unterschied klar!

00:17:48: Was ist denn diese LFP höchste Rese heißt das glaube ich?

00:17:52: Was ist da das Problem?

00:17:54: Ich würde dafür vielleicht gerne nochmal einen Schritt zurückgehen und noch einmal erklären wie diese spannungsgeführte Modelle und spannungs geführte Diagnostik funktioniert Und zwar wieder anhand von dem Flaschenmodell.

00:18:07: Jetzt sage ich in Stelle, dass sich die Stromstärke messe und verwende zur Diagnostik, wenn nicht die Spannung und werden gesagt die Spanungen entspricht der Füllhöhe der Flasche.

00:18:18: Und jetzt kann man sich sofort irgendwie vorstellen das die Füllhöhre viel unmittelbarer Anzeichen ist für die Füllmenge und damit für die Batterie den Ladezustand.

00:18:29: Die Spannung, die Füllhöhe variiert direkt und monoton mit dem Ladezustand oder der Füllmenge.

00:18:36: Also Spannungen ist eindeutig mit dem Ladezustand verknüpft.

00:18:39: die Stromstärke nicht die Stromstecke gebrauchtenen Bilanzierung.

00:18:42: Sprich wenn wir die Spannungsmessen als Eingang für das Modell nehmen haben ein direkteres Maß für den Ladezustands.

00:18:50: Wir müssen nur die Form der Flasche kennen.

00:18:53: Flaschen läuft natürlich nach oben hin, schmal zu.

00:18:57: Das heißt eine Änderung im Füllstand ist in dem schmalen Bereich eine andere Änderungen des Ladezustands oder der Füllmenge und diese Form ist die Ruhe-Spannungs-Kennlinie.

00:19:08: Also jetzt hast du sehr, sehr haptisch dargestellt.

00:19:11: Du sagst der Füllstand einer Flasche wenn sie mit Wasser gefüllt ist die Spannung das Wasser selbst sozusagen wenn es gezählt wird in die Flaschen reingeht aus der Flasch herausgeht dass es die Strommenge.

00:19:21: so funktioniert ein Batteriemanagement System heutzutage und sozusagen die Bauchigkeit dieser Flashe Das wäre die Batterialterung.

00:19:29: Es wird immer enger Wenn die Batterie viel gealtert ist.

00:19:32: am Anfang ist sie sehr bauchig.

00:19:33: Ja genau richtig.

00:19:35: Dann kommen wir an dieser Stelle mal auf diese LFP-Hysterese zu sprechen.

00:19:39: Wir wissen ja, dass das Batteriemanagement herkömmlicherweise Schwierigkeiten hat bei LFP Zellchemien.

00:19:46: da ist irgendwie die den Ladezustand zu berechnen von LFP Batterien.

00:19:50: Das ist schwieriger als bei NMC Zellen.

00:19:52: Warum ist es so?

00:19:54: LFP Lithium Eisenphosphat ist ein positives Elektrodenmaterial für Lithium-Ionenbatterien also eine der vielen Zellchemien und Lithium-Technologien, die tatsächlich in den nächsten Jahren immer beliebter geworden sind.

00:20:06: Also LFP gilt eigentlich traditionell als schwer und deswegen nicht verwendbar für Elektroautos zum Beispiel.

00:20:15: Und die Fortschritte in der Batterietechnik waren ja tatsächlich so gut in den letzten Jahren das inzwischen LFP sich zu einem neuen Standard entwickelt und nicht nur für stationäre Anwendungen, wo das Gewicht ja nicht so wichtig ist sondern eben auch für mobile Anwendung.

00:20:28: Das ist kobaltfrei, ja?

00:20:30: Interessantes Argument.

00:20:32: Technisch gesehen schön für die Zustandsdiagnostik schwierig, denn dieses LFP-Material hat zwei sehr interessante Eigenschaften.

00:20:41: das eine ist dass diese OCV Kennlinie die Ruhe Spannungskennlinie sehr flach verläuft bei einem sehr weiten Ladungszustandsbereich also zwischen zehn und neunzig Prozent.

00:20:53: es ist fast eine eine flache Linie also die Spannungen fast konstant variiert dann vielleicht um zehn oder zwanzig Millivolt.

00:21:00: In unserem Flaschenbild würde das heißen, dass es eine Flasche, die irgendwie in der Mitte extrem bauchig ist und nur oben und unten ganz schmal zuläuft.

00:21:09: Das heißt, dass durch Änderung der Füllmenge nur ein geringer Änderungen der Spannung verursacht wird.

00:21:14: Dass die eine Herausforderung, die andere Herausforderung ist, dass LFP eben eine sogenannte Hysterese zeigt.

00:21:20: D.h.,

00:21:20: die Lage dieses Spannungsplateaus ist unterschiedlich ob ich die Batterie gerade lade oder gerade entlade?

00:21:28: Beim Laden liegt das höher und beim Entladen niedriger.

00:21:30: Also wie der Flaschenbild dieser Bauch ist, beim Laden sitzt er höher an der Flrasche und beim Endladen sitzt er niedrig an der flasche Und das eben herausfordert dann für die Verwendung der Spannung als Maß für den Ladezustand.

00:21:45: Verstehe okay wir müssen unbedingt mehr mit Simon sprechen.

00:21:48: kann denn jetzt das spannungsgeführte Batteriemodell eines BMS auch mit LFP-Batterien funktionieren?

00:21:55: Unsere Technologie ist grundsätzlich für alle Denkbaren Zellchemien einsetzbar für Lithemionen-Zellchemie, beispielsweise NCA, LCO, NMC oder auch LFP.

00:22:07: Das Spannende ist dass der Algorithmus im Vorfeld eigentlich gar nicht wissen muss um welche Zellchemie es sich handelt.

00:22:14: denn dadurch weil er selbstlernend ist in der Lage die sogenannte OCV Kurve von den wir gerade gesprochen haben Die Ruhe-Spannungskennlinie eigenständig zu bestimmen und aus dieser charakteristischen Kurve kann unser System wieder die zugrunde liegende Zellchemie ableiten und sich automatisch anpassen.

00:22:33: Und die Besonderheit bei LFP haben wir auch berücksichtigt, das heißt unser Modell enthält auch einen Hystereseterm oder ein Hysterese Submodell, die diese Hysterise bzw.

00:22:45: die Spannungsdifferenz zwischen Laden und Entladen in der Zustandsdiagnose berücksichtigt.

00:22:50: Das heißt, durch die Kenntnis der OCV-Kurve, die wir mit unseren Modellen selbst schätzen können haben wir immer den Fingerabdruck einer jeden Batterie zur Verfügung und benötigen so auch keine aufwendige Parametrierung jeder Batterie.

00:23:06: Man kann dann sehen welche einzelne Zelle zum Beispiel Container drei bei Großbatterien Container Drei Reihe sieben Zelle achtundzwanzig geht bald durch.

00:23:18: habt ihr wirklich so viel Daten Für alle Zellen,

00:23:21: also falls die Messdaten jeder Zelle zur Verfügung stehen und das ist recht häufig so.

00:23:27: Da ja die Spannung und die Stromstärken jeder Zälle jedes Moduls jedes Packs in der Hierarchie mit aufgezeichnet werden dann können wir diese verwenden für diese Modelle Und die spannungsgeführten Modelle, die erlauben uns eben auch eine Einzelzeltdiagnose oder eine modulweise Diagnose da die Zellen ja oft in Serie verschaltet sind.

00:23:50: Und wer dadurch durch die unterschiedlichen Spannungen der Einzelzelle zum Beispiel auch Ungleichgewichte zwischen diesen feststellen können, die eben als Resultat dieses Spannungseingangs in unsere Modelle sichtbar sind und dann auch ein anderes Resultate in SOC oder SOH ausgeben können.

00:24:09: Wenn jetzt irgendein Kunde bei euch sagt hey ob serviert doch bitte mal meine Gabelstabler beispielsweise hundert Gabelstapler die alle Batterie betrieben sind.

00:24:18: müsst ihr Von außen an diese BMS-Daten noch ran?

00:24:23: oder wie ist da die Übertragung?

00:24:25: Müssen das, müssen die alle online sein?

00:24:27: jederzeit?

00:24:28: oder wie funktioniert es in der Praxis.

00:24:30: Genau also in der praxis muss ein bestimmtes Telemetriesystem HG Gateway oder Skandas bestehen welches dann diese Daten vom BMS aufgreift und an unsere Cloud sendet.

00:24:45: Durch unsere Einfachheit der Algorithmen sind wir aber auch aktuell dabei zu prüfen, ob diese nicht direkt auf dem BMS zu integrieren werden.

00:24:54: Was wir für die SoC-Berechnung zum Beispiel erwarten würden so dass wir auch die Algorithme direkt auf einem BMS betreiben könnten und nicht noch diese Kommunikationsstruktur mit der Cloud bräuchten.

00:25:08: Dann bericht ihr doch gerne mal über eure ersten Gespräche, eure ersten Kunden.

00:25:13: Kannst du deinen Namen nennen?

00:25:14: Wer ist denn da gerade interessiert vielleicht die Services von AccuVice dann auch zu beziehen?

00:25:18: Namen darf ich hier leider noch keine nennen aber die Erfahrungen mit den ersten Kunden sind durchweg sehr positiv.

00:25:25: Die Rückmeldung sind auch für uns unglaublich wertvoll um unser Produkt weiterzuentwickeln und auch auf dem nächsten Reifegrad zu bringen.

00:25:34: Inspirierendes Projekt für mich war zum Beispiel die Analyse eines großen Batterie-Packs mit knapp zweihundert Einzelzellen, schon nach wenigen Stunden der Datenaufzeichnung mit hochdynamischen Daten konnten wir zum Beispiel Ladezustand und Kapazität bestimmen und zum Beispiel auch ungünstige Anomalien zwischen einzelnen Zellen feststellen.

00:25:55: Das hat mich zum Beispiel sehr beeindruckt dass unsere Algorithmen doch sehr robust sind, auch gegenüber dynamischen Daten und bereits nach wenigen Stunden so plausible und als zuverlässige Werte bieten können.

00:26:08: Aber dann bericht ihr doch gerne mal über diese Anomalien.

00:26:11: Ging es da irgendwie um Temperaturen die ungleich verteilt waren im Pack oder?

00:26:16: Worum geht's da genau?

00:26:17: Das waren in diesem Beispiel Ungleichgewichte zwischen einzelnen Zellen und einzelnen Modulen.

00:26:23: Und da haben wir zum Beispiel auch festgestellt dass ein Zum Teil signifikanter Teil des scheinbaren Kapazitätsverlustes, dieses Batteriesystems nicht auf irreversible Alterungsmechanismen wie SEI-Wachstum oder Plating zurückzuführen ist.

00:26:39: Sondern schlicht durch Deep Balancing Effekte zwischen einzelnen Zellen und Modulen.

00:26:45: Und dieses Deep Balancings entsteht oft weil das Balancing des BMS dem zeitlich nicht mehr entgegenwerken kann.

00:26:53: Und unsere Einzelzelldiagnose hat in dem Beispiel eben ermöglicht, diese Ungleichgewichte im Ladezustand zu erkennen.

00:26:59: Den Kapazitätsverlust der durch die Ungleich-Gewichte resultiert zu quantifizieren und damit eine Entscheidungsgrundlage für weitere Schritte zu bieten.

00:27:09: Simon jetzt frage ich mich da draußen gibt es in Deutschland ein paar Batteriebauer.

00:27:13: vor welchen Problematiken stehen sie eigentlich?

00:27:16: Wie könnt ihr den denn weiterhelfen?

00:27:18: Typische Problematik sind zum Beispiel die Problematique der Gewährleistung.

00:27:22: Also Batteriebauer sind sich oft nicht sicher, ob die Batterien diese von ihren Lieferanten erhalten tatsächlich auch die Kapazität bringen wie es im Datenblatt steht.

00:27:32: Und auf der anderen Seite haben sie Gewährleistungsrisiken, die Sie gegenüber Ihren Endkunden nachverfolgen müssen und ein zuverlässiges Produkt bieten müssen so dass wir darüber gegenüber auch diese Risiken verfolgen überwachen und reduzieren möchten.

00:27:49: Ein weiterer Grund ist sehr häufig in mobilen Anwendungen die Wartung, da häufig Wartungen nicht Datenbasiert erfolgt.

00:27:59: Sondern eher auf irrationalen Vermutungen wenn wieder eine Wartungsfällig ist so dass wir hier auch Daten basiert die Wattungsintervalle identifizieren können.

00:28:09: dadurch kann Servicepersonal eingespart werden Und im Second Life Market können wir auch tatsächlich den Restwert der Batterie durch den SOH quantifizieren.

00:28:18: Das heißt, wenn das Gerät verkauft werden soll dann wissen wir den SOHA und damit auch den Wert des teuersten Bauteils des Fahrzeugs – das ist die Batterie!

00:28:28: – und können somit auch präzisere Aussagen machen was die Batterien noch leistet oder was das Fahrzeug oder der Speicher noch wert ist.

00:28:37: Und wie bereits erwähnt, können wir problematische Betriebsbedingungen zum Teil auch Sicherheitsrisiken erkennen und diese durch die Überwachung dem Nutzer visualisieren und sichtbar machen.

00:28:48: Lieber Nutzer XY hier tritt eine lokale Degradation von Zelle ein Hunder auf.

00:28:54: bitte leite Maßnahmen ein damit das verhindert wird und damit der Ausfall verhindern kann.

00:29:00: also ganz ganz toll was ihr da entwickelt habt mit diesem Batterie Modell Wolfgang, jetzt gibt es ja auch ein Patent was ihr irgendwie zusammen angemeldet habt für diese spannungsgeführten Batteriemodelle.

00:29:12: Ihr seid da offenbar wirklich die ersten, die einzigen weltweit in diese Richtung denken.

00:29:17: Kannst du darüber vielleicht mal sprechen?

00:29:19: Das ist tatsächlich so und das ist auch irgendwie das Erstaunliche finde ich.

00:29:25: kurz die Historie erläutern, wie wir da hingekommen sind.

00:29:29: Wir sitzen ja hier in der Hochschule Offenburg und hier in den Nähe gibt es die Kinzig.

00:29:32: Ich habe also meine Standard-Spazierrunde wenn ich über Wissenschaft die Fragestellungen nachdenke Mühlbach hoch, Kinzig wieder rund auf rund um zwanzig Minuten.

00:29:40: und bei allen dieser Spaziegänge kann man diese Idee... Wir arbeiten viel mit Batteriemodellen, warum kann ich die Batteriemodelle eigentlich nicht spannungsgeführt betreiben?

00:29:49: Also haben wir eine wissenschaftliche Literaturrecherche gemacht.

00:29:52: Scheint's nicht zu geben!

00:29:54: Also haben wir einen Patent angemeldet und dann macht er das Patent an eine Patent-Literaturrecherche.

00:29:59: Und da kam auch nichts raus, sodass also dieses Patent dann entsprechend genehmigt worden ist.

00:30:04: In dem Jahr zwei Tausend Achtzehn neunzehn waren so die ersten Gehversuche und die Anmeldung von dem Patent.

00:30:09: Das war der Beginn für uns von einer sehr wundervollen Reise.

00:30:13: zunächst wissenschaftlich.

00:30:15: Wir haben die Tür aufgemacht zu spannungsgeführten Modellen tollen Raum gefunden, was wir dort alles finden können.

00:30:22: Am Anfang mit der SOC-Diagnose und der SOH-Ddiagnose dann eine Kapazität, dann der Innenwiderstand die Kennlinien... Wir haben verschiedene Anwendungsfälle ausprobiert.

00:30:32: Wir haben einen Gepaper geschrieben dazu, also wissenschaftlich verwertet und daraus ist dann so die Idee geboren.

00:30:41: lassen uns auch probieren das wirklich in die Anwendung zu bringen und das Startup zu gründen.

00:30:45: Also ja!

00:30:48: einzigen, die das bisher machen.

00:30:51: Und es wäre natürlich toll, wenn auch wissenschaftlich großes fällt, das Herzliche Einladung damit reinzuspringen!

00:30:57: Es wundert mich nur deshalb so sehr weil auch wir am Helmholtz-Institut Ulmen haben wirklich sehr viele Modellierer, die da sitzen.

00:31:05: Das ist jetzt nicht etwas was erst gestern entstanden ist in der Batteriewelt, da gibt's ja wie gesagt nur diese paar Kenngrößen.

00:31:12: Nämlich Temperatur, Strom und Spannung vielleicht noch ein bisschen Druck oder wie auch immer.

00:31:16: aber so grundsätzlich wundert mich das einfach dass da sonst noch niemand auf die Idee drauf gekommen ist.

00:31:22: deswegen Wolfgang jetzt mal Hand aufs Herz gibt es da vielleicht irgend einen großen nachteil den wir jetzt hier noch nicht beäugt haben im podcast?

00:31:29: Im Labor funktioniert das alles sehr gut und wunderbar.

00:31:34: also wirklich nachteile würde ich sagen.

00:31:38: nein Jede Methode hat natürlich ihre Grenzen.

00:31:41: Wenn irgendwann die Messdatenqualität zu schlecht ist von Strom, Spannungsmessung in dem Fall dann kann natürlich auch der beste Algorithmus nichts machen.

00:31:53: Wir glauben also tatsächlich, dass es eine spannende neue Technologie ist und hoffen das also möglichst breit in den Markt zu bekommen.

00:31:59: Helmots Institut Uhlen war jetzt gerade im Juli dieses Jahres auf einer Doktorprüfung und habe dann auch einen Vortrag gehalten über diese spannungsgeführten Modelle.

00:32:06: da waren auch die Modellierer mit dabei und ich glaube der ist dort ganz gut aufgenommen worden.

00:32:12: Wunderbar, vielen Dank für diesen Einblick.

00:32:14: Auch noch mal für diese Info.

00:32:16: Liebes Publikum!

00:32:17: Wenn ihr das genauso spannend fandet wie ich, dann drückt doch gerne auf Like und kommentiert doch auch mal was haltet ihr von den neuen Spannungsgeführten Batteriemodellen?

00:32:26: Simon, ich wünsch dir alles Gute fürs Startup.

00:32:28: Erkubweis, vielen dank Wolfgang für die Hintergründe, was es mit diesen Batteriemodellen so auf sich hat.

00:32:35: Wir sehen uns nächstes Wochenende wieder.

00:32:36: Vielen Dank bis bald.

00:32:37: Tschüss.

00:32:38: Danke schön.

00:32:41: Wie immer freue ich mich, dass du zugehört hast.

00:32:43: Wenn du uns noch weiter unterstützen willst dann bewerte den geladen Podcast doch gerne in deiner Podcast App.

00:32:50: das ist immer ganz wertvoll für uns.

00:32:51: ins Spotify und Apple da gibt es dazu diese fünf Sterne Funktion ein bisschen versteckt aber die findest Du bestimmt.

00:32:58: Da kannst Du auch gerne reinschreiben was wir vielleicht in Zukunft noch besser machen können.

00:33:03: Abonniert gerne diesen Kanal und empfieh'l uns auch bei deinen Freunden und Bekannten weiter.

00:33:08: Bedanken wollen Daniel & ich uns wie immer, bei allen Gesprächsgästen speziell bei unseren Partnerinstituten die das hier überhaupt möglich machen – und natürlich bei all denen, die uns hinter den Kulissen sonst noch helfen!

00:33:37: dem Center for Electrochemical Energy Storage Ulm und Karlsruhe, eine Forschungsplattform des Karls-Rohre Instituts für Technologie und der Universität Ulm.

00:33:46: Außerdem unterstützen diesen Podcast das Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoffforschung Baden-Württemberg.