{"id":1150973,"date":"2026-07-08T04:40:03","date_gmt":"2026-07-08T04:40:03","guid":{"rendered":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/1150973\/"},"modified":"2026-07-08T04:40:03","modified_gmt":"2026-07-08T04:40:03","slug":"kieler-forscher-bringen-batterien-sprechen-bei","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/1150973\/","title":{"rendered":"Kieler Forscher bringen Batterien \u201esprechen\u201c bei"},"content":{"rendered":"

Forscher aus Kiel entwickeln \u201esprechende\u201c Batterien: Sensordaten werden ohne Zusatzleitungen \u00fcber Stromanschl\u00fcsse \u00fcbertragen \u2013 f\u00fcr sicherere, effizientere Energiespeicher.<\/p>\n

\"Die<\/p>\n

Die gr\u00fcne Platine enth\u00e4lt den elektronischen Schaltkreis, mit dem die Forschenden Sensordaten \u00fcber die vorhandenen Stromanschl\u00fcsse einer Batteriezelle \u00fcbertragen. Die Batteriezelle befindet sich im Hintergrund.<\/p>\n

Foto: Christina Anders, Uni Kiel <\/p>\n

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Batterien k\u00f6nnten k\u00fcnftig genauer melden, was in ihrem Inneren passiert. Forschende der Christian-Albrechts-Universit\u00e4t zu Kiel (CAU) haben ein Kommunikationsprinzip entwickelt, mit dem Sensordaten aus einer Batteriezelle \u00fcber die bereits vorhandenen Stromanschl\u00fcsse \u00fcbertragen werden k\u00f6nnen. Zus\u00e4tzliche Datenleitungen w\u00e4ren daf\u00fcr nicht n\u00f6tig.<\/p>\n

Das Team spricht von einer \u201esprechenden Batterie\u201c. Gemeint ist keine Funkverbindung und auch kein eigenes Kommunikationskabel. Die Batterie ver\u00e4ndert vielmehr gezielt ihr elektrisches Verhalten. Diese Ver\u00e4nderung kann au\u00dferhalb der Zelle erkannt und ausgewertet werden. So lassen sich Messwerte aus dem Inneren einer Zelle an die Leistungselektronik \u00fcbertragen, die ohnehin f\u00fcr das Laden und Entladen zust\u00e4ndig ist.<\/p>\n

Vorgestellt wurde das Konzept von Johannes Diers und Dr. Hamzeh Beiranvand vom Lehrstuhl f\u00fcr Leistungselektronik der CAU in der Fachzeitschrift \u201eCommunications Engineering\u201c<\/a>.<\/p>\n

Warum Messwerte aus dem Zellinneren wichtig sind<\/p>\n

Batteriesysteme in Elektroautos, Heimspeichern oder gro\u00dfen station\u00e4ren Speichern bestehen aus vielen einzelnen Zellen. Ein Batteriemanagementsystem \u00fcberwacht unter anderem Spannung, Strom und Temperatur. Die Temperatur wird dabei h\u00e4ufig an der Au\u00dfenseite einer Zelle erfasst.<\/p>\n

Das ist technisch naheliegend, hat aber eine Schw\u00e4che: Kritische Ver\u00e4nderungen entstehen nicht zwingend zuerst an der Oberfl\u00e4che. Gerade bei gr\u00f6\u00dferen Zellen kann die Temperatur im Inneren fr\u00fcher und st\u00e4rker steigen als au\u00dfen messbar ist. Die Fachpublikation verweist darauf, dass externe Temperaturmessungen bei gro\u00dfen Zellformaten nicht immer genaue und verz\u00f6gerungsfreie Informationen \u00fcber die Kerntemperatur liefern.<\/p>\n

Interne Sensoren w\u00e4ren deshalb hilfreich. Sie k\u00f6nnten n\u00e4her dort messen, wo W\u00e4rme entsteht. Bislang bringen sie aber ein praktisches Problem mit sich: Die Sensordaten m\u00fcssen aus der Zelle heraus. Daf\u00fcr werden zus\u00e4tzliche Elektronik, Schnittstellen oder Datenleitungen ben\u00f6tigt. In einer Batteriezelle ist Bauraum jedoch knapp. Au\u00dferdem erh\u00f6hen zus\u00e4tzliche Leitungen und Komponenten Aufwand und Kosten.<\/p>\n

\"\"Dr. Hamzeh Beiranvand (links) h\u00e4lt die Batteriezelle, Johannes Diers (rechts) den eigens entwickelten elektronischen Schaltkreis. Gemeinsam bilden sie das Versuchsmodell einer \u201esprechenden Batterie\u201c, das Sensordaten ohne zus\u00e4tzliche Kommunikationsleitungen aus ihrem Inneren \u00fcbertr\u00e4gt. Im Hintergrund befinden sich ein Batterietester (rechts) und eine Klimakammer (links), die das Team f\u00fcr die Charakterisierung der Batteriezellen und die Experimente der Studie nutzte. Foto: Christina Anders, Uni Kiel\u00a0
\nDaten\u00fcbertragung \u00fcber vorhandene Stromanschl\u00fcsse<\/p>\n

Das Kieler Konzept setzt genau an diesem Punkt an. Die Forschenden nutzen die Stromanschl\u00fcsse der Batteriezelle nicht nur f\u00fcr den Energiefluss, sondern auch f\u00fcr die Daten\u00fcbertragung. Ein kleiner elektronischer Schaltkreis wird mit einem Sensor verbunden. Im Versuch war es ein Temperatursensor.<\/p>\n

Die Messwerte werden digitalisiert und anschlie\u00dfend \u00fcber die vorhandenen Batterieanschl\u00fcsse nach au\u00dfen \u00fcbertragen. Dazu ver\u00e4ndert der Schaltkreis die Impedanz der Zelle in einem definierten Muster. Diese \u00c4nderung beeinflusst den Stromrippel, der durch die Leistungselektronik entsteht. Von au\u00dfen l\u00e4sst sich daraus rekonstruieren, welche Daten der Sensor \u00fcbermittelt.<\/p>\n

Technisch basiert das Verfahren auf Load Shift Keying. Ein schaltbarer LC-Resonanzkreis wird parallel zu den Batterieklemmen eingebunden. Wird dieser Kreis ein- oder ausgeschaltet, ver\u00e4ndert sich das elektrische Verhalten der Zelle. Die Leistungselektronik erkennt diese Ver\u00e4nderung im Signal und kann daraus Bits ableiten.<\/p>\n

Die Batterie sendet also nicht aktiv per Funk. Sie nutzt einen bereits vorhandenen elektrischen Pfad und ver\u00e4ndert ihr Verhalten so, dass die angeschlossene Elektronik die Information lesen kann.<\/p>\n

Im Versuch mit Lithium-Eisenphosphat-Zellen getestet<\/p>\n

Die Forschenden validierten das Prinzip mit Lithium-Eisenphosphat-Zellen. In einem Versuch nutzten sie eine kommerzielle 100-Ah-Zelle. Dabei befand sich die Sensorik noch au\u00dferhalb der Zelle. In einem zweiten Aufbau bauten sie eine Demonstrationszelle mit sechs parallel geschalteten LFP-Zellen auf. Dort wurde der miniaturisierte Sender in das Zellgeh\u00e4use integriert.<\/p>\n

Die Datenrate lag in den Experimenten bei 232 bit\/s, die effektive Bandbreite bei 153 bit\/s. F\u00fcr umfangreiche Daten\u00fcbertragung ist das wenig. F\u00fcr Temperaturwerte oder einfache Zustandsinformationen reicht eine solche Datenrate grunds\u00e4tzlich aus.<\/p>\n

Die \u00dcbertragung funktionierte auch w\u00e4hrend eines Stromflusses. Im externen Versuchsaufbau wurden Daten bei einem Batteriestrom von rund 10,32 A \u00fcbertragen. Im internen Demonstrationsaufbau war eine \u00dcbertragung auch bei 12 A m\u00f6glich. Damit zeigt die Arbeit nicht nur ein Signal im Ruhezustand, sondern eine Daten\u00fcbertragung w\u00e4hrend eines realistischeren Betriebszustands.<\/p>\n

Das Prinzip der \u201esprechenden Batterie\u201c<\/p>\n