Das vom BMBF mit 4,4 Millionen Euro geförderte Projekt RaQuEI erforscht eine quantenbasierte Sensorlösung für ein effizientes Battermanagement in E-Autos. (Bild: Adobe Stock)

Das vom BMBF mit 4,4 Millionen Euro geförderte Projekt RaQuEI erforscht eine quantenbasierte Sensorlösung für ein effizientes Battermanagement in E-Autos. (Bild: Adobe Stock)

Das Forschungsprojekt RaQuEI wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung, vertreten durch den VDI/VDE, mit 4,4 Millionoen Euro unterstützt. Es verfolgt die Entwicklung neuartiger Stromsensoren für E-Autos, aber auch für die Energie- und Medizintechnik.

Ein präzises Batteriemanagement erleichtert den Fahrern eine Überprüfung des Ladezustands und ermöglicht die exakte Reichweitenermittlung, kontrolliert den Ladevor-gang und sorgt für eine effiziente Motorsteuerung. Auf diese Weise wird die Lebensdauer des Energiespeichers verlängert. Der dazu erforderliche Messbereich reicht vom Mikroampere-Bereich bis zu über 1000 A.

Quantenphysikalische Effekte sollen neue Dimension des Messens ermöglichen

Das RaQueEl-Projekt beschäftigt sich mit der Erforschung eines neuartigen Stromsensors, der sich quantenphysikalischer Effekte bedient. Damit eröffnet sich eine völlig neue Dimension der Messtechnik – insbesondere hinsichtlich Genauigkeit und Geschwindigkeit bei gleichzeitig hoher Isolation. Selbst niedrige elektrische Ströme lassen sich zuverlässig und schnell messen und geben zu jeder Zeit Auskunft über den Lade- und Alterungszustand der Batterie. Entscheidend sind auch die Einfachheit des Einbaus und die galvanische Trennung des Quantensensors von den stromführenden Bauteilen. Damit ist die Messung direkt in der Batterie möglich.

Das neue Batteriemanagement: klein, zuverlässig, langlebig

Bisherige Lösungen im Batteriemanagement sind kompliziert, teuer im Aufbau und nicht universell für alle Bordnetzspannungen einsetzbar. Der gemeinsam von Turck duotec und Quantum Technologies zu entwickelnde Quantensensor nutzt Stickstofffehlstellen in Diamanten (High Density NV-Diamanten) zur Ermittlung von Magnetfeldern bzw. Strömen. Er misst mikrowellenfrei und lässt sich sehr kompakt aufbauen.

Aufgrund der quantenmechanischen Eigenschaften ist die Technik weitgehend temperatur- und druckunabhängig und weist keinerlei Alterungserscheinungen auf. Die Nutzung von Quanteneffekten im neuen Batteriesensor ermöglicht außerdem einen universellen Einsatz in Elektrofahrzeugen mit typischen Spannungen von 12 bis >800 V. Die hergestellten Labormuster werden in beispielhaften Anwendungen weiter erprobt. Zudem wird die Übertragung der Anwendbarkeit in andere Industriebereiche überprüft.

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