Vorstellung eines neuartigen Batteriekonzepts für hochleistungsfähige Hybridfahrzeuge
Hybridfahrzeuge wurden ursprünglich aufgrund von Bedenken im Hinblick auf die Umwelt und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen auf den Markt gebracht und stellen eine vielversprechende, nachhaltige Transportmethode dar, die sowohl den Kraftstoffverbrauch als auch den Schadstoffausstoß senken kann. Um dieses Ziel zu erreichen, arbeiten Unternehmen der Automobilbranche weltweit an verschiedenen Möglichkeiten, diese vergleichsweise junge Technologie voranzutreiben. Einer dieser Fortschritte kommt von FEV Europe, einem globalen Dienstleister für Fahrzeugentwicklung, der ein neues hochleistungsfähiges Batteriekonzept für Hybridfahrzeuge vorgestellt hat, das auf einem Zell-Modul-Ansatz basiert. Dieses im Rahmen des EU-finanzierten Projekts ADVICE entwickelte, konstruierte und getestete Batteriesystem bietet optimale Unterstützung für Leistungshybride. Es besitzt eine hohe Leistungsdichte von 2 kW/kg und ermöglicht damit 100 kW Leistung bei nur 2 kWh Energie und einem Gewicht von nur 50 kg. In Zusammenarbeit mit Volvo Cars, dem Koordinator des ADVICE-Projekts, hat FEV die Machbarkeit des Systems nachgewiesen und bestätigt. Das Batteriekonzept basiert auf einem zentralen, funktionsübergreifenden T-Bone-Element für die mechanische Struktur der Batterie. Es beinhaltet eine integrierte Kühlung und bietet ein kosten-, gewichts- und packoptimiertes modulares Design. „Dadurch wird die Anzahl von Bauteilen und Montageschritten deutlich reduziert“, erklärt der Geschäftsführer der FEV Group Prof. Stefan Pischinger in einer Pressemitteilung auf der Website „Automotive World“. „Das gewählte Extrusionsverfahren für das funktionsübergreifende T-Bone-Strukturelement gewährleistet ein hohes Maß an Flexibilität, was weitere positive Skalierungseffekte für eine erfolgreiche Kostensenkung bietet. Darüber hinaus ermöglicht die kompakte Bauweise das Stapeln mehrerer Module.“
Das System im Detail
Ein wärmeleitender Klebstoff wird verwendet, um die Batteriezellen an beiden Seiten der T-Bone-Struktur zu befestigen, und es wird eine Pulverbeschichtung aufgetragen, um die Zellen gegenüber dem T-Bone-Träger elektrisch zu isolieren. Sowohl bei der Pulverbeschichtung als auch bei dem wärmeleitfähigen Klebstoff wird auf die Schichtdicke geachtet. Beide werden so aufgetragen, dass ein minimaler thermischer Kontaktwiderstand zwischen dem Kühlmittel und den Batteriezellen gewährleistet ist. Ein zwischen den Batteriezellen aufgetragener selbstklebender Kompressionsschaum gleicht eventuelle Toleranzen der Zellen über die Länge des T-Bone-Strukturelements aus und isoliert darüber hinaus die Gehäuse der Batteriezellen elektrisch voneinander. Die Batteriezellenpakete werden mechanisch am T-Bone-Träger befestigt, indem sie mittels zweier Endplatten auf eine Einheitslänge gepresst und anschließend durch die Endplatten hindurch verschraubt werden. Bei diesem Batteriekonzept werden Sensorverkabelung und Hilfseinheiten mittig zwischen den Zellenkontakten verlegt, während der Luftstrom zur zusätzlichen Kühlung der Zellen durch den Moduldeckel geleitet wird. Die Lüftungskanäle verlaufen parallel zu den zentral installierten Hilfseinheiten über Leitmetallstreifen, die als Sammelschienen bezeichnet werden. Die Modulabdeckung trägt somit zusätzlich dazu bei, sowohl die Anzahl der Einzelkomponenten als auch das Gewicht der Module weiter zu reduzieren. Die Luft, die durch die Kühlkanäle im Inneren des T-Bone strömt, hält die Batteriezellen von der Seite und von unten kühl. Wie es in der Pressemitteilung heißt, „optimiert die funktionale Integration des Kühlsystems in das Strukturbauteil den Platzbedarf und das Gewicht der Batterie. Darüber hinaus ermöglicht das innovative Sammelschienen-Kühlsystem maximale Leistungsdichten durch gezieltes Management der Zellentemperaturen an den ‚Hotspots‘.“ ADVICE (ADvancing user acceptance of general purpose hybridized Vehicles by Improved Cost and Efficiency) zielte darauf ab, den Anteil von Hybridfahrzeugen auf dem Markt durch Technologien zu erhöhen, die den Schadstoffausstoß senken und die Reichweite von Elektrofahrzeugen erhöhen. Das Projekt lief im September 2020 aus. Weitere Informationen: ADVICE-Projektwebsite
Schlüsselbegriffe
ADVICE, Hybridfahrzeug, Batterie, Batteriezelle, Modul, Kühlung, T-Bone
