Maßgeschneiderte Batteriesysteme für Einstiegs- bis hin zu Hochleistungsanwendungen

Autoren

Dr.-Ing. M. Stapelbroek, Dr. M. Hüske, M. Schünemann MSc, J. M. Maiterth MSc, FEV Europe GmbH, Aachen; F. Pampel MSc, A. Sauer MSc, RWTH Aachen University; Dipl.-Ing. I. Hazanavicius, FEV Consulting GmbH, Aachen:

Jahr

2022

Druckinfo

Eigenproduktion ÖVK

Zusammenfassung

Der weltweite Trend zur Elektrifizierung der Fahrzeugantriebe erfordert die effiziente Entwicklung von unterschiedlichen Batteriesystemen. Neben rein batterieelektrischen Fahrzeugen gibt es auch weiterhin ein großes Marktpotenzial für (Plug-in) Hybridelektrofahrzeuge bis hin zu 12 V und 48 V Batterieanwendungen für Mild-Hybrid- Fahrzeuge. Die jeweiligen Fahrzeuganwendungen haben deutlich unterschiedliche Anforderungen an die Energiedichte, Leistungsdichte, Kosten, Ladeleistung und Lebensdauer der Batterien. Alle müssen jedoch maximale Sicherheit für die Kunden bieten, um eine uneingeschränkte Akzeptanz von Lithium-Ionen Batterien zu ermöglichen.

12 V und 48 V-Batterien für MHEVs hingegen müssen insbesondere preiswert, mindestens so leistungsfähig wie konventionelle Blei-Säure Batterien sein und zudem die hohen Sicherheitsanforderungen für den Einsatz in teilautomatisierten oder vollautomatisierten Fahrzeugen erfüllen. Batteriesysteme speziell für Hybridfahrzeuge müssen eine hohe zyklische Lebensdauer, eine hohe Ladefähigkeit und eine noch höhere Entladefähigkeit von bis zu 50 C mit einer Kapazität von nur wenigen kWh erreichen. Dies muss zudem oftmals unter Berücksichtigung ausgeprägter Bauraumbeschränkungen in Nachrüstungsprozessen realisiert werden. Daraus ergeben sich maßgeschneiderte Anforderungen an die Batteriezellen und das Moduldesign. Aktuelle Batteriesysteme für massentaugliche rein elektrische Anwendungen in einem Fahrzeug müssen immer höhere Energiedichten, Kapazitäten von bis zu 150 kWh und flache Packungen bei gleichzeitig maximaler Sicherheit

und sinkenden Kosten darstellen, um dem Kunden höchste Reichweiten zu bezahlbaren Preisen anzubieten. Höhere Energiedichten auf Systemebene werden durch neue Batteriezellen und höhere Packungsdichten mit „Cell-2-Pack“ oder „Cell-2-Chassis“ Ansätzen erreicht. Schnellladen und Interoperabilitätskonzepte sind hierbei entscheidend für den Erfolg des Fahrzeugs.

Der Vortrag erläutert anhand von Beispielen aus Entwicklungsprojekten die unterschiedliche Herangehensweise für die Batterieentwicklung in den unterschiedlichen Anwendungsfeldern und zeigt Aktivitäten und Lösungen, deren individuelle Ziele zu erfüllen. In diesem Zusammenhang wird ein modulares Hochleistungs-Batteriesystem für Hybrid- Elektrofahrzeuge vorgestellt, welches auf einem kombinierten zentralen Strukturelement mit Kühlfunktionen basiert und eine flexible Zusammenstellung von Batterien im Hinblick auf den verfügbaren Bauraum bietet.

ISBN

1920-2323-23-1

Anzahl der Seiten

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