Hochleistungsbatterie für Hybridfahrzeuge der Premiumklasse

Autoren

A. Sauer MSc, Dipl.-Ing. M. Lenz, RWTH Aachen University;
Dr.-Ing. F.-W. Speckens, Dr.-Ing. M. Stapelbroek, Dipl.-Ing. J. Ogrzewalla, FEV Europe GmbH, Aachen

Jahr

2020

Druckinfo

Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 12, Nr. 813

Zusammenfassung

Neben der Entwicklung von vollelektrischen Fahrzeugen und 48 V-Mildhybrid-Fahrzeugen liegt ein weiterer Schwerpunkt auf Vollhybrid-Antriebsstranglösungen, insbesondere im Premium-Fahrzeugsegment. Die aktuellen Entwicklungen von Hybridfahrzeugen haben eine Reduzierung der Schadstoff- und CO₂-Emissionen in entsprechenden Testzyklen (in Europa z. B. die Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure, WLTP) bei minimalen Zusatzkosten im Fokus. Ein besonderes Augenmerk wird dabei auf ein für den Fahrer und Mitfahrern empfundene optimale Fahrbarkeit und optimale Abrufbarkeit der Antriebsleistung gelegt; beides wesentliche Faktoren für die Kaufentscheidung eines Fahrzeugs der Premiumklasse.
Batteriesysteme für solche Premium-Hybridfahrzeuge müssen bei einer Energiekapazität von 1 bis 2 kWh eine hohe Zyklenlebensdauer aufweisen. Herausfordernd sind dabei insbesondere die hohen Lade- und vor allem Entladeraten von bis zu 50 C bei gleichzeitigen Bauraumbeschränkungen. Daraus ergeben sich hohe Anforderungen an die Batteriezellen sowie an das Moduldesign.
Dieser Beitrag stellt ein neuartiges modulares, leistungsstarkes Batteriesystem für Hybridfahrzeuge vor, das die genannten Anforderungen erfüllt. Das Konzept basiert auf ein kombiniertes zentrales Strukturelement mit Kühlfunktionen und verstellbaren Modulformat, das mit konventionellen Methoden montiert werden kann. Die ausgewählten Zellen basieren auf einer Lithium-Titanat (LTO) Zellchemie. Das Moduldesign ermöglicht mit dem vorgestellten Flüssigkeitskühlungskonzept ein flexibles Package von Batterien, so dass diese auch in begrenzte und anhand ihrer Geometrie herausfordernde Bauräume passen.