Engineering FEV präsentiert Batteriekonzept für High-Performance-Hybridfahrzeuge

Autor Andreas Wehner

Der Entwicklungsdienstleister FEV hat ein neues, hochintegriertes Batteriesystem für Hybridfahrzeuge vorgestellt. Es basiert auf einer T-Bone-Struktur mit Kühlfunktion.

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Bauraumoptimiertes Batteriekonzept für High-Performance-Hybridfahrzeuge.
Bauraumoptimiertes Batteriekonzept für High-Performance-Hybridfahrzeuge.
(Bild: FEV)

Der Entwicklungsdienstleister FEV hat ein neues Batteriesystem für Hybridfahrzeuge mit sogenanntem „Cell-to-Module“-Ansatz vorgestellt. Wie das Unternehmen mitteilte, soll sich das System durch eine hohe Leistungsdichte von zwei Kilowatt pro Kilogramm auszeichnen. So sind 100 kW Leistung bei lediglich 2 kWh Energie und 50 Kilogramm Gewicht möglich.

Das Batteriekonzept basiert den Angaben zufolge auf einem zentralen, funktionsintegrierenden T-Bone-Element für den strukturellen Aufbau der Batterie mit integrierter Kühlfunktion für ein kosten-, gewichts- und packageoptimiertes Moduldesign. „Hierdurch wird die Anzahl der Komponenten und Montageschritte deutlich reduziert“, sagt FEV-Chef Stefan Pischinger. Durch das Strangpressverfahren für das T-Bone-Strukturelement sei eine hohe Flexibilität gewährleistet. Der kompakte Aufbau ermögliche zudem die Stapelung mehrerer Module.“

Thermischer Übergangswiderstand minimal

Die Zellen werden an beiden Seiten des T-Bone-Trägers mit einem thermisch leitfähigen Kleber befestigt. Zur elektrischen Isolierung der Zellen zum T-Bone-Träger wird eine Pulverbeschichtung aufgebracht. Sowohl deren Schichtdicke als auch die des thermisch leitfähigen Klebers werden so aufgetragen, dass der thermische Übergangswiderstand zwischen Kühlmittel und Batteriezellen minimal ist.

Um etwaige Toleranzen der Zellen über die Länge des T-Bone-Strukturelements auszugleichen und die Gehäuse der Batteriezellen zusätzlich elektrisch voneinander zu isolieren, wird zwischen jeder Batteriezelle ein selbstklebender Kompressionsschaum angebracht. Zur mechanischen Fixierung der Zellpakete auf dem Träger werden diese mittels zweier Endplatten auf eine Einheitslänge verpresst und anschließend über eine Schraubverbindung mit den Endstücken des T-Bone-Strukturelements fixiert.

Multifunktionale Modulabdeckung

Sensorverkabelung sowie Slave-Units werden in diesem Konzept mittig zwischen den Zellkontakten platziert. Die Führung des Luftstroms zur zusätzlichen Kühlung der Zellen erfolgt durch die Modulabdeckung. Dabei verlaufen die Luftkanäle parallel zu den Slave-Units über die Busbars. Die Modulabdeckung übernimmt somit ebenfalls mehrere Funktionen, um sowohl die Anzahl der Einzelkomponenten als auch das Gewicht der Module weiter zu reduzieren. Durch das Durchströmen der Kühlkanäle innerhalb des T-Trägers werden die Batteriezellen von der Seite und vom Boden aus gekühlt.

Die funktionale Integration der Kühlung in das Strukturbauteil optimiert Platzbedarf und Gewicht der Batterie. Zudem ermöglicht die Busbarkühlung hohe Leistungsdichten durch das gezielte Management der Zelltemperaturen an den Hotspots.

EU-Förderprojekt

Das vorgestellte Konzept wurde im Rahmen des von der EU geförderten Projektes ADVICE (ADvancing user acceptance of general purpose hybridized Vehicles by Improved Cost and Efficiency) entwickelt, aufgebaut und getestet. Dabei verfolgte FEV nach eigenen Angaben seinen „Design-for-Manufacturing“-Ansatz. Das heißt, Mitarbeiter aus dem Batterieaufbau- und Batterietestteam waren bereits in der Konzept- und Designphase Teil des Entwicklungsteams.

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