Forschung will Batteriegehäuse für E-Autos optimieren
Foto: navee / stock.adobe.com Im Forschungsprojekt CoolBat wollen die Teilnehmenden aus Forschung und Industrie demonstrieren, wie innovative Konstruktionsprinzipien, Materialien und Produktionsverfahren dazu beitragen, Batteriegehäuse für E-Autos klimafreundlich herzustellen und zugleich bessere Gebrauchseigenschaften zu integrieren. Die Batteriegehäuse werden dabei leichter und sparen bis zu 15 Prozent Kohlendioxid (CO2) – und das bei höherer Leistung des Batteriesystems, schnellerem Laden sowie mehr Reichweite. Darüber hinaus soll die Herstellung der Batteriegehäuse im Vergleich zu bisher angewandten Verfahren deutlich effizienter werden. Koordiniert wird das Vorhaben vom Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU.
Wichtige Elemente eines Batteriesystems für E-Autos sind nicht nur das Batteriemodul selbst mit seinen Zellen, sondern ebenso das Batteriegehäuse mit Strukturen zur Lastverteilung und Temperaturregulierung, Rahmen, Deckeln sowie Bodenplatten, die in ihrer Gesamtheit vor Überhitzung schützen müssen und bei Unfällen Beschädigungen des Batteriekerns abwenden sollen.
„In aktuellen Batteriegehäusen steckt noch viel Optimierungspotenzial für funktionsintegrierten Leichtbau und Ressourceneffizienz“, sagt Rico Schmerler, wissenschaftlicher Mitarbeiter des Fraunhofer IWU am Fraunhofer-Projektzentrum Wolfsburg und Koordinator von CoolBat. „Deshalb nutzen wir diese Baugruppe, um für Gehäuse der nächsten Generation CO2-einsparende Lösungen zu entwickeln und zu erproben. Wir haben aber nicht nur E-Autos im Blick. Unser Ziel ist es, die Forschungsergebnisse später auf weitere Anwendungen und Branchen zu übertragen, in denen große Batterien genutzt werden.“
Leichtbau und Funktionsintegration auf kleinerem Bauraum
Mehr Funktionen auf kleinerem Bauraum bei weniger Schnittstellen – das wollen die Projektpartner erreichen. Dafür wollen sie Einzelsysteme zu funktionsintegrierten Strukturen kombinieren, die thermische und mechanische Aufgaben in sich vereinen. Beispielsweise erhalten Tragstrukturen direkt eingegossene Temperierkanäle. Bodenplatten verbinden die Funktion der Kühleinheit mit der des Crash-Schutzes. Das erreichen die Forschenden mit Aluminiumschaum. Das leichte Material absorbiert bei Unfällen viel Aufprallenergie. In Kombination mit Phasenwechselmaterial (PCM) senkt es zudem den Energieaufwand zur Kühlung der Batterie.
Zudem wollen die Forscher:innen im Forschungsprojekt neue Wärmeleitwerkstoffe entwickeln und erproben. Diese ersetzen bisher aufwendig hergestellte, ökologisch hoch belastende und kostenintensive Wärmeleitpasten. Die Werkstoffentwicklung im Projekt umfasst auch neue Materialien für einen nachhaltigen Brandschutz.
Das Ziel: 15 Prozent CO2-Einsparung bei Batteriegehäuse für E-Autos
„Jeder Entwicklungsschritt im Projekt wird unter dem Aspekt der CO2-Einsparung und CO2-Bindung betrachtet und bewertet. Das beginnt bei der Konstruktion, setzt sich fort mit der CO2-reduzierten Material-, Technologie- und Fertigungsauswahl und führt bis hin zur nachhaltigen Produktperformance über den gesamten Lebenszyklus“, sagt Schmerler. Damit werden etwa 15 Prozent CO2-Einsparung pro Gehäuse möglich.
Das Projekt ist im Mai 2021 offiziell gestartet und läuft bis April 2024.
15.10.2021 | Quelle: Fraunhofer IWU | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH
