Entwicklung, Konstruktion und Aufbau eines crashdeformierbaren Batteriesystems fur Elektrofahrzeuge

摘要

In dem vom Bundesministerium fur Bildung und Forschung (BMBF) geforderten Forschungsprojekt "e performance" wird ein ganzheitlicher Entwicklungsansatz fur ein energieeffizientes und serientaugliches Elektrofahrzeug verfolgt. Ziel ist es, die Kompetenzen aus Industrie, Hochschulen und Forschungseinrichtungen bei der Verfolgung neuer Ansatze und der Erforschung innovativer Technologien zu bundeln. Die beteiligten Partner Audi AG, Audi Electronics Venture, Robert Bosch GmbH, RWTH Aachen University sowie weitere Partner aus Industrie und Wissenschaft verfolgen diesen ganzheitlichen Ansatz, der mit den Themen Energiespeicher und Energiemanagement, Antriebsstrang und Leistungselektronik, Thermomanagement, Bordnetz, Akustik und Sicherheit, Gesamtfahrzeug, Karosserie und Leichtbau alle relevanten Aspekte eines innovativen Elektrofahrzeugs adressiert. Dieser Beitrag adressiert dabei ein im Rahmen dieses Projektes entwickeltes Konzept zur Verbesserung der Crashsicherheit von Elektrofahrzeugen. Der Grundgedanke des Konzepts ist, die Batterie nicht mit einem moglichst starren und damit schweren Gehause zu versehen, sondern das System bei Krafteinwirkung deformierbar zu gestalten, um Leichtbau zu betreiben und Deformationsraum zur Verfugung zu stellen. Durch geschickte Formgebung von sog. Makrozellen wird die Energie in verschiedene Richtungen umgelenkt und von verteilt angeordneten Deformationselementen absorbiert. Es wird auf die verschiedenen Entwicklungsschritte eines Batteriesystems von der Idee uber die Konstruktion und Berechnung bis hin zum Aufbau und Realversuchen eingegangen. Dabei werden konstruktive Merkmale des Systems ebenso erlautert wie die Strategie und erste Ergebnisse der Crashauslegung mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode. Des Weiteren wird auf mechanische Tests an Batteriezellen eingegangen und - exemplarisch fur das Zusammenwirken verschiedener Arbeitsbereiche an einem solchen komplexen System - auf die Konsequenzen des Deformationskonzepts auf die thermische Auslegung im regularen Fahrbertrieb. Da bei einer Projektlaufzeit von 10/2009 bis 10/2012 zum Zeitpunkt der Tagung im Oktober 2011 gemass Projektplan die Entwicklungs- und Konstruktionsphase gerade abgeschlossen sein wird, konnen interessante Einblicke zu diesem neuartigen System fur eine Verbesserung der Crashsicherheit von Elektrofahrzeugen gegeben werden.