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Fallstudie: SmartBatt

Das EU-finanzierte Programm SmartBatt (Smart and Safe Integration of Batteries in Electric Vehicles – Intelligente und Sichere Integration der Batterien in Elektrofahrzeugen) zeigte, dass ein intelligentes Engineering zu erheblich höheren Energiedichten auf Systemebene führen kann.

Ziel dies Programms war, eine in die Fahrzeugstruktur integrierte, innovative Elektroautobatterie zu entwickeln und zu überprüfen, die auf die folgenden Stichpunkte konzentriert wird:

  • Gewichtsreduzierung
  • Sicherheitsoptimierung
  • Kostenreduzierung
  • Entwurf für die Serienproduktion geeignet

Ziele:

  • Batterie für ein BEV (Elektrofahrzeug) der A-Klasse mit 100km in dem NEFZ
  • Um 15 Prozent leichter als das derzeitige Standard (75 Prozent Gewichtsunterschied zwischen System und Zelle
  • Crashsicherheit basierend auf dem Referenzfahrzeug SLC (Super LIGHT-CAR)
  • Integriertes Elektrofahrzeug mit der gleichen elektrostatischen Aufladung und Dynamik wir der SLC
  • Energiegehalt > 20 kWh (>100 km NEFZ bei 1350 kg Leergewicht)

Ein zusätzliches Ziel war es, keine Einschränkungen in dem Fahrgastraum zu sichern. Dies wurde durch die Integration des Batteriegehäuses in die Bodenstruktur erreicht – was zur einer erheblichen Gewichtreduzierung des Systems und zur Verbesserung der Crashsicherheit führte.
 
Die Aufgabe Axeons war, geeignete Zellen auszusuchen, die die folgenden Kriterien erfüllen: Energiedichte, mechanische Stabilität, Wärmeleistung, Raumoptimierung, Verringerung der Herstellungskosten und die Fähigkeit der Zellen, dem Druck standzuhalten. Rücksichtnehmend auf die Tatsache, dass die Zellen bis zur 80 Prozent des Akkugewichts bilden, war dies eine ausschlaggebende Entscheidung. Axeon hatte verschiedene Konzepte überprüft (z.B. Metallgehäuse gegen Pouch-Zellen), um die höchste Energiedichte zu erreichen. Das Konsortium  entwarf und entwickelte dann ein angemessenes Batteriegehäuse-System. Diese Batterie wurde dann in das Fahrzeug integriert und der Reihe von verschiedenen Sicherheits-, und Leistungstests ausgesetzt.
 
Axeon leitete auch einige von Aufgaben bezüglich der Bewertung der Folgen der zukünftigen Zellenentwicklungen, der Analyse des theoretischen Risikos und Fehlers, und wie das Energiespeicherungssystem leicht ersetzt werden kann. Als ein Hersteller mit einem enormen Wissen und Erfahrung in dem Bereich der Li-Ion Batterien lieferte Axeon eine technische Unterstützung  für das Konsortium während der ganzen Projektlaufzeit.

Ergebnisse

  • Energiedichte verbessert um 148 Wh/kg auf Systemebene
  • Gesamtgewicht von 155 kg erreicht (Ziel war 169 kg). Die Gewichtreduzierung bedeutet einen verbesserten Energieverbrauch
  • 23 kWh beim Gesamtgewicht von 155 kg (Reduzierung des Gehäusegewichtes bis zu nur 8.5 kg). Der Unterscheid zwischen Zellen-, und Gesamtgewicht erhöhte sich bis über 80 Prozent, dank der Anwendung von neuen Materialien, wie hybride Schaumsandwich aus Aluminium für das Batteriegehäuse und eine intelligente Integration.
  • Verbesserung des Basisfahrzeuges für den Pfahltest der Sicherheitsseite
  • Das Konzept ist in höher Masse für die Serienproduktion geeignet, mit potentiellen Kostenersparungen.

Im Großen und Ganzen bewies das Programm, dass intelligentes Engineering, z.B. leichtgewichtige Entwürfe und Systemintegration, zu den erheblich höheren Energiedichte auf Systemebene führen kann.

Die Ergebnisse dieses Projektes werden zur Zeit verbreitet durch:

  • Zusammenarbeit mit ähnlichen EU-Projekte.
  • Präsentationen und Workshops: Brandschutz-Workshops, EARPA, EGCI
  • Publikationen: EEVC 2012, ECCOMAS 2012
  • Ausstellungen
  • Beitrag zu den Richtlinien und Normen (z.B. Änderungen in ISO TC22/SC21 und UNECE R100)

Projektübersicht

Das Projekt ist zum Teil durch das EU-Siebte Rahmenprogramm finanziert.

Es beteiligte neun Partnern aus fünf europäischen Staaten: AIT Austrian Institute of Technology, LKR Ranshofen (AIT LKR), Axeon Technologies (Teil der  Johnson Matthey Gruppe), Fraunhofer Gesellschaft, Impact Design Europe, Ricardo UK, SP Sweden, Graz University of Technology (VSI), Volkswagen AG.

Projektlaufzeit: January 2011 –März 2013

Weitere Informartionen unter www.smartbatt.eu

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