FlexJoin

Forschungsbedarf

Moderne Elektrofahrzeuge erfordern in der Batteriemodultechnik drei grundsätzliche Eigenschaften: Hohe Leistungs- und Energiedichte bei geringem Gewicht, hochdichte Integration in das Fahrzeug bei variablen Einbaubedingungen sowie hohe Systemsicherheit und Lebensdauer. Zur Erfüllung dieser Anforderungen ist eine hohe Flexibilität im Batteriedesign und in der Batteriemodulherstellung nötig, die vor allem eine hohe Langzeitstabilität gewährleistet. Die Hersteller von Batteriepacks müssen daher für unterschiedliche Fahrzeugmodelle diese einfach in Geometrie und Form anpassen können und entsprechend ihre Fertigungsprozesse daran ausrichten.

Das Batteriesystem eines elektrifizierten Fahrzeuges ist aus einzelnen Batteriemodulen, innerhalb derer die einzelnen Batterie-Zellen elektrisch verschaltet sind, sowie aus Kühlung und Batterie-Management­system mit entsprechender Sensorik und Elektronik aufgebaut. Die Modularität des Aufbaus erlaubt es, mit standardisierten Zelltypen, die in hoher Stückzahl gefertigt werden können, sehr flexibel auf die Stückzahlszenarien der Automobilhersteller und die unterschiedlichen Anforderungen bzgl. Batteriekapazität/Strom/Spannung, auch ausgehend von unterschiedlichen Fahrzeugtypen wie HEV, PHEV und EV der Automobilhersteller zu reagieren. Dabei werden in einem Pack zum Teil 5000 und mehr Zellen untereinander bzw. mit entsprechenden Stromsammlerschienen, sogenannten Busbars verbunden. Zusätzlich zu Zellverbindern zur Verschaltung von Zellen werden Sensorleitungen benötigt, über die eine Zustandsbestimmung der Zelle und das sog. Zell-Balancing ermöglicht wird.

Bisher werden für diesen komplexen Aufbau in der Regel fahrzeugspezifische Designs und Batteriemodule verwendet. Für die künftigen Anforderungen hinsichtlich Standardisierung, Kostensenkung, Einbaudesign, Systemsicherheit und Langzeitstabilität sind neue Ansätze zum Aufbau der Batteriepacks nötig, die für den Anwender zu einer Vereinheitlichung und Modularisierung führen. Um hierbei die nötige Modularität zu gewährleisten, ist es zwingend erforderlich Technologien bereitzustellen, die es ermöglichen, die Einzelzellen zu Modulen und ganzen Batteriesystemen – kunden- und einsatzzweckabhängig (Hybrid, E-Fahrzeug,…) – zu konfektionieren.