FEV stellt kosten- und bauraumoptimiertes Batteriekonzept für High-Performance-Hybridfahrzeuge vor

Aachen, Juni  2021 – FEV, ein weltweit führender Dienstleister in der Fahrzeug- und Antriebsentwicklung für Hard- und Software, stellt ein neuartiges, leistungsstarkes Batteriesystem für Hybridfahrzeuge mit „Cell-to-Module“-Ansatz vor. Das modulare, hochintegrierte Konzept verfügt neben einem kosten- und bauraumoptimierten T-Bone-Design über eine innovative, aktive Busbarkühlung für höchste Leistungsdichten. 

Das Batteriesystem zeichnet sich durch eine besonders hohe Leistungsdichte von 2 kW/kg aus, so dass hier 100 kW Leistung bei lediglich 2 kWh Energie und einem Gewicht von nur 50 kg ermöglicht werden. Damit können Power-Hybride optimal unterstützt werden.

T-Bone-Struktur mit integrierter Kühlfunktion
Das Batteriekonzept, dessen Umsetzbarkeit FEV gemeinsam mit der Volvo Car Corporation dargestellt und validiert hat, basiert auf einem zentralen, funktionsintegrierenden T-Bone-Element für den strukturellen Aufbau der Batterie mit integrierter Kühlfunktionfür ein kosten-, gewichts- und packageoptimiertes Moduldesign.

„Hierdurch wird die Anzahl der Komponenten und  Montageschritte deutlich reduziert“, sagt Professor Stefan Pischinger, Vorsitzender der Geschäftsführung, FEV Group. „Durch das gewählte Strangpressverfahren für das funktionsintegrierende T-Bone-Strukturelement ist eine hohe Flexibilität gewährleistet, wodurch weitere positive Skalierungseffekte für eine erfolgreiche Kostenreduzierung gegeben sind. Zudem ermöglicht der kompakte Aufbau die Stapelung mehrerer Module.“

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 nur 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 innovative Busbarkühlung höchste Leistungsdichten durch das gezielte Management der Zelltemperaturen an den „Hotspots“.

One-Stop-Shop – vom Design bis zur Montage
FEV verfolgt den „Design-for-Manufacturing“-Ansatz und integriert seine erfahrenen Mitarbeiter aus dem Batterieaufbau- und Batterietestteam bereits in der Konzept- und Designphase in das Entwicklungsteam. Auf einer Fläche von mehr als 1.400 m² verfügt FEV in Alsdorf bei Aachen über eine hochflexible Batteriemontage mit einem jährlichen Output von bis zu 1.000 Batterien. Dabei erstreckt sich das Portfolio von einzelnen Innovationsprototypen und Konzeptbatterien über eine größere Anzahl von Entwicklungsmustern bis hin zu Kleinserien in größeren Losgrößen. Das gilt für kleine 48-V-Hybridbatterien bis hin zu großen Unterboden-800-V-Batterien für rein batterie-elektrische Fahrzeuge. Die gesammelten Erfahrungen aus diesen Bereichen fließen unmittelbar in den FEV Batterie-Entwicklungsprozess zurück. Bereits in der frühen Designphase sind somit die Batterieaufbauexperten Teil des Entwicklungsteams und schließen den „Entwicklungskreis“.

Ebenso wichtig ist die Einbindung der Erfahrungen aus dem Batterietestteam. In FEVs neuem e-Dauerlaufprüfzentrum eDLP bei Leipzig, dem weltweit größten Entwicklungs- und Testzentrum für Hochvoltbatterien sowie Komponenten des elektrischen Antriebsstrangs, stellt FEV auf einer Gesamtfläche von 42.000 m² rund 70 Anlagen für u.a. Performance-, Lebensdauer- und Abuse-Tests zur Verfügung. Auf rund 2.500 m² decken 15 Stationen zudem alle gängigen Umweltprüfungen ab.

„Kunden schätzen besonders an uns, dass sie Entwicklungsleistungen komplett aus einer Hand erhalten“, sagt Professor Pischinger. „Dies umfasst die Entwicklung und Konstruktion, den Aufbau, die Fahrzeugintegration, die Inbetriebnahme und Kalibrierung, das Testen von Komponenten sowie von kompletten Batteriesystemen.“

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.

Weitere Informationen zu FEVs Batterieentwicklung, Benchmarking, Batterie Management Systeme, Montage und Produktion sowie Testing und Validierung finden Sie hier.

Über FEV

FEV verschiebt Grenzen.
FEV ist ein global führender Entwicklungsdienstleister im Automobilsektor und Innovationstreiber für unterschiedliche Industriezweige. Professor Franz Pischinger legte dafür den Grundstein, indem er seinen akademischen und technischen Hintergrund mit seiner Vision für kontinuierlichen Fortschritt verband. Das Unternehmen entwickelt seit 1978 technologische und strategische Lösungen für die größten Automobilhersteller der Welt sowie Kunden im gesamten Transport- und Mobilitätsökosystem.

Die Welt entwickelt sich kontinuierlich weiter. FEV ebenso.
Deshalb setzt FEV sein technologisches und strategisches Know-how auch in anderen Bereichen ein und transferiert seinen zukunftsorientierten Ansatz in die Luft- und Raumfahrt sowie Energiesektoren. Durch seine Software- und Systemkompetenz nimmt das Unternehmen zudem eine Vorreiterrolle ein und macht intelligente Lösungen für jedermann erlebbar. FEV bringt hochqualifizierte Menschen aus den unterschiedlichsten Bereichen und Fachgebieten zusammen, um den Herausforderungen von heute und von morgen zu begegnen.

FEV bleibt nicht stehen.
Auch in Zukunft wird FEV die Grenzen der Innovation verschieben. Mit seinen 7.000 Mitarbeiter:innen an mehr als 40 Standorten weltweit entwickelt FEV Lösungen, die nicht nur die Bedürfnisse von heute, sondern auch die von morgen erfüllen. Letztlich bleibt FEV niemals stehen – für eine bessere, saubere Zukunft, auf Basis nachhaltiger Mobilität und Energie sowie intelligenter Software. Für seine Unternehmenspartner, seine Mitarbeiter:innen und die Welt.

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