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31.08.2015, 10:38 Uhr

Hohe Energiedichte: Fraunhofer-Forscher entwickeln Batteriesystem für Elektromobilität

Erlangen - In einem europäischen Forschungsprojekt hat sich das Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB aus Erlangen in Bayern zusammen mit einigen Partnern die Entwicklung elektrischer Antriebssysteme, speziell für leichte Elektrofahrzeuge, vorgenommen. Herausgekommen ist ein neuer Elektro-Kleinwagen mit einigen positiven Eigenschaften.

Innerhalb des europäischen Projektes "Optimal Electrical Powertrain via Adaptable Voltage and Transmission Ratio" (AVTR) ist das Fraunhofer IISB für das gesamte Batteriesystem des Elektrofahrzeuges verantwortlich gewesen. Das im AVTR-Projekt entwickelte Elektroauto sei kostengünstig produzierbar und wurde in Turin auf der Parco Valentino Car Show als Prototyp vorgestellt. Das AVTR-Projekt wurde im Rahmen des 7th Framework Programme der Europäischen Union gefördert.

Geringe Fertigungskosten, modularer Aufbau und „stilvolles italienisches“ Produktdesign

Generell konzentriert sich die Gruppe Batteriesysteme am Fraunhofer IISB auf innovatives mechanisches und thermisches Design von Batterie-Modulen und -Systemen, inklusive dazugehörigem Batteriemanagementsystem mit Batterieüberwachung und entsprechenden Batteriemodulen. Das internationale AVTR-Projekt beschäftigte sich mit der Entwicklung und industriellen Fertigung kompletter Antriebssysteme für leichte Elektrofahrzeuge. Im Gegensatz zu bereits bestehenden Elektrofahrzeugen konzentrierte sich das Projekt auf ein Elektrofahrzeug, welches die sogenannte japanische Kei-Car-Spezifikation einhält. Dementsprechend erfüllt das von den italienischen Firmen IFEVS und Polimodel entwickelte Fahrzeug auch die gesetzten Projekt-Ziele: Geringe Fertigungskosten, modularer Aufbau, Produzierbarkeit und stilvolles italienisches Produktdesign. Darüber hinaus ist das Fahrzeug mit einer Länge von ungefähr drei Metern ausgesprochen wendig und ideal für enge Innenstädte geeignet.

Batteriemodule kommen aus Deutschland

Die Batteriemodule wurden in Kooperation mit der Dräxlmaier Gruppe aus Vilsbiburg entworfen und produziert. Durch den Einsatz von drei Ah-Li-Ionen-Rundzellen vom Typ 18650 eines asiatischen Premiumanbieters wurde höchste Modularität und Unabhängigkeit von einzelnen Zellherstellern sichergestellt. Batteriezellen des Typs 18650 werden seit Jahren in Massenproduktion hergestellt und besitzen den Vorteil geringer Fertigungstoleranzen trotz niedriger Kosten und sie sind bei den meisten erstklassigen Zellherstellern verfügbar. Im AVTR-Fahrzeug versorgen insgesamt acht Batteriemodule mit einem Energiegehalt von zwölf Kilowattstunden (kWh) einen Antriebsstrang mit 15 Kilowatt (kW) Leistung und 30 kW Spitzenleistung. Die Module wiegen jeweils nur 9,4 kg. Damit wird auf Batteriemodulebene eine gravimetrische Energiedichte von 160 Wattstunden pro kg erreicht.

Batteriemanagement läuft eigenständig und unabhängig

Ein bereits am Fraunhofer IISB entwickeltes, fortgeschrittenes Batteriemanagementsystem wurde an die Anforderungen des AVTR-Projekts angepasst und in das Batteriesystem integriert. Das System basiert auf einem 32 Bit-Mikrokontroller von Infineon, auf dem ein spezielles Betriebssystem für automobile Anwendungen läuft. Das System umfasst Regelalgorithmen, z.B. zur Leistungssteuerung, Datenkommunikation sowie erweiterte Sicherheits- und Schutzfunktionen. Es soll als eigenständiges, unabhängiges System funktionieren. Da komplette Redundanz implementiert wurde, könnte der Fahrer des Elektrofahrzeugs jedes einzelne Batteriemodul vom Armaturenbrett aus überwachen und wäre sogar in der Lage, mit nur einem Radantrieb weiterzufahren.

Quelle: IWR Online

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