Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

 
 
 
 
 
 
 
 

Wissenschaftlicher Newsticker März 2017

Modularität für den Energiespeicher – Eine Anforderungsanalyse für den Komponentenbau in der Elektromobilität

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Bild: Magdeburger­Ebenen­Modell zur zukünfti­gen Modularisierung von Energiespeichern

März 2017 Getrieben durch E-Mobile-Anwendungen befindet sich die Entwicklung der Zelltechnologie für leistungsstarke Batterien an der Schwelle zur massenhaften industriellen Produktion und Konfektionierung. Gegenwärtige Energiespeicher für Serienanwendungen sind in sich geschlossen und definieren sich als Einwegbatterie (One Way System). Die Wartung einzelner Zellen bedingt einen hohen Demontageaufwand. Um den langfristigen Nutzwert sicherzustellen, rücken modulare Energiespeicherkonzepte in den Fokus. Bei den Forschungsarbeiten im Bereich der E-Mobilität realisiert das IAF Energiespeicherkonzepte mit unterschiedlichen Batteriezelltypen (Bild 1). Diese werden in Elektrofahrzeug-Funktionsmustern auf deren Eignung erprobt und daraus Fehlfunktionen und der langfristige Nutzwert erhoben. 

 

Basierend auf diesen Erhebungen erfolgte in diesem Jahr eine systematische Anforderungsanalyse an die zukünftige Gestaltung von Energiespeichern. Ziel ist ein Cycle-System-Energiespeicher zu realisieren, welcher es ermöglicht Kapazitätsverluste unter minimalem Aufwand zu beheben. Dafür erfolgte eine Strukturierung und Einordnung der funktionalen Komponenten des Energiespeichers in ein Ebenen-Modell (Bild 2). Das im Bild dargestellte Modell umfasst vier Ebenen. Die Meta-Ebene – das Gesamtfahrzeug – stellt das Zusammenwirken aller Module dar. Auf der Makro-Ebene werden die E-Antriebsmodule eingeordnet; hier der Energiespeicher. Auf der Meso-Ebene erfolgt die Einordnung von Energiespeicher-Sub-Modulen als funktionale Baugruppe. Die Batteriezelle stellt die kleinste funktionale Komponente dar und wird der Mikro-Ebene zugeordnet.

Mit dem Fokus auf die Diagnose- und Wartungsfreundlichkeit von Energiespeichern ist es aus Sicht des IAFs zwingend notwendig, eine Meso-Ebene einzuführen. Diese Ebene ist für folgende Energiespeicherentwicklungen in den Mittelpunkt zu rücken, um einen Austausch von Sub-Modulen unter minimalen Aufwand zu ermöglichen. Dies stellt einen langfristigen Nutzwert sicher und ermöglicht eine externe Instandsetzung des Sub-Moduls. Unter realen Einsatzbedingungen werden am IAF im kommenden Jahr verschiedene Sub-Modul-Konzepte getestet. Die hieraus generierten Daten geben Rückschlüsse auf die Konfektionierung und Konditionierung, welche folgend in einem iterativen Entwicklungsprozess einfließen.

Veröffentlichungen zum Thema: T. Stefaniak, S. Lüdecke: Dezentrale skalierbare Systemarchitekturen in Elektrofahrzeugen: Plug&Play zum Hochvoltantrieb, Industrieanzeiger 22.16, 138.Jg., S. 50-51

webbild battsyste4.jpg  Verschieden am IAFgestestete Batteriezelltypen

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Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Gerd Wagenhaus (Leitung) / Dipl.-Wirtsch.-Ing. Stefan Lüdecke

Tobias Stefaniak M.Sc. (Editha-Team)

Letzte Änderung: 18.01.2018 - Ansprechpartner: Webmaster
 
 
 
 
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