Die Hochvolt-Batterie im Fokus der Betrachtungen

Die Hochvolt-Batterie steht durch ihren hohen Wertschöpfungsanteil am Gesamtfahrzeug sowie der großen technischen Potenziale aktuell im Fokus der Betrachtungen in den Entwicklungsprozessen batterieelektrischer Fahrzeuge. Neben der Zellentwicklung, die isoliert vom Fahrzeug stattfindet, stehen neben der E/E-Architektur sowohl die Verbesserung mechanischer Eigenschaften des Systems, als auch die thermische Zellkonditionierung im Vordergrund.

Sind derzeitige batterieelektrische Pkws durch die Ableitung von verbrennungsmotorischen Derivaten noch vom sogenannten Conversion-Design (Ableitung von Varianten) geprägt, führen aktuelle Entwicklungen zunehmend zu dedizierten Fahrzeugen im Purpose-Design (Neuauslegung der Fahrzeugstruktur). Damit einher gehen eine Erhöhung der Stückzahl und eine höhere Variantenvielfalt. Dieser Paradigmenwechsel führt zu grundsätzlich veränderten Rahmenbedingungen, unter anderem in der Fahrzeugintegration, der geometrischen Ausgestaltung, der Skalierbarkeit und der Leistungsfähigkeit von Batteriesystemen.

So führen geplante Ladeleistungen bis zu 350 kW und darüber hinaus zu sehr großen Wärmeeinträgen in die Zelle. Um die Zelldegradation kontrollieren zu können, wachsen die Anforderungen an die Wärmeabfuhr und an eine möglichst homogene Temperaturverteilung auf Zell- sowie Systemebene. Dies kann nur durch ein effektives Thermomanagement gewährleistet werden.

Die Entwicklung effizienter und kostengünstiger Lösungen erfordert somit ein übergreifendes Verständnis des Gesamtfahrzeugs, der möglichen Betriebsbedingungen und der hieraus abgeleiteten energetischen und mechanischen Anforderungen sowie der gesetzlichen Rahmenbedingungen zur Zertifizierung von Batteriesystemen.

Entwicklungsexpertise durch einen interdisziplinären und agilen Prozess

Die fka hat in den vergangenen Jahren eine breite Expertise in der Definition, im Design und im prototypischen Aufbau sowie der Inbetriebnahme von Batteriemodulen und -systemen erworben und kann mit etablierten Prozessen zu einer effizienten Entwicklung beitragen.

Dieser Prozess beginnt mit einer Priorisierung der relevanten Anforderungen, z.B. aus Normen und Standards und aus (typischen) OEM-Anforderungen. Auf dieser Basis wird ein spezifisches Konzept definiert und damit die Entwicklungsziele festgelegt.

Anschließend wird in einem interdisziplinären, agilen Prozess, der die Modularisierung und Strukturauslegung, die E/E-Architektur und das Thermomanagement abdeckt, gemeinsam mit dem Kunden die Systementwicklung durchgeführt. Die fka verfügt über umfassende und tiefgreifende technologische Kompetenzen hinsichtlich der relevanten Themen der Batteriesystementwicklung. Die Entwicklungsexpertise wird durch ein Angebot von Projektmanagement, Strategieentwicklung sowie Marktanalysen ergänzt und das Kundenangebot somit vervollständigt.

Dabei arbeiten Spezialisten der Geschäftsbereiche Strategie und Beratung, Karosserie, Antrieb, Elektrik/Elektronik, Akustik und Thermomanagement Hand in Hand. Zur effizienten Systemauslegung kommen dabei aktuellste Softwarewerkzeuge zum Einsatz.

Auch für die Absicherung und Validierung der Entwicklung stehen der fka entsprechende Standard- und Spezial-Prüfstände zur Verfügung. Hierzu zählen ein servohydraulisches Prüfzentrum (statische Tests), eine Crashanlage (dynamische Tests), ein Batterietestsystem sowie ein Thermolabor (E/E- und Thermomanagement).