Hochintegrierte Bodengruppe

Leichtbau und Thermomanagement bringt Elektrofahrzeuge weiter

© Foto Fraunhofer IWU

Prinzipskizze zur Integration des Batteriesystems und eines aktiven Thermomanagements in die Bodengruppe

Soweit die Akkus tragen…

Fahrzeuge mit elektrifiziertem Antriebsstrang verfügen aufgrund der Begrenzungen hinsichtlich Bauraum, Gewicht und Kosten für die Batterie über einen stark limitierten Energievorrat. Dadurch kommt es trotz des erheblich höheren Wirkungsgrades der Elektroantriebe im Vergleich zum Verbrennungsmotor zu einer deutlichen Reichweitenreduzierung.

 

Reichweite oder Komfort? – Beides!

Unabhängig vom Antriebskonzept wird von einem modernen Automobil eine Reihe von Funktionen und Gebrauchseigenschaften erwartet, die wiederum eine Vielzahl von energieintensiven Systemen erfordert. So stellt neben der Antriebsleistung die Fahrzeugklimatisierung den größten Energieverbraucher dar.

Die für konventionelle Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor üblichen Lösungen wie riemengetriebene Kältekompressoren oder elektrische Scheiben- und Sitzheizungen sind für die Elektromobilität nicht oder aufgrund der Belastung der Batteriekapazität nur bedingt einsetzbar. Reichweite und Komfort stellen damit zwei konträre Zielgrößen dar, die aber für die Akzeptanz der alternativen Antriebskonzepte von essenzieller Bedeutung sind.

 

Weniger heizen – mehr fahren

Dadurch spielt die Energieeffizienz der eingesetzten Systeme eine entscheidende Rolle. Durch den Wegfall des Verbrennungsmotors als Wärmequelle bzw. die reduzierte Wärmeleistung von Batteriesystem und Range-Extender muss insbesondere beim Thermomanagement auf die effiziente Nutzung der vorhandenen Ressourcen geachtet werden.

Die Temperierung des Innenraumes soll damit nicht mehr vorrangig über die energie-intensive Konvektion erfolgen, bei der stetig Wärme an die Umwelt entweicht. Die im Batteriesystem anfallende Wärme soll - bedarfsgerecht regelbar - über Wärmeleitung in den Fahrgastraum fließen und dort zur Temperierung der Oberflächen genutzt werden.

 

Das Ganze ist weniger als die Summe seiner Teile

Um verlustarme Energieflüsse und eine möglichst hohe Energiedichte des Batteriemoduls zu gewährleisten, ist eine konsequente Funktionsintegration erforderlich. So stellt der Aufbau der Bodengruppe nicht nur den strukturellen Rahmen, sondern gleichzeitig auch Batteriegehäuse und Wärmeleitsystem dar. Um die komplexen Anforderungen miteinander in Einklang zu bringen, werden die Kompetenzen aus den Bereichen Blechumformung, Leichtbau, Funktionsintegration und Adaptronik gebündelt.