WANDERAUSSTELLUNG ANTRIEB ZUKUNFT - Phaeno

Mit einigen ersten Kniffen konnten die Fraunhofer-Wissenschaftler
die Reichweite bereits auf das Vier- bis Fünffache
bringen.
Konzept zur Nachhaltigkeit
Aus alt mach neu – Oberstes Gebot für weltweite Elektromobilität
Eine gigantische Zahl: Weltweit sind etwa eine Milliarde Autos
unterwegs. Allein in Deutschland kurven über 45 Millionen
herum. Wenn künftig nur die Hälfte davon elektronisch durch
die Straßen schnurren soll, würden rasch die Rohstoffe knapp
– immerhin werden teilweise sehr seltene Materialien in Batterien
und Elektromotoren verbaut. Zuerst würde es vielleicht
Kupfer, Kobalt und Nickel treffen, kurz darauf vermutlich auch
Lithium.
Recycling heißt also das Zauberwort: Altautos sind quasi
Lagerstätten auf Rädern.
Batteriesystem
Mobil mit System
Zellen, Module, Strang – Alles ist mit allem vernetzt
Zwei Klemmen, eine Batterie, fertig aus. Solch Übersichtlichkeit
war einmal. Das elektrische Innenleben vom Übermorgenauto
sieht deutlich komplizierter aus: Mehrere einzelne Zellen
bilden Module und die sind zu einem Strang hintereinander
geschaltet. Diese Stränge wiederum werden zum Batteriesystem
zusammengeschaltet. Doch damit nicht genug. Das
Ganze braucht einen eigenen Heiz- und Kühlkreislauf und
ein Not-Aus-System fürs Abschalten bei einer Fehlfunktion.
Wer behält da den Überblick? Das erledigt ein ausgeklügeltes
Managementsystem. Es hat ständig alle Abläufe bis runter zur
Einzelzelle im Blick.
Batterien im Test-Labor
Auf Herz und Nieren geprüft: Was passiert wann, wie und warum?
Alle Systeme im Elektroauto müssen miteinander im Einklang
stehen, damit es sicher und zuverlässig rollt. Um vorab zu
testen, was wann womöglich passiert, untersuchen die
Fraunhofer-Forscher alle Bestandteile des Systems. Sie spielen
alle erdenklichen Fahrszenarien durch – vom Normalbetrieb
bis zur skurrilen Fehlfunktion, vom jungfräulichen Wagen
bis zur alten Kiste, vom Billigbauteil bis zum teuersten Stück.
Die Daten fließen dann in Modelle ein, die das Verhalten der
Bestandteile unter allen möglichen Bedingungen simulieren
müssen. Hierauf kann dann das Batteriemanagement
zurückgreifen. So weiß es, wann alles in entspanntem Stand-
By laufen kann oder wann es mit einem Not-Aus beherzt
eingreifen muss.
Wärmemanagement und Kühlkonzept
Temperatur rauf, Temperatur runter: Wie und warum?
Ein Lithium-Ionen-Akku ist äußerst leistungsstark – wenn denn
seine Temperatur-Animositäten beachtet sind. Am liebsten hat
er es gleichbleibend warm. Nur spielen das Wetter und der Betrieb
nicht mit: Allein durch den Betrieb heizt sich das System
auf, Winter- und Sommergrade tun ein Übriges. Fraunhofer-
Forscher haben hierfür ein Batteriemodul entwickelt, das über
eine Flüssigkeit gekühlt beziehungsweise erwärmt wird – je
nachdem ob die Zelle mitteilt, ob sie schwitzt oder friert.
Batteriemanagement
Schutzengel mit eingebaut: Sicher managen, sicher fahren
Bei einigen Batterien sorgt die Chemie dafür, dass nicht
überladen oder übermäßig entladen werden kann: es setzen
natürliche Gegenreaktionen ein. Der Lithium-Ionen-Akku aber
hat das nicht. Werden bestimmte Grenzen überschritten,
bildet sich im Inneren Gas. Das Gehäuse platzt, die Batterie
brennt ab – und womöglich nicht nur die. Ein äußeres
Schutzengel-System muss her. Wie geht es der Batterie? Wie
ist ihr Ladezustand? In welchem Alterungszustand ist sie?
Müssen Zellen getauscht werden und welche genau? Im
Batterie-Labor testen Fraunhofer-Forscher Systeme, die solche
Daten erfassen und den Fahrer in Echtzeit informieren.
Exponat 4 - Batterie der Zukunft 27