Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs. 12. Batteriesystemtechnik

Die Batteriesystemtechnik ist die Schnittstelle zwischen den Batteriezellen und dem Fahrzeug. Die Systemintegration hat die unterschiedlichsten Einflussfaktoren auf den Speicher und dessen Wechselwirkungen mit dem Fahrzeug zu beruecksichtigen. Dazu gehoeren mechanische und thermische Anforderungen, elektrische Interaktionen mit dem Antriebsstrang sowie Kommunikationskonzepte und die funktionale Absicherung. Die Integration der Zellen in das Batteriepack stellt einen wesentlichen Teil der Wertschoepfung beim Aufbau von Batteriesystemen dar. Um die Batteriekosten fuer den Kunden gering zu halten und um eine hohe Zuverlaessigkeit zu erreichen, ist ein modularer Batterieaufbau, idealerweise mit einzelnen DC/DC-Wandlern, sinnvoll. Bei der Konstruktion des Batteriesystems spielen vor allem die zur Verfuegung stehenden Bauraeume eine grosse Rolle, die sich je nach Fahrzeugtyp stark unterscheiden koennen. Um zu vermeiden, dass bei einem Unfall eine Deformation des Batteriesystems zu kritischen Zustaenden fuehren koennte, wird die Unterbringung des Batteriesystems ausserhalb der Crashzonen des Fahrzeugs bevorzugt. Der Einsatz der Lithium-Ionen-Technologie in Speichersystemen erfordert eine genaue Ueberwachung der Betriebsgrenzen der Batteriezellen durch das so genannte Batteriemanagementsystem (BMS). Das BMS fuehrt auch eine staendige Zustandsdiagnose der Batterie durch. Laufend ermittelt werden der aktuelle Ladezustand, die Leistungsfaehigkeit und die Alterung der Batterie. Generell ist die richtige Dimensionierung der Batteriekuehlung eine wesentliche Herausforderung bei der Auslegung von Batteriesystemen. Fuer den Nutzer soll ein von den klimatischen Bedingungen unabhaengiger Betrieb des Fahrzeugs gewaehrleistet sein. Ausserdem kann eine unzureichend dimensionierte Kuehlung in unguenstigen Faellen zu verstaerkten Alterungseffekten in den Batteriezellen und damit zu einer Lebensdauerverkuerzung des Systems fuehren. Um optimale Betriebs- und Ladestrategien implementieren zu koennen, ist es notwendig, das Alterungsverhalten einer Batteriezelle in allen Einzelheiten zu verstehen. Dazu muessen umfangreiche Tests bei verschiedenen Ladezustaenden, Temperaturen, Entladetiefen und Stromstaerken durchgefuehrt werden. Die Erfahrung zeigt, dass unterschiedliche Zellprodukte jeweils andere Alterungseigenschaften aufweisen. Informationsreihe MTZ Wissen.