Neues Konzept mit direkt gekoppelter Hybrid-Batterie und Wärmepumpe

Ziel von „hyPowerRange“ ist es, Reichweite, Kosten, Kühlbedarf und Leistung von E-Mobilen zu verbessern (Foto: iStock)
Ziel von „hyPowerRange“ ist es, Reichweite, Kosten, Kühlbedarf und Leistung von E-Mobilen zu verbessern (Foto: iStock)
13.12.2017

Am Kassler IWES wird ein neuartiges Batteriekonzept entwickelt und erprobt, das ohne elektronische Zwischenwandler auskommt und den Einsatz von Wärmepumpen in E-Mobilen vorsieht.

Das Ziel des Forschungsprojekts „hyPowerRange“ ist es, die Faktoren Reichweite, Kosten, Kühlbedarf und Leistung von E-Mobilen zu verbessern. Dazu soll ein modularisierter hybrider Energiespeicher entwickelt werden, bei dem verschiedene Hochenergie- und Hochleistungszellen anwendungsspezifisch zu einer Gesamtbatterie kombiniert werden. Im Gegensatz zu bisherigen Projekten wird die hybride Batterie direktgekoppelt, das heißt ohne elektronische Zwischenwandler betrieben.

Energie- und Thermomanagement für Elektromobile

Neben der Direktkopplung werden im Projekt konsequent zusätzliche reichweitenverlängernde Maßnahmen angewandt. So wird der hybride Speicher in ein übergeordnetes Energie- und Thermomanagement im Fahrzeug eingebunden. In diesem Zusammenhang ist der Einsatz von Wärmepumpen im Fahrzeug und eine in Bezug auf die Reichweite optimierte Batterie- und Fahrzeugtemperierung mit thermischer Vorkonditionierung aus dem elektrischen Netz vorgesehen.

Das Kasseler Fraunhofer-Institut kümmert sich in seinem Teilvorhaben insbesondere um die elektrische Auslegung des hybriden-Speichers über Batteriesimulationen, die simulationsgestützte Ausarbeitung von Betriebsstrategien für den hybriden Speicher sowie die Durchführung von Gesamtsystemtests mit dem aufgebauten Fahrzeug-Demonstrator. Das Teilvorhaben sieht zunächst vor, das am IWES entwickelte Simulationsmodell für Li-Ionen Batterien und Zellen (ISET-LIB) für die Simulation direkt parallel geschalteter Zellen weiterzuentwickeln. Anschließend werden mit dem Simulationsmodell Auslegungskriterien und Betriebsstrategien erstmalig entwickelt und gemeinsam mit den Projektpartnern in das Batteriemanagementsystem (BMS) implementiert. Nach Umsetzung des Konzepts führen die Kasseler Forscher einen Gesamtsystemtest durch und entwickeln dazu an die hybride Batterie angepasste Teststrategien.

Das Forschungsprojekt „hyPowerRange“ läuft seit Anfang 2017 und wird voraussichtlich Ende 2019 abgeschlossen sein. Das neue modulare und flexible Batteriekonzept wird exemplarisch in ein Elektrofahrzeug integriert und ab 2019 sowohl im Fahr- als auch im Ladebetrieb am elektrischen Netz getestet und demonstriert.

Das Projekt wird gemeinsam von den Projektpartnern ABT, Bertrandt, der BMZ Group, dem Fraunhofer IWES (Konsortialführer), dem Fraunhofer LBF, der Hochschule Kempten und Konvekta durchgeführt und vom BMWi unter dem Förderkennzeichen 03ET6114A gefördert.

Buddensiek / IWES