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"Kraftwerk Batterie": Fraunhofer IISB stellt intelligentes Batteriesystem vor

Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) stellte am Montag, 1. Februar 2010, auf der Tagung "Kraftwerk Batterie - Lösungen für Automobil und Energieversorgung" in Mainz ein neuartiges intelligentes Energiespeichersystem für Hybrid- und Elektrofahrzeuge vor. Dieses beinhaltet, abgesehen von der Antriebselektronik, die gesamte für derartige Fahrzeuge benötigte Leistungs- und Steuerungselektronik und wird damit als weiterer Meilenstein in Richtung Systemintegration gesehen - das heißt weniger Bauraumbedarf, niedrigere Kosten und höhere Funktionalität. Entwickelt wird die Batteriesystemlösung im Rahmen des vom Bundesministerium für Umwelt (BMU) geförderten Forschungsprojekts "Flottenversuch Elektromobilität" in Zusammenarbeit mit VW und weiteren Fraunhofer-Instituten.

Bei dem von Johannes Güntner, Mitarbeiter Leistungselektronische Systeme am IISB, vorgestellten "Smart Battery"-System handelt es sich um ein modulares Batteriesystem, das aus acht Modulen mit 12 x 3 Lithium-Eisen-Phosphat-Zellen besteht. Die Temperatur- und Spannungsmessung sowie die Zellsymmetrierung findet über eine in den Modulen integrierte Elektronik statt. Das luftgekühlte Smart-Battery-System weist eine Nennspannung von 371 V, ein eKapazität von 6,9 Ah sowie einen Energieinhalt von 2,1 kWh auf.

Angebunden über ein CAN-Interface übernimmt das Batterie-Management-System (BMS) die Regelung der Lade- und Entladevorgänge, die Sicherheitsüberwachung, die Datenerfassung sowie das thermische Management. So soll für maximale Sicherheit und Lebensdauer gesorgt werden. Über den AC/DC-Ladewandler können über das BMS-Steuergerät drei Betriebsmodi angesteuert werden: Batterie laden, "Inselnetzt" - hier können Elektrogeräte direkt über eine am Fahrzeug verbaute, voll belastbare 230V-Steckdose betrieben werden - und "Versorgungsnetz stützen". Beim dritten Betriebsmodus findet ein Ladungsaustausch zwischen dem Batteriesystem und dem öffentlichen Stromnetz statt, um Über- oder Unterkapazitäten im Netz auszugleichen. Die intelligenten Ladegeräte dafür hat das IISB in Kooperation mit dem Europäischen Zentrum für Leistungselektronik
(ECPE) entwickelt.

Verbaut ist das System in einem Versuchsfahrzeug auf Basis des Audi TT, bei dem die Hinterachse gegen eine Achse mit zwei 20-kW-Elektromotoren inklusive integriertem Doppelumrichter ausgetauscht wurde. Der elektrische Energiespeicher findet über der Hinterachse im Fahrzeug Platz.

Das auf der Haus-der-Technik-Tagung präsentierte System zeigt, dass die Forscher des IISB den Schritt von der Einzelzelle zu fahrzeugtauglichen Speichersystemen fokussieren. Um die Forschungskapazität im Bereich elektrischer Energiespeichersysteme weiter auszubauen, hat das Institut in Erlangen und Nürnberg eine neue Arbeitsgruppe gegründet, die am 1. Februar 2010 unter der Leitung von Dr. Vincent Lorentz ihre Arbeit aufgenommen hat.

Zudem arbeiten die Forscher im laut IISB europaweit größten Forschungsprojekt zur Weiterentwicklung von Elektrofahrzeugen "E3Car" (Energy Efficient Electrical Car) zusammen mit 33 Unternehmen der Automobilbranche und Forschungseinrichtungen aus insgesamt elf Staaten daran, Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb um etwa 35 % effizienter zu machen. Die Ergebnisse des E3Car-Projektes sollen dazu beitragen, Europa zum führenden Standort für die Entwicklung und Produktion von Elektrofahrzeugen zu machen. Das Gesamtbudget für das E3Car-Projekt beläuft sich auf rund 44 Millionen Euro, die im Rahmen der Joint Technology Initiative ENIAC zur einen Hälfte von der EU und den beteiligten Staaten und zur anderen Hälfte von den Industriepartnern getragen werden. Einer der größten Geldgeber ist das deutsche Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF).
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