Gewichts- und Kosteneinsparungspotenziale für Multimaterial-Batteriegehäuse im Vergleich zum Aluminium-Referenzgehäusen. (Bild: AZL)
Batteriegehäuse sind Schlüsselkomponenten in E-Fahrzeugen und derzeit in der Regel aus Aluminium hergestellt. Genau diese Komponente analysierte das AZL in einem Projekt mit einem großen Konsortium aus Automobilherstellern, Automobilzulieferern, Rohstoffherstellern und Maschinenherstellern. Schließlich lassen sich mit Multimaterial-Verbunden auf Basis von Kunststoffen bis zu 36 % des Gewichts und bis zu 20 % der Kosten einsparen.
Zunächst definierten die Partner fünf Subkomponenten eines Batteriegehäuses: Gehäusewanne, Bodenschutzplatte, Crash-Rahmen, Querbalken und Gehäusedeckel. Außerdem analysierten sie 44 existierende Serienkomponenten und Konzepte und erstellten eine Übersicht über die verschiedenen Standards sowie Anforderungen auf nationaler, internationaler und OEM-Ebene. Prämisse dabei war, gleiche oder bessere mechanische Kennwerte zu erreichen als herkömmliche Lösungen, etwa in Bezug auf Steifigkeiten, Sicherheiten bei seitlichem Aufprall, EMI-Abschirmung sowie Flammschutz. Um alternative Lösungen zu ermitteln, entwickelte das AZL zwanzig Designkonzepte mit unterschiedlichen Materialkombinationen. Zur Analyse und Auslegung der verschiedenen Konzepte wurden mehr als 500 FEM-Modelle erstellt und über 1.500 CAE-Simulationen durchgeführt.
Prototypen der Batterie für Mitte nächsten Jahres geplant
Im Projektverlauf kristallisierten sich Bodenaufprallschutz und Feuerbeständigkeit als Kernthemen heraus. Mit diesen Themen beschäftigen sich zwei Folgeprojekte, die am 26. Januar 2022 starten. Während sich Folgeprojekt 1 mit einer anwendungsbezogenen Testmethode und der Untersuchung der Sicherheit verschiedener Materialkombinationen für den Bodenaufprallschutz beschäftigt, steht in Folgeprojekt 2 die Flammresistenz verschiedener Materialien und Materialkombinationen im Vordergrund. Ziel ist die Entwicklung von Prüfverfahren, um die Aufprall-/Feuerbeständigkeit auf Materialebene unter Berücksichtigung der spezifischen Anforderungen an ein Batteriegehäuse im Vergleich zu Standardmaterialien zu untersuchen. Darüber hinaus ist ein Projekt zur Entwicklung und Realisierung von Prototypen für Mitte nächsten Jahres in Planung.
