Motoradhersteller stellen – wie in der Automobilindustrie – vermehrt auf einen elektrischen Antriebsstrang um.

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Für die flächendeckende Einführung von Elektromotorrädern müssen zahlreiche technische Hürden überwunden werden, darunter größere Reichweiten, kürzere Ladezeiten und der Ausbau einer Ladeinfrastruktur. Die Weiterentwicklung der Batterietechnik ist dabei von entscheidender Bedeutung.

Batterietechniken

In Elektromotorräder werden aktuell zunehmend kompakte, leichte Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ion) mit hoher Energiedichte verbaut. Die Form der Batteriezelle kann zylindrisch, prismatisch oder Pouch (laminiert) sein. Letztere weisen die höchste Energiedichte auf und können dünner und leichter gebaut werden, was für Motorräder unerlässlich ist.

Bild 1: Li-Ionen-Batterien im Pouch-Format eignen sich für E-Motorräder.
Bild 1: Li-Ionen-Batterien im Pouch-Format eignen sich für E-Motorräder. (Bild: TDK)

Betrieb bei kaltem Wetter

Da herkömmliche Li-Ionen-Batterien in Pouch-Form in der Regel für kleine Consumer-Elektronikgeräte ausgelegt sind, eignen sie sich nicht unbedingt für den Betriebstemperaturbereich von E-Motorrädern.

E-Mobility: Batterie und Sicherheit

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Wie entstehen bessere E-Auto-Batterien und sind sie sicher? Bewährte und neue Batterietechnologien von Entwicklung bis Recycling, Brandschutz von Simulation über Materialien bis Batteriemanagement und Safety-Konzepten, sowie Testverfahren von EMV bis Sicherheit. Die Technologien dahinter finden Sie hier.  

So kann die Batterieleistung die Reichweite des Motorrads bei kaltem Wetter um bis zu 50 Prozent verringern. Für diese Art von Anwendungen haben Unternehmen wie TDK die Wirksamkeit in kalten Umgebungen verbessert, indem der Aufbau der Elektroden optimiert wurde.

Bild 2: Auch bei Temperaturen von -20 °C weisen die Li-Ionen-Akkus in Pouch-Form keinen nennenswerten Spannungsabfall.
Bild 2: Auch bei Temperaturen von -20 °C weisen die Li-Ionen-Akkus in Pouch-Form keinen nennenswerten Spannungsabfall. (Bild: TDK)

MTW-Technik

Im Vergleich zu herkömmlichen Li-Ionen-Akkus erreicht der Pouch-Typ durch eine MTW-Technik (Multiple Tabs Winding) eine stabile Entladung bei höherer Leistung, was die Antriebsleistung des Motorrads erhöht. Dabei wird an den positiven und negativen Elektroden der Batterie eine Klemme (Tab) angebracht, damit der Strom besser ein- und ausfließen kann. MTW verwendet mehrere präzise zueinander ausgerichtete Tabs, die eine lokale Überhitzung verhindern, den Stromwiderstand verringern und eine stabile Entladung bei hoher Ausgangsleistung ermöglichen.

Bild 3: Je mehr Tabs bei der Multiple-Tabs-Winding-Technik angebracht werden, desto weniger Wärme wird insgesamt erzeugt.
Bild 3: Je mehr Tabs bei der Multiple-Tabs-Winding-Technik angebracht werden, desto weniger Wärme wird insgesamt erzeugt. (Bild: TDK)

Überhitzung vermeiden

Lokale Überhitzung in Batteriezellen zu vermeiden ist von entscheidender Bedeutung. Überhitzen die Zellen der Batterie bis zu dem Punkt, an dem sie zu brennen beginnen, lässt sich der entstehende Brand nicht mit handelsüblichen Feuerlöschern löschen (Thermal Runaway).

Bei einem E-Motorrad ist eine stabile Entladung bei hoher Leistungsabgabe wichtig, um eine Überlastung des Elektromotors zu verhindern. Fällt z. B. die Versorgungsspannung ab, zieht der Motor mehr Strom in die Wicklungen, um sein Drehmoment aufrechtzuerhalten und kann so überhitzen. Unkontrolliert führt eine Überhitzung zu einer unzureichenden Isolierung, da sich die Lebensdauer der Isolierung mit jeder Temperaturerhöhung um 10 °C halbiert. Diese Verschlechterung kann zu Undichtigkeiten und Kurzschlüssen und schließlich zum Motorausfall führen. Folglich trägt die MTW-Technik dazu bei, die Sicherheit des Elektromotorrads insgesamt zu verbessern.

Schnelle Ladetechnik

Weiter ist eine Möglichkeit wichtig, die Batterie schnell aufzuladen. Mithilfe der Flash-Schnellladetechnik lassen sich Akkus innerhalb von 25 Minuten mit bis zu 80 Prozent ihrer Kapazität aufladen.

E-Mobility: Laden

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Wo und wie lässt sich ein E-Auto aufladen? Welche Leistungselektronik steck in einer Ladesäule? Wie wird die Ladesäule intelligent? Halbleiter, Hochvolt-Komponenten, Stecker, Kabel, Wallboxen, Kommunikation, Infrastruktur, Standards, Services und mehr. Die Technologien dahinter finden Sie hier.

Darüber hinaus hat das Unternehmen die Modularisierung mehrerer Zellen und sogar die vertikale Integration von BMS-Schaltkreisen (Battery Management System) umgesetzt, um eine verbesserte, umfassende Lösung bereitzustellen. (bs)

TDK

Raymond Ye

Vertriebsleiter bei Poweramp, einem Unternehmen der TDK-Gruppe

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