3.1 Batterietechnik

Der Kohlendioxidausstoß unserer mit Verbrennungskraftmaschinen ausgerüsteten Fahrzeuge, die immer deutlicher werdende Begrenztheit der Ressourcen und nicht zuletzt der Klimawandel begleiten die intensive Diskussion über die Automobilität der Zukunft.

Welche Veränderungen in der Automobilindustrie notwendigerweise stattfinden werden bzw. wie wir uns in 10 oder 20 Jahren fortbewegen, kann nicht vorausgesagt werden. Ist es die Wirkungsgradsteigerung des Hubkolbenmotors, die weit über den niedrigen einstelligen Prozentbereich hinausgehen müsste, sind es alternative Brennstoffe inklusive Wasserstoff und Methangas oder ist es die Mobilität mittels Energie aus Stromspeichern, aus Batterien?

Da gerade die Entwicklung der Batterietechnik in den letzten Jahren enorm vorangeschritten ist und die Multiplikationsveranstaltung explizit die Elektromobilität behandelt, soll im Folgenden die aktuelle Batterietechnik vorgestellt werden.

pdf: Aktuell eingesetzte Akkus für Kraftfahrzeuge

3.1.1 Zell- und Nennspannungen

Für den Einsatz von Batterien im elektrischen Antriebsstrang ist die Kernaufgabe der mit dieser Thematik befassten Ingenieure die Entwicklung und Verbesserung relevanter Key Performance Indikatoren für Batteriesysteme. Bevor diese Indikatoren im Einzelnen erläutert werden zunächst etwas Grundlagenlehre zur Batterie.

Grundsätzlich sind HV-Akkus in Reihe geschaltete Einzelzellen oder Zellengruppen. Die Spannung und Anzahl der Zellen ergeben die Gesamtspannung der HV-Batterie.

Je nach Herstellungswerkstoff des Akkus ergeben sich unterschiedliche Zellenspannungen. Diese liegen zwischen 1,2 V und 4,2 V (Ladeschlussspannung). Der meist verwendete Lithium-Ionen Akku besitzt eine Nennspannung von 3,7 Volt.

Beim Mitsubishi i-MiEV mit 88 Zellen und 4,20 V Zellenspannung ergibt sich eine Systemspannung (Ladeschlussspannung)