FVK Leichtbau-Batteriegehäuse ist bis zu 40 Prozent leichter als Aluminium-Variante

Autor: Juliana Pfeiffer

Ein Projektteam am Fraunhofer LBF hat ein kosteneffizientes Leichtbau-Batteriegehäuse für E-Fahrzeuge entwickelt. Es ist bis zu 40 Prozent leichter als die Aluminium-Variante.

Das entwickelte Leichtbau-Batteriegehäuse basiert auf thermoplastischen Kompositwerkstoffen.
Das entwickelte Leichtbau-Batteriegehäuse basiert auf thermoplastischen Kompositwerkstoffen.
(Bild: Fraunhofer LBF/Felix Weidmann)

Batteriepakete für Elektrofahrzeuge sind sehr schwer. Der Grund ist die hohe Anzahl von Batteriezellen, die für die angestrebten hohen Reichweiten von über 500 Kilometern erreicht werden sollen. Die Gehäuse bestehen derzeit aus Aluminium oder Stahl. Diese summieren sich zu einem hohen Gesamtgewicht von mehreren hundert Kilogramm zusätzlich zu den elektrischen Komponenten. Bei den Gehäusen aus Aluminium werden meist verschiedene Fertigungsverfahren miteinander kombiniert, um die teils komplexe Struktur zu ermöglichen. „Diese besteht aus einer großen Wanne, in das die Zellen gebündelt als Module (module-to-pack) oder die Zellen direkt (engl. cell-to-pack) integriert werden“, erklärt Dr. Felix Weidmann, Team-Leiter Thermoplastic Composite Systems am Fraunhofer Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF. Diese Wanne ist häufig ein Umformteil aus einem Aluminiumblech, das mit weiteren Gehäuseteilen ergänzt wird. Dies sind die Anbindungen an Fahrzeugstruktur sowie die Crashelemente, welche die Batterie im Falle des Seitenaufpralls vor Verformungen und Schäden schützen sollen, so der Experte.

Fertigung von Alu-Batteriegehäusen ist komplex und aufwendig

Hierbei kommen weitere Fertigungsverfahren ins Spiel, wie der Druckguss für komplexe Geometrien sowie Aluminium-Extrusionsprofile für die Crashelemente. Diese Teile müssen wiederum an die Wanne geschweißt werden und auch mit spanabhebenden Verfahren nachbearbeitet werden. Diese Kette an einzelnen Bauteilen, welche nach ihrer jeweiligen Fertigung in weiteren Prozessschritten durch Schweiß- und Schraubverbindungen miteinander gefügt werden müssen, macht die Fertigung von Batteriegehäusen mit Aluminiumwerkstoffen komplex und aufwendig. „Ähnliche Schwierigkeiten weisen stahlbasierte Gehäuse auf, hier kommen jedoch trotz hoher mechanischer Eigenschaften und Temperaturbeständigkeit noch Schwierigkeiten bezüglich der Korrosionsbeständigkeit und Umformbarkeit hinzu“, gibt Weidmann zu Bedenken.

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 Juliana Pfeiffer

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Fachredakteurin Forschung & Entwicklung, Vogel Communications Group GmbH & Co. KG