Robust und kompakt: Energiespeicher für Hybridfahrzeuge

Fraunhofer-Wissenschaftler arbeiten an leistungsstarken Energiespeichern, einer grundlegenden Voraussetzung für effektive Hybridmotoren.

Auf der Autobahn fährt das Fahrzeug mit Benzin und in der Stadt mit Strom. So verbraucht es weniger Energie. Ein Hybridantrieb schaltet beim Bremsen auf Generatorbetrieb und erzeugt elektrischen Strom, der in einer Batterie zwischengespeichert wird. Diesen Strom nutzt der Elektromotor dann beim Anfahren. Vor allem im Stadtverkehr ist die Ersparnis enorm.

Ein Problem der Hybridtechnik sind bisher die Speicher. An innovativen Speichermodulen arbeiten Wissenschaftler aus drei Fraunhofer-Instituten im Projekt „Flottenversuch Elektromobilität“. Gemeinsam starten Volkswagen und das Bundesministerium für Umwelt (BMU) das Pilotprojekt mit sieben weiteren Partnern.

In den kommenden drei Jahren führen die Fraunhofer-Institute für Siliziumtechnologie ISIT in Itzehoe, für Integrierte Schaltungen IIS in Nürnberg und für Integrierte Schaltungen und Bauelemente IISB in Erlangen ihre Kompetenzen zusammen. Die Forscher entwickeln ein fahrzeugtaugliches Energiespeichermodul auf Basis der Lithium-Polymer-Akkumulatortechnologie.

„Dieses Modul muss die rauen Umgebungsbedingungen beim Einsatz im Hybridfahrzeug verkraften und soll sich vor allem durch hohe Betriebssicherheit und lange Lebensdauer auszeichnen“, erläutert Dr. Gerold Neumann, ISIT-Wissenschaftler und Koordinator der Fraun-hofer-Aktivitäten.

Dieses Ziel möchten die Forscher mit neuen umweltverträglicheren Elektrodenmaterialien erreichen. Durch ein speziell entwickeltes Batterie-Management-System wird der Energiespeicher langlebiger und sicherer. Die Speicherexperten forschen zudem an neuen Konzepten, die es erlauben viel Energie auf kleinem Raum zu speichern. Dazu integrieren sie mechanische und elektrische Komponenten in einem Modul, erarbeiten Systeme zur Temperaturkontrolle, zur Messdatenerfassung und für die Hochvolt-Sicherheit.

Die Aufgaben im Projekt sind entsprechend den Kompetenzen auf die drei Fraunhofer-Institute verteilt: Die Experten am ISIT haben langjährige Erfahrung bei der Entwicklung und Fertigung von Lithiumakkumulatoren. Sie übernehmen den Zellenbau. Ihre Kollegen am IIS, Spezialisten für Integrierte Schaltungen, Systeme und Systemsoftware, erarbeiten das Batteriemanagement und -monitoring. Zum Thema leistungselektronische Komponenten für den Aufbau der Akkumulatormodule bringen die Wissenschaftler am IISB ihr Know-how ein.

Die Entwicklung und der Aufbau des neuen Energiespeichermoduls soll bis Mitte 2010 abgeschlossen sein. Anschließend wird die Volkswagen AG – Industriepartner in dem Projekt – das Modul in den Fahrzeugen in Feldversuchen auf die Alltagstauglichkeit prüfen.