TECHNOLOGIE

GVI®-Gehäuse für eine längere Batterie-Lebensdauer

Der Teufelskreis mit Batterien

Batterien haben eine sogenannte „Wohlfühltemperatur“. Nur in diesem Temperaturbereich liefern sie ihre volle Leistung; liegt er aber darüber oder darunter, fällt die Leistungskurve bis zu 50 Prozent ab und die Lebensdauer der Batterien sinkt rapide. Dieses Problem ist aus dem Bereich der Elektrofahrzeuge bekannt: Steht das e-Auto im Winter lange Zeit im Kühlen, muss die Batterie währenddessen aktiv beheizt werden, um bei Bedarf ihre Leistung zu erbringen. Das wiederum führt zu einem Leistungsabfall der Batterie – und zu abnehmender Reichweite des Fahrzeugs.

In wärmeren Umgebungen sowie beim Beladen der Energiespeicher entsteht Wärme. Je mehr Leistung man einbringt, desto höher die Wärmeentwicklung und desto geringer die Energiedichte. Auch hier: Die Lebensdauer nimmt ab, im schlimmsten Fall kann es sogar zu einem Platzen der Batterien kommen.

Die Hersteller versuchen diesem Problem mit einer aktiven Kühlung entgegenzuwirken. Auch dies benötigt aber zusätzliche Energie aus der Batterie. Die GVI®-Technologie löst diesen Teufelskreis ein für alle Mal auf.

Technologie

Multifunktionale Batteriegehäuse von GVI®

Auf GVI®-Basis lassen sich Batteriegehäuse produzieren, die sowohl Kälte als auch Wärme abhalten. In e-Fahrzeugen isolieren sie also die Batterie, damit diese in ihrem “Wohlfühlbereich” ihre volle Leistung entfalten kann. Im Gegensatz zu aktiven Batterieheizungen oder -kühlungen funktioniert die GVI®-Technologie zudem passiv und damit nahezu energiefrei – es wird lediglich zum Auskühlen ein minimaler Energieeinsatz benötigt.

Zudem kann das GVI®-Batteriegehäuse aufgrund seiner technischen Beschaffenheit für eine größere Stabilität einer Fahrzeuggeometrie sorgen und somit Material und Gewicht einsparen. Auch eine höhere Sicherheit in Bezug auf die Gefahren für Mensch und Umwelt, die von einer Lithium-Ionen-Batterie heute ausgehen, ist gegeben.

Mehrstufiges Thermomanagement mit adaptiver Regelung

  • Die Batterietemperatur wird in mehreren Stufen und optimal angepasst geregelt: Wärmedämmung, Wärmespeicherung, aktive Kühlung.
  • Das Zuschalten der unterschiedlichen Stufen des Thermomanagements erfolgt über eine adaptive Echtzeitregelung unter Berücksichtigung der Fahr- und Batteriezustände.
  • Kühlelemente und Wärmespeicher sind in die Gehäusestruktur integriert und damit sicher von den Batteriezellen getrennt; im Falle eines Crashs werden weitergehende Schäden vermieden.
  • Durch die Möglichkeit der Wärmespeicherung lässt sich diese sinnvoll nutzen (Batterieheizung, Fahrzeugklimatisierung) und somit der Systemwirkungsgrad verbessern.

Durch ein optimiertes Thermomanagement werden Kapazität und Lebensdauer der Batterie nachhaltig verbessert.

Bauformen

Einsatz in Leichtbaukonzepten

  • exakt für den vorhandenen Bauraum plan- und produzierbar
  • als Teil der tragenden Fahrzeugstruktur auslegbar
  • keine zusätzlichen Stützelemente (Wärmebrücken)

Eigenschaften

Aufbau und Einsatz

  • Einsatz in Leichtbaukonzepten als Bestandteil der tragenden Fahrzeugstruktur
  • hochfest und biegesteif (vergleichbar mit Sandwich-Strukturen)
  • doppelwandiger Aufbau aus dünnen Edelstahlblechen ermöglicht vollständige Kapselung der Batterie
  • rüttelfeste Fixierung im multifunktionalen Gehäuse
  • keine zusätzlichen Stützelemente

Hüllmaterialien

Standardmäßig verwenden wir für GVI®-Systeme metallische Hüllmaterialien. Aufgrund der relativ niedrigen spezifischen Wärmeleitfähigkeit, der hohen Festigkeit und der guten Schweißbarkeit bieten austenitische Edelstähle besondere Vorteile. Andere Werkstoffe wie die Leichtmetalle Aluminium oder Magnesium bieten vor allem für extreme Leichtbau-Applikationen Vorteile.

Bei geringeren Temperaturbelastungen werden gerne auch organische (Leichtbau-)Werkstoffe eingesetzt: Großflächige Behälter lassen sich aus glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) herstellen; nach unseren Erfahrungen sind solche Gehäuse bei sachgerechter Auswahl des Matrix-Harzes ausreichend vakuumdicht.

Füllwerkstoffe

In der Regel handelt es sich hier um mineralische Werkstoffe mit möglichst niedriger Festkörper-Wärmeleitfähigkeit, sehr geringer Ausgasung, ausreichender Stützfähigkeit und feinporöser Struktur. Um eine gute Evakuierbarkeit zu gewährleisten, müssen die Poren offen sein.

Je nach Applikationsform können vorgefertigte Formteile wie Platten oder Rohrsegmente oder rieselfähige Materialien in die doppelwandige Isolierhülle eingebracht werden.