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Batteriegehäuse aus Verbundwerkstoff
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atteriegehäuse für Elektrofahrzeuge, auch Rahmen oder Boxen genannt, dienen primär dazu, die Batteriezellen zu halten und zu schützen. Sie können viele verschiedene Formen und Größen haben und, ähnlich wie bei anderen Fahrzeugteilen auch, ist dies ein Gebiet, in dem mehrere Materialien um Vorherrschaft kämpfen. Aluminium und Stahl sind die herkömmlichen Substanzen für Batteriegehäuse. Verbundwerkstoffe können jedoch eine Alternative bieten, die die Leistung von Elektrofahrzeugen deutlich verbessert.
aus Verbundwerkstoffen hat positive Auswirkungen auf die gesamte Fahrzeugkonstruktion. Bei einem geringeren Fahrzeuggewicht aufgrund eines leichteren Batteriegehäuses können kleinere Batterien und eine reduzierte Motorengröße verwendet werden, um das leichtere Fahrzeug anzutreiben. Diese positive Spirale führt zu niedrigeren Fahrzeugkosten und weniger Reichweitenangst – beides Faktoren, die für die Masseneinführung von Elektrofahrzeugen eine wichtige Rolle spielen.
HÜRDEN Die breite Akzeptanz von Elektrofahrzeugen wird gegenwärtig durch Reichweitenangst zurückgehalten – die Furcht, dass Fahrzeuge mit einer einzigen Aufladung nicht weit genug fahren könnten. Um diese Bedenken auszuräumen, sind sichere, leichte und kostengünstige Elektrofahrzeuge gefragt. Und damit diese auf dem Markt Erfolg haben können, müssen die Komponenten, aus denen sie sich zusammensetzen, die gleichen Eigenschaften besitzen. Wenn ein Teil aus einem leichteren Material hergestellt werden kann, ohne dass dies die Sicherheit oder Funktionalität beeinträchtigt, dann ist die Entscheidung für die Konstrukteure bei Erstausrüstern und Systemanbietern ein Klacks. In einigen Fällen ist die Funktionalität beim Übergang von Metall zu Verbundwerkstoffen nicht nur gleichwertig, sondern sie bringt sogar zusätzliche Vorteile mit sich. Dies gilt beispielsweise für EV-Batteriegehäuse, da Verbundwerkstoffe Gewichtsreduzierung, bessere Isolierung sowie weniger Geräusche, Vibrationen und Rauheit bieten. Betrachten wir die einzelnen Merkmale etwas genauer:
GEWICHTSREDUZIERUNG Der wichtigste Faktor für die Wahl von Verbundwerkstoffen ist eine Gewichtseinsparung von bis zu 40 Prozent, wenn das Gehäuse vollständig aus Verbundwerkstoffen anstatt aus Aluminium besteht. Eine leichtere Batteriebox
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am 04|2021
ISOLIERUNG Verbundwerkstoffe sind nicht nur ein leichteres Material, sondern sie machen außerdem ein getrenntes Isolierungssystem überflüssig, was das Gewicht noch weiter reduziert und zur Optimierung der Liefer- und Wertschöpfungskette beiträgt. Bei Batteriegehäusen aus Metall ist ein zusätzliches Isolierungssystem um das Material herum erforderlich, um die Betriebstemperaturen der Batterien aufrechtzuerhalten. Im Gegensatz dazu verhindern die isolierenden Eigenschaften von Verbundwerkstoffen einen Wärmetransfer, ohne dass dabei zusätzliche Komponenten in das System integriert werden müssen, die das Gewicht erhöhen.
GERÄUSCHE, VIBRATION UND RAUHEIT Obwohl es sich hier nicht um einen sicherheitskritischen Faktor handelt, wird ein leiseres Fahrzeug immer
kommerziell rentabler sein. Geräusche, Vibrationen und Rauheit entstehen im Motor und werden akustisch in die Kabine übertragen und abgestrahlt. Bei Verbundwerkstoffen ist dies weniger ausgeprägt als bei Metallen, da Verbundwerkstoffe inhärente Dämpfungseigenschaften aufweisen. Dies gilt sowohl für Batteriegehäuse als auch für andere Fahrzeugteile und es könnte den Unterschied zwischen einem luxuriösen und einem weniger komfortablen Fahrerlebnis ausmachen.
SICHERHEIT Mit Blick auf das Fahrzeug insgesamt kann ein Batteriegehäuse aus Verbundwerkstoff als Teil der Karosseriestruktur konzipiert werden, so dass nicht nur die Batterie, sondern auch die Passagiere im Fahrzeug geschützt werden. Die Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften von Verbundwerkstoffen sind besser als die von Aluminium oder Stahl und bieten damit größere Unfallsicherheit. Für eine Integration dieser Art wäre eine enge Zusammenarbeit zwischen den Herstellern der Batteriegehäuse und den Chassiskonstrukteuren erforderlich, aber sie würde eine echte Möglichkeit bieten, die Fahrzeugsicherheit zu verbessern.
WIE GEHT ES WEITER? Wenn Originalhersteller die von der EPA vorhergesagten Vorteile der Leichtgewichtung nutzen wollen, werden Verbundwerkstoffe dabei zweifellos eine wichtige Rolle spielen. Dies könnte weit über die Gewichtsreduktion hinausgehen und zu Verbesserungen in Unfallsicherheit und Fahrzeugfestigkeit führen sowie das Fahrerlebnis insgesamt optimieren. Reichweitenangst ist nach wie vor eine der wichtigsten Hürden, die der EV-Sektor überwinden muss, und in diesem Zusammenhang stellen Alternativen zu herkömmlichen Materialien für Batteriegehäuse einen wesentlichen Schritt in Richtung auf die Leichtgewichtung von Fahrzeugen dar, die zu verbesserter Kraftstoffeffizienz führen wird. cd
