Universelles, modulares Akkusystem

Abstract

Der vorliegende Abschlussbericht beschreibt die Forschungsarbeiten der Air Energy Entwicklungs GmbH & Co. Kg im Rahmen des Nationalen Luftfahrtforschungsprogramms LuFo, Verbundvorhaben SiFlA (Sicher und leise Fliegen durch hohen Automatisierungsgrad und elektrische Antriebe am Beispiel des e-Schlepps) mit dem Teilvorhaben "Universelles, modulares Akkusystem". Elektrische Antriebssysteme deren Energie teilweise oder vollständig aus Batterien gespeist wird, sind ein möglicher Weg hin zu einer umweltfreundlicheren Luftfahrt. Dabei stellt das Batteriesystem in seiner Ganzheit aus elektrochemischen Zellen und umgebender Elektronik und Mechanik eine Schlüsselkomponente dar. Größere auf Lithium-Ionen-Technologie basierende Batterien finden schrittweise Einzug in die Luftfahrt, müssen jedoch aufwändig und speziell für einzelne Anwendungen ausgelegt, entwickelt und gefertigt werden. Insbesondere die unterschiedlichen Anforderungen bezüglich Sicherheitskonzept, Leistungs- und Energiebedarf sowie Geometrie erfordern individualisierte Produkte. Die Formulierung und Ausarbeitung eines modularen Batteriekonzeptes welches generischen Anforderungen genügt und sich in eine größere Menge unterschiedlicher Flugzeugtypen integrieren lässt, bietet das Potential den Einstieg für Flugzeughersteller in diese saubere Technologie zu erleichtern. Dies soll im Wesentlichen durch geringere Herstellungskosten aufgrund von größeren Fertigungslosen erreicht werden. Im Rahmen des Vorhabens wurde ein modulares Batteriesystemkonzept erarbeitet, das erfolgreich in dem elektrisch angetriebenen Versuchsflugzeug e-Genius erprobt werden konnte. Darüber hinaus wurden weitere potenzielle Einsatzbereiche identifiziert, welche den Segelflugschlepp, die Flugausbildung und das Motorsegelfliegen umfassen. Diese Anwendungen umfassen ein breites Leistungsspektrum von 70 bis knapp 125 kW sowie einen Bereich der Batteriekapazität von 25 bis 65 kWh, die mit nur geringem Anpassungsaufwand durch das entwickelte System abgedeckt werden können. Ziel des Vorhabens war die Ausarbeitung eines modularen Batteriekonzepts, das speziell auf die Anforderungen der Luftfahrt zugeschnitten ist. Das System sollte so gestaltet werden, dass es sich flexibel an eine Vielzahl unterschiedlicher Luftfahrzeugtypen anpassen lässt. Durch den Einsatz identischer Batteriemodule in variabler Stückzahl sollte eine Skalierbarkeit sowohl in Bezug auf die Systemspannung als auch auf die verfügbare Energie und Leistung realisiert werden. Damit sollte ein modularer Batterieansatz geschaffen werden, der eine hohe Wiederverwendbarkeit und Anpassungsfähigkeit gewährleistet.