Innovation in Prüfverfahren und Entwicklung zur Aufwandsreduzierung für zukünftige strukturelle Batteriesysteme (PEAk-Bat)

Abstract

Der Abschlussbericht zum Verbundvorhaben „PEAk‑Bat – Innovation in Prüfverfahren und Entwicklung zur Aufwandsreduzierung für zukünftige strukturelle Batteriesysteme“ (FKZ 16BZF359D) beschreibt die Analyse, Entwicklung und Erprobung neuer Prüf‑ und Bewertungskonzepte für strukturell integrierte Hochvoltbatteriesysteme. Im Projekt wurden zunächst aktuelle und zukünftige Batteriesystemarchitekturen – einschließlich Cell‑to‑Chassis‑Ansätzen – sowie die regulatorischen Anforderungen (u. a. UN ECE R100, GB 38031) systematisch untersucht und in einer Anforderungsdatenbank aufbereitet. Darauf aufbauend wurden Produktanforderungen an Zellen (21700‑Rundzelle und Pouch‑Zelle), normative Vorgaben für die mechanische Absicherung struktureller Konzepte sowie Methoden zur Berücksichtigung zusätzlicher Lastfälle (Torsion, Scherung, multi‑axiale Schwingung) erarbeitet.

Ein zentrales Ergebnis ist die Anpassung und der Umbau bestehender Prüfstände für Integritäts‑ und Vibrationsversuche an strukturell integrierten Batteriesystemen einschließlich neuer Anbindungskonzepte. Mechanische Integritätsprüfungen bis 200 kN Seitenlast zeigten keine kritische Intrusion in die Batteriewanne, machten jedoch die starke Wechselwirkung mit der Fahrzeugkarosserie deutlich. Vibrations- und Schockversuche offenbarten eine hohe Sensitivität gegenüber struktureller Steifigkeit und Befestigungsauslegung. Parallel wurden Simulationsmodelle für Crash- und Integritätslastfälle entwickelt und anhand der Versuche validiert. Sie erwiesen sich als sehr geeignet für frühe Entwicklungsphasen, können physische Prüfungen jedoch aktuell nicht vollständig ersetzen. Die Projektergebnisse schaffen eine wichtige Grundlage für die Weiterentwicklung von Prüfmethoden, Prüfinfrastrukturen und simulationsgestützten Absicherungskonzepten sowie für zukünftige Normungs- und Standardisierungsaktivitäten zu strukturellen Batteriesystemen.