Leichtbau-Batteriegehäuse

Kategorie(n): Fahrzeuge und Verkehr | Lebenswegphase(n): Herstellung

Batteriegehäuse für Elektrofahrzeuge werden im Allgemeinen aus Stahlblech hergestellt und weisen ein hohes Gewicht auf. Die Firma Handtmann hat ein Baukastensystem mit drei Modulen entwickelt, welches eine Leichtbauweise der Gehäuse ermöglicht. Die Gehäuse eignen sich für bis zu 4 qm große und 500 kg bis 700 kg schwere Batterieeinheiten.
Die erste Bauart, der Profil-Verbund, hat einen Boden aus Walzblech und einen Rahmen aus extrudierten Profilen, die maschinell verschweißt sind. Somit hat das Modul eine besonders hohe Festigkeit und kann als schlichtes Baumuster günstig gefertigt werden. Erhöht sich jedoch die Komplexität, zum Beispiel durch zusätzliche Kabeldurchführungen, Kühlleitungen oder Befestigungspunkte zur Karosserieanbindung, steigen auch die Herstellungskosten stark an.
Die Hybridbauweise, der Profil-Guss-Verbund, eignet sich besser für komplexe Geometrien. Auch hier werden extrudierte Profile verwendet, die durch Funktionselemente aus Aluminiumguss ergänzt werden. Die Bauart zeichnet sich durch eine hohe Steifigkeit und ein hohes Trägheitsmoment aus. Zudem ist das Gehäuse leicht skalierbar und kann somit an unterschiedliche Fahrzeug-Grundrisse und Batterieformate angepasst werden.
Beim Druckguss-Verbund besteht der gesamte Rahmen aus einem Aluminium-Druckguss-Bauteil. Wie auch bei den anderen zwei Ausführungen ist der Boden aus einem gewalzten Aluminiumblech hergestellt, welches mit dem Rahmen verschweißt wird. Dieser wird im Hochdruck-Gussverfahren hergestellt, wodurch das gesamte Bauteil inklusive komplexer Funktionsstellen aus einem Stück gefertigt werden kann. Durch topologieoptimierte Wabenelemente kann in der Seitenstruktur eine Knautschzone vorgesehen werden. Diese Bauweise ermöglicht es, eine 500 kg schwere Batterieeinheit in einem 100 kg schweren Gehäuse aufzunehmen, was eine Verringerung des Gewichts um etwa 30 % im Vergleich zur üblichen Stahlblech-Bauweise bedeutet. Für größere Batteriemodule ist der Druckguss-Verbund jedoch nicht geeignet, da die Schließkräfte für die Gussform überdimensional steigen würden.
Alle drei Batteriegehäuse ermöglichen Leichtbau-Gehäuse mit einem Gewicht von 50 kg bis 100 kg. Dies bedeutet eine Gewichtsersparnis von 30 % bis 50 % im Vergleich zur Stahlblech-Bauart.


Quelle(n):

Konstruktionspraxis, Oktober 2019, S. 16 f.

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