FunTrog

Funktionsintegriertes Batteriegehäuse für Elektrofahrzeuge

Abgeschlossenes Projekt

© Fraunhofer IWU | Rico Schmerler
Entwicklungskette im Projekt »FunTrog«.
© Fraunhofer IWU | Rico Schmerler
Prozessschrittreduktion durch gleichzeitiges Umformen des FKV-Halbzeuges und Fügen mit der Aluminiumstruktur.

Im Projekt »FunTrog« entwickelt das Fraunhofer-Projektzentrum Wolfsburg, in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Braunschweig, ein funktionsintegriertes Batteriegehäuse. Ansatz für das funktionsintegrierte Elektrofahrzeugbauteil ist ein Multi-Material-Mix über die Kombination von Faserverbundwerkstoffen, Aluminiumschaum und Aluminium. Hierbei steht die Integration von mechanischen Funktionen, des Thermomanagements sowie von Crash- und Intrusionsschutz im Fokus.

Nur über die Integration mehrerer Funktionen in innovative Materialsysteme können steigende Effizienz-, Sicherheits-, Bauraum- und Komfortanforderungen serientauglich realisiert werden.

Das entwickelte Batteriegehäuse wird im Fahrzeugboden positioniert, um einen tiefliegenden Fahrzeugschwerpunkt zu realisieren und trägt in diesem Bereich zur Strukturversteifung bei.

Die neue multifunktionale Unterschale des Gehäuses ist hauptsächlich in Sandwichbauweise, bestehend aus einem Metalldeckblech, einem Aluminiumschaumkern und einem Organoblech, aufgebaut. Für die Bodenlage aus faserverstärktem Thermoplast wird u. a. der Einsatz von Naturfasern im Hinblick auf Dämpfungseigenschaften und Nachhaltigkeit untersucht.

Über das stoffschlüssig mit dem Aluminiumschaum verbundene Metalldeckblech ist u. a. die Anbindung der Batteriemodule mit speziellen Inserts sowie die Wärmeableitung in den Schaum realisiert. Besonders innovativ ist die Infiltration des in diesem Fall geschlossenporigen Aluminiumschaums mit Phase-Change-Material (PCM). Der Aluminiumschaum-Kern kann somit, zusätzlich zu den Funktionen Intrusionsschutz und Energieaufnahme im Crashfall, das Glätten thermischer Lastspitzen sowie das Puffern überschüssiger Wärme übernehmen.

Schwerpunke des Projekts:

  • Entwicklung eines neuartigen funktionsintegrierten Batteriegehäuses
  • Anforderungsgerechte Herstellung von Aluminiumschaumhalbzeugen und biobasierten Faser-Kunststoff-Verbunden
  • Fügetechnologie: Anbindung der Batteriemodule an die Multi-Material-Sandwichstruktur, Fügen von Ober- und Unterschale
  • Funktionsintegration: Integration mechanischer Funktionen, des Thermomanagements sowie von Crash- und Intrusionsschutz
  • Wirtschaftliche Prozesskette: Effiziente Prozessführung, Reduktion von Fertigungsschritten
  • Demonstratorfertigung

Projektergebnisse:

  • Massereduktion von 29 % ohne zusätzliche passive Temperierung
  • Massereduktion von 12 % mit zusätzlicher passiven Temperierung über PCM
  • Reduktion der Prozessschrittanzahl über einen integralen Umform- und Fügeprozess

Das Projekt wurde vom MWK Land Niedersachsen (Fördernummer VWZN2990) gefördert.