Elektrische Komponenten in automobilen Batteriesystemen über 800V

Ziele/Ideen:
Elektrofahrzeuge weisen für viele Personen aktuell noch eine zu geringe Reichweite auf. Dem könnte man mit einer Wirkungsgradsteigerung des Fahrzeuges entgegenwirken. Aus der Übertragung von elektrischer Energie ist bekannt, dass die Übertragungsverluste mit steigender Spannung sinken und somit die Effizienz steigt. Gilt dieses Grundprinzip auch für die Betriebsspannung von Elektrofahrzeugen? Könnte man das Fahrzeug mit diesem Prinzip effizienter machen und die Reichweite steigern?
Ziel der Arbeit ist es, die technischen Vor- und Nachteile einer höheren Spannungslage zu untersuchen.

Kurzbeschreibung:
Aktuell erhältliche Elektrofahrzeuge weisen Betriebsspannungen von 400V auf. Sport- und Prototypenfahrzeuge gibt es schon mit Betriebsspannungen mit bis zu 800V. In der vorliegenden Arbeit werden verschiedene Betriebsspannungslagen bis 1500V untersucht und miteinander verglichen.

Resultate:
Mittels einer Spannungserhöhung lassen sich die Querschnitte der Kabel und Busbars auf Grund von geringen Strömen deutlich reduzieren. Somit sinken die Verluste der Energieverteilung um bis zu 60% bei einer maximalen Betriebsspannung von 1500V gegenüber 400V. Auf Grund der Querschnittsreduktion sinkt auch das Kabelgewicht um bis zu 80%.
Das Fahrzeug lässt sich schneller laden, da mit einer höheren Spannung mehr Energie übertragen werden kann.
Eine Erhöhung der Spannung bedeutet jedoch auch höhere Anforderungen an die Isolierungen, welche der maximalen Betriebsspannung standhalten müssen. Weiters müssen mehr Batteriezellen in Serie geschalten werden. Da die schwächste Zelle im Serienverbund das System bestimmt, steigt die Fehleranfälligkeit des Fahrzeuges. Dem kann man jedoch mit einer entsprechend zuverlässigen Batteriezelle entgegenwirken.

Partner:
Fabian Luttenberger AVL List G.m.b.H.

Herr MSc Fabian Luttenberger