Plug-in-Hybrid

Effizientes Produzieren von E-Autos verstärkt im Fokus der Forschung

Wissenschaftler welt weit forschen daran, Fahrzeuge effizienter zu bauen. Jetzt haben Entwickler von Bosch und Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) Neutronen eingesetzt, um das Befüllen eines Lithiumionen-Akkus für Hybridautos mit Elektrolytflüssigkeit zu analysieren. Ihr Experiment zeigte, dass die Elektroden unter Vakuum doppelt so schnell benetzt werden wie unter Normaldruck.

Einer der kritischsten und zeitlich aufwändigsten Prozesse in der Batterieherstellung ist das Befüllen der Lithiumionen-Zellen mit Elektrolytflüssigkeit nachdem die Elektroden in die Batteriezelle eingebaut wurden. Während das Befüllen selbst nur wenige Sekunden dauert, warten Batteriehersteller oft mehrere Stunden lang, um sicher zu gehen, dass die Flüssigkeit vollständig in die Poren des Elektrodenstapels eingesogen ist.

Da Neutronen vom Metallgehäuse des Akkus kaum absorbiert werden, kann man mit ihnen Prozesse im Inneren die Akkus sehr gut analysieren. Zusammen mit Wissenschaftlern der TU München und der Universität Erlangen-Nürnberg untersuchten Mitarbeiter der Firma Bosch den Befüllprozess daher an der Neutronenradiografie- und Tomografieanlage ANTARES der Forschungs-Neutronenquelle FRM II in Garching.

Viele Hersteller von Lithiumionen-Zellen befüllen die leeren Zellen im Vakuum. Indirekt wird der Prozess mit Widerstandsmessungen verfolgt. „Um sicher zu gehen, dass auch wirklich alle Poren der Elektrode mit Elektrolyt gefüllt sind, planen die Hersteller eine lange Sicherheitsmarge ein“, sagt Bosch-Entwickler Dr. Wolfgang Weydanz. „Das kostet Zeit und Geld.“

Im Licht der Neutronen sahen die Wissenschaftler, dass im Vakuum bereits nach gut 50 Minuten die gesamte Elektrode benetzt ist. Unter Normaldruck dauert dies rund 100 Minuten. Die Flüssigkeit breitet sich dabei in der Batteriezelle von allen vier Seiten aus gleichmäßig von außen zur Mitte hin aus.
Darüber hinaus nimmt die Elektrode unter Normaldruck zehn Prozent weniger Elektrolytflüssigkeit auf. Schuld daran sind Gase, die die Benetzung mit Flüssigkeit behindern, was die Wissenschaftler mit Hilfe der Neutronen erstmalig zeigen konnten.

Foto: Technische Universität München


Karte gibt Aufschluss über Ladesäuleninfrastruktur

Vom Pedelec über den Elektro-Pkw bis zum elektrisch angetriebenen Bus: Langsam, aber kontinuierlich ist die Elektromobilität in allen Bundesländern auf dem Vormarsch. Als großer Vorreiter versteht sich aber das Bundesland Nordrhein-Westfalen, das mit besonders vielen Säulen ein gutes Angebot an die jetzigen und zukünftigen E-Fahrer machen möchte. Rund 25 % der bundesweit zugelassenen Elektrofahrzeuge, so die Energieagentur NRW, sollen bereits in dem bevölkerungsreichsten Bundesland unterwegs sein, und ein Großteil der notwendigen Teile im Land produziert werden. Das Investitionsvolumen in den Sektor der Ladesäulen steigt in jedem Fall kontinuierlich. Mehrere dutzend Normal- und Schnell-Ladesäulen sind bereits flächendeckend vorhanden: Wo diese genau stehen, zeigt die Karte des Kompetenzzentrums ElektroMobilität NRW, das auch einen Blick auf die Versorgung im Rest Deutschlands wirft. Auch die Infrastruktur in den Nachbarländern, insbesondere die sichtbar viel bessere Versorgung in den Niederlanden, lässt sich auf der Karte einsehen.

Foto: Tank & Rast


Neuer BMW i8 Plug-in-Hybrid geht an den Start

Der neue BMW i8 Roadster geht nun an den Start. Parallel zur weiterentwickelten Ausführung des 2+2-Sitzers, der seit 2014 der weltweit meistverkaufte Plug-in-Hybrid-Sportwagen ist, geht jetzt der offene Zweisitzer in den Markt.
Das Fahrzeug bietet die Möglichkeit, nahezu lautlos und ohne CO2-Ausstoß unterwegs zu sein. Es basiert ebenso wie das neue BMW i8 Coupé auf einer Fahrzeugarchitektur mit Aluminium-Chassis und Fahrgastzelle aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK). Die in beiden Modellen eingesetzte eDrive-Technologie umfasst eine Hochvoltbatterie mit einem deutlichen Plus an Zellkapazität und Energiegehalt sowie einen Elektromotor mit höherer Spitzenleistung. Dies führt zu einer spürbaren Steigerung der Dynamik sowie der Reichweite und der Fahranteile mit rein elektrischem Antrieb.
Der BMW i8 Roadster soll, so der Konzern, die Freiheit des Offenfahrens zu zweit fördern. Beide Modelle tragen Embleme mit dem Schriftzug „Coupé“ beziehungsweise „Roadster“ auf den C-Säulen. Für ihre Außenlackierung stehen unter anderem die neuen Farbvarianten E-Copper metallic und Donington Grey metallic zur Auswahl.

Das für BMW i Automobile typische Leichtbaukonzept wurde auf die spezifischen Anforderungen des Roadsters übertragen. Der offene Zweisitzer verfügt über neu konzipierte, rahmenlose Flügeltüren aus CFK mit einer Außenhaut aus Aluminium. Auch der Windschutzscheibenrahmen besteht vollständig aus CFK. Der hochsolide Hightech-Werkstoff bietet ideale Voraussetzungen für extreme Steifigkeit, die auch im Fall eines Überschlags für maximalen Insassenschutz sorgt.

Das Leergewicht des neuen BMW i8 Roadster beläuft sich auf 1 595 Kilogramm. Das konzeptbedingte Mehrgewicht gegenüber dem Coupé beschränkt sich damit auf den für offene Modelle außergewöhnlich niedrigen Wert von rund 60 Kilogramm. Konsequent weiterentwickelte BMW eDrive Technologie und eine optimierte Betriebsstrategie des intelligenten Energiemanagements ermöglichen eine erhebliche Ausweitung des Anteils der Fahrsituationen, in denen allein der Elektromotor für Vortrieb sorgt. Die Elektromaschine besteht im Kern aus einer Lithium-Ionen-Batterie, die mittig im Unterboden eine von 20 auf 34 Ah erweiterte Batteriezellkapazität und einen von 7,1 auf 11,6 kWh erhöhten Brutto-Energiegehalt (Netto-Energiegehalt: 9,4 kWh) aufweist.

Dadurch steht dem Elektromotor zusätzliche Energie zur Verfügung. Die Zellauslegung ermöglicht eine Steigerung der Spitzenleistung um 9 kW/12 PS auf 105 kW/143 PS. Spontane Spurtmanöver mit rein elektrischem Antrieb gewinnen damit nochmals an Qualität.
Im Standard-Fahrmodus können das neue BMW i8 Coupé und der neue BMW i8 Roadster nach dem Anfahren bis zu einer Geschwindigkeit von 105 km/h ausschließlich den Elektromotor nutzen. Zuvor lag dieser Wert im BMW i8 bei 70 km/h. Der Verbrennungsmotor wird erst bei höherem Tempo beziehungsweise bei sehr hoher Lastanforderung aktiviert und bei gemäßigter Fahrweise deutlich häufiger wieder abgeschaltet. Nach Betätigung der eDrive Taste können beide Modelle mit rein elektrischem Antrieb sogar mit bis zu 120 km/h erreichen. Die elektrische Reichweite im Testzyklus NEFZ steigt beim neuen BMW i8 Coupé auf 55 Kilometer, der neue BMW i8 Roadster kommt auf 53 Kilometer, so die Konzernangaben.
Der im EU-Testzyklus für Plug-in-Hybrid-Fahrzeuge ermittelte, kombinierte Kraftstoffverbrauch beträgt 1,9 Liter je 100 Kilometer* für das BMW i8 Coupé sowie 2,1 Liter je 100 Kilometer für den BMW i8 Roadster, zuzüglich 14,0 kWh beziehungsweise 14,5 kWh je 100 Kilometer elektrischer Energie.