Neue Mobilitätskonzepte

Wenn es um die Entwicklung effizienter Elektrofahrzeuge geht, stellt die sichere Integration der Energiespeichersysteme eine große Herausforderung dar. Zum einen muss das Batteriegehäuse den Bauraum optimal ausnutzen, zum anderen stellen Elektro- und Hybridfahrzeuge zusätzliche Sicherheitsanforderungen hinsichtlich der Hochvolttechnik, besonders beim Crash und in der Nachunfallphase. So muss die Integrität sowohl des Energiespeichers als auch der stromführenden Bauteile bei Unfällen gewährleistet sein, um Insassen, Partner oder Helfer nicht zu gefährden. Eine besondere Herausforderung ist auch die sichere Integration der schweren Batterieblöcke. Die hier vorhandenen hohen, konzentrierten Massen werden im Crashfall stark beschleunigt. Dabei muss sichergestellt werden, dass sie nicht aus ihrer Aufhängung am Rahmen gerissen werden. Daher stellt die Elektromobilität mit Leichtbau und Hochvolttechnologie neue, besonders hohe Anforderungen an die Crash-Sicherheit. 

Das Fraunhofer EMI verfügt über vielseitige Kompetenzen, die diese Fragestellungen adressieren. Im Forschungsfokus liegen die Prüfung und Absicherung von Batteriesystemen unter dynamischen Lasten, die Simulation des Verhaltens von Energiespeichern im Crashfall, die Modellierung und Integration von Batteriegehäusen sowie Analysen und Bewertungen zur Zuverlässigkeit und Systemsicherheit von Elektrofahrzeugen. 

Statische und dynamische, zerstörende Prüfverfahren unter Sicherheit für geladene und ungeladene Zellen und Batterien

• Zug-, Druck-, Scherversuche
• Impaktortests
• Indentationstests
• Eigene Prüfstände 

Optimierung Batterieschutzstrukturen

• Modellierung und Integration Batterieschutzstrukturen
• Crash-Versuche
• Optimierung der Batterieaufhängung
• Kompetenzen in Faserverbundstrukturen 

Analysemethoden

• Charakterisierung von Zellmaterialien
• Computertomographische Analysen
• Mikroskopische Analysen
• Post-mortem Analysen

Modellierung und Simulation von mechanischen Belastungen

• Modellierung von Zellen, Zellgeometrien, Modulen und Batterien auf Gesamtfahrzeugebene
• Simulation des Versagensverhaltens der Zellen (z.B. Nageleindringversuch)
• Optimierung von Zell- und Batteriestrukturen
• Simulation von Fahrzeugbatterien bei dynamischen Belastungen auf Fahrzeugebene (z. B. Unterbodenimpact, Pfahlaufprall etc.) 

Multiphysikalische Simulation gekoppelter Batteriebelastungen

• Interaktion von Strukturen (z. B. Gehäuse, Membran und Elektroden) und Fluid (z. B. Kühlmedium oder Elektrolyt) bei Belastungen
• Temperaturänderung als innere oder äußere Last
• Simulation Thermomechanische Kopplung (Wärmeausdehnung) 

Sicherheitsbewertung für Batteriesysteme

• Begleitung von Systementwicklungen / Sicherheitsaudits
• Systemmodellierung und Simulation
• Qualitative und quantitative Gefährdungs- und Risikoanalysen
• Durchführung von Sicherheitsanalysen (FTA, FMEA)
• Sicherheitsnachweise von Hardware und Software (statisch/dynamisch) 
• Erstellung und Evaluierung von Gesamtsicherheitskonzepten (Systemarchitektur)