Mit der AutoTram ins Büro

Dr. Ulrich Potthoff, Abteilungsleiter am Dresdner Institut, erklärt das Prinzip: “Batterien benötigen ihre Zeit, um aufgeladen zu werden. Man kann das vergleichen mit einer großen Badewanne mit kleinem Zufluss. Kondensatoren dagegen nehmen die Ladung sehr schnell auf, wie eine kleine Badewanne mit großem Zufluss. Allerdings können sie nur eine geringere Menge Energie speichern.” Die Ingenieure arbeiten daran, das Batteriesystem und die Kondensatoren für diese Anwendung im städtischen Verkehr zu verknüpfen. “Wir entwickeln Dualspeicher und testen auch die Kombination mit anderen Speichertypen und Brennstoffzellen.”

Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelemente-Technologie IISB steuert neue Komponenten bei, wie einen Gleichspannungswandler, der das Spannungsniveau anpasst. Diese DC/DC-Wandler sind notwendig, um die Doppelschichtkondensatoren mit dem Antriebsstrang zu koppeln. Entscheidend sind auch Materialien, die der Hochstromübertragung Stand halten. Die Oberfläche der Kontakte muss sehr stabil und verschleißfest sein. Geeignete Materialien und ihre Verarbeitung haben Forscher vom Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS gefunden.

“Die Bauteile sind so aufeinander abzustimmen, dass sie mit allen anderen Komponenten harmonieren”, erläutert Potthoff. Dazu gehören auch die Lithium-Ionen-Batteriesysteme für Elektrofahrzeuge. Damit befassen sich elf Fraunhofer-Institute – keine einfache Aufgabe, denn an Batterien und elektrische Systeme werden höchste Anforderungen gestellt. Sie müssen sicher, langlebig und effizient sein. Die Entwicklung dieser Packs erfolgt sowohl für Pkws als auch für die AutoTram. Das Batteriesystem besteht meist aus mehreren hundert Zellen und die entladen sich nicht immer gleichmäßig schnell. Und wenn einzelne ausfallen oder nicht mehr die vorgesehene Leistung bringen, kann die gesamte Batterie in Mitleidenschaft gezogen werden. Die einzelnen Zellen werden durch ein übergeordnetes Energiemanagementsystem gesteuert.

Projektleiter Dr. Matthias Vetter vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg, der das Vorhaben koordiniert, erklärt das Grundprinzip: “Die Elektronik misst in Bruchteilen von Sekunden den Strom, die Einzelzellspannung sowie die Temperatur und ermittelt daraus Lade- und Alterungszustand. So lässt sich für jede Zelle erkennen, ob Überladungen, Tiefentladungen, zu starke Erwärmung oder vorzeitige Alterung drohen.” Es sind jedoch noch mehr technologische Hürden zu nehmen, bevor die ersten AutoTrams durch deutsche Städte rollen können.