Die Entscheidung der Automobilhersteller für da 48-V-Bordnetz zur schrittweisen Umsetzung der Elektromobilität ist gefallen. Damit setzen sie auf ein hybrides Bordnetz mit 12 und 48 V. Für die Integration in das 48-V-Teilbordnetz sind im ersten Schritt vor allem Großverbraucher prädestiniert, wie die Heck-, Frontscheiben- und Sitzheizungen und der PTC-Zuheizer. Auch dynamische Lasten werden vom 48-V-Netz übernommen. Neben verschiedenen Kompressoren ist es vor allem der E-Boost, der dem Hybridfahrzeug mit praktisch verlustfreiem Antrieb den typischen niedertourigen Drehmomentverlauf eines Diesel-Verbrennungsmotors und das entsprechende Fahrgefühl verleiht. Hinzu kommt der Start-Stopp-Generator, der als zentrale Komponente von Hybridfahrzeugen die Rekuperation der Bremsenergie und damit das emissionsfreie Segeln (Sailing/Coasting) ermöglicht. Mittelfristig werden weitere Lasten folgen, wie die elektrische Lenkung, Fahrwerksstabilisierung, Audio-Endstufen und LED-Beleuchtungen, die sich dann mit höheren Spannungen betreiben lassen. Im 12-V-Bordnetz verbleiben lediglich kleinere Verbraucher.

Batterien für das hybride Bordnetz

Aktuelle Mittel- und Oberklasse-Fahrzeuge mit Start-Stopp-Generator sind mit zwei 12-V-Batterien aufgebaut: Eine versorgt primär das Bordnetz und stellt sicher, dass alle notwendigen Verbraucher stets einsatzbereit sind. Die andere speist den Start-Stopp-Generator.

Eine 48-V-Batterie wird zukünftig eine der 12-V-Batterien ersetzen. Das wird zumindest anfangs eine Lithium-Ionen-Batterie oder -Batterie-Pack sein. Denn sie verfügt über eine sehr hohe Energiedichte und übersteht wiederholt hohe Spitzenströme. Doch auch wenn diese Stromspitzen die Batterie nicht unmittelbar schädigen, wirken sie sich auf die komplexen elektrochemischen Reaktionen im Inneren der Batterie aus und tragen dadurch erheblich zu ihrer Alterung bei.

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In Hybrid- und Elektrofahrzeugen ist die Batterie hohen dynamischen Belastungen ausgesetzt: Bei der Rekupera¬tion entstehen beim aktiven Bremsen des Elektromotors sehr hohe Stromspitzen, das schnelle Aufnehmen der rekuperierten Energie erfordert hohe Ladeströme. Auch das Ziel, ein Schnellladen der Batterie zu bieten, bringt hohe Ladeströme mit sich. Bei Nutzung des E-Boost hingegen wird sehr schnell viel Energie benötigt, das heißt die Batterie sehr schnell entladen. Diese Faktoren hängen weitestgehend vom Fahrverhalten ab und können nicht durch eine geeignete Betriebsstrategie vermieden werden.

Um eine lange Lebensdauer der Batterie sicherzustellen, setzen die Batterie-Pack-Hersteller auf verschiedene Maßnahmen – von einer hochwertigen und stabilen Struktur der im Batteriesystem verbauten Zellen und deren Kontaktierung, über ein ausgeklügeltes Batteriemanagementsystem bis zum Thermomanagement, das die Batterie in ihrer Komfortzone zwischen 0 und 45 °C hält.

Die im Batteriemanagementsystem hinterlegten Algorithmen sorgen dafür, die Batterie bestmöglich vor schädlichen Einflüssen zu schützen und den Degenerationsprozess gering zu halten. Hierfür müssen die Lade- und Entladeströme ebenso wie weitere Einflussfaktoren – vor allem die Temperatur – überwacht und gemanagt werden. Dann lässt sich beispielsweise die Start-Stopp-Automatik automatisch abschalten, wenn die Temperatur einen bestimmten oder definierten Wert unter- oder überschreitet oder die Last auf der Batterie bereits zu hoch ist. Ziel der ständigen Überwachung der Batterie ist die Dia¬gnose ihres Ladezustandes (State of Charge, SoC), sowie ihres tatsächlichen Gesundheitszustands (State of Health, SoH).

Rund 135 Mio. Dollar soll GSR laut der Nikkei Asian Review dafür bezahlen. Außerdem sei GSR interessiert daran, den eigenen Anteil von 49 Prozent (von NEC und NEC Energy Devices) am Batterie-Joint-Venture mit Nissan zu übernehmen. NEC Energy Devices stellt in einem Werk in Tokio vor allem Elektroden für Li-Ionen-Batterien her, die Nissan in seinen Elektroautos verwendet. Das Unternehmen setzt rund 135 Mio. Dollar um.

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Dem Markt für Autobatterien prognostizieren die Analysten enormes Wachstum. Kein Wunder in Zeiten, in denen die Regierungen in Ländern wie Frankreich und Großbritannien schon die Termine für den kompletten Ausstieg aus der Verbrennungstechnik nennen. Und in China stehen ebenfalls alle eichen auf Elektromobilität. So schätzen die Analysten der japanischen Fuji Keizai , dass sich der Markt für Autobatterien gegenüber letztem Jahr bis 2015 auf 60 Mrd. Dollar verfünffachen wird.

GSR hat bereit in amerikanische und chinesische Batteriehersteller investiert, um in China eine Infrastruktur für die Fertigung von Batterien aufzubauen, die die Elektrofahrzeuge benötigen.

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