Entwicklungs- und Absicherungs­leistungen für die Elektro­mobilität

Entwicklungs- und Absicherungs­leistungen für die Elektro­mobilität

Entwicklungs- und Absicherungs­leistungen für die Elektro­mobilität

Entwicklungs- und Absicherungs­leistungen für die Elektro­mobilität

Durchgängige Lösungen rund um die Elektromobilität stehen bei Bertrandt besonders im Fokus. Dabei geht es um den elektrischen Antriebsstrang mit der Entwicklung von Hochvoltspeichern sowie um die Entwicklung von Funktionen und Applikationen für die Leistungselektronik. Außerdem spielen interdisziplinäre angrenzende Kompetenzbereiche wie Mehrspannungs-Bordnetze, Fahrzeug-Leichtbau, Komponentenintegration, Betriebsstrategie und Fahrdynamik eine wichtige Rolle.

Die fahrzeugbezogenen Lösungen werden durch Erfahrungen in der Ladeinfrastruktur wie z. B. Ladetechnologien oder die Einbindung in Smart Grids ergänzt. Bei der Entwicklung von E-Mobilität decken wir die komplette Bandbreite ab, von Teilaspekten auf Komponenten- und Systemebene bis hin zu Gesamtfahrzeugkonzepten für Elektrofahrzeuge. Bertrandt verfügt über eigene Elektromobilitätszentren. Wir sind somit in der Lage, sowohl die Entwicklungskonzepte physisch umzusetzen als auch die versuchstechnische Absicherung zu übernehmen. Wir arbeiten für alle namhaften OEM und Systemlieferanten wie auch für Automobilhersteller, die mit der Entwicklung neuer E-Fahrzeugplattformen erst beginnen.

Bertrandt ist mit Technologie- und Kundenprojekten für die Automobilindustrie an der Entwicklung der Ladeinfrastruktur für E-Fahrzeuge beteiligt. Wir befassen uns mit der gesamten Wirkkette einer herstellerübergreifenden Ladeinfrastruktur. Zu den Themen gehören:

  • Fragen zu weltweiten Ladestandards
  • Induktive (kabellose) Ladetechnologien
  • Konduktives (leitungsgebundenes) Laden an Ladesäulen
  • Kompatibilität von AC-/DC-Laden
  • Datenverbindungen und Ladeprotokolle
  • Safety und Security beim Laden
  • Integration von Ladesäulen in eine Smart-Grid-Infrastruktur.


Projekt für induktives Laden 
Beispielhaft ist ein Projekt "induktives Laden" für einen First-Tier-Lieferanten. Dabei haben wir ein Ladesystem für das induktive Laden mitentwickelt und umfangreich getestet. Bei dieser kabellosen Lösung erfolgt das Laden mittels Induktion von einer Spule im Boden auf eine Spule unter dem Fahrzeug. Dabei haben wir u.a. die Effektivität des Energietransfers, die Positionierung des Fahrzeugs auf einer Ladeplatte sowie die Sicherheitsvorkehrungen beim Ladevorgang untersucht.

Kommunikation beim Laden
Ein Aspekt unserer Entwicklungen ist die Kommunikation von Fahrzeug und Ladeinfrastruktur. Wir entwickeln Elektronik und Software für (drahtlose) Datenkommunikation, zur Verständigung über den aktuellen Ladezustand, für Ladefreigaben, Handling von Ladeprotokollen inklusive Identifikation, Monitoring und Anbindung an übergeordnete Systeme.

Ladesäulen im Smart Grid
Ein weiteres Thema ist die Einbindung von Ladesäulen in eine Smart-Grid-Infrastruktur. Bertrandt verfügt über Erfahrungen, Energieverbräuche methodisch zu analysieren und Gesetzmäßigkeiten des Regelenergiemarkts in einen Kontext zur Energiebedarfsanalyse zu bringen, um daraus strategische oder technische Optimierungen abzuleiten.

Bei der Derivate-Entwicklung für Hochvolt-Batterien bieten wir durchgängige Leistungen beginnend bei Konzepten, wie Primärbatterien in neu entwickelte Fahrzeuge und Fahrzeugvarianten transferiert werden können. Dazu gehören Fragen der mechanischen, konstruktiven, elektrischen und thermischen Auslegung und Absicherung.

Batteriekonstruktion und thermische Auslegung
Die konstruktive Entwicklung von Speichern erfordert neben dem Speicher an sich auch die Berücksichtigung der geometrischen Integration in die Fahrzeugstruktur. Bei der Entwicklung eines Batteriepackages ist aber nicht nur der verfügbare Bauraum zu berücksichtigen. Es geht auch um die Leistungsanforderungen der Batterie und die daraus resultierenden Bauformen sowie die Anzahl der benötigten Batterie-Einzelzellen. Des Weiteren sind die optimale geometrische Anordnung, die Zusammenfassung zu Zellpacks und der Vorhalt weiterer benötigter Bauräume für Kühlkonzepte und Steuerungseinheiten zu berücksichtigen. Außerdem spielt die Crash-Sicherheit eine wichtige Rolle. Schließlich ist auch die thermische Auslegung maßgeblich. Hier ermitteln wir über virtuelle Entwicklungsmethoden und Simulationen die erforderlichen Kühlungskonzepte.

Die elektrische Verbindungstechnik 
Zellmodule werden über Stromschienen elektrisch verbunden. Wir entwickeln die Verschaltung der Zellmodule entsprechend der Leistungsanforderungen, optimieren Verbindungskonzepte, verbessern die Robustheit der Verbindungen und klären, wie eine höchstmögliche Kapazität bereitgestellt werden kann.

Bertrandt integriert Sensoren und Elektronik, die Temperaturen und Spannungen überwachen und die Daten an das Batterie-Management-System (BMS) übertragen.

Batterie-Management-System (BMS)
Bertrandt entwickelt Software-Algorithmen für Batterie-Management-Systeme (BMS). So stellen wir anhand der ermittelten Daten über Temperaturen und Spannungen sicher, dass die Zellen in einem optimalen Betriebsbereich gehalten werden. Dabei achten wir auf das optimale Cell-Balancing und optimieren Ladestrategien.

Moderne Fahrzeug-Architekturlösungen ermöglichen es uns, BMS-Daten an übergeordnete Fahrzeugsysteme zu übermitteln. Technologien wie Connectivity und Backend stellen sicher, dass Daten an Cloud Lösungen angebunden werden können (bspw. die Bertrandt-Automotive-Cloud) und so über Mobile Devices / Smartphone-Apps der Batteriezustand abgerufen oder das Laden gesteuert werden kann.

Prüfzentrum für Hochvolt-Batterien
Bertrandt betreibt mehrere eigene Prüfzentren, in denen alle Aspekte des elektrischen Antriebsstrangs und insbesondere Batteriespeicher getestet werden können. Wir prüfen dabei unterschiedliche elektrische und mechanische Gesichtspunkte nach geltenden Standards und sind sehr flexibel für frei zu definierende Prüfabläufe. Hierzu stehen mehrkanalige Testsysteme mit Leistungsklassen bis zu 1000 V/1000 A zur Verfügung. Umfangreiche Sicherheitskonzepte sorgen für den sicheren Betrieb.

In eigenen Hochvolt-Werkstätten können Speicher prototypisch aufgebaut werden. Die Hochvolt-Batterien werden u.a. in Klimakammern unter extremen Klima- und Lastbedingungen (MAST/Shaker) funktional abgesichert. Nach erfolgter Prüfung oder nach einem Rücklauf aus dem Feld können wir Batterien auch zerlegen, um diese zu analysieren.

Der Umfang und die Leistungsfähigkeit der Hochvolt-Prüfressourcen werden kontinuierlich erweitert. Umfangreich qualifiziertes Fachpersonal und Batteriespezialisten sorgen für qualitativ hochwertige Ergebnisse.

Weitere Aspekte zur Derivate-Entwicklung für Hochvoltbatterien

  • Speicherkonzepte
  • Komplette Speicher-Derivat-Entwicklung
  • Hochvolt-Prüfzentrum elektrische Speicher – Erprobung und Analyse

Aus dem elektrischen und autonomen Fahren ergeben sich neuartige Energie-, Leistungs- und Verfügbarkeitsanforderungen an den Antriebsstrang und insbesondere an das Hochvolt-System des Fahrzeugs mit elektrischem Speicher, Inverter und Leistungselektronik.

Es geht um Leistungen von 300 kW und mehr und damit um den Einsatz von Hochleistungsumrichtern bei Spannungsniveaus von 400 - 800, 1000 Volt und mehr. Bertrandt entwickelt Software-Applikationen, die eine Integration in Fahrzeugsysteme unterschiedlicher Leistungsklassen ermöglichen und die u.a. Verlustleistung und den Wirkungsgrad optimieren. Dabei berücksichtigen wir die erhöhten Anforderungen an die funktionale Sicherheit.

Für die mechanische wie auch funktionale elektrische Absicherung von Hochvolt-Leistungs-Komponenten (Umrichter/Inverter/…) verfügen wir in unseren Prüfzentren über umfangreiche Möglichkeiten der Erprobung und Absicherung.

Eine solide Auslegung des elektrischen Antriebsstranges (e-Drive) erfordert eine Verknüpfung unterschiedlicher Disziplinen, insbesondere bei hybriden Konzepten. Hier verknüpfen wir unsere langjährigen Erfahrungen aus dem Powertrain, der Kombination von klassischen Antriebstechniken und Hybridtechnologien mit der Elektronikkompetenz.

Die Elektrik-/Elektronik-Architektur im E-Fahrzeug verändert sich grundlegend und führt zu neuen Regel- und Betriebsstrategien. Dies hat auch Auswirkungen auf moderne Bordnetzarchitekturen. Mehrspannungsbordnetze und einhergehende Sicherheitskonzepte, Verbindungstechniken sowie die optimale (verteilte) Bordnetzarchitektur sind essenziell wichtige Entwicklungsaspekte. Dabei geht es auch um verfügbare Bauräume, Störfestigkeit und optimierte Verlegewege.

Bertrandt ist über diverse Projekte in die Systementwicklungen des elektrischen Antriebsstrangs eingebunden. Neben der konzeptionellen Auslegung von hybriden oder rein elektrischen Antriebssträngen, der Entwicklung von Betriebsstrategien und applikativen Anpassungen ermöglichen umfangreiche Test- und Prüfzentren die funktionale Absicherung.

Bertrandt entwickelt Prüfkonzepte und verfügt u. a. über umfangreiche Prüfmöglichkeiten für E-Maschinen und den E-Antriebsstrang (2E/5E-Prüffeld). Stichworte sind

  • Prüfzentrum für Leistungselektronik
  • E-Antriebs-Prüffeld (2E/5E)
  • Prüfkonzepte für E-Antriebsstrang-Komponenten
  • Konzeptionelle Auslegung von E-Antriebsstrang-Komponenten