Kurz erklärt: Kernkomponente für eine neue Ära – das Batteriesystem von VW

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Volkswagen

Michael Neißendorfer
Michael Neißendorfer
  —  Lesedauer 3 min

Bis zu 550 Kilometer mit einer Batterieladung: Der rein elektrische ID.3 von Volkswagen will bei Interessenten unter anderem mit großen Reichweiten punkten. Er ist das erste Modell einer Baureihe von Fahrzeugen auf Basis des modularen E-Antriebs-Baukastens (MEB). Dank der Schnellladefähigkeit lässt sich der ID.3 mit 100 kW Ladeleistung innerhalb von 30 Minuten um rund 290 Kilometer Reichweite (WLTP) nachladen. Möglich macht dies das Herzstück des E-Fahrzeugs: die Batterie.

Im neuen ID.3 wird ein Hochvolt-Batteriesystem verbaut, das äußerlich einer Tafel Schokolade ähnelt. Im Inneren des Systems werden bis zu zwölf Batteriemodule verbaut und miteinander verschaltet. Das Braunschweiger Werk der Volkswagen Group Components fertigt künftig bis zu 500.000 dieser Energiespeicher im Jahr. Doch wie funktioniert ein solches Batteriesystem?

Der Aufbau einer Batterie: Zelle – Modul – System

Für das Hochvolt-Batteriesystem werden Lithium-Ionen-Zellen genutzt, wie sie auch in Mobiltelefonen oder Notebooks eingebaut sind. Eine einzelne Batteriezelle ist die kleinste Einheit im Batteriesystem. Sie kann Energie speichern und wieder abgeben. 24 dieser Zellen werden derzeit in einem Batteriemodul gekoppelt. Die Anzahl der Module, die dann zu einem Batteriesystem zusammengesetzt werden, ist variabel.

Dieser modulare Aufbau ermöglicht maximale Flexibilität: Je höher die vom Kunden gewünschte Reichweite, desto mehr Module werden im Batteriesystem verbaut. Die grundlegende Struktur aber bleibt stets gleich. Für den ID.3 werden bis zu zwölf Module über Hochvoltverbinder zu einem Batteriesystem zusammengefügt. Bis zu 408 Volt Spannung liegen dabei im System an – deutlich mehr als an der heimischen Steckdose, die nur 230 Volt liefert.

Volkswagen

Eine Leistungselektronik steuert den Hochvolt-Energiefluss zwischen der Batterie und dem E-Motor und wandelt dabei den in der Batterie gespeicherten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) für den Traktionsmotor um. Gleichzeitig wird das 12-Volt-Gleichstrom-Bordnetz mit Hilfe eines DC/DC-Wandlers mit Niederspannung versorgt. Aufgeladen wird die Batterie im normalen Wechselstromnetz mit einer maximalen Ladeleistung von 11 kW und im Gleichstromnetz mit bis zu 125 kW.

Zentrale Verteilstelle für die Energie

Der MEB schöpft die technischen Möglichkeiten der Elektromobilität voll aus. Das E-Fahrzeug kann praktisch um die Batterie herum entwickelt werden, sodass für den Energiespeicher ausreichend Platz zur Verfügung steht. Durch diesen konstruktiven Ansatz ergeben sich zahlreiche Vorteile für die Positionierung der Antriebskomponenten und Zusatzaggregate. Die flache Bauweise und Anordnung der Batterie im Fahrzeugunterboden ermöglicht zudem einen großzügigen Fahrzeuginnenraum zwischen den Achsen.

Das Aluminium-Batteriegehäuse mit integriertem Crashrahmen schützt die Batterie und sorgt für optimale Stabilität sowie eine erhebliche Gewichtseinsparung. Die Aerodynamik im Fahrzeugunterboden optimiert der solide, ebenfalls aus Aluminium konstruierte Auffahrschutz des Batteriesystems.

Neues Zentrum für Batteriekompetenz

Im Werk der Volkswagen Group Components in Braunschweig, wo bereits seit 2013 Batteriesysteme für E-Fahrzeuge in Serie produziert werden, fand auch die Entwicklung des gesamten MEB-Batteriesystems inklusive der Hard- und Software statt. Auf einer Fläche von ungefähr neun Fußballfeldern ist ein Neubau mit moderner Anlagen- und Produktionstechnik entstanden. Bis zu 500.000 Batteriesysteme sollen im Braunschweiger Werk der Volkswagen Group Components künftig pro Jahr gefertigt werden.

Quelle: Volkswagen – Pressemitteilung vom 05.12.2019

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Michael Neißendorfer

Michael Neißendorfer

Michael Neißendorfer ist E-Mobility-Journalist und hat stets das große Ganze im Blick: Darum schreibt er nicht nur über E-Autos, sondern auch andere Arten fossilfreier Mobilität sowie über Stromnetze, erneuerbare Energien und Nachhaltigkeit im Allgemeinen.
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wilhelm schneider:

Hi – von 500 auf 50 kann nur ein Denkfehler oder Unwissenheit sein. Fahre mit einen e Golf Bj. 2016, im Sommer 180 Km und im Winter 130 Km im schnitt. Mit Heizung – Licht :-) und auch Scheibenwischer!!
Falls Interesse bestehen sollte, Probefahrt jederzeit möglich.

Stadler:

Bei 11 kW Leistung muss nicht gemeldet werden. Bei 22 kW m. W. schon

Stadler:

Beim Verbrenner muss jeder Tropfen mit LKW gefahren werden, sowohl diese LKW als auch die Verbrenner verwandeln das giftige Zeug überwiegend in Wärme. Das soll effizienter sein? Die graue Energie ist auch ein Thema: 7 kWh pro Liter Treibstoff graue Energie. Das bedeutet: Mein derzeitiger Verbrenner verbrennt pro km 0,12 Liter Benzin zu fast 300 g CO2, dazu kommen noch 400 g für die graue Energie des Treibstoffes, der unter anderem vor der Destillation in der Raffinerie auf 400 Grad erhitzt werden musste. Sind 700 g CO2 vs. 100 g CO2 beim Model 3 mit 20 kWh Verbrauch. Außerdem entfällt die lästige und überflüssige Fahrt über die Grenze zum Tanken.

Markus Doessegger:

Sehr geehrter Herr Reineking, das Europäische Netz IST ein DREHSTROM-NETZ.

Der Europäische Standart wird CCS-Type2 sein. Es wäre ein schreckliches Versäumniss, wenn eine Europäische Autofirma diesen Standard nicht einhalten würde. Jeder Tesla Model 3 der von USA kommt, erfüllt diesen Standart und jedes andere Auto, das von irgendwo auf der Welt nach Europa kommt wird diesen Standart erfüllen ansonsten fast niemand dieses Auto kaufen wird.
Also Gleichstrom für die Schnellladungen, z.B. Ionity und Tesla Supercharger und Drehstrom bis max. 22 kW ( 3x32A ).

Ich wette mit Ihnen, dass auch Sie im Haus Drehstrom haben.
Tesla Model 3 kann an max. 3x16A x 230V = 11kW Leistung ( ca. 15% oder 70km / h ) laden. Sie benötigen eine Dreshstromleitung mit 2.5mm2 Durchmesser ausgehende von einem FI-Schalter. Jede Autofirma definiert selber, welche Leistungsbox sie im Auto verbaut. Sie können dem Auto von Aussen noch so viel Power geben, wenn das Auto nur 11kW entgegen nimmt dann sind es eben nur 11kW. Die Begrenzung nimmt die Ladebox im Auto vor.

Ein Elektriker hat Ihr Haus mit Stromleitungen versorgt. Der weiss ganz genau bescheid ( Steckdose, Leitung, FI, Strom/Spannung etc. ), was bei Ihnen möglich ist. Es gibt genaue Richtlinien, wie Elektroautos an eine Ladestation angeschlossen werden müssen und der Elektriker muss diese kennen oder er muss sich informieren wie das geht. Wenn der das nicht weiss, suchen Sie einen der das kann. Bei mir war es das Elektrizitätswerk. Die haben schon dutzende von Tesla Ladestationen installiert und angeschlossen. Tesla führt sogar eine Liste von Elektrikern auf ihrer App, die genau wissen was zu tun ist.

Andere Autohersteller werden das genau so machen müssen. Die Kunden werden das von ihnen fordern.
Und sonst gibt es das tff Forum (https://tff-forum.de/index.php) für Deutschland. In der Schweiz haben wir den Tesla Club. Fragen Sie Tesla Fahrer, die wissen schon recht viel.

Bin schon in 80 Tagen um die Welt gefahren mit meinem Tesla Roadster. Konnte da etwas Erfahrung über das Laden sammeln.
Wir sind immer noch ein wenig in der Pionierphase der Elektromobilität aber nicht mehr lange. Viel Glück.

simon:

Warum sollte die 50kW Variante nicht in der Stadt geeignet sein. Da fährt keiner mehr als 20-40km am Tag. So einmal laden pro Woche wird reichen.
Schon bei einer halbe Stunde beim Supermarkt (50kW Lader) hat man schon wieder den halben Akku voll.

Peter:

Der MEB-Baukasten von VW hat immer eine Batterietemperierung (Kühlung/Heizung) über einen Flüssigkeitskreislauf + Wärmetauscher.

Die e-Up/mii/go sowie e-Golf und die Hybriden haben das nicht.

Peter:

Korrekt, 11 kW erfordern einen „Drehstrom-Anschluss“ und ein passendes Ladekabel (bspw. von Metron). Oder schlicht und ergreifend die passende Wallbox von VW: https://www.volkswagen.de/de/e-mobilitaet-und-id/id_magazin/e-mobilitaet/wallbox_fuer_zuhause.html

Sowohl die CEE-Dose als auch die Wallbox müssen (wegen Dauernutzung) beim Stromanbieter angemeldet werden.

Der maximale Ladestrom kann im Auto eingestellt werden (typischerweise 6, 8, 10, 12, … A) denn der AC/DC-Wandler ist im Auto. Daher geht auch einfach Schuko, dauert aber dann (viel) länger.

mo0ep:

Vermutlich 8 seriell und je 3 parallel pro Modul, damit kommt man bei 12 Modulen und 4,25V Maximalspannung auf die genannten 408V. Für andere Kapazitäten ändert sich dann aber der Aufbau der Module höchstwahrscheinlich.

Gerhard Reineking:

Das hört sich in der Theorie ganz toll an. Aber wie kann man am Wechselstromnetz mit 11 kw laden? Das wäre ein Strom von knapp 48 A, absolut verboten, erlaubt sind mickrige 4,6 A. Aber sollte etwa das Laden mit Drehstrom gemeint sein? Das wäre dann wieder erlaubt, funktioniert aber nur, wenn das Auto drei Gleichrichtermodule an Bord hat. Aber wer hat schon eine Drehstromsteckdose mit 3 x 16 A Sicherung und Fehlerstromschalter in der Garage? Und wie lädt der Laternenparker. Fragen über Fragen, aber kaum mal eine korrekte Antwort.

Eike Schwettmann:

Siehe bekannte KEA Tabellen.
Diesel 102
E-Mobil 132
Was ist daran nachhaltig.
Ist übrigends incl. der grauen Energie die hier ja so „teuer“ gemacht wird.
Aber über die Wirkungsgrade im Stromnetz und der Turbinen im Kraftwerk redet keiner.
Und jetzt kommt nicht mit PV und Wind – dann lach ich erst richtig

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