Workshop: Zellkontaktierung, Hochstromschienen, Leistungselektronik

Die eintägigen Workshops beleuchten in Themenschwerpunkten unterschiedliche Anwendungen und Bauteile in der E-Mobilität. Die Workshops finden ausschließlich an der Materialprüfungsanstalt der Universität Stuttgart auf dem Campus Stuttgart-Vaihingen statt.

Workshop: Zellkontaktierung, Hochstromschienen, Leistungselektronik

Die elektrische Verbindung von Batterie, Leistungselektronik und Motor geschieht über Kupfer- oder Aluminiumleitungen mit entsprechend großen Querschnitten. Neben Litzenkabeln kommen hier Hochstromschienen mit meist rechteckigem Vollquerschnitt zum Einsatz. Aufgrund der unterschiedlichen spezifischen Vorteile, wie geringe Dichte und geringer elektrischer Widerstand sowie der Preis- und Festigkeitsunterschiede, kommen beide Werkstoffe häufig in Kombination vor. Damit sind fügetechnisch anspruchsvolle Querschnitts- und Werkstoffübergänge innerhalb der Hochstromschienen, Modul- und Zellverbinder notwendig. Darüber hinaus sind aus funktionalen Gründen und auch in der Montage insbesondere lösbare Verbindungen verschiedener Querschnitte notwendig.

Ein weiterer fügetechnisch anspruchsvoller Aspekt des Stromübergangs stellt die Zellkontaktierung dar. Überhitzungen, ungewolltes Perforieren der Batteriezelle sowie hohe Ströme durch die Pole der Zelle während des Fügevorgangs können diese nachhaltig beschädigen und selbst nach langen Betriebszeiten zu einem katastrophalen Ausfall führen.

Darüber hinaus müssen elektronische Hochleistungsbauelemente, wie Transistoren, Dioden und Kondensatoren, mit geringsten elektrischen Übergangswiederständen an Hochstromleiter angeschlossen werden. Gleichzeitig muss die thermische Anbindung zur Ableitung von Abwärme fügetechnisch optimiert werden, um eine lange Lebensdauer zu erzielen.

Im Workshop werden die vielfältigen Fügetechnologien zur Zellkontaktierung, Herstellung von Hochstromschienen und Busbars sowie zur Anbindung von Leistungselektronik jeweils anwendungsspezifisch diskutiert. Dabei wird insbesondere auch auf die werkstofftechnischen Aspekte bei Mischverbindungen und die Zugänglichkeits- und Prozesskraftanforderungen eingegangen.

Die Workshop-Themen im Überblick:

• Anforderungen der Batterie und der Verbindung an die Kontaktierung
• Lösbare und unlösbare elektrische Kontaktierung
• Montage- und Fügereihenfolgen in der Batterieherstellung
• Herausforderung Kupfer- und Alu-Kupfer-Mischverbindungen
• Prozessfähigkeit, Zugänglichkeit und Prozesskräfte in der realen Anwendung

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