klamm.de 15.06.2022, Source: PresseBox
While manufacturers are already clearly superior to the classic combustion engine in terms of motorization, mobile electricity storage continues to present them with challenges. The relationship between size, weight and storage capacity is of central importance here. As a result, the battery technology currently available is forcing manufacturers to make compromises when it comes to the range of their vehicles.
The developers of the innovative three-wheeled electric vehicle TWIKE were also repeatedly confronted with the question of reconciling limited space, desired weight and electric range by choosing the right energy storage system over the course of its now twenty-year development history. For the sportiest and most powerful Model 5 to date, the developers opted for the widely used 18650 design. The cylindrical cell is used in notebooks and flashlights, for example, but was also used for years by electric car giant Tesla in individual model series. Since the introduction of the TWIKE 3, presented in 2007, the Hessian company has relied on the standard battery.
The news that production of the preferred cell by the usual manufacturer had been discontinued last year proved to be equally devastating. At the same time, no compatible replacement was available on the market.
“An event like this is obviously a worst-case scenario for vehicle development,” recalls Martin Möscheid, Managing Director of TWIKE GmbH. “The search for a suitable alternative caused us quite a few headaches. Ultimately, we had to reconcile the limited range of options with fundamental vehicle characteristics.”
The limited space in the underbody of the TWIKE 5, where the batteries are housed, proved to be a particular challenge. After intensive research, the VDA format finally emerged as the most suitable option. With a height of 108.5 mm, the alternative only required a modification to the sandwich construction of the battery box. Once again, the fact that the TWIKE 5 can completely dispense with active cooling thanks to low battery stress and high durability proved to be an advantage. Only for vehicle operation at sub-zero temperatures was surface heating integrated into the battery box.
A positive side effect of the necessary adjustments was that the rigidity of the main frame could be further increased. In addition, the battery electronics were integrated into the sandwich construction, which reduces assembly times and creates additional storage space behind the seats.
„So ein Ereignis ist für die Fahrzeugentwicklung natürlich ein Worst-Case-Szenario“, erinnert sich Martin Möscheid, Geschäftsführer der TWIKE GmbH. „Die Suche nach einer adäquatenAlternative hat uns einige Kopfschmerzen bereitet. Schließlich galt es, das begrenzte Angebot mit grundlegenden Fahrzeugmerkmalen in Einklang zu bringen.“
Als besondere Herausforderung erwies sich der begrenzte Raum im Unterboden des TWIKE 5, in dem die Batterien untergebracht sind. Nach intensiver Recherche präsentierte sich schließlich das VDA-Format als geeignet. Mit einer Höhe von 108,5 mm erforderte die Alternative lediglich eine Modifikation des Sandwichaufbaus des Batteriekastens. Als Vorteil erwies sich hierbei erneut, dass TWIKE 5 dank geringer Beanspruchung der Batterie bei angestrebt hoher Haltbarkeit vollständig auf eine aktive Kühlung verzichten kann. Nur für den Fahrzeugbetrieb bei Minustemperaturen wurde eine Flächenheizung in den Batteriekasten integriert.
Als positiver Nebeneffekt der erforderlichen Anpassungen konnte die Steifigkeit des Hauptrahmens zusätzlich erhöht werden. Außerdem wurde die Batterie-Elektronik in den Sandwichaufbau integriert, was eine Reduzierung der Montagezeiten ermöglicht und zusätzlichen Stauraum hinter den Sitzen freigibt.
In Folge des Umstiegs auf das neue Batterie-Format ist eine weniger kleinteilige Abstimmung der Ladekapazität möglich. TWIKE 5 wird deshalb nur noch in zwei Varianten angeboten: eine Version mit etwa 18 kWh Energieinhalt und einer Reichweite von ca. 250 km und eine zweite Modell-Version mit doppelter Kapazität (36 kWh) und daraus resultierend doppelter Reichweite (500 km).
Als relevanter Kompromiss ist das VDA-Format erkennbar schwerer. Auch andere Bauteile erwiesen sich im Zuge der Fahrzeugentwicklung als schwerer als ursprünglich angestrebt. Die negativen Auswirkungen des zusätzlichen Gewichts konnten die Entwickler jedoch durch aerodynamische Modifikationen ausgleichen. Darüber hinaus verursacht das zusätzliche Batteriegewicht eine Absenkung des Massenschwerpunktes des Fahrzeugs und verbessert so zusätzlich die Fahrdynamik des TWIKE 5.
„Wir haben über die Jahre gelernt, uns immer neuen Herausforderungen zu stellen“, erklärt Möscheid. „Immerhin betreten wir mit TWIKE neue Pfade, auf denen wir der Automobilindustrie in vielen Bereichen einige Schritte voraus sind und entsprechend flexibel auf kurzfristige Veränderungen reagieren müssen.“
In den nächsten Monaten wird TWIKE weitere Tests durchführen, die der Auswahl des passenden Batterieherstellers ermöglichen und die Eignung des VDA-Formats für den Serieneinsatz bestätigen sollen.
