münchener kolloquium
Conference on Future Automotive Technology
Focus Electromobility

18./19. März 2013, TU München, Campus Garching

Bericht

The future is E!

Über 300 Teilnehmer bei der zweiten „CoFAT“ in München

Als Auftakt des "münchener kolloquium“, der zentralen Kongress- und Veranstaltungswoche richtete der Cluster Automotive gemeinsam mit der TU München die "2nd Conference on Future Automotive Technology" (CoFAT) aus. Rund 30 aktuelle Konzepte und Zukunftsprojekte rund um das Thema Elektromobilität wurden dabei vorgestellt. Ziel der Konferenz vom 18.-19. März 2013 auf dem Campus Garching der TU München war es einmal mehr, potenzielle Partner für innovative Entwicklungen zusammenzubringen.

Neben den acht Plenarvorträgen bekamen die Teilnehmer in 36 Fachvorträgen zu Fahrzeug- und Antriebskonzepten, Energiespeichertechnologien, Produktion und neuen Mobilitätsservices Expertenwissen par excellence präsentiert.

Prof. Dr. Markus Lienkamp, Inhaber des Lehrstuhls für Fahrzeugtechnik an der Technischen Universität München leitete in seiner Einführung die Verfügbarkeit und Abhängigkeiten von fossilen Energieträgern aus heutiger Sicht und den Klimawandel als wesentliche Treiber für Forschung und Entwicklung für neue, bezahlbare Mobilitätskonzepte her. Als globale und nationale Trends, sind bereits heute divergierende Märkte, die wachsende Komplexität, Gesetzgebung im Rahmen der Emissionsregulierung, Entwicklung neuer Technologien und der Wandel der Industrielandschaft erkennbar.

Elektromobilität bedingt neue Fahrzeugkonzepte und bietet dabei große Chancen neue Marktbedürfnisse zu befriedigen. Einflußfaktoren sind unterschiedlichste geografische Gegebenheiten z.B. in Megacities aber auch in anderen Kultur- und Wirtschaftszonen. Die Hersteller gehen dabei unterschiedliche Wege, BMW beispielsweise mit der eigenen Submarke „i“ und völlig neuen Fahrzeugen, VW mit dem modularen Ansatz, z.B. eine up mit verschiedenen Antriebsformen zu rüsten. Einen völlig neuen Ansatz entwickelt die TU München in Asien: noch in diesem Jahr wird das Konzept eines Elektrotaxis für Singapore vorgestellt. Kernstück ist ein Superschnellladeverfahren - innerhalb von 15 min soll die Batterie aufgeladen werden. Die dadurch verkürzte Lebensdauer der Batterie ist dabei immer noch wirtschaftlicher als die notwendigen Aufwendungen für die Maximierung rein elektrischer Reichweiten.

Neben Elektroantrieben und Hybridisierung wird Erdgas und EE- Gas ein großes Potenzial als Energieträger eingeräumt – die längere Verfügbarkeit als Öl sowie die vorhandene und weit entwickelte Technologie mit Verbrennungsmotoren sind nur zwei von vielen Argumenten der Experten. Das Elektrofahrzeug steht derzeit über die gesamte Fahrzeuglebensdauer, mit einer angenommenen Fahrleistung von 150.000 km und dem heutigen Energiemix, auf Augenhöhe mit einem optimierten Diesel-Motor.

Eine weitere Herausforderung besteht für die neuen Fahrzeugkonzepte in Sicherheitsfragen. Es muss berücksichtigt werden, dass Elektrofahrzeuge in Leichtbauweise und große schwere Limousinen oder SUVs gleichzeitig im Straßenverkehr unterwegs sind. Das größte Problem ist dabei die Massenkompatibilität. Lösungsansätze bieten künftig Fahrerassistenzsysteme, Knautschzonen aus Leichtmetall, Außenairbags und der Einsatz von Batterien als Tilgemassen.

Starken Einfluss auf den Erfolg der Elektromobilität hat die Auslegung der Antriebsstränge in den Fahrzeugen. Die Kombination verschiedenster Einzelkomponenten ist dabei Stand der Technik. Künftiges Augenmerk liegt auf der Entwicklung effizienter komplexer Antriebseinheiten, angepasst an Anwenderbedürfnisse. Durch die Vollintegration entstehen weniger Schnittstellen zum Fahrzeug.

Für den elektromotorischen Antrieb für Fahrzeuge diskutiert die Branche momentan, welches elektromotorische Prinzip am geeignetsten erscheint. Im Kontext von Ressourcenknappheit, Nachhaltigkeit und Rohstoffverfügbarkeit könnte der Synchron-Reluktanz-Motor, der ohne Magnete arbeitet und bisher als Standmotor in Industrie- und Haushaltsgeräten fungiert, als ein mögliches Konzept für einen Technologietransfer in die Fahrzeugbranche gelten. Die zur sicheren Auslegung von elektrischen Fahrzeugantrieben entwickelten neuen Technologien finden inzwischen ebenfalls Anwendung in anderen Branchen.

Die Batterieforschung, besonders für Lithium- Ionen- Batterien hat im letzten Jahrzehnt große Fortschritte gemacht. Der Einsatz neuer Chemikalien und Materialien hat dabei aber auch Sicherheitsprobleme zutage befördert, die heute noch nicht zu 100 % beherrschbar sind. Es gibt einige vielversprechende Materialkompositionen für die Elektroden, wie beispielsweise HV-Spinell. Besondere Bedeutung kommt aber auch den Elektrolyten zu, die durch Additive den Alterungsprozessen entgegenwirken oder zur Erhöhung der Sicherheit (z.B. Flammschutz) beitragen können.
Li-Ionentechnologie wir ebenfalls im Niedrigspannungsbereich bei künftigen 48 V Bordnetzen eine Rolle spielen und auch dadurch weitere technologische Impulse erhalten.

Aus Gründen der Gewährleistung muss sichergestellt werden, dass Batterien auch die angegebenen Eigenschaften besitzen. Es gibt für Batterien noch keine genormten Tests. Der TÜV Süd hat für Batterieprüfungen ein spezielles Prüffeld aufgebaut. Ein häufig angewendeter Versuch ist der sog. Nageltest. Hier wird ein Nagel mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in einzelne Batteriezellen eingebracht. Für Crashszenarien scheinen diese Tests nicht geeignet. Für die Optimierung des mechanischen Designs von Batterien ist eine gezieltere Erprobung notwendig. Weiter erforscht und entwickelt werden Analysemethoden, um die Alterung von Material und Elektrolytzusammensetzung und den Einfluss von Temperaturschwankungen zu studieren. Enorme Entwicklungspotenziale sind vorhanden, jedoch wird der Einsatz der neueren Batterietechnologien im Fahrzeug noch 8-10 Jahre dauern.

Mobilitätsservice gibt es mit Car-Sharing-Konzepten bereits seit 25 Jahren. Diese “Stand-alone-Lösungen” werden künftig abgelöst durch ganzheitliche Mobilitätkonzepte, die alle Möglichkeiten der Mobilität abdecken, vom ÖPNV über Fahrrad-Mietsysteme, Privatfahrzeuge bis hin zu Car Sharing. Diese sind auf ständige Kommunikation aller beteiligten Elemente angewiesen (Ladestation, Nutzer, Transportmitteln) - selbst Wetterinformationen werden mit einbezogen. Alle Informationen werden mittels moderner Web- und Smartphone Applikationen bezogen und gesendet. Sogar eine "Fernsteuerung“ von Sharing Fahrzeugen an definierte Stationen ist inzwischen denkbar, um eine optimale Verfügbarkeit mit geringem Personalaufwand zu gewährleisten. Das Fahrverhalten mit E- Fahrzeugen wird bereits heute in Forschungsprojekten anhand von Vergleichsfahrten auf Referenzrouten erfasst und findet so Eingang in künftige Systemelösungen.

Mobilitätskonzepte mit Elektrofahrzeugen gelten mit ihren vielfältigen ökologischen, ökonomischen sowie sozialen Vorteilen als fortwährender Trend in unserer Zukunft. Für den Erfolg von E-Carsharing müssen Unternehmen und Gesetzgeber eng zusammenarbeiten. Ein erster Ansatz zur Marktdurchdringung kann der gezielte Aufbau von E- Flotten in geeigneten Unternehmen sein. Auch OEM´s agieren inzwischen als Operator bzw. Betreiber von Mietflotten oder auch als Zulieferer für Betreiber. Im Fokus ist dabei eine schnelle Verfügbarkeit für neue technischen Fahrzeugfeatures für den Endkunden. Ganz neue Geschäftsmodelle ergeben sich außerdem durch die Entwicklung von Abrechnungssystemen. Weiter in der Diskussion, aus ökologischer und ökonomischer Sicht, sind Batteriewechselsysteme.

Über die Fahrzeugproduktion hinaus muss künftig ebenso die Rohmaterialproduktion und die Entsorgung mitberücksichtigt werden. Einen erweiterten Blick auf den kompletten Lebenszyklus der wichtigsten Komponenten werfen die Forscher u.a. von der TU-München. Vergleicht man die drei gängigsten Karosserierohmaterialien, Stahl, Aluminium und Karbon sieht man, dass Leichtbaumaterialien zwar den Verbrauch von Fahrzeugen senken, ökologisch aber bedenklich sind. Ebenso wurden drei verschiedene Motortechnologien und eine Vielzahl von Batterien untersucht. Zukünftig werden End-of-life Konzepte für Batterien betrachtet, sowie die Sensitivität der Parameter für die Analysen weiter erhöht. Die Batteriefertigung ist ohnehin eine der momentan stark im Fokus stehenden Technologien. Neben Untersuchungen verschiedener Fügetechnologien, wird u.a. ein besonderes Augenmerk auf die Arbeitssicherheit beim Umgang mit Spannungen größer 60V gelegt. Audi arbeitet gemeinsam mit dem Fraunhofer Institut IFAM an einem speziellen Kleber in der Zellfertigung, welcher im Falle eines thermal-Runaways im späteren Betrieb zwischen den Zellen wegschmilzt und somit die Wärmeübertragung zur nächsten Zelle unterbricht. Neue Fertigungsverfahren kommen auch bei neuen Bauelementen wie Hochspannungssteckverbindern für Elektrofahrzeuge zum Einsatz und werden an der TU München entwickelt und erforscht.

Wie unkonventionell Lösungen für die urbane Mobilität seien können, zeigt das bei Projekt Visio.M. Ziel der Wissenschaftler der Technischen Universität München und der Ingenieure von 16 Industriepartnern wie BMW, Daimler und Continental ist es, die Gegensätze von Leichtbau und Sicherheit aus unterschiedlichen Blickwinkeln aufzulösen. Visio.M will trotz minimalem Gewicht ein Sicherheitsniveau realisieren, das dem Schutz in gängigen Autos mit Verbrennungsmotor ebenbürtig ist. „Jeder Partner bringt spezifisches Know-how mit, sei es beim Antrieb, den Batterien oder beim Leichtbau der Fahrzeugkarosserie“, schilderte Prof. Markus Lienkamp. "Gemeinsam erarbeiten wir ein grundlegend neues Konzept von Elektromobilität: Es soll Sicherheit, Effizienz und Leichtigkeit verbinden und gleichzeitig den Kundenwünschen in Bezug auf Fahrdynamik, Komfort und Design gerecht werden." Das ebenfalls in der Ausstellung gezeigte Projekt „FAIR“ der BMW Group Forschung und Technik GmbH wiederum zielt auf die Integration von Fahrwerks- und Antriebskomponenten ins Rad, was bei E-Mobilen Bauraumvorteile mit geringen Abstrichen in der Fahrdynamik ermöglicht. Ziel des von der Bayerischen Forschungsstiftung geförderten Projekts ist eine systematische Untersuchung so genannter In-Wheel-Varianten.

Starke strategische Partnerschaften zwischen Energieversorgern, Batterieherstellern, Herstellern und Entwicklern von Elektrofahrzeugen, Systemzulieferern, Forschungseinrichtungen, den Verbänden und der Politik haben einen besonders hohen Stellenwert, um die E-Mobilität wettbewerbsfähig zu machen, so BEM-Präsident Kurt Sigl. Rinspeed-Gründer Frank M. Rinderknecht appellierte in seinem viel beachteten Vortrag an die Kongressteilnehmer, den Faktor Emotion bei der Entwicklung von E-Mobilen und -Konzepten nicht zu vernachlässigen.

Der Termin der 3. Conference on Future Automotive Technologies steht bereits fest. Sie findet vom 17.-18. März 2014 wieder an der TU München statt.

Ansprechpartner: Holger Czuday

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