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4.2014

AUTOMOBIL & VERNETZUNG

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LEICHTBAU ELEKTRO-ANTRIEBHEV-BATTERIENMehr Leistung oder mehr Kapazität? S. 26

Multidiszipl inäre Optimierung S. 34

„Volkswagen ist vorbereitet“ S. 40

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AuftaktElektronik & Connectivity

12 TITELSTORY

Antrieb 4.0Durch Daten aus dem Internet sollen Autos weniger verbrauchen

16 EXPERTEN-FORUM

Was bringt der vernetzte Antrieb?Experten von AVL, Conti, Daimler und der Uni Stuttgart geben Antwort

18 TRENDSCOUT

eCarTec 2014Neue Ideen für Elektro- und Hybridfahrzeuge

20 MOBILITÄTSDIENSTE

Eine gemeinsame Sprache für Auto und Smart HomeNeue Kommunikationsstandards für mehr Energieeffizienz

24 SOFTWARE-ENTWICKLUNG

Schöne neue App-WeltWer macht das Geschäft mit der Entwicklung mobiler Dienste?

Spezial IT & Elektronik

8 MOBILE WELT

Es grünt so grünDieselkraftstoff aus Algen im Laborversuch

10 NEWS

Menschen & MärkteAktuelles zu nachhaltiger und vernetzter Mobilität

Fahrzeuge & Komponenten

26 BATTERIETECHNIK

Spagat zwischen Batterie-leistung und -kapazitätAkku-Konzepte für Plug-in- Hybridfahrzeuge

30 FAHRZEUGKONZEPTE

Das Taxi der ZukunftIntelligente Vernetzung spart 40 Prozent aller Fahrten

Rubriken

6 Editorial48 Impressum48 Firmenverzeichnis50 Top & Stop

8 12 20

26

I NHALT

4 M ob i l i t y 2 . 0 | A u s g abe 4 .2014

34 ENTWICKLUNGSMETHODIK

Leichtbau mit GripsGewicht sparen durch multidimensionale Optimierung

Mobilität & Verkehr

40 ELEKTROMOBILITÄT

„Wir sind vorbereitet“ Das Mobility 2.0Gespräch mit Dr. Andreas Lassota, Volkswagen

Entwicklung & Produktion

Energie & Infrastruktur

42 LADEMANAGEMENT

Angepasst ladenEine neue Generation von Charge Controllern verspricht Flexibilität

46 LADESÄULEN

Wie viel Power darf ’s denn sein?Die Ladeinfrastruktur muss sich den Nutzerbedürfnissen anpassen

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34 40 42

INHALT

5Mob i l i t y 2 . 0 | A u s g a be 4 .2014

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ED ITO R IAL

Carsharing als Inbegriff einer Mobilität 2.0 entwickelt sich zum boomenden Ge-schäft. Im September kletterte die Anzahl registrierter Nutzer über die Marke von einer Million. Zwar sind die Kunden überdurchschnittlich jung (bei DriveNow im Schnitt 34 Jahre), aber das Durchschnittsalter steigt kontinuierlich. Autoteilen ist in der Mitte der Gesellschaft angekommen.

Dennoch: Im Jahr 2013 wechselten hierzulande Neu- und Gebrauchtwagen für rund 150 Milliarden Euro ihre Besitzer, während der gesamte Carsharing-Markt in Deutschland auf 150 Millionen Euro – ein Promille davon – geschätzt wird. Nur sieben Prozent aller DriveNow-Kunden verzichten auf ein eigenes Auto. So verlo-ckend der Gedanke einer neuen Sharing-Ökonomie erscheinen mag: Das Streben nach Autonomie und Besitz ist im Menschen tief verwurzelt. Alle Argumente für das Carsharing, also beispielsweise die hohen täglichen Stillstandszeiten privat genutzter Pkw, appellieren an die Vernunft. Längst ist jedoch erwiesen, dass der sich stets rati-onal verhaltende „Homo oeconomicus“ eine Fiktion ist.

Wer also nach Mobilitätslösungen für überfüllte Innenstädte oder besseren Klima schutz sucht, muss den ganzen Menschen ins Kalkül ziehen. In einer freien Gesellschaft sollten diese Lösungen nicht durch Verbote und Vorschriften erzielt werden. Stattdessen gilt es Angebote attraktiv zu machen, die das gesamtgesellschaft-lich gewünschte Verhalten verstärken. Ansatzpunkte dazu gibt es ausreichend: Ein-fach zu bedienende Apps, saubere, attraktive Fahrzeuge und reservierte Stellplätze im Stadtzentrum überzeugen immer mehr Menschen.

Die Mobilität 2.0 kommt in kleinen Schritten, verlangt Ausdauer und muss Rück-schläge verkraften. Aufzuhalten ist sie aber nicht.

Viel Spaß bei der Lektüre Ihr

Promille-Mobilität

Johannes Winterhagen, Leitender Redakteur, [email protected]


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ES GRÜNT SO GRÜNVor genau 25 Jahren hat Audi mit dem ersten TDI die Welt der Dieselmotoren verändert:

Sparsame Direkteinspritzer mit Abgasturboaufladung wurden zum Standard. Nun will der Automobil hersteller den TDI noch sauberer machen.

TEXT: Johannes Winterhagen, Mobility 2.0 B ILD: Audi www.mobility20.net/PDF/92788M20

M ob i l i t y 2 . 0 | A u s g abe 4 .20148

Vom Labor in den MotorIn New Mexiko betreibt Audi mit

dem Start-up „Joule“ eine De-

monstrationsanlage, in der Mikro-

organismen Dieselkraftstoff mit

Hilfe von Wasser, Kohlendioxid und

Sonnenenergie produzieren. Anders

als bei vielen anderen Verfahren,

die auf pflanzliche Photosynthese

zurückgegreifen, benötigen die

Mikroorganismen kein Trinkwasser,

sondern kommen auch mit Brack-

oder Salzwasser zurecht.

Getestet werden die neuen Kraft-

stoffe nicht nur im Labor, sondern

auch in modernen TDI-Motoren.

Mit gutem Erfolg, wie man aus

Ingolstadt hört. Die Motoren

müssen nicht modifiziert werden,

und aufgrund seiner chemischen

Reinheit verbrennt der „E-Diesel“

besonders schadstoffarm.

B IOKRAFTSTOFFE | M OB ILE WELT


50 Prozent weniger Partikelemissionen und rund 20 Prozent weniger Treib

Bei Erdgasmotoren ist die Abweichung zwischen dem real auf der Straße erzielten und dem im Normzyklus ermittelten Verbrauch geringer als bei allen anderen PkwAntrieben. Das ergab eine von der Initiative Erdgas Mobil vorgenommene Auswertung der Verbrauchsdaten, die im „Eco Test“ des Automobilclubs ADAC erzielt wurden. Im Schnitt wich der Verbrauch der elf getesteten Erdgasfahrzeuge um neun Prozent von den Herstellerangaben ab. Bestes Fahrzeug im Test war ein Golf TGI mit einer Abweichung von nur drei Prozent.

Entgegen ihrem Ruf waren Benziner mit durchschnittlich zehn Prozent aber

nicht viel schlechter. Allerdings dürfte die Streuung der Abweichungen besonders groß gewesen sein. Dieselfahrzeuge weichen – bei absolut allerdings geringeren CO2Emissionen – durchschnittlich

um 15 Prozent nach oben ab. Deutlich schlechter schnitten Elektro und Hybridfahrzeuge ab.

MARKTBLICKMenschen & Märkte

EFFIZIENZASSISTENTEin vom Bundesforschungsministerium ge

fördertes und von BMW geleitetes For

schungsprojekt beweist: Unterstützt man un

geübte Elektromobilisten mit einem „Effi

zienz assistenten“, kommen sie mit derselben

Batterie 15 Prozent weiter.

Mehrverbrauch: Gasfahrzeuge überschreiten die Herstelleran-

gaben weniger als Elektromobile.

Erdgasfahrzeuge: Die ehrlichsten CO2-Werte

Kein Strohfeuer

KREDITPROGRAMMDie staatliche KfW-Bank sollte ein Kreditpro

gramm auflegen, das die Anschaffung von

Elektro und Brennstoffzellenfahrzeugen för

dert. Dies empfiehlt die Landesagentur für Elektromobilität Baden-Württemberg in

einer aktuellen Studie zum Thema Wasser

stoff.

GALGENFRISTDie EUKommission fordert Deutschland

förmlich dazu auf, die deutschen Automobil

hersteller zum Einsatz des synthetischen Käl

temittels „R1234yf“ zu zwingen. Das Mittel

gilt als feuergefährlich und bildet unter Um

ständen giftige Flusssäure (siehe auch S. 50).

SUV-VERBOTEin Gewinner des GreenFleet Award 2014 des

TÜV Süd ist das ElektrotechnikUnternehmen

Elobau. Die Mitarbeiter erhielten Werksfahr

räder für den Verkehr zwischen den zwei

wichtigsten Standorten und dürfen als

Dienstwagen keine SUVs mehr bestellen.

hausgase sind das Ergebnis eines Flottentests, den Daimler gemeinsam mit dem SpezialchemieUnternehmen Clariant durchführt. Grund für die Reduktion: In den Benzinmotoren der 20 Versuchsfahrzeuge wird ein Kraftstoff verwendet, der zu einem Fünftel aus Bioethanol hergestellt wird. Für die Produktion des Biosprits kommen jedoch nur nicht essbare Agrarreststoffe zum Einsatz, vor allem Stroh. Das normalerweise schlecht verwertbare Stroh wird dafür in einer Testanlage im bayrischen Straubing mit speziellen, von Clariant entwickelten Enzymen aufgespalten.

Versuchsträger: Vor der Bioethanolanlage

von Clariant in Straubing (Bayern)

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Quell

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Mob

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BUSSPURENEnde September hat das Bundeskabinett ei

nen neuen Gesetzesentwurf auf den Weg ge

bracht. Kommunen dürfen für Elektroautos

künftig besondere Verkehrsregeln aufstellen

– etwa was die Benutzung von Busspuren be

trifft.

AUFTA KT


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Antrieb 4.0

Fragt man junge Erwachsene, ob sie eher auf das Auto oder das Handy verzichten würden, ist die Antwort deutlich: Das Auto ist wichtig, aber nicht zwingend. Einer Umfrage zufolge, die Stefan Bratzel von „Center of Automotive Management“ 2011 durchführte, können sich 75 Prozent der 18- bis 25-Jähri-gen nicht vorstellen, einen Monat auf ihr Mobiltelefon zu ver-zichten. Umgekehrt verhält es sich mit dem Auto: 60 Prozent können sich vorstellen, es einen Monat stehen zu lassen.

Das Auto wird Teil eines Internets der Dinge. Die um sich greifende Vernetzung erfasst auch den Fahrzeugantrieb und verändert die Arbeit der Maschinenbauer. Eine Grund-satzbetrachtung.

Der Schluss, den Bratzel aus der Umfrage zog, ist inzwi-schen Allgemeingut in der Automobilindustrie: „Das vernetzte Auto bietet für Automobilhersteller eine Chance, große Teile der jungen Generation wieder für das Auto zu begeistern.“ So werden seit Jahren die Infotainmentsysteme um immer mehr Funktionen angereichert, die Grafikqualität auf den Displays kommt mittlerweile an hochwertige PC-Spiele heran. Um die Apps, die jeder auf dem Handy mit sich trägt, auch während

TEXT: Johannes Winterhagen, Mobility 2.0 BILDER: BMW, Bosch, Daimler www.mobility20.net/PDF/92155M20


direkte Verdrahtung auf die Daten aller Fahrzeugsensoren zu-rückgreifen können. Ein simples Beispiel für eine daraus ent-standene realisierbare Funktion ist das Ineinandergreifen von Antiblockiersystem und Motorsteuerung bei Notbremsungen. Und auch heute, wo hochkomplexe hybridisierte Antriebssys-teme zu regeln sind, ist CAN weiterhin die Basistechnologie – etwa wenn Topologiedaten aus dem Navigationssystem für die Entwicklung einer Fahrstrategie verwendet werden.

IP-Kommunikation kommt

Mittlerweile bekommt der CAN-Bus allerdings Konkur-renz – und zwar durch ein IP-basiertes Ethernet. Was den Autoelektronikern der ersten Stunde undenkbar schien, ist in den ersten Fahrzeugen von BMW bereits Realität: Die Kom-munikation läuft in einem Format, das seit 30 Jahren die Bü-rowelt dominierte, lange jedoch alles andere als autotauglich erschien: Zu unzuverlässig, zu wenig hierarchisch – und die passenden Kabel gab es auch nicht. Der Ersteinsatz erfolgt daher auch nur für die Anbindung eines kamerabasierten As-sistenzsystems. Und doch ist damit eine Revolution in Gang gekommen, vergleichbar der bislang überwiegend auf propri-etärer Kommunikationstechnik basierenden Fabrikautomati-sierung. Die Produktionstechniker diskutieren die Umstellung unter dem Stichwort „Industrie 4.0“. Visionäre – aber auch Forscher – träumen von einer Fabrikhalle, in der Maschinen und Werkstücke per drahtlosem Internet verbunden sind und den Produktionsablauf vollständig selbst organisieren.

Grundsätzlich gilt für jedes geregelte System, dass die Re-gelgüte besser wird, wenn möglichst alle variablen Eingangs-parameter, die auf das Ergebnis einen Einfluss haben, mög-lichst exakt bekannt sind. Dies gilt insbesondere für Hybrid-fahrzeuge, weil dort die möglichen Ausgangsparameter nicht

der Fahrt nutzen zu können, werden verschiedene technische Lösungswege beschritten: Apple und Google setzen mit Car-play und der Open Automotive Alliance auf jeweils eigene, den Betriebssystemen angepasste Standards. Daneben operiert das von der Automobilindustrie angestoßene „Mirror Link“ (siehe Beitrag dazu auf Seite 24).

Doch verbraucht ein Auto, das eine Standleitung ins Inter-net besitzt, weniger Kraftstoff und trägt dadurch zum Klima-schutz bei? Die Suche nach einer Antwort muss bei der Vernet-zung der einzelnen Komponenten innerhalb des Fahrzeugs be-ginnen. Diese startete bereits in den neunziger Jahren, als mit dem ursprünglich von Bosch entwickelten CAN (Controlled Area Netwerk) ein abgesichertes, automobiltaugliches Bussys-tem zur Verfügung stand, das sukzessive zum Branchenstan-dard wurde. Es schaffte die Voraussetzung dafür, dass elektro-nisch geregelte Antriebssysteme wie Motor und Getriebe ohne

Totale Vernetzung: Der Antrieb

sieht die Zukunft voraus.

T I T ELSTORY | ELEKTRON I K & CONNECT IV I TY


nur in einem weiten Bereich streuen, sondern Entscheidungen über anzustrebende Zustände des Gesamtsystems zu treffen sind. Ist es also das Ziel, eine Strecke A mit möglichst geringem Energieeinsatz zurückzulegen, dann gilt es die dafür notwen-digen Informationen zusammenzutragen. Viele der Informati-onen liegen allein aufgrund des fahrzeuginternen Austausches schon vor: So sind der Ladezustand der Batterie und die Fahr-strecke – für hybridisierte Antriebe die wichtigsten Eingangs-parameter – bekannt, zumindest sofern der Fahrer ein Naviga-tionssystem benutzt.

Bis vor kurzem hatten die Daten zur Fahrstrecke das Man-ko, dass wenig oder gar nichts über bevorstehende Berg- oder Gefällestrecken bekannt war. Doch mittlerweile bieten mehre-re Zulieferer einen „elektronischen Horizont“ an. Der ist nicht nur für hybridisierte Pkw, sondern auch für konventionell be-triebene Nutzfahrzeuge von Bedeutung. So hat Bosch zur IAA einen „Landstraßenassistenten“ angekündigt. Dieser Regler passt die Geschwindigkeit vollautomatisch an das Strecken-profil an und berücksichtigt dabei auch Hindernisse, die der Fahrer aufgrund von Kurven oder Kuppen gar nicht erkennen kann.

Höhere Prognosegüte

Nachdem seit mehr als zehn Jahren intensiv an Hybridfahr-zeugen entwickelt wird, sind die berechneten Fahrstrategien so weit optimiert, dass eine weitere Verbrauchsreduzierung nur erreicht werden kann, wenn auch jene Parameter berücksich-tigt werden, die aus der sich dynamisch verändernden Umwelt resultieren. Der wichtigste hierbei ist sicher der Verkehrsfluss. Wird er auch heute schon von Navigationssystemen erfasst, so

ist die Prognosegüte noch immer eingeschränkt. Sofern nicht – wie bei einigen Highend-Systemen der Fall – Verkehrsfluss-daten von Google genutzt werden, ist die Latenzzeit zwischen tatsächlichem Geschehen auf der Straße und Meldung zu groß. Spontane Ereignisse zu erfassen und weiterzugeben – etwa eine Notbremsung wenige Hundert Meter voraus –, ist mit der heutigen Kommunikationstechnik schlicht unmöglich. Grundsätzlich technisch realisierbar sind solche Funktionen, die nicht nur die Sicherheit erhöhen, sondern auch den Ver-brauch absenken, aber durchaus, wie das herstellerübergrei-fende Forschungsprojekt „simTD“ gezeigt hat.

Aber auch ohne Drahtloskommunikation sind die Kraft-stoffeinsparungen enorm, wenn die Verkehrs- und Wetter-daten die topographischen Informationen ergänzen. In einer 2012 vorgestellten Arbeit zeigte Professor Giorgio Rizzoni, In-haber eines von Ford finanzierten Lehrstuhls an der Ohio State University, dass der Verbrauch von Plug-in-Hybridfahrzeugen um rund 20 Prozent verringert werden kann, wenn der zu er-wartende Geschwindigkeitsverlauf jeweils für die kommenden 60 Sekunden bekannt ist. Die Daten für seine prädiktive Ver-kehrsstrategie hatten Rizzonis Studenten aus frei im Internet verfügbaren Quellen besorgt.

Störungen im Verkehrsfluss verhindern

Nun ist der Verkehrsfluss aus Fahrzeugsicht bislang eine reine Eingangsgröße. In einem Internet der Dinge könnte das geregelte System eines Tages selbst zum Regler werden. Denn sind die Fahrstrecken vieler Verkehrsteilnehmer vorab be-kannt, könnten auch die zur Verkehrssteuerung eingesetzten Systeme, etwa Signalanlagen (vulgo: Ampeln) oder temporä-

ELEKT RO N IK & CO N N E CT IV I TY | T I T E L ST ORY


Auf dem Vormarsch: Das IP-basierte

Ethernet hält Einzug ins Automobil.

re Tempobeschränkungen auf gewissen Autobahnabschnitten vorausschauend gesteuert werden. Bislang sind solche Systeme bestenfalls teilautomatisiert, sie reagieren auf Störungen, an-statt diese von vorne herein zu verhindern.

Womit der Mensch, sprich der Fahrer, ins Spiel kommt. Sein Verhalten stellt die am wenigsten terminierte Eingangsvariable für den Fahrzeugantrieb dar – und das wird so bleiben, so lan-ge nicht Menschen vom Gesetzgeber dazu gezwungen werden, sich aus Sicherheitsgründen ausschließlich in autonomen Au-tos zu bewegen. Doch so sehr sich der Mensch seiner Indivi-dualität rühmt: Sein Verhalten in der Zukunft ist in der Regel aufgrund historischer Daten relativ gut prognostizierbar. Dies gilt insbesondere für sein Fahrverhalten. Ungelöst ist allein die Frage, wie ein bestimmter Fahrer bei einem Fahrzeugwech-sel zuverlässig erkannt werden soll. Eine Identifizierung über das am Leib getragene Mobiltelefon wäre zwar grundsätzlich möglich, dem stehen allerdings datenschutzrechtliche Fragen entgegen. Vorerst behilft man sich daher mit einer Fahrer-typ-Erkennung aufgrund der aktuellen Fahrweise – oder noch einfacher mit Fahrprogrammschaltern, die die Wahl zwischen Komfort-, Öko- oder Sportmodus lassen.

Intelligente Fahrzeugsysteme

Viele der hier diskutierten Fragen sind Aufgabenstellungen der Informatik. Bleibt für die angehenden Maschinenbauer – oder auch die Elektrotechniker – denn ausreichend Arbeit? Ja, denn nur mit Bits und Bytes bewegt sich ein Auto keinen Milli-meter von der Stelle. Durch die Informationstechnik entstehen Möglichkeiten, in der Vergangenheit starre durch intelligente Systeme zu ersetzen. Zwei Beispiele dafür:

– Noch immer sind bei einem großen Teil der weltweit gebauten Motoren die Ventilöffnungs- und -schließzeiten geometrisch terminiert, bei modernen Ottomotoren ist zumindest eine Phasenverschiebung durch einen Nock-wenwellensteller Standard. Die Vorteile vollvariabler Ventiltriebssysteme sind zwar eminent. Im realen Verkehr lässt sich deren theoretisches Potenzial nicht vollständig ausschöpfen, da die Übergänge zwischen verschiedenen Betriebsarten nur reaktiv erfolgen kann. Aus Komfort-gründen – man weiß ja nicht, was der Fahrer als nächstes tun wird – sind Latenzzeiten in der Regel höher als eigent-lich technisch notwendig.

– Die Kühlwassertemperatur ist bei modernen Motoren zweistufig, in einigen Fällen auch bereits stufenlos regel-bar. Dies führt indirekt über den benötigten Volumen-strom der Kühlwasserpumpe zu niedrigeren CO2-Emis-sionen. Aufgrund der thermischen Trägheit des Kühlme-diums würde das Kühlsystem von einer Vorausschau auf kommende Lasten besonders profitieren. Ähnliches gilt für die indirekte, gekühlte Abgasrückführung.

Teleüberwachung wie bei Rennfahrzeugen

Lokale Intelligenz, vernetzt mit der großen Welt, das gilt künftig für nahezu alle Motorkomponenten. Ein weiterer Nut-zen für den Autofahrer könnte darin liegen, dass auftretende Fehler mechanischer Natur frühzeitig vor Ort detektiert wer-den können. Eine permanente Teleüberwachung aller Schlüs-selkomponenten, heute noch Rennfahrzeugen vorbehalten, würde es ermöglichen, Fahrzeuge gezielt in Werkstätten geru-fen werden. Und sogar die TÜV-Prüfung könnte eines Tages überflüssig werden. ☐

T I T ELSTORY | ELEKTRON I K & CONNECT IV I TY


Strategisches Vorgehen:

Moderne Plug-in-Hybridfahr-

zeuge berechnen die Fahrstrate-

gie bereits streckenabhängig.

EXPERTEN-FORUM

Informationen aus der Cloud

„Die große zukünftige Herausforderung wird sein, die thermische, mechanische und elektrische Energie im Fahrzeug unter hochkomplexen Anforderungen möglichst effizient und präzise zu nutzen. Während die Motorsteuerung heute aus-schließlich auf Signalen von im Fahrzeug befindlichen Senso-ren basiert, wird morgen auch verstärkt auf Information von externen Quellen wie anderen Fahrzeugen oder einer Cloud zurückgegriffen. Dank der Vernetzung des Antriebsstrangs mit der Cloud, „vernetztes Energiemanagement“ genannt, wird dem Endkunden durch die Verbrauchsreduktion ein sig-nifikanter Mehrwert geboten.

Der Verbrennungsmotor wird, solange er läuft, bei einem besseren Wirkungsgrad betrieben und bei einer Hybridstrate-gie möglichst oft ausgeschaltet. Unter Zuhilfenahme von Echt-zeit-Verkehrsdaten oder den Ampelphasen kann das Fahrzeug zum Beispiel selbstständig entscheiden, zu welchem Zeitpunkt der Motor ausgeschalten werden kann, ohne damit den Ver-kehrsfluss oder die Fahrdauer negativ zu beeinträchtigen.“

Das Auto als vorausschauender Fahrer

„Die Vernetzung des Fahrzeugs ist eines der großen Inno-vationsthemen in der Automobilindustrie. Bei Mercedes-Benz nutzen wir die entstehenden Potenziale, um die Mobilität von morgen noch sauberer und sicherer zu gestalten. Die Vernet-zung von Sensoren und Fahrzeugsystemen macht das Auto zum mitdenkenden, vorausschauenden Partner – neben den Bereichen Sicherheit, Komfort und Infotainment eben auch in punkto Verbrauchseffizienz.

So zeigt beispielsweise unsere intelligente Betriebs- und Fahrstrategie für Hybridfahrzeuge, was durch intelligente Kommunikation des Fahrzeugs mit seinem Umfeld alles mög-lich ist. Sie berücksichtigt den Streckenverlauf und die Ra-darinformation für die Antriebssteuerung. Und zwar mit der Zielsetzung, einen optimalen Einsatz der verfügbaren Energie entlang der gewählten Route zu gewährleisten sowie das ma-ximale Rekuperationspotenzial auszuschöpfen. Zudem nutzen wir Radarinformationen, um den optimalen Gang für die indi-viduelle Fahrsituation zu wählen.“

TEXT: AVL, Continental, Daimler, Universität Stuttgart BILDER: Unternehmen www.mobility20.net/PDF/91841M20

Was bringt der vernetzte Antrieb?Motor und Getriebe können bald schon in die Zukunft sehen. Doch hilft die Vernetzung des Antriebs wirklich dabei, klimaschädliche Emissionen zu verringern? Vier Fachleute von Continental, Daimler, AVL und der Universität Stuttgart nehmen exklusiv für Mobility 2.0 Stellung.

ELEKT RO N IK & CO N N E CT IV I TY | E XPE RT E N -FORUM


Christopher Breitsameter, Leiter Business Development Division

Powertrain bei Continental

Dr. Uwe Keller, Entwicklungs-Projektleiter Hybrid Powertrain bei

Mercedes-Benz

Optimales Zusammenspiel der Motoren

„Eine Vernetzung der Antriebskomponenten im Fahrzeug ist heute nicht mehr wegzudenken, eine Vernetzung von Fahr-zeugen befindet sich hingegen im Forschungs- und Entwick-lungsstadium und wird künftig eines der großen Optimie-rungsthemen des Individualverkehrs sein. Grundsätzlich gilt: Je technisch komplexer ein Fahrzeugantrieb ist und je mehr der Fahrer bereit ist, sich „fahren“ zu lassen, desto eher lassen sich direkte und indirekte CO2-Reduzierungen durch Fahr-zeug- und Antriebsvernetzung erzielen.

Wenn beispielsweise der Partikelfilter eines Dieselhybrid mit so vielen Partikeln gefüllt ist, dass die thermische Regene-ration ansteht, würde es im Stadtverkehr relativ viel Kraftstoff kosten, die Abgastemperatur auf über 600 °C anzuheben. Dank Navigationssystem kann das Motorsteuergerät die thermische Regeneration jedoch auf den Beginn eines Autobahnabschnitts mit Steigung verlagern und so „Heizkraftstoff “ einsparen.

Ein solches Zusammenspiel von Dieselmotor und Elektro-motor lässt sich nur bei einer detaillierten Kenntnis der Ver-kehrssituation planen. Die Fahrstrategie muss während der Fahrt permanent mit dem Eintreffen neuer Informationen ak-tualisiert werden. Selbstverständlich muss der Fahrer auch be-reit sein, der Fahrstrategievorgabe zu folgen – entweder indem er entsprechende Hinweise beherzigt oder sich „automatisiert“ fahren lässt. Dabei sind so ziemlich alle Zwischenstufen denk-bar.“ ☐

Die Komplexität steigt

„Ein vernetzter Antrieb ermöglicht die Optimierung des Energiemanagements, um Verbrauch und Schadstoffemissio-nen im Realfahrbetrieb über das bisher bekannte Maß hinaus abzusenken. Die ganzheitliche Auslegung von Komponenten und Betriebsstrategien in der vernetzten Umgebung erlaubt ei-ne optimale Dimensionierung der Komponenten während des Entstehungsprozesses des Fahrzeugs.

Mit der Vernetzung innerhalb des Gesamtfahrzeugs und zu den Informationen aus dem Fahrzeugumfeld kann der Antrieb vorausschauend geregelt werden. Zum Beispiel werden Fahr-bahntopografie, Schaltzeiten von Ampeln und das Fahrverhal-ten der anderen Verkehrsteilnehmer berücksichtigt.

Zur Steigerung der Kundenakzeptanz müssen die unter-stützenden Eingriffe am Sicherheitsempfinden der Kunden orientiert werden. Reproduzierbarkeit des Fahrverhaltens und die Einhaltung des Sicherheitsabstandes zu nachfolgendem Verkehr sind hierbei wichtige Einflussparameter.

Die Vernetzung führt zu einer Steigerung der Komplexität in der Entwicklung. Die AVL legt ihren Fokus daher einerseits auf die Gestaltung von Gesamtkonzepten und Betriebsstrate-gien, andererseits aber auch auf die Bereitstellung von Ent-wicklungsmethoden und Entwicklungswerkzeugen, die es erlauben, vernetzte Antriebsstränge schnell auf den Markt zu bringen.“

EXPERTEN - FORUM | ELEKTRON I K & CONNECT IV I TY


Prof. Dr. Uwe Dieter Grebe Geschäftsführer bei AVL List Prof. Dr. Michael Bargende, Inhaber des Lehrstuhls für Fahrzeug-

antriebe an der Universität Stuttgart

TRENDSCOUTELEKT RO N IK & CO N N E CT IV I TY | T RE N D SCOUT E CART E C

Trend #1

Ganz normale E-AutosWie man es schafft, ein Elektro-Auto so zu

bauen, dass der alternative Antrieb kaum auf-

fällt, zeigt Volkswagen mit dem e-Golf, der seit

Anfang des Jahres in Deutschland angeboten

wird. Die Ingenieure aus Wolfsburg haben alles

getan, um die komfortable Bedienung und den

hohen Nutzwert eines normalen Golf zu erhal-

ten. Der E-Motor mit bis zu 270 Newtonmeter

Drehmoment sorgt für ordentliche Beschleuni-

gungen, der Stromverbrauch ist mit 12,7 kW/h

auf 100 Kilometer moderat.

Der e-Golf Induktion Akku-Recycling

Trend #2

Induktiv ladenNoch ist induktives Laden nicht serienreif, hat

aber in Forschungsprojekten seine grundsätzli-

che technische Realisierbarkeit nachgewiesen.

Nun denken erste Unternehmen weiter und

wollen das Fahrzeug nun nicht nur im Stand,

sondern auch während des Parkens berüh-

rungslos laden. In aufwendigen Versuchen hat

Intis nachgewiesen, dass mit neu entwickelten

Fahrzeugspulen elektrische Leistungen von

30 kW für Pkw-Anwendungen und 60 kW für

Busanwendungen zu realisieren sind.

Trend #3

BatterierecyclingBatterien altern schneller als Menschen. Ist ihre

verbleibende Kapazität für den mobilen Einsatz

zu gering, bedeutet das jedoch nicht das Ende:

Batterien können dann noch in „intelligenten“

Stromnetzen als Puffer für situativ überschüs-

sigen Solarstrom dienen. Was bislang vor allem

schöne Theorie ist, überprüft BMW in den Ver-

einigten Staaten bereits auf Praxistauglichkeit.

Mittlerweile liegen erste Ergebnisse des staat-

lich geförderten Projektes vor, die beweisen,

dass die Idee auch in der Realität trägt.

Als Leitmesse für Elektro- und Hybrid-Mobilität versteht sich die eCarTec, die in München vom 21. bis zum 23. Oktober stattfindet. Die Redaktion von Mobility 2.0 hat fünf Trends ausgewählt, über die auf dem Messegelände mit Sicherheit diskutiert werden wird.

ECARTEC 2014


TRENDSCOUTT RE N D SCOUT E CARTEC | ELEKTRON I K & CONNECT I V I TY

Hochdrehzahl-motor Intercharge

Trend #4

Günstige E-AntriebeAls Antrieb für E-Fahrzeuge gelten Asynchron-

maschinen als erste Wahl, um Kosten zu sparen.

Bei Leistungsdichte und Wirkungsgrad kommen

sie jedoch nicht an die Synchronmaschine her-

an. Es sei denn, man betreibt sie bei sehr hohen

Drehzahlen. Genau das tut ZF bei dem kürzlich

vorgestellten EVD1 (Electric Vehicle Drive der

ersten Generation). Über 20.000 Umdrehungen

sorgen für minimale Verluste. Die Übersetzung

auf automobiltaugliche Drehzahlen übernimmt

ein nicht schaltbares Zweistufen-Getriebe.

Trend #5

Sorglos ladenWer schon Elektroauto-Pionier ist, weiß, wie

schwierig es ist, an fremden Ladesäulen zu

tanken. Die von Automobilherstellern, Zuliefe-

rern und Elektrotechnik-Unternehmen getragene

Initiative Hubject will das ändern. Über eine

gemeinsam entwickelte IT-Plattform soll künftig

das von Mobiltelefonen bekannte Roaming auf

Elektroautos übertragen werden. Der Nutzer

erkennt die mit dem System verbundenen

Ladesäulen an einem „Intercharge“-Symbol, das

sich allmählich am Markt durchsetzt.

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zur e Car Tec, München

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E-Mobility LadeinfrastrukturIntelligente Ladesysteme für 1 - n Fahrzeuge, Energiemanagement, Identifikations- und Abrechnungsverfahren

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Mob i l i t y 2 . 0 | A u s g a be 4 . 2014

Eine gemeinsame Sprache für Auto und Smart HomeNur wenn die Kommunikation zwischen Elektrofahrzeug, Haustechnik und dezentraler Energieversorgung funktioniert, kann das Auto als intelligenter Speicher dienen. Das Forschungsprojekt iZeus zeigt, dass die Vision Wirklich-keit werden kann.

TEXT: Dr.-Ing. Marc Mültin, Karlsruhe Institut für Technologie BILDER: Thomas Lammeyer/iStockphoto, Dr. Mültin

www.mobility20.net/PDF/91321M20

SPEZ I AL | ENERG I EMA NA GE M E N T


Forschungsprojekt iZeus [1] am Karlsru-her Institut für Technologie. Dafür kam der Prototyp eines intelligenten Haus-halts mit beobachtbaren und steuerbaren Haushaltskomponenten zum Einsatz: das Energy Smart Home Lab (ESHL). Die In-telligenz der Haushaltskomponenten ist darüber definiert, dass sie ihren Zustand kommunizieren konnen und sich durch Steuersignale beeinflussen lassen. Bei-spiele für sinnvoll beeinflussbare Haus-gerate sind Waschmaschinen, Trockner, Geschirrspülmaschinen oder Klimaan-lagen aus PCM-Kühlmodulen (Phase Change Material; Phasenwechselmate-rial zur Speicherung von Latentwarme). Sinnvoll beeinflussen bedeutet hier, dass sich der Programmstart oder Betrieb oh-ne Komforteinbußen für Hausbewohner zeitlich verschieben lasst. Energie speisen lokal eine PV-Dachanlage und ein Mikro- BHKW ein.

Automatisierte Planung

Die Hausbewohner erhalten eine de-taillierte Ubersicht über alle aktuellen und historischen Energieflüsse im Haus, den aktuell und für die nachsten 24 Stun-den zeitvariablen (simulierten) Strom-preis, die Lastgrenze sowie weitere ener-gierelevante Daten. Dargestellt werden die Daten mit Hilfe einer webbasierten Anwendung, dem Energy Management Panel (EMP). Auf dieses konnen sie über diverse installierte Touchscreen-Displays zugreifen. Das EMP dient der Sensibili-sierung des Benutzers hinsichtlich Strom-verbrauch und Leistungsspitzen – und darüber hinaus als Benutzungsschnitt-stelle, um mit dem Energiemanagement-system (EMS) des Hauses zu interagie-

Traktionsbatterien in Elektrofahr-zeugen stellen eine Option dar, über-schüssige, regenerativ erzeugte Energie zwischenzuspeichern und bei Bedarf in Spitzenlastzeiten wieder ins Netz einzu-speisen. Es lasst sich bisher noch nicht zuverlassig beurteilen, inwiefern diese Rückspeisevorgange die Alterung der Bat-terie beschleunigen. Die Degradierung hangt unter anderem von der Entlade tiefe ab, ist jedoch noch nicht ausgiebig unter-sucht worden. Mitsubishi berichtet sogar, dass der durch aktive Rückspeisung in-duzierte bidirektionale Energiefluss das Batterieleben verlangern kann. Vor die-sem Hintergrund ist auch ein geeigneter Anreizmechanismus für Endverbraucher, das E-Fahrzeug als netzstützenden und -schonenden Energiespeicher zur Ver-fügung zu stellen, noch Gegenstand der Forschung.

Die Vorteile der Integration eines Elektrofahrzeugs in das Energienetz und dessen Eignung als mobiler Energiespei-cher und -verbraucher untersuchte das

ren. So kann die zeitliche Flexibilitat der Bewohner hinsichtlich der Start- und Endzeitpunkte der intelligenten Hausge-rate als auch des Abfahrtszeitpunkts mit dem E-Fahrzeug erschlossen werden. Der Nutzer kann auch festlegen, wie groß die gewünschte minimale Reichweite sein soll, die das E-Fahrzeug für unvorherge-sehene Fahrten stets vorhalten sollte. Ba-sierend auf der von extern kommunizier-ten (ebenfalls simulierten) Lastgrenze, die eine dynamische obere Grenze für die kumulierte Haushaltslast definiert und deren Uberschreitung zusatzliche Kosten verursacht, dem eigentlichen Strompreis sowie den Benutzerpraferenzen erfolgt eine automatisierte zeitliche Einplanung der Gerate durch das EMS.

Das im Projekt iZeus verwendete E-Fahrzeug ist ein Prototyp eines elektri-fizierten Opel Meriva, dessen eingebaute Lithium-Ionen-Batterie eine Gesamtka-pazitat von 16 kWh aufweist (Reichwei-te circa 60 km), wovon jedoch nur ca. 12 kWh für das Fahren zur Verfügung stehen. Durch den speziell eingebau-ten Wechselrichter ist das Fahrzeug in der Lage, Energie aus der Batterie auch wieder in das Netz beziehungsweise das ESHL mit einer maximalen Leistung von 4,2 kW zurückzuspeisen. Die maximale Ladeleistung betragt 11 kW.

Das Energiemanagementsystem, das im Smart Home zum Einsatz kommt, hat die Aufgabe, samtliche thermische und elektrische Verbraucher zu beob-achten. Basierend auf den beobachteten Zustandsinformationen, vom Benutzer über das EMP mitgeteilten Praferenzen sowie Preis- und Lastgrenzensignalen

ENERG I EMANAGEMENT | SPEZ IAL


wird ein Gesamtlastprofil erzeugt, das eine vorher definierte Zielfunktion er-fullt. So lasst sich als Ziel festlegen, dass die Gesamtstromkosten des Haushalts zu minimieren sind oder der vor Ort produ-zierte Strom aus der PV-Anlage und dem Mikro-BHKW bestmoglich fur die De-ckung der eigenen Hauslast genutzt wird, anstatt die erzeugte Energie in das Netz einzuspeisen.

Minimalverbrauch

Zur Optimierung des Gesamtstrom-verbrauchs des Haushalts dient eine so-genannte Metaheuristik, die innerhalb zeitlicher und rechenkapazitatsbedingter Restriktionen eine Naherungslosung fur ein Optimierungsproblem finden kann. Sie liefert also nicht unbedingt das best-mogliche, aber zumindest ein gutes Er-gebnis. Gerade fur ein kleines stromspa-rendes System, wie es fur normale Haus-halte sinnvoll ware, ist ein solcher Ansatz von Vorteil. So konnte das im iZeus-Pro-jekt eingesetzte EMS auch auf einem Raspberry Pi (einem kreditkartengroßen Einplatinencomputer) laufen.

Der Ladevorgang von Elektrofahr-zeugen wird heutzutage uber ein analoges sicherheitstechnisches Protokoll auf nie-derer Ebene gemaß der Norm IEC 61851 realisiert. Eine rudimentare Laststeue-rung durch eine ladestationsseitige Be-grenzung des Ladestroms ist hieruber zwar bereits moglich. Allerdings konnen bisher energierelevante Mehrwertinfor-mationen, die eine genauere Planbarkeit der Lastverschiebung erlauben, nicht ubertragen werden. Ist die Gesamt-energiemenge bekannt, die das Elektro-fahrzeug fur eine vollgeladene Batterie noch benotigt oder gar der vom Fahrer geplante Abfahrtszeitpunkt, konnte die Flexibilitat des Ladebedarfs ausgeschopft werden. Damit erst ergabe sich ein signi-fikantes Lastverschiebepotenzial.

Zukunftsfahig kommunizieren

Genau dies ist das Ziel der weltweiten Standardisierung des IP-basierten Kom-munikationsprotokolls ISO/IEC 15118, das die Kommunikation zwischen Elekt-rofahrzeug und Ladestation auf hoherer Ebene definiert. Betitelt mit „Road Ve-

hicles – Vehicle-to-Grid Communicati-on Interface“ besteht diese Norm bereits aus acht Teilen [2]. Dieses Protokoll er-moglicht einen benutzerfreundlichen „Plug-and-Charge“-Mechanismus. Der Elektromobilist muss lediglich das Lade-kabel in Fahrzeug und Ladestation ein-stecken. Alle Aspekte der Authentifizie-rung, Autorisierung, Abrechnung sowie Ladesteuerung werden automatisiert im Hintergrund abgewickelt, ohne dass eine weitere Interaktion des Nutzers vonnoten ist. Dieser Automatismus basiert auf den Informationen eines Vertrages zwischen Kunde und E-Mobilitats-Anbieter, der im E-Fahrzeug abgespeichert ist.

Das Kommunikationsprotokoll folgt einem Client-Server-Schema. Die Kom-munikationseinheit im Elektrofahrzeug (Client) sendet stets eine Anfrage, auf welche die Kommunikationseinheit in der Ladestation (Server) innerhalb eines je Nachricht definierten Timeouts ant-worten muss. Auf diese Weise werden alle fur den Ladevorgang relevanten techni-schen Parameter ausgetauscht wie die be-notigte Energiemenge des E-Fahrzeugs,

SPEZ I AL | ENERG I EMA NA GE M E N T


Komplettsystem: Fahrzeug-Integration in

das Energiemanagementsystem (oben)

und Integration der Ladestation in das

Energiemanagementsystem (unten).

PLC: Powerline Communication, EMS:

Energiemanagementsystem

der vom Fahrer vorgegebene Abfahrtszeitpunkt, maximale und minimale erlaubte Ladeströme sowie erlaubte Nominalspan-nung von E-Fahrzeug und Ladestation, optionale Tariftabellen (für eine kostenbasierte Optimierung des Ladeverlaufs) sowie eine verbindliche Lastgrenze. Darüber hinaus ist es jedoch der Ladestation möglich, mittels eines gesetzten Parameters in Ant-wortnachrichten die Neuverhandlung des Ladefahrplans zu ver-anlassen, um dynamisch auf unvorhergesehene Netzsituationen zu reagieren.

Der Kommunikationsfluss zwischen einzelnen Ladesta-tionen und einer darüber liegenden zentralen Manage-mentinstanz, sei es ein Flot-ten-Energiemanagementsys-tem, ein Verteilnetzbetreiber oder ein E-Mobilitats-Anbie-ter jeglicher Art, kann wie-derum über das europaweit bereits weit verbreitete Open Charge Point Protocol (OCPP) abgewickelt werden.

Im Forschungsprojekt iZeus wurde ein Softwarepro-totyp des ISO/IEC-15118-Pro-tokolls sowohl für das E-Fahr-zeug als auch die Ladestation entwickelt und über eine Kommunikationsschnittstelle an das Energiemanagement-system des Smart Home ange-bunden. Der Prototyp wurde um Parameter für die Rück-speisung von Energie erwei-tert, die bisher noch nicht spe-zifiziert wurden, jedoch kom-patibel zum Standard sind. Somit konnte das E-Fahrzeug erfolgreich als flexibler Ver-braucher und Energiespei-cher eingesetzt werden [3], was dazu geführt hat, dass in diversen real durchgeführten Wohnphasen sowie zusatzli-chen Simulationen erhebliche Kostenersparnisse festgestellt werden konnten. ☐

[1] www.izeus.kit.edu[2] www.smart-v2g.info/blog/?page_id=462

(Blog von Marc Mültin)[3] http://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:swb:90-421027

ENERG I EMANAGEMENT | SPEZ IAL

Mob i l i t y 2 . 0 | A u s g a be 4 .2014

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Dr.-Ing. Marc Mültin promovierte am Karlsruher

Institut für Technologie zum Thema dieses Beitrags,

seit 1.10.2014 bei der Chargepartner GmbH.

SCHÖNE NEUE APP-WELT

Sahas Katta kann durchaus als typischer Vertreter der Start-up-Generation im Silicon Valley gelten. Als Amerikaner mit indischen Wurzeln gründete der Programmierer bereits in der High School seine erste Firma. Er studierte an der Universi-ty of California in Sacramento und arbeitete als Web-Designer. Sich selbst bezeichnet er als „aufstrebenden Technik-Jünger“ und kommuniziert in seiner eigenen Community – über Twit-ter, Blogs und soziale Netzwerke. Wahrscheinlich wären wir in Europa nie auf ihn aufmerksam geworden. Doch im Januar 2014 gründete er in San José (Kalifornien) die Firma Smartcar, die auch hier für Aufsehen sorgt. Das kleine Unternehmen ent-wickelt für das Tesla Modell S die „Glass Tesla App“, die die Be-dienung des Fahrzeugs über Google Glass ermöglicht – einen Minicomputer mit Head-up-Display und Digitalkamera, alles auf einen Brillenrahmen montiert.

Fernsteuerung fürs Fahrzeug

Tesla, Google und ein kalifornischer Programmierer – es hat den Anschein, als tue sich eine Welt der unbegrenzten Möglich-keiten auf. Noch steckt das Projekt in den Kinderschuhen. Aber es verspricht viel. Mit der Glass Tesla App kann der Fahrer seine Klimaanlage steuern, die Türen verriegeln und entrie-geln, den Reichweitenstatus kontrollieren, den Ladevorgang steuern, sein Fahrzeug orten und vieles mehr. Eine Frage wirft das Projekt aber dennoch auf: Können Firmen ohne automobiles Know-how die spezifischen Anforderungen an Apps im Fahrzeug wirklich adäquat berücksichti-gen?

„Nur mit dem Wissen der automobilen Entwicklung kann dem Thema Sicherheit Rech-nung getragen werden“, meint Heinrich Schwackhöfer, Pro-duktmanager für BMW i. „Denn bei der externen Entwicklung

Der Einsatz von Apps bietet gerade bei elektrischen Fahrzeugen ganz neue Möglichkeiten. Apps müssen aber besondere Anforderungen hinsichtlich Sicherheit und Fahrerablenkung erfüllen. Die klassischen App-Entwickler sind damit nicht unbedingt vertraut.

sind spezifische Anforderungen zu berücksichtigen, mit denen klassische App-Entwickler nur wenig Erfahrung haben – dazu gehört nicht nur die Verbindung zum Fahrzeug über das Info-tainmentsystem oder den CAN-Bus, sondern auch Faktoren wie die Fahrerablenkung und generelle Anforderungen an die Zu-verlässigkeit.“ Für Apps, die den Stempel „BMW ready“ tragen dürfen, gilt deshalb – auch wenn Dritte diese entwickeln – im-mer die Grundvoraussetzung, dass die App den Anforderungen des Herstellers an ablenkungsfreie Bedienung entspricht.

Die Entwicklung von Apps betrachtet der Fahrzeugherstel-ler zwar als Kernkompetenz, arbeitet aber durchaus auch mit externen Entwicklern zusammen. „BMW entwickelt Konzep-te, Strukturen und auch Apps selbst und sichert sich d amit

Informieren, regeln, unterhalten:

Immer mehr Apps im Fahrzeug.

TEXT: Dr. Laurin Paschek für Mobility 2.0 BILDER: Bubaone/iStockphoto www.mobility20.net/PDF/92899M20

SPEZ I AL | FA HRZ EUG-A P PS


die Akzeptanz der elektrischen Mobilität“, sagt Benjamin Fran-ke vom Bundesverband eMobilität. „Zum einen sind sie ein wirksames Instrument gegen die Reichweitenangst, da sie Ent-fernungen abhängig von der Reichweite des Fahrzeugs berech-nen und dabei auch die Ladestationen anzeigen, die auf dem Weg liegen. Zum anderen unterstützen sie den Fahrer beim La-devorgang und machen diesen grundsätzlich bequemer.“

Auch andere Hersteller haben die Bedeutung der Apps erkannt. „Connectivity und die Apps an sich sind eines der wichtigsten Unterscheidungsmerkmale für Fahrzeuge in den nächsten Jahren“, meint Alf Pollex, Leiter Connected Car und Infotainment bei Volkswagen. Speziell für die Elektrofahrzeuge e-Up und e-Golf haben die Wolfsburger eine sogenannte „e-Re-mote“-App entwickelt. Der Kunde kann damit das Laden der Fahrzeugbatterie aktiv steuern, den Parkplatz am Zielort in ei-ner Karte vermerken oder den Innenraum vor Fahrtantritt be-reits auf die gewünschte Temperatur klimatisieren.

Schnittstelle zwischen Auto und Smartphone

Neben den Apps, die die Fahrzeugfunktionen steuern oder darstellen, können aber grundsätzlich auch alle anderen Apps über das Infotainmentsystem dargestellt werden. Als Schnitt-stelle zwischen Smartphone und Fahrzeug hat sich neben Apple CarPlay und Android Auto die Plattform MirrorLink etabliert. Sie ist mittlerweile der Standard von Fahrzeugherstellern wie Volkswagen, Toyota und Peugeot und wird von den Geräteher-stellern Samsung, HTC und Sony unterstützt.

„MirrorLink ermöglicht die nahtlose Integration eines An-dro id-Smartphones in die Anzeige und Bedienung eines Fahr-

zeugs“, berichtet Pollex. „Der Kunde kann zertifizierte Apps dadurch sehr komfortabel während der Fahrt über das Bediensystem des Autos nutzen.“ Bei der Entwicklung fährt auch Volkswagen eine duale Strategie. So entwi-ckeln die Wolfsburger mit eigenen Kapazitäten Apps für MirrorLink. „Es können aber auch extern entwi-ckelte Apps genutzt werden“, sagt Pollex. Entscheidend sei dabei, dass die jeweiligen Apps als MirrorLink-kom-patibel zertifiziert sind. „Dies ist dann natürlich keine Zulieferer industrie im klassischen Sinne, aber in einer

modernen Interpretation kann man das schon so betrachten.“ Im Silicon Valley wird man das mit Interesse hören. ☐

wichtiges Know-how“, erläutert Schwackhöfer. Damit Dritt-anbieter ihre Applikationen optimal ins Fahrzeug einbinden können, stellt BMW ihnen ein spezielles Software Development Kit (SDK) zur Verfügung. Es unterstützt die externen Entwick-ler mit spezifischen Tools dabei, kompatible Versionen ihrer Apps zu entwickeln, die den Anforderungen für den Einsatz im Auto gerecht werden. Schwackhöfer betont dabei: „Letzten En-des bedarf es immer der finalen Freigabe durch BMW, bevor die App eines Drittanbieters im Fahrzeug genutzt werden kann.“

Ein Ergebnis dieser Arbeit ist im BMW i3 zu sehen: Über ei-ne „Remote App“ hat der Fahrer auch außerhalb des Fahrzeugs Zugriff auf die Fahrzeugdaten und die für die Routenplanung relevanten Informationen. Er bekommt freie und belegte Lade-stationen angezeigt und kann erkennen, ob diese innerhalb der aktuellen Reichweite des Fahrzeugs liegen. Außerdem kann er den Ladevorgang aus der Ferne steuern und die Batterie vorhei-zen. Solche Funktionen sind durchaus nicht nur Spielerei: Das Vorwärmen des Speichers etwa hilft bei niedrigen Außentem-peraturen, die Leistungsfähigkeit und die Reichweite des Fahr-zeugs zu erhöhen. Außerdem wird damit die Lebensdauer der Batterie verlängert.

Pionierrolle für Elektromobile

Bei Elektroautos gehören Smartphone- Apps ohnehin schon beinahe zur

Grundausstattung. „Apps sind ein Grund-

stein für

FAHRZEUG- APPS | SPEZ IAL


Batterie-Spagat: Leistung versus Kapazität

Auch wenn in der öffentlichen Wahrnehmung Elektromobilität nahe-zu ausnahmslos mit „vollelektrischen“ Fahrzeugen assoziiert wird – eine echte Großserienproduktion mit entsprechen-den Zulassungszahlen gibt es derzeit nur im Hybridbereich. Denn: Hybrid- und Plug-in-Hybridfahrzeuge decken mittlerweile nahezu alle Ansprüche an Leistung und Fahrkultur ab – vom „ver-nünftigen“ Stadtfahrzeug bis zum aufre-genden Sportwagen. Doch gerade hier stellen die unterschiedlichen Systeme besondere Herausforderungen an die

Plug-in-Hybride erlauben elektrisches Fahren im Alltag ohne Reichweitenangst. Die Batterie-zellen müssen sowohl hohe Speicherdichte als auch gute Fahrleistungen bieten. Ein Spagat, den die Entwickler – mit Blick auf die jeweilige Betriebsart – mittlerweile beherrschen.

Batteriesysteme. Ob diese Batteriesyste-me tatsächlich konstruktiv anders sein müssen als etwa bei vollelektrischen Fahrzeugen, hängt stark von der jewei-ligen Betriebsart ab.

Ein Plug-in-Hybridfahrzeug erfüllt je nach Konstruktion den Alltagsbedarf an Mobilität durch rein elektrisches Fahren, garantiert jedoch bei Bedarf auch eine höhere Reichweite. Technisch ist einer der Vor-teile eines elektrischen Antriebsstrangs der Ge-

samtwirkungsgrad. Li-Ionen-Batterien haben einen coulombschen (Lade-)Wir-kungsgrad von praktisch 100 Prozent und einen Energiewirkungsgrad, der weit mehr als 90 Prozent betragen kann. Der Wechselrichter hat auch Wirkungs-grade von mehr als 90 Prozent, ebenso die elektrische Maschine. Bei einem Verbrennungsmotor hingegen liegen die

Werte deutlich niedriger. Fer-ner kann man beim

Bremsen elektri-sche Energie

wieder zu-

TEXT: Dr. Peter Birke, SK Continental E-motion B ILDER: MJ Photography/iStockphoto, SK Continental E-motion www.mobility20.net/PDF/90266M20

FAHRZ E UGE & KO MP O N E NTEN | BAT T E R I E N FÜR H YBR I D E


dings bedeutet die doppelte Energieumwandlung über Verbrennungsmotor, Generator, Batterie und Elektromotor auf die Radachse einen Wirkungsgradverlust von rund 30 Prozent.

Anders als bei seriellen Konzepten wird bei parallelen Hybridkonzepten typischerweise nur eine EMaschine benötigt, die sowohl (ganz oder teilweise) als Antriebsmotor dient, aber auch generatorisch beim Abbremsen Energie zurück in die Batterie lädt. Diese EMaschine ist mechanisch mit der Antriebswelle des Verbrennungsmotors verbunden. Die Drehmomente beider Motoren können nun flexibel variiert werden, während die Drehzahlen jeweils in einem festen Verhältnis stehen. Zusätzlich ist eine rein mechanische Kraftübertragung vom Verbrennungsmotor auf die Antriebsachse möglich. Der Gesamtwirkungsgrad liegt dadurch höher als bei den anderen Hy brid konzepten. Der grundlegende Vorteil des Parallelhybrids liegt jedoch darin, dass der konventionelle Antriebsstrang in weiten Bereichen technisch nur wenig geändert werden muss. Damit besteht die Möglichkeit, den konventionellen Antriebsstrang in weiten Bereichen beizubehalten. Der Fahrer muss sein Fahrverhalten kaum ändern, das steigert die Akzeptanz.

Reichweite entscheidet

Die beiden Hybridkonzepte verkörpern den Leitgedanken bei der Entwicklung einer PHEVBatterie. Auf den Kern reduziert wären dafür entweder eine ausreichend groß dimensionierte und per Stecker aufladbare Hybridbatterie geeignet (paralleler Antrieb) oder eben eine Batterie, die von einem RangeExtender

rück in die Batterie führen (Rekuperation), indem man den Elektromotor als Generator arbeiten lässt. Fazit: Je länger und mehr man einem konventionellen Verbrennungsmotor diesen elektrischen Strang mit dem Gesamtwirkungsgrad zur Verfügung stellen kann, desto effizien ter wird das Gesamtfahrzeug.

Um die Frage zu klären, ob gerade für PluginHy bridfahrzeuge aus technischen Gründen andere Batteriezellen nötig sind als für konventionelle Hybridsysteme – und auf der anderen Seite vollelektrische Fahrzeuge –, bedarf es zunächst einer besonderen Betrachtung der verschiedenen Antriebsarchitekturen. Hierbei unterscheidet man grundsätzlich serielle von parallelen Hybridantrieben.

Seriell und parallel

Der serielle Hybridantrieb (SHEV) ist möglicherweise die älteste Form des Hybridantriebes. Seit vielen Jahrzehnten wird er weltweit erfolgreich etwa in sogenannten DieselElektroLokomotiven eingesetzt. Ein Verbrennungsmotor lädt dabei über einen Generator die Batterie. Diese liefert wiederum Strom für einen elektrischen Antriebsmotor. Der Vorteil dabei ist, dass die Drehzahl des Verbrennungsmotors so energieeffizient wie möglich geregelt werden kann, solange die angeforderte elektrische Energie bereitgestellt wird. Je nach Betriebsstrategie kann der Verbrennungsmotor aber auch „hochgefahren“ werden, etwa, wenn kurzfristig mehr Energie benötigt wird. Der Betrieb im effizientesten Drehzahlbereich ermöglicht einen niedrigen Treibstoffverbrauch und besonders niedrige Schadstoffemissionen. Aller

unterstützt wird (serieller Antrieb). Dabei wird diese Frage stets abhängig vom tatsächlichen Bedarf und den entsprechenden Forderungen der Kunden etwa nach Reichweite oder Fahrleistung beantwortet werden müssen. So bietet sich für „kleinere“ rein elektrische Reichweiten eher die parallele Verschaltung von elektrischer Maschine und Verbrenner an. Lässt die Batteriegröße bereits höhere Reichweiten zu, kann eine serielle Verschaltung Sinn ergeben. Man fährt damit dann immer elektrisch, ebenso wie man mit einem leeren Handyakku ja auch ohne Aufladen sofort wieder telefonieren kann, sobald man das Ladegerät in die Steckdose gesteckt hat. Die Herausforderung dieser Architektur ist jedoch der Verbrennungsmotor. Wird er zu groß, mündet dies in Gewichts und Kostennachteile, wird er zu klein, leidet die Reichweite – man bleibt nicht liegen, aber bei Fahrfreude und erzielbarer Höchstgeschwindigkeit wird man Einbußen hinnehmen müssen. Ein solches Konzept lebt letztlich davon, dass die weit überwiegende Distanz mit Batterieladung zurückgelegt wird.

Eine zusätzliche Lademöglichkeit – über die Steckdose – erlaubt auch bei parallelen Antriebskonzepten ein längeres rein elektrisches Fahren. Man benötigt jedoch nicht zwingend eine Lademöglichkeit, sondern kann stets in Teilzyklen über Rekuperation oder den Verbrenner wieder aufladen. Selbstverständlich bleibt aber genauso die Option, die Batterie extern wieder vollzuladen, wenn es Infrastruktur und Zeit zulassen. Viele Zusatzfunktionen wie das elektrische Gleiten oder Segeln sind über größere Distanzen möglich. Der typische Energieinhalt einer Batterie

Königsfrage: Welche Batterie

für welchen Hybrid-Typ?

BATTER I EN FÜR HYBR IDE | FAHRZEUGE & KOMPONENTEN


gerade bei Parallelsystemen zusätzlich eine sehr große (über 100 kW) elektri-sche Leistung, damit der Verbrennungs-motor auch bei höherer Beschleunigung nicht anspringt. Um nun keine neuen Zellen entwickeln zu müssen, werden die Elektrodenlagen im Vergleich zu einer EV-Zelle dünner konstruiert. Damit ver-größert sich gleichzeitig die Oberfläche, wodurch mehr Elektroden bei gleicher Zellgesamtdicke vorhanden sind. Da sich die elektrische Leistung innerhalb der Zelle aus dem spezifischen material-abhängigen Widerstand und dem Quo-tienten aus Dicke und Oberfläche der Elektrodenlagen (der geometrische An-teil) ableitet, können so leistungsfähige PHEV-Batterien auf der Grundlage von BEV-Zellen entstehen. Alle Rezepturen und Fertigungsanlagen für BEV-Zellen können übernommen werden, am Ende

für 40 bis 80 km Reichweite liegt bei 6 bis 16 kWh (einem Verbrauch von bei 15 bis 20 kWh/100 km). Damit rücken Ladeströme und Kosten in einen realis-tischen und praxistauglichen Bereich. Die parallele Variante des PHEV ist al-so die konsequente Weiterentwicklung des HEV, der auch eine kleine Strecke rein elektrisch zurücklegen könnte, aber durch den weit höheren elektrischen Anteil nun auch eine deutliche Verbesse-rung des Gesamtwirkungsgrades erlaubt.

Erhöhung der Leistung

Dass die für ein PHEV benötigten Batterien vom Energie inhalt kleine Trak-tionsbatterien sind – ähnlich BEV-Bat-terien – spricht erst einmal gegen eine technisch abweichende Konstruktion. Einige Fahrzeughersteller wünschen sich

muss man nur mehr und dünnere Lagen verbauen. Die sinnvolle Grenze setzen hier Energiedichte und Kosten. Je mehr Lagen, desto weniger Energiedichte und desto höher die Kosten, je weniger La-gen, desto weniger spezifische Leistung. Dieses Designelement ist die wesentliche Herausforderung bei PHEV-Zellen.

Das heutzutage vielversprechendste Zellmaterial dabei ist Kohlenstoff (mit hohem Graphit-Anteil) auf der negati-ven („Anode“) und NCM (Nickel-Ko-balt-Mangan) auf der positiven Elektro-de („Kathode“). NCM scheint hierbei ein idealer Kompromiss und hat sich mitt-lerweile durchgesetzt: Nickel sorgt für Energieinhalt, Kobalt für Stabilität und Lebensdauer, Mangan für Sicherheit. Neben der Kombination N:C:M 1:1:1 werden davon abweichende Zusammen-setzungen erprobt, die auf eine nickel-reiche Chemie abzielen, um die Energie-dichte zu erhöhen. Uneinigkeit besteht allerdings bezüglich der Zelltypen.

Traditionell werden in der Batterie-herstellung als Hülle starre Metallgehäu-se aus Stahl oder Aluminium verwendet – mit einem runden Querschnitt bei einer zylindrischen (Rund-)Zelle und einem eckigen Querschnitt bei einer prismatischen Zelle. Rundzellen stoßen gerade wegen ihrer kompakten Bau-weise mit einer entsprechend kleinen Oberfläche schnell an die Grenzen ihrer

FAHRZEUG ANTRIEB ELEKTRISCHE REICHWEITE

(CIRCA)

LEISTUNG (MOTOR/

E-MOTOR)

CO2-EMISSION

Fahrzeug A Serieller Antrieb 52 km 89 kW/60 kW 44 g/km

Fahrzeug B Serieller Antrieb 80 km 63 kW/158 kW 27 g/km

Fahrzeug C Parallelantrieb 50 km 150 kW/75 kW 35 g/km

Fahrzeug D Parallelantrieb 35 km 35 kW/20 kW 24 g/km

Fahrzeug E Parallelantrieb 35 km 37 kW/266 kW 49 g/km

Fahrzeug F Parallelantrieb 36 km 306 kW/70 kW 71 g/km

Fahrzeug G Parallelantrieb 25 km 58 kW/50 kW 49 g/km

Fahrzeug H Parallelantrieb 30 km 245 kW/80 kW 69 g/km

Fahrzeug I Parallelantrieb 50 km 158 kW/50 kW 48 g/km

Keine großen Unterschiede: Tagesfahrleis-

tungen in Europa

Normzyklus: Die Höhe des CO2-Ausstoßes ist stark von der Batteriegröße anhängig

FAHRZ E UGE & KO MPO N E NTEN | BAT T E R I E N FÜR H YBR I D E


thermischen Belastbarkeit und können in der Kombination mehrerer Zellen zu einem Batteriepack zudem weitaus weni-ger eng gepackt werden als prismatische Zellen. Diese besitzen eine rechteckige und damit platzsparende Grundfläche, die Zellschichten liegen hier gestapelt übereinander und sind dabei mehrfach verschaltet.

Ähnlich verhält es sich bei den soge-nannten Pouch-Zellen; auch diese beste-hen aus gestapelten Schichten und haben eine prismatische Grundfläche. Wäh-rend um zylindrische und prismatische Zellen ein festes Metallgehäuse mon-tiert wird, kommen Pouch-Zellen ohne diese starre Hülle aus. Sie werden mit einer flexiblen, kunststoffbeschichteten Aluminiumfolie umhüllt. Die Vorteile der Pouch-Zellen liegen im geringeren Gewicht gegenüber „klassischen“ Zell-formen und der deutlich größeren Flexi-bilität in der Produktion. Der technische Aufbau ist zudem einfacher. So wird der gesamte Aufbau der Zelle simplifiziert, die Anzahl der Zellbauteile ist deutlich reduziert. Dank der flexiblen Gehäuse-konstruktion lassen sich die inneren Elektroden außerdem durch Druck von außen direkt verpressen, was die Lebens-dauer verlängert und die Zahl möglicher Ladezyklen erhöht.

Mit der Steigerung der möglichen Ladezyklen begegnet die Pouch-Zell-

archi tektur auch einer der Hauptheraus-forderungen bei einer PHEV-Batterie, die abhängig von der Betriebsstrategie ist. Nutzt man das PHEV als Kombinati-on zwischen HEV und BEV, so wird man einen teilzyklischen Betriebsmodus er-wägen. Dies gilt insbesondere beim pa-rallelen PHEV. Beim HEV ist es wichtig, bei einem durchschnittlichen Ladestand der Batterie (State of Charge, SOC) um die 50 Prozent sehr viele Zyklen (über eine Million) mit relativ hohen Strom-stärken und kleinen Hüben (sogenannte „Shallow-Zyklen“) zu erreichen. Beim EV möchte man gerne mit einer vollgela-denen Batterie möglichst weit kommen, also Vollzyklen fahren. Diese werden in der Regel etwas beschnitten: Statt 0 bis 100 Prozent der Kapazität werden also 5 bis 95 Prozent genutzt, um die Lebens-dauer der Batterie zu erhöhen und eine Tiefentladung nach längerem Stillstand zu vermeiden. Hier werden mindestens 2000 Vollzyklen bei Raumtemperatur und 80 Prozent Restkapazität für eine BEV-Batterie gefordert.

Das PHEV stellt als Kombination der Ansprüche aus HEV und BEV im Spagat zwischen Leistungsabgabe und Energiespeicherung wie beschrieben hö-here Anforderungen an die Zelle – die Fahrzeughersteller fordern bereits bis zu 8000 Vollzyklen. Zum Teil lässt sich auf diese Anforderungen mit dünneren Elek-trodenschichten effektiv reagieren. Hier

liegt sicher eine der Herausforderungen bei der Entwicklung von PHEV-Zellen, die aber technisch lösbar sein wird.

Lithium-Ionen-Zukunft

Moderne Lithium-Ionen-Batterie-systeme ermöglichen nicht nur ganz unter schiedliche Antriebsarchitekturen der Elektromobilität, sie bieten auch ver-schiedene Lösungsmodelle für die Her-aus forderungen bei Hybridfahrzeugen. Erfolg hat der Fahrzeughersteller, der es schafft, das beste Portfolio aus Antriebs-architektur, Verbrennungsmotor, elek-trischer Maschine und Batteriesystem zusammenzustellen. Die PHEV-Archi-tektur bedient dabei eine Vielzahl von Anforderungen, um praxistaugliche und damit vom Kunden akzeptierte Fahr-zeuge zu gewährleisten. Die Gestaltung der Batterie muss diesen Anforderungen in allen Bereichen gewachsen sein und stellt dabei (noch) technische Heraus-forderungen – etwa beim Aktivmate-rial der positiven Elek trode NCM, der Zellauslegung (Elektro dendicke) und der Betriebsstrategie. Im engen Schul-terschluss mit Zellherstellern sind diese Herausforderungen jedoch technisch zu meistern. ☐

Dr. Peter Birke, Leiter der

Vorentwicklung Energiespei-

cher bei der SK Continental

E-motion

Multitalente: Die Betriebszustände in einem Plug-in-Hybridfahrzeug

BATTER I EN FÜR HYBR IDE | FAHRZEUGE & KOMPONENTEN


DAS TAXI DER ZUKUNFT

Taxis sind in der Forschung bisher wenig beachtet wor-den, auch weil sich dieser stark reglementierte Verkehrssektor bislang selten für Veränderungen im Verkehrsbereich öffne-te. Die zunehmende Konkurrenz von neuen Taxidiensten wie Uber, Lyft oder Wundercar setzt die Branche zunehmend unter Druck, zeigt aber auch das große Innovationspotenzial, das Ta-xis als urbane Fahrzeugflotten besitzen.

Städtische Mobilitätssysteme stoßen weltweit an die Gren-zen ihrer Belastbarkeit und müssen künftig mehr Effizienz,

Im urbanen Raum spielt das Taxi als Bindeglied zwischen öffentlichem Personennahverkehr und privatem Auto eine wichtige Rolle. Durch die Einführung intelligenter Technik soll das Taxi künftig noch wesentlich effizienter und umweltfreundlicher werden.

mehr Flexibilität und größere Nachhaltigkeit bieten. Allgegen-wärtig ist dabei das Paradigma, dass die Vorteile von indivi-duellem und öffentlichem Verkehr unvereinbar sind. Während öffentliche Transportmittel durch hohe Kapazitäten und Ef-fizienz die umweltfreundlichere Variante sind, möchten viele Menschen auf die Vorteile des Individualverkehrs – Komfort, Flexibilität und Individualität – nicht verzichten. Das Taxi als Form des öffentlichen Verkehrs nimmt dabei eine Sonder-rolle ein, da es wesentlich flexibler als konventionelle öffent-liche Verkehrsmittel und dabei gleichzeitig durch höhere Be-

Vision: Sind Taxis künftig „geteilt“,

autonom und elektrisch unterwegs?

TEXT: Susanne Schatzinger, Fraunhofer IAO BILDER: Fotolia, Fraunhofer IAO www.mobility20.net/PDF/90263M20


FAHRZ E UGE & KO MPO N E NTEN | KON ZE PT E

petenzen. So sollen die grundlagenzentrierten und interdiszip-linären Big-Data-Ansätze des MIT mit der anwendungsorien-tierten Forschung des Fraunhofer Instituts verknüpft werden. Diese neuartige länderübergreifende Forschung in einem gemeinsamen Labor wird mit einer Anschubfinanzierung in Höhe von 2,65 Millionen Euro vom Land Baden-Württemberg gefördert und soll den Forschungs- und Entwicklungsstandort zukunftsweisender Mobilitätstechnologien weiter stärken.

Bei der Frage, wie sich die Mobilität in Zukunft verändern wird, sind die Forscher sich einig, dass die zunehmende Ver-breitung von Sensoren und die intelligente Vernetzung von Technologien eine große Menge an Daten erzeugen, durch die völlig neue Erkenntnisse für die Gestaltung von Mobili-tätssystemen gewonnen werden können. Hinzu kommen neue Technologien wie das autonome Fahren, neue Applikationen und alternative Antriebe, die Mobilitätssysteme in den Städ-ten revolutionieren werden. Die intelligente Organisation von

legungsgrade effizienter als der Individualverkehr sein kann. Optimierungspotenzial besteht dennoch reichlich. Eine noch höhere Auslastung ließe sich durch das Teilen von Taxifahrten erzielen. Verbesserungen an Fahrzeug, Buchungssystem und Design könnten das Umweltpotenzial erhöhen. Aber auch hin-sichtlich neuer Geschäftsmodelle ist Spielraum nach oben – ist das Taxi in Deutschland doch lange nicht so stark in den Ge-samtmobilitätskontext eingebunden wie in anderen Ländern.

Zukunftslabor

Wie sich die Mobilität in Zukunft und damit auch das Taxi verändern wird, damit beschäftigen sich schon seit längerem Forscher am Mobility Innovation Lab des Fraunhofer Instituts für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO in Stuttgart und am Senseable Cities Lab des Massachusetts Institute of Tech-nology MIT in Boston. In der neu gegründeten Initiative „Am-bient Mobility Lab“ [1] bündeln nun beide Institute ihre Kom-

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Fahrzeugflotten und das Teilen von Fahrzeugen verwischen zunehmend die Grenzen der Unvereinbarkeit zwischen privatem und öffentlichem Verkehr. Im Juli 2014 wurde das Ambient Mobility Lab durch Vertreter aus Forschung, Politik und Industrie offiziell eröffnet. Gleich zwei der fünf Pilotprojekte widmen sich dem Thema Taxi. Das Projekt „Hub Cab“ untersucht das SharingPotenzial von Taxis in verschiedenen Städten. Im Projekt „Future Urban Taxi“ soll das Zukunftspotenzial des Taxis als Gesamtsystem untersucht werden.

Taxis teilen

Das Projekt Hub Cab wird schon längere Zeit am MIT bearbeitet und soll im Ambient Mobility Lab vertieft werden. Das Projekt begann mit der Analyse von 170 Millionen Datensätzen, gewonnen in allen 13.500 Taxis der Stadt New York im Jahr 2011. Die enthaltenen Geodaten geben Auskunft über Ein und Ausstiegspunkte der Kunden. 99 Prozent aller Straßen New Yorks mit Ausnahme von Staten Island sind enthalten. Seit 2008 ist es für alle Taxis in New York vorgeschrieben ein „Taxi Technology System (TTS)“ zu verwenden. Durch dieses GPSgestützte System werden Daten zu den Fahrstrecken erhoben und direkt an die Behörde übermittelt, die für alle Yellow Cabs zuständig ist.

Die Auswertung dieser umfassenden Daten zeigten zum Beispiel anhand der Leerfahrten die Ineffizienz des derzeitigen Taxisystems. Mit Hilfe eines Algorithmus fanden die Forscher heraus, dass sich 90 Prozent aller Taxifahrten in Manhattan bei einer maximal fünfminütigen längeren Fahrtzeit teilen ließen. Damit ließen sich 40 Prozent der gefahrenen Strecken einsparen. Ähnliche Ergebnisse zeigte das Projekt bei Auswertungen von Taxidaten in anderen Städten wie Wien oder Singapur. Innerhalb des Ambient Mobility Labs soll das Projekt um Datenauswertungen mit genauen Personenanzahlen erweitert werden und auch deutsche Städte untersucht werden.

Das Projekt Future Urban Taxi untersucht das Taxi im Systemzusammenhang am Beispiel einer konkreten Stadt, die im Lauf der ersten Projektphase ausgewählt wird. Im Zentrum

stehen die vier großen Treiber, die die Mobilität von Morgen grundlegend verändern werden: Sharing, autonomes Fahren, elektrische Antriebe und Systemkonvergenz. Ziel des Projekts ist es, Möglichkeiten aufzuzeigen, wie das Taxi als individuelles öffentliches Verkehrsmittel sein ökologisches und ökonomisches Potenzial ausschöpfen und damit beispielhaft für Flottensysteme der Zukunft stehen kann.

Autonome Taxis

Die Vision des Taxis der Zukunft ist also ein geteiltes, elektrisches, und – zumindest in Teilgebieten der Stadt – autonomes Fahrzeug, das sich perfekt in den städtischen Systemzusammenhang verschiedener Subsysteme einpasst und neben der Beförderung von Personen zusätzliche Funktionen wie Gütertransport oder mobile Besprechungsräume übernehmen kann. Dabei sollen die Fragen nach räumlichen, ökonomischen und prozessualen Potenzialen einer Taxiflotte im Jahr 2025 beantwortet werden. Durch ein hocheffizientes Taxisystem als perfekte Ergänzung zum öffentlichen Verkehr könnten zum Beispiel Verkehrsflächen eingespart werden und Investitionskosten amortisiert werden. So soll ein auf Big Data gestütztes Konzept für ein ideales geteiltes, elektrisches und autonomes Taxi für eine bestimmte Stadt entwickelt werden und Vorteile für Nutzer, Flottenbetreiber sowie Städte herausgearbeitet und Geschäftsmodelle abgeleitet werden.

Mit diesem ganzheitlichen Ansatz soll die Hypothese untermauert werden, dass die intelligente Kombination der vier großen Treiber disruptive und profitable Konzepte für zukünftige Flotten ermöglicht. So könnten hohe Investitionskosten durch Einsparungen an anderer Stelle kompensiert werden. ☐

Weitere Informationen

[1] www.ambientmobility.org

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Susanne Schatzinger, Competence Team Urban

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Leichtbau mit Grips

Der Fahrzeugentwicklungsprozess der Automobilhersteller ist einem stän-digen Wandel unterworfen. Leichtbau hat in der letzten Zeit stark an Bedeu-tung gewonnen und ist in die vorderste Reihe der Entwicklungsziele gerückt. Derzeitige Entwicklungsprozesse sehen überwiegend vor, verschiedene Attribu-te wie das Crash-Verhalten, die schwin-gungstechnische Optimierung oder Betriebsfestigkeit individuell und zum Teil in unterschiedlichen Bereichen der Projektorganisation zu entwickeln. Das

Intelligenter Leichtbau bedeutet mehr als nur einen Werkstoff durch einen anderen zu ersetzen. Mit einem neuen Berechnungsverfahren können Bauteile und sogar ganze Rohkarosserien so optimiert werden, dass sie sicherer, komfortabler und leichter zugleich sind.

Gewicht wird dabei als Entwicklungs-attribut oft zweitrangig berücksichtigt und ist eher das Resultat, nachdem die funktionalen Attribute erfolgreich um-gesetzt worden sind.

Weitere Gewichtsreduktionen bei steigenden funktionalen Anforderungen lassen sich in Zukunft nur dann effizient erreichen, wenn alle wichtigen Attribute einschließlich des Gewichts von Anfang gleichzeitig berücksichtigt werden. Hier spielt numerische Simulation und Opti-

TEXT: Dr.-Ing. Lars Fredriksson, Altair Engineering BILDER: Altair www.mobility20.net/PDF/90591M20

mierung eine zentrale Rolle, weil die Ar-beitsweise der Entwickler durch solche Methoden sehr gut unterstützt wird. Der Einsatz von Optimierung kann signifi-kant dazu beitragen, die Gewichtsspirale in der automobilen Entwicklung umzu-kehren.

Leichtbau „light“ reicht nicht

Automobiler Leichtbau konzentriert sich bis heute oft nur auf die Substitu-tion des Materials. Andere Maßnahmen

ENTWICKLUN G & P RO D UK T ION | L E I CH T BAU


schöpft werden – und wenn Leichtbau-maßnahmen auf Systemebene oder sogar für die gesamte Rohkarosserie geplant und durchgeführt werden [2].

Diese Erkenntnisse stehen in Ein-klang mit den Erfahrungen, die auch Al-tair Engineering gemacht hat. Sie bilden die Grundlage für Lösungen zur Verbes-serung der Entwicklungsmethoden und -prozesse. Analyse und Optimierung müssen eine treibende Rolle in der Fahr-zeugentwicklung einnehmen. Die Opti-mierung behandelt hierbei verschiede-ne Attribute gleichzeitig, darunter auch das Gewicht, und muss auf Systemebene durchgeführt werden.

Wenn die Simulation die Konstruk-tion antreiben und maßgeblich beein-flussen soll, werden in unterschiedlichen Entwicklungsphasen verschiedene An-sätze der Optimierung benötigt. In den früheren Phasen der Entwicklung (die

wie innovative Herstellungsprozesse sowie konstruktiver Leichtbau bleiben dabei unberücksichtigt [1] oder werden ausschließlich dafür eingesetzt, eine mangelnde Funktionserreichung nach der Materialsubstitution wieder her-zustellen. Aktuelle Forschungsarbeiten und Publikationen zeigen, dass die Ma-terialsubstitution oft auf Komponenten-basis geplant und durchgeführt wird. Dies führt dazu, dass den Nachbarbe-reichen und dem Gesamtsystem wenig Aufmerksamkeit gewidmet wird. Oft werden Komponenten durch die Mate-rialsubstitution eher auf eine einzelne zentrale Funktion hin optimiert und weitere Kriterien außer Acht gelassen. Die gleiche Studie stellt fest, dass umfas-sender, übergreifender Leichtbau einen ganzheitlichen, interdisziplinären An-satz erfordert. Die bestmögliche Lösung kann nur dann gefunden werden, wenn alle verfügbaren Leichtbaumaßnahmen gleichzeitig berücksichtigt und ausge-

Parametrierung in wenigen Stunden: Lastfälle für das Gesamt-

fahrzeug. Von links: ODB-Frontalaufprall (Offset Deformable Bar-

rier), Seitenaufprall, NVH Static Crash (Noise, Vibration, Harsh-

ness), FRB-Frontalaufprall (Fixed Rigid Barrier) und Heckaufprall.

Konzeptphasen) konzentriert sich die Optimierung auf größere Systeme bis hin zur Rohkarosserie. Es gilt, die best-mögliche sowie eine belastungsgerechte Struktur zu finden und zu qualifizieren. So kann man sicherzustellen, dass mit den resultierenden Strukturen und dem finalen Konzept mit größtmöglicher Wahrscheinlichkeit die Entwicklungs-ziele erreichen werden. Spätere Entwick-lungsphasen ermöglichen nur noch klei-nere Änderungen. Die Modelle werden detailreicher, um die Anforderungen auf Bauteilebene beurteilen und erfüllen zu können. Aber auch hier werden Ansätze benötigt, die die ganze Karosserie um-fassen und bei denen wichtige Attribute gleichzeitig berücksichtigt werden.

Multidisziplinäre Optimierung

Bei der multidisziplinären Opti-mierung (MDO) werden Strukturen gleichzeitig hinsichtlich verschiedener

LE I CHTBAU | ENTWI CKLUNG & PRODUKT ION


Attribute optimiert, das heißt die Konstrukteure können ver-schiedene Disziplinen und Konstruktionsattribute gleichzeitig betrachten. Da per MDO auch die Interaktion zwischen den einzelnen Disziplinen betrachtet werden kann, ist das Ergebnis dieses Vorgehens besser als die separate Betrachtung der ein-zelnen Attribute. Allerdings führt die simultane Betrachtung aller Disziplinen auch zu einer deutlich höheren Komplexität der Aufgabenstellung.

Am Beispiel einer Stoßstange kann das Vorgehen verdeut-licht werden. Dabei sollten drei unterschiedliche Attribute (Crash-Verhalten, Schwingungsverhalten (NVH) und Dauer-festigkeit) sowie das Gewicht optimiert werden. Die kombi-nierte Optimierung aller Attribute zu einem besseren Ergebnis kommt als die Lösung für jedes einzelnes Attribut (siehe Ta-belle unten). Trotz einer Gewichtsreduzierung um 24 Prozent werden die Zielwerte aller anderen Attribute erreicht oder um bis zu 22 Prozent (Crashverhalten) übertroffen. Wird hinge-gen auf einen einzelnen Paramater hin optimiert, sind die Ab-weichungen von den Zielwerten signifikant. So wird bei einer schwingungstechnischen Optimierung der Crash-Zielwert um mehrere Hundert Prozent verfehlt.

Herausforderungen

Bei der Umsetzung einer MDO für die Untersuchung einer kompletten Rohkarosserie ergeben sich, im Unterschied zur MDO von kleineren Komponenten, große Herausforderun-gen. So steigt die Zeit für Modellaufbau und Definition des Problems signifikant. Eine vollständige MDO-Studie einer Rohkarosserie bedeutet, dass beispielsweise 50 bis 200 Design-variablen und Systemantworten in 5 bis 20 verschiedenen Si-mulationsmodellen – das heißt für 5 bis 20 Lastfälle – definiert werden müssen.

Bei nichtlinearen Optimierungen werden oft viele Simu-lationsläufe benötigt, um aussagekräftige Informationen zur Designrichtung zu liefern. Konstruktionsabteilungen können jedoch das Ende der Studien oft nicht abwarten, sondern müs-sen die Konstruktion zügig weiterentwickeln. In komplexen MDO-Studien werden oft sehr hohe Datenmengen erzeugt. Aus all diesen Daten müssen die richtigen Schlussfolgerun-gen gezogen werden, anderenfalls besteht das Risiko, die Konstruktion in eine falsche Richtung weiterzuentwickeln. Schließlich gilt es, die Handhabung so zu vereinfachen, dass

Anschaulich: Auswahl der Lastfälle



AUSGANGSWERT OPTIMIERUNGEN

Crash NVH Dauerfestigkeit MDO

Crash-Antwort 91 % 100 % 141 % 81 % 78 %

NVH-Antwort 79 % 654 % 100 % 406 % 99 %

Dauerfestigkeit 86 % 198 % 218 % 100 % 100 %

Gewicht 100 % 48 % 53 % 72 % 76 %

Im Vergleich: Einzelattribut-Optimierung und multidisziplinäre Optimierung (MDO) einer Stoßstange

Fehlbedienungen auszuschließen sind. Denn Fehler aufgrund der Komplexität des Systems stellen den Erfolg und die Ver-wendbarkeit der Studie in Frage. Eine saubere Dokumentation muss es ermöglichen, die Modelle und Systeme, die als Basis der MDO verwendet wurden, zurückzuverfolgen. Falls Zweifel über den Ursprung der Daten und Modelle bestehen, sind die Ergebnisse unbrauchbar.

Umfangreiche MDO-Studien sind machbar

Altair arbeitet an einer Lösung, mit der die Herausforde-rungen umfangreicher MDO-Studien gemeistert werden kön-nen. Die Lösung unterstützt eine MDO mit mehr als 15 Last-fällen, 100 Designvariablen und 100 Antworten und verfolgt das Ziel, den zeitlichen Aufwand wie folgt zu begrenzen:

– Aufbau und Definition (bei lauffähigen FE-Modellen): unter 4 Stunden

– Ausführung: weniger als 5 Tage auf 250 CPUs – Postprocessing und Berichterstellung: unter 4 Stunden

Die komplette MDO-Studie wird über eine einzige Benut-zeroberfläche gesteuert, die alle Schritte unterstützt, vom Mo-dellaufbau bis hin zur Berichterstellung. Die Benutzeroberflä-che leitet den Anwender mit dem „Prozess Manager“ in Altair HyperWorks durch die einzelnen Schritte und unterstützt die Lastfalldefinition aller für die Studie benötigten Modelle. Die-se Modelle können verschiedenen Ursprungs sein und unter-schiedliche Nummerierungskonventionen aufweisen.

Eine Verbindungsstrategie („Linking“) wird verwendet, um die gleichen Komponenten in unterschiedlichen Modellen miteinander zu assoziieren. Weitere Verbindungen und Asso-ziationen werden mit dem sogenannten Symmetry-Linking zur Verknüpfung der Design variablen (DV) für gespiegelte Komponenten bereitgestellt. Dies stellt sicher, dass die linke und rechte Seite die gleichen Eigenschaften erhalten. Die Ver-bindungen werden aus dem Interface heraus gesteuert. Das automatische Verbinden lässt sich auf Wunsch überschreiben.

Verknüpfbare Designvariable

Designvariablen werden im Darstellungsbereich des Inter-faces erzeugt und können verknüpft werden, um in mehreren Modellen Verwendung zu finden. Sie können jedoch auch auf ein Modell beschränkt werden. Daher können Frontal- und Heckcrash-Lastfälle viele separate Designvariablen aufweisen.

Bei Torsions-NVH-Untersuchungen wird erfahrungsge-mäß jedoch eine große Anzahl der Designvariablen sowohl von den Frontal- als auch den Heckcrash-Modellen übernommen werden. Systemantworten und dazu gehörige Einschränkun-gen und Grenzen können von standardisierten firmenspezifi-schen Templates ausgelesen, händisch definiert oder in einer Kombination aus Template und händischer Vorgehensweise definiert werden.

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32

Optimierungsstrategie

Die Optimierungsstrategie ermöglicht eine industrialisier-te, pragmatische Lösung für MDO, die Ausgabeinformationen in der benötigten Qualität und Geschwindigkeit liefert, um den Konstruktionsprozess zu beeinflussen. Die Lösung um-fasst unter anderem die folgenden Lösungsstrategien:

– Optimierung auf Basis der „Design of Experiments“-Me-thodik (DOE) unter Verwendung eines Nested Uniform Latin HyperCube Sampling (N-ULH)

– Einpassung der System-Antwortflächen in den Versuchs-plan per Moving Least Square Methods (MLSM)

– Verwendung von lokalen Antwortflächen (Subspaces).

Die Erstellung des Versuchsplans für die DOE ist für die Effizienz der Methode von grundlegender Bedeutung. Bei Verwendung der „Nested Uniform Latin HyperCube“-Metho-de kann die Genauigkeit über die „DOE-Zahl“ (1N, 2N, 4N, 8N) gesteuert werden. Abhängig von ihr und der Anzahl der gewählten Extrapunkte „np“ lässt sich die Anzahl von Proben direkt berechnen. N bezeichnet hier die Anzahl Designvari-abeln. Um die Berechnungsläufe für die MDO signifikant zu reduzieren, können lokale Antwortflächen („local subspace response surfaces“) verwendet werden.

Die Lösung von Altair umfasst Evaluierungswerkzeuge, mit denen die bestmögliche Information aus der MDO-Stu-die gezogen werden können. Die meisten der Werkzeuge sind bereits in HyperView verfügbar, dem Standard-Hyper-Works-Werkzeug für Postprocessing. HyperView wird aus der MDO-Oberfläche zur Ergebnisevaluierung gestartet und ermöglicht beispielsweise die Erstellung von Snake Plots und Korrelationsdiagrammen.

Praxisnah

Eine Demonstration der MDO-Lösung wurde unter Ver-wendung realer Fahrzeugdaten durchgeführt. Dabei wurden sechs Lastfälle für die Untersuchung definiert. Diese de-cken die wesentlichen Crash-Lastfälle sowie grundlegende NVH-Anforderungen ab.

Die Herausforderung lag im Setup mit den vorher ge-nannten „local subspaces“. Daher wurden einige Designvari-ablen global und einige nur für einen oder mehrere Lastfälle

Dr.-Ing. Lars Fredriksson, Director Business De-

velopment Europe bei Altair Engineering AB

definiert. Alle Designvariablen bezogen sich auf die Kompo-nentendicke. Die Dicken wurde so ausgewählt, dass der De-signbereich +/-15 Prozent der Originaldicke beträgt. Unter Verwendung der gleichen Argumente wurde die Anzahl der Antwortvariablen klein gehalten. Sie sind aber dennoch für das zu lösende Problem repräsentativ.

Das Ziel der Optimierung war die Minimierung der Masse. Mit einem Nested Uniform Latin HyperCube Sampling wur-den die Proben für die DOE ausgewählt. So wurde den Pro-ben entsprechend 8N Stützstellen generiert, auch wenn in der ursprünglichen Ausführung oder Aufgabenstellung nur 2N enthalten waren. Da jeder Unterbereich (1N, 2N, 4N und 8N) einen optimierten Teilprobenbereich darstellt, kann die Studie später im Hinblick auf eine höhere Genauigkeit erweitert wer-den, ohne den Proben-Algorithmus erneut durchlaufen lassen oder die ersten 2N-Simulationen erneut durchführen zu müs-sen.

Das Beispiel hat gezeigt, dass es mit der von Altair entwi-ckelten Lösung sehr gut möglich ist, reale MDO-Probleme aus der Industrie zu lösen. Vor allem die Vorbereitung der Simu-lation wird erheblich erleichtert. Der gewählte Ansatz, um das mathematische Problem zu definieren und zu lösen, ist viel-versprechend und Altair arbeitet weiter daran, diesen Ansatz zu verfeinern und zu verbessern. Mit der MDO-Lösung von Altair ist es möglich, diese Methode, auch für große Systeme wie eine Rohkarosserie, in den Entwicklungsprozess zu integ-rieren und so schneller zu besseren Lösungen zu kommen. Der Paradigmenwechsel in der Entwicklung hin zu optimierungs-getriebener Konstruktion wird möglich.

Weitere Informationen

[1] Bjelkengren, C.; et al.: The Impact of Mass Decom-pounding on Assessing the Value of Vehicle Lightweighting. Master of Science Thesis, MIT/USA, 2006

[2] Center of Automotive Research (Hrsg.): Greener Pro-ducts, Changing Skills : Lightweight Materials & Forming Re-port. May 2011. ☐



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„Wir sind vorbereitet“Wie schnell sich Elektroantriebe durchsetzen, ist nicht nur eine Frage der Technik. Dr. Andreas Lassota, Leiter Vertrieb und Marketing Elektromobilität von Volkswagen, setzt auf Beratung und bessere Rahmen bedingungen.

Mobility 2.0: Herr Dr. Lasso-ta, zwölf Monate nach dem Start des e-Up! ist es Zeit für eine erste Zwischenbilanz. Wo steht denn die Elektromobili-tätsoffensive von Volkswagen?Wir sind positiv überrascht von dem Volumen, das der e-Up! im Moment macht. In einigen Märkten wie Norwe-gen kommt er sehr gut an. Das sind Märkte, die schon länger auf Elektrofahrzeuge vorbereitet sind und die über gute Rahmenbedingungen verfügen, zum Beispiel eine flächendeckende Versorgung mit Elektrotankstellen.

TEXT: Dr. Andreas Lassota, Volkswagen

BILDER: Volkswagen


Was glauben Sie denn, wann E-Fahrzeuge in Deutschland einen ähnlichen Marktanteil erreichen wie in Norwegen?Deutschland hat sich die Elek-tromobilität auf die Fahnen geschrieben. So ist derzeit ein Gesetz in Vorbereitung, das den Nutzern von E-Fahrzeu-gen weitere Vorteile einräumt.

Aber keine Kaufunterstützung vorsieht.Den gesamten Gesetzestext können wir noch nicht be-urteilen, da er noch nicht vorliegt. Aber stellen Sie sich vor, in einem intelligenten

Stromnetz werden dezentrale Energiespeicher gefördert. Ein Fahrzeug, das den Strom von der Solaranlage auf dem Dach in der Batterie puffert, wäre ja auch nichts anderes als ein Energiespeicher. Es könnte spannend sein, nicht die Auto-mobilindustrie, sondern den Energiewandel zu fördern.

Was muss noch passieren?Erst einmal muss der Kunde verstehen, welche Chancen ihm die neue Technologie bie-tet. Das geht nicht nur über die niedrigen Betriebskosten, sondern auch über den Fahr-

spaß. Und über das Wissen: Ich bin gerüstet für die Zu-kunft. Nehmen wir an, eines Tages verdoppeln sich Benzin- und Stromkosten: Dann ver-doppelt sich auch die Einspa-rung der Betriebskosten.

Diese Szenarien greifen aber erst nach 2020 und begründen nicht unbedingt schon heute eine Kaufentscheidung.Aber man muss sich heute da-rauf vorbereiten, ein Produkt auf den Markt bringen, die Produktion langsam hochfah-ren und das Bewusstsein beim Kunden wecken. Denn das

MOBIL I TÄT & V E RKE H R | E L E KT ROM OB I L I TÄT


auch die Bedingungen so sein, dass die Kunden überzeugt sind. Wir können das nicht verordnen.

Ein Schwachpunkt ist immer noch die Ladeinfrastruktur.Da sind tatsächlich noch Ver-besserungen notwendig. Nicht

nur, was die Zahl der Lade-punkte betrifft – Strom gibt es schließlich überall. Aber es muss auch möglich sein, die Ladepunkte durch eindeuti-ge Verkehrszeichen zu iden-tifizieren. Zudem sollten die Stationen buchbar sein und die Abrechnung funktionie-ren. Da sind wir in Deutsch-land aufgrund der regionalen Struktur der Energieversorger in einem sehr fragmentierten Markt unterwegs. Wenn wir das Thema Ladeinfrastruktur noch intensiver angehen, kön-nen wir die Blockaden beseiti-gen, die den einen oder ande-ren Kunden derzeit noch zur Zurückhaltung veranlassen.

Was halten Sie davon, künftig Straßenlaternen anzapfen zu können?Eine wunderbare Idee! Die Parkplätze vermehren sich ja in Städten dadurch nicht, dass Parkplätze für E-Fahrzeuge re-

möchte. Bei einem E-Auto muss man den Kunden auf die Reichweitenrestriktion hin-weisen. Für andere Ansprü-che haben wir ja auch andere Angebote, etwa den Golf GTE mit Plug-in-Antrieb oder für klassische Vielfahrer sparsame Dieselmotoren.

Das heißt aber auch, dass es für den Handel keine Vorga-ben gibt, eine bestimmte An-zahl an E-Fahrzeugen abzu-setzen?Nein, die gibt es auf keinen Fall. Der Kundenwunsch ist entscheidend. Deswegen pro-duzieren wir unsere Modelle ja mit allen Antriebsvarianten auf einer Linie, Stoßstange an Stoßstange. Wir sind dadurch völlig flexibel in der Gestal-tung des Antriebsmix.

Kann das Ziel von einer Mil-lion E-Fahrzeuge in Deutsch-land so erreicht werden?Ich halte das Ziel für ein schö-nes Ziel. Wir sind dafür da, das Ziel zu unterstützen, in-dem wir die passenden Pro-dukte dafür anbieten. Wie sich der Markt entwickelt, hängt aber von den Kunden und den Rahmenbedingungen ab. Wenn Deutschland das Ziel ernst nimmt, müssen eben

serviert werden. Obwohl auch das zum Erfolg der E-Mobi-lität beitragen kann. Amster-dam zum Beispiel nutzt diese Möglichkeit bereits.

Da können Sie als Fahrzeug-hersteller aber nicht viel tun.Im Rahmen der Nationalen Plattform Elektromobilität sind wir hier schon beratend tätig. Es gibt viele Möglichkei-ten, E-Antriebe durch Maß-nahmen attraktiv zu machen, die nicht viel Geld kosten. Doch den Energiesektor kön-nen und wollen wir nicht ge-stalten.

Ein Stück in diese Richtung sind Sie mit dem Angebot von Ökostrompaketen bereits ge-gangen. Wie läuft das?Die Kunden, die momentan Elektromobilität nachfra-gen, sind überwiegend schon einen Schritt voraus. Viele haben schon eine Solaranla-ge auf dem Dach und längst einen Ökostrom-Vertrag ab-geschlossen. Unsere Kunden kommen informierter zum Handel als der Durchschnitts-kunde. Die Anzahl der Strom-verträge ist daher geringer als der Absatz von E-Fahrzeugen. Wir vermitteln die Ökostrom-verträge aber trotzdem, weil wir wollen, dass unsere Kun-den unter allen Umständen sauber fahren.

Das Gespräch führ-te Johannes Win-terhagen, Mobili-ty 2.0.

Jahr 2020 kommt ganz, ganz schnell.

Wie haben Sie denn die Händ-ler auf die Markteinführung der Elektroautos vorbereitet?In speziellen Trainings infor-mieren wir nicht nur über un-sere Fahrzeuge, sondern über den kompletten Energie sektor. Dabei haben wir nicht alle Händler sofort zu E-Händlern gemacht, sondern zunächst ein selektives Netz aufgebaut, das etwa zehn Prozent der Händler umfasste. Zum e-Up! und zum e-Golf fanden diese Schulungen in zwei Wellen statt, mit der Einführung des Golf GTE weiten wir das Netz nun abermals aus. Mittlerwei-le ist das Netz in Deutschland fast flächendeckend.

Wie analysieren die Händler das Mobilitätsverhalten ihrer Kunden?Wir haben sogar eine App auf den Markt gebracht, mit der der Kunde selbst sein Fahr-profil analysieren kann. Gibt er seine Nutzungsgewohn-heiten ein, wird ihm der pas-sende Antrieb vorgeschlagen. Eine erweiterte Software er-möglicht Flottenbetreibern, die Nutzungsgewohnheiten mehrerer Fahrer zu analysie-ren und die passenden Fahr-zeuge zusammenzustellen. Diese Werkzeuge haben wir auch dem Handel zur Verfü-gung gestellt. Der Händler soll einen Kunden ja nicht in ein Fahrzeug hineinargumentie-ren, das der gar nicht haben

„Es könnte spannend sein, nicht die Automobilindustrie, sondern

den Energie wandel zu fördern“.Dr. Andreas Lassota, Volkswagen

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Dr. Andreas Lassota, Leiter Vertrieb

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ELEKTROMOB I L I TÄT | M OB I L I TÄT & VERKEHR


Angepasst laden

Damit Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge reibungs-los funktionieren und eine maximale Ladeperformance bieten, müssen sie an alle relevanten Umgebungsbedingungen und Systemanforderungen angepasst werden. Das gilt für private Stand-alone-Ladesäulen oder Wallboxen ebenso wie für Flot-tenlösungen oder komplexe Infrastruktursysteme für Kom-munen, Energieversorger und Parkraumbewirtschafter. Durch den Einsatz einer neuen Generation von Charge-Controllern

Dreh- und Angelpunkt jeder Elektrotankstelle ist der Charge Controller. Mit einer neuen Ge-neration wollen die Walther-Werke vor allem die Zusammenarbeit der Ladeeinrichtung mit bestehenden IT-Strukturen erleichtern.

als Kommunikations- und Steuerungseinheit lassen sich die Ladelösungen von Walther exakt auf die jeweiligen Erforder-nisse zuschneiden – egal, ob es um die Einbindung in beste-hende Systeme, ein effizientes Monitoring oder intelligentes Energiemanagement geht. Darüber hinaus erweitern die neuen Charge-Controller die Funktionalität der Ladeeinrichtungen erheblich. Hard- und Software eignen sich für Ladesäulen und Wallboxen aller Hersteller.

TEXT: Manfred Frenger, Walther-Werke BILDER: Mauro_grigollo/iStockphoto; Walther-Werke www.mobility20.net/PDF/90696M20


ENERG IE & IN F RAST RUKTUR | L AD E E I N R I CH T UN G E N

dig vorgenommen werden. Die Kommunikationsfunktionen des Charge-Controllers umfassen auch die Ansteuerung der Schaltorgane und Sicherheitseinrichtungen (Leistungsschütze, Fehlerstromschutzschalter und Steckerverriegelungen). Feh-lermeldungen werden über LEDs an der Ladeeinrichtung und an das Backend übermittelt. Auf diese Weise können beispiels-weise Ladeausfälle aus der Ferne erkannt und teilweise auch behandelt werden.

Private Nutzer können ebenfalls unkompliziert über den eigenen PC oder mobile Endgeräte auf den Charge-Control-ler in ihrer Ladeeinrichtung zugreifen. Der Ladeprozess kann so optimal an das eigene Fahrzeug angepasst werden. Bei der Premium-Lösung mit eingebautem Zähler haben Nutzer per Mausklick jederzeit Überblick über ihren Energieverbrauch. Der Anwender kann den Ladevorgang aus der Ferne überwa-chen, starten und beenden. Die Fernzugriffsmöglichkeit er-leichtert auch die Nutzung von regenerativen Energien oder günstigen Stromtarifen.

Anbindung an bestehende Systeme

Die neuen Charge-Controller steuern und verwalten als zentrale Kommunikationseinheiten je zwei Ladepunkte gleich-zeitig und unabhängig voneinander. Die Geräte sind mit ei-nem Webserver und vielfältigen weiteren Schnittstellen für die Netzwerkanbindung ausgestattet. Über die integrierte, einfach zu bedienende Software können geschulte Elektrofachkräfte die Ladeeinrichtungen über einen beliebigen Rechner indi-viduell konfigurieren – ohne Installationsaufwand. Auf diese Weise werden Lademöglichkeiten an alle relevanten Umge-bungsbedingungen und Systemanforderungen angepasst, etwa an das Kunden-Backend oder bestehende Gebäudemanage-ment- und Parkraum-Bewirtschaftungssysteme. Betreiber ha-ben auf demselben Weg Zugriff auf alle für sie relevante Daten und profitieren unmittelbar von den erweiterten Funktionali-täten.

Anwender – also zum Beispiel ein Flottenbetreiber – kön-nen sich mit jedem Computer einloggen und über die nut-zerfreundliche Dialogoberfläche schon bei der einfachsten Lösung bis zu 60 RFID-Karten selbst verwalten – ohne zusätz-liche Kosten auch bei kleinen Systemen und Stand-alone-Lö-sungen. Ein entsprechender RFID-Leser wurde speziell für die Zusammenarbeit mit dem Charge-Controller konzipiert und softwareseitig integriert.

Durch ein aussagefähiges Monitoring inklusive Möglich-keiten zur Fernsteuerung und Datenspeicherung haben Be-treiber ständig Überblick über alle wichtigen Aspekte wie den Ladestatus und die Verbrauchsdaten. Die Energieerfassung erfolgt mittels externer Zähler über eine S0-Schnittstelle (Pre-mium-Monitoring). Einfache Anpassungen können eigenstän-

LADEE INR ICHTUNGEN | ENERG I E & I NFRASTRUKTUR


ZUKUNFTSSICHERHEIT DURCH UPDATES

Die Elektromobilität hat sich in den letzten Jahren rasant wei-terentwickelt. Die relevanten Normen müssen dieser Entwick-lung angepasst werden – und umgekehrt die Produkte an den neuesten Stand der Normung. Die neuen Charge-Controller der Walther-Werke genügen in Hinblick auf Betriebszustände, Sicherheitsaspekte und Überwachungsfunktionen den Anforde-rungen der aktuellen IEC 61851-1. Damit Errichter und Betreiber von Ladeeinrichtungen Zukunftssicherheit haben, erlauben die Geräte Anpassungen an zukünftige normative Standards durch passwortgeschützte Firmware-Updates. Ein kostspieliger physi-scher Umbau ist damit nicht mehr nötig.

Strom fürs Auto: Die unterschied-

lichen Lademöglichkeiten müssen

ins Umfeld passen.

Belastungsgrenzen nicht überschreiten

Beim Betrieb von E-Mobility-Ladeeinrichtungen gilt es, immer einen Ausgleich zwischen Stromangebot und -nach-frage zu schaffen. Daher müssen Elektrofachkräfte bei der In stal lation neben den Netzgegebenheiten vor allem die zur Verfügung stehende Einspeiseleistung berücksichtigen. Dies gilt auch bei der Einbindung einer PV-Anlage, wenn Zeiten mit günstigen Stromtarifen bevorzugt zum Laden genutzt wer-den sollen oder das Energiesystem nach Art der zu ladenden Fahrzeuge gemanagt werden muss (zum Beispiel beim Schnell-laden). Durch ein intelligentes Energiemanagement lässt sich eine maximale Ladeperformance erreichen, ohne die jeweili-gen Belastungsgrenzen zu überschreiten.

In einfachen Fällen kann der Installateur die Leistung der Ladesäule statisch oder dynamisch begrenzen. Ist die Kapazität des Gebäudeanschlusses erschöpft, schafft ein lokales Energie-management (LEM) Abhilfe. Ein LEM erlaubt die Anpassung der Ladeperformance an die verfügbare Einspeiseleistung. Die neuen Charge-Controller verfügen über eine RS232- und ei-ne TCP/IP-Schnittstelle mit komplettem Befehlssatz zur Ein-bindung in ein komplexes Management-System und damit über alle Voraussetzungen, um die Ladeströme entsprechend dynamisch zu gestalten. Basierend auf den aktuellen System-möglichkeiten und internen Hierarchien wie Stromertrag der

PV-Anlage oder dem aktuellen Strompreis können zum Bei-spiel Ladezeitfenster oder maximale Ladeleistungen vorgege-ben werden. Dadurch wird die verfügbare Einspeiseleistung optimal genutzt.

Roaming-fähige Lösungen

Ob Stand-alone-Lösung oder komplexes Infrastruktur-system: Der Charge Controller CC7 schafft die Voraussetzun-gen für intelligentes Laden auf neuestem normativem Stan-dard. Daneben setzt Walther bei Ladeeinrichtungen weiterhin auf den bewährten modularen Aufbau. Diese Kombination er-möglicht an die Umgebungsbedingungen angepasste, in weiten Grenzen ausbaufähige Systeme und lässt Raum für zukünftige Änderungen. Die Integration beliebiger Identifikations- und Abrechnungs systeme macht die Ladeeinrichtungen für un-terschiedliche Nutzergruppen zugänglich. Für über regional agierende Stadtwerke und Verbünde größerer Versorgungs-unternehmen realisiert das Unternehmen Roaming-fähige Lö-sungen, bei denen Nutzer via Kundenkarte oder Smart phone anbieterübergreifend Strom tanken können. ☐

ENERG IE & IN F RAST RUKTUR | L AD E E I N R I CH T UN G E N


Manfred Frenger leitet den Geschäftsbereich

E-Mobility/New Technologies und ist Normungs-

verantwortlicher bei den Walther-Werken.

Auf einen Blick: Administratorsicht auf zwei Ladepunkte, die über einen der neuen

Charge Controller gesteuert werden.

WIE VIEL POWER DARF'S SEIN?Vom einfachen Ladepunkt in der heimischen Garage bis zur multifunktionalen Ladestation auf öffentlichen Parkplätzen muss die Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge reibungslos funktionieren. Skalierbare und zuverlässige Ladetechnik ist die Voraussetzung dafür.

Elektromobilität wird zu einem bestimmenden Faktor des Mobilitäts und Energiekonzepts in Deutschland und sicher auch weltweit. Die Bandbreite der dazu erforderlichen Hardware ist groß. Sie reicht vom einfachen Ladepunkt in der heimischen Garage bis zur multifunktionalen Ladestation, die in öffentlichen Bereichen installiert ist. Gemeinsam mit den Technologiepartnern Phoenix Contact und Rittal bietet Hartmann Elektrotechnik hierfür skalierbare Systemlösungen an.

Skalierbares GehäuseDesign

Als Hersteller von SchaltschrankSystemen hat Rittal dafür ein modulares Gehäusekonzept ausgearbeitet. Das zweischalige Gehäuse sorgt einerseits für die notwendige Robustheit im Außeneinsatz. Auf der anderen Seite stellt es im Inneren klimatische Bedingungen für die ganzjährige Verwendung sicher. Die modulare Bauweise ermöglicht ein skalierbares GehäuseDesign, das selbst für die GleichstromLadetechnik ein ausreichend großes Platzangebot bereithält.

Mit der Ladetechnik EV Charge Control von Phoenix Contact kommt ein leistungsstarker Mode3Ladecontroller zum Einsatz. Über ein anwenderfreundliches WebInterface lassen sich viele Ladeparameter einfach und anschaulich editieren. Ein umfangreiches FehlerManagement erlaubt eine genaue Diagnose der Störung aus der Ferne, was die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der Ladestation erhöht. Der Ladestrom kann über die serienmäßig in den Ladecontroller integrierte EthernetSchnittstelle in 1AmpereSchritten variiert werden,

Skalierbar: Die Ladetechnik muss

hohe Anforderungen erfüllen.

TEXT: Dipl.Ing. Jens Eickelmann, Phoenix Contact BILDER: Phoenix Contact


M ob i l i t y 2 . 0 | A u s g abe 4 .201446

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bus-RTU-Schnittstelle. Das Kommunikationsprotokoll OCPP (Open Charge Point Protocol) zur Integration in Roa ming-Portale sowie die Ankopplung signierbarer Energiezähler über SML (Smart Message Language) sind integrale Bestandteile der öffentlichen Ladeinfrastruktur. Beides lässt sich mit den Komponenten und Systemen von Phoenix Con tact umsetzen.

Einfach und barrierefrei laden

Bei sämtlichen Aktivitäten steht die möglichst einfache und barrierefreie Abwicklung des Ladevorgangs im Vorder-grund. Auf Wunsch zeigt ein hochauflösendes Display genaue Informationen zur Strombetankung an und führt den Nutzer visuell – und damit intuitiv – durch das Verfahren. Um die Wirtschaftlichkeit von (noch) wenig frequentierten Ladesta-tio nen sicherzustellen, kann der Betreiber das Display auch als Werbefläche nutzen.

Der von Sütron Electronic bezogene Bildschirm ist für den rauen Außeneinsatz entwickelt. Eine robuste Glasscheibe mit kapazitivem Touch-Feld ermöglicht hohe Stoßfestigkeit (IK-Wert) sowie eine zuverlässige Bedienbarkeit selbst unter widri-gen Wetterbedingungen sowie direkter Sonneneinstrahlung. Nicht einmal scharfkantige Gegenstände können das Display beschädigen. Die verlängerte Glasfront bietet gleichzeitig Platz für den Kartenleser und die direkt ablesbaren Zähler.

Für Ladestationen gelten besondere Anforderungen an die Verbindungstechnik. Phoenix Contact bietet alle standardi-sierten Ladeschnittstellen an: Typ-1-, Typ-2-, CCS- oder den chinesischen GB-Standard.

Ladeleistungen bis 50 Kilowatt erfordern eine hohe Sorgfalt und Präzision bei der Umsetzung des Kontaktübergangs der

sodass sich das Gerät insbesondere für die Nutzung mit volati-len Energieträgern eignet.

Zudem lassen sich Lastkurven konturscharf nachfahren. So ist ein direkter Betrieb an einem Home-Management-System, wie es Gira oder SMA anbieten, ohne weiteres möglich. Ins-talliert der Besitzer einer Photovoltaikanlage in seiner Garage die ebenfalls von Hartmann Elektrotechnik erhältliche Wall-box, so steigert das Laden des Elektrofahrzeugs den Eigenver-brauchsanteil beim Solarstrom und spart Kosten.

Für komplexes Lastmanagement geeignet

Ein direkt an den Ladecontroller anschließbares Energie-messgerät überwacht den Ladevorgang und schaltet ihn auf Wunsch ab, sofern sich beispielsweise eine unzulässige Diskre-panz zwischen dem aktuellen Ladestrom und dem Äquivalent des Puls-/Pausenverhältnisses des Pilotsignals ergeben hat. Darüber hinaus werden die Ruhepausen der meisten Elektro-fahrzeuge, die der Reduzierung von Energiekosten dienen, zuverlässig durch eine Wake-Up-Sequenz beendet. EV Charge Control ist mehr als ein Ladecontroller, da er sowohl für den autarken Einsatz daheim als auch für die Einbindung in kom-plexe Lastmanagement-Systeme ausgelegt ist.

Außer dem auf einer Tragschiene montierbaren EV Charge Control verwendet Hartmann Elektrotechnik auch eine neu entwickelte Platinenlösung, mit der Phoenix Contact sein Portfolio an Mode-3-Steuerungen nach unten abgerundet hat. Die Platine lässt sich direkt im Wallbox-Gehäuse einbauen, weshalb Hartmann Elektrotechnik selbst bei einfacheren An-wendungen auf die Kernfunktionen einer Mode-3-Steuerung zurückgreifen kann. Gleiches gilt für die Verriegelungs-Aktua-torik, die Notentriegelung und eine als Slave ausgeführte Mod-

EV Charge Control: Der Mode-3-Lade-

controller ist Herzstück der Ladesäulen.

LADETECHN I K | ENERG I E & I NFRASTRUKTUR


Steckverbinder. Die Kontaktsysteme weisen – für den Anwen-der deutlich fühlbar – geringe Steck- und Ziehkräfte bei mini-malem Verschleiß auf. Die normativ geforderten 10.000 Steck-zyklen sollen deutlich übertroffen werden. Das Griff-Design der Ladestecker ist der Gestaltung herkömmlicher Zapfpis-tolen nachempfunden und damit einzigartig. Unter anderem

wegen seiner Schwerpunktlage liegt der Pistolengriff ergono-misch in der Hand. ☐

IMPRESSUMHerausgeber Kilian Müller

Redaktion Chefredaktion: Dr. Karlhorst Klotz (verantwortlich, -61); Leitender Redakteur: Johannes Winterhagen (V.i.S.d.P.); Redaktion: Katrin Alber (-69), Sabrina Quente (-81); [email protected]

Anzeigen Anzeigenleitung: Christian Schlager (verantwortlich, -31); Anzeigenpreisliste: vom 01.01.2014

Teamassistenz Alexandra Kistler (-20)

Disposition Marina Schiller (-32); [email protected]

Marketing & Vertrieb Anja Müller

Herstellung Veronika Blank

Verlag publish-industry Verlag GmbH, Nymphenburger Straße 86, 80636 München, Germany Tel. +49.(0)89.50 03 83-0, Fax +49.(0)89.50 03 83-10, [email protected], www.publish-industry.net

Geschäftsführung Kilian Müller, Frank Wiegand

Leser- & Aboservice Tel. +49.(0)61 23.92 38-25 0, Fax +49.(0)61 23.92 38-2 44; [email protected]

Abonnement Das Abonnement enthält die regelmäßige Lieferung der Mobility 2.0 (in 2014: 4 Ausgaben inkl. evtl. redaktioneller Sonderhefte und Messe-Taschenbücher).

Jährlicher Abonnementpreis Ein JAHRES-ABONNEMENT der Mobility 2.0 ist zum Bezugspreis von 25,60 € inkl. Porto/Versand innerhalb Deutschlands und MwSt. erhältlich (Porto: EU-Zone zzgl. 7 € pro Jahr, Europa außerhalb EU zzgl. 20 € pro Jahr, restliche Welt zzgl. 40 € pro Jahr). Jede Nachlieferung wird zzgl. Versandspesen und MwSt. zusätzlich berechnet. Im Falle höherer Gewalt erlischt jeder Anspruch auf Nachlieferung oder Rückerstattung des Bezugsgeldes. Studentenabonnements sowie Firmenabonne-ments für Unternehmen, die Mobility 2.0 für mehrere Mitarbeiter bestellen möchten werden angeboten. Fragen und Bestellungen richten Sie bitte an [email protected]

Gestaltung & Layout Schmucker-digital, Lärchenstraße 21, 85646 Anzing, Germany

Druck Firmengruppe APPL, sellier druck GmbH, Angerstraße 54, 85354 Freising, Germany

Nachdruck Alle Verlags- und Nutzungsrechte liegen beim Verlag. Verlag und Redaktion haften nicht für unverlangt eingesandte Manuskripte, Fotos und Illustrationen. Nachdruck, Vervielfältigung und Online-Stellung redaktioneller Beiträge nur mit schriftlicher Genehmigung des Verlags.

ISSN-Nummer 2191-1193

Postvertriebskennzeichen 20626

Gerichtsstand München

Der Druck der Mobility2.0 erfolgt auf FSC®-zertifiziertem Papier, der Versand erfolgt CO2-neutral.

Mitglied der Informations- gemeinschaft zur Feststellung der Verbreitung von Werbeträgern e.V. (IVW), Berlin

FIRMEN UND ORGANISATIONEN IN DIESER AUSGABE

ADAC ................................................................10

Altair Engineering ..............................................34

Apple ................................................................12

Audi ...................................................... 2. US, 3, 8

AVL List .............................................................16

BMW ................................................10, 12, 18, 24

Bosch ...............................................................12

Clariant .............................................................10

Continental .................................................. 16, 50

Contitech ............................................................7

Daimler ....................................................... 10, 12

dSpace..............................................................23

Elring Klinger .....................................................39

Erdgas Mobil .....................................................10

Euroforum .........................................................49

Fraunhofer IAO ..................................................30

Gira...................................................................46

Google ........................................................ 12, 24

Hartmann Elektrotechnik ....................................46

Honeywell .........................................................50

Hubject .............................................................18

Intertek .............................................................31

Intis ..................................................................18

KfW-Bank ..........................................................10

KIT ....................................................................20

Landesagentur für E-Mobilität BaWü ..................10

Lyft ...................................................................30

Mercedes Benz ..................................................16

Peiker ...............................................................45

Phoenix Contact .......................................... 33, 46

Power Control Electronic ....................................37

Rittal .................................................................46

Schneider Electric..............................................11

SK Continental E-Motion ....................................26

SMA ..................................................................46

Sütron Electronic ...............................................46

Tesla .................................................................24

TU Darmstadt ....................................................50

Uber ..................................................................30

Universität Stuttgart ...........................................16

Volkswagen ..................................18, 24, 40, 4. US

Walther Werke ............................................. 17, 42

Wundercar ........................................................30

ZF .....................................................................18

Firma Seite Firma Seite

ENERG IE & IN F RAST RUKTUR | L AD E T E CH N I K


Dipl.-Ing. Jens Eickelmann, Business Develop-

ment Manager E-Mobility bei der Phoenix Contact

Deutschland GmbH

Trotzt schlechtem Wetter: Das Socket

Outlet der Ladestation verfügt über

einen Wasserablauf.

> MORE@CLICK 90663M20

CTI SymposiumAutomotive Transmissions, HEV and EV Drives

13. Internationales Plus: Transmission Expo

Home Of The World´s International Transmission & Drive Community

Prof. Dr Stefan Pischinger

Uwe WagnerProf. Dr Herbert Kohler

Dr Robert Plank

Prof. Helmut ListBernhard Mattes

Prof. Dr Jens HadlerTerry Nakatsuka Dr Klaus Badenhausen

Prof. Dr Ferit Küçükay

Enrico Sedoni

Sponsoren

8. – 11. Dezember 2014, BerlinDeutschland

1.800 Teilnehmer weltweit in 2013 – Die größte Getriebe- und Antriebs-Veranstaltungsreihe

120 Aussteller in der Transmission Expo Berlin

35 % Internationale Teilnehmer

>20 Nationalitäten treffen sich auf dem CTI Symposium in Berlin

Experten im Plenum

Podiumsdiskussion zum ThemaWie wird das Antriebssystem der Zukunft aussehen?

Tagungsleiter:Prof. Dr.-Ing. Ferit KüçükayDirektor | Institut für Fahrzeugtechnik | Technische Universität Braunschweig

Simultaneous Translation German EnglishEnglish Conference Documentation!

English programme avaiable at

www.transmission-symposium.com/en

Bernhard MattesVorsitzender der Geschäftsführung | Ford-Werke GmbH

Prof. Helmut ListVorsitzender und CEO | AVL List GmbH

Prof. Dr.-Ing. Herbert KohlerLeiter Konzernforschung & Vorentwicklung Fahrzeugaufbau und Antrieb sowie Umweltbevollmächtiger | Daimler AG

Uwe WagnerLeiter F&E Automotive | Mitglied der Geschäftsleitung Automotive | Schaeffl er Technologies GmbH & Co. KG

Terry NakatsukaCEO | Jatco Ltd.

Dr. Klaus BadenhausenVice President | Leiter Chery Technical Center Shanghai | Chery Automobile Co., Ltd.

Prof. Dr.-Ing. Stefan PischingerInstitutsleiter Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen | RWTH Aachen | Vorsitzender der Geschäftsführung | FEV GmbH

Prof. Dr.-Ing. Jens HadlerGeschäftsführer | Automobil-Prüftechnik Landau GmbH

Dr. Robert PlankVorsitzender der Geschäftsführung | TÜV NORD Mobilität GmbH & Co. KG

Enrico SedoniPresident Driveline Component Product Line | CNH Industrial

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TOPAblenkung des Fahrers gehört zu den häu-

figsten Unfallursachen im Straßenverkehr. Mo-derne Assistenzsysteme bemerken Gefahren oft früher als der Mensch – nun müssen sie den Fahrer nur noch darauf aufmerksam machen. Wie das gelingen kann, zeigen die Ergebnisse des Forschungsprojekts „Proreta 3“, dessen Er-gebnisse von der TU Darmstadt und dem Zu-lieferer Continental vorgestellt wurden. Ein „Lichtkomet“ lenkt die Aufmerksamkeit des Fahrers genau auf jene Stelle, von der die Gefahr droht. Erzeugt wird das optische Spektakel von einem Leuchtband im Cockpit.

TOP & STOP

All-mächtiger Blickfang: Ein optisch erzeugter Komet soll

den Fahrer warnen.

Eiskalt abservieren: Klimaanlagen brauchen

Kältemittel, doch R1234f braucht niemand.

In oder out? Gut oder schlecht? Was geht voran, was bleibt auf der Strecke? Wir spüren die Tops und Stops der nachhaltigen Mobilität auf.

STOPDer Steit um den Einsatz des Kältemittels

R1234f eskaliert. Schon in wenigen Monaten könnte Deutschland vor den Europäischen Ge-richtshof gezerrt werden, weil es sich dem Ein-satz des synthetischen Kältemittels widersetzt. Die deutschen Automobilhersteller setzen mehrheitlich auf den Einsatz von Kohlendioxid als Kältemittel – es gilt als sehr viel weniger kli-maschädlich als die heute verwendeten Sub-stanzen. Der amerikanische Mischkonzern Honeywell will jedoch R1234f durchsetzen, ob-wohl es unter extremen Bedingungen bei einem Unfall Feuer fangen kann. Bei Abbrand entsteht dann hochgiftige Flusssäure. Mit diesem Un-sinn sollte bald Schluss sein!

TEXT: Johannes Winterhagen, Mobility 2.0 B ILDER: Wibs24, Pablo H. Caridad/iStockphoto



ABSPAN N | TOP & S TOP

E S I S T A N G E R I C H T E T .

D i e n e u e n W E B - M A G A Z I N E d e s p u b l i s h - i n d u s t r y V e r l a g s

N e u a b 2 0 1 5 . M e h r I n f o s a u f w w w. p u b l i s h - i n d u s t r y . n e t / M e d i a d a t e n a b D e z e m b e r 2 0 1 4

o p t i m i e r t f ü r a l l e d i g i t a l e n E n d g e r ä t e

Kraftstoffverbrauch des XL1 in l/100 km: kombiniert 0,9, Stromverbrauch in kWh/100 km: kombiniert 7,2, CO2-Emissionen in g/km: kombiniert 21. Stromverbrauch des e-Golf in kWh/100 km: kombiniert 12,7, CO2-Emission in g/km: 0. Stromverbrauch des e-up! in kWh/100 km: kombiniert 11,7, CO2-Emission in g/km: 0. Abb. zeigt optionale Sonderausstattungen.

Innovationen sind erst dann wirkungsvoll, wenn sie allen Menschen zugänglich gemacht werden. Deshalb verbindet Volkswagen Qualität mit zukunftsweisender Technologie. Und lässt so eine völlig neue Generation von Auto entstehen. Angeführt von dem ersten 1-Liter-Auto der Welt, dem XL1, zeigen vollelektrische Modelle wie der e-Golf oder der e-up!, dass die Zukunft der Mobilität schon jetzt auf der Straße angekommen ist.

e-Mobilität von Volkswagen.Der XL1, der e-Golf und der e-up!

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