Beim 30. International Electric Vehicle Symposium auf der Stuttgarter Messe präsentiert das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) vom 9. bis zum 11. Oktober 2017 aktuelle Forschungsprojekte zur Mobilität der Zukunft und für eine nachhaltige Energieversorgung. Im Fokus des DLR-Stands IG57 in Halle 1 steht das DLR Projekt Next Generation Car (NGC).
Next Generation Car
Das Projekt Next Generation Car bündelt die Aktivitäten und die Infrastruktur des DLR im Bereich der Straßenfahrzeuge. Inhalt sind Werkzeuge, Methoden und Technologien für die ganzheitliche Entwicklung von Straßenfahrzeugen für morgen und übermorgen. In NGC sollen verschiedene exemplarische Fahrzeugkonzepte im Sinne von Technologieträgern in Teilaspekten genauer erforscht werden. Diese im NGC über alle Forschungsbereiche übergreifend betrachteten Fahrzeugkonzepte dienen dabei als Leitfaden für die Technologie- und Methodenentwicklung, um eine Integration und eine konsistente, gemeinsame Demonstration von Technologien und Prototypen zu erreichen.
Das Safe Light Regional Vehicle (SLRV) ist ein besonders sicheres Kategorie L7 Brennstoffzellenfahrzeug. Das Urban Modular Vehicle (UMV) eine sehr flexible Elektrofahrzeugplattform zum modularen Aufbau als Kleinfahrzeug bis hin zum People-Mover. Und unser Inter Urban Vehicle (IUV) ist ein komfortbetontes Brennstoffzellenfahrzeug mit neuen Klimatisierungslösungen.
Modulare Bauweise am Urban Modular Vehicle - Bodencrashkonzept
Beim Urban Modular Vehicle steht die gesamtheitliche Methodische Entwicklungskette vom Fahrzeugkonzept zur Fahrzeugkarosserie im Fokus. Das methodische Vorgehen startet mit der Fahrzeugkonzeptparameterauswahl über eine geometrische und simulative Fahrzeugkonzeption woraus ein parametrisches Fahrzeugbauraummodel entwickelt wird. In der Karosserieentwicklungsphase wird das Fahrzeugbauraummodel auf globale Lastpfade analysiert. Mit dem Vorschlag der Lastpfade werden zwei Karosserien konstruiert und auf statische Lastfälle hin untersucht. Eine Karosserievariante wird weiter detailliert. Es wird eine virtuelle Gesamtfahrzeugcrashmodell simuliert und eine Komponente, das Bodencrashkonzept, auf der hauseigenen Crashanlage prototypisch validiert.
Thermische Hochleistungsspeicher
Elektrifizierte Fahrzeugkonzepte sind auf intelligente Lösungen in dem Bereich des Thermomanagements von Antriebsstrang und Fahrgastzelle angewiesen. Am Institut für Fahrzeugkonzepte wird daher erstmalig der Einsatz metallischer Phasenwechselmaterialien untersucht. Mit diesen neuartigen Wärmespeichermaterialien soll in Zukunft die Effizienz sowie der Fahrkomfort im Bereich der Elektromobilität gesteigert werden. Hierfür arbeiten die Forscher des DLR mit Hochdruck an technischen Lösungen, die zukünftig leistungsstarke und kostengünstige Hochtemperatur Wärmespeicher Systeme abbilden werden.
Brennstoffzelle als RangeExtender
Für das Auto von morgen werden Energieeffizienz und Emissionsfreiheit wichtige Rollen spielen. Die Abteilung Fahrzeug-Energiekonzepte stellt dafür ein speziell für den Pendelverkehr vorgesehenes Fahrzeug aus den Arbeiten des Projekts Next Generation Car vor: ein modulares und emissions- wie feinstaubfreies Stadtauto, hier ein Smart electric drive, dessen Reichweite mithilfe eines Brennstoffzellen-Nachrüstsatzes auf 280 km verdoppelt wird und das im Winter ohne Einbußen an Reichweite angenehm warm wird. Die Brennstoffzelle erzeugt die im Mittel benötigte relativ geringe elektrische Leistung von 6 kW. Das komplette Brennstoffzellensystem inclusive Tank ist als Nachrüstlösung konzipiert und kann im Kofferraum untergebracht werden.
Batterietechnologie @ DLR
Effiziente Energiespeicher bilden die Grundlage für zukunftsweisende Antriebssysteme bei Fahrzeugen mit Hybridantrieb, bei vollständig elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, aber auch für die Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie sowie stationäre Energiespeicherung von bspw. Wind- oder Solarenergie. Die Schlüsseltechnologie zur Realisierung einer breiten Elektromobilität ist eine effiziente, bezahlbare und kundenfreundliche Batterie. Hierzu gibt die Batterietechnologie des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik einen Überblick über ihre Batterieaktivitäten im Bereich Herstellung, Charakterisierung und Materialien zur Erhöhung der Sicherheit, Leistungsfähigkeit und Speicherfähigkeit der Batterie.
Innovative Klimaanlage für Elektrofahrzeuge
Für das NGC entwickeln die DLR-Institute für Technische Thermodynamik und Fahrzeugkonzepte innovative Hilfsaggregate zur Klimatisierung von Elektrofahrzeugen. Bei Brennstoffzellenfahrzeugen besteht dieses Aggregat aus zwei Reaktoren mit jeweils der Größe einer kleinen Schuhschachtel, die mit Metallhydrid gefüllt sind. Die Klimaanlage ist dabei ein sogenanntes offenes System, sie mogelt sich in die bestehende Wasserstoffinfrastruktur des Brennstoffzellenantriebs hinein, ohne selbst Wasserstoff zu verbrauchen. Um den Reaktionsprozess zu starten, wird der bestehende Druckunterschied genutzt, der ohnehin vom Wasserstofftank mit seinen mehreren hundert bar auf fünf bar für die Brennstoffzelle heruntergedrosselt werden muss. Die Klimaanlage lässt sich als geschlossenes System auch auf batteriebetriebene Elektroautos ausweiten, ohne dabei die Reichweite des Fahrzeugs zu minimieren. Notwendig sind dazu zwei weitere Reaktoren, die quasi als Wasserstofftanks fungieren. Eine Anlage für Elektrofahrzeuge im Bereich 2,5 Kilowatt wurde bereits entwickelt und aufgebaut und soll mit Industriepartnern im Feldversuch getestet werden. Ein Prototyp am DLR-Stand zeigt die Funktionsweise der Klimaanlage.
Innenraumklimatisierung von Elektrofahrzeugen
Ob auf dem Weg zur Arbeit oder in den Urlaub; in den heutigen Industriestaaten verbringt der Mensch einen nicht unwesentlichen Teil seiner Zeit im Fahrzeug. Nicht zuletzt ist daher der thermische Komfort im Fahrzeug häufig ein entscheidendes Argument für die Profilierung im Wettbewerb. Bei Elektrofahrzeugen kommt hinzu, dass für die Fahrzeugklimatisierung bei extremen Außentemperaturen bis zu 50% der elektrischen Energie benötigt werden. Dieser Energiebedarf resultiert in einer deutlichen Verminderung der Reichweite. Damit auch Elektrofahrzeuge bei großer Kälte oder hohen Temperaturen akzeptable Reichweiten erzielen, bedarf es innovativer Klimatisierungskonzepte. Ziel ist es daher, Belüftungskonzepte zu entwickeln, welche einen hohen Effizienzgrad aufweisen und gleichzeitig den thermischen Komfort sicherstellen, ohne die Verkehrssicherheit zu beeinträchtigen. Um den Zielkonflikt zwischen Reichweite und Komfort aufzulösen, werden am DLR in Göttingen im Rahmen des Projektes NGC-EM unterschiedlichste Klimatisierungskonzepte hinsichtlich Effizienz und thermischen Komfort untersucht.
