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24.09.2013 | Automobil + Motoren | Nachricht | Onlineartikel

Verbundprojekt Elva: Architekturen für Elektrofahrzeuge

Autor:
Angelina Hofacker

Das Institut für Kraftfahrzeuge (ika) der RWTH Aachen hat gemeinsam mit sechs Partnern im Rahmen des europäischen Verbundprojekts Elva (Advanced Electric Vehicle Architectures) untersucht, welche Gestaltungsspielräume die Architektur eines Elektrofahrzeugs bietet. Ziel des Elva-Konsortiums: Ein Elektrofahrzeug zu konzipieren, das Kundenanforderungen und technische Potenziale bestmöglich vereint.

Die beteiligten Fahrzeughersteller Fiat, Renault und Volkswagen haben im Rahmen des Verbundprojekts drei Fahrzeugarchitekturen virtuell entwickelt, die vom Konsortium im Vergleich mit konventionellen Fahrzeugen des gleichen Segments bewertet wurden.

Zu Beginn des Projekts wurde die Erwartungshaltung der Nutzer über eine Umfrage ermittelt. Auf Basis der Nutzeranforderungen und technischen Möglichkeiten legten die Partner die Grundanforderungen an das Fahrzeug fest. Im nächsten Schritt veranstaltete das Elva-Konsortium einen Designwettbewerb, an dem sich rund 40 europäische Designer beteiligt haben. Aus der zweiten Stufe des Wettbewerbs, in der ein einfaches Package zu integrieren war, ging der spanische Designer Jorge Biosca als Sieger hervor. Die Fahrzeughersteller Fiat, Renault und Volkswagen haben im Anschluss daran jeweils ein Fahrzeugkonzept entwickelt, das den aus Ihrer Sicht besten Kompromiss aus Kundenanforderungen und technischen Möglichkeiten darstellt. Die entwickelten Fahrzeugkonzepte sind im A-Segement (Fiat) beziehungsweise zwischen dem A0- und A-Segment (Renault) sowie dem MPV-Segement (Volkswagen) angesiedelt.

Motor und Batterie: ein gemeinsames Konzept und drei Ausführungen

Für alle Fahrzeugkonzepte wurde eine skalierbare fremderregte Gleichstrommaschine als optimaler Motor identifiziert. Fiat hat in seinem Fahrzeugkonzept einen zentralen Elektromotor mit einer Leistung von rund 29 kW an der Vorderachse konstruiert. Optional hat der Autobauer einen drehmomentverteilenden Elektromotor, bestehend aus zwei Motoren mit jeweils 12,5 kW, an der der Hinterachse vorgesehen. Renault dagegen hat in seinem Konzept den zentralen Elektromotor mit 52 KW an der Vorderachse integriert. Volkswagen verwendet zwei zentrale Motoren an Vorder- und Hinterachse, die jeweils eine Leistung von 52 kW liefern.

In den drei Fahrzeugkonzepten wird auch ein gemeinsames Batteriekonzept verwendet, bestehend aus einem Modul mit je 12 in Serie geschalteten Nickel-Kobalt-Mangan-Zellen, sechs Flüssigkühlrippen und einem Batterieüberwachungssystem. Die nominelle Spannung des Moduls beträgt rund 44 Volt, die maximale Spannung etwa 50 Volt. Das Gewicht eines Moduls beträgt weniger als 10 kg. Renault benötigt für sein Konzept sieben Module, um die anvisierte Reichweite von 160 km zu ermöglichen. Bei Volkswagen sind es acht Module, um eine Reichweite von 170 km zu realisieren, da die angestrebte Systemleistung von 104 kW sonst nicht erreicht werden würde. Beim Fiat-Konzept werden drei Module benötigt, um eine Reichweite von 80 km zu ermöglichen, beziehungsweise sechs Module bei der Variante für die doppelte Reichweite.

Die entstandenen Fahrzeugkonzepte wurden hinsichtlich der Kerneigenschaften wie Energieeffizienz, Sicherheit, Ergonomie und Benutzerfreundlichkeit abschließend bewertet und mit dem am Markt befindlichen Fahrzeugen der gleichen Klasse verglichen. Bei den Elva-Fahrzeugkonzepten falle der berechnete Energiebedarf pro Kilometer insgesamt deutlich geringer aus, als bei vergleichbaren Elektrofahrzeugen wie dem Renault Zoe. Gründe dafür seien unter anderem die sehr geringe Fahrzeuggewichte, die hohen Speicherdichte der Batteriezellen, optimierte Rekuperation, ein sehr geringer Rollwiderstandsbeiwert und ein Luftwiderstandsbeiwert von 0,25.

Durch eine Lebenszyklusbewertung haben die Projektpartner weitere Vorteile der Elektrifizierung herausgearbeitet. Detaillierte Informationen zu den Ergebnissen des Elva-Projekts sind auf der Webseite des Projekts sowie in einem Fachartikel in der ATZ 11, die am 25. Oktober 2013 erscheinen soll, zu lesen.

Im Zuge des Projekts wurde zudem ein sogenanntes EV-Architecture-Tool entwickelt, das den Partnern zufolge auf Basis weniger Parameter mögliche Fahrzeugarchitekturen präsentieren, und so die Wechselwirkungen verdeutlichen kann. Das Tool ist online frei verfügbar.

Das Elva-Konsortium bestand aus sieben Partnern und wurde vom Institut für Kraftfahrzeuge (ika) der RWTH Aachen geleitet. Darüber hinaus waren die Fahrzeughersteller Fiat, Renault und Volkswagen sowie Automobilzulieferer Continental beteiligt. Ergänzt wurde die Gruppe durch das schwedische Verkehrssicherheitscenter Safer sowie Idiada Automotive Technology aus Spanien. Das zweieinhalbjährige Projekt wurde von der Europäischen Kommission durch das 7. Forschungsrahmenprogramm unterstützt.

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