Karosserien für Elektroautos der nächsten Generation

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Elektroautos müssen mehr aushalten als ihre Konkurrenz mit Verbrennungsmotor. Alle Aspekte der Crash-Sicherheit müssen deshalb in frühen Entwicklungsphasen beachtet werden. Daraus folgt, dass dies vollumfänglich nur durch ein spezielles, auf Elektrofahrzeuge abgestimmtes Design möglich ist.

Es wird für Elektroautos keinen Crash-Bonus geben. Ganz im Gegenteil. Elektrofahrzeuge müssen zum einen nicht nur die gleichen gesetzlichen Standards erfüllen wie konventionelle Fahrzeuge. Dazu gehören laut dem Springer-Autor Bastian Marx die vorgeschriebenen Crash-Lastfälle wie die in Europa gültigen Gesetzeslastfälle ECE R94 und R95 oder die in den USA gültigen Standards FMVSS 214, 208 und 301. Für die verbauten Hochvoltkomponenten müssen zum anderen noch zusätzliche Auflagen erfüllt werden, wie Marx in seinem Beitrag "Crash-Sicherheit von Elektrofahrzeugen: Herausforderungen und Lösungsansätze" schreibt.

Immerhin gelten für die Hochvoltkomponenten strenge Regeln: "So spielt die unfallsichere Unterbringung aller sicherheitsrelevanten Hochvoltkomponenten schon in frühen Entwicklungsphasen eine maßgebliche Rolle", schreibt der Autor. Eine Gefährdung der Insassen durch Kurzschlüsse, Brand oder Elektrifizierung des Fahrzeuges muss demnach ausgeschlossen werden.

Die Folgen: Bei steigendem Gesamtgewicht durch die Hochvolttechnik verringert sich in der Regel der zur Verfügung stehende Deformationsraum zum Energieabbau. Die dadurch entstehenden hohen Fahrzeugbeschleunigungen können von konventionellen Rückhaltesystemen nur unzureichend ausgeglichen und abgefangen werden.

Neuartige Materialien, unbekannte Crash-Eigenschaften

Weil die Fahrzeugkonstrukteure im Gegenzug die Karosserie auf maximalen Leichtbau trimmen, um die maximale Reichweite des Elektrofahrzeugs zu erreichen, setzen sie oftmals auf neuartige Materialien, die hinsichtlich ihrer Crash-Auslegung im Pkw noch unbekannt sind. Marx mahnt: "Um mit diesen Materialien immer noch die hohen Anforderungen an Fahreigenschaften, Haltbarkeit und natürlich die Crash-Sicherheit erfüllen zu können, müssen die Konstrukteure einen Weg finden, das Potenzial der Werkstoffe durch neue Konstruktionsansätze, Lastpfadkonzepte und Fügetechniken möglichst vollständig auszunutzen."

Mit Blick auf die Crash-Sicherheit stehen bei Elektrofahrzeugen der neuen Generation besonders die Unterbringung der sicherheitsrelevanten Hochvoltkomponenten im Mittelpunkt künftiger Fahrzeugkonzepte. Kopfzerbrechen bereitet dabei unter anderem der verringerte Deformationsraum sowie der Kompromiss zwischen Struktursteifigkeit, Crash-Performance, Fahrzeuggewicht und Kosten.

Kontrollierter Energieabbau beim Crash

Weil vor allem der Deformationsraum für den Energieabbau bei einem Crash eine entscheidende Rolle spielt, mahnt Marx bei der Konstruktion von Elektrofahrzeugen zu besonderer Aufmerksamkeit. Denn es dürfen weder Brennstoffzellen noch Energiespeicher im Crash-Lastpfad angeordnet werden. Was aber, wenn es in der Karosserie nicht möglich ist? "Dann muss der erforderliche Weg zum Energieabbau im Fahrgastraum zur Verfügung gestellt werden", so Marx. Grundsätzlich ist das Ziel, ein optimales Kraftniveau möglichst frühzeitig aufzubauen und über den gesamten Deformationsraum konstant zu halten.

Im Beitrag nennt der Autoren dazu auch einige Konstruktionslösungen, um unter anderem für verschiedene Crash-Geschwindigkeiten oder Crash-Arten immer das optimale Kraftniveau im Lastpfad nutzen zu können. So erwähnt Marx etwa die Möglichkeit, über pyrotechnisch lösbare Verschraubungen oder ähnliche Maßnahmen einen sehr steifen Lastpfad im Bedarfsfall weicher zu schaltet werden, um die Beschleunigungen für die Insassen zu reduzieren.