Eine der Schlüsselkomponenten des Elektroantriebs: Leistungselektronik für Hybrid- und Elektrofahrzeuge
Continental
Der künftige Markterfolg hybrider und rein elektrischer Antriebsstränge wird nicht zuletzt davon abhängen, wie zielgerichtet und effizient diese Techniken entwickelt und zur Marktreife geführt wurden. Aktuelle Beispiele zeigen, wie das gehen könnte und was es aktuell zu beachten gibt.
Aufgrund umweltpolitischer Herausforderungen an Mobilitätskonzepte werden derzeit von vielen Herstellern hybride Antriebsstränge und reine Elektrofahrzeuge entwickelt, erprobt und zum Teil bereits in Serie auf den Markt gebracht. In der Erprobungsphase steht dabei vor allem der Nachweis für die Alltagstauglichkeit dieser Fahrzeuge im Vordergrund. Für eine breite Markteinführung von Elektromobilen sind indes neue Fahrzeugkonzepte und Produktionsstrukturen erforderlich. Diese können nur durch eine integrierte Produkt- und Prozessentwicklung entstehen. Dabei geht es nicht um die Optimierung einzelner Komponenten im Sinne einer kostenoptimierten Konstruktion. Technische Systeme und die Produktarchitektur müssen vielmehr unter Berücksichtigung des gesamten Produktionsprozesses optimiert werden.
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Schon 2010 forderten Achim Kampker, Peter Burggräf und Christoph Deutskens in diesem Zusammenhang mehr Aktivitäten von den Zulieferern, "da die Automobilhersteller das Thema Elektromobilität zumindest aktuell nur in Kooperationen mit Zulieferern bearbeiten und zusätzliches Marktpotenzial durch viele Elektroautoinitiativen entsteht". In ihrem Artikel "Produktionsstrukturen für Komponenten künftiger Elektrofahrzeuge" aus der ATZproduktion 2-2010 schreiben sie: "Um wettbewerbsfähig zu sein, müssen die Zulieferer nicht nur ein technologisch ausgereiftes Produkt entwickeln, sondern gleichzeitig eine exzellente Produktion, eine hohe logistische Leistungsfähigkeit und eine starke Position im After-Sales-Markt besitzen. Unternehmensnetzwerke bieten dabei vielen mittelständischen Unternehmen den entscheidenden Vorteil, ihre jeweiligen Kompetenzen komparativ zu einer ganzheitlichen Systemkompetenz zu vereinen."
Zahlreiche Stoßrichtungen für die Entwicklung
Seither ist die Aufgabenstellung noch um einiges komplexer geworden. 48-V-Bordnetz, Leistungselektronik, Temperierung des Fahrzeuginnenraums oder das Zusammenspiel von elektrischem Antrieb und autonomem Fahren sind nur einige der Aspekte, die die Entwickler aktuell beschäftigen. So zeigen Raimund Ellinger, Stephen Jones, Emre Kural und Alejandro Ferreira Parrilla von AVL in ihrem Artikel "Ampelassistent zur Steigerung der Energieeffizienz von Elektrofahrzeugen" aus der ATZ 10-2015 am Beispiel eines Ampelassistenten für Elektrofahrzeuge eine virtuelle Entwicklungsmethodik, die einen nahtlosen Übergang von der Konzeptsimulation über Hardwaretests zu realen Fahrversuchen ermöglicht.
Mit Hybridantrieben und dem 48-V-Bordnetz setzt sich Bernd Mahr von Continental im ATZ-Interview "Es ist ein Hybrid für die breite Masse" auseinander. Als hauptsächliche Treiber für die aktuellen Entwicklungen nennt Mahr die Emissionen und den CO2-Ausstoß. Dabei ist Mahr überzeugt: "Die Grenzwerte einer Euro 6c sind heute und zukünftig ohne Hybridisierung kaum mehr zu erreichen."
Optimierte Elektromotoren für die Traktion
Vor diesem Hintergrund versteht es sich, dass auch die Elektromotoren für die Traktion Gegenstand kontinuierlicher Verbesserungen sind. Denn getrieben durch eine breite Elektrifizierung von Fortbewegungsmitteln aller Art, vom elektrifizierten Fahrrad bis hin zu hybridisierten Antriebssträngen von schweren Nutzfahrzeugen, werden E-Motoren als Element des Fahrantriebs immer wichtiger. In ihrem Artikel "Optimierung von Elektromotoren für Traktionsantriebe" aus der ATZ 10-2015 beschreiben Jörg Müller, Jens Liebold, Thomas Schuhmann und Marcus Mayer von der IAV ihre Idee eines automatisierten Prozesses, um die zahlreichen Parametervarianten systematisch zu betrachten. Dies soll zur Überschaubarkeit der Entwicklungen beitragen und darüber hinaus eine hohe Entwicklungssicherheit gewährleisten.
Der Clou: Anstatt dabei nur einen Parameter zu betrachten, ergibt die Nutzwertanalyse als Ergebnis des Optimierungslaufs gleich eine ganze Rangfolge von Parametervarianten und somit den besten Kompromiss aus den geforderten Eigenschaften.