Elektrofahrzeuge mit verbesserter Gesamtleistung: ein Beitrag zur Eindämmung der globalen Erwärmung
Das Übereinkommen von Paris von 2015 legte das Ziel fest, die globale Erwärmung im Vergleich zur vorindustriellen Zeit auf deutlich unter 2 °C zu begrenzen. Um dieses langfristige Ziel zu erreichen, streben die Länder an, bis zur Mitte des Jahrhunderts klimaneutral zu sein. Eine nachhaltigere Gestaltung des Verkehrswesens durch Elektrofahrzeuge könnte dabei von wesentlicher Bedeutung sein. Studien deuten darauf hin, dass der Marktanteil von Elektrofahrzeugen bis 2030 auf über 30 % ansteigen könnte.
Verbesserung der Effizienz von Elektrofahrzeugen
Das EU-finanzierte Projekt QUIET machte es sich zur Aufgabe, ein verbessertes, energieeffizientes Elektrofahrzeug zu entwickeln, das unter realen Fahrbedingungen eine erhöhte Reichweite bietet. Das Projekt ging auf diverse Herausforderungen ein, welche die Leistung von Elektrofahrzeugen negativ beeinträchtigen, wie etwa Wetterbedingungen, Fahrzeugkonstruktion und Fahrzeugteile. Die entwickelten Technologien wurden dann in einen Honda-Elektrofahrzeug-Validator aus dem B-Segment integriert und qualifiziert. „Gesamtziel war es, den Energiebedarf für die Kühlung und Heizung des Fahrgastraums eines Elektrofahrzeugs unter verschiedenen Fahrbedingungen um mindestens 30 % im Vergleich zum Honda-Basisjahr 2017 zu reduzieren“, erklären Hansjörg Kapeller und Dragan Šimić, Projektkoordinatoren von QUIET. Darüber hinaus wurde eine Gewichtsreduzierung der Fahrzeugkomponenten um etwa 20 % angestrebt. Das Projektteam identifizierte die Bereiche, in denen sich die größten Verbesserungen bei der Effizienz erzielen ließen: die Optimierung der Kühlung/Heizung des Fahrgastraums, die Reduzierung von Wärmeverlusten im Fahrgastraum, der Einsatz von Leichtbauteilen und die Optimierung der Kontrollstrategie.
Leichter dank fortschrittlichen Leichtbauwerkstoffen
Durch den Einsatz fortschrittlicher Leichtbauwerkstoffe konnte das Team das Gesamtgewicht um 26,5 kg reduzieren. (Das entspricht einer Gewichtseinsparung von 24 % gegenüber herkömmlichen Werkstoffen.) Dafür wurden Schließteile aus Verbundwerkstoffen für die Türen, die Motorhaube und die Heckklappe konstruiert und angefertigt. Das Glas für die Seitenfenster und die Heckscheibe wurde durch Polycarbonat ersetzt, wodurch 35 % Gewicht eingespart werden konnten. Für die Sitzrahmenkonstruktion wurden anstelle von Stahl dünnwandige Aluminiumgussteile verbaut und die Sitzpolster wurden mit Blick auf mehr Komfort und ein leichteres Gewicht optimiert. Das brachte eine Gewichtseinsparung von 17 %.
Verbesserungen bei der Energieeffizienz und beim Komfort
Auch extreme Wetterbedingungen wirken sich auf die Effizienz von Elektrofahrzeugen aus. Bei kaltem Wetter verringert sich die Reichweite eines Elektrofahrzeugs um 56 %, bei hohen Temperaturen um 12 %. Das Projekt konzentrierte sich auf integrierte Technologien zur Verbesserung der Energieeffizienz und des Komforts und führte dafür umfangreiche Tests am gesamten Fahrzeug durch. Dies beinhaltete unter anderem die Neugestaltung des Thermomanagementsystems. Zusätzlich wurde eine neue Steuereinheit für die Mensch-Maschine-Schnittstelle entwickelt, die speziell auf Elektrofahrzeuge ausgerichtet ist und es der fahrzeugführenden Person ermöglicht, mit dem benutzerzentrierten Thermo- und Energiemanagement zu interagieren. „Alle Systeme wurden schließlich im voll funktionsfähigen Demonstrationsfahrzeug kombiniert und eingebaut und strengen Leistungsprüfungstests unterzogen“, fügt Kapeller hinzu. Die Fahrzeugreichweite konnte sowohl unter winterlichen als auch sommerlichen Bedingungen so weit verbessert werden, dass das Projektziel erreicht wurde: 26 % mehr Fahrzeugreichweite bei kaltem Wetter und 2 % mehr bei heißem Wetter. „QUIET lieferte eine Reihe von bahnbrechenden Technologien, die eine Senkung des Energieverbrauchs für die Heizung und Kühlung ermöglichen und zugleich das Gewicht des gesamten Elektrofahrzeug-Validators reduzieren, wodurch die Fahrzeugreichweite um 26 % gesteigert wird“, so Šimić abschließend. Das Projekt war ein Erfolg. Seine Ergebnisse werden nun mit Erstausrüstern und Zulieferern geteilt, um die richtige Implementierung der Technologie zu gewährleisten.
Schlüsselbegriffe
QUIET, E-Fahrzeug, Fahrzeugreichweite, Elektrofahrzeug, Energieeffizienz
