Modellbasiertes Konzept zur internen Gesamtenergiebilanz eines Elektrofahrzeuges (E-MoBilanz)

Hintergrund:

Die Marktakzeptanz für Elektrofahrzeuge wird sich maßgeblich über die Anforderungen an Reichweite, Sicherheit und Komfort ergeben. Dabei müssen sich Elektrofahrzeuge auch dem Vergleich mit den konventionell verbrennungsmotorisch angetriebenen Fahrzeugen stellen. Das Batteriesystem stellt heute den limitierenden Faktor dar, damit Elektrofahrzeuge breit in den Markt eingeführt werden können. Dies gilt sowohl konstruktiv im Hinblick auf benötigten Bauraum und Gewicht als auch ökonomisch als preisbestimmender Faktor eines Elektrofahrzeugs. Dabei wird ein substantieller Anteil der Energie in Elektrofahrzeugen nicht für den Antrieb, sondern für so genannte Komfortfunktionen wie Klimaanlagen oder elektrisch verstellbare Systeme (Fensteröffner, Außenspiegel etc.) benötigt. Dies führt dann im Gegenzug zu einer reduzierten Reichweite.

Deshalb ist es zwingend notwendig, alle elektrischen Systeme bezüglich ihres thermischen und energetischen Verhaltens zu optimieren. Dabei stellt es eine große Herausforderung dar, dass einzelne Komponenten hinsichtlich ihres Energieverbrauchs zwar optimiert werden, es aber dennoch in bestimmten Fahrsituationen bei der Vielzahl von elektrischen Verbrauchern zu einem Ungleichgewicht zwischen zur Verfügung gestellter und notwendiger Energie im Gesamtsystem kommen kann.

Um diese Zusammenhänge besser beschreiben und untersuchen zu können, werden Simulationsmodelle herangezogen. Ein wesentlicher Vorteil ist darin begründet, dass diese Analysen auch auch unabhängig von einem realen Fahrzeug durchgeführt werden können. Der Aufbau und die Anwendung eines solchen Simulationsmodells ist deshalb der geeignete Weg, um Spezifikationen für einzelne Komponenten schon innerhalb des Gesamtsystems zu überprüfen, bevor eine spezielle Hardwarekomponente entwickelt und gefertigt wird. Die Ergebnisse der Simulationsrechnung bilden daher die Basis für Anforderungen an neue Produkte, die von der regionalen Zuliefererindustrie für den aufstrebenden Markt der Elektromobilität entwickelt werden können.

 

Ziele und Ergebnisse:

Vor diesem Hintergrund wird innerhalb des Teilprojekts E-MoBilanz ein Simulationsmodell für ein realistisches Elektrofahrzeug entwickelt. Dabei wird besonders Wert auf die Definition von Fahrsituationen gelegt, die echten Fahrmanövern entsprechen. Hauptziel ist, die Bilanz des elektrischen Energiebedarfs innerhalb eines Elektrofahrzeuges aufzustellen. Dies betrifft alle Verbraucher und Erzeuger sowie deren gegenseitige Beeinflussung. Damit wird es möglich sein, alle Komponenten hinsichtlich ihres thermischen und energetischen Verhaltens unter realistischen Fahrsituationen zu simulieren und deren Auswirkung auf die erzielbare Reichweite des Elektrofahrzeuges zu analysieren. Beispiele hierfür können sein: Heizen im Winter, Kühlen im Sommer, Fahren bei Nacht mit Licht oder Nutzen von Infotainment Geräten während der Fahrt.

Mit Hilfe der Ergebnisse der Simulationsrechnungen kann die regionale Industrie dabei unterstützt werden, Anforderungen an neue Produkte für die Elektromobilität besser zu spezifizieren. Dabei erfordert das Teilprojekt eine enge Zusammenarbeit mit den Partnern der anderen Teilprojekte. Insbesondere die Arbeiten an Mikrokomponenten durch den Partner SDU-MCI sind hier von großem Interesse.

Die folgenden Ergebnisse werden im Einzelnen erwartet:

  1. Für die regionalen Industriepartner: Aufzeigen von Optimierungspotenzial und detaillierte Produktspezifikationen für aktuelle und zukünftige Produkte als Zulieferer für die Hersteller von Elektrofahrzeugen

  2. Für die Hochschule: Enge Verzahnung der Forschungsaktivitäten mit der Lehre durch Projekt- und Thesisarbeiten; Ausbildung junger Akademiker in einer der wichtigsten zukünftigen Ingenieursdisziplinen

  3. Für das Netzwerk: Bereitstellung harter überprüfter Fakten für die Partner im Bereich Geschäftsfeldentwicklung; Präsentationsunterlagen für Messen und Foren, um Politik und Gesellschaft über die Vorteile und Herausforderungen der Elektromobilität aufzuklären.

 

Verantwortlicher partner:

Fachhochschule Kiel (FH-Kiel)
Grenzstraße 5, 24149 Kiel

Prof. Dr. Klaus Lebert



klaus.lebert@fh-kiel.de
+49 0431 210-2560