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Motoren-Quartett setzt neue Akzente

Wissenschaftler entwickeln leistungsstarke Antriebstechnik für Elektrofahrzeuge
Motoren-Quartett setzt neue Akzente

Wissenschaftler der Technischen Universität Braunschweig haben mit MOBILE ein besonders leistungsstarkes Elektrofahrzeug konstruiert. Das 2 t schwere Gefährt bringt fast 600 PS auf die Straße und beschleunigt in drei bis vier Sekunden von null auf hundert. Möglich machen dies gleich vier Antriebe.

„MOBILE ist eine echte Revolution. Sie werden davon weltweit kein Zweites finden“, sagt Prof. Markus Maurer, der das Fahrzeug mit seinem Team am Niedersächsischen Forschungszentrum Fahrzeugtechnik der TU Braunschweig entwickelt hat. Alle vier Räder des Fahrzeugs sind mit einem jeweils eigenen Antrieb und einer Lenkeinheit versehen, die separat angesteuert werden können. Das Auto kann also jedes Rad unabhängig von den anderen bewegen, wodurch es sich praktisch auf der Stelle drehen und extrem leicht einparken lässt. „Diesmal haben wir alles verworfen, was wir bisher über Autos wussten, und einfach von Anfang an ein ganz neues gebaut“, ergänzt Projektleiter Peter Bergmiller.

Die Wissenschaftler vom Institut für Regelungstechnik der TU Braunschweig haben mit Prof. Thomas Vietor, Institut für Konstruktionstechnik, schnell einen Partner gefunden, der das Konzept für den Rohrrahmen entwickelt hat. Der maßgeschneiderte Rahmen bot den Forschern größtmögliche Flexibilität. Außer den drei Wissenschaftlern haben fast ausschließlich Studierende das Auto entwickelt. Jede Komponente ist das Ergebnis einer Bachelor-, Master oder Diplomarbeit, insgesamt etwa 40 Arbeiten aus der Elektrotechnik, der Informations-Systemtechnik, der Informatik, dem Wirtschaftsingenieurwesen und dem Maschinenbau.
„Leider hat unser Auto keine Straßenzulassung, und auch auf unserem Testgelände können wir es nicht voll ausfahren“, sagt Bergmiller. Die Frage, warum Ingenieure überhaupt so ein Auto bauen, beantwortet Markus Maurer. Man habe sich von den Forschungspartnern wie Chris Gerdes an der Universität Stanford inspirieren lassen: „Einfach, weil man daraus etwas lernen kann.“ Tatsächlich enthält das Fahrzeugkonzept grundlegende Elemente für die Autos der Zukunft. Kernstück der Forschung ist das vollkommen neue Sicherheitskonzept. Da die Pkw immer autonomer fahren und aus immer mehr Elektronik bestehen, wird dies bald existenziell wichtig sein. Die Sicherheitskonzepte müssen daher von selbst funktionieren. Denn es wird keine Menschen geben, die im Zweifelsfall wieder übernehmen. „Wir haben das stärkste mögliche E-Fahrzeug gebaut. Denn wenn wir dies im Griff haben, können wir auch mit schwächeren Fahrzeugen umgehen“, erklärt Maurer.
Bisherige Autos haben eine mechanische oder hydraulische Kopplung von Lenkrad und Bremse mit den Rädern. Der Fahrer bewegt das Auto, zwar verschiedentlich unterstützt, somit immer noch selbst. Das Lenkrad von Autos der Zukunft bewegt dagegen eine Achse, die im Leeren endet. Ihre Bewegung wird von Sensoren aufgenommen und an die relevanten Komponenten übertragen. Ähnliches gilt auch für Gaspedal und Bremsen. „Wenn Sie ein solches Auto also lenken oder bremsen, ist das im Grunde nichts mehr als eine Wunschäußerung. Sie könnten das auch mit einem Joystick machen – es käme aufs Selbe heraus“, sagt Projektleiter Peter Bergmiller. Die Sicherheit in diesem Auto hängt also erheblich mehr vom Funktionieren der Elektronik ab.
Konventionelle Lösungen setzen dabei auf klassische Redundanz der Systeme: Für den Fall, dass in einem E-Fahrzeug während der Fahrt ein Lenkmotor ausfällt, gibt es beispielsweise einen zweiten Lenkantrieb, der die Aufgaben übernimmt. Das MOBILE-Projekt dagegen nutzt die Tatsache, dass insgesamt vier Antriebe und Lenkmotoren für die Räder vorhanden sind, und verbindet diese mit einem intelligenten Konzept. Fällt ein Antrieb aus, würde dadurch normalerweise ein Rad an beliebiger Stelle stehen bleiben. Indem die verbleibenden Antriebe sich die Aufgabe teilen, kann das Auto zumindest zur nächsten Werkstatt oder in die heimische Garage gefahren werden.
Aber ein MOBILE-Wagen muss noch mehr können. Tatsächlich muss das Fahrzeug mehr über seine eigenen Fähigkeiten „wissen“ als seine Nutzer. Je nach Fahrsituation müssen die vorhandenen Antriebe zielgerichtet eingesetzt werden. Dabei trifft das Fahrzeug die Entscheidungen und nicht der Fahrer. Etwa dürfen bei schneller Fahrt die Hinterräder nur wenig und anders als bei langsamer Fahrt bewegt werden, da das gesamte Auto sonst ins Schleudern geraten könnte. Die Fahrzeugelektronik muss Position und Geschwindigkeit sowie das entstehende Risiko bei jeder Aktion einschätzen können und entsprechende Entscheidungen treffen. bö
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