Sonderveröffentlichung

Engineering: Flexible Plattform für das E-Auto

| Autor / Redakteur: Hartmut Hammer / Maximiliane Reichhardt

Bei Scalebase von EDAG sind fast alle Längen- und Breitenmaße der Bodengruppe variabel.
Bei Scalebase von EDAG sind fast alle Längen- und Breitenmaße der Bodengruppe variabel. (Bild: EDAG)

Bei Elektrofahrzeugen spielen flexible Plattformen aufgrund der noch geringen Stückzahlen eine besonders wichtige Rolle – ebenso wie leichte Karosseriestrukturen, um die Reichweite der E-Autos zu optimieren. Die EDAG-Gruppe hält für beide Herausforderungen Lösungen bereit.

Europa, Asien, Amerika, Afrika – so verschieden die Kontinente sind, so verschieden sind auch die Anforderungen der Kunden an die Fahrzeuge. Etablierte OEMs, Start-ups und künftige Hersteller sind gut beraten, jeweils auf den lokalen Markt angepasste Fahrzeuge zu entwickeln – und das in einer möglichst kurzen Zeit. Insbesondere bei E-Fahrzeugen ist weltweit eine steigende Nachfrage für flexible Karosserie-Plattformkonzepte zu verzeichnen – nicht zuletzt durch neue Automobilhersteller, die sich in dem wachsenden Markt positionieren möchten. Mit der für eigene Forschungs- und Entwicklungszwecke entwickelten, generisch übertragbaren und skalierbaren Bodengruppe „SCALEbase“ für Elektrofahrzeuge bietet die EDAG-Gruppe eine Ausgangsbasis zur Serienentwicklung neuer Fahrzeuge.

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Basis-Architektur für Start-up-OEMs

Bei der Scalebase-Architektur ist lediglich der Abstand zwischen Vorderrad und Fersenpunkt fest definiert; alle anderen Längenmaße sowie die Breite sind dank einer profilintensiven Stahlbauweise variabel. So lässt sich die Bodengruppe auf sehr viele Fahrzeuge der (oberen) Mittelklasse und Oberklasse skalieren. Gleichzeitig sind die jeweiligen Anforderungen der OEMs an das Fahrzeug hinsichtlich Konzeption, Auslegung, Konstruktion und Fabrikplanung erfüllbar. „Das dabei gewonnene Spezifikations-, Konzeptions- und Auslegungs-Know-how teilen wir auf Anfrage gerne mit potenziellen Auftraggebern, die heute noch wenig Erfahrung in der Spezifikation von Fahrzeugen haben. Dadurch können diese Hersteller – oft aus den Emerging Markets – etwa drei bis vier Monate Entwicklungszeit einsparen“, unterstreicht Martin Hillebrecht, Leiter der EDAG Competence Center. „Wenn man bedenkt, wie schnell sich die Technologie elektrisch angetriebener Fahrzeuge weiterentwickelt und unter welchem Zeit- beziehungsweise Kostendruck insbesondere Start-up-OEMs stehen, bieten wir einen wertvollen Zeitvorsprung.“

Im Crashfall leitet Scalebase über optimierte Lastpfade die Kräfte in die Struktur ein. Speziell bei den strengen Tests mit seitlichen Krafteinwirkungen schützen ausgeklügelte Lastpfade die Insassen sowie die Batterie des E-Fahrzeugs vor Intrusionen. Um die skalierbare Bodengruppe weltweit einsetzen zu können, berücksichtigen die Ingenieure der EDAG-Gruppe aktuelle und künftige Crashanforderungen aus einer Vielzahl von Märkten.

Ein weiterer Vorteil der Bodengruppe sei eine gute Strukturintegration von Batteriesystemen. Hier können OEMs – je nach Präferenzen und Größe des Fahrzeugs – mit EDAG zusammen die unterschiedlichen Leistungsstufen für den E-Antrieb und das Batteriesystem gemeinsam definieren und grob auslegen. „Die Scalebase-Bodengruppe hat bereits in Kundenprojekten ihren Mehrwert im Set-up der Gesamtfahrzeugentwicklung unter Beweis gestellt“, erklärt Michael Schäfer, technischer Projektleiter. „Der Umstand, dass wir bereits kurz nach Abschluss der ersten Konzeptphase direkt eine Fahrzeug-Serienentwicklung für einen neuen Hersteller beginnen konnten, zeigt das hohe Potenzial der Bodengruppe.“

Leichtbau muss nicht schwer sein

In einem anderen Entwicklungsschwerpunkt widmet sich EDAG den Leichtbaupotenzialen von Elektrofahrzeugen. Mithilfe von zahlreichen Simulationen und Realversuchen konnte man nachweisen, dass Leichtbau insbesondere bei Elektrofahrzeugen für den Stadtverkehr hohen Nutzen hat. Ein um 100 Kilogramm leichterer „Stadtstromer“ kann laut den Erkenntnissen von EDAG durchschnittlich etwa vier Prozent elektrische Energie einsparen. Da der Luftwiderstand bei den niedrigen bis mittleren Geschwindigkeiten des Stadtverkehrs eine kleinere Rolle spielt, haben insbesondere der Rollwiderstandsbeiwert der Reifen und das Fahrzeuggewicht einen großen Einfluss auf die Antriebseffizienz. Ein geringeres Fahrzeuggewicht wirkt sich vor allem beim Beschleunigen und bei Steigungsfahrten energetisch positiv aus. Da bei den im Stadtverkehr recht häufigen Beschleunigungsvorgängen ein um 100 Kilogramm geringeres Fahrzeuggewicht die Antriebseffizienz sogar um knapp 5,5 Prozent verbessert, sind im Realbetrieb voraussichtlich mehr als vier Prozent Energieeinsparung zu erwarten. Dies eröffnet zwei Optionen: bei gegebener Batteriegröße einen größeren Aktionsradius des Fahrzeugs, bei definierter Reichweite kleinere, leichtere und damit günstigere Batterien.

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Ein Musterbeispiel für kosteneffizienten Leichtbau ist die Strukturintegration des Batteriesystems. Derzeit wird es in den meisten Elektrofahrzeugen als Zusatzkomponente in der Fahrzeugstruktur untergebracht. Ist das Batteriegehäuses als Strukturelement eingebunden kann man strukturelle, crashrelevante Maßnahmen an anderen Stellen reduzieren. Somit lässt sich der Mehraufwand auf Seiten des Batteriegehäuses als Strukturelement an anderer Stelle einsparen. Neue Werkstoffe sowie die Funktionsintegration auf System- und Fahrzeugebene bietet ebenfalls Potenzial für Leichtbau, ohne die Fahrzeugkosten signifikant zu erhöhen.

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