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Elektromobilität

Rheinmetall: Entwicklung Richtung Elektrifizierung

| Autor/ Redakteur: Jürgen Goroncy / Claus-Peter Köth

Pierburg und Kolbenschmidt, die Gründungsgesellschaften von Rheinmetall Automotive, standen lange für Know-how bei Stahl und Aluminium. Mittlerweile macht der Zulieferer bereits etwa 50 Prozent seines Umsatzes mit Produkten, die einen elektrischen Anschluss haben.

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Den „REMove“ treibt ein von Rheinmetall Automotive entwickelter Elektromotor an.
Den „REMove“ treibt ein von Rheinmetall Automotive entwickelter Elektromotor an.
(Bild: Rheinmetall Automotive)

Zwar zielen nach Angaben von Horst Binnig, Vorstandsvorsitzender der Rheinmetall Automotive AG, heute noch 85 Prozent der Produkte auf den Verbrennungsmotor. Doch elektrisch angetriebene Pumpen für Flüssigkeiten und Luft haben auch ihren festen und unverzichtbaren Platz im Markt der E-Mobilität. So verzeichnet das Unternehmen laut Binnig bereits einen Auftragsbestand von 500 Millionen Euro für Produkte der E-Mobilität, wie etwa Elektromotorengehäuse, elektrisch angetriebene Wasserpumpen sowie Batteriegehäuse.

Rheinmetall Automotive hat sich bei seinen neu entwickelten Produkten im Bereich Elektromobilität für die Energiespeicherung sowie den E-Antrieb mit seiner Peripherie entschieden. Beim Batteriepack verfolgen die Ingenieure ein Konzept, das die Integration und die thermische Konditionierung unterschiedlicher Batteriezelltypen erlaubt und damit für viele OEMs interessant sein kann. Gleichzeitig präsentiert der Zulieferer einen selbst entwickelten Elektroantrieb mit einer besonderen Leistungscharakteristik .

Batteriesystem mit sparsamen Thermomodul

Die Batteriepacks bestehen in ihrer Grundstruktur aus Aluminium. Darin sind kundenspezifisch konfektionierte Batteriemodule integrierbar. Sie verfügen über eine eigene Kühlung und werden durch eine Faserverbundstruktur vor Intrusion geschützt, die ein auf Schutzanwendungen spezialisiertes Schwesterunternehmen innerhalb der Rheinmetall-Gruppe entwickelt hat. Das Konzept zeichnet sich durch eine sehr hohe Energiedichte aus und lässt sich wegen seines geringen Bauraumbedarfs in elektrifizierten Fahrzeugen flexibel und breit anwenden.

„Das langjährige Mechatronik-Know-how von Pierburg dokumentiert sich in dem Thermomodul für Elektrofahrzeuge“, so Horst Binnig. Das Modul ermöglicht sowohl die Heizung und Kühlung des Fahrgastraumes als auch die Temperierung des Batteriesystems. Durch die Wärmepumpenfunktion erzielt es in Praxistests mit handelsüblichen batteriebetriebenen Fahrzeugen eine Energieeinsparung von bis zu 38 Prozent. Damit erhöht das System die Reichweite der E-Fahrzeuge nachhaltig. Erster Kunde ist der niederländische Bushersteller VDL Bus & Coach.

Synchronmotor für kleinere Fahrzeugklassen

Bei dem neuen Traktionsmotor hat sich Rheinmetall Automotive konzeptionell für einen mit Permanentmagneten versehenen Synchronmotor entschieden und bringt die in seiner langjährigen Großserienfertigung erworbenen Erkenntnisse in die Herstellungstechnik ein. Der künftig in Eigenregie gefertigte Antrieb ist in seiner Leistung und Drehmomentcharakteristik auf den jeweiligen Einsatzzweck abstimmbar. In seiner aktuellen Auslegung zielt er auf kleinere Fahrzeugklassen. Die Skalierbarkeit des Systems bietet aber auch eine Verwendung in größeren Fahrzeugen.

Welche Kompetenz Rheinmetall Automotive bereits jetzt schon hat, zeigt ein Innovationsträger mit Komponenten für die E-Mobilität. „Das Rheinmetall Electric Mobility Vehicle, kurz REMove, auf Basis eines Fiat 500, stellt für uns einen Meilenstein im Bereich alternativer Antriebe dar“, argumentiert der Vorstandsvorsitzende. Im Fokus stehen das eigenentwickelte Batteriepack sowie der leistungsstarke Traktionsmotor mit 90 Kilowatt. In Verbindung mit dem neuen Elektroantrieb erreicht das Konzeptfahrzeug eine Spitzengeschwindigkeit von 135 km/h und hat eine berechnete Reichweite von etwa 250 Kilometern. Der Kofferraum und die Fahrgastzelle des Serienfahrzeugs bleiben voll erhalten.

Modulare Lithium-Ionen-Batterie

„REMove“ hat erste Testfahrten erfolgreich absolviert. Rheinmetall Automotive versteht die an künftigen E-Fahrzeugkonzepten ausgerichtete Konfiguration als Beispiel für ein Serienkonzept. Gemäß Kundenwunsch könnten jedoch auch andere Konstellationen realisiert werden.

Der zweite Entwicklungsschwerpunkt ist eine 29 Kilowattstunden große Lithium-Ionen-Batterie nach modularem Konzept. Das Grundgerüst bildet ein strukturoptimierter Aluminiumgussrahmen mit in den Boden integrierten Kühlkanälen, die die Batterie beim Laden und Entladen thermisch konditionieren. Ein Vorteil dieser Bauart ist der höhere Sicherheitsfaktor, da kein flüssiges Medium innerhalb der Batterie geführt wird. Das Gesamtgewicht des aus acht identischen Modulen aufgebauten Batteriepacks beträgt 180 Kilogramm.

Da sich die Batterie im Unterboden befindet, ist allerdings ihre Unterseite ungeschützt. So könnte es zu einem Kurzschluss mit anschließendem Batteriebrand kommen, wenn etwa ein von der Fahrbahn hochgeschleuderter metallischer Körper die Batteriezelle mechanisch beschädigt. Damit das nicht passiert, hat Rheinmetall zusammen mit seinem Schwesterunternehmen Chempro einen Unterbodenschutz entwickelt, der aus einer belastungsadaptierten Faserverbundstruktur besteht (CFK/AFK). Sie wurde in umfangreichen Impact-Tests und numerischen Analysen ermittelt. Mit 14 Kilogramm Gewicht ist der Intrusionsschutz circa 56 Prozent leichter als eine vergleichbare Struktur aus Aluminium. Der Unterbodenschutz bietet eine Durchschlagfestigkeit gegen stumpfe und spitze Gegenstände, die mit maximal 150 km/h auftreffen, und schützt den Batterieboden auch vor statischer Belastung durch Aufsetzen des Fahrzeugs.

Unterflurbatterien mit Vorteilen

Bei der Konzeption des Batteriepacks ist der Zulieferer davon ausgegangen, dass künftige Elektrofahrzeuge und Hybride zu einem erheblichen Anteil über Unterflurbatterien verfügen werden. Diese beeinträchtigen das Ladevolumen des Fahrzeugs nicht wesentlich, verschieben den Fahrzeugschwerpunkt nicht nach oben und lassen sich in die Fahrzeugstruktur einbinden. Die einzelnen Batteriemodule können kundenspezifisch konfektioniert werden und zum Beispiel auch an verschiedene Zellvarianten angepasst werden. „Im Zusammenhang mit dem Batteriepack haben wir am Standort Neckarsulm einen ersten hausinternen Batterieprüfstand in Betrieb genommen“, erklärt Horst Binnig. Dieser Prüfstand ermögliche es, Batteriezellen unterschiedlicher Bauart zu vermessen und zu testen.

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