Aktuelles
Verbundprojekt Systemforschung Elektromobilität
Aktuelles
04.11.2011 - Ohne Nachwuchs rollt auch in der Elektromobilität nichts: Start für das DRIVE-E-Programm 2012
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- Ausgezeichnet: die DRIVE-E-Preisträger 2011 (Foto: L. Seidel/VDI TZ/Fraunhofer IISB)
Das DRIVE-E-Programm geht in eine neue Runde. Die Bewerbungsphase für den DRIVE-E-Studienpreis und die DRIVE-E-Akademie hat begonnen. Auch im Jahr 2012 werden das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und die Fraunhofer-Gesellschaft gemeinsam den DRIVE-E-Studienpreis verleihen und die DRIVE-E-Akademie veranstalten und damit die Nachwuchsförderung in der Elektromobilität unterstützen.
Das Thema Elektromobilität ist aktueller denn je. Auf der IAA in Frankfurt im September war ihm eine ganze Halle gewidmet, und bis 2020 sollen eine Million Elektrofahrzeuge auf Deutschlands Straßen fahren. Die Bundesregierung investiert daher weiter umfassend in die Förderung von Forschung und Entwicklung. Ein kritischer Punkt hierbei ist jedoch die Verfügbarkeit geeigneter Fachkräfte für die deutschen Firmen. Laut einer jüngsten Studie wird der jährliche Bedarf der Industrie an einschlägigen Ingenieuren und Naturwissenschaftlern für die Entwicklung, Produktion und Vermarktung von Elektrofahrzeugen selbst bei einer moderaten Entwicklung der Elektromobilität von heute 20.000 auf rund 26.000 im Jahr 2020 steigen. Vor diesem Hintergrund haben das BMBF und die Fraunhofer-Gesellschaft vor zwei Jahren gemeinsam das DRIVE-E-Programm für Studierende technischer Fachrichtungen ins Leben gerufen.
Mit dem DRIVE-E-Studienpreis 2012 zeichnen das BMBF und die Fraunhofer-Gesellschaft bereits zum dritten Mal exzellente Arbeiten zum Thema Elektromobilität aus – von der Studien-, Projekt- oder Bachelorarbeit bis zur Magister-, Diplom- oder Masterarbeit. Die Auszeichnungen, die in zwei Kategorien verliehen werden, sind mit 2.000 bis 6.000 Euro dotiert. Bewerbungen können online unter www.drive-e.org bis zum 6. Januar 2012 eingereicht werden.
Unabhängig vom DRIVE-E-Studienpreis sind Studentinnen und Studenten aufgerufen, sich für die Teilnahme an der DRIVE-E-Akademie 2012 zu bewerben. Die einwöchige Ferienschule auf dem Gebiet der Elektromobilität bietet Studierenden aller relevanten Fachrichtungen wie Elektrotechnik, Maschinenbau, Mechatronik oder Physik, aber auch verwandter Fächer wie dem Wirtschaftsingenieurwesen die exklusive Möglichkeit, sich vom 12. bis 16. März 2012 in Aachen über alle Belange des Zukunftsthemas zu informieren. Die Veranstaltungen in den Vorjahren wurden von den Teilnehmern durchweg mit Bestnoten bewertet. Auf dem Akademie-Programm stehen Vorträge hochkarätiger Experten zu allen Aspekten der Elektromobilität, Exkursionen zu innovativen Industriebetrieben, Praxis-Workshops, Networking mit Vertretern aus Industrie und Forschung sowie Gleichgesinnten aus ganz Deutschland. Auf einer Teststrecke können die Teilnehmerinnen und Teilnehmer schließlich selbst ein Gefühl für die viel versprechende Technologie entwickeln. Auch für die DRIVE-E-Akademie kann man sich online unter www.drive-e.org bis zum 6. Januar 2012 bewerben.
Eine Jury wählt die geeignetsten 50 Bewerber aus, für die die DRIVE-E-Akademie dann kostenfrei ist. Höhepunkt der Akademiewoche ist die Festveranstaltung anlässlich der Verleihung der DRIVE-E-Studienpreise am 14. März 2012.
Im Jahr 2012 wird die DRIVE-E-Akademie von BMBF und Fraunhofer zum ersten Mal gemeinsam mit einem Hochschulpartner ausgerichtet, und die Veranstalter freuen sich, für das kommende DRIVE-E-Jahr die RWTH Aachen University für die Zusammenarbeit gewonnen zu haben. Die Organisation vor Ort übernimmt das Institut für Kraftfahrzeuge (ika) der RWTH Aachen – in Kooperation mit dem VDI Technologiezentrum, das im Auftrag des BMBF mit den Vorbereitungen betraut ist, sowie dem Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB, von Fraunhofer-Seite Initiator und Organisator des DRIVE-E-Programms.
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04.11.2011 - Neue Broschüre gibt Antworten auf gesellschaftspolitische Fragestellungen der Elektromobilität
Neue Broschüre gibt Antworten auf gesellschaftspolitische Fragestellungen der Elektromobilität
Mit Elektromobilität werden große Hoffnungen verbunden, doch hin zur elektromobilen Gesellschaft ist es ein weiter Weg, dessen große Herausforderungen oft unterschätzt werden. Im Rahmen der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Fraunhofer Systemforschung Elektromobilität (FSEM) hat sich das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI intensiv mit Fragen zur Zukunft der Elektromobilität auseinandergesetzt. Die Ergebnisse werden jetzt in einer aktuellen Broschüre veröffentlicht.
Welche Rolle spielt Elektromobilität im zukünftigen Verkehr? Wie ökologisch ist Elektromobilität? Wie sieht eine sinnvolle Ladeinfrastruktur aus? Wie ist die Akzeptanz der Nutzer? Wie kann eine umfassende Verbreitung von Elektrofahrzeugen erreicht werden, und was sind interessante und tragfähige Erstmärkte? Antworten auf diese und weitere Fragen gibt die soeben vom Fraunhofer ISI veröffentlichte Broschüre „Gesellschaftspolitische Fragestellungen der Elektromobilität“, die unter www.isi.fraunhofer.de/isi-de/e/download/publikationen/elektromobilitaet_broschuere.pdf heruntergeladen werden kann.
Umweltbilanz hängt von Art der Stromherstellung ab
Plug-in-Hybride, die Batterien mit Verbrennungsmotoren kombinieren, und reine Batteriefahrzeuge sind entscheidend für die Steigerung der Energieeffizienz sowie für die Reduktion der Treibhausgasemissionen und lokaler Schadstoff- und Lärmemissionen. Entscheidend für die gesamte Umweltbilanz ist jedoch die Art der Stromherstellung. Elektrofahrzeuge zeigen erst bei höheren Fahrleistungen eine positive Umweltbilanz, da sie energieintensiver in der Herstellung sind. Wichtig für einen ökonomischen Betrieb der Elektrofahrzeuge sind auch hohe Fahrleistungen, da die Elektrofahrzeuge noch auf längere Zeit teurer in der Anschaffung sein werden und sich erst bei häufiger Nutzung durch die geringeren Betriebskosten rechnen.
Herausforderungen für den Markterfolg
Für relevante Marktanteile über die für 2020 angestrebte Anzahl von einer Million Elektrofahrzeugen hinaus müssen jedoch noch zahlreiche technologische Herausforderungen gelöst werden, insbesondere bei der Batterieentwicklung. „Voraussetzung einer ökologischen, wirtschaftlichen und nutzerfreundlichen Mobilität sind förderliche Rahmenbedingungen und intelligente Mobilitätskonzepte.“, so Prof. Dr. Martin Wietschel, Leiter des Geschäftsfelds Energiewirtschaft am Fraunhofer ISI.
Der kurzfristig mögliche Markterfolg sollte realistisch eingeschätzt werden: Der Einsatz und die Verbreitung von Elektrofahrzeugen in gewissen Marktfeldern wie in Firmenflotten, im innerstädtischen Lieferverkehr sowie in aufgeschlossenen Privatkundensegmenten, welche eine hinreichende Fahrleistung aufweisen, ist realistisch, aber nicht selbstverständlich.
Neue Fahrzeugtypen und Plug-in-Hybride als vielversprechende Lösung
Sinnvoll für den Einsatz in Megacities erscheinen neue Fahrzeugtypen wie elektromobile Kleinstfahrzeuge und Elektrofahrräder, so genannte Pedelecs, sowie neue Mobilitätskonzepte, welche Elektrofahrzeuge in Carsharing-Flotten oder den öffentlichen Verkehr integrieren. Da reine Batteriefahrzeuge aufgrund der technologischen Grenzen der Batterien in den kommenden zehn bis 15 Jahren nur bedingt konventionelle Fahrzeuge ersetzen können, sind Plug-in-Hybride vielversprechend. Sie bieten die heute gewohnten Reichweiten und Betankungs- oder Ladezeiten. Durch die kleinere Batterie haben sie ökonomische und ökologische Vorteile und können große Fahranteile rein elektrisch abdecken. Sie stellen jedoch bei der Antriebstechnologie die komplexeste Art der Elektromobilität dar, weshalb eine Weiterentwicklung bestehender Konzepte erforderlich ist. „Gerade hier eröffnen sich wesentliche Chancen für die deutsche Industrie, auch aufgrund der vorhandenen Kompetenzen, die eine Alternative zu Brennstoffzellenfahrzeugen bieten und ebenfalls die heute bekannten Mobilitätsmuster von Pkw bedienen können“, so Wietschel.
Positive Umweltbilanz ausschlaggebend für Nutzerakzeptanz
Für die weitere Förderung der Akzeptanz sind verbesserte Informationen und Testmöglichkeiten sowie intelligente Konzepte wichtig, um auch mit Elektrofahrzeugen eine angenehme und flexible Mobilität sicherzustellen sowie Kosten und Risiken zu reduzieren oder umzuverteilen. Konsumenten wollen flexibel und umweltfreundlich „elektromobil“ sein. Dementsprechend müssen für die Akzeptanz der Nutzer auch eine positive Umweltbilanz und insgesamt ein gesellschaftlicher Nutzen der Elektromobilität sichergestellt und transparent kommuniziert werden.
Die Broschüre kann unter www.isi.fraunhofer.de/isi-de/e/download/publikationen/elektromobilitaet_broschuere.pdf heruntergeladen werden.
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20.07.2011-Elektroautos in der Wahrnehmung der Konsumenten − Zusammenfassung der Ergebnisse einer Befragung in Deutschland
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- Elektrotankstelle für „grünen Strom“: Wichtig für die Akzeptanz von Elektrofahrzeugen.
Haben Elektroautos nur eine Chance, wenn sie hinsichtlich Preis und Leistungsmerkmalen wie Reichweite, Ladedauer und Höchstgeschwindigkeiten mit konventionellen Autos mithalten können? Bisherige Umfragen in der Bevölkerung vermitteln in der Regel dieses Bild, befragen aber überwiegend Konsumentengruppen, denen das notwendige Wissen sowie Erfahrungen mit der Elektromobilität fehlen. Dadurch richten die Befragten ihre Erwartungen an Elektroautos aber stark an dem aus, was sie von konventionellen Fahrzeugen gewohnt sind.
Ziel einer aktuellen Befragung des Fraunhofer ISI und der Universität Zürich im Rahmen der „Fraunhofer Systemforschung Elektromobilität (FSEM)“ war es daher, Unterschiede zwischen verschiedenen Bevölkerungsgruppen, die in ihrem Wissens- und Erfahrungsstand bezüglich Elektroautos variieren, zu untersuchen und Einflussfaktoren für die Akzeptanz von Elektroautos zu identifizieren. Ausgewertet wurden knapp 1000 Fragebögen, sowohl von Nutzern und Kaufinteressierten als auch von Interessierten ohne Kaufabsicht sowie Nichtinteressierten.
Die Ergebnisse zeigen, dass Elektroautos von den Konsumenten, die bereits Erfahrungen mit Elektromobilität gemacht haben, positiver beurteilt werden, als von denjenigen, denen Wissen und Erfahrung weitgehend fehlen. So werden zum Beispiel die Alltagstauglichkeit von Elektroautos sowie ihre Betriebskosten und Umweltauswirkungen von denen, die sich bisher weniger für diese Fahrzeuge interessiert haben, negativer eingeschätzt. Ebenso ist vielen nicht bekannt, dass Elektroautos durchaus bei Fahreigenschaften und -komfort punkten können.
Diese Wahrnehmungen beim Konsumenten spielen eine wichtige Rolle für die Bereitschaft, Elektroautos zu kaufen beziehungsweise zu nutzen. Auch für die weitere Entwicklung von Elektroautos ergeben sich interessante Hinweise: „Den interessierten Kundengruppen ist es wichtig, dass Elektroautos umweltfreundlich und energiesparend sind. Sie müssen nicht vorrangig darauf ausgerichtet sein, mit konventionellen Autos mitzuhalten, müssen aber zu den eigenen Gewohnheiten, Bedürfnissen und Einstellungen passen“, fasst Dr. Anja Peters, Projektleiterin der Befragung am Fraunhofer ISI die Ergebnisse zusammen.
In Hinblick auf Maßnahmen zur Steigerung der Akzeptanz der Elektromobilität ist es somit wichtig, dass Angebote und Konzepte entwickelt werden, die Elektroautos intelligent in den Alltag der Konsumenten integrieren und nach Bedarf auch mit anderen Verkehrsmitteln kombinieren. Vorgänge, in denen sich Elektroautos von konventionellen Fahrzeugen unterscheiden – wie Ladeprozesse oder Routenplanung – sollten zum Beispiel so gestaltet und mit technischen Lösungen unterstützt werden, dass sie unkompliziert in der Handhabung sind und wenig Aufwand erfordern. Eine positive Umweltbilanz und insgesamt ein gesellschaftlicher Nutzen der Elektromobilität sollte sichergestellt und transparent kommuniziert werden. Für die tatsächliche Kaufentscheidung ist bei alledem aber entscheidend, dass die Testmöglichkeiten für Elektrofahrzeuge verbessert werden, welche aktuell aus Sicht der Nichtnutzer nur unzureichend vorhanden sind. Entsprechende Angebote sind jedoch eine effektive Möglichkeit für die zukünftigen Nutzer, zu überprüfen, ob Elektroautos zum eigenen Alltag passen, und die Eigenschaften von Elektroautos anschaulich zu erleben.
Weitere Informationen und Ergebnisse der Kundenbefragung stehen hier zum Download bereit.
- Teilprojekt:
Untersuchung von Gesamtkonzepten und Gestaltungsoptionen
(Schwerpunkt "Technische Systemintegration und gesellschaftspolitische
Fragestellungen")
- Teilprojektleiter: Dr. Claus Doll (ISI)
- Teilprojekt- Partner: IAO, IBP,IML,IPK,ISI,IZM,UMSICHT
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07.07.2011-Nutzerakzeptanz von Elektromobilität: Attraktive Nutzungsvarianten, Fahrzeugkonzepte und Geschäftsmodelle aus Sicht potenzieller Nutzer
Anhand von Fokusgruppen hat das Fraunhofer ISI Anforderungen an Elektrofahrzeuge vertieft exploriert, relevante Vor- und Nachteile aus Konsumentensicht identifiziert und konkrete Vorschläge für attraktive Fahrzeug- und Mobilitätskonzepte im Kontext der Elektromobilität erarbeitet. Vier Fokusgruppen mit potenziellen privaten Nutzergruppen und eine weitere Fokusgruppe mit potenziellen gewerblichen Nutzern wurden durchgeführt.
Die zentralen Ergebnisse der Fokusgruppen lassen sich wie folgt zusammenfassen:
- Die Einstellung zu Elektromobilität ist insgesamt positiv. In den privaten Fokusgruppen steigt sie im Verlauf des Workshops weiter an, bei den gewerblichen Teilnehmern zeigt sich durch die vertiefte Auseinandersetzung mit dem Thema keine Veränderung. Skepsis bezüglich der baldigen Umsetzbarkeit der Elektromobilität bleibt in allen Gruppen bestehen.
- Als Hauptvorteile von Elektromobilität sehen die potentiellen Nutzer Umweltvorteile und niedrige Geräuschemissionen. Von den potentiellen privaten Nutzern werden zudem niedrige Betriebskosten genannt, von den potentiellen gewerblichen Nutzern ein geringer Wartungsaufwand.
- Als Hauptnachteile von Elektromobilität sehen die potentiellen Nutzer hohe Anschaffungskosten, die geringe Reichweite sowie den Bedarf an Ladeinfrastruktur, welche aus Sicht der Teilnehmer noch nicht ausreichend vorhanden ist.
- Bei der Fahrzeugnutzung wird von den privaten Nutzern das klassische Modell bevorzugt, in dem der Nutzer der Eigentümer des Fahrzeugs ist. Aber auch Car-Sharing ist für viele Teilnehmer vorstellbar und wird im Verlaufe der Diskussionen zunehmend positiv bewertet. Die gewerblichen Teilnehmer favorisieren den Einsatz von Elektrofahrzeugen als Dienstwagen für kürzere Strecken oder die Integration in Firmenflotten.
- Insgesamt möchten die Teilnehmer ihre Mobilitätsbedürfnisse auch mit einem Elektrofahrzeug auf angenehme Weise und ohne übermäßige Einschränkungen oder Aufwand erfüllen können. Dabei werden von den Teilnehmern keine so genannten „Rennreiselimousinen“ gefordert, welche alle denkbaren Mobilitätsbedürfnisse erfüllen. Entscheidend für die Akzeptanz erscheinen aber attraktive Fahrzeugkonzepte und intelligente Geschäftsmodelle, welche an den tatsächlichen Bedürfnissen der Nutzer ausgerichtet sind.
Die Ergebnisse der durchgeführten Fokusgruppen bieten einen vertieften Einblick in die Nutzungsvarianten, Fahrzeugkonzepte und Mobilitätskonzepte, welche potenziellen Nutzern von Elektrofahrzeugen attraktiv erscheinen. Sie geben wichtige und konkrete Hinweise, in welche Richtung die Vorstellungen und Erwartungen potenzieller Nutzer von Elektrofahrzeugen gehen, und damit für die Entwicklung entsprechender Konzepte für eine erfolgreiche Verbreitung von Elektrofahrzeugen.
Die detaillierten Ergebnisse der Untersuchung lassen sich im Bericht „Nutzerakzeptanz von Elektromobilität: Eine empirische Studie zu attraktiven Nutzungsvarianten, Fahrzeugkonzepten und Geschäftsmodellen aus Sicht potenzieller Nutzer“ nachlesen. Das Papier ist hier zum Download verfügbar: Nutzerakzeptanz von Elektromobilität
- Teilprojekt:
Untersuchung von Gesamtkonzepten und Gestaltungsoptionen
(Schwerpunkt "Technische Systemintegration und gesellschaftspolitische
Fragestellungen")
- Teilprojektleiter: Dr. Claus Doll (ISI)
- Teilprojekt- Partner: IAO, IBP,IML,IPK,ISI,IZM,UMSICHT
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10.06.2011 - Ergebnisse der Fraunhofer Systemforschung Elektromobilität auf KONGRESS 2011 präsentiert
Die Ergebnisse der Fraunhofer Systemforschung Elektromobilität wurden im Rahmen des KONGRESS 2011 in Vorträgen und einer Fachausstellung präsentiert.
Nähere Informationen unter Forum Elektromobilität e.V.
10.05.2011-Die Integration von Elektro-Pkw in Carsharing-Flotten ist wirtschaftlich darstellbar
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- Beispielhafte Darstellung der Einordnung von Elektrofahrzeugen in eine Carsharing-Station
Kommerzielle Anbieter wie Cambio oder DB-Flinkstar machen es vor: grundsätzlich lassen sich Elektrofahrzeuge in Carsharing-Flotten nutzen. Ob und unter welchen Rahmenbedingungen dies auch wirtschaftlich darstellbar ist, hat das Fraunhofer-ISI in Zusammenarbeit mit Stadtmobil Karlsruhe© untersucht. Das Ergebnis: Zunächst ist das grundsätzliche Potenzial von Elektrofahrzeugen in Carsharing-Flotten durch Reichweite und Ladezeiten auf etwa 10% der Gesamtfahrzeuge beschränkt. Ökonomisch sinnvoll einsetzbar sind daraus aber bis 2030 nur etwa die Hälfte. Wesentliche Einflussgrößen hierbei sind die Batteriegröße und -preise, die Buchungssysteme, die Größe der Stationen sowie Spritpreise und Subventionen. Realisiert werden kann das wirtschaftliche Potenzial bei einem schnellen Rückgang der Batteriekosten sowie mit flexiblen Buchungssystemen. Bemerkenswert ist dabei, dass zuerst kleine Fahrzeuge mit 10 kWh-Batterien, d.h. einer Reichweite von ca. 50 km, wirtschaftlich werden.
Die detaillierten Ergebnisse der Untersuchung lassen sich im Arbeitspapier „Integration von Elektrofahrzeugen in Carsharing-Flotten“ nachlesen. Das Papier ist hier zum Download verfügbar: Integration von Elektrofahrzeugen in Carsharing-Flotten
- Teilprojekt:
Untersuchung von Gesamtkonzepten und Gestaltungsoptionen
(Schwerpunkt "Technische Systemintegration und gesellschaftspolitische
Fragestellungen")
- Teilprojektleiter: Dr. Claus Doll (ISI)
- Teilprojekt- Partner: IAO, IBP,IML,IPK,ISI,IZM,UMSICHT
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15.10.2010- Spannungswandler für Nutzfahrzeuge
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- Hoch kompakter und effizienter Spannungswandler zur Versorgung von 24 V Fahrzeugbordnetzen
Ziel dieses Teilprojekts ist die Entwicklung eines hoch effizienten und kompakten Spannungswandlers für die Versorgung des 24 V-Bordnetzes von Nutzfahrzeugen aus dem Hochvolt-Bordnetz des Fahrzeugs mit Spannungen bis 850 V. Im Fokus des Projekts steht die Fragestellung: „Lassen sich die im Einsatzbereich von 600V Leistungshalbleiter heute realisierbaren Leistungsdichten und Wirkungsgrade auf die höheren Spannungen im Bordnetz von Nutzfahrzeugen übertragen? “.
Nach umfassenden Topologiestudien wurde ein Konzept entwickelt, daß dies ohne den Einsatz von „wide band gap“-Leistungshalbleitern wie SiC oder GaN, d.h. in einer Realisierung ausschließlich mit Silizium-Leistungshalbleitern, ermöglicht. Für eine Ausgangsleistung von 5 kW wird ein Bauvolumen von nur einem Liter benötigt. Erste Messungen an einem realisierten Prototypen zeigen Wirkungsgrade oberhalb von 94%.
Filterdrosseln auf der Basis polymergebundener Weichmagnetika erlauben höchste Volumenfüllfaktoren. Zum Einsatz kommen Eisenpulver, deren Einzelpartikel zur Reduzierung von Wirbelstromverlusten mit einem im Rahmen des Projekt entwickelten neuartigen Plasmabeschichtungsprozess isolierend umhüllt sind.
- Teilprojekt:
Leistungselektronik und elektrische Antriebstechnik
(Schwerpunkt "Energieerzeugung, -verteilung und -umsetzung")
- Teilprojektleiter: Dr. Martin März (IISB)
- Teilprojekt- Partner: IISB, IFAM
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15.10.2010- Leistungselektronik und Elektroantrieb vereint
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- Einzelrad-Achsantrieb für Busse (Autotram®), Transporter und Sportwagen
Ziel des Projekts ist die Integration der Leistungselektronik mit zwei Elektromotoren zu einer intelligenten Einzelrad-Achsantriebseinheit für Nutzfahrzeuge. Durch die Systemintegration fallen Hochspannungskabel, Steckverbindungen und Gehäuseteile weg - ein erheblicher Beitrag zur Kostensenkung und Verbesserung der EMV Eigenschaften. Nach umfassenden Bauraumstudien wurde eine off-axis Anordnung gewählt, die hohe Einbaufreiheitsgrade bietet und den Zielkonflikt zwischen Antriebsdrehmoment und Bodenfreiheit des Fahrzeugs aufhebt. Ein Doppelumrichter mit gemeinsamem Zwischenkreis erlaubt den unabhängigen Betrieb der beiden Radantriebe mit einer Spitzenleistung von je 85kW. Bei der mechatronischen Integration der Leistungselektronik konnte eine hohe Modularität und gute Zugänglichkeit erreicht werden. Kernelemente des Umrichters bilden die im Rahmen eines parallelen FSEM-Teilprojekts entwickelten robusten 1200V-Leistungsmodule.
- Teilprojekt:
Leistungselektronik und elektrische Antriebstechnik
(Schwerpunkt "Energieerzeugung, -verteilung und -umsetzung")
- Teilprojektleiter: Dr. Martin März (IISB)
- Teilprojekt- Partner: IISB, IZM, ESK, IFAM
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15.10.2010- Robustes Leistungsmodul
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- Neuartiges Leistungsmodul - hohe Robustheit durch den Einsatz einer Vielzahl innovativer Technologien
Ziel dieses Projekts ist es, die Robustheit von Leistungsmodulen - insbesondere gegenüber den heute so limitierenden Temperaturwechseln - deutlich zu erhöhen. Das Fraunhofer Team stellt dabei das Konzept heutiger Leistungsmodule grundlegend auf den Prüfstand, Ziel ist eine Gesamtoptimierung. Denn nach dem Prinzip des schwächsten Glieds der Kette führen selbst substantielle Verbesserungen im Detail nicht zwangsläufig auch zu deutlich verbesserten Leistungsdaten auf der Modulebene. Der Optimierungsprozess im Spannungsfeld zwischen den Anforderungen an Zuverlässigkeit, elektrischen und thermischen Eigenschaften sowie Kosten ist dabei außerordentlich komplex.
Die Fraunhofer Forscher verfolgen den Ansatz eines einheitlichen Materialsystems auf der Basis von Aluminium vom Kühlwasser bis zu den Hochspannungsanschlüssen. Dies minimiert die Korrosionsgefahr gegenüber dem heutigen Materialmix und reduziert Gewicht und Kosten. Zum Einsatz kommen neu entwickelte robuste Aufbau- und Verbindungstechniken, ein neues ausdehnungsangepaßtes, pulvermetallurgisch herstellbares Al-Graphit Strukturmaterial sowie Laserschweißprozesse für die Hochstromanschlüsse auf DAB-Substrat und Folienkondensator. Die Kombination von DAB und LTCC Technologie erlaubt die Integration kritischer Teile der Ansteuerelektronik in das Modul.
- Teilprojekt:
Leistungselektronik und elektrische Antriebstechnik
(Schwerpunkt "Energieerzeugung, -verteilung und -umsetzung")
- Teilprojektleiter: Dr. Martin März (IISB)
- Teilprojekt- Partner: IFAM, IISB, IKTS, ILT, IMS, ISIT, IZM
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15.10.2010- Robuste Aufbau- und Verbindungstechnologien für ein langes Auto-Leben
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- Aufbau-und Verbindungstechniken für ein Robustes Leitungsmodul – Sintern und Bändchenbonden
Zuverlässige und langlebige Leistungselektronik bedarf des Einsatzes alternativer, robuster Aufbau- und Verbindungstechnologien (AVT). Diese zu entwickeln, zu optimieren und zu qualifizieren ist Hauptschwerpunkt dieses Teilprojekts. Durch neuartige Verbindungstechnologien wie Sintern und Transient Liquid Phase Bonding (TLPB) sowie Draht- bzw. Bändchenkontaktiertechnologien auf den Chipoberseiten, welche Materialien wie Kupfer oder Bi-Metalle einsetzen, kann eine deutlich gesteigerte Lebensdauer erreicht werden. Es werden hier Verbindungstechnologien, wie beispielsweise das porenfreie großflächige Löten und Sintern, derart optimiert, dass diese nun in den Zuverlässigkeitstests ihre überlegene Wirkung auf die Lebensdauer gegenüber Standardaufbauten beweisen können. Bei anderen, derzeit international noch im Forschungs- und Entwicklungsstadium befindlichen Technologien zur Kontaktierung von Power Chips wie das TLPB werden im Projekt verschiedene Materialkombinationen und deren Prozessierbarkeit untersucht.
- Teilprojekt:
Leistungselektronik und elektrische Antriebstechnik
(Schwerpunkt "Energieerzeugung, -verteilung und -umsetzung")
- Teilprojektleiter: Dr. Martin März (IISB)
- Teilprojekt- Partner: IZM
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15.10.2010- Keine Angst vor Spannungsspitzen - Robustes Ansteuer-IC
Im Rahmen dieses Teilprojekts wird ein robustes Ansteuer-IC für Leistungshalbleiter entwickelt. Dieses basiert auf einem 600 V Smart Power Prozess mit 0,35μm Strukturgröße auf SOI-Wafern (SOI: Silicon on Insulator). Durch den Einsatz von SOI als Basismaterial wird insbesondere eine hohe Robustheit gegenüber negativen Transienten am Ausgang und damit hohe Betriebssicherheit ermöglicht. Neben den 600V Hochspannungstransistoren beinhaltet der Prozess robuste Transistoren mit dickem Gateoxid für das Interface zur Umgebung sowie Transistoren mit 0,35µm Designregeln für dichte Digitalschaltungen. In der Abbildung sind links Layouts und REM-Querschnitte der beiden Bauelementarten dargestellt. Im rechten Bild sieht man in einer Detailaufnahme die verschiedenen Gateoxide für die beiden Transistortypen.
Aktuell befinden sich Chargen mit verschiedenen Varianten des robusten Ansteuer-ICs in der Fertigung.
- Teilprojekt:
Leistungselektronik und elektrische Antriebstechnik
(Schwerpunkt "Energieerzeugung, -verteilung und -umsetzung")
- Teilprojektleiter: Dr. Martin März (IISB)
- Teilprojekt- Partner: IMS
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15.10.2010- Neuer 1200V-Schalter - IGBT und Diode verheiratet
Ziel des Projekts ist ein neuartiger rückwärtsleitender 1200V IGBT (RC-IGBT) mit monolithisch integrierter antiparalleler Diode auf der Basis ultradünner Si-Wafer. Die Vereinigung von IGBT und Diode halbiert die Anzahl der zu montierenden Leistungshalbleiter-Chips, verringert die Zahl der Bonddrähte, verbessert das dynamische Verhalten und mindert parasitäre Effekte. In Simulationen wurden Maßnahmen zur Optimierung der Spannungsfestigkeit des Randabschlusses und des „Snap Back“ Effektes eingehend untersucht. Der „Snap Back“ Effekt soll mit Hilfe von isolierenden Gräben vermieden werden. Hierzu wird sowohl die substratdurchgreifende Trenchisolation, als auch die Herstellung von rückseitigen Isolationsgräben erprobt. Ein Prozeß zur Ätzung von bis zu 130 µm tiefen Isolationsgräben ist fertig entwickelt.
Vor dem Dünnschleifen des Wafers auf 120 µm wird dessen Vorderseite temporär auf einen Trägerwafer gebondet. Das ermöglicht die Bearbeitung der Waferrückseite mit Prozessen wie CMP, Lithographie, Ätzen, Implantation, und abschließendes „Laser Annealing“. Die ersten Wafer befinden sich im Fertigungsdurchlauf.
- Teilprojekt:
Leistungselektronik und elektrische Antriebstechnik
(Schwerpunkt "Energieerzeugung, -verteilung und -umsetzung")
- Teilprojektleiter: Dr. Martin März (IISB)
- Teilprojekt- Partner: ISIT
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14.10.2010- Ein Forum für die Elektromobilität
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- Eröffnungsveranstaltung des Forum Elektromobilität am 9.September 2009
Das Teilprojekt verfolgt in enger Abstimmung auf den Fraunhofer Systemansatz das Ziel der Errichtung eines Forums Elektromobilität in Berlin zum Zwecke der gesellschaftspolitischen Einbindung und Darstellung des technologischen Fortschritts der Elektromobilität. Mit der Gründung des Vereins Forum Elektromobilität e.V. im August 2009 wurde eine branchen- und disziplinübergreifende Plattform zur Kommunikation für alle beteiligten Akteure geschaffen, die den wissenschaftlichen und gesellschaftlichen Diskurs zur Förderung der Elektromobilität vorantreibt. Mit Blick auf die erforderlichen Innovationskonzepte bündelt das Forum Elektromobilität in erster Linie deutschlandweit die Kompetenzen auf dem Gebiet der Elektromobilität und systematisiert so den produktorientierten Technologietransfer zwischen Wirtschaft und Wissenschaft. Die operativen Entwicklungspfade werden über Arbeitskreise mit dem Ziel der Zusammenführung von Entwicklungsstrategien entsprechend dem Bedarf der eingebundenen Industriezweige realisiert. Gleichzeitig pflegt das Forum Elektromobilität eine enge Kommunikation mit den Aktionsbündnissen im Bereich der Elektromobilität, z.B. mit der Nationalen Plattform Elektromobilität sowie mit den einschlägigen Verbänden.
Unter www.forum-elektromobilitaet.de sind alle Aktionsfelder des Forum Elektromobilität e.V. ausführlich dargestellt.
- Teilprojekt:
Forum Elektromobilität und Verein Forum Elektromobilität e.V.
(Schwerpunkt "Technische Systemintegration und gesellschaftspolitische
Fragestellungen")
- Teilprojekt- Partner: Fraunhofer Zentrale und die Institute IAO, IBP, IML, IPK
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12.10.2010- Elektromobilität – Herausforderung an die Ökobilanz
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- Vorgehensweise zur Ökobilanz der untersuchten Elektromobilitätskonzepte
Basierend auf der Methode der Ökobilanz (LCA) untersucht die Abteilung Ganzheitliche Bilanzierung des Fraunhofer IBP die potentiellen Umweltwirkungen, die durch den Lebenszyklus verschiedener Elektrofahrzeugkonzepte entstehen. Ziel der Untersuchung ist es, mit Hilfe verschiedener Szenarien eine erste Bandbreite des ökologischen Potentials von E-Konzepten zu erhalten und anhand dieser Ergebnisse die Schwerpunkte weiterer Forschungsarbeiten abzuleiten. Die für die LCA verwendeten Daten basieren auf den entwickelten Komponenten und aktuellen Veröffentlichungen.
Die Ökobilanz des sehr komplexen Gesamtsystems Elektromobilität erfordert eine umfangreiche Untersuchung der verschiedensten Themengebiete, wie z.B. der Energieerzeugung und –Bereitstellung, Rohstoffabbau und Materialherstellung, Infrastruktur, Energiespeicherung und –Pufferung, Antriebstechnologien sowie die Bewertung verschiedener Fahrzeugkonfigurationen.
Mit Hilfe hoch flexibler, parametrisierter Ökobilanzmodelle wird die Analyse diverser Szenarien der Stromerzeugung sowie der zukünftigen Entwicklung verschiedener Elektromobilitätskonzepte ermöglicht. Daraus lassen sich später die signifikanten Indikatoren der Ökobilanz Elektromobilität identifizieren und weitere Forschungsfelder ableiten. Außerdem können sowohl direkt als auch indirekt verursachte Umweltwirkungen über den gesamten Lebensweg (von der Rohstoffbereitstellung über die Herstellung, Nutzung, Entsorgung und Recycling) eines Produktsystems oder komplexer Anwendungskonzepte der Elektromobilität quantifiziert und abgebildet werden.
- Teilprojekt:
Untersuchung von Gesamtkonzepten und Gestaltungsoptionen
(Schwerpunkt "Technische Systemintegration und gesellschaftspolitische
Fragestellungen")
- Teilprojektleiter: Dr. Claus Doll (ISI)
- Teilprojekt- Partner: IAO, IBP,IML,IPK,ISI,IZM,UMSICHT
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21.09.2010- » AutoTram®« - DEMONSTRATOR IM NUTZFAHRZEUGBEREICH
Elektro- und Hybridfahrzeuge werden die Städte erobern: Autos, Räder, Busse und Bahnen. Neue Konzepte sind gefragt für den Individual- und den öffentlichen Personennahverkehr. Ein mögliches Zukunftsgefährt ist die AutoTram®. Sie ist so lang wie eine Straßenbahn und so wendig wie ein Bus und vereint die jeweiligen Vorteile der Fahrzeuge: Schienen und Oberleitungen sind nicht notwendig – die »BusBahn« rollt auf Gummireifen und folgt einfach weißen Linien auf der Straße. Anders als Autos, die im Durchschnitt 23 Stunden am Tag parken – sind Busse und Bahnen den ganzen Tag unterwegs. So bleibt wenig Zeit, die Batterien zu laden. Ein Lösungsansatz für die AutoTram® sind Schnellladestationen an Haltestellen. An jedem dritten oder vierten Haltepunkt kann Strom gezapft werden. In 30 bis 60 Sekunden muss die erforderliche Energiemenge bei mehr als 1000 Ampere und 700 Volt aufgetankt werden. In dieser kurzen Zeit ist das nur mit Superkondensatoren möglich. Die Forscher arbeiten an den dazu notwendigen Modulen: beispielsweise an Energiespeichern, die auf Doppelschichtkondensatoren basieren, an Hochleistungswandlern und an Kontaktsystemen zur Übertragung des Stroms. Die Doppelschichtkondensatoren – auch Supercaps genannt – haben im Gegensatz zu Batterien eine hohe Leistungsdichte. Sie sind es, die dafür sorgen, dass die Ladung schnell gespeichert werden kann.
- Teilprojekt:
Demonstrator AutoTram
(Schwerpunkt "Technische Systemintegration und gesellschaftspolitische
Fragestellungen")
- Teilprojektleiter: Dr.- Ing. Matthias Klingner (IVI)
- Teilprojekt- Partner: IISB, IML, IPK, ISC, IVI, IWM, IWS, LBF
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20.09.2010- Neue Herausforderungen urbaner Lieferketten
Durch die zunehmend beschränkten Zufahrtsmöglichkeiten in Innenstädten ergeben sich für Wirtschaftsverkehre neue Herausforderungen. Die schrittweise Verschärfung der Einfahrtsbeschränkungen, u. a. durch Umweltzonen, schließt teilweise bereits Dieselfahrzeuge von der Einfahrt in Innenstadtbereiche aus. Die Elektromobilität bietet eine gute Möglichkeit angepasste Fahrzeuge für urbane Lieferverkehre zur Verfügung zu stellen. Durch die Art der Verkehre sind keine großen Reichweiten der Fahrzeuge nötig. Die momentane Technologie ist daher bereits für urbane Lieferverkehre nutzbar. Innenstadtverkehre haben diverse und vielfältige Anforderungen an ihre Fahrzeuge und Touren. Diese wurden durch das Fraunhofer IML durch Projekterfahrungen aus bereits durchgeführten Projekten, Experteninterviews und anderen Verfahren allumfassend berücksichtigt und geeignet in ein Tool umgesetzt. Dieses dient nun der Tourenplanung in Echtzeit mit all ihren Nebenbedingungen. Für interessierte Kunden wurde weiterhin ein Verfahren zur Entscheidungsunterstützung bei der Fuhrparkgestaltung und der Fahrzeugwahl entwickelt, um die Zustellung auf der letzten Meile bzw. im städtischen Bereich mit den am Markt vorhandenen neuartigen Fahrzeugen durchführen zu können. Zufahrtsbeschränkungen der Innenstädte können ebenso berücksichtigt werden, wie Leistungsprofile der Hybrid- oder Elektroverteilerfahrzeuge und tageszeitabhängige Zufahrtsbeschränkungen sowie eine potentielle Citymaut. Die Optimierung über mehrere Depots und Kundenstandorte ist auf Wunsch ebenso möglich wie der Einsatz unterschiedlicher Fahrzeugtypen von denen die Leistungsdaten im System hinterlegt und berücksichtigt werden (Reichweiten, max. Geschwindigkeit, Zuladung, etc.). Die multikriterielle Optimierung z.B. nach Umweltbelastung, Kosten, usw. ermöglicht die Optimierung nach unternehmensspezifischen Wünschen.
- Teilprojekt:
Untersuchung von Gesamtkonzepten und Gestaltungsoptionen
(Schwerpunkt "Technische Systemintegration und gesellschaftspolitische
Fragestellungen")
- Teilprojektleiter: Dr. Claus Doll (ISI)
- Teilprojekt- Partner: IAO, IBP,IML,IPK,ISI,IZM,UMSICHT
Kontakt
08.09.2010- Evaluation Förderschemata für Elektromobile in Europa
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- Klassifizierung elektromobiler Fördersysteme
Elektromobile ermöglichen CO-Emissionen zu reduzieren, die Energieeffizienz zu erhöhen und langfristig von Ölimporten unabhängiger zu werden. Jedoch sind diese Fahrzeuge heute und mittelfristig in einer Gesamtkostenbetrachtung deutlich teurer und werden damit zunächst keine Massenmarktanwendung darstellen. Um dennoch, einen Markt und die in der Produktion benötigten Skaleneffekte zu erreichen, müssen Elektrofahrzeuge gefördert werden. Einige europäische Länder haben bereits indirekte oder direkte Fördersysteme für CO-arme oder im speziellen für Elektrofahrzeuge etabliert.
In diesem Arbeitspaket wurden alle bestehenden Fördersysteme zusammengetragen und hinsichtlich vier verschiedener Parameter analysiert: Effektivität, Effizienz, Praktikabilität und politische Akzeptanz. Abschließend werden die verschiedenen Förderschemata in einer Gesamtkostenbetrachtung (TCO) zusammengeführt und verglichen. Einmalige Förderungen können insbesondere die bei Elektrofahrzeugen vergleichsweise hohen Investitionen reduzieren, wobei wiederkehrende Förderungen effizienter und stärker von den Kunden wahrgenommen, jedoch auch häufig geringer im Volumen sind. Der Vergleich verschiedener europäischer Länder ergibt, dass bisher Elektrofahrzeuge der Golf-Klasse nur in Dänemark und Norwegen ökonomisch attraktiv sind, dieses jedoch auf einem vergleichsweisen hohen Niveau. Die Regulatoren müssten daher zur weiteren Marktbildung zum einen Förderschemata im Volumen anpassen und dabei effizient gestalten. Des Weiteren können nicht-monetäre Förderungen technische Hürden und kleinere Mehrkosten überbrücken.
- Teilprojekt:
Untersuchung von Gesamtkonzepten und Gestaltungsoptionen
(Schwerpunkt "Technische Systemintegration und gesellschaftspolitische
Fragestellungen")
- Teilprojektleiter: Dr. Claus Doll (ISI)
- Teilprojekt- Partner: IAO, IBP,IML,IPK,ISI,IZM,UMSICHT
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03.09.2010 - Workshops mit potentiellen Nutzern von Elektrofahrzeugen erfolgreich abgeschlossen
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- Potentielle Nutzer von Elektroautos diskutieren in Workshops, wie Elektromobilität aus ihrer Sicht gestaltet sein sollte.
Das Fraunhofer ISI hat Workshops mit potentiellen Nutzern von Elektrofahrzeugen durchgeführt, um eine attraktive Gestaltung von Elektromobilität zu diskutieren. Welche Nutzungsvarianten erscheinen aus Konsumentensicht realistisch? Welche Vor- und Nachteile verbinden die Teilnehmer mit Elektrofahrzeugen? Was sind attraktive Fahrzeugkonzepte und Geschäftsmodelle?
Das Interesse, Elektrofahrzeuge zu nutzen, ist bei den Teilnehmern grundsätzlich hoch. Es werden aber noch gewisse Barrieren für die konkrete Umsetzung gesehen. Als Hauptvorteile von Elektrofahrzeugen werden vor allem die Umweltfreundlichkeit, die geringen Lärmemissionen, die niedrigen laufenden Kosten sowie die Zukunftsorientierung genannt. Als Nachteile werden insbesondere der hohe Anschaffungspreis, die vergleichsweise geringe Reichweite sowie die fehlende Ladeinfrastruktur wahrgenommen. Bei der Fahrzeugnutzung wird zwar das klassische Modell, d.h. der Besitz bzw. das Leasing von Fahrzeug und/oder Batterie, bevorzugt. Aber auch intelligente Car-Sharing-Konzepte erscheinen vielen Teilnehmern attraktiv. Insgesamt wird aus den Ergebnissen die Notwendigkeit attraktiver und umfassender Angebote sowie intelligenter Konzepte deutlich, welche z.B. den Kaufpreis reduzieren oder die Kombination mit anderen Fahrzeugen und Verkehrsmitteln attraktiv und einfach gestalten.
- Teilprojekt:
Untersuchung von Gesamtkonzepten und Gestaltungsoptionen
(Schwerpunkt "Technische Systemintegration und gesellschaftspolitische
Fragestellungen")
- Teilprojektleiter: Dr. Claus Doll (ISI)
- Teilprojekt- Partner: IAO, IBP,IML,IPK,ISI,IZM,UMSICHT
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03.09.2010 - Ausreichend Kupfer und Lithium für die Elektromobilität
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- Verwendungsarten kumuliert [in t Li] – Szenario 2 (Dominanz-Szenario)
Im Rahmen der Nachhaltigkeitsanalyse untersucht das Fraunhofer ISI die Verfügbarkeit wichtiger Metalle für die Elektromobilität. Für Lithium und Kupfer liegen erste Ergebnisse vor:
In einem ersten Szenario wird unterstellt, dass im Jahr 2050 weltweit 50% der Neuzulassungen Elektrofahrzeuge sind. Unter Berücksichtigung der Verwendung von Sekundärlithium aus recycelten Material sowie der Lithium-Nachfrage für andere Anwendungen werden 2050 erst rund 20% der weltweit vorhandenen Lithium-Ressourcen verbraucht sein. In einem zweiten Szenario wird mit einem 85-prozentigen Anteil von Elektrofahrzeugen bei den Neuzulassungen gerechnet. Auch hier kommt es bis 2050 nicht zu einer Erschöpfung der Lithium-Ressourcen. Allerdings sind dann die zu derzeitigen Lithium-Preisen und mit heutigen Technologien abbaubaren Reserven erschöpft.
Für Kupfer ergibt die Analyse, dass der Verbrauch in den nächsten vierzig Jahren nur wenig von der Elektromobilität beeinflusst wird. Im ersten Szenario gehen 2050 nur 14% des Kupfers in diese Anwendung, im zweiten Szenario 21%. Bei beiden Kupferszenarien werden die Reserven aber um 2030 herum erschöpft sein, so dass die teureren Ressourcen abgebaut werden müssen.
- Teilprojekt:
Untersuchung von Gesamtkonzepten und Gestaltungsoptionen
(Schwerpunkt "Technische Systemintegration und gesellschaftspolitische
Fragestellungen")
- Teilprojektleiter: Dr. Claus Doll (ISI)
- Teilprojekt- Partner: IAO, IBP,IML,IPK,ISI,IZM,UMSICHT
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03.09.2010 - Nutzerakzeptanz aus Expertensicht
Für eine erfolgreiche Verbreitung von Elektromobilität ist die Berücksichtigung der Nutzerperspektive bei der Gestaltung von Fahrzeugen und Rahmenbedingungen wichtig. Das Fraunhofer ISI hat Interviews mit Experten aus dem Bereich Individualmobilität und Konsumentenverhalten durchgeführt, um Aspekte zu identifizieren, welche für die Nutzerakzeptanz der Elektromobilität relevant sind. Die Ergebnisse zeigen, dass Experten großes Potential in Elektrofahrzeugen sehen, aber auch viele offene Fragen und diverse Herausforderungen thematisieren. Als kritisch für die Kundenakzeptanz erscheinen insbesondere die hohen Batteriekosten sowie Befürchtungen bezüglich ihrer Reichweite und Lebensdauer. Neben technologischen Fortschritten können attraktive Angebote wie Batterie-Leasing oder Mobilitätspakete, welche Elektrofahrzeuge mit Bahn, Bus und konventionellen Autos kombinieren, solche Barrieren abbauen. Damit Konsumenten ein realistisches Bild von den Eigenschaften und der Eignung von Elektrofahrzeuge bekommen, sollte das Angebot an Testmöglichkeiten verbessert werden. Der Ausbau einer öffentlichen Ladeinfrastruktur ist eher für die Sichtbarkeit von Elektromobilität bedeutsam – voraussichtlich werden Nutzer die Fahrzeuge vor allem zu Hause oder am Arbeitsplatz laden. Monetäre Anreize sollten sehr sorgfältig eingesetzt werden, um unerwünschte Effekte wie die Erhöhung des Individualverkehrs oder die Förderung unausgereifter Technologien zu vermeiden.
- Teilprojekt:
Untersuchung von Gesamtkonzepten und Gestaltungsoptionen
(Schwerpunkt "Technische Systemintegration und gesellschaftspolitische
Fragestellungen")
- Teilprojektleiter: Dr. Claus Doll (ISI)
- Teilprojekt- Partner: IAO, IBP,IML,IPK,ISI,IZM,UMSICHT
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03.09.2010 - Werkzeug für die Elektroauto-Werkstatt von Morgen konzipiert
Die Batterie wird die teuerste Kernkomponente des zukünftigen Elektroautos. Das große Volumen und das hohe Gewicht macht es notwendig, ein Batteriewechselsystem (BWS) als spezielles Werkzeug zur Wartung und Reparatur der Batterie zu entwickeln. Die Schwierigkeit liegt hierbei in der Komplexität der Fahrzeuge, dem eingeschränkten Bauraum und der erschwerten Zugänglichkeit der verschiedenen Anbindungen (mechanisch, elektrisch, fluidisch). Zusätzlich bestehen hohe Anforderungen an die sichere Zuführung und Entnahme sowie die Handhabung der empfindlichen Batterie. Unter Berücksichtigung des hohen Kostendrucks in KFZ-Werkstätten soll das BWS außerdem in modular anpassbaren Automatisierungsstufen konfigurierbar sein.
Diesen Anforderungen stellt sich das Fraunhofer IPA in enger Zusammenarbeit mit den FHG-Partnerinstituten. Begleitend zu der Fahrzeugentwicklung soll aus diesem Teilprojekt ein Basismodell mit geringem Automatisierungsgrad entstehen. In Zukunft lassen sich dann optional weitere Teilarbeitsschritte automatisieren. Aktuell wird ein Prototyp des BWS für das Demonstrationsfahrzeug “Frecc0“ konstruiert und erstellt.
- Teilprojekt:
Werkstattorientierter Batteriewechsel
(Schwerpunkt "Fahrzeugkonzepte")
- Teilprojektleiter: Dr. Günter Hörcher (IPA)
- Teilprojekt- Partner: IPA
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03.09.2010 - Erstes Funktionsmuster im Aufbau
Am Fraunhofer IPA wurde ein intelligenter Steckverbinder (SmartPlug) entwickelt, der die verteilte Diagnose eines Energienetzes erlaubt. Der Stecker erfasst neben Strom und Spannung auch die Temperatur der Kontaktstiftes sowie die Außentemperatur. Die erfassten Daten erlauben nicht nur eine Aussage über die Steckqualität, es kann auch der Energiefluss von einem übergeordnetem System sehr exakt erfasst und analysiert werden. Darüber hinaus kann der SmartPlug anhand von Anomalien eines Verbrauchers Fehler erkennen und weiterleiten.Momentan wird ein erstes Funktionsmuster des SmartPlug aufgebaut. Die nächsten Schritte sind die Implementierung der Software und der Test der Grundfunktionalitäten.
- Teilprojekt:
Werkstattorientierter Batteriewechsel
(Schwerpunkt "Fahrzeugkonzepte")
- Teilprojektleiter: Dr. Günter Hörcher (IPA)
- Teilprojekt- Partner: IPA
Kontakt
03.09.2010 - Kommunikation geglückt
Ein Energiespeicher, der nicht nur Verbraucher mit Strom versorgt, sich selbst analysiert, sondern auch über seine Leistungskontakte kommunizieren kann wurde vom Fraunhofer IPA entwickelt. Die Baugruppe, die einen Energiespeicher, wie z.B. eine Li-Ion Batterie mit dem Energienetz eines Fahrzeuges verschaltet bildet ein verteiltes Battery-Management-System. Jede Einzelzelle überwacht ihre Spannung, Strom und Temperatur und kommuniziert diese an den Bordcomputer. Das System erkennt die tatsächliche Kapazität und kann so die Gesamtkapazität eines Verbundes sehr genau feststellen. Darüber hinaus ist jeder Energiespeicher mit elektronischen Leistungsschaltern ausgestattet, was eine Fülle neuer Funktionalitäten wie z.B. eine dynamische Spannungserzeugung ermöglicht. Nachdem die erste Kommunikation zwischen den Energiespeichern und dem Boardcomputer erfolgreich ist, sind die nächsten Schritte die Implementierung von Kommunikationsprotokollen und die Inbetriebnahme eines Arrays von Batterien.
- Teilprojekt:
Werkstattorientierter Batteriewechsel
(Schwerpunkt "Fahrzeugkonzepte")
- Teilprojektleiter: Dr. Günter Hörcher (IPA)
- Teilprojekt- Partner: IPA
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16.08.2010 - Evaluation von Geschäftsmodellen für Zulieferer und OEMs durch Simulation ermöglicht
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- Szenarien zur zeitlichen Veränderung verschiedener Antriebstechnologien unter Annahme unterschiedlicher Konsumenten-Präferenzen und technischer Kennwerte
Im Rahmen des Teilprojektes wird ein Methodenset entwickelt, um unternehmensspezifische Geschäftsmodelle zu implementieren und zu testen. Mit der Kombination der erarbeiteten Wissensbasis und Simulationsmethodik lassen sich belastbare Untersuchungen alternativer Geschäftsmodelle vornehmen. Für den Aufbau der Wissensbasis ist eine Analyse von Wertschöpfungsarchitekturen und Kompetenzprofilen in einer auf Elektromobilität basierenden Automobilindustrie erfolgt, um sichtbar zu machen, welche Kompetenzen/ Ressourcen und Wertschöpfungsschritte hierbei benötigt werden. Auch wurden Akzeptanzuntersuchungen im Bereich Business-to-Business (B2B) durchgeführt. Diese liefern eine Wissensbasis über die Vorstellungen der OEMs und Zulieferer, welche strukturiert und formalisiert in einem Agentenmodell abgebildet wurde. Neben diesen Produzentenagenten werden auch Konsumentenagenten in die Simulationsumgebung eingebunden. In einem nächsten Schritt wurden B2B-Geschäftsmodelle für Elektromobilität entwickelt und in der Visualisierungs- und Simulationsumgebung abgebildet. Neben dem Aufbau der Umgebung wurden bereits erste Simulationsergebnisse der entwickelten Geschäftsmodelle im Rahmen des Projektes durchgeführt. Basierend auf möglichen individuell-unterschiedlichen Settings, lassen sich Handlungsempfehlungen auf makro- und mikroökonomischer Ebene ableiten. Die Handlungsempfehlungen können sich daher sowohl auf die Gruppe der Zulieferindustrie, als auch auf erfolgversprechende politische und gesetzgeberische Rahmenbedingungen beziehen.
- Teilprojekt:
Analyse von Wertschöpfungsarchitekturen, Kompetenz-/Ressourcenprofilen und
Geschäftsmodellen
(Schwerpunkt "Technische Systemintegration und gesellschaftspolitische
Fragestellungen")
- Teilprojekt- Partner: IAO, ITWM, ISI, IML, IISB
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