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Wie alles begann: Vorlesung: Technisches Innovationsmanagement
editha – mehr als ein elektrisches Antriebskonzept
gekaufter Smart im Originalzustand Folierte editha nach der Umrüstung
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Persönliche Vorstellungder Referenten
Referent: Dipl.-Ing. Gerd WagenhausOberingenieur IAF
Persönliche Motivation im Projekt
„Welche Auswirkungen hat ein Elektroantrieb auf die Automobil-Produktionssysteme der Zukunft?“
Co-Referent: Dipl.-Ing. Martin Schünemannwissenschaftlicher Mitarbeiter IMS
Persönliche Motivation im Projekt
„Wie verhält sich ein Elektromobil mit verzweigtem Antriebsstrang im öffentlichen Straßenverkehr?“
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Vorarbeiten zum editha-Projekt
Start der WAVE 2011 in Paris
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Projektteam, externe Partner: Aufgabenverteilung
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Projektplan
Start: 30.06.11
Im Plan: Ende der Arbeiten des Uniteams: 31.01.12
Projektende mit Straßen-zulassung 18.06.12
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Entwicklungsvorgaben:teamintern
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Welche Entwicklungsvorgaben wurden realisiert?
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Re-EngineeringBasisfahrzeug – CAD Daten
Laserscanning Smart Karosserie Generierung 3D-CAD-Modell
• Beschaffung CAD-Daten – Bauraumanalyse, Grobkonstruktion
• Laserscanning Technologie
• Entwicklung 3D-CAD-Modell Unterboden-Baugruppe
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Konzeption Antriebsstrang
2 Motoren
RadnabenmotorWichtung 2,7 radnaher Motor
Lieferant 1..nderzeit unrealistisch
alles Prototypen
Direkt, kurze WelleWichtung 2,45
mit PlanetengetriebeWichtung 1,8
1 Motor
DifferentialWichtung 2,2
Original-getriebe
Lieferant1-2, wollen/können nicht
SynchronAsynchron
Nicht weiterverfolgt: zu schwer, Bauraum, …
Selbstbau
Differential + GetriebeWichtung 1,4
??
Komplettkauf
unrealistischzu schwer,Bauraum !!!
Anordnungsvarianten Differential überprüfen
Keine Ergebnisse: zu schwer, zu teuer, nicht mehr angeboten
Drehmoment –Drehzahl
unrealitisch
Motor verfügbarNur ein Lieferant
Getriebe verfügbarmehrere Lieferanten
Realisierungs-variante
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Auswahl Motor
• Spektrum an Motoren durch Getriebe vermeintlich erhöht
• ABER: Angebote nur von wenigen einsatztauglichen Motoren geprägt
• Prototypen bilden erhöhtes Entwicklungsrisiko
Bsp. 1 360 V85 Nm; 4200 U/min37 kW53 kg
Anpassung auf 160 V + TransaxialesGetriebe: 1-2 Wochen LieferzeitKosten: 42.000 Euro -> zu teuer
Bsp. 2 135 V203 Nm; 1100 U/min23,4 kW
Gewünschte Parameter geliefert, angefragt, keine Reaktion
Bsp. 3 84V32,5Nm; 3000 U/min20kW11 kg
FAVORIT LieferbarKosten pro Motor: 1000 Euro Controller: 600 Euro
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Antriebskonzept
F=3000N
140 mm
Konstruktionund Berechnung
Konstruktive Endgestaltung
Entwicklungstand 10/2011
Detaillösung
fluchtendeKraftübertragung
Realisierung
Hinterachse Smart
Eingebauter E-Antrieb
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Batteriesystem
Wanne unten bestückt
• Zelltechnologie Lithium-Eisenphosphat
• Energiegehalt ca. 16kWh
• Hochstromfest, temperaturbeständig
Hinten offene Wanne
Ladeanschluss
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Umbau Instrumentierung
Instrumentierungkonventioneller Smart
(alt)
Instrumentierung editha(neu)
Umschalter zwischen SOC- und Leistungs-Anzeige
• Umgestaltung des Drehzahlmessers (Rundinstrument Mittelkonsole)
• Anzeige des Ladezustands (SOC) und Momentan-leistung in einem Instrument (umschaltbar)
• Farbliche Markierungdes Rekuperations-bereiches
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Wirkungsgrade Antriebsstrang
83%
G
G
M
MC
C
B
DC
L
95% 93%
93%
90%
90%
97%
97%
10kW
10kW
10,3kW11,4kW12,3kW
12,3kW 11,4kW 10,3kW0,5kW 0,6kW
• FahrbetriebGesamtwirkungsgrad„Tank-to-Wheel“ 77%
• Eingetragene Fahrzeugleistung (Dauerfahrt) 20,5kW
• Messung der elektrische Leistung an der Batterie 25,2kW
• LadevorgangGesamtwirkungsgrad 91%
• Wirkungsgrad der Energiekette Ladestecker-Rad 70%
G
G
M
MC
C
B
DC
L
98%93%3,2kW 3kW
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Erfahrungen aus der Bauphase
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Erfahrungen aus der ersten Nutzungsphase
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Zusammenfassung
Die Systemkonfiguration für editha erfolgte durchgehend nach nachhaltigen Gesichtspunkten:
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Ausblicke, wie weiter !
• Alltagstest: Nutzung im Pendelverkehr zur Arbeit (Strecke 15km)
• Solar-Carport: Doppel-Carport als Alternative zur Steckdose
• Range Extender: geplant als Nachläufer
• Diverse Messungen: Verformung und Dauerbelastungsfähigkeit an Antriebssystem und Achse
• Infotainment: Innovative Anzeigen für energieeffizientes Fahren
• Ladeinfrastruktur: Untersuchungen zu Ladezyklen, Batteriesystem, kontaktloses Laden
• Antriebsstrang: Untersuchungen zur weiteren Vereinfachung
• Life Cycle Analyse: detaillierte Analyse
• Klimatisierung: Untersuchungen zur Energieeffizienz durch Wärmedämmung
• Rückfahrsystem: Untersuchungen zum Einsatz in Elektrofahrzeugen
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Danke für ihre AufmerksamkeitFragen ?