Elektroleichtfahrzeug: Mit Leichtigkeit zum Ziel Prof. Dr. Markus Henne e´mobile-Hilton-Apéro, Basel 04.Oktober 2007

Inhalt der Präsentation Konzept & Pflichtenheft Leichtbau & Multimaterialbauweise Funktionsmuster: Fahrversuche, Zwischenresultate Redesign, Überarbeitung der Struktur Leichtbaulösungen: Ausgewählte Bauteile Aufbau der kompletten Prototypenfahrzeuge Fazit & Ausblick

Konzept Entwicklung eines ganzjährig einsetzbaren Elektro-Leichtfahrzeuges: Optimale Manövrierfähigkeit, gute Ein- und Aussteigemöglichkeiten, genügend Transportkapazität und ausreichende Reichweite im urbanen Umfeld, Witterungsschutz mit der Möglichkeit den Fahrgastraum zu beheizen. Ökonomisch: Günstiger in der Anschaffung und im Betrieb als herkömmliche Automobile. Flexibel: Agil zum Manövrieren in einem urbanen, engen Umfeld. Ökologisch: Sehr wenig Lärm- und Schadstoffemissionen. Mit gutem Gewissen Auto fahren. Sicher: Besserer Schutz als Fahrräder, Mopeds oder Motorräder dank Sicherheitszelle. Design ID-Connect 2007

Pflichtenheft Fahrzeugkategorie Kleinmotorfahrzeug (VTS Art. 136) Abmessungen (l x b x h) / Leergewicht 244 x 132 x 149 cm / 350 kg Anzahl Plätze & Stauraum 2 Erwachsene + 2 Kinder oder Gepäck Maximale Geschwindigkeit 80 km/h Reichweite 50 - 100 km, je nach Anzahl Batterien Anzahl Türen / Räder 2 Türen & Heckklappe / 4 Räder Karosserie Aluminium Rohrrahmen Verkleidung (faserverstärkter) Kunststoff Fahrwerk Starrachsen hinten und vorne Elektromotoren / Maximale Leistung 2 Scheibenläufermotoren / 7 kW Antriebsart Hinterradantrieb, offenes Differential Energiespeicher Li-Ionen Batterien Bremssystem Scheiben vorne / Trommeln hinten

Leichtbau Leichtbauspirale Elektrofahrzeug: Motivation für Leichtbaulösungen: Energieverbrauch reduzieren Schwerpunkt möglichst tief Achslasten gleich gross  kosteneffiziente Leichtbaulösungen

Kosteneffizienter Leichtbau Ziel: Stückzahlen: Einige hundert bis wenige tausend Fahrzeuge Anspruch: Seriennahes Fahrzeug, keine Studie! Anforderungen an … A. Bauweise: einfach (!) B. Materialien: bekannt, verfügbar, kostengünstig C. Prozess: zuverlässig, beherrschbar, robust Material- und Prozessauswahl für jedes Bauteil  Multimateriallösung

Trend - Multimaterialbauweise Quelle: Volkswagen 2002

Werkstoffanteile Quelle: Prof. Dr. R. Haldenwanger: Komplexität des Leichbaus im Pkw

Kostenstruktur Es gibt zwei geeignete Massnahmen, um die Gesamtkosten des Fahrzeuges möglichst niedrig zu halten: 1. Durch ausgeprägten Leichtbau den Energiebedarf und somit den Batterieanteil tief zu halten 2. Die Kosten durch einfache Konstruktionen zu minimieren. 5% Chassis 10% Karosserie 20% Antriebsstrang 50% Batterien Interieur Verschiedenes

Funktionsmuster 2006 2006: Aufbau eines Funktionsmusters ohne 3D Verkleidungsbauteile

Film (1/2)

Film (2/2)

Fazit Fahrversuche Funktionalität: Space Frame Bauweise bewährt Antriebskonzept funktioniert Motorleistung ausreichend Gute Leichtbaulösung Fahreigenschaften: Wendig Spurtreue mangelhaft Vibrationen & Schläge Design: Aussendesign wurde von Experten kritisiert

Neues Design ID-Connect 2007

Chassis & Karosserie Aluminium Gitterrohrrahmen (Space-frame) Verbindung über Eckbleche mit Kaltfügetechniken (Kleben & Nieten) Hinterwagen: Motorenträgerplatte mit Antriebselementen

Chassis & Karosserie Schubfelder zu Versteifung der Karosserie Vorderwagen aus Sandwichelementen (Energieabsorption) Sandwichboden über die gesamte Fahrzeuglänge Verbunden mit Polyurethan Dickschichtverklebung: Toleranzausgleich, Vibrationen und a-Problematik

Leichtbaulösungen: Ausgewählte Bauteile Spritzwand: Hohe Funktionsintegration und komplexe Geometrie – GFK Bauweise Verbindung Chassis –Karosserie Abdichtung Fahrgastraum Fussraum Aufnahme Lenkmechanismus Crashelement Komplexe Geometrie Fahrwerk vorne: Sicherheitsbauteile aus Stahl Starrachse Führungsstangen Lenkschenkel Achsen GFK Querblattfeder

Chassis & Karosserie Thermogeformte (ABS/PMMA) Paneele für die Aussenverkleidung Frontscheibe und Dachpaneel aus Polycarbonat Speziell entwickelte Stahlfelgen

Aktueller Stand: 06.09.2007

Aktueller Stand: 03.10.2007

Märkte & Kundengruppen Ökologisch Gesinnte, welche mit dem Elektromobil Autokilometer ersetzen möchten und so einen Beitrag zum Umweltschutz leisten Technikverliebte, welche sich mit dem Elektromobil einen Traum erfüllen Gutsituierte, welche sich zusätzlich ein Alternativfahrzeug leisten möchten Invalide und ältere Menschen (altersbedingte Immobilität) Derivate als Transportfahrzeuge im privaten und öffentlichen Dienst (Post, autofreie Gebiete) Fazit: Zwischen Fahrrad, Motorrad und Automobil ist eine Nische für Elektro-Leichtfahrzeuge mit beschränkter Reichweite vorhanden.

Vergleich mit bestehenden Elektrofahrzeugen Alle bisherigen Elektrofahrzeugprojekte sind am hohen Anschaffungspreis, ungenügender Alltagstauglichkeit und teilweise verfehlter Konzepte des Fahrzeuges gescheitert. * * Alltagstauglichkeit: Fahrkomfort, Ein-/Ausstieg, Witterungsschutz # Umgerüstete Kleinfahrzeuge von verschiedenen grossen Fahrzeugherstellern

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Ausblick Fazit: Kosteneffizienter Leichtbau auch bei kleinen Stückzahlen möglich Gezielte Material und Prozessauswahl für jedes Bauteil Der Schlüssel zum Erfolg ist die Einfachheit der Konstruktion Ausblick: 2007: Aufbau von zwei kompletten Prototypen Ende 2007: Typenzulassung für die Schweiz März 2008: Präsentation am Automobilsalon Mitte 2008: Fertigung 0-Serie 56km/h Crashversuch bis Mitte 2008 geplant

Weniger ist mehr! Mies van der Rohe, Architekt und Designer