UNIKATE 39

Ingenieurwissenschaften – Herausforderung Elektromobilität (2011-04-19)

Den Begriff Paradigmenwechsel sollte man nicht inflationieren. Aber in der Automobilindustrie findet derzeit ein Paradigmenwechsel statt. Seit 125 Jahren bilden verbrennungsmotorische Antriebe den Kern unserer Automobile. Zwar stellte Gustav Trouvé im Jahr 1881 ein dreirädriges Elektroauto vor und im Jahre 1912, auf dem Höhepunkte des Elektroautohypes, wurden stolze 33.800 Elektroautos verkauft, aber dann verschwand das Elektroauto schnell von der Bildfläche. Seit dem Jahre 1997 feiern teilelektrische Antriebe mit den Vollhybrid-Fahrzeugen des japanischen Autobauers Toyota ein Comeback. Mittlerweile wurden von Toyota über drei Millionen Vollhybride verkauft.

In den letzten Jahren werden von nahezu allen Autobauern die Entwicklungen weitergetrieben, so dass in naher Zukunft so genannte Plug-In-Hybride, das sind Fahrzeuge, die ausschließlich mit elektrischem Strom zwanzig Kilometer und mehr bewegt werden können, serielle Hybride, die ausschließlich mit Strom angetrieben werden, den Strom dabei zum Teil an Board mit einem Verbrennungsmotor gewinnen, und Batterie-elektrische Automobile die Fahrzeugangebote der Autobauer erheblich ausweiten werden. Das elektrische und teilelektrische Auto ist dabei, die Wertschöpfungskette der Automobilindustrie und unser Straßenbild zu verändern. Längst sind dabei nicht alle Fragen geklärt. Große Entwicklungs- und Forschungsaufgaben sind zu bewältigen.

Wir würden uns freuen, wenn uns mit dem UNIKATE-Heft zweierlei gelungen wäre: Zum einen den Einblick in den Forschungsalltag an unserer Universität und zum zweiten jede Menge Information und Hintergründe zum Zukunftsthema Elektromobilität.

Viel Spaß beim Lesen!

Federführung Ferdinand Dudenhöffer 978-3-934359-39-0
Impressum - Vertrieb

Aus dem Inhalt

Schramm Dieter, Martin Koppers

„Antriebsvielfalt der Zukunft – Zur Herausforderung der elektrischen und teilelektrischen Fahrzeugantriebe“

Ein erfolgversprechender Weg, dem Treibhauseffekt zu begegnen und gleichzeitig die individuelle Mobilität der Autofahrerinnen und -fahrer nicht zu beschränken, ist der zumindest teilweise Einsatz vorzugsweise regenerativ gewonnener elektrischer Energie zum Betrieb von Kraftfahrzeugen. Dies treibt den Trend weg vom rein verbrennungsmotorischen hin zum elektrischen, mindestens aber-teilelektrischen Antriebsstrang. Vor diesem Hintergrund werden in diesem Beitrag Treiber und Hindernisse dieses Trends, mögliche Lösungswege sowie die technischen Schlüsselkomponenten elektrischer und teilelektrischer Antriebsstränge diskutiert.
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Angelika Heinzel, Jürgen Roes, Kari Holve, Sebastian Wennig

„Die Hochleistungsbatterie – Eine Schlüsselkomponente für die Elektromobilität“

Die Energiespeicherung ist eine der größten Herausforderungen für die Zukunft der Energieversorgung. Am Zentrum für BrennstoffzellenTechnik (ZBT GmbH) in Duisburg existiert ein breites Spektrum der Forschung zum intelligenten Batteriemanagement, die chemisches und ingenieurwissenschaftliches Wissen voraussetzt.
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Hartmut Wiggers, Christof Schulz, Marion Franke

„Steigerung der Energiedichte – Nanomaterialien für Hochleistungsbatterien“

Die Energiedichte von Batterien zu steigern, um möglichst viel Energie pro Volumen und Batteriegewicht transportieren zu können, steht im Zentrum der Entwicklungsaufgaben für die Elektromobilität. Die Autorin und die Autoren arbeiten am Center for Nanointegration, CeNIDE innerhalb des NanoEnergieTechnikZentrums, NETZ an der Entwicklung solcher Hochleistungsbatterien und wagen in diesem Artikel einen Blick in die Zukunft.
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Kathrin Dudenhöffer, Leonie Hause

„Hörbare Vehikel – Experimente zur Geräuschwahrnehmung von Elektroautos durch Handicap-Gruppen“

An der Universität Duisburg-Essen hat man eine Studie zur Wahrnehmung von Elektromobilen durch blinde und sehbehinderte Personen durchgeführt. Dieser Beitrag stellt einige Ergebnisse vor. Weitere Forschungen über Assistenzsysteme zur Verkehrssicherheit stehen an.
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Jürgen Ziegler, Daniel Münter, Tim Hussein

„Elektromobilität braucht intelligente Navigation – Mobilitätskonzepte der Zukunft“

Dieser Beitrag beschreibt Konzepte und technische Ansätze, die den Übergang vom Navigationssystem zum Mobilitätsassistenten unterstützen. Eine wesentliche Rolle spielen dabei die Verknüpfung und Integration von Services mit kartographischen Daten sowie die semantische Beschreibung und Integration der relevanten Informationsbestände und Dienste.
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Michael Schreckenberg

„Stauforschung und Elektromobilität – Wie wird sich der Verkehr auf unseren Straßen durch Elektromobile verändern?“

Der Stauforscher und Physiker Michael Schreckenberg diskutiert in seinem Artikel die Auswirkungen, die Elektroautos auf den Verkehr haben. Anhand verschiedener mathematischer und physikalischer Methoden erläutert er die verhältnismäßig junge Disziplin der Verkehrsforschung.
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Dieter Schramm, Gregor Hiesgen

„Individuell abgestimmter Fahrsimulator – Mit dem Elektroauto virtuell unterwegs“

In diesem Beitrag werden der Fahrsimulator des Lehrstuhls für Mechatronik der Universität Duisburg-Essen sowie das Entwicklungswerkzeug DRIVASSIST (Driver Assistance Evaluation Tool) vorgestellt. Virtuelle Testfahrten erlauben die unmittelbare Einbeziehung des Fahrers. Dies gestattet ohne zusätzlich finanziellen und zeitlichen Aufwand Rückschlüsse auf die Kundenakzeptanz. Realisiert wird dies durch ein Fahrsimulatorkonzept, bei dem realitätsgetreue Fahrstreckenmodelle dargestellt und in Probandenstudien dem Fahrer in einer virtuellen Fahrumgebung (Virtual Reality) präsentiert werden.
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Thorsten Mietzel

„Ein Großprojekt zur Elektromobilität – „colognE-mobil““

Seit Januar 2010 läuft das Projekt „colognE-mobil“ und wird von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Universität Duisburg-Essen begleitet. Zusammen mit dem Automobilhersteller Ford, dem Energieversorgungsunternehmen Rhein- Energie und der Stadt Köln will man möglichst alle Aspekte der Elektromobilität untersuchen. Gefördert wird das Projekt vom Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung für die „Modellregion Elektromobilität Rhein-Ruhr“.
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Ferdinand Dudenhöffer

„Ein Markt für morgen? – Hypothesen und Prognosen zur Elektromobilität“

In unsere Zukunft mit Elektroautos blickt Ferdinand Dudenhöffer. Er definiert die verschiedenen Arten von Elektroautos, diskutiert Angebot, Nachfrage sowie Produktion und entwirft ein Marktszenario für Elektrofahrzeuge.
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Holger Hirsch, Robert Hoffmann, Sebastian Jeschke

„Achtung, Elektroauto! – Elektromobilität, elektrische Sicherheit und Gefahrenabwehr“

Die Sicherheit elektrisch betriebener Fahrzeuge ist ein wichtiger Aspekt im Rahmen ihrer Markteinführung. Besonders die Batterie und die Hochspannungskabel bergen hohe Gefahrenpotenziale. Holger Hirsch beschäftigt sich mit dem Thema der elektrischen Sicherheit von Elektrofahrzeugen und dem sicheren Umgang mit diesen Fahrzeugen durch Einsatz- und Rettungskräfte im Falle eines Unfalls. Er analysiert die gängigen Sicherheitsstandards und Zulassungsverordnungen und erarbeitet technische sowie organisatorische Konzepte zur Sicherheit der elektrischen Fahrzeuge.
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