Elektromobilität Continental mit 40 spezifisch fürs Elektrofahrzeug entwickelten Komponenten

Continental hat sich auf das Thema Elektromobilität gründlich vorbereitet. Das beweist der Automobilzulieferer mit einem zum Elektroauto (EV) umgerüsteten Serienfahrzeug, in dem etwa 40 EV-spezifische Komponenten des Unternehmens zum Einsatz kommen.

Vom Motor über den Akku und die Leistungselektronik bis hin zum modernen Anzeige- und Bedienkonzept, der gesamten Peripherie für Antrieb und Ladung sowie Conti.eContact-Reifen – das Gros der im EV eingesetzten Bauteile ist marktreif oder wird bereits in Großserie produziert.

Darüber hinaus verdeutlicht das Unternehmen mit dem voll funktionsfähigen und über 10.000 km erprobten Technologieträger die Entwicklungsleistung vom Bereich Systems & Technology Automotive und der hauseigenen Continental Engineering Services, die den Prototypen in einem guten halben Jahr aufgebaut hat.

Herzstück des Erprobungsträgers ist ein fremderregter Synchronmotor, wie er in den Elektrofahrzeugen von Renault im Einsatz ist. Der Motor erreicht eine Leistung von 70 kW und ein maximales Drehmoment von 226 Nm, mit dem der Prototyp in 11,9 s von Null auf 100 beschleunigt. Der fremderregte Synchronmotor weist im Vergleich zum permanent erregten Elektromotor deutliche Vorteile auf: Über alle Betriebszustände gesehen erreicht diese Technik insgesamt einen hohen Wirkungsgrad bei Elektrofahrzeugen. Vor allem bei hohen Drehzahlen verfügt der Motor durch die Erregerstromregelung eine niedrige Gegeninduktivität. Diese technische Besonderheit dient zudem der Sicherheit des Motors. Weiterer Vorteil: Für die Magneten sind keine teuren seltenen Erden notwendig.

Der Motor ist mit einem integrierten Einstufen- und Differential-Getriebe samt mechanischer Parksperre sowie einer Leistungselektronik und einem Steuergerät von Continental gekoppelt. Die Leistungselektronik entstammt einem flexiblen Baukastensystem der zweiten Generation. Samt integriertem DC/DC-Wandler ist sie etwa 30 Prozent kleiner als in der ersten Generation. So gewinnen die Fahrzeugentwickler wertvollen Bauraum und reduzieren zugleich das Fahrzeuggewicht, wodurch im Gegenzug die Reichweite steigt. Das zentrale Steuergerät wurde aus einem in der Großserie bewährten Motorsteuergerät abgeleitet und ist das Gehirn des Elektrofahrzeugs. Er steuert nicht nur den Antrieb, sondern übernimmt auch das Temperatur- und Energiemanagement sowie die Überwachung des Ladevorganges.

Der Antrieb wird aus einer Lithium-Ionen-Batterie gespeist. Zusammen mit dem integrierten Batterie-Management, der Sicherheitselektronik, dem Crash-Sensor evSAT und der Flüssigkeitskühlung wiegt das System 154 kg und lässt sich ohne Platzeinbußen in einem Sandwichboden unter den Sitzen integrieren. Kofferraumvolumen und Innenraumvariabilität des Versuchsträgers bleiben so unverändert. Das Batteriepaket hat bei einer Nennspannung von 355 V eine Kapazität von 18 kWh, was eine Reichweite von maximal 150 km erlaubt.

Um den Akku zu laden, hat der Automobilzulieferer ein neues Ladesystem entwickelt,  das reif für die Serienentwicklung ist. Konzipiert für kommende Elektrofahrzeuge und Plug-In-Hybride – Kraftfahrzeuge mit Hybridantrieb, deren Batterie sich zusätzlich über das Stromnetz laden lässt – ist er modular aufgebaut und frei skalierbar. Durch die Ladeleistung von bis zu 10 kW lässt sich das Fahrzeug in etwas mehr als zweieinhalb Stunden komplett laden.

Um den verschiedenen Hochvoltverbrauchern wie Lader, Umrichter oder Heizer außerdem einen sicheren Zugriff auf die Akkuspannung zu gewährleisten, wurde in der zentralen Vorentwicklung ein Prototyp einer Verteilerbox erstellt. Diese sichert und überwacht die Steckverbindungen und kann temporär nicht benötigte Komponenten abschalten.

Mit der Elektrifizierung des Antriebs wandelt sich auch der Informationsbedarf des Fahrers deutlich. Nötig sind einfach verständliche und hoch präzise Angaben insbesondere über die Energiereserven sowie die verbleibende Reichweite. Zukünftig wird das vernetzte Fahrzeug die Angst vor einem unerwarteten Liegenbleiben mit leeren Akkus auf freier Strecke auflösen können. Auf Basis der Daten zu Energiefluss, Ladezustand, Aktionsradius, Reichweite und vorausliegender Verkehrssituation erhält der Fahrer auf einfache Weise Informationen über die Reichweite mit einem frei konfigurierbaren Kombiinstrument. Wie auf dem Display eines Tablet-Computers kann der Fahrer über diesen 12,3“-LCD-Bildschirm alle wichtigen Kennzahlen und Eckdaten sehen. Je nach Einsatzzweck und Betriebszustand lassen sich darauf neben den reinen Fahr- und Akkudaten auch Navigationshinweise, Energiespartipps oder die nächsten Ladesäulen anzeigen. Die Fahrzeugentwickler haben hier also einen breiten Spielraum für die individuelle Darstellung beziehungsweise Vermittlung der Informationen.

Für den Prototypen hat Continental eine Ladebuchse entwickelt, die den Fahrzeugbesitzer auf einen Blick über den aktuellen Status seines Wagens informiert. Sie ist weiß beleuchtet, damit man auch nachts problemlos Strom zapfen kann. Ein blinkender LED-Ring verdeutlicht das Laden, ein Farbwechsel von gelb bis grün, wie weit der Ladevorgang fortgeschritten ist.

Zudem hat der Zulieferer für Elektrofahrzeuge ein Internet-basiertes Portal entwickelt, über das der Fahrer vom heimischen Computer aus oder per Smartphone direkten Zugriff auf seinen Wagen hat. Mit wenigen Mausklicks lassen sich so Ladezeit und -zustand des Akkus ablesen, künftig auch das Lade-Management steuern und sein Fahrzeug konditionieren. Dann startet der Ladevorgang zum Beispiel nur während des günstigen Nachttarifs oder die Klimaanlage kühlt das Auto herunter, solange der Wagen noch am Stromnetz hängt.

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Conti_EV

40 Komponenten fürs Elektroauto