iREX 4.0 - Intelligente Range-Extender Elektrofahrzeuge mit energieoptimalem, prädiktivem und autonomem Fahrbetrieb und Digitalisierung unter Anwendung von Fahrzeug 4.0
Die aktuelle Verbrauchs- und Emissionsproblematik belegt, dass sich Kraftstoffverbrauch und Schadstoffausstoß von Kraftfahrzeugen durch Optimierung von Verbrennungsmotor und Antriebsstrang kaum weiter senken lassen. Andererseits können emissionsarme Elektrofahrzeuge als Schlüsseltechnologie aufgrund zu geringer Energiedichten elektrochemischer Speicher derzeit noch keine hinreichend großen Reichweiten erzielen, so dass die Kundenakzeptanz fehlt.
Durch den Einsatz eines zusätzlichen Aggregats als Range Extender (RE), welches im Bedarfsfall elektrische Leistung aus Energieträgern wie z.B. fossilen Kraftstoffen oder Wasserstoff zur Verfügung stellt, kann die Reichweite von Elektrofahrzeugen signifikant erhöht werden, sodass letztlich auch die Kundenakzeptanz für elektrische Fahrzeuge steigt. Zur Maximierung der Reichweite und zur Senkung von Schadstoffemissionen eines Elektrofahrzeugs mit RE ist eine prädiktive Betriebsstrategie notwendig, welche einen wirkungsgradoptimalen Betrieb des RE sicherstellt.
Hierfür soll an neuartigen Konzeptionen intelligenter Elektrofahrzeuge mit RE und deren intelligentem Kern, dem elektronischen Fahrzeugmanagement (EFZM), geforscht werden. Das EFZM übernimmt alle Steuerungs- und Regelungsaufgaben sowohl für die Aggregate als auch für das Fahrwerk und unterteilt sich in elektronisches Fahrwerksmanagement (EFWM), Antriebsmanagement mit unterlagerten vollaktiven Systemen wie z. B. X-by-Wire-Systeme, thermisches sowie elektronisches Batterie- und Energiemanagement mit prädiktiver Betriebsstrategie (pEEM). Diese einzelnen elektronischen Managementsysteme werden mittels bewährter Entwicklungsmethodik zu einem intelligenten, prädiktiven elektronischen Fahrzeugmanagementsystem integriert, welches eine vernetzte, energieoptimale, vollaktive und autonome Fahrt ermöglicht. Eine der zentralen Forschungsfragen in diesem Teilprojekt ist, inwieweit dieses intelligente EFZM im Zusammenwirken mit einem RE-Konzept eine Emissionsminimierung und Reichweitenerhöhung durch Senkung des Energiebedarfs erreichen kann.
Darüber hinaus werden die Fahrzeuge mit vollaktiven Systemen ausgestattet, sodass eine weitere Digitalisierung und Vernetzung (Fahrzeug 4.0) ermöglicht wird. Gerade die Digitalisierung des Verkehrs durch Cyber-Physische-Verkehrssysteme weist ein hohes Innovationspotential auf. In dem Zusammenhang soll im Vorhaben weiter erforscht werden, inwieweit die zwischen verschiedenen Fahrzeugen in der näheren Umgebung und mit der Infrastruktur ausgetauschten relevanten Daten neue Ansätze für die prädiktive Fahrt und zur Reichweitenerhöhung eines Fahrzeugs im urbanen Verkehr ermöglichen.
Projektbearbeitung:
- Teilprojektleitung: Prof. Dr.-Ing. Xiaobo Liu-Henke
- Teilprojektmitarbeiter: Sören Scherler, M.Eng.
Nachwuchsförderung: Im Rahmen des Projekts ist eine umfangreiche Förderung des Ingenieursnachwuchses vorgesehen. Kern dieser Förderung ist neben zahlreichen studentischen Arbeiten eine kooperative Promotion.
Wissenschaftliche Partner - ZuFOR:
- Prof. Dr.-Ing. Gert Bikker | Ostfalia Hochschule | Institut für Verteilte Systeme
- Prof. Dr. Andreas Jain | Ostfalia Hochschule | Institut für Tourismus- und Regionalforschung
- Prof. Dr.-Ing. Harald Bachem | Ostfalia Hochschule | Institut für Fahrzeugbau Wolfsburg
- Prof. Dr.-Ing. Achim Schmiemann | Ostfalia Hochschule | Institut für Recyling
Wirtschaftliche Parter - iREX 4.0:
Förderung: Das Projekt wird unter dem Förderkennzeichen VWZN3236 von der VolkswagenStiftung und dem Niedersächsischen Ministerium für Wissenschaft und Kultur gefördert.
