Die Elektromobilität gewinnt zunehmend Marktanteile bei den Kfz-Neuzulassungen. Doch das passiert nicht automatisch. Um diese Technologie verstärkt auf die Straße zu bringen, ist weiterhin ein enormer Entwicklungsaufwand notwendig, der von allen Akteuren in der automobilen Wertschöpfungskette nur gemeinsam gestemmt werden kann. Der Zwickauer Fahrzeugentwickler FES GmbH hat dafür sein Leistungsspektrum um das Kompetenzfeld Erprobung von Komponenten für die Elektromobilität erweitert.
Wesentlicher Treiber für die Marktdurchdringung der E-Mobilität ist die Kundenakzeptanz. Hier spielen u. a. die Themen ökologische Gesamtbilanz, Reichweite, Lademöglichkeiten und -dauer, Sicherheit, Anmutung und Preis eine Rolle. In diesen Bereichen gab und gibt es große Fortschritte, getrieben durch rasante Weiterentwicklungen. Als selbstverständlich wird vorausgesetzt, dass zukünftige Elektrofahrzeuge in puncto Zuverlässigkeit den am Markt bereits etablierten E-Autos in keiner Weise nachstehen.
Die sich daraus ergebenden prüfbaren Forderungen an die Komponenten und Systeme lassen sich aus dem erwarteten Nutzungsverhalten, aus Erfahrungswerten anderer Systeme sowie aus ersten Felderfahrungen gewinnen und werden stetig konkretisiert. Jedoch stellen diese Anforderungen nicht nur an die Entwicklung, sondern auch an die Erprobung der Komponenten teilweise völlig neue Ansprüche. So sind neue Bauteile wie Elektromotoren, Leistungselektroniken oder Hochvoltbatterien wesentlich größer als andere elektrische Komponenten im Pkw, benötigen deutlich mehr elektrische Leistung und erfordern andere Sicherheitsvorkehrungen im Labor. Altgediente Prüftechnik ist hier oft ungeeignet, größere Investitionen in neue Laboreinrichtungen sind die notwendige Folge.
Wickelkopf einer E-Maschine. (Foto: FES)
Mit den neuen Komponenten ergeben sich auch geänderte Randbedingungen, unter denen sich eine Skalierung bekannter Prüfstrategien auf größere Prüflinge nicht sinnvoll gestalten lässt. Neue Erprobungskonzepte müssen entwickelt werden, um ein sicheres Validieren der Beständigkeit gegen äußere Belastungen in kürzeren Zeiten und mit vertretbarem Aufwand darstellen zu können. Forciert wird diese Notwendigkeit durch die nun entstehende Variantenvielfalt – nahezu alle Automobilhersteller haben für die kommenden Jahre die Elektrifizierung vieler Modelle angekündigt, und es kommen neue Modelle hinzu. Diese Vielfalt führt zu einer Fülle parallel zu erprobender Komponenten. Zieht man dann noch die sich abzeichnenden Veränderungen im Nutzungsverhalten und somit in den Anforderungen, z. B. durch autonomes Fahren, durch CarSharing etc., in Betracht, so entsteht in Bezug auf die gebundenen Kapazitäten eine gewaltige Herausforderung auch an die Erprobungslandschaft.
Ein weiterer wesentlicher Punkt ist die Kompetenz im Erprobungsbereich. Wie erwähnt erstrecken sich die disruptiven Umbrüche auf viele Komponenten und Systeme im Fahrzeug, eine ganze Fülle an neuen Teilsystemen erobert den Massenmarkt und ist auch bezüglich ihrer Zuverlässigkeit zu qualifizieren. Im Bereich der Erprobung kommt es darauf an, die Funktionen der Systeme zu verstehen und die Erprobungsziele zu erfassen, um dann ein geeignetes Prüfumfeld entwickeln zu können. Wichtig ist also zu wissen, was man prüft, wie man prüft und warum man prüft.
Die FES erprobt seit einigen Jahren auch HV-Leistungselektroniken, Elektromotoren und HV-Batterien entwicklungsbegleitend. Schwerpunkte sind Umweltprüfungen, Korrosionstests, Lebensdauerversuche, elektrische und mechanische Tests. Mit der hierfür bereits installierten Technik, z. B. Shakersysteme bis 200 kN, spezielle Klimakammern, DC-Leistungsversorgungen bis 1000 V-DC, werden Komponenten verschiedener Kunden geprüft, darunter sind neben HV-Speichern bis 800 V-DC und elektrischen Antriebsmaschinen auch Inverter, Batterieelektroniken, Leistungselektroniken für Brennstoffzellenapplikationen, Verteilersysteme und elektrische Trenneinheiten. In diesem Tätigkeitsfeld hat sich die FES bereits große Kompetenzen und eine gute Reputation am Markt erarbeitet.
Um mit all den erwähnten Randbedingungen auch zukünftig ein verlässlicher und kompetenter Partner der Automobilentwicklung zu sein, wird sich die FES im Bereich der Validierung von elektromobilitätsspezifischen Komponenten und Systemen sowohl technisch als auch personell erweitern.
