Sauber Sicher Digital - Warum die deutsche Automobilindustrie die innovativste der Welt bleibt - VDA
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Sauber
Sicher
Digital
Warum die deutsche Automobilindustrie
die innovativste der Welt bleibt.
Band 2
Sauber Sicher Digital Warum die deutsche Automobilindustrie die innovativste der Welt bleibt.
Wir haben das A Jetzt erfinden wi
uto erfunden. r das Auto neu. Wir haben das Auto erfunden. Dann den Airbag, das Navi, ABS und vieles mehr. Entwicklungen, die heute auf der ganzen Welt Standard sind. Jetzt erfinden wir das Auto neu. Und auch dieses Mal kommen viele wegweisende Innovationen aus Deutschland. Die Deutsche Automobilindustrie hat die Pole Position im internationalen Innovationsranking. Die ersten drei Plätze werden von VW, BMW und Daimler belegt. Und auch bei den Zulieferern kommen deutsche Unternehmen wie Bosch, Schaeffler oder ZF auf internationale Spitzenplätze. Wir denken Zukunft und wir gestalten sie. Deswegen investieren wir in den nächsten Jahren 150 Mrd. Euro in die Digitalisierung, in die Elektromobilität und Antriebe, in Wasserstofftech nologie sowie in die Sicherheit im Verkehr. Die Ergebnisse sprechen für sich: Wir sind jetzt schon Europameister bei Elektromobilität. Wir haben den Benzinverbrauch für einen Kleinwagen auf 4,15 Liter reduziert. Wir haben die sau bersten Bremsen der Welt erfunden. Wir sind die Schlüsselindustrie in Deutschland. Mehr als 800.000 Menschen und ihre Familien leben allein in unserem Land von der Automobilwirtschaft. Gemeinsam bauen wir die besten Autos, die je auf den Markt gebracht wurden. Sicher, sauber, digital. Deutschland ist der automobile Innovationstreiber für die Welt. Jetzt und in Zukunft.
Die deutsche Automobilindustrie investiert bis 2025 rund 150 Milliarden Euro in Elektromo
1
2 AVP: Automatisch ein-
parken und waschen
Mit dem Gemeinschaftsprojekt Automated Valet Parking (AVP) hat der
Verband der Automobilindustrie (VDA) während der IAA Mobility 2021
in München die fahrerlose Parkfunktion vorgestellt. In Zukunft wer
den entsprechend ausgestattete Parkhäuser in der Lage sein, den voll
ständigen Parkvorgang von Fahrzeugen zu übernehmen.
Autos können vollautomatisch in einem Parkhaus abgegeben, geparkt,
aufgeladen oder durch eine Waschanlage gefahren werden, indem der
Kunde einfach auf die Schaltfläche „Parken“ auf einer Smartphone-App
tippt. Dies erfordert eine enge Integration und Interaktion zwischen
Smartphone-App, Fahrzeug und Parkhausinfrastruktur.
Umgesetzt innerhalb des Gemeinschaftsprojektes mit den Fahrzeug-
herstellern BMW, CARIAD – die Automotive-Software-Tochter im Volks-
wagen-Konzern mit den Marken Audi, Porsche und VW –, Ford Werke
GmbH, Jaguar Land Rover und Mercedes-Benz sowie mit den Techno-
logie- und Infrastrukturanbietern bestehend aus Bosch, Continental,
Valeo sowie dem Leipziger Startup Kopernikus Automotive und dem
finnischen Deep Tech Unternehmen Unikie.
bilität und Digitalisierung.
Die ganze Zukunft
in einem Auto
Die automobile Zukunft ist autonom, intelligent, elektrisch und komfortabel. All diese
Punkte vereint das Showcar des globalen Automobilzulieferers Webasto als Beitrag zur
Mobilität von morgen. Das Konzeptfahrzeug kombiniert zahlreiche technische Lösungen
und Webasto-Kompetenzen für autonomes Fahren, Elektrifizierung und Komfort: das
Roof Sensor Module mit Lidar und Kamera, ein öffenbares Panoramadach, ein intelligen
tes Leichtbau-Frontmodul, Batterie- und Ladelösungen sowie ein integriertes Thermo
managementsystem.
Erfunden von verschiedenen Webasto-Entwicklungsteams als Gemeinschaftsprojekt
Smarter starten mit 3
dem Fractal Heater
In der Kaltstartphase eines Autos mit Verbrennungsmotor werden
überproportional viele Schadstoffe freigesetzt: Denn erst wenn ein
Katalysator die nötige Mindesttemperatur erreicht hat, kann er effizi
ent reinigen. Damit das in Zukunft schneller geht, hat die Eberspächer
Group den EHC Fractal Heater entwickelt: eine elektrische Heizkompo
nente, die die Effizienz der Abgasreinigung in der Kaltstartphase und
im Niederlastbereich steigert. Die Heizelemente gewährleisten einen
schnellen Wärmeübertrag auf den nachfolgenden Katalysator. So wird
in kürzester Zeit die erforderliche Betriebstemperatur erreicht.
Der EHC Fractal Heater kann die Abgasreinigungsanlage schon vor Mo
torstart aufheizen. In ersten Versuchen wurden dabei die Schadstoff
emissionen um bis zu 90 Prozent reduziert.
Erfunden von den Teams Advanced Engineering und Product Enginee-
ring Europe bei Purem by Eberspächer
64 Prozent der Bevölkerung in Deutschland halten die E-Ladeinfrastruktur für unzureichend.
Cleverer Reichweiten-
Optimierer
Unterwegs schnell laden: Der Charging Planner von Porsche ermöglicht eine besonders
intelligente Steuerung des Ladevorgangs. Sobald die Routenführung des Fahrzeugs aktiv
ist, hilft hilft das System der Fahrerin und dem Fahrer dabei, auch auf langen Strecken
entspannt und ohne unnötigen Zeitverlust zu reisen. Zunächst berechnet die Navigation
unter Berücksichtigung von Echtzeit-Verkehrsinformationen die schnellste oder kürzeste
Route. Außerdem lässt sich ein gewünschter Ladestatus am Ziel eingeben. Liegt der be
rechnete Ladestatus unter diesem Zielwert, plant der Charging Planner Ladestopps ein,
um am Zielort über die gewünschte Reichweite zu verfügen.
Der Porsche Charging Planner wurde von Ingenieuren im Porsche-Entwicklungszentrum
Weissach entwickelt.
5 „Oscar-prämierter“
Frontend-Modulträger
Für seinen innovativen Frontend-Modulträger wurde die ElringKlinger
AG mit dem SPE-Award der internationalen Gesellschaft für Kunststoff
technik (Society of Plastics Engineers Central Europe) ausgezeichnet. Der
Preis gilt als „Oscar for Plastics“. ElringKlinger fertigt den Frontend-Mo
dulträger in Hybridbauweise. Dabei werden vorgeschnittene Organo
bleche in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt, geformt und mit mehreren
zusätzlichen Einlegern kombiniert, die zusammen zu einem komplexen
Verbundwerkstoffhybrid umspritzt werden. Der Frontend-Modulträger
kann als Träger für den Ladeluftkühler, die Scheinwerfermodule, den
Spritzwasserbehälter, das Signalhorn, das Abstandsradar-Modul oder
die Luftansaugung fungieren. Darüber hinaus stützt er die Motorhaube
durch die Anbindung von Haubenschlössern ab.
Erfunden von Klaus Bendl, Vice President Lightweight, und Team
4 Sicherer mit 6 Multifunktionskamera Die Sensorik bildet die Basis für das assistierte und zunehmend auto matisierte Fahren. Das Fahrzeug muss Objekte, Personen und andere Verkehrsmittel zuverlässig erkennen, um sicher unterwegs sein zu können. Die Multifunktionskamera von Bosch verbindet dafür klassi sche Bildverarbeitungsalgorithmen mit KI-Methoden. Das ermöglicht eine zuverlässige Objekterkennung und ein gutes Szenenverständnis. Neben Kamera, Radar und Ultraschall entwickelt Bosch auch einen Fernbereichs-Lidar und setzt damit auf verschiedene Sensorprinzipien. Je komplexer die Fahraufgabe, desto wichtiger ist ihr Zusammenspiel. Erfunden vom Bosch-Team
In Deutschland wurden bisher über eine Millionen Elektro-Pkw zugelassen.
7
8 Ventiltriebe: Kleiner,
leichter und effizienter
Das Presta Sequential SlideCam® System von thyssenkrupp optimiert
das bewährte Schiebenockensystem hin zu geringem Bauraum, Ge
wicht und Kosten. Es ermöglicht, die zur Verbrennung des Kraftstoffs
benötigte Luft sowie die Abgase möglichst flexibel durch die Ventile in
und aus den Zylindern leiten zu können, um so den Wirkungsgrad zu
steigern. Das führt zu weniger Kraftstoffverbrauch und Emissionen. Das
System ist kostengünstiger als vergleichbare Systeme durch eine mi
nimale Anzahl elektronischer Komponenten und lässt sich somit auch
kosteneffizient in Hybridantriebsstränge integrieren.
Erfunden von Marcel Weidauer, Jens Schirmer & Team bei thyssenkruppPowerbank für
schwache Netze
Der Batteriespeicher verwendet ausgediente Fahrzeugbatterien des Opel Ampera, um
Strom vorübergehend zu speichern. Dieser stationäre Batterieeinsatz im sog. Second Life
dient dazu, Verbrauchsspitzen auszubalancieren und so das Stromnetz zu stabilisieren.
Insgesamt werden 18 Fahrzeugbatterien in dem Batteriespeicher wiederverwendet, mit
deren Speicherkapazität acht Elektrofahrzeuge gleichzeitig geladen werden können –
oder ein Vier-Personen-Haushalt einen Monat lang mit Strom versorgt werden könnte.
Als Aufbewahrungsort für die Batterien dient ein handelsüblicher Schiffscontainer, der mit
wenig Aufwand transportiert werden kann. An der Außenseite des Containers sind Lade
säulen angebracht, um E-Autos direkt aus dem Containers aufladen zu können.
Erfunden von Roland Matthé und dem Team bei Opel
Dach für autonomes 9
Fahren
Mit dem Roof Sensor Module gestaltet Webasto die Zukunft des auto
nomen Fahrens mit. Das Dachsystem für autonomes Fahren verfügt
über integrierte Sensoren, Lidar und Kamera sowie zugehörige Ther
mo- und Reinigungssysteme. Es bietet Automobilherstellern die Mög
lichkeit, Sensoren für autonome Fahrfunktionen zu integrieren und
dabei ihre individuelle Fahrzeugarchitektur beizubehalten. Kamera-,
Radar- und Lidar-Technologien legen dabei den Grundstein für die Si
cherheit und die zuverlässige 360° Umgebungserkennung beim auto
nomen Fahren. Um Hindernisse, Verkehrsteilnehmer und Gefahren bei
allen Witterungsverhältnissen zu erfassen, wird ein Set verschiedener
Sensoren sowie Systeme zur Sensorverfügbarkeit an mehreren Posi
tionen im Dach integriert. Die unterschiedlichen Technologien kombi
nieren dabei ihre individuellen Stärken und liefern so auch bei allen
Wetterverhältnissen ein zuverlässiges Ergebnis.
Entwickelt von den Dach-Experten bei WebastoJeder dritte Neuwagen in Deutschland hat Elektroantrieb.
Der weite Blick
nach vorn
Der prädiktive Effizienzassistent unterstützt den Fahrer beim vorausschauenden, energie
sparenden Fahren. Das System nutzt dafür prädiktive Streckendaten der Navigation und
aktuelle Schwarminformationen. Ebenso verarbeitet es Bilddaten aus der Verkehrszeichen
erkennung und der Radarsensoren zur Erkennung anderer Verkehrsteilnehmer. Der Fahrer
erhält entsprechende visuelle Hinweise in Form von Symbolen für Tempolimits, Kurven,
Kreisverkehre, Ortschaften oder Steigungen und kann frühzeitig den Fuß vom Gas nehmen.
Bei aktivierter Geschwindigkeitsregelung verzögert und beschleunigt das Fahrzeug voraus
schauend und passt die Geschwindigkeit dem Straßenverlauf und der Verkehrssituation an.
So lassen sich die Möglichkeiten der Energie-Rekuperation beim Verzögern optimal nutzen.
Erfunden vom Fahrerassistenz-Entwicklungsteam bei Audi
11 Kommunikatives
Ladegerät im Fahrzeug
Das neue KOSTAL Ladegerät „Smart On-Board Charger“ im Fahrzeug
sichert sowohl den schnellen Ladevorgang der Antriebsbatterie als
auch die Kommunikation via Ladesäule zum Energieanbieter. Nutzer
müssen sich um den Ablauf der Anmeldung und Bezahlung keine Ge
danken machen, das hat KOSTAL bereits in das Ladegerät integriert.
Erfunden vom KOSTAL Entwicklungsteam10 Laden am Arbeitsplatz 12 leicht gemacht CHARGE NOW for Business bietet seinen Flottenkunden jetzt auch die Möglichkeit, Ladeinfrastruktur am Arbeitsplatz und bei Mitarbeitern aufzubauen. Gemeinsam mit den CHARGE NOW for Business-Partnern werden die dafür nötigen Infrastrukturprojekte geplant, Ladestationen installiert und in den CHARGE NOW for Business-Ladedienst integriert. Der Flottenmanager erhält über das Flottenportal die Möglichkeit, Heim ladestationen zu bestellen, den kompletten Überblick über Ladevor gänge, dazugehörigen Datenexport und -Schnittstellen sowie zahlreiche Konfigurationsmöglichkeiten. Unter anderem können z. B. verschiedene Tarifgruppen und Nutzergruppen sowie Zugangsberechtigungen konfigu riert werden. So können Mitarbeiter exklusiven Zugang zu den Stationen am Arbeitsplatz erhalten und auf Wunsch zu Sonderkonditionen laden. Zudem werden die Flottenladelösungen schrittweise auch in die OEM La dedienste durch Digital Charging Solutions GmbH und damit auch Funk tionen wie Plug&Charge in die Elektrofahrzeuge selbst integriert. CHARGE NOW for Business ist ein Produkt der Digital Charging Solu- tions GmbH
Jedes fünfte E-Auto auf der Welt kommt von einem deutschen Hersteller.
13
14 High-Tech-Kunststoff
für den Fahrzeugbau
Beim Fahrzeugbau sind Nachhaltigkeit und CO2-Bilanz wichtige Krite
rien und so spielen Kunststoffe im wahrsten Sinne eine tragende Rolle.
Denn Komponenten aus diesem Material sind außergewöhnlich leicht
und gleichzeitig stabil.
Röchling-BioBoom auf PLA-Basis bietet eine echte Alternative zu
konventionellen Kunststoffen – mit einem entscheidenden Vorteil:
Die Herstellung erfolgt besonders klimafreundlich aus erneuerbaren
Rohstoffen.
Der neue Werkstoff besteht mindestens zu 90 Prozent aus erneuerba
ren Rohstoffen. Ein Einfluss auf die Nahrungsmittelkette besteht nicht,
da die Grundstoffe vorwiegend aus der Produktion für industrielle
Zwecke stammen. Die Biopolymere sind für den Einsatz im Automobil
bau genauso gut geeignet wie die üblicherweise verwendeten Kunst
stoffe. Hinsichtlich Stabilität und Langlebigkeit ist das neue Material
dem Standard-PLA sogar deutlich überlegen.
Erfunden von den Materialexperten bei Röchling AutomotiveMillisekundengenaue
Lokalisierung
Kontinuierliche Positionierung nicht nur indoor und outdoor, sondern auch im Übergang –
Bertrandt bietet eine Vielzahl an individuellen Lösungen. Durch die Fusion und Verarbeitung
von Rohdaten verschiedener Sensoren und den kontinuierlichen Abgleich mit hochauflö
senden Karten lässt sich eine genaue Positionsbestimmung mit nur wenigen Millisekunden
Verzögerung erreichen.
Erfunden von den Software Experts der Bertrandt AG
Leistungsstarkes 15
MultiMode Getriebe
Schaeffler präsentiert bei der IAA Mobility das innovative MultiMode
Getriebe. Ziel war, ein DH-Getriebe mit geringer mechanischer Kom
plexität bei gleichzeitig hoher Leistung und Effizienz zu schaffen. Auf
grund des sehr hohen Systemwirkungsgrads ist ein Verbrauchsvorteil
von bis zu 16 Prozent zu erzielen. Das MultiMode ist außerdem für Voll-
und Plug-in Hybride gleichermaßen einsetzbar. Im MultiMode arbeiten
zwei Elektromotoren, ein Generator mit 110 kW und ein Fahrmotor mit
125 kW Leistung, die geometrisch und funktionell in das Getriebe in
tegriert sind. Weitere technische Highlights sind der wassergekühlte,
integrierte Inverter und das Schaeffler Smart Hydraulic System. Dieses
hydraulische Aktuierungssystem betätigt Kühlung und Schmierung mit
Niederdruck sowie K0 und Parksperre mit Hochdruck.
Erfunden vom Unternehmensbereich E-Mobilität bei SchaefflerQueen Elizabeth ist gelernte Automechanikerin.
Radar- und lidarfähige
PVD-Beschichtungen
Radar- und Lidarsensoren – notwendige Voraussetzung für (teil-) autonomes Fahren – sind
in der Regel wenige Zentimeter groß und sollen im Idealfall vollständig mit ihrer Umgebung
optisch verschmelzen, ohne ihre Funktionsfähigkeit einzubüßen. Diese höchst anspruchs
volle Verknüpfung zwischen Funktion und Design leisten radarfähige PVD-Beschichtungen
(physical vapour deposition), wie sie die BENSELER-Firmengruppe entwickelt und zum Pa
tent angemeldet hat. Die Besonderheit der Radar-transparenten PVD-Oberflächen ist ihre
Oberfläche, die der Betrachter als homogenen metallischen Spiegel wahrnimmt. Die von
Radar und Lidar benötigten Transmissionen lassen sich mit unterschiedlichen Schichten in
feinster Struktur herstellen, ohne dass sich das Erscheinungsbild eines Markenemblems
oder Kühlergrills verändert. Die BENSELER-Experten haben das PVD-Verfahren zudem so
optimiert, dass Präzisionsschichten im einstelligen Nanometer-Bereich (Molekül-Größe)
zur Verfügung stehen, mit denen sich Farbwechsel mit „Nano-Quanten“ erzeugen lassen –
Metallic-Farbtöne von extremer Leuchtkraft.
Erfunden von Bernhard Geissler und Team der BENSELER Beschichtungen Bayern
17 Fahrspaß pur –
integrierter elektrischer
Achsantrieb
Die integrierte elektrische Antriebsachse von Vitesco Technologies
vereint Elektromotor, Elektronik und Reduktionsgetriebe in einer kom
pakten Einheit. Die vierte Generation des integrierten Achsantriebs
setzt Maßstäbe in Hinblick auf Skalierbarkeit und Leistungsdichte. So
kann ein Leistungsspektrum von 80 bis 230 kW bei einem Gewicht von
45 – 80 kg basierend auf einem Plattformkonzept realisiert werden.
Zudem ist das Antriebssystem äußerst effizient und hilft somit große
Reichweiten bei Batterieelektrischen-Fahrzeugen zu realisieren.
Elektrofahrzeuge mit dem integrierten elektrischen Achsantrieb von
Vitesco Technologies wurden bereits mehrfach ausgezeichnet.
Erfunden vom Vitesco Technologies Team16 Intelligentes 18 Lademanagement Was passiert, wenn in einem Stromkreis mehrere E-Autos gleichzeitig bei voller Leistung laden? Die Auswirkungen der Ladevorgänge auf das ört liche Stromnetz untersucht Netze BW an mehreren Standorten in Baden- Württemberg im NETZlabor Intelligentes Heimladen. Um herauszufinden, wie die Integration von E-Fahrzeugen in die bestehende Netzstruktur am besten gelingen kann, werden Ladevorgänge über ein intelligentes Mess system gezielt gesteuert: die zentrale Kommunikationseinheit (Smart Meter Gateway) sendet Steuersignale direkt an die kundeneigene Lade infrastruktur, um die Ladeleistung zu Spitzenlastzeiten gezielt zu reduzie ren. Dabei wird ein Teil des Ladevorgangs in Zeiten verschoben, in denen das Netz nur niedrig belastet ist. Netzdienliches Lademanagement hilft so dabei, den Kundinnen und Kunden einen schnellen Anschluss ihrer Ladepunkte an das bestehende Stromnetz zu gewährleisten. Die Netze BW bringt die Anforderungen der Kunden mit den technischen Anforde rungen des Stromnetzes in Einklang. Damit wird das Stromnetz fit für die Zukunft der Elektromobilität gemacht. Erfunden von Netze BW, Netzintegration Elektromobilität
Rund 800.000 Menschen arbeiten in der deutschen Automobilindustrie.
19
20 Batterielösung mit
thermoplastischen
Kunststoffen
Ganz gleich ob Mild-Hybride oder Vollstromer: Die aktuell einge
setzten Lösungen basieren noch vorwiegend auf Metall. Stattdessen
können für viele Batterieanwendungen auch thermoplastische Kunst
stoffe eingesetzt werden. Diese Alternative reduziert nicht nur das
Gesamtgewicht, sondern ermöglicht zudem eine bessere Integration
von Verkabelungen, Kühlelementen, Steckverbindern und anderen
Komponenten.
Erfunden vom Batterie-Team bei Röchling AutomotiveAdvanced Driving
Module reduziert
Integrationsaufwand
Mit dem Advanced Driving Module (ADM) reduziert Bosch die Komplexität in der Entwick
lung von Elektroautos und erhöht dadurch die Effizienz für Automobilhersteller.
Aus individuellen Systemen für Antrieb, Lenkung und Bremse wird ein harmonisierter Ver
bund. Als ein solcher Verbund modernster Hard- und Software zielt das Advanced Driving
Module auf eine Komplexitätsreduktion ab und minimiert Aufwand und Risiken für Auto
mobilhersteller. Der vereinfachte Zugriff auf den Komponentenverbund über einheitliche
Protokolle und vordefinierte Schnittstellen reduziert den Integrationsaufwand der Auto
mobilhersteller um bis zu 80 Prozent.
Erfunden vom Bosch-Team
Höhere Reichweite bei 21
geringerem Verbrauch
Das integrierte Antriebsmodul (iDM) von BorgWarner vereint Leistungs
elektronik, Elektromotor und mechanische Komponenten in einer ein
zigen eAchsen-Einheit. Der modulare Ansatz bei der Systemintegration
und -entwicklung bedeutet, dass BorgWarner seinen Kunden eine Lö
sung anbieten kann, die mit kompakten, leichten und effizienten Kom
ponenten für nahezu alle Fahrzeuganforderungen geeignet ist. Jede
Anwendung kann aus dem kundenspezifischen Subsystem-Portfolio
schöpfen und dennoch getestete Bausteine verwenden, um Kosten,
Risiken und Markteinführungszeiten zu reduzieren. Das iDM ist eine in
novative Lösung, die Automobilherstellern hilft, den Energieverbrauch
ihrer Elektrofahrzeuge zu senken und die rein elektrische Reichweite
pro Batterieladung zu erhöhen.
Entwickelt in globaler Zusammenarbeit und umgesetzt im interdiszi-
plinären Team von BorgWarner2020 haben die Mitarbeiter der Automobilbranche 53 Milliarden Euro verdient.
Erster Van mit
Brennstoffzelle
Für den kommerziellen Bedarf erwarten Kunden emissionsfreie Antriebe mit hoher Reich
weite bei niedrigen Gesamtbetriebskosten.
Ihr Betriebsmodell lässt keine langen Standzeiten durch elektrisches Aufladen zu. Mit Was
serstoff ist schnelles Auftanken innerhalb von drei Minuten bei Reichweiten über 400 Kilo
meter möglich.
Die zentrale Funktion leichter Nutzfahrzeuge, große und schwere Lasten transportieren zu
können, bleibt beim Antriebskonzept von Opel erhalten. Ladevolumen und Nutzlast sind
genauso hoch wie bei den Verbrenner-Versionen.
Erfunden von Peter Gross und das Kompetenzzentrum Wasserstoff & Brennstoffzelle
23 H2-Power für die Lang-
strecke
Das skalierbare Fuel Cell Power Module ist ein Brennstoffzellensystem
für die Stromerzeugung aus Wasserstoff im Fahrzeug. Es wird vorzugs
weise in Nutzfahrzeugen, vor allem in der Langstrecken-Anwendung,
eingesetzt. Das System besteht aus einem Brennstoffzellen-Stack und
den Brennstoffzellen-Submodulen, wie zum Beispiel für Wasserstoff
und Luft, die zum Betrieb des Stacks notwendig sind.
Erfunden vom Bosch-Team22 Active Air Blind für 24 bessere Aerodynamik Active Air Blinds (AAB) - Kühlerrollos - beeinflussen intelligent die Aero dynamik. Ganz ähnlich wie das Schwesterprodukt Active Grille Shutter (AGS) regeln sie den Luftstrom direkt an der Fahrzeugfront. In geschlos senem Zustand ist der Motorraum abgeschottet und der Luftstrom wird um das Fahrzeug geleitet. Der Effekt ist vergleichbar mit den Vorteilen der Active Grille Shutter: weniger Luftwiderstand, emissionsärmeres Fahren und schnelleres Aufheizen von bestimmten Komponenten sind nur einige Beispiele. Erfunden vom Aerodynamik-Team bei Röchling Automotive
Die meisten Autos in Deutschland sind silberfarben.
25
26 Geld verdienen mit
dem eigenen Elektroauto
Gut zwei Drittel der Stromnachfrage werden 2030 von Erneuerbaren Ener
gien gedeckt. Doch die Launen von Sonne und Wind machen es schwer,
die Stabilität des Stromnetzes zu gewährleisten. Genau hier kommt das
Elektroauto ins Spiel: Die Standzeit des Autos wird effizient genutzt wer
den, indem das Auto als temporärer Batteriespeicher einspringt und
diese Schwankungen ausgleicht. Zusätzlich zum intelligenten Laden zur
richtigen Zeit, wird mit der Vehicle-to-Grid (V2G) Technologie die in der
Fahrzeugbatterie gespeicherte Energie je nach Bedarf wieder ans Strom
netz zurückgegeben. V2G reduziert dadurch Treibhausgas-Emissionen,
verbessert die CO2-Bilanz eines Elektroautos über das Fahren hinaus
und spart Netzausbaukosten. Auch das das eigene Zuhause lässt sich
weitgehend mit eigenem, zwischengespeicherten Solarstrom versorgen
(V2H). So verdient ein Elektroauto zukünftig sogar noch Geld.
Erfunden vom The Mobility House TeamViel hilft viel:
Ladeinfrastruktur
in Rüsselsheim
Electric City Rüsselsheim ist ein Gemeinschaftsprojekt von Opel mit der Stadt Rüssels
heim, der Hochschule RheinMain und weiteren Partnern.
Über 1.000 Ladepunkte entstehen in allen Stadtteilen und Wohngebieten, auf dem Opel-Ge
lände, auf dem Campus der Hochschule RheinMain, in Wohnanlagen, auf Parkplätzen ausge
wählter Supermärkte und Einkaufszentren und auf dem Gelände des städtischen Klinikums.
Die Standorte sind das Ergebnis wissenschaftlicher Voruntersuchungen sowie von Be
darfsanalysen und -simulationen. Bezogen auf die Einwohnerzahl erhält Rüsselsheim mit
Electric City eine der höchsten Ladesäulendichten in Europa.
Der erste Meilenstein des Projekts war im Dezember 2019 die Inbetriebnahme von 350
Ladepunkten für Flottenfahrzeuge auf dem Opel-Campus.
Reichweiten-Booster 27
Mit dem modularen Mehrwegeventil von Vitesco Technologies lässt sich
der wechselnde Heiz- und Kühlbedarf in einem Elektroauto flexibel und
energiesparend steuern. Damit steigt vor allem im Winter die Reichweite,
das Laden geht schneller und die Lebensdauer der Hochvolt-Elektronik
sowie der Batterie verlängert sich. Das Ventil bedient höchste Ansprüche
im Bereich Effizienz, Modularität und Skalierbarkeit. Je nach Wunsch der
Fahrzeughersteller kann die „Intelligenz“ entweder im Ventil eingebaut
sein oder es wird von einem übergeordneten Steuergerät betätigt.
Das Mehrwegeventil ist ein essenzieller Baustein zur Optimierung der
Batterieleistung und somit auch der Reichweite in elektrifizierten An
triebssträngen.
Erfunden vom Vitesco Technologies TeamDie deutschen Autohersteller erwirtschafteten 2020 mehr als 378 Milliarden Euro Umsatz.
Einfacher testen mit
der Modular Research
Platform
Bei der Entwicklung von Fahrdynamikfunktionen setzt thyssenkrupp auf sein Entwicklungs
tool Modular Research Platform (MRP). Mit der MRP kann thyssenkrupp Systeme und Funk
tionen schon in einem sehr frühen Entwicklungsstadium unter Realbedingungen testen
und miteinander vergleichen und muss nicht warten, bis das fertige Kunden-Fahrzeug oder
zumindest ein Prototyp als Testträger zur Verfügung steht. Die sich daraus ergebenden
vielfältigen Vorteile – darunter nicht zuletzt eine erhebliche Kosten- und Zeitersparnis –
blieben nicht lange verborgen. Auf konkrete Nachfrage eines OEM, der gleich zwei Modelle
in Auftrag gab, entwickelte thyssenkrupp daher eine neue MRP-Generation.
Erfunden von Carlo Miano und Team
29 Der modulare
eAchsen-Antrieb
Die eAchse ist eine kompakte Lösung für den elektrischen Antrieb
von batterieelektrischen Fahrzeugen und Hybridanwendungen. Elek
tromotor, Leistungselektronik und Getriebe sind zu einer kompakten
Einheit kombiniert, die unmittelbar die Fahrzeugachse antreibt. Das
reduziert die bisherige Komplexität des E-Antriebs und macht den An
triebsstrang kompakter und effizienter. Und noch ein Vorteil: Die eAch
se ist kostenattraktiv, denn durch die Kombination von Elektromotor,
Leistungselektronik und Getriebe zu einer Antriebseinheit lassen sich
Bauteile sowie teure Verbindungskabel einsparen.
Erfunden vom Bosch-Team28 Skalierbare Plattform 30 für fahrerlose Mobilität Das Rolling Chassis von Schaeffler ist eine flexible, skalierbare Platt form für neue, fahrerlose Mobilitätslösungen für den Personen- oder Güter-Transport oder für Sonderanwendungen, wie etwa mobile Lade lösungen oder Pop-up-Stores. Die modulare Plattform zeigt die große Bandbreite an Technologien von Schaeffler und bietet eine flexible Architektur: Bezüglich Lenkung und Antrieb sind je nach Kundenan forderungen verschiedenste Varianten umsetzbar – vom einfachen An trieb über eine E-Achse und einer zentralen Lenkung bis zum Einsatz von vier „Schaeffler Corner Modules“. Die Corner Modules, die jeweils einen Randeinschlag von bis zu 90 Grad ermöglichen, wurden weiter in Richtung Serienreife und Skalierbarkeit entwickelt. Sie umfassen den Radnabenmotor, die Radaufhängung inklusive Luft-Federung, die es ermöglicht, das Fahrzeug für den Einstieg abzusenken, den Aktor für die elektromechanische Lenkung und eine Bremse. Erfunden vom Unternehmensbereich E-Mobilität bei Schaeffler
Es gibt 59 Millionen Autos in Deutschland.
31
32 Rennsport-Technologie für
automatisiertes Fahren
Das Steer-by-Wire-System Space Drive von Schaeffler ist eine Schlüssel
technologie für das autonome Fahren, indem es Fahr- und Lenkbefehle
in Form von elektronischen Signalen via Kabel auf die Räder überträgt.
Die Technologie ist mit mehr als einer Milliarde gefahrenen Kilometern
bereits erfolgreich im Feld im Einsatz und wird unter Extrembedingun
gen auch im Rennsport weiterentwickelt. Space Drive 3 Add-ON ist die
nächste Generation und markiert damit den Einstieg in die Kleinserien
fertigung. Das dreifach redundante System setzt auf ein durchgängiges
Sicherheitskonzept und erfüllt die höchsten Anforderungen nach den
Sicherheitsstandards ISO 26262. Das AUTOSAR-basierte System in Ge
neration 3 erlaubt eine direkte Anbindung an die Fahrzeugelektronik
sowie Kommunikations- und Netzwerkarchitekturen, was die Integra
tion in bereits existierende Fahrerassistenzsysteme ermöglicht.
Erfunden vom Unternehmensbereich E-Mobilität bei SchaefflerDas ferngesteuerte
Auto in groß
Der Mobilitätsanbieter Vay bietet eine vollkommen neuartige und fortschrittliche Tech
nologie an, die es einer Person („Telefahrer“) ermöglicht, ein Fahrzeug aus der Ferne zu
steuern („telefahren“). Kunden sollen ab 2022 zunächst in Hamburg per App ein Vay-Auto
bestellen können, das per Telefahrer gesteuert und ohne Fahrer im Auto innerhalb weniger
Minuten vorfährt. Der Kunde übernimmt das bestellte Auto am vereinbarten Ort und fährt
dann selbst zum Zielort weiter.
Dort angekommen, steigt der Nutzer aus, ohne vorher selbst parken zu müssen. Der Tele
fahrer übernimmt wieder das Steuer und steuert den nächsten Nutzer an, der ein Vay-Auto
bestellt hat. Hieraus ergeben sich für den Nutzer viele Vorteile, allein die innerstädtische
Parkplatzsuche entfällt.
Die Telefahrer von Vay steuern dabei alle Fahrzeugfunktionen, einschließlich der Lenkung,
Bremsung und Beschleunigung. Sie treffen dabei alle Fahrentscheidungen allein. Dank der
vollelektrischen und hoch ausgelasteten Fahrzeugflotte können Autoverkehr und Luftver
schmutzung in urbanen Gegenden reduziert werden.
Erfunden von Thomas von der Ohe, Fabrizio Scelsi und Bogdan Djukic
Bewegungs- und 33
Positionssensor –
punktgenau
Automatisierte Fahrzeuge müssen jederzeit wissen, wo genau sie sich
befinden. Für die hochgenaue Eigenlokalisierung bietet Bosch ein
umfassendes Paket aus Hardware, Software und Services. Der Bewe
gungs- und Positionssensor nutzt zur exakten Positionsbestimmung
primär die Daten der Satellitennavigation. Er ergänzt sie um Daten
eines Korrekturservices sowie um Informationen der Lenkwinkel- und
Raddrehzahlsensoren.
Erfunden von Team bei BoschBosch ist der weltgrößte Automobilzulieferer.
Das sich selbst
ladende Auto
Das Prototypen-Fahrzeug Obrist Mark III ist mit einem seriellen Hybridantrieb ausgestattet.
Das heißt, es besteht keine mechanische Verbindung zwischen Verbrennungsmotor und
Antriebsachse. Stattdessen betreibt der 2 Zylinder-Verbrennungsmotor einen Generator,
welcher bei Bedarf die Batterie auflädt und dann gleichzeitig Strom u. a. für den E-Motor
herstellt. Der Obrist HyperHybrid® powertrain, dessen Zero-Vibration-Generator mit grü
nem Methanol Strom erzeugt, ist eine wesentliche Innovation für eine global einsetzbare,
leistbare und emissionsneutrale bzw. emissionsnegative e-Mobilität – eben ein Auto mit
grünem, flüssigem Strom im Tank.
Erfunden und patentiert von Frank Obrist
35 Innovatives
Thermomanagement
Vor dem Hintergrund der bevorstehenden Euro-7-Gesetzgebung und
den damit verbundenen Anforderungen an eine in allen Betriebs
punkten spontan agierende Abgasnachbehandlung hat Tenneco einen
CSTU-Mini-Brenner (Cold Start Thermal Unit) entwickelt. Mit dessen
Hilfe ist es möglich, die „Light-off“-Zeiten zur Erreichung der optimalen
Betriebstemperatur des Abgasnachbehandlungssystems bei Benzin-
und Dieselmotoren um bis zu 50 Prozent zu verringern, was mit einer
entsprechenden Reduzierung der Abgasemissionen einhergeht. Somit
kann der Einsatz des CSTU-Mini-Brenners wesentlich zur Einhaltung der
zu erwartenden Grenzwerte für Pkw und Nutzfahrzeuge beitragen.
Erfunden vom Tenneco-Forschungsteam34 Simulationssoftware für 36 Zylinderkomponenten Die vielfach prämierte PRiME3D® Simulationssoftware von Tenneco kann die Entwicklungszeit für Zylinderkomponenten um bis zu 70 Pro zent verkürzen, indem sie – erstmalig in der Industrie – ein rein phy sikalisches Simulationsmodell des Kolben-Ring-Systems unter realen Motorbetriebsbedingungen während des Entwicklungsprozesses er möglicht. Mithilfe von PRiME3D lassen sich so Kolben- und Kolben ringdesigns bereits frühzeitig optimieren und Emissionen sowie Kraft stoffverbrauch zielgerichtet minimieren. PRiME3D® bündelt umfangreiches Know-how aus zwei Jahrzehnten intensiver Forschung im Motorenbereich mit fortschrittlichsten Si mulationstools und ermöglicht so die Optimierung der Kolben- und Kolbenringauslegung mit einem Genauigkeitsgrad von nahezu 95 Prozent. Bereits in mehr als 450 Projekten haben Motorenhersteller die PRiME3D Simulationssoftware unterstützend eingesetzt, um Emis sionsziele für relevante Fahrzyklen wie WLTP (Worldwide Harmonized Light-Duty Vehicles Test Procedure) zu erreichen. Im Rahmen dieser Projekte konnten Blow-By-Reduzierungen von bis zu 70 Prozent, Rei bungsoptimierungen von bis zu 20 Prozent, Verringerungen beim Öl verbrauch von bis zu 40 Prozent und ein bis zu 70 Prozent niedrigerer Partikelausstoß nachgewiesen werden. Erfunden vom Tenneco-Entwicklerteam
Für 76 Prozent der Befragten ist das Auto privat im Alltag unverzichtbar.
37 Reiseführer mit Sprach-
kommentierung im Auto
Selbstfahrende Fahrzeuge tauchen bereits auf öffentlichen Straßen
auf, wobei sich automatisierte Fahrsysteme immer schneller entwi
ckeln. Aber es dauert noch Tage oder sogar Wochen, bis ein einzelner
Reisender einen Roadtrip einschließlich Zielrecherche, Routenplanung
und Buchung von Reiseleistungen organisiert. Road.Travel schafft eine
digitale Infrastruktur mit Fokus auf Elektrofahrzeuge, um Autoreisen
einfacher und umweltfreundlicher zu machen. Road.Travel verbindet
Tourismusdestinationen mit Verbrauchern über Plattformen, ein
schließlich Erfahrungen im Auto, und bietet Reisenden einen sozialen
Raum, um ihre Erkenntnisse und Erfahrungen in einer visuellen und
interaktiven Form kuratierter Routen auszutauschen.
Erfunden von Nikita Dedik, Gründer und CEO Road.Travel
38 Der intelligente
Stoßdämpfer
Bei der Abstimmung von Stoßdämpfern ergibt sich für Entwicklerinnen
und Entwickler eine besondere Herausforderung: Sie sollen auf der
einen Seite stets die Bodenhaftung der Räder sicherstellen und die Ka
rosseriebewegungen beruhigen, wofür größere Dämpfkräfte notwen
dig sind. Auf der anderen Seite erwarten Kunden einen immer höheren
Fahrkomfort, für den eine eher weiche Abstimmung hilfreich ist. Bei
den semiaktiven Fahrwerken von thyssenkrupp kann dieser Zielkon
flikt aufgelöst werden. Sie erlauben die situationsabhängige Verstel
lung der Dämpfkraft sowohl in der Zugstufe als auch in der Druckstufe.
Das aktuell modernste System von thyssenkrupp im Serieneinsatz ist
mit einem sehr schnell verstellbaren Druckbegrenzungsventil ausge
stattet, dessen hohe Verstelldynamik eine Anpassung der erforderli
chen Dämpfkräfte in wenigen Millisekunden ermöglicht. Das Regelkon
zept berechnet und verstellt auf Basis von Sensordaten wie Rad- und
Karosseriebewegung, Fahrgeschwindigkeit oder der Veränderung des
Lenkwinkels fahrsituationsabhängig und radselektiv mehrere hundert
Male pro Sekunde die beste Dämpfkraft. Die Folge: Sowohl Agilität als
auch Fahrkomfort und Sicherheit können gesteigert werden.
Erfunden von den thyssenkrupp Bilstein-Expertinnen und -ExpertenHerausgeber Verband der Automobilindustrie e.V.
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Version Version 2.0, November 2021
Bilder # 1: © Webasto Group; # 2: VDA; # 3: Purem GmbH; # 4: Porsche AG;
# 5: ElringKlinger AG; # 6: Bosch; # 7: Opel Automobile GmbH;
# 8: thyssenkrupp AG; # 9: © Webasto Group; # 10: Audi AG; # 11: KOSTAL;
# 12: EV Charging Station © Adobe Stock / navee;
# 13: Zapp2Photo/Shutterstock.com; # 14: Röchling Automotive;
# 15: Schaeffler Automotive Technologies; # 16: BENSELER/D. Maier;
# 17: Vitesco Technologies; # 18: Netze BW; # 19: Bosch;
# 20: Röchling Automotive; # 21: BorgWarner; # 22: Opel Automobile GmbH;
# 23: Bosch; # 24: Röchling Automotive; # 25: Opel Automobile GmbH;
# 26: The Mobility Flouse; # 27: Vitesco Technologies;
# 28: © thyssenkrupp; # 29: Bosch; # 30: Schaeffler Automotive Technologies;
# 31: Vay Technology GmbH; # 32: Bosch; # 33: Schaeffler Automotive Technologies;
# 34: OBRIST Group; # 35: Tenneco Inc.; # 36: Tenneco Inc.;
# 37: Road.Travel; # 38: © thyssenkruppDie genannten Beispiele zeigen einen Ausschnitt aktueller Entwicklungen der deutschen Automobilindustrie. Weitere Beispiele auf www.vda.de/innovationen
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