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Elektromobilität Emissionsfrei mobil mit Wechselakku von BMZ

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Das City E-Taxi aus dem Forschungsprojekt Adaptive City Mobility fährt dank Wechselakku-Konzept ohne Einschränkungen in Sachen Reichweite. Die Implementierung ins Fahrzeug brachte einige Herausforderungen mit sich.

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Die üblichen Einschränkungen bezüglich Reichweite kennt das City E-Taxi nicht, die Akku­module des Energiespeichers von BMZ werden an Wechsel­stationen einfach getauscht.
Die üblichen Einschränkungen bezüglich Reichweite kennt das City E-Taxi nicht, die Akku­module des Energiespeichers von BMZ werden an Wechsel­stationen einfach getauscht.
(Bild: Franz Bauer)

Energieeffizient, ressourcenschonend, umweltfreundlich: im Forschungsprojekt Adaptive City Mobility wird mit dem City E-Taxi eine Lösung für die urbane Personen- und Güterbeförderung der Zukunft erarbeitet.

Das elektrifizierte Leichtbaufahrzeug der Klasse L7e ist mit einer Maximalgeschwindigkeit von 90 km/h, drei Sitzplätzen und einem Gepäckfach für zwei bis vier Koffer konzipiert.

Leichtes Batteriesystem

Die üblichen Einschränkungen bezüglich Reichweite kennt das E-Taxi nicht, denn die Akkumodule des Energiespeichers lassen sich einfach austauschen. Bei einer Fahrzeugmasse von 450 kg spielt das Thema Leichtbau eine wichtige Rolle – und das vor allem beim Batteriesystem. So sind die entnehmbaren Wechselmodule, die von BMZ entwickelt wurden, etwa 12 kg schwer. Ein Griff, der ergonomisch gestaltet und ins Modulgehäuse versenkbar ist, gewährleistet ein optimales manuelles Handling.

Optimales Handling: 
Die entnehmbaren Wechsel­module sind etwa 12 kg schwer und weisen einen Griff auf, der ergonomisch gestaltet und ins Modul­gehäuse versenkbar ist.
Optimales Handling: 
Die entnehmbaren Wechsel­module sind etwa 12 kg schwer und weisen einen Griff auf, der ergonomisch gestaltet und ins Modul­gehäuse versenkbar ist.
(Bild: BMZ)

Eine weitere Herausforderung bei der Entwicklung des Wechselakkus war es, eine Kompatibilität zu automatisierten Wechsel- oder Mikrologistiksystemen herzustellen. BMZ erfüllte diese Anforderungen mit kompakten Abmessungen von 445 mm × 240 mm × 100 mm.

Bislang gab es nur wenige Ansätze, das Konzept des Plug-and-play- oder Wechselakkus auf größere und leistungsfähigere Batterien zu übertragen, die über Anwendungen im Bereich Powertools oder E-Bike hinausgehen. Bezüglich Skalierbarkeit und Verschaltung mehrerer Module existierten fixe Grenzen und Vorgaben, die mithilfe der Entwicklungsarbeit von BMZ behoben wurden.

Acht Batteriemodule integriert

Im City E-Taxi sind acht Batteriemodule im Unterboden integriert, der sich durch Schubfächer auf beiden Fahrzeugseiten ausziehen lässt, um die Wechselakkus zu entnehmen. Hierbei wurde durch eine ausgeklügelte Führung der Module sowie des Schubfachs sichergestellt, dass nach einem Wechsel der Module sowie im Fahrbetrieb, stets die Energie- und Signalübertragung gewährleistet werden. Leichtbau einerseits, sowie Anforderungen an Sicherheit, Fahrdynamik und Steifigkeit des Fahrzeugs stellten eine besondere Herausforderung an die Integration des Batteriesystems dar. Diese wurden mit einem Hybrid-Chassis aus Aluminium und Faserverbundwerkstoffen gelöst. In der Bodengruppe sind Antriebsstrang mit Batteriesystem und zwei radnahen Motoren sowie passive Sicherheitseinrichtungen untergebracht.

BUCHTIPP Auf dem Stand der aktuellen Technik vermittelt das Fachbuch „Akkuwelt“ das Basiswissen zur Batterie-Technologie und bietet einen Überblick über die Entwicklung, den Bau und die Anwendung von Batterien. Außerdem gibt das Buch Einblick in potenzielle und zukünftige Entwicklungstendenzen.

Batteriesystem frei skalierbar

Das Batteriemanagementsystem bietet alle Sicherheitsfeatures und darüber hinaus deckt es eine freie Skalierbarkeit ohne weiteren Entwicklungsaufwand ab. So können mit dem Wechselakku-Konzept Energiespeicherlösungen in Micromobility-, Automotive- und auch Home-Storage-Anwendungen ad-hoc umgesetzt und angepasst werden. Bis zu 40 Module lassen sich in Serie sowie parallel zueinander kombinieren. Im Systemverbund sind bei 72 kWh Kapazität, Ströme bis 4.000 A und Leistungen bis 240 kW möglich. Einzeln weist der Wechselakku 1,8 kWh Kapazität, 6 kW Peak Leistung und einer Hochstromfähigkeit bis 100 A auf. (sh)

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