Elektrische Antriebsplattform für emissionsfreies Fahren und Arbeiten

Die kompakt gebauten Fahrzeuge kommen vor allem bei selbstfahrenden Bau- und Arbeitsmaschinen, bei denen es auf eine gute Wendigkeit auf kleinem Raum ankommt, im Weinbau oder als allradgetriebene Kommunalfahrzeuge zum Einsatz.
Ein besonderes Merkmal der Fahrzeuge ist, dass neben dem Fahrantrieb für die reine Bewegung der Fahrzeuge auch noch Nebenaggregate wie z. B. Bürsten, Schneefräsen oder Häcksler – meist über Verteilergetriebe – angetrieben werden müssen.

Dank moderner Leistungselektronik und des damit erreichbaren hohen Wirkungsgrades elektrischer Antriebe sowie der mittlerweile leistungsfähigen Batterietechnologie ist es naheliegend, anstelle dieselhydraulischer Antriebe dieselelektrische Antriebe (bzw. zukünftig Brennstoffzellen) mit einer Batterie als Pufferspeicher in derartigen Fahrzeugen einzusetzen. Die Steuerung schaltet den Diesel bei Bedarf zu oder ab, so dass ein solcher Motor permanent im Verbrauchs- und Leistungsoptimum betrieben werden kann. Hat die Batterie noch genügend Kapazität, kann das Fahrzeug auch rein elektrisch fahren. Zukünftig soll die Antriebsplattform durch eine offene Generatorschnittstelle auch den rein elektrischen und somit emissionsfreien Betrieb von Multifunktionsfahrzeugen ermöglichen.

Damit kann das Forschungsvorhaben zu einer erheblichen Steigerung der Lebensqualität in Städten beitragen. Denn laut Umweltbundesamt verursachen mobile Maschinen und Geräte erhebliche Schadstoffemissionen. Immerhin ein Fünftel des Feinstaubs, der aus dem Verkehr stammt, wird von ihnen verursacht. Bei den Stickstoffoxid-Emissionen sind es sechs Prozent. Hinzu kommt die Lärmbelastung.

Um den Plattformgedanken auch auf weitere Einsatzgebiete auszuweiten, z. B. Arbeitsmaschinen und Flughafenfahrzeuge, plant das Projektkonsortium den Aufbau eines projektbegleitenden Industriekreises, in dem Anwender, aber auch Lieferanten von wichtigen Komponenten vertreten und somit eng in das Projekt integriert sind.

Das Vorhaben ist in das von der in Ellwangen ansässigen EurA AG geleitete Netzwerk e-mobility eingebettet, welches das Ziel verfolgt, die deutsche mittelständische Zulieferindustrie für die Herausforderungen der Elektromobilität fit zu machen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das Vorhaben im Rahmen der Fördermaßnahme „KMU-NetC“ mit ca. 2,1 Millionen Euro.

Die "Muffel+"-Konsortialpartner im Einzelnen:

Die REFU Elektronik GmbH aus Pfullingen entwickelt und vertreibt seit über 50 Jahren Leistungselektronik und Batteriespeichersysteme für unterschiedliche Anwendungsbereiche in der Antriebstechnik, sowie für Solar-, Speicher- oder Hybridprojekte. Die Systemlösungen von REFUdrive finden hierbei flexiblen Einsatz – ob in automatisierten Fahrzeugen zum Containertransport, für Walzenlader im Bergbaueinsatz oder als Ausstattung moderner Kommunalfahrzeuge.

Die GROSCHOPP AG mit Sitz in Viersen entwickelt und produziert seit über 90 Jahren elektrische Antriebe. GROSCHOPP ist seine langjährige Erfahrung im elektrischen Antriebsbau und durch sein ständiges Bestreben, Ideen weiterzuentwickeln und ihre Produkte zu verbessern, führend in der Branche. Das Unternehmen hat bereits mehrere Verbundprojekte erfolgreich koordiniert und erste Entwicklungsprojekte gestartet, um auch den Automobilbereich zu erschließen.

Die Max Holder GmbH aus Metzingen ist einer der führenden deutschen Hersteller von Spezialfahrzeugen für den Einsatz in Kommunen, im Wein- und Obstbau sowie im Garten- und Landschaftsbau. Holder-Schlepper werden überwiegend als Geräteträger mit Knicklenkung, vier gleich großen Rädern und dieselhydraulischem Allradantrieb in hoher Qualität am Produktionsstandort Deutschland entwickelt, hergestellt und weltweit vertrieben.

Die Nantis GmbH hat sich in den letzten Jahren als innovatives Start-up im Bereich der Embedded Hard- und Softwareentwicklung am Markt bewiesen. Sowohl die Entwicklung von Steuerelektronik als auch der Entwurf von hardwarenaher Applikationssoftware zählen zu den Stärken des noch jungen, in Stuttgart ansässigen Unternehmens. Strukturierte und modellbasierte Vorgehensweisen stellen dabei eine hohe Qualität der entwickelten Produkte sicher.

Das ILEA (Institut für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe an der Universität Stuttgart) vertritt die Gebiete Leistungselektronik, Regelungstechnik und Elektrische Antriebe in Forschung und Lehre. Forschungsgebiete sind neben der Energieeffizienz unter anderem die Regelung Elektrischer Antriebe, insbesondere von Fahrzeugantrieben, Methoden zur geberlosen Lageerfassung, Verfahren zur hochdynamischen Messung großer Ströme, Schaltungstopologien und Steuerverfahren für Umrichter sowie die Zuverlässigkeit leistungselektronischer Systeme.

Das Arbeitsgebiet „Theoretische Elektrotechnik und Elektrische Maschinen“ der Hochschule Düsseldorf weist neben einer hohen Forschungsaktivität einen großen Erfahrungsschatz aus vergangenen und laufenden Entwicklungsprojekten auf.

Die Hochschule Aalen zählt zu den forschungsstärksten Hochschulen für Angewandte Wissenschaften in Baden-Württemberg. Die Fahrzeugtechnik wird in Forschung und Lehre mit hohem Anwendungsbezug verfolgt. Hierfür stehen hochmoderne Entwicklungsumgebungen und leistungsstarke Prüfeinrichtungen zur Verfügung. Aktivitäten zur Elektromobilität werden im zukünftigen Zentrum ZiMATE (Zentrum innovativer Materialien und Technologien für effiziente elektrische Energiewandler-Maschinen) intensiviert. ZiMATE wurde von der Hochschule Aalen im Forschungsbauten-Programm des Bundes und der Länder (Verfahren §91b) eingeworben. Aspekte der Energieeffizienz werden ebenso im BMBF-geförderten FH-Impuls Projekt „Smarte Materialien und intelligente Produktionstechnologien für energieeffiziente Produkte der Zukunft“ (SmartPro) adressiert.