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Die neuen Plattformen für die E-Mobilität Symbolbild - ©unlimit3d - stock.adobe.com

Die neuen Plattformen für die E-Mobilität

  • 24. Juni 202224. Juni 2022

Neue Antriebskonzepte brauchen für die Optimierung der Reichweite und Fahrleistung ganz neue Plattformen für Elektroautos. So sind in den letzten Jahren zahlreiche neu entwickelte Plattformen der globalen Fahrzeughersteller für die kommenden Generationen von Elektrofahrzeugen von der Vorserienfertigung bis zur Produktionsreife erschienen. Wir werfen einen Blick auf die besonderen Anforderungen für die emissionsfreien Karosserien.

Während bei den konventionellen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor noch die Platzierung des Motors und der Antriebsachsen weit im Vordergrund standen, sind jetzt ganz andere Kriterien in den Vordergrund gerückt. Dazu zählen bei den batterieelektrischen Fahrzeugen ein skalierbarer Einbau von Akkus im Unterboden des Fahrzeugs, ein kompakter Einbauraum für die Elektromotoren und ein großzügiger Innenraum. Darüber hinaus rücken Kriterien für die Alltagstauglichkeit in den Fokus. Der Trend geht zur Aufladung mit schneller 800-Volt-Schnellladetechnik, damit kann der Ladestopp an der Schnellladesäule noch einmal entscheidend gesenkt werden. An einer 350-Kilowatt-Ladestation kann die Batterie mithilfe der 800-Volt-Technik unter optimalen Bedingungen in weniger als der halben Zeit geladen werden als mit der 400-Volt-Technik. Das Laden für 100 Kilometer Reichweite nach WLTP ist dann bereits in knapp 5 Minuten möglich.

Flexibilität bei den Ladesystemen

Flexible Ladesysteme und bidirektionale Ladefähigkeit erhöhen die Chancen in der Wettbewerbsfähigkeit im umkämpften Markt für Elektromobilität. Eine Konvertierung von Ladespannung kann den Ladestrom unabhängig von der tatsächlichen Spannung in höhere Spannungen versetzen und eine schnellere Ladefähigkeit erzeugen. Der Hochvolt-Akku kann auch als Powerbank genutzt werden und dann extern Elektrogeräte wie Notebooks, PLEV oder Pedelecs während der Fahrt oder im Stand mit 230-Volt-Wechselstrom versorgen. Dafür wird häufig eine Haushaltssteckdose im Fahrzeuginnenraum im Kofferraum installiert. Auch andere Nutzungsmöglichkeiten wie Pannenhilfe für Elektrofahrzeuge ist damit realisierbar.

Die Platzierung des Akkus mit einem möglichst niedrigen Schwerpunkt zwischen den Achsen und eine optimale Gewichtsverteilung im Verhältnis 50 zu 50 zwischen Vorder- und Hinterachse lassen sich mit einem optimierten Plattformen-Aufbau konstruieren. Im Fahralltag zählen zu den wichtigsten Eigenschaften eines PKW eine optimale Kurvenlage, eine zügige Beschleunigung und eine hohe Fahrstabilität. Langfristig ist der Einsatz von standardisierten Batteriezellen und Modulen in die Plattform zu gewährleisten. Damit sinken bei einer möglichen Reparatur die Arbeitszeiten bei einer Überarbeitung oder dem Austausch von einzelnen Komponenten. Damit verbunden sind niedrigere Reparaturkosten und sinkende Ausfallzeiten.

Volkswagen Showcar ID. CROZZ / Copyright Volkswagen
Volkswagen Showcar ID. CROZZ / Copyright Volkswagen

Beinfreiheiten und Sicherheitsmerkmale

Der größte Vorteil für die Passagiere der batterieelektrischen Autos liegt im flachen Akkupaket und damit dem durchgängig ebenen Boden im Innenraum. Ein relativ langer Radstand und ein flacher Boden kann mehr Beinfreiheiten ermöglichen. Mit der gewonnenen Bewegungsfreiheit steigt der Komfort gerade auf Langstrecken. Flexibler lassen sich auch die Vorder- und Rücksitze verschieben und bieten mehr Gestaltungsmöglichkeiten für die Aufteilung des Fahrzeuginnenraumes. Bei geschickter Gestaltung lassen sich zum Beispiel wie beim Volvo XC40 bei umgeklappter Rücksitzbank ein großzügig ebener Transportraum schaffen.

Eine flexible und modular aufgebaute Plattform bildet die Basis für unterschiedliche Fahrzeugsegmente. Für die Hersteller ist damit langfristig eine modulare Anpassung für diverse Fahrzeugklassen möglich. Elementare Areale für das Batteriegehäuse, die Radaufhängungen und absorbierende Elemente gegen Unfälle sind in die Struktur integriert. Damit sind elementare Schutzfunktionen für die Passagiere und den Akku fester Bestandteil des Konzeptes.

Kurzer Überhang

Die Gestaltungsmöglichkeiten erweitern sich ebenfalls unter der Motorhaube. Der Tausch des Verbrennungsmotors mit Anlasser, Kühlsystem und Abgasnachbereitung gegen den wesentlich kompakteren Elektromotor ermöglicht einen kleineren Motorraum. Das lässt Spielraum für eine flacher angesetzte Motorhaube für einen besseren Ausblick in Fahrtrichtung. Das konventionelle Klima- und Heizungssystem fällt auch kompakter aus. Hier sind deutliche Fortschritte durch den Einsatz flacher Displays anstelle des traditionellen Cockpits mit den Rundinstrumenten zu erkennen. Damit ist auch deutlich mehr Platz für Fahrer- und BeifahrerInnen gestaltbar. Wahrnehmbar ist dieser Raumgewinn durch flexibel angeordnete Stau- und Ablagefächer.

Modularer Aufbau der E-GMP-Plattform / Copyright Hyundai
Modularer Aufbau der E-GMP-Plattform / Copyright Hyundai

Sicherheitsaspekte

Bei den europäischen NCAP-Crashtests stehen die besonders häufig vorkommenden Frontal- und Seitenaufpralle im Mittelpunkt. Die Plattformen haben die primäre Aufgabe, die Aufprallenergie aufzunehmen und abzuleiten. Hierbei werden häufig skelettartige Strukturen im vorderen Rahmenteil zur Energiedämpfung eingebunden. Der Antriebsakku ist besonders beim Seitenaufprall zu schützen. Dabei soll die Aufprallenergie möglichst an den Rahmen weitergeleitet werden. Dafür werden die Akkus der in den Plattformen im Bodenbereich meistens mit einer Einfassung aus hochfestem Stahl ummantelt.

Fazit

Aus der komplett neuen Architektur für reine Elektroautos mit kompakterem Einbauraum für den Motor, dem flachen Fahrzeugboden ohne Mitteltunnel und deutlich mehr Gestaltungsfreiheiten im Innenraum ergeben sich für die zukünftigen Fahrzeuggenerationen viel flexiblere Einsatzmöglichkeiten. Vor allem in den Designstudien sind schon Entwicklungen in Richtung einer mobilen Lounge mit autonomen Fahrsystemen zu sehen.

Addendum

Titebild – Die neuen Plattformen für die E-Mobilität Symbolbild – ©unlimit3d – stock.adobe.com

N. Hagedorn

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