Sicherheit bei der elektrifizierten Mobilität

Elektroautos und Hybridtechnologien wird die automobile Zukunft gehören. Weitere Forschung und Entwicklung ist jedoch nötig, um die elektrifizierten Fahrzeuge effizienter und sparsamer und damit alltagstauglicher zu machen, und nicht zuletzt sicherer. Denn ohne umfassende Sicherheitssysteme laufen im Fall eines Unfalls Rettungskräfte und Insassen Gefahr, durch Stromschläge aus der Hochvoltbatterie verletzt zu werden. Auch das Wartungspersonal muss sicher an den Stromern arbeiten können. Immerhin herrschen in den Netzen Spannungen von bis zu 750 Volt. Entladen sich beispielsweise 10 kWh in einer Sekunde, so ergibt sich eine Leistung von 36 Megawatt. Das reicht, um 100 Liter Wasser in einer Sekunde zum Kochen zu bringen. Und Menschen geraten in tödliche Gefahr.

Optimierung und der Sicherung der Bordelektrik

Unternehmen, die sich mit der Optimierung und der Sicherung der Bordelektrik befassen, sind beispielsweise Bosch, Conti und Delphi. Die Elektrikspezialisten haben bereits einige Entwicklungen auf dem Gebiet vorangetrieben: so zum Beispiel den manuellen Batterie-Trennschalter für Notfälle und Wartungsarbeiten, oder intelligente Steckverbindungen. Die Stecker nämlich beherbergen Niedervolt-Schaltkreise, die den Hochvoltstrom bereits vor dem eigentlichen Abziehen der Steckverbindung lahm legen. Generell gilt den Nahtstellen des Systems großes Augenmerk. Denn es reicht nicht, kleine Steckverbindungen wie man sie von 12-Volt-Anlagen her kennt, um den Faktor X zu vergrößern. Der Stromfluss an den Kontaktstellen ist nämlich schwer berechenbar, im ungünstigsten Fall könnten die Kontakte gar durchschmoren.

Auch der Kühlung des Systems widmen sich die Ingenieure in hohem Maß, denn im Betrieb treten gerade an der Batterie hohe Temperaturen auf. Delphi arbeitet unter anderem an einer Möglichkeit, einen Teil der Wärme über die Leitungen abzuführen. Doch nicht nur hohe Temperaturen sind ein Problem, das es zu lösen gilt. Auch die großen Magnetfelder, die eine Hochvoltanlage mit sich bringt, gilt es einzudämmen. Denn die können andere elektrische Fahrzeugkomponenten in der Funktion beeinträchtigen oder gar beschädigen. Abschirmung ist das Zauberwort, und auch hier wird bei den Zulieferern geforscht. Denn eine dicke Ummantelung der Leitungen mit Rohren oder Drahtgeflecht bringt Nachteile mit sich, weil das die mechanische Langlebigkeit des Systems beeinträchtigen würde, da es die schwingenden Massen stark erhöhen würde. Und Schwingungen sowie Vibrationen lassen sich im Fahrbetrieb niemals gänzlich ausschließen.

Doch auch den Gesamtsystemen gilt die Entwicklungsarbeit der Spezialisten. So sollen beispielsweise intelligente Lastmanagementsysteme eingeführt werden, die in Abhängigkeit von Ladezustand und Strombedarf für den Vortrieb bestimmte Verbraucher temporär abschalten. Zudem gilt der Erhöhung der Fahrzeugreichweite große Aufmerksamkeit. Gewichts- und Ressourcenoptimierung heißt das Stichwort. Beispielsweise durch Aluminiumkabel statt deren Kupferkern-Pendants.

Doch nicht nur das Management innerhalb eines Systems ist wichtig, auch verschiedene Systeme müssen miteinander kommunizieren können. Beispielsweise an einer öffentlichen Stromtankstelle. Um den Ladestrom zuverlässig abrechnen zu können, muss das Fahrzeug nicht nur über einen genormten Stecker verfügen, sondern auch mittels eines Steuergeräts eindeutig identifizierbar sein. Das Ziel ist eine bidirektionale Kommunikation zwischen Fahrzeug und Tankstelle. Denn nur so kann der Ladevorgang hinsichtlich Kapazität, Ladezustand und gewünschtem Ladeende optimiert werden.

Die Entwicklung der Technologie ist entscheidend, ebenso entscheidend ist es aber auch, das gewonnene Know-how an diejenigen Personen weiter zu geben, die tagtäglich mit den Fahrzeugen arbeiten. Deshalb bieten die Unternehmen auch Schulungen für Service- und Werkstattpersonal an. Die Kräfte lernen dabei, welche Schritte für das Außerkraftsetzen der Hochvoltsysteme nötig sind und was es zu beachten gilt, soll das System wieder in Betrieb genommen werden.