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Das Magazin für Forschung und Innovation
 

Elektromobilität

Volvo C30 Electric: Ausfahrt in Göteborg

Von der Idee auf die Straße: Volvo und Siemens entwickelten binnen weniger Monate eine elektrische Ausführung des Volvo C30.

Damit neue Ideen eine Chance haben, müssen sie für Kunden bezahlbar werden. Mit dem Konzept für den neuen C30 Electric steigt Siemens in das Seriengeschäft für Elektromobilität ein.

Für einen Moment lasse ich alle Vernunft beiseite. Trete das Pedal unter meinem rechten Fuß durch. Gewaltig, aber völlig gleichmäßig schiebt der Motor an, beschleunigt mich in weniger als sechs Sekunden auf Tempo 70. Als die Tachonadel auf 90 km/h steht, kehrt die Vernunft zurück. Schneller darf man hier, auf den Landstraßen um Göteborg, nicht fahren. Außerdem bin ich nicht gekommen, um Beschleunigungsrekorde zu erzielen, sondern um ein Elektroauto zu testen: den neuen Volvo C30 Electric, das erste Fahrzeug eines Serienherstellers, dessen Antriebstechnik komplett von Siemens stammt.

Bewährte Komponenten

Rasch aus den Startlöchern zu kommen, war auch die Maßgabe an die Entwickler des C30 Electric. Die Kooperation zwischen Volvo und Siemens, geschlossen im August 2011, war erst wenige Monate alt, als der erste Prototyp auf der Straße fuhr. Normalerweise dauert allein die Entwicklung der Software für die Steuerung mindestens ein Jahr, denn alle möglichen Fahrzustände müssen berücksichtigt werden. Dass es hier so schnell ging, liegt daran, dass Siemens auf ein bewährtes Regelungskonzept zurückgreifen konnte. „Den Kern bildet ein Algorithmus, den wir seit vielen Jahren permanent weiterentwickeln“, erklärt Malte-Michael Ewald, der das Projekt in der Siemens-Einheit Inside e-Car von Siemens leitet. Industrieanlagen, Minenfahrzeuge oder die Antriebe in Hybridbussen werden ebenfalls auf dieser Basis gesteuert.

Auch bei der Hardware, bestehend aus Elektromotor und Umrichter, konnte Siemens größtenteils auf bewährte Komponenten zurückgreifen. Beim Motor handelt es sich um eine so genannte „permanent erregte“ Maschine, die mit Dauermagneten arbeitet. Sie hat eine Dauerleistung von 89 Kilowatt (kW), die kurzzeitig sogar auf 110 kW gesteigert werden kann, und ein maximales Drehmoment von 250 Newtonmetern. Verglichen mit dem Antrieb des C30 Electric der ersten Generation, dessen Technik nicht von Siemens stammte, stieg die Leistung bei gleichen Außenabmessungen um 20, das Drehmoment um zehn Prozent.

Aus dem Regal ziehen und einbauen – so einfach ist es natürlich nicht gewesen. Die Komponenten mussten an die extremen Qualitätsanforderungen der Automobilindustrie angepasst werden. Zudem befindet sich die Antriebstechnik im Vorderwagen – wo sich bei einem Aufprall die Bewegungsenergie in Deformation umwandelt. So führte Volvo die Crashtests trotz der geringen Stückzahl mit der gleichen Akribie durch wie sonst.

"Die Landstraße ist frei, Zeit für den nächsten Test. "

Die Landstraße ist frei, Zeit für den nächsten Test. Ich trete das Fahrpedal durch, lasse es los, immer wieder, dann beschleunige ich und bremse gleichzeitig mit dem linken Fuß. Schließlich gebe ich bei 30 km/h ganz leichte Beschleunigungsstöße. Lauter unlogische Sachen eben, die ein normaler Fahrer nur bei mangelnder Konzentration oder in Panik macht. Es passiert – nichts, nicht einmal ein Ruck, und das ist ein gutes Zeichen. Von dir lasse ich mich nicht ins Bockshorn jagen, scheint der C30 Electric zu sagen.

Selbstverständlich ist die stoische Ruhe des Volvo nicht. Denn eine Antriebssteuerung so auszulegen, dass sie selbst bei atypischer Fahrweise keine überraschenden Ergebnisse produziert, ist eine Kunst. „Bei schlechter Auslegung droht im Extremfall ein Aufschaukeln der Regelung“, erläutert Ewald. Gemeinsam mit den Volvo-Ingenieuren, die die Fahrzeugsteuerung programmiert haben, fand das Entwicklerteam von Siemens verschiedene Lösungen. Beispielsweise werden Eingangssignale „geglättet“, was dazu führt, dass auch bei schnellen Lastwechseln Auf- und Abbau des Drehmoments sanft erfolgen.

Standardisierte Antriebe

Volvo-Manager Johan Konnberg, verantwortlich für die Entwicklung elektrischer Antriebe, lobt nicht nur das Zusammenspiel in der Bordelektronik. Wichtiger noch sei, dass die Menschen anhand des Projektes viel voneinander gelernt hätten. „Als relativ kleiner Premiumhersteller brauchen wir starke Partner auf Zuliefererseite.“ Der C30 Electric ist für ihn nur ein erstes Projekt in einer weit reichenden Partnerschaft. Volvo wird seine komplette Produktpalette in den kommenden Jahren auf eine einheitliche Plattform umstellen. Ein Teil davon ist die „Scalable Product Architecture“ (SPA). Sie soll es ermöglichen, auch bei relativ geringen Stückzahlen verschiedene Karosserieformen vom Kompaktwagen bis zum Geländefahrzeug wettbewerbsfähig anzubieten.

Die Antriebe werden über die Modellreihen hinweg standardisiert. So gibt es künftig bei Volvo nur noch Drei- und Vierzylindermotoren in verschiedenen Leistungsstufen sowie in Diesel- und Benzinerausführung. Ganz ähnlich will es Volvo mit den elektrifizierten Modellen halten, für die standardisierte Systeme in verschiedenen Leistungsklassen zum Einsatz kommen sollen. Diese werden nicht auf batterieelektrische Fahrzeuge beschränkt bleiben. Denn Volvo setzt derzeit vor allem auf Plug-in-Hybridfahrzeuge, die neben dem Verbrennungsmotor auch über Elektroantrieb und eine an der Steckdose aufzuladende Batterie verfügen.

Die Reichweite: 120 km Minimum

Der Volvo C30 Electric wurde nicht von vornherein als Elektroauto geplant und speziell um den Antrieb herum gebaut. Die Karosserie wird im Volvo-Werk im belgischen Gent gebaut, nach Göteborg verschifft und dort mit dem elektrischen Antrieb ausgerüstet. Dort wird auch eine Lithium-Ionen-Batterie eingebaut, die nominal eine Kapazität von 24 Kilowattstunden hat und damit in der Praxis Energie für mindestens 120 Kilometer bereithält.

„Bei kleinen Stückzahlen ist das Zurückgreifen auf bewährte Fahrzeugkonzepte die richtige Strategie“, ist Konnberg überzeugt. Vom neuen C30 Electric werden zunächst nur 100 Fahrzeuge gebaut. Während die eine Hälfte der Autos in Schweden und Norwegen getestet wird, nimmt Siemens die andere Hälfte ab, um sie in der Siemens-Flotte an verschiedenen Standorten zur Verfügung zu stellen.

"Nach dem Mittagessen ist die Batterie wieder voll"

An Bord ist auch ein Datenschreiber, der die Fahrprofile aufzeichnet. „Das liefert uns dann für die Weiterentwicklung wichtige Erkenntnisse“, sagt Ewald. Drei Fahrzeuge dienen ihm als Versuchsträger, um Komponenten und Software ausgiebig zu testen. Für einen künftigen Serieneinsatz soll beispielsweise der Umrichter, der heute noch mit industrietypischen Elektronik-Bauteilen und Technologien arbeitet, weiterentwickelt werden.

Am Stadtrand von Göteborg parke ich den C30 Electric vor einem Hotel, direkt an einer Siemens-Ladesäule. Konnberg schließt das Fahrzeug an. „Nach dem Mittagessen ist die Batterie wieder voll“, verspricht er. Aufgrund eines von Volvo entwickelten Onboard-Ladegeräts kann der C30 die 22 kW Ladeleistung, die eine Wechselstrom-Ladesäule maximal bietet, voll nutzen. „Schon zehn Minuten an der Säule reichen für 20 Kilometer zusätzliche Reichweite“, sagt er voller Stolz. So schnell isst man allerdings auch in Schweden nicht zu Mittag.

Johannes Winterhagen
Picture credits: alle Bilder Volvo; Bildergalerie: Bilder 1,2,4,5 Volvo