Das Fraunhofer EMI als wichtiger Partner bei Forschungsprojekt zur intelligenten Temperaturregelung von E-Autos – InnoTherMS

Als wichtiger Kooperationspartner ist das Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut, EMI, seit 2019 Teil des bilateralen Forschungsprojekts für ein innovatives Thermomanagementsystem (InnoTherMS), das in deutsch-französischer Zusammenarbeit ausgeführt und bis Ende 2021 andauern wird. Ziel des Forschungs- und Entwicklungsprojekts ist es, für elektrische Transport- und Personenfahrzeuge, die im Stadt- und Vorortverkehr genutzt werden, ein innovatives Thermomanagementsystem zu entwickeln sowie zu validieren. Dieses Thermomanagementsystem soll mithilfe intelligenter Regelalgorithmen einen bis zu zehn Prozent geringeren Energieverbrauch von Elektrofahrzeugen ermöglichen. Das Projekt mit Kooperationspartnern aus Forschung, Entwicklung und Industrie verfügt über einen Gesamtumfang von vier Millionen Euro, dessen Hälfte die beteiligten Unternehmen bereitstellen. 

Weniger Energieverbrauch durch innovatives Thermomanagementsystem

Der angestrebte niedrigere Energieverbrauch soll durch die vorausschauende Steuerung des Energieflusses von Heizung und Kühlung des Fahrzeugs erreicht werden. Dies führt so zu einer effizienteren Kabinenklimatisierung. Zudem soll die thermische Konditionierung der Batterien dem Fahrzeug eine höhere Reichweite verschaffen. Auch besteht eine weitere Herausforderung des Forschungsprojekts darin, durch Einsatz des Thermomanagementsystems gute klimatische Bedingungen für temperaturempfindliches Ladegut im Frachtraum zu schaffen. Deshalb sollen beheizbare und gekühlte Transporträume in das Thermomanagement integriert werden. 

Das System wird durch ein Simulationsmodell, das mithilfe von Messdaten einer realen Referenzstrecke in Stuttgart und Umgebung entwickelt wurde, getestet. Dies ist die Grundlage für die Entwicklung der Steuerungseinheit, die dazu beiträgt, dass das Thermomanagementsystem entsprechend der Fahrzeuggröße individuell skalierbar ist. 

Fraunhofer EMI arbeitet zur funktionalen Sicherheit

Neben dem Einsatz des Simulationsmodells ist auch die funktionale Sicherheitsbeurteilung des Thermomanagementsystems für elektrische Leichtfahrzeuge elementar. Für diese Sicherheitsbeurteilung ist das Fraunhofer EMI zuständig. So soll durch die Sicherheitsprüfung ein generelles Bewusstsein für Gefahren geschaffen werden, die während der Systemnutzung auftreten können. Darüber hinaus sollen weitere Risiken, die der Betrieb des Thermomanagementsystems birgt, vermindert werden, indem vordefinierte Gefahren vermieden werden. Besonders aufmerksam werden Risiken untersucht, die als kritisch eingestuft werden, da diese, wenn sie unumgehbar und auch nicht mittels Ansätzen in der Fahrzeugkonstruktion adressierbar sind, zumindest dringend minimiert werden müssen. Dies geschieht, indem die Anforderungen an Sicherheitsfunktionen bestimmt sowie deren Zuverlässigkeit und Selbstdiagnoselevel eingeschätzt werden. Solche Sicherheitsfunktionen sind beispielsweise die Kühlung der Batterie oder die Abwärme der Leistungselektronik. Diese Sicherheitsanalysen bilden die Basis für die Sicherheitsarchitektur sowie für die konzeptionelle Phase des Produktdesigns des Thermomanagementsystems. 

Aktuell legen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer EMI ihren Fokus bei der Sicherheitsbeurteilung auf das Kühlungs- beziehungsweise Heizsystem, das im prototypischen Fahrzeug eingesetzt wurde. Das EMI leistet an dieser Stelle mit seiner Sicherheitsanalyse essenzielle Arbeit, denn ein Fehler des Kühlungs- oder Heizsystems kann gefährliche thermische Effekte verursachen. Diese können sich negativ auf die Leistung des Fahrzeugs sowie auf Transportgut auswirken oder sogar lebensgefährlich für die Fahrzeugpassagiere sein. 

Bündelung der Kompetenzen über Grenzen hinweg

Mit seiner Sicherheitsbeurteilung des Thermomanagementsystems lässt das Fraunhofer EMI seine Kompetenzen wie sein Know-how in das Forschungsprojekt InnoTherMS einfließen. Dies steht ganz im Sinne der deutsch-französischen Zusammenarbeit: Die beteiligten Unternehmen, Institute und Hochschulen zielen darauf ab, sowohl ihre Kompetenzen als auch ihre Synergiepotenziale zu vereinen. Und dies nicht nur auf der technischen Ebene des Forschungsprojekts: Sie möchten mit ihrer bilateralen Kooperation zu einer verbesserten internationalen Zusammenarbeit in Europa beitragen. Darüber hinaus möchten sich die Kooperationspartner bei zukünftiger Projektakquise mit ihren Kompetenzen gegenseitig unterstützen und gemeinsam Kundenaufträge übernehmen. Auf deutscher Seite sind neben dem Fraunhofer EMI die Hochschule Esslingen und die Unternehmen GreenIng GmbH & Co. KG und TheSys GmbH beteiligt.

Gefördert wird das Projekt in Deutschland vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und in Frankreich vom Mobilitätscluster CARA der Region Auvergne-Rhone-Alpes. Es wird von der baden-württembergischen Landesagentur für Elektromobilität e‑mobil BW betreut.

Weiterführende Links

Weitere Informationen finden sie auf den Seiten der baden-württembergischen Landesagentur für Elektromobilität e‑mobil BW.

Hier geht es zur Pressmitteilung der Hochschule Esslingen.