Die Mobilität steht immer häufiger in den Mittelpunkt gesellschaftlicher Fragestellungen und Diskussionen. Dazu kommen technologische Neuerungen, zum Beispiel veränderte Antriebsstränge und Energieträger. Zur Beantwortung der drängenden Zukunftsfragen der Mobilität hat sich das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) mit anderen Forschungseinrichtungen und regionalen und überregionalen Partnern aus der Wirtschaft zur Profilregion Mobilitätssysteme zusammengeschlossen.

Prognose zur Mobilität 2030
Frank Gauterin, Wissenschaftlicher Sprecher der Profilregion Mobilitätssysteme Karlsruhe und Leiter des Instituts für Fahrzeugsystemtechnik am KIT geht für die Mobilität von einer zunehmenden Vielfalt stärker ausdifferenzierter Konzepte aus, die miteinander im Wettbewerb stehen bzw. unterschiedliche Anwendungsnischen besetzen werden. Seiner Meinung nach wird es weiterhin verbrennungsmotorische Antriebe geben, die jedoch deutlich verbrauchs- und emissionsreduziert sein werden, beispielsweise durch Downsizing und synthetische Kraftstoffe. Daneben werde es zunehmend elektromotorische Antriebe geben und dazwischen verschiedene Grade der Hybridisierung. Die Verkehrsinfrastruktur werde intelligenter werden. Die zunehmende Digitalisierung der Mobilität durch Automatisierung und Vernetzung von Fahrzeugen berge erhebliche Potenziale für neue Geschäftsmodelle, Dienstleistungen und technische Lösungen von Start-ups. Der Individualverkehr in der Stadt werde stärker als heute von kleineren, aktiv oder elektrisch angetriebenen Mobilitätslösungen geprägt sein. Eine besondere Rolle werde zukünftig auch der Transport auf der ersten oder letzten Meile ein sowie neue Angebote für öffentlichen Nahverkehr oder die geteilte Nutzung von Fahrzeugen und Infrastrukturen einnehmen.

Die komplexer werdenden Aufgabenstellungen wollen die vier in Karlsruhe ansässigen Fraunhofer-Institute ICT, ISI, IOSB und IWM mit dem FZI Forschungszentrum Informatik, der Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft sowie dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) mit insgesamt 20 beteiligten Instituten gemeinsam angehen, sie haben sich daher zur Profilregion Mobilitätssysteme Karlsruhe zusammengeschlossen. In sechs Projekten will sich die Region fit für die Zukunft machen:

Einführungsszenarien für kooperatives, vernetztes Fahren
Bei den Einführungsszenarien für kooperatives, vernetztes Fahren werden Anwendungsfälle und hierfür notwendige Technologien untersucht, die einen nutzenbringenden Einsatz von automatisiertem und vernetztem Fahren schon bei geringen Durchdringungsraten in der Flotte ermöglichen. Bei der Einführung dieser Technologie wird es für viele Jahre zum gemeinsamen Verkehr zwischen personengelenkten Fahrzeugen und (teil-) autonomen Fahrzeugen kommen, sodass diese Übergangszeit entsprechend zu gestalten ist. Es werden verschiedene konkrete Szenarien für kooperatives Fahren mit seriennaher Technologie sowohl in technologischer, als auch in wirtschaftlicher, legislativer und gesellschaftlicher Sicht untersucht und praktische Anforderungen und Potenziale für die Markteinführung abgeleitet.

Virtuelles Testfeld für die Verifikation
Um eine zukunftsfähige Mobilität gewährleisten zu können und die Akzeptanz von autonomen Fahrzeugen zu steigern, müssen die Fahrfunktionen sicher und zuverlässig sein. Beim Virtuellen Testfeld für die Verifikation vernetzter und autonomer Fahrfunktionen werden Hersteller von Komponenten, Systemen und Fahrzeugen sowie die entsprechenden Zulassungseinrichtungen wie TÜV, Dekra und GTÜ, bei Fragestellungen zu Absicherung der funktionalen Sicherheit (Safety) und der IT-Sicherheit beziehungsweise des Missbrauchs automatisierter und vernetzter Fahrfunktionen durch Menschen (Security) unterstützt.

Urbane Mobilität im Wandel
Mobilität ist wichtig für die Wirtschaftsentwicklung und die soziale Teilhabe. Um den aktuellen Herausforderungen begegnen zu können, müssen neue Mobilitätsangebote, Mobilitätsformen und emissionsarme Antriebe mit Blick auf die Kundenbedürfnisse entwickelt und eingesetzt werden, um einen Wandel bewirken zu können. Die urbane Mobilität im Wandel befasst sich mit gesellschaftlichen Fragestellungen und bezieht die unterschiedlichen Nutzergruppen ein, um die Bedarfe zu ermitteln und dafür geeignete Lösungen zu entwickeln.

Zukunftsfähige Leichtbau-Traktionsbatteriesystemen
Technische Lösungen stehen bei der Entwicklung von zukunftsfähigen Leichtbau-Traktionsbatteriesystemen im Interesse der Forscherinnen und Forscher. Ultraschnellladesysteme mit Ladeleistungen bis zu 350 kW sind bereits in der Entwicklung und sollen ab 2020 Kunden zur Verfügung stehen. Aufgrund dieser hohen Leistung ergeben sich neue Herausforderungen an das Kühlsystem von Batterien für Elektromotoren. Zur effizienten und funktionsintegrierten Kühlung des Batteriesystems werden Kühlstrukturen realisiert, die direkt im oder am Batteriemodul angebracht sind. Für die Fertigung des Batteriesystems werden verschiedene Leichtbauweisen zum optimalen Gesamtsystem kombiniert.

Antrieb mit aromatenfreien Kraftstoffen
Beim Projekt Entwicklung eines Antriebes mit aromatenfreien Kraftstoffen auf regenerativer Basis soll untersucht werden, wie Verbrennungsmotoren optimal mit regenerativ erzeugten Kraftstoffen betrieben werden können und welche Kraftstoffe die besten Eigenschaften zeigen. Durch die besondere chemische Zusammensetzung und die Erzeugung aus regenerativen Quellen wird es möglich, Verbrennungsmotoren treibhausgasneutral und praktisch schadstofffrei zu betreiben. Derzeit noch offene Fragestellungen sind zum Beispiel die Polymerdichtungsverträglichkeit der Kraftstoffe, die Auswirkungen auf die Tribologie durch die dauerhafte Exposition auf konventionelle Antriebsperipherie sowie auch Fragen zur Entflammbarkeit und Flammkernbildung.

Effizienzsteigerung hybrider Antriebsstränge durch Optimierung des Thermohaushalts
Die Effizienzsteigerung hybrider Antriebsstränge durch Optimierung des Thermohaushalts hat das Ziel, bei Fahrzeugen mit Hybridantrieb durch eine optimale Betriebsstrategie die elektrische Reichweite zu erhöhen und durch insgesamt höhere Effizienz die CO2-Emissionen zu vermindern. Die Kombination von elektrischem Antrieb und Verbrenner lässt vielfältige Kombinationsmöglichkeiten im Betrieb zu. Für die Suche der optimalen Strategie wird der Antriebsstrang detailliert in der ganzen Breite untersucht werden, beginnend bei der Charakterisierung des thermischen Verhaltens der Batteriezellen über die Abwärme der Motoren und Elektronik bis zu den Potenzialen einer Restwärmenutzung aus dem Abgas.

Weitere Information >>

Text: ee-news.ch, Quelle: Karlsruher Institut für Technologie (KIT)