Ein Fahr­­zeug voller Know-how

Rheinmetall Electric Mobility Vehicle

Strengere gesetzliche Bestimmungen und ein höheres Umweltbewusstsein der Kunden machen es erforderlich, die bisherigen Mobilitätskonzepte mit modifizierten oder vollständig neuen Fahrzeugarchitekturen weiterzuentwickeln. Dabei spielen vor allem elektrische Antriebe eine Rolle. Ein Demonstrationsfahrzeug zeigt das Portfolio, das Rheinmetall Automotive im Bereich der E-Mobilität zu bieten hat.

Es ist klein, leise und fährt geradewegs in die Zukunft der Elektromobilität: Das Rheinmetall Electric Mobility Vehicle (EMove) ist ein Kompetenzträger mit Komponenten für alternative Antriebe. Rheinmetall Automotive hat das Fahrzeug auf der Basis eines Fiat 500 jetzt vorgestellt. Mit an Bord sind unter anderem ein gemeinsam mit externen Partnern entwickeltes Batteriepack und ein leistungsstarker Traktionsmotor. Ohne die vom herkömmlich angetriebenen Serienmodell bekannte Nutzfläche bei Kofferraum und Fahrgastzelle einzuschränken, erreicht das EMove eine Spitzengeschwindigkeit von 135 km/h und legt etwa 250 Kilometer mit einer Batterieladung zurück. Im übertragenen Sinn ist die Reichweite des Fahrzeugs noch viel größer: Mit seiner Konfiguration liefert Rheinmetall Automotive ein Beispiel für ein mögliches Serienkonzept; gleichzeitig ist der Systemansatz aber so flexibel, dass sich je nach Kundenwunsch auch andere Konstellationen realisieren lassen.

Batterie im Unterboden

Der Konzeption des Batteriepacks im Fiat 500 liegt die Annahme zugrunde, dass die überwiegende Mehrheit der Elektro- und Hybridfahrzeuge künftig mit Unterflurbatterien ausgestattet sein wird.

Dr. Peter Seggewiß, Vice President New Propulsion Technologies bei Rheinmetall Automotive, weiß um die Vorteile dieser Lösung: „Unterflurbatterien beeinträchtigen das Ladevolumen nur geringfügig, verlagern den Fahrzeugschwerpunkt nicht nach oben und bieten die Option, in die tragende Fahrzeugstruktur eingebunden zu werden.“ Die 29-kWh-Lithium-Ionen-Batterie ist nach einem modularen Konzept aufgebaut, sodass sie flexible kundenspezifische Batterielösungen ermöglicht. Damit das Bauteil für möglichst viele Hersteller infrage kommt, können unterschiedliche Batteriezelltypen integriert und thermisch konditioniert werden. Das Grundgerüst bildet ein strukturoptimierter Aluminiumgussrahmen mit in den Boden integrierten Kühlkanälen. Da innerhalb der Batterie kein flüssiges Medium geführt wird, erhöht diese Bauart die Sicherheit.

Mithilfe eines durchgängigen Leichtbaudesigns ist es gelungen, eine herausragende spezifische Energiedichte des Batteriepacks in Relation zum Gewicht zu erzielen. Die acht identischen Module wiegen zusammen mit der Packstruktur 180 Kilogramm. Für die weitere Entwicklung des Batteriepacks hat Rheinmetall Automotive in Neckarsulm den ersten hauseigenen Batterieprüfstand in Betrieb genommen, um Batteriezellen unterschiedlicher Bauart zu vermessen und zu testen.

Partnerschaftlich entwickelte Wanne

Der Energiespeicher ist im crashsicheren Bereich des Fahrzeugs montiert. Da sich die Batterie im Unterboden befindet, ist allerdings ihre Unterseite ungeschützt. So könnte es zu einem Kurzschluss mit anschließendem Batteriebrand kommen, wenn etwa ein von der Fahrbahn hochgeschleuderter metallischer Körper die Batteriezelle mechanisch beschädigt. Damit das nicht passiert, haben Rheinmetall Automotive und die Rheinmetall Chempro GmbH aus dem Unternehmensbereich Defence gemeinsam eine Schutzwanne entwickelt. „Der Unterbodenschutz besteht aus einer belastungsadaptierten Faserverbundstruktur (CFK/AFK), die wir in umfangreichen Impact-Tests und numerischen Analysen ermittelt haben“, sagt Seggewiß. „Mit 14 Kilogramm Gewicht ist der Intrusionsschutz circa 56 Prozent leichter als eine vergleichbare Struktur aus Aluminium.“ Der Unterbodenschutz bietet eine Durchschlagsfestigkeit gegen stumpfe und spitze Gegenstände, die mit einer Geschwindigkeit von maximal 150 km/h auftreffen, und schützt den Batterieboden auch vor statischer Belastung bei einem Aufsetzen des Fahrzeugs. Darüber hinaus hält die Konstruktion der ebenfalls aus Faserverbundwerkstoff bestehenden Batteriepack-Haube die bei einem Batteriebrand entstehenden hohen Temperaturen vom Fahrgastraum ab. Die Feuerfestigkeit von mehr als 15 Minuten garantiert eine ausreichend lange Evakuierungszeit. Diese hohen thermischen Anforderungen erfüllt die Haube des Batteriepacks dank der geringen Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffs, der Verwendung einer schwer entflammbaren Kunststoffmatrix und einer zusätzlich auf der Innenseite der Batteriehaube aufgebrachten thermischen Schutzschicht. Bei dem Projekt konnte die Rheinmetall Chempro GmbH ihre langjährige Expertise in den Bereichen des ballistischen Fahrzeugschutzes und der Faserverbunde optimal einbringen. Ein Konzept, das überzeugt: Beim Innovationspreis Losgröße 1+ des ife Instituts für Einzelfertiger erreichte der Batterieschutz den dritten Platz.

Motor mit 90 kW

Neben dem Batteriepack inklusive Unterbodenschutz spielt auch der Traktionsmotor eine Hauptrolle im Konzept des Demonstrationsfahrzeugs. Er ist als permanent-magneterregte, dreiphasige Synchronmaschine ausgeführt, wie sie in verschiedenen Elektrofahrzeugen wie dem BMW i3 oder dem Hyundai IONIQ Elektro verbaut ist, und bietet eine Leistung von 90 kW. Der Fahrantrieb des vollelektrifizierten Fiat 500 basiert auf einem Batterieenergiegehalt von 29 kWh. Die Systemkonfiguration sieht eine aktive Kühlung vor, die sich nicht nur auf den Motor selbst, sondern auch auf die motornah angeordnete Leistungselektronik erstreckt. „Der Kompetenzträger Elektromobilität dient uns als zentrale Plattform, um unser Produktportfolio für die Elektrifizierung des Antriebsstrangs gezielt zu erweitern und erfahrbar zu machen“, erklärt Heinrich Dismon, CTO von Rheinmetall Automotive und Initiator des Projekts. Damit will das Unternehmen auch in Zukunft die Entwicklung von umweltfreundlichen Mobilitätskonzepten vorantreiben und mitgestalten.

Technische Daten des EMove

Fahrzeugdaten

Fahrzeugklasse

Kleinstwagen (A00-Segment)
Leergewicht 1.350 kg
Elektromotor

Permanenterregte Synchronmaschine

Nennleistung

50 kW

Spitzenleistung

90 kW

Max. Drehmoment

230 Nm

Höchstgeschwindigkeit

135 km/h (abgeregelt)

Energieverbrauch rein elektrisch

9,5 kWh pro 100 km

Nominelle elektrische Reichweite

ca. 250 km


Batteriepack
BatterietypLithium-Ionen
Kapazität29 kWh
Gewicht180 kg
Maße (L x B x H)1.500 x 750 x 208 mm


Batteriemodul
Kapazität3,6 kWh
Gewicht18 kg
Maße (L x B x H)371 x 310 x 110 mm