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Förderung zum Themenfeld Intelligente und effiziente Elektromobilität der Zukunft (e-MOBILIZE)
Termin:
31.01.2015
Fördergeber:
Bundesministerium für Bildung und Forschung
Mit dieser Bekanntmachung zur Elektromobilität strebt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) die Förderung von Forschung und Entwicklung für eine effiziente, sichere und vernetzte Mobilität an. Schwerpunkt sind hierbei Elektroniksysteme oder auf Elektroniksystemen basierende innovative Lösungen, die dazu beitragen, den Energieverbrauch zu senken und die Reichweiten beim elektrischen Fahren unter Praxisbedingungen zu erhöhen.
Gefördert werden Verbundforschungsprojekte, die auf eine signifikante Erhöhung der Effizienz von Komponenten, Fahrzeugen und von automobilbasierten Verkehrsleistungen ausgerichtet sind.

Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im vorwettbewerblichen Bereich sollen in den unten genannten Technologiefeldern und Themengebieten zu neuen Konzepten und wesentlichen Verbesserungen vor allem von Energie- und Kosteneffizienz aber auch Nutzerkomfort und Gebrauchseigenschaften führen. Die Ergebnisse sollen in entsprechende Demonstratoren einfließen.

Weiterhin verfolgt die Bekanntmachung folgende Ziele:
- die Förderung einer engen Zusammenarbeit zwischen Wirtschaft und Wissenschaft entlang der Wertschöpfungskette;
- eine intensive Einbindung von KMU und von Fachhochschulen in die Forschungsprojekte sowie
- die Berücksichtigung von Aus- und Weiterbildungsaspekten im Rahmen der Forschungsprojekte.

Schlüssel zu einer intelligenten und nachhaltigen Mobilität sind die Forschungsfelder Elektroniksystem für die Elektromobilität und Automatische Funktionen für das effiziente elektrische Fahren. Diese Forschungsfelder sind ebenso Querschnittsfelder, die sich in den Technologiebereichen leistungsfähige Elektroniksysteme, Informations- und Kommunikationstechnologien sowie Mikrosystemtechnik wiederfinden.

2.1 Elektroniksysteme für die Elektromobilität
Kern der Elektromobilität ist der Antrieb mit elektrischer Energie, entweder rein batterieelektrisch oder als Plug-In-Hybrid. Kernkomponenten sind ein Elektromotor, Leistungselektroniksysteme zur Verteilung der elektrischen Energie sowie ein Batteriesystem zur Energiespeicherung und dem Energiemanagement. Batterieelektrische Pkw erreichen heute typischerweise Höchstreichweiten von etwa 200 km, die stark von Fahrstil und Umgebungstemperatur abhängen. Gewicht, Energieeffizienz und das Batteriemanagement sind hierfür kritische technische Faktoren. Zudem stellen der eingeschränkte Bauraum sowie hohe Spannungen, Ströme und Vibrationen besondere Anforderungen an das störungsfreie Zusammenwirken aller Komponenten. Aufbauend auf den Erfolgen der bisherigen Forschung und Entwicklung in der Elektromobilität sind weitere Arbeiten im Bereich der elektrifizierten Antriebe, der Energiespeicher¬systeme, des Energiemanagements sowie auf Gesamtfahrzeugebene notwendig, um Energieeffizienz und Reichweite voranzutreiben und günstige technologische Lösungen zu entwickeln.

Zur Verbesserung der Effizienz und der Leistung des Antriebsstrangs sowie der darin enthaltenen Komponenten zur Krafterzeugung und -übertragung (Batterie, Leistungselektronik und Antrieb) sind unter anderem Fortschritte zur Leistungssteigerung bei Elektroniksystemen in folgenden Bereichen notwendig:
- modulare, skalierbare und hoch integrierte Antriebssysteme sowie
- verbesserte elektrische Steuerungen zur Erhöhung der Energie- und Materialeffizienz unterschiedlicher Motorkonzepte.

Herausforderungen auf dem Gebiet der Energiespeichersysteme sind anforderungsgerechte Steigerungen der Energiedichte und der Batteriesystemeffizienz. Forschungsbedarfe zur Leistungssteigerung bei den elektronischen Komponenten des Batteriesystems ergeben sich insbesondere im Hinblick auf:
- eine integrierte Steuerung und Klimatisierung von Batteriemodulen und Batterien,
- modulare Energiespeichersysteme (z. B. Unterteilung in Hochenergie- und Hochleistungsspeicher) und die technologische Einbindung in das Energiebordnetz sowie
- Gewichtseinsparungen bei elektronischen Komponenten und Baugruppen im Hinblick auf eine Steigerung der Gesamteffizienz.

Die Optimierung des Energiemanagements im Fahrzeug beinhaltet systemübergreifende Betrachtungen zu den im Fahrzeug auftretenden Energieflüssen (mechanisch, thermisch, elektrisch) und den notwendigen Kontroll- und Regelsystemen. Weitere Schwerpunkte sind die Verbesserung der funktionalen Sicherheit, der elektromagnetischen Verträglichkeit und die Modularisierung. Forschungsbedarf zur Leistungssteigerung besteht unter anderem in den Bereichen:
- energieeffiziente (Hochleistungs-) Elektronikkomponenten,
- dynamische Energieflussbetrachtung und -nutzung zur Effizienzerhöhung,
- Thermomanagement, Wärmenutzung und Wärmespeicherung und
- Konzepte zur Erhöhung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) sowie störungsarme und störungsfeste Komponenten.

Zur Verifizierung der Leistungsfähigkeit der zu erforschenden elektronischen Komponenten ist es notwendig, die gegenseitigen Abhängigkeiten und Wechselwirkungen der Komponenten im Fahrzeug als Gesamtsystem zu optimieren. Dies lässt sich unter anderem durch Forschung und Entwicklung zur Leistungssteigerung in den folgenden Bereichen erzielen:
- gesamtheitliche Betrachtung elektronischer Systeme, insbesondere im Hinblick auf Modularisierung und Schnittstellen, sowie eine Anpassung an verschiedene Anwendungsfälle und Nutzerszenarien,
- flexible, mechatronische Integration von smarten Sensoren, Aktoren und kompakter Leistungselektronik sowie
- elektronische Komponenten für induktives Laden mit hoher Leistung.

2.2 Automatische Funktionen für das effiziente elektrische Fahren
Elektrofahrzeuge stellen aufgrund ihrer Fahrzeugarchitektur eine ideale Ausgangsbasis für Funktionen des automatischen Fahrens dar. Automatisiertes Fahren ermöglicht es einerseits dem Fahrer situationsabhängig für eine begrenzte Zeit die Kontrolle an sein Fahrzeug zu übergeben, andererseits die Effizienz des elektrischen Fahrens zu steigern. Die Automatisierung erfordert, unter Berücksichtigung der Schnittstellen zu dem Fahrer, eine genaue Wahrnehmung des umgebenden Verkehrsgeschehens und stellt maximale Anforderungen an die Sicherheit. Höhere Grade der Automa¬tisierung erfordern Innovationen im Bereich der intelligenten Komponenten, der Informationsverarbeitung, des ¬Datenmanagementsystems und auf Gesamtfahrzeugebene. In Verbindung mit den naturwissenschaftlich-technischen Herausforderungen, die in den Projekten adressiert werden, sind juristische, sozialwissenschaftliche und psycho¬logische Aspekte des Einsatzes von Funktionen des automatischen Fahrens im Fahrzeug in geeigneter Weise zu -berücksichtigen.

Ziel der Forschung auf dem Gebiet der Fahrzeugkomponenten ist die Verbesserung und Beschleunigung der Datenerfassung und der Kommunikation mit anderen Verkehrsteilnehmern sowie mit der Infrastruktur. Bei hoher Leistung muss gleichzeitig ein niedriger Energieverbrauch gewährleistet sein, zudem sind die Integration in das Gesamtsystem des Fahrzeugs und die Kosten zu optimieren und die Anforderungen gesetzlicher Rahmenbedingungen zu erfüllen.
Forschungsbedarf besteht unter anderem auf den Gebieten:
- Sensordatenfusion,
- verteilte energieautarke drahtlose Sensornetze im Fahrzeug,
- energieeffiziente Steuergeräte,
- Prozessoren zur optimierten Messdatenverarbeitung sowie
- chipbasierte sichere Car-to-X-Kommunikation.

Zur Verifizierung der automatischen Fahrfunktionen ist die Informationsverarbeitung eine Grundlage für eine schnelle und zuverlässige Erkennung und Beurteilung der Verkehrssituation sowie einer schnellen Entscheidungsfindung, die für den Insassen und andere Verkehrsteilnehmer maximale Sicherheit gewährleistet. Hierzu besteht unter anderem Forschungsbedarf auf folgenden Gebieten:
- Sensordatenfusion unter Einbindung und Verarbeitung von Daten und Informationen anderer Verkehrsteilnehmer bzw. der Infrastruktur,
- Zentralisierung und Hochintegration von Fahrerassistenz-Systemarchitekturen entsprechend automobiltechnischer Anforderungen sowie
- Zuverlässigkeit und Ausfallsicherheit.
Auf Gesamtfahrzeugebene werden die automatisierten Fahrmanöver unter Berücksichtigung der Schnittstellen zum Fahrer und der Anbindung an die vorhandenen Verkehrsleitsysteme und Kommunikationsstrukturen umgesetzt. Forschungsbedarf besteht unter anderem in den folgenden Bereichen:
- Fahr-, Park- und Ladefunktionen mit hohem bis vollem Automatisierungsgrad,
- Verknüpfung von Automatisierung mit Energie- und Reichweitenmanagement sowie
- Fail-safe und Fail-operational-Lösungen bei der Fahrzeugsteuerung.

Kontakt:
VDI/VDE Innovation + Technik GmbH
Projektträger Elektromobilität des BMBF
Steinplatz 1
10623 Berlin
Sebastian Kahnt
Telefon-Hotline: + 49 (0) 30/31 00 78-513
Telefax: + 49 (0) 30/31 00 78-225
E-Mail: e-mobilize@vdivde-it.de

Weitere Informationen:
http://www.bmbf.de/foerderungen/24982.php