Ko­ope­ra­tion mit China zum Was­ser­stoff­antrieb

Professor Albert Albers, Leiter des IPEK, in einem Brenn­stoff­zellen­fahr­zeug (Toyota Mirai) auf dem Rollen­prüf­stand. (Foto: Laila Tkotz, KIT)

Bei der Entwicklung klimafreundlicher Fahrzeug­technologien wollen Deutschland und China zukünftig enger zusammen­arbeiten. Das Karlsruher Institut für Techno­logie und die Tongji-Universität in Shanghai erforschen deshalb standardi­sierbare Methoden für eine gemeinsame Techno­logie­entwicklung an räumlich verteilten Standorten. In dem vom Bundes­minis­terium für Bildung und Forschung und der chinesischen Regierung geförderten Forschungsprojekt Projekt MorEH2 werden Ingenieure in Deutschland und China gleich­zeitig an der Validierung von elektrifizierten Antriebssystemen in Brennstoff­zellen­fahrzeugen arbeiten.

Globale Fertigungs­ketten in der Industrie sind nichts Ungewöhn­liches: Automobil­hersteller produzieren Fahrzeuge aus vorgefertigten Teil­systemen, die oft an ganz unterschied­lichen Stand­orten weltweit hergestellt werden. Die Entwicklungs­arbeit erfolgt dagegen in der Regel an einem Standort. Tradi­tionell wird ein Fahrzeug nach den Vorstel­lungen eines Herstellers gemäß den jeweils spezifischen Ansprüchen und regulato­rischen Vorgaben in den jeweiligen Ziel­märkten entwickelt. „In unserer globali­sierten Welt ist das ein Anachro­nismus“, sagt Pro­fessor Albert Albers, Leiter des IPEK – Institut für Produkt­entwicklung am KIT. „Die CO2-Problematik etwa geht uns alle etwas an und wir müssen hier globale Lösungen finden, die sich regional anpassen lassen. Wir wollen deshalb mit unserer Forschung bereits bei der Entwicklung mehr Flexi­bilität und interna­tionalen Austausch ermöglichen.“ Um dieses Ziel zu erreichen, wird das Institut für Produkt­entwicklung IPEK in Koope­ration mit dem Clean Energy Automotive Engineering Centre (CEAEC) an der Tongji Univer­sität Shanghai in China nun Vali­dierungs­methoden und -umgebungen entwickeln, die auch über die Distanz funktio­nieren.

In vom Bundes­minis­terium für Bildung und Forschung und der chinesi­schen Regierung geför­derten Forschungs­projekt MorEH2 beschäftigen sich die beiden Univer­sitäten mit dem elek­trischen Antriebs­system von Brenn­stoff­zellen­fahr­zeugen, dessen Validie­rungs­prozess beispiel­haft auf die beiden Stand­orte verteilt wird. Die räumliche Trennung der Entwickler macht den Einsatz neuester Techno­logien und schneller Datenverbindungen notwendig. „An welchem Ort sich die Personen in unserem gemeinsamen Team und die jeweiligen Komponenten tatsäch­lich befinden, ist damit nicht mehr relevant“, erklärt Dr. Matthias Behrendt, der das Projekt auf deutscher Seite leitet. „Ein Test­fahr­zeug kann auf unserem Rollen­prüf­stand am KIT stehen während der Fahrer in China sitzt.“ Basis ist der am IPEK entwickelte und im KIT-Zentrum Mobi­litäts­systeme bereits etablierte IPEK-XiL-Ansatz (X-in-the-Loop) zur Validierung mechatro­nischer Systeme. Dabei werden entgegen traditio­neller Vali­dierungs­methoden virtuelle und physische Test­formen nicht getrennt vonein­ander eingesetzt. Das heißt, eine Brenn­stoff­zelle kann physisch in einem Labor am KIT stehen und von dort aus zu Mess­zwecken virtuell in eine Testfahrt in Shanghai eingebunden werden.

Standort­übergreifende Entwicklung: Ingenieure des KIT und der Tongji-Uni­ver­sität arbeiten gleich­zeitig an der Validierung von Antrieben in Brenn­stoff­zellen­fahr­zeugen. (Foto: Laila Tkotz, KIT)

Die größte Herausforderung bei einem gemeinsamen Vali­dierungs­prozess liege aller­dings gar nicht in der physi­schen Distanz zwischen den Team­mit­glie­dern und Geräten, sagt Albers: „Wir müssen uns in Erin­nerung rufen, was Vali­dierung techni­scher Systeme eigentlich bedeutet. Die Frage lautet dabei ja nicht, ob wir die Techno­logie richtig entwickelt haben. Vielmehr wollen wir wissen, ob wir die richtige Techno­logie für die Menschen entwickelt haben.“ Im Fall von China und Deutsch­land handle es sich um sehr unter­schied­lich struktu­rierte Ziel­märkte, mit verschie­denen Anforde­rungen an die Fahrzeuge. „Wer einmal in Shanghai Auto gefahren ist, der weiß, dass der Auto­verkehr dort ganz anders funktio­niert.“ Das habe etwa Auswir­kungen auf die Konzep­tion von Assistenz­systemen wie Einpark­hilfen, Abstands­regler oder auch das automati­sierte Fahren. Die Möglich­keit zur unab­hängigen und falls erfor­derlich auch unter­schied­lichen Entwicklung von Teil­systemen werde deshalb ein wich­tiger Bestand­teil der standardi­sierten Methoden zur räumlich verteilten Vali­dierung von Fahr­zeugen sein.

Deutschland und China verbindet bei dem Forschungs­projekt das Ziel, den Ausbau ressourcen­schonender Mobi­lität zu unter­stützen. Zwischen dem KIT und der Tongji-Univer­sität in Shanghai besteht bereits eine strate­gische Partner­schaft, die viele Bereiche umfasst, beispiels­weise die Zusammen­arbeit in der Lehre. Albers nimmt dort seit 2007 eine Gast­professur wahr. Die Tongji-Univer­sität in Shanghai gilt zudem als ein wichtiges Zentrum der Brenn­stoff­zellen­forschung in China. Das deutsch-chinesische Forschungs­projekt soll auch dazu beitragen, Normungs- und Standardi­sierungs­aktivitäten auf diesem Gebiet zu initiieren. (Quelle: KIT)

Link: KIT-Zentrum Mobilitätssysteme, Karlsruher Institut für Technologie

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