Elektrisches Lastenkraftrad mit Schnellladesystem

Uni Ulm und DLR stellen neu entwickeltes E-Cargo-Bike vor.

An der Uni Ulm wurde am 21. Juli das weltweit erste elektrische Lastenkraftrad mit Schnellladefunktion und Rekuperation vorgestellt. Das 3 Meter lange und 170 Kilogramm schwere Fahrzeug, ist das Resultat eines 4-jährigen Forschungsprojektes. Koordiniert wurde das Projekt vom Ulmer Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik, Mitantragsteller ist das Institut für Fahrzeugkonzepte des DLR. Beteiligt war außerdem die Biberacher Firma EMB-Elektromaschinenbau. Zum Projektabschluss wurde das neue E-Cargo-Bike dem Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus des Landes Baden-Württemberg präsentiert. Das Landesministerium hat das Projekt mit rund einer Million Euro gefördert.

„Emissionsfreie Kurierfahrten durch die engen Straßen einer Altstadt, umweltfreundlicher Abtransport von Grünschnitt im Stadtpark oder die platzsparende Anlieferung von gekühlten Lebensmitteln zum Marktplatz – all das könnte bald möglich sein mit dem neuen elektrischen Lastenkraftrad“, sagt Dr. Michael Buchholz, Forschungsgruppenleiter am Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik der Universität Ulm. Der Ingenieur ist Koordinator des Projektes „Zero-Emission Cargo Bike for Smart Cities“ (ZEC-Bike), das mit der Präsentation des Demonstrationsfahrzeuges erfolgreich zu Ende geführt wurde.

Das elektrische Kleinkraftrad – das gleich in zweifacher Ausführung gebaut wurde – ist bis zu 45 Stundenkilometer schnell und kann Nutzlasten bis 100 Kilogramm einfach, bequem und sicher transportieren. Das nutzerfreundliche Fahrzeug ist im sogenannten Long-Tail-Format konzipiert, das heißt, die Last liegt zwischen Fahrer und Hinterrad. „Durch den tiefen Schwerpunkt bleibt das Lastenrad auch bei hohen Geschwindigkeiten stabil, was die Handhabung vereinfacht und zugleich die Fahrsicherheit erhöht“, erklärt Markus Schmitz, Geschäftsführer von EMB. Was diesen Elektrolastenroller weltweit einmalig macht, ist das speziell dafür entwickelte Schnellladesystem und die rekuparationsfähige Batterie. „Ein hochwertiges Batteriesystem mit aktivem Heiz- und Kühlsystem macht es möglich, die Batterie an einer herkömmlichen öffentlichen AC-Ladesäule innerhalb von 30 Minuten auf bis zu 80 Prozent aufzuladen. Das spart viel Zeit“, so Bastian Mayer, Projektverantwortlicher für ZEC-Bike vom DLR-FK. Eine weitere Besonderheit ist das sogenannte Onboard Schnellladegerät (OBL). Dieses macht es möglich, nicht nur im Stand sondern auch während der Fahrt über eine Schukodose Strom für Verbraucher zur Verfügung zu stellen. Damit können beispielsweise Powertool-Akkus für Arbeitsgeräte geladen oder sogar Kühlaggregate betrieben werden, um verderbliche Ware frisch zu halten.

Allradantrieb und haptisches Feedback für mehr Effizienz und Fahrsicherheit

Das Elektro-Bike ist außerdem mit Allradantrieb ausgerüstet; dies erhöht nicht nur die Fahrsicherheit, sondern steigert auch die Energieeffizienz. Das Besondere: am Vorderrad, wo der Hauptteil der Bremsenergie anfällt, ist ebenfalls ein Elektromotor verbaut, der mittels Rekuperation – also im Generatorbetrieb – die Bremsenergie größtenteils zurückgewinnt. Das heißt, die Batterie muss im schnellen Wechsel hohe Ladeströme beim Bremsen sowie Entladeprozesse für den Antrieb verkraften; was nur durch die aktive Temperierung realisiert werden kann. Der Allradantrieb macht es zudem möglich, Antriebs- und Bremsmoment an die Fahrsituation angepasst auf Vorder- und Hinterrad zu verteilen, was wiederum die Fahrstabilität und Sicherheit erhöht.

Für zusätzliche Fahrsicherheit sorgt das haptische Feedback am Lenker. Die an der Lenkstange verbaute Sensorik erfasst Lenkwinkel und Lenkmoment. Zudem werden über Sensoren die Kräfte ermittelt, die über die Last und den Fahrer auf das Lastenrad wirken. Aus den Sensordaten werden dann Schätzwerte für Rollwinkel, Lastgewicht und Trägheitsmoment abgeleitet. „Mit den Informationen zum Fahrzustand kann ein intelligenter Algorithmus kritische Situationen erkennen und in haptische Signale umwandeln. Das hilft dem Fahrer dabei, problematische Fahrsituationen zu erkennen und gefährliche Lenkmanöver zu vermeiden, die das Fahrzeug zum Kippen bringen könnten“, erläutert Buchholz.

Passende Geschäftsmodelle für eine schnellere Markteinführung

Um die Markteinführung zu beschleunigen, haben die Forschenden nach geeigneten Geschäftsmodellen gesucht und diese für das elektrische Lastenkraftrad untersucht. Die Ladefläche des E-Cargo-Bikes, das für eine Nutzlast von bis zu 100 Kilogramm ausgelegt ist, wurde an das Format von Euro-Behältern (Grundfläche 60 mal 40 cm) angepasst. Große Nutzungspotenziale sieht das ZEC-Bike-Projektteam in der Kurier-, Express- und Paketbranche: vom gewerblichen Lieferdienst über den privaten Lastentransport bis zur kommunalen Nutzung. Für die verschiedenen Zielgruppen wurden auch unterschiedliche Finanzierungsmodelle durchgespielt.

Mit Hilfe der beiden jetzt fertiggestellten Fahrzeugdemonstratoren können die Entwicklungskonzepte nun unter realitätsnahen Bedingungen erprobt und bewertet werden. Im nächsten Schritt geht es dann um die Ausentwicklung und Kommerzialisierung des Prototyps. Interessierte Unternehmen können nun die für das E-Cargo-Bike entwickelte Technik nutzen. Dafür sorgt Technologietransfer. Der Abschlussbericht des ZEC-Bike-Projektes ist ab sofort öffentlich und kann unter folgendem Link abgerufen werden: https://t1p.de/ZEC-Bike.

Weitere Bilder finden Sie unter: www.uni-ulm.de/pressebilder

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr.-Ing. Michael Buchholz, Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik, Universität Ulm, E-Mail: michael.buchholz@uni-ulm.de, Tel.: 0731 / 50-27003

Weitere Informationen:

https://oparu.uni-ulm.de/xmlui/handle/123456789/43849 (Projektbericht)

http://www.uni-ulm.de/