A&T 11/2021

11 | NOVEMBER 2021

www.auto-wirtschaft.ch NEWS Dreifachkupplungs-P2-Modul und Steuereinheit DirectCoating für selbstheilende Lackoberflächen Risikoreiche Streckenabschnitte erfassen Halogenfrei flammgeschützte Kunststoffe

FACHWISSEN Feste Elektrolyten Lithium-Ionen-Batterien gelten als Energieträger der Zukunft. Da sie erst vor wenigen Jahrzehnten entwickelt worden sind, werden noch ständig weiterführende Entwicklungen gemacht, welche auch fortlaufend in die Serienproduktion einfliessen. In einigen Jahren sollte die Technologie in Verbindung mit festen Elektrolyten und dadurch verbesserten Eigenschaften die Serienreife erlangen.

TECHNIK Vom Airbag zur «Allround Protection» Continental entwickelt unter dem Motto «Allround Protection» neue Funktionen für einen umfassenden Insassenschutz. So soll etwa die Airbagauslösestrategie enger an die Situation, die Insassen und deren Position angepasst werden – durch Signale vernetzter Steuergeräte lassen sich neue Funktionen realisieren, die ermöglichen, Airbags früher und kontrollierter auszulösen.

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BORGWARNER

DREIFACHKUPPLUNGS-P2-MODUL UND STEUEREINHEIT Bild: BorgWarner

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it seinem Dreifachkupplungs-P2-Modul und einer elektrohydraulischen Steuereinheit für Fahrzeuge der Marken Haval und WEY von Great Wall Motors hat BorgWarner seine Zusammenarbeit mit HYCET Transmission Technology Hebei Co., Ltd. erweitert. Es wird für das weltweit erste P2-9-GangHybridgetriebe des Herstellers eingesetzt. Aufgrund seiner Kompatibilität mit bestehenden Fahrzeugplattformen ermöglicht das koaxiale P2-Modul, dessen Elektromotor direkt zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe platziert ist, eine kostengünstige Hybridisierung. Es zeichnet sich durch eine kompakte axiale Bauweise und herausragende Leistung aus und integriert drei Kupplungen einschliesslich einer Trenn-

BorgWarner liefert sein Dreifachkupplungs-P2-Modul an HYCET Transmission (das Gehäuse wird von HYCET entworfen und bereitgestellt).

kupplung. Dadurch kann das System für den reinen Elektroantrieb vom Verbrennungsmotor abgekoppelt werden. Um die Leistung der hydraulischen Steuereinheit weiter zu verbessern, wurde eine innovative Steuereinheit mit niedriger Leckage und einem neuen Magnetventil für optimierte Schalteigenschaften und Effizienz entwickelt.

Das kompakte Design des Moduls mit drei ineinander verschachtelten Kupplungen minimiert die Gesamtlänge und ermöglicht den Einbau in eine Vielzahl von Motoren und Fahrzeugplattformen, einschliesslich Hochvolt-PHEV-, Hochvolt-HEV- und 48-V-Systeme. Es vereint die Doppelkupplung, die Trennkupplung, den hocheffizienten Antriebsmotor sowie die Kühlung in einem System. (pd/sag)

COVESTRO

DIRECTCOATING FÜR SELBSTHEILENDE LACKOBERFLÄCHEN Bild: Covestro

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as DirectCoating (DC) mit Polyurethan-Beschichtungssystemen (PU) ist ein neues Verfahren, um funktional hochintegrierte und edel dekorierte Kunststoffteile wirtschaftlich zu fertigen. Die Rühl Puromer GmbH und Covestro haben gemeinsam die Grossserientauglichkeit der Technologie erweitert und wollen das Verfahren für den breiten Einsatz in Anwendungen der Mobilität erschliessen und es etwa zur Herstellung von grossflächigen Dekorteilen mit mehrfunktionalen, fugenlos integrierten Anzeige-, Bedien- und Ambientelichtelementen für den Autoinnenraum nutzen. Das DC-Verfahren vereint zwei etablierteTechnologien in einem Prozess: den Spritzguss von Thermoplasten und das Reaction Injection Molding von PU-Systemen. Zuerst

Die PU-Beschichtungen bieten grosse Freiheiten im Design, die Bauteiloberfläche lässt sich transparent, transluzent oder durchgefärbt einstellen.

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wird in einer Werkzeugkavität ein thermoplastischer Träger hergestellt und anschliessend in eine zweite Kavität überführt, die um die Lackschichtdicke vergrössert ist. Dort wird dann das PU-System auf den Träger injiziert.

Die PU-Beschichtungen bieten grosse Freiheiten im Design. Die Bauteiloberfläche lässt sich transparent, transluzent oder durchgefärbt einstellen, mit hohen Beständigkeiten gegen chemische Medien ausstatten oder mit lederartigen Softtouch-Haptiken versehen. Zudem wurde die Produktreihe um selbstheilende Varianten ergänzt (Reflow-Effekt). So verschwinden oberflächliche Kratzer im Lack, die etwa durch Fahrzeugschlüssel oder Steinschlag entstehen, mit der Zeit von selbst. (pd/sag)

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FORD

RISIKOREICHE STRECKENABSCHNITTE ERFASSEN

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nehmenden Fahrzeuge unterschiedliche Fahrereignisse wie Bremsen, Lenken und Beschleunigen auf. Strassenseitige Sensoren von Vivacity verfolgen indes die Bewegungen verschiedener Verkehrsteilnehmer.

Die Sensoren verwenden Algorithmen für maschinelles Lernen, um Beinahe-Unfälle zu erkennen, und analysieren Bewegungsmuster gefährdeter Verkehrsteilnehmer wie Radfahrer und Fussgänger. Die Kombination der Sensordaten kann helfen, eine Vielzahl von Gefahren zu erkennen. Hierzu zählen Orte, an denen Fahrzeuge zu nahe an Radfahrern vorbeifahren oder eine ungünstig gelegene Bushaltestelle, die zu Staus führt, sowie schlecht konzipierte Kreisverkehre und Kreuzungen, die Verwirrung und BeinaheUnfälle verursachen. (pd/sag)

Bild: Ford

ord und ein von der britischen Regierung finanziertes Konsortium entwickeln mit «RoadSafe» eine Technologie zur Vorhersage von möglichen Unfällen, die einen intelligenten Algorithmus verwendet, um anonymisierte Daten aus Quellen wie vernetzten Fahrzeugen, Strassensensoren und Verkehrsnachrichten zu erfassen. Die gewonnenen Daten ermöglichten es dem Team, eine spezielle Karte zu entwickeln, die Strassenabschnitte identifiziert, die von besonderer Bedeutung sind. Diese Karte setzt sich aus verschiedenen Datenebenen zusammen, einschliesslich bekannter Unfälle aus der Vergangenheit und eines Algorithmus zur Risikovorhersage für jedes Strassensegment.

Um die Daten zu sammeln, zeichnen die an den Versuchen teil-

Die vernetzte «RoadSafe»-Technologie hat das Potenzial, Autofahrer auf risikoreiche Streckenabschnitte aufmerksam zu machen.

LANXESS

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anxess erweitert sein Sortiment an halogenfrei flammgeschützten und glasfaserverstärkten Polyamid-6-Compounds um Durethan BKV30FN01 und Durethan BKV30FN04 DUS064.

Beide Produkte zielen auf den Einsatz in Bauteilen mit grösseren Wanddicken und höheren Anforderungen an die Brandwidrigkeit. Einsatzpotenzial besteht unter anderem in der Elektromobilität und deren Peripherie – so etwa bei dickwandigeren Batterieabdeckungen oder Ladesteckern und zugehörigen Steckeraufnahmen.

Vereinfacht gilt, je dünner die Wanddicke, umso höher muss der Gehalt an Flammschutzmittel im Compound sein, um eine V0-Klassifizierung zu erzielen. Viele Bauteile, die eine hohe Flammwidrigkeit mitbringen müssen, sind

Bild: Lanxess

HALOGENFREI FLAMMGESCHÜTZTE KUNSTSTOFFE

Die neuen halogenfrei flammgeschützten und glasfaserverstärkten Compounds können beispielsweise für dickwandigere Batterieabdeckungen eingesetzt werden.

aber deutlich dicker als 0.4 mm.

Sie können daher mit Compounds hergestellt werden, die mit weniger Flammschutzmittel additiviert sind, aber dennoch eine ausreichende Brandwidrigkeit zeigen.

Durethan BKV30FN01 und Durethan BKV30FN04 DUS064 sind für Bauteile massgeschneidert, deren Wanddicken im Bereich von 0.75 bis 1.5 mm und darüber liegen.

Die Compounds weisen eine UL V-0-Einstufung bei 0.75 (Durethan BKV30FN01) und 1.5 mm (Durethan BKV30FN04 DUS064) auf. Dank des angepassten Flammschutzpakets lassen sich die Materialtypen beim Spritzgiessen sehr gut verarbeiten.

Ausserdem ergeben sie auch bei grösseren, flächigen Bauteilgeometrien gute Oberflächenqualitäten. (pd/ sag)

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neue Fortschritte vermeldet. Manchmal handelt es sich dabei um bessere Materialkombinationen bei den Elektroden oder beim Elektrolyten, oder es haben sich Veränderungen in der Bauform der Zellen ergeben, welche zu funktionalen Verbesserungen führen. In diesen Bereichen darf in den nächsten Jahren bestimmt noch mit weiteren Verbesserungen gerechnet werden.

Bild 1. Die konventionelle TeslaBatterie besteht aus Hunderten von einzelnen Li-Ionen-Zellen, welche zu Modulen und dann zur Batterie zusammengebaut werden.

Batterietechnik

FESTE ELEKTROLYTEN Lithium-Ionen-Batterien gelten als Energieträger der Zukunft. Da sie erst vor wenigen Jahrzehnten entwickelt worden sind, werden noch ständig weiterführende Entwicklungen gemacht, welche auch fortlaufend in die Serienproduktion einfliessen. In einigen Jahren sollte die Technologie in Verbindung mit festen Elektrolyten und dadurch verbesserten Eigenschaften die Serienreife erlangen.

Text/Bilder: Andreas Lerch

D Bild 2. Die Einwegbatterie stellt ein galvanisches Primärelement dar.

1 positiver Pol – 2 Kohlestift – 3 Mangandioxid-Masse (Elektrolyt) – 4 negativer Pol – 5 Zinkbecher – 6 Isolierhülse.

ie Entwicklungsgeschichte vieler technischer Errungenschaften zeigt, dass für die Verbreitung einer neuen Erfindung die Zeit reif und das Bedürfnis nach dieser Erfindung da sein muss. Sind diese Voraussetzungen gegeben, so wird sich eine Entwicklung rasch im Markt verbreiten, und dadurch werden auch viele Betriebe motiviert, daran (weiter) zu arbeiten und sie zu verbessern. Deutlich kann dies bei der bekannten Geschichte des Verbrennungsmotors nachvollzogen werden. Neben dem deutschen Nikolaus August Otto wurde auch in England, Frankreich und Österreich an Verbrennungsmotoren und automobilen Antrieben gearbeitet. Durch den Erfolg des Automobils wurden

die Entwicklungen verstärkt, und heute werden unsere Strassen von ausgereiften Produkten befahren.

Auch die Bleibatterie (korrekt wäre Bleiakkumulator – Bild 3) wurde vor 200 Jahren erfunden und ist heute fertigungs- und materialtechnisch ausgereift, so dass nur noch kleine Verbesserungen im dezimalen Prozentbereich erreicht werden können.

Ganz anders sieht es beim Li-IonenAkku aus. In den 1960er Jahren wurden die chemischen Prozesse gefunden und im Labor erforscht.

In den 1990er Jahren kamen die ersten Einsätze in Videokameras und anderen unterhaltungselektronischen Geräten. Das ist nun einmal gerade 25 Jahre her und deshalb werden an diesem Energieträger fast täglich

Batterieeinteilung Der Begriff der Batterien kann weit gefasst werden. Sicher gehören die Primärelemente (Bild 2) dazu, welche auch technisch korrekt Batterien genannt werden, aber auch die Sekundärelemente (Bild 1 und 3), welche in der technischen Definition eigentlich die Akkumulatoren darstellen. Der Unterschied zwischen diesen beiden Batterietypen liegt darin, dass der chemische Prozess bei Primärelementen nur in einer Richtung abläuft, während er bei Sekundärelementen reversibel, also umkehrbar ist. In der Praxis bedeutet das, dass Sekundärelemente wieder geladen werden können. Je nach Materialpaarung können bis zu einigen 1000 Ladezyklen durchgeführt werden, ohne dass sich eine wesentliche Kapazitätsverschlechterung einstellt. In den meisten Fällen wird heute sowohl bei Primär- als auch bei Sekundärelementen von «Batterien» gesprochen. Der Begriff Akku oder Akkumulator wird hin und wieder eingesetzt, aber nicht mehr konsequent angewendet.

Als dritte Art von Batterie kann die Brennstoffzelle (Bild 4) angeschaut werden. Diese muss nicht wieder aufgeladen werden, da die eine Elektrode der Brennstoffzelle immer von neuem Wasserstoff versorgt wird und so diese Batterie immer weiter Spannung abgeben kann, solange der Wasserstoffvorrat nicht zu Ende ist.

Funktion Alle drei Arten von Batterien funktionieren grundsätzlich gleich: Ein Redoxvorgang besteht darin, dass

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Bild 3. Die bekannte Blei-Batterie stellt ein Sekundärelement dar und ist gemäss der Definition ein Akkumulator, weil sie nach dem Entladen wieder geladen werden kann. an der einen Stelle eine Reduktion, an der anderen Stelle eine Oxidation erfolgt. Eine Oxidation ist gemäss Definition ein chemischer Vorgang, bei welchem Elektronen abgegeben werden. Bei einer Reduktion werden Elektronen aufgenommen.

Wird eine Batterie entladen, so werden am Minuspol (Anode) Verbindungen aufgespalten und ionisiert. Es entstehen einerseits positive Ionen und andererseits negative, freie Elektronen. Während die Elektronen durch das Bordnetz vom Minuspol zum Pluspol getrieben werden, strömen die Ionen durch den Elektrolyten der Batterie zum Pluspol. Dort wird/werden durch die Reduktionsreaktion das Elektron oder die Elektronen, welche durch das Bordnetz geflossen sind und dort elektrische Arbeit verrichtet haben, wieder eingefangen und chemisch gebunden. Diese Verbindung steht auf einem geringeren Energieniveau als die Oxidationsreaktion. Aus diesem Grund konnten die Elektronen im Bordnetz auch Arbeit verrichten.

Voraussetzungen zur Funktion Damit eine Batterie funktionieren kann, müssen also zwei chemische Reaktionen herausgefunden werden, bei denen die Oxidation (= Elektronenabgabe) auf einem höheren Energieniveau abläuft als die Reduktion (= Elektronenaufnahme). Diese beiden Reaktionen müssen zusätzlich örtlich getrennt ablaufen: die eine am Minus-, die andere am Pluspol.

Als weitere Voraussetzung gilt, dass die elektrischen Leiter des Bordnetzes nur Elektronen transportieren können, nicht aber Ionen, und dass der Elektrolyt umgekehrt nur Ionen transportieren kann, nicht aber Elektronen.

In den elektrischen Grundlagen wird vermittelt: Feste Leiter sind Elektronenleiter, und flüssige beziehungsweise gasförmige Leiter sind Ionenleiter. Demzufolge wird die vorgängig formulierte Voraussetzung grundsätzlich erfüllt werden.

Diese Elektronen- bzw. Ionenwanderung muss zudem schnell und möglichst widerstandslos verlaufen.

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Andernfalls sinkt die spezifische Leistungsfähigkeit der Batterie und die Batterie wird warm.

Bei einem Sekundärelement kommt die erschwerende Forderung dazu, dass die chemischen Reaktionen an Anode und Kathode reversibel sein müssen. Wird der Batterie Energie zugeführt, verlaufen die chemischen Reaktionen umgekehrt: Am Pluspol werden Elektronen frei, und die verbinden sich am Minuspol auf einem höheren Energieniveau wieder mit dem anderen Elektrodenwerkstoff. Daher werden die Anschlüsse Anode und Kathode beim Laden und Entladen eigentlich vertauscht. Diese Umkehrbarkeit macht aber die Elektrizität im Automobil interessant.

Früher ging es dabei nur um relativ geringe Energiemengen in der Bleibatterie, heute geht es um grosse Energieinhalte bei der Elektromobilität. Es wäre in beiden Fällen unvorstellbar, dass eine entladene Batterie immer ersetzt und entsorgt werden müsste.

Funktion der Li-Ion-Batterie (Bild 5) Lithium ist ein sehr reaktives Metall und verspricht dafür eine hohe Zellenspannung (ca. 3.7 V). Als Elektrolyt muss eine ionenleitende wasser- und sauerstofffreie Flüssigkeit gefunden werden. Lithium reagiert heftig mit Sauerstoff und kann diesen sogar dem Wasser entziehen. Darum basieren die Elektrolyten häufig auf Kohlenwasserstoffen. Diese sind aber brennbar und beschränken die Betriebstemperaturen der Batterien.

Für die negative Elektrode wäre reines Lithium optimal. Da sich dieses während des Entladeprozesses ionisiert und in Lösung geht, müssen die Li-Ionen beim Laden wieder zum Minuspol zurückkehren. Bei dieser Rückwanderung verteilt sich das Lithium aber nicht mehr regelmässig auf der Oberfläche. Es werden Dendriten (griech. Baum) gebildet, also spitze, baumartige Gebilde, welche die Separatoren durchdringen und zu Kurzschlüssen in den Zellen führen können. Aus diesem Grund werden bei den Batterien «Wirtsmaterialien» verwendet, welche in der Lage sind, die Lithium-Ionen aufzunehmen, und die Dendritenbildung verhindern.

Die negative Anode besteht aus Kohlenstoff, bei der positiven Kathode werden die Materialzusammensetzungen immer wieder verändert. Das heisst, die Wissenschaftler sind sich noch nicht einig, welche Materialmischung die besten Eigenschaften aufweist.

Beim Entladevorgang wandern die positiv geladenen Lithium-Ionen von der Anode (Minuspol) durch den Elektrolyten und den Separator zur Kathode (Pluspol), während die entsprechenden negativ geladenen Elektronen den gleichen Weg ausserhalb der Batterie durch eine elektrische Leitung und einen Verbraucher absolvieren.

Beim Pluspol werden die Elektronen aufgenommen (Reduktionsvorgang).

Verbesserungen Je mehr Lithium in der Minusplatte untergebracht werden kann, desto grösser wird die spezifische Ener-

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Vorstellungsmodell Die Gitterstruktur sei ein Parkhaus für Autos (Bild 7). Die tragenden Säulen stellen die grossen (grünen) Anionen dar, die gelben Autos sind die originalen Kationen. Die leeren Parkfelder können von blauen Autos belegt werden. Die blauen Autos sind die «fremden» Kationen, welche im Parkhaus parkieren, das Parkhaus aber auf der anderen Seite auch wieder verlassen können. Je mehr blaue Autos das Parkhaus belegen können, desto grösser wird die «Leitfähigkeit».

Vorteile in der Zukunft Bei der aktuellen Entwicklung geht es gemäss Prof. Dr. Kai Peter Birke von der Universität Stuttgart um die bekannten fünf Punkte bei der Batterieentwicklung: • bestmögliche Leistungsdichte • bestmögliche Energiedichte • maximale Sicherheit • hohe Lebensdauer • geringe Kosten

Bild 4. Auch die Brennstoffzelle stellt eine Art Batterie dar. Atome werden zerlegt, die Elektronen strömen durchs Bordnetz und die Ionen durch den (Fest-) Elektrolyten. gie der Batterie (J/kg). Damit steigt aber auch die Gefahr der Dendritenbildung. Zusammen mit dem brennbaren Elektrolyten ergibt sich so eine gefährliche Mischung. Deshalb bleibt der Lithiumgehalt beschränkt.

Eine Möglichkeit, den Lithiumgehalt erhöhen zu können, wären beständigere Elektrolyten. Dazu müssten diese aus festem Material gefertigt werden. Da feste Stoffe grundsätzlich aber ausschliesslich Elektronen leiten und keine Ionen, muss das Material speziell zusammengesetzt und gemischt sein.

Festelektrolyt Ionenleiter oder Festelektrolyte sind Salze, welche in festem Zustand Ladungsträger (Ionen) transportieren können. Salze sind Ionenbindungen aus Metallen (Kationen) und Nicht-

metallen (Anionen). Die Anionen und Kationen ordnen sich in einer bestimmten Gitterstruktur. Würden sie eine reine Kugelstruktur bilden (Bild 6), könnte sich kein zusätzliches Ion dazwischenzwängen und Ladung übertragen. Es braucht also Lücken und Freiräume, in welche zusätzliche Ionen ein- oder zwischengelagert werden können.

Zwei Eigenschaften von Ionenverbindungen machen die Ionenleitfähigkeit vorstellbar: In der Regel sind die Anionen grösser als die Kationen, zudem handelt es sich nicht um starre Kugeln, sondern um etwas elastische Gebilde. Dazu gibt es Ionenverbindungen, welche nicht im stöchiometrischen Verhältnis aufgebaut sind.

Das bedeutet, dass eventuell gewisse Kationen fehlen und so noch aufgefüllt werden können.

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Bei den Kosten erwarten die Wissenschaftler des Fraunhofer-Institutes Dr. Christoph Neef und Dr. Axel Thielmann bereits in den nächsten Jahren erste Verträge für Batteriezellen, welche unterhalb der magischen Grenze von 100 $/kWh liegen. Natürlich handelt es sich dabei um die

Einkaufspreise der Grosseinkäufer, und es geht dabei um die Zellpreise ohne die gesamte Peripherie. An den Kosten der Zellproduktion seien die Fertigungskosten nur gerade mit 5% beteiligt. 70% der Kosten lägen bei der Kathodenproduktion und da vor allem bei deren Materialien. Die restlichen 25 % der Kosten entfielen auf die Anoden- und andere Materialien. So schreibt das CenterAutomotive Research der Universität Duisburg-Essen.

Forschungs- und Entwicklungsstand Prof. Dr. Philippe Vereecken von der Universität Leuven erklärt, dass erste Festkörperbatterien bereits im Handel seien, für einen Durchbruch jedoch die Ionenleitfähigkeit noch zu schlecht sei und deshalb die Temperaturen zu hoch steigen würden. Die Forschung konzentriere sich aus diesem Grund seit Jahren auf die Verbesserung der Ionenleitfähigkeit. Toyota habe einen sulfidischen anorganischen Festelektrolyten in Entwicklung, welcher sehr vielversprechend sei. Daran arbeitet auch die TU Graz und beschreibt den Ionenleiter mit der Abkürzung LTPS für Lithium-Titanthiophosphat (LiTi2(PS4)3). LTPS weist eine ungewöhnliche Kristallstruktur auf, deren Eigenschaft die Forscher mit «geometrischer Frustration» beschreiben. Die Ionen seien aus energetischen Gründen mit ihrem

Bild 5. Bei der Lithium-Batterie lagern sich die Verbindungen zum Teil nur ein, und es müssen nicht immer chemische Reaktionen passieren. Auch aus diesem Grund weisen diese Batterien besonders hohe spezifische Leistungsdichten auf.

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Bild 6. In der Kugelgitterstruktur gibt es keinen Platz mehr für Einlagerungen von Fremdatomen. jeweiligen Verweilplatz im Gitterverbund nicht zufrieden und hätten so das Bedürfnis, immer weiter zu wandern (dieses Bedürfnis wird mit Frustration bezeichnet). Dadurch würden sich die Lithiumionen in diesem Gitter sehr schnell bewegen, was die Leistungsdichte der Batterie erhöht.

Auch Entwicklungen mit oxidischen anorganischen Granatelektrolyten (Lithium-Lantal-Zirkoniumoxid) werden grundsätzlich positive Eigenschaften zugesprochen.

Die Wissenschaftler und Forscher der Empa arbeiten ebenfalls am Festelektrolyten. Über das Elektrolytmaterial hüllen sie sich in Schweigen, dafür sprechen sie bereits von reinen Lithiumelektroden.

Ziele Wahrscheinlich wird es nicht der Realität entsprechen, dass plötzlich der Festelektrolyt den flüssigen Elektrolyten einfach ersetzen wird.

Vermutlich werden verschiedene Zwischenstufen eine Marktfähigkeit erreichen können. Derzeitige Elektrolyte beginnen sich bereits bei 60 °C zu zersetzen. Prof. Birke schätzt, dass mit einer Weiterentwicklung zum gelartigen Elektrolyten die Temperatur auf ca. 80 °C gesteigert werden könnte. Wenn das gelingen würde, könnte die aufwendige aktive Kühlung durch die passive Kühlung ersetzt werden, was den gesamten Batteriekomplex einfacher und vor allem leichter machen würde.

Bild 7. Das Vergleichsmodell zum Festelektrolyten: Die grünen Anionen bilden das Grundgerüst des Parkhauses, die gelben Kationen stellen das Gleichgewicht her und die blauen Kationen sind die Ladungsträger, welche das Parkhaus möglichst schnell wieder verlassen.

Als Endziel sollen Festkörperbatterien sicherer, zuverlässiger und langlebiger sein als herkömmliche Li-Ionen Batterien mit flüssigem Elektrolyten. Wenn dadurch auch wirklich der Einsatz von reinen LithiumElektroden möglich würde, könnte sowohl die Energie- wie auch die Leistungsdichte der Batterien vergrössert werden. Dazu würde es möglich, die Ladezeiten zu verkürzen, was mit der Leistungsdichte der Batterien zusammenhängt.

Zu guter Letzt müssen die benötigten Materialien auch noch für einen Grosseinsatz verfügbar sein. Und das wird mit der grossen Anzahl von Fahrzeugen, welche dereinst eine Hochvoltbatterie «wollen», sicher eine Herausforderung. Die Aussage von Dr. Schmidt, des damaligen Forschungschefs von BMW, welche

er vor mehr als 20 Jahren in einem Vortrag machte, ist heute fast aktueller denn je: «Das grösste Problem des Autos ist – sein Erfolg!»

LÖSUNG ZUR AUSGABE 10/2021 1. Die Vorkammerzündung, welche die Klopfgefahr im Hochlastbetrieb vermindert.

2. Natürlich ein Benzinmotor: Der Diesel hätte keine Zündkerzen und wäre höher verdichtet.

3. 200 g/kWh bei PWDieselmotoren, 220 g/kWh bei PW-Benzinmotoren.

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FRAGEN

1. Die Begriffe Anode und Kathode werden den Batteriepolen normalerweise für die Entladung zugewiesen. Was würde sich an der Begriffszuteilung bei der Batterieladung verändern und weshalb?

2. Welche der folgenden Begriffe gehören während des Entladevorgangs einer Batterie zum Minuspol?

Anode, Kathode, Oxidation, Reduktion, Elektronenaufnahme, Elektronenabgabe 3. Was wird durch den Festelektrolyten im Li-Ionen-Akku grundsätzlich verbessert?

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Pre-Crash Safety Monitor ermöglicht eine Anpassung der Airbagauslösestrategie durch Überwachung der Fahrzeugumgebung.

Insassenschutz

VOM AIRBAG ZUR «ALLROUND PROTECTION» Continental entwickelt unter dem Motto «Allround Protection» neue Funktionen für einen umfassenden Insassenschutz. So soll etwa die Airbagauslösestrategie enger an die Situation, die Insassen und deren Position angepasst werden – durch Signale vernetzter Steuergeräte lassen sich neue Funktionen realisieren, die ermöglichen, Airbags früher und kontrollierter auszulösen.

Text: Stefan Gfeller | Bilder: Continental

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ontinental begann bereits 1981 in Regensburg mit der Entwicklung von Airbagsteuergeräten (Airbag Control Units, ACU), dem Herzstück des lebensrettenden Airbagsystems, und vor 35 Jahren lief die Produktion an. Seitdem wurden weltweit über 350 Millionen ACU an Standorten des Technologieunternehmens gefertigt.

Die Steuergeräte erfüllen höchste Ansprüche an Crashsicherheit und zuverlässige Airbagzündungen. Das Signal dazu bekommt eine ACU unter anderem von sogenannten Drucksatelliten, also Sensoren, welche die Druckwelle einer Kollision erfassen und melden. Bei diesen Drucksatelli-

ten ging Continental vor 25 Jahren als Pionier in die Produktion, und seither stieg die Zahl der Airbags im Fahrzeug bekanntlich immer weiter an.

Airbagauslösestrategie optimieren Auf dieser Erfahrung aufbauend, entwickelt Continental neue Funktionen, um die Schutzwirkung der Airbags im Auto noch weiter zu optimieren, wie Laurent Fabre, Leiter der Geschäftseinheit Passive Sicherheit und Sensorik bei Continental, ausführt: «Leben im Strassenverkehr zu retten, ist seit 40 Jahren der Antrieb für unsere Innovationen und Motivation, jeden Tag an ihnen zu arbeiten. Heute, mit der zunehmenden Anzahl von Sensoren und

Rechenleistung in den Fahrzeugen, können wir das Sicherheitsniveau für alle Verkehrsteilnehmer noch weiter erhöhen.» Unter dem Motto «Allround Protection» beziehungsweise «umfassende Schutzfunktionen» sollen die beiden Blickrichtungen aus dem Fahrzeug heraus (Pre-Crash Safety) und ins Fahrzeug hinein (Occupant Safety Monitoring) zukünftig stärker vernetzt werden, um die Airbagauslösestrategie enger an die Situation, die Insassen und deren Position anzupassen. Insbesondere geht es darum, durch Signale vernetzter Steuergeräte neue Funktionen zu realisieren, die es ermöglichen, Airbags früher und kontrollierter auszulösen – gerade beim Seitencrash zählt hier jede Milli sekunde.

Dediziertes Airbagsteuergerät Das Airbagsystem leistet im modernen Fahrzeug einen zentralen Beitrag zu einer sicheren Mobilität und wurde über die Jahre vor allem quantitativ weiterentwickelt. So galt es zu Beginn, einen einzigen Luftsack – den Fahrer-Airbag – anzusteuern. Bald kamen ein Beifahrer-Airbag und Gurtstraffer hinzu, und heute steuert eine moderne ACU bis zu 48 Zündkreise,

wobei diese Zahl künftig eher noch weiter steigen wird. Da die Leistungsanforderung an eine ACU je nach Segment, Fahrzeug und Ausstattung variiert, müssen die Steuergeräte skalierbar sein. Continental bietet dazu drei modularen Ausbaustufen seiner Airbagsteuergeräte, die je nach Version über grundlegende Funktionen für Frontal- und Heckaufprallschutz durch Front-Airbags und Gurtstraffer bis hin zu zusätzlichen Funktionen für Updates-over-the-Air, Cyber Security und Crasherkennung auch während des Ladevorgangs von Elektrofahrzeugen verfügen.

Im Zuge der Neuordnung der E/EArchitektur (elektrisch-elektronische Architektur) mit einer Zentralisierung und wenigen Hochleistungscomputern wandeln sich Steuergeräte vermehrt zu software-basierten Produkten – nicht so das Airbagsteuergerät, wie Jochen Zimmermann, Leiter Forschung und Entwicklung für Insassenschutzsysteme bei Continental, erklärt: «Die ACU wird weiterhin am sichersten Ort im Fahrzeug verbaut, um auch nach schwersten Unfällen beste Leistung zu garantieren. Zudem sind die Anforderungen an die Reaktionsgeschwindigkeit so hoch, dass

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Occupant Safety Monitor: Individuelle, sicherheitsrelevante Entscheidungen werden durch Überwachung des Innenraums abgeleitet. man die benötigten Latenzzeiten für die Übertragung zwischen Entscheider und Aktuatoren am effektivsten in einer dedizierten ACU realisiert. Für Continental ist höchste Performance im Bereich Safety nicht verhandelbar.»

Früher und gezielter zünden Ein Merkmal der «Allround Protection» ist das frühere Zünden der Airbags, um die Personen im Fahrzeuginnenraum optimal abfangen zu können. Entscheidend hierfür ist die Vernetzung von Pre-Crash-Daten. Diese Informationen stammen einerseits von Umfeldsensoren, zum anderen werden weitere Daten wie etwa vom sich in der Basisentwicklung befindenden Occupant Safety Monitor – der Informationen über die Insassen und ihre Positionen im Fahrzeuginneren liefert – in die Berechnungen miteinbezogen. Jochen Zimmermann: «So können wir gezielt früher zünden und beispielsweise die Sitzlehne 300 ms vor einem Frontcrash aufrichten.»

Doch nicht nur der Zündzeitpunkt, sondern auch der Füllgrad des Airbags soll variabler werden: Um ihn in Abhängigkeit von der Insassenposition gezielter steuern zu können, befindet sich ein Airbagsteuerventil

s

in der Vorentwicklung. Das Ventil verfügt über die Dynamik, um den Gasstrom in wenigen Millisekunden in den Airbag zu steuern. Damit können die Abstromöffnungen im Airbag kleiner werden, und der Airbag steht dank Drucknachregelung mit dem Airbagsteuerventil länger – mit der richtigen Härte für die Situation und Insassen. So ist es vorstellbar, den Airbag künftig sogar exakt zum Auftreffzeitpunkt des Passagiers weicher werden zu lassen, so dass der als Rebound bezeichnete Effekt des Zurückschleuderns reduziert wird.

Continental bezeichnet das neue Airbagsteuerventil als eine technische Meisterleistung, denn es steuert 600 bar Druck dynamisch im Millisekundenbereich und das bei aktuell schon unter 300 g Eigengewicht.

Batteriebeschädigungen erkennen Wie der Name schon sagt, geht der Funktionsumfang der «Allround Protection» weit über die Airbagsteuerung hinaus und soll möglichst umfassend sein. So bezieht Continental auch die Sensierung der Batterie in Elektroautos mit in die Planung ein, um den Fahrer nach Aufsetzern oder Steinschlag vor möglichen Bat-

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Mit einem neuen Airbagsteuerventil lässt sich der Füllgrad des Airbags bei einem Unfall gezielter in Abhängigkeit von der Insassenposition steuern. teriebeschädigungen und der damit einhergehenden Brandgefahr zu warnen. Diese neue sensorgestützte Funktion der Battery Impact Detection basiert auf der technologischen Grundlage des druckbasierten Fussgängerschutzsystems und lässt sich künftig ebenfalls in das Airbagsteuergerät integrieren.

Für sehr leichte Beschädigungen und Kontakte schliesslich ist die Kontaktsensierung CoSSy (Contact Sensor System) in Entwicklung, welche die «Allround Protection» abrundet. Das System, welches bereits in der «AUTO&Technik»-Ausgabe 1-2/2020 beschrieben wurde, erkennt Berührun-

gen, die sich bei Schrittgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und einer Person oder einem Objekt ereignen, anhand der Aufnahme von Schallsignalen, so dass das Fahrzeug sofort angehalten werden kann. Einmal installiert, unterstützt CoSSy auch Funktionen wie die Erkennung von Vandalismus (Verkratzen), des Strassenzustandes, des Fahrers anhand der Stimme und sich nähernde Einsatzfahrzeuge. Es stellt überdies einen redundanten Signalpfad bereit und erkennt Objekte, die sich unter Umständen ausserhalb der Nahbereichserfassungszonen anderer Sensorarten befinden.

Die Battery Impact Detection kann mögliche Batterieschäden erkennen und den Fahrer entsprechend warnen.

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64 11/21 CARROSSERIE

Geschäftsfelder oder – seit dem Beginn der Digitalisierungswelle – in der Hilfe bei der Umsetzung der digitalen Transformation.

Rund 180 Gäste, spannende Referenten Das alles waren Themen am traditionellen Unternehmerevent, der von Netzwerkleiter Jürgen Book organisiert und geleitet wurde. Hochkarätige Referenten brachten den rund 180 Gästen neue Geschäftsfelder wie die Restaurierung von Oldtimern oder die Spezialisierung auf CaravaningSchäden näher und zeigten ihnen die Vorteile der Digitalisierung auf. Auch über die zunehmende Bedeutung von Nachhaltigkeit, gerade in dieser Branche, das Geschäftssegment «Fleet» und die Schadensteuerung der Versicherungen wurde gesprochen.

Alexander Bru (2.v.l), Geschäftsführer von Glasurit-Importeur BASF Coatings Services AG, und seine Kollegen aus Deutschland und Österreich begrüssen die Gäste zum Color-Motion-Unternehmerevent 2021.

GLASURIT COLOR MOTION: NEUES NETZWERK FÜR SCHWEIZER CARROSSIERS Das Netzwerk Color Motion der BASF-Lackmarke Glasurit gibt es in Deutschland seit 20 und in Österreich seit 10 Jahren. Am Color-Motion-Unternehmerevent 2021 in München fiel nun der Startschuss für das Netzwerk in der Schweiz.

Text/Bilder: Mario Borri

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ie Lackmarke Glasurit, die in der Schweiz durch die BASF Coatings Services AG vertrieben wird, gibt es seit 1889. Nach dem Zweiten Weltkrieg wurde Glasurit zum Haupt-

lacklieferanten für die deutsche Automobilindustrie und entwickelte sich zum grössten Lackhersteller der Welt. Seit 1965 gehört die Lackmarke mit dem Papagei als Markenzeichen zum Chemie-Riesen BASF.

Rund 180 Gäste folgten der Einladung von Glasurit nach München.

Das Unternehmerleben erfolgreicher machen Das Netzwerk Color Motion wurde 2001 für die deutsche K+L-Branche gegründet, zehn Jahre später folgte Österreich. Ziel von Color Motion ist es, den Partner-Betrieben das Unternehmerleben leichter und erfolgreicher zu machen – sei es in der Beschaffung von Lackmaterial, in der Schulung für neue Produkte und Technogien, in der Eröffnung neuer

Netzwerk wird in der Schweiz vermutlich anders heissen Dass der Event, der vom 24. bis 26. September in der Motorworld München stattfand, erstmals für die Betriebe aller DACH-Länder durchgeführt wurde, war kein Zufall.

Denn gemäss Alexander Bru, Geschäftsführer des Schweizer GlasuritImporteurs wird Color Motion auch in der Schweiz eingeführt, vermutlich aber unter einem anderen Namen.

Details dazu geben Bru und seinTeam von der BASF Coatings Services AG mit Sitz in Pfäffikon (SZ) in Kürze bekannt. www.glasurit.com/de-ch

Das Team von BASF Coatings Services AG mit Alexander Bru (l.), Christine Köpping (r.), Sebastian Wyder (4.v.r.), Timo Hofer (4.v.l.) und Kurt Thoma (2.v.l.) mit den Schweizer Teilnehmern.

Foto: Henrik Petro

CARROSSERIE 11/21 65

V. l.: Timur Özgül, Back Office Manager, Axalta; Andreas Nitschke, Global Operations Director, Arval; Jan Spathelf, Product Manager, TCS; Jörg Brauen, Leiter Motorbusiness, Xpert Center; Sascha Imhof, Project Manager, AutoInterleasing AG; Céline Tambour, Leader Customer Networks, Axalta; Roberto Leucci, Key Account Manager, Axalta; Thomas Nussbaum, Geschäftsführer, Axalta.

EIN STARKES AXALTA-NETZWERK Nach einer erzwungenen Corona-Pause konnten die regionalen Axalta-NetzwerkTreffen im September wieder stattfinden. Die Tour startete am 20. September 2021 in Ascona (TI), gefolgt vom Regiotreffen in Bussigny (VD) am 21. September und endete am 23. September in Langenthal (BE).

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ie Regiotreffen fanden dieses Mal unter besonderen Voraussetzungen statt.

Denn die Five Star und CUI haben fusioniert und sind zu einem einzigen grossen Axalta-Netzwerk, bestehend aus 53 zertifizierten Carrosseriebetrieben, zusammengewachsen. Céline Tambour, Leader Customer Networks bei Axalta Schweiz, freute sich deshalb besonders über die Integration von 14 neuen CUI- und vier neuen Five-Star-Betrieben, die dem Netzwerk beigetreten sind.

Konsolidierung im ganzen EMEA-Raum Auf den Regiotreffen kündigte Thomas Nussbaum, Geschäftsführer Axalta Coating Systems Switzerland GmbH, ebenfalls an, dass derzeit eine Konsolidierung der Axalta-Netzwerke in der gesamten Region Europa, Mittler Osten und Afrika (EMEA) umgesetzt wird. Dies soll genau wie in der Schweiz für einen gemeinsamen, stärkeren Netzwerk-Auftritt sorgen.

Einführung von Drivus, einer breiten Service-Palette an Optimierungsmassnahmen Nach einer kurzen Retrospektive über die 20-jährige CUI-Geschichte und einem Überblick der Five-Star-Highlights der letzten 16 Jahre wurde die Netzwerk-Partner über einen neuen Axalta Business Service informiert: die Einführung von Drivus, einer breiten Service-Palette an Optimierungsmassnahmen für Arbeitsprozesse in den Carrosseriebetrieben.

Neues Angebot: Arval for Partners Darauf folgten eine Präsentation des aktuellen Trainingsangebots und die Ankündigung einiger neuer und zukünftiger Kooperationen. Dazu gehörten neben noch in der Entwicklung stehenden Partnerschaften das Arval-for-Partners-Angebot für flexible Lösungen für Ersatzwagenflotten und die Zusammenarbeit mit dem Touring Club Schweiz für eine attraktive Carrosserie-Reparatur-Aktion für TCS Mitglieder, die im Juni 2021 gestartet wurde.

Interessante Referenten und anregende Gespräche Als weitere Referenten und Geschäftspartner des Netzwerkes nahmen der Tourimg Club der Schweiz (TCS), Arval, Auto Interleasing, Xpert Center und Hagel Center Gregtec GmbH an den Veranstaltungen teil. Die drei Regiotreffen endeten jeweils mit einem gemütlichen Abendessen und anregenden Gesprächen. (pd/mb) www.axalta.com/ch

Spannende Referate für die Regiotreffen-Teilnehmer.

66 11/21 VORSCHAU

LESEN SIE IN DER AUSGABE 12/2021: & Wirtschaft

&Technik

TITELTHEMA transport-CH/aftermarket-CH Eine Nachlese der mit Spannung erwarteten Leitmessen transport-CH und aftermarket-CH, die vom 10. bis 13. November gemeinsam in Bern ausgetragen werden.

WIRTSCHAFT Ersatzteile Eine Übersicht der Ersatzteileanbieter, ihrer Vertriebskonzepte und Logistik.

Werkzeug Vom einfachen Schraubenschlüssel bis zum Spezialwerkzeug.

Aus- und Weiterbildung Weiterbildungsangebote im Überblick.

FACHWISSEN Hybridsysteme Der Hybrid ist als Zwischenlösung auf dem Weg zur Elektromobilität in aller Munde. Die Einteilungen der Antriebe sind allerdings zum Teil verwirrend. Toyota beispielsweise hat sich der leistungsverzweigten Version verschrieben. Wie unterscheidet sich diese aber von anderen Hybridsystemen und ist für die Leistungsverzweigung unbedingt ein Planetengetriebe notwendig? Diese und andere Fragen zur Klassifizierung der unterschiedlichen Hybridantriebe beantwortet das «Fachwissen» der November-Ausgabe von AUTO&Technik.

SCHWERPUNKT Branchenevent GO! Der Branchenevent findet im Rahmen der Fachmesse transport-CH/aftermarket-CH statt. Wir berichten in einer Nachlese von den Highlights.

Aus- und Weiterbildung Gerade im Carrosseriebereich, wo immer wieder neue Produkte auf den Markt kommen, die neue Applikationstechniken vorschreiben, und die Digitalisierung langsam Einzug hält, ist die regelmässige Weiterbildung für die Mitarbeitenden sehr wichtig.

AUTO-EVENTS 2021 Termin

Veranstaltung

Ort

Internet

04.11.21-07.11.21

Auto Zürich

Zürich

auto-zuerich.ch

06.11.21

Pickup Truck Meet

Rothenburg/LU

acecafeluzern.ch

10.11.21-13.11.21

Transport-CH/Aftermarket-CH

Bern

transport-ch.com

13.11.21

American Car Meet

Rothenburg/LU

acecafeluzern.ch

14.11.21

Offroader Meet

Rothenburg/LU

acecafeluzern.ch

20.11.21

Japanese Car Meet

Rothenburg/LU

acecafeluzern.ch

21.11.21

Performance Car Meet

Rothenburg/LU

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04.12.21

Swiss OTM

Brunegg/AG

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11.12.21

Tiny Car Meet

Rothenburg/LU

acecafeluzern.ch

18.12.21

4x4 Meet

Rothenburg/LU

acecafeluzern.ch

19.12.21

V8 Christmas Meet

Rothenburg/LU

acecafeluzern.ch

26.12.21

Winter American Car Meet

Rothenburg/LU

acecafeluzern.ch

27.01.21

Swiss Car Registry

Safenwil/AG

swisscarregister.ch

18.01.22

Tag des Garagisten

Bern

agvs.ch

19.01.22

Winter Raid

Seefeld/A

raid.ch

02.02.22-06.02.22

Salon Retromobile

Paris

retromobile.com

03.03.22-06.03.22

Moto Festival

Bern

motofestival.ch

TRANSPORT-CH/AFTERMARKET-CH

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ie Messe transport-CH Bern findet vom 10. bis 13. November 2021 statt und ist der Schweizer Nutzfahrzeugsalon. Die Expotrans SA organisiert zudem gleichzeitig mit dem Schweizer Nutzfahrzeugsalon transport-CH erstmals auch die aftermarket-CH als schweizweite Leitmesse für die gesamte Garagen- und Carrosseriezulieferbranche. Zahlreiche nationale und internationale Aussteller präsentieren auf der transport-CHMesse Bern die neuesten Ent-

wicklungen, Dienstleistungen und Angebote an schweren und leichten Nutzfahrzeugen, Aufbauten und Anhänger, Komponenten, Ausstattung, Ausrüstung und Zubehör für Nutzfahrzeuge sowie Werkzeug, Hebe- und Arbeitsgeräte oder auch Aus- und Weiterbildung. Ein informatives Rahmenprogramm mit Konferenzen und Symposien sowie verschiedenen Highlights rundet das Ausstellerangebot der Berner transport-CH-Messe ab. www.transport-ch.com

BRING BACK THE WOW. Sie wissen, dass es bei der Fahrzeugwäsche um viel mehr geht als saubere Autos.

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