SUE - Self-driving urban e-shuttle; Teilvorhaben: Entwicklung einer zulassungsfähigen und redundanten 48V Antriebseinheit sowie Entwicklung eines Skateboards als Antriebsbasis für das autonome Fahrzeug

Abstract

Das Projekt „SUE – Self-Driving Urban E-Shuttle“ verfolgte das Ziel, ein autonomes urbanes Elektrofahrzeug mit redundanter 48V-Antriebseinheit und Batteriesystemen zu entwickeln. ElringKlinger übernahm die Entwicklung der Batteriemodule, des Batteriesystems und deren Integration in ein Skateboard-Chassis. Die Architektur wurde aufgrund geänderter Bauraumvorgaben angepasst: Zwei kompakte Batteriesysteme mit jeweils drei Modulen wurden realisiert, um Redundanz und Sicherheit zu gewährleisten. Die technische Umsetzung umfasste die Weiterentwicklung eines 60V-Moduls zu einem 48V-Modul, Optimierungen an Modulrahmen, Kühlplatte und Zellkontaktierung sowie umfangreiche mechanische und thermische Simulationen. Vibrations- und Schocktests nach LV124 sowie thermische Propagationstests wurden durchgeführt. Designanpassungen wie optimierte Bondgeometrien und redundante Bondverbindungen erhöhten die mechanische Robustheit. Das Batteriesystem besteht aus drei parallel verschalteten Modulen, einer Hochvoltverteilerbox (HVJB) mit Schützen, Sicherungen und einem Batteriemanagementsystem (BMS). Sicherheitsfunktionen wie Überstrom-, Übertemperatur-, Überladung- und Tiefentladeschutz wurden erfolgreich nach ECE R100 getestet. Ein Wasserstoffsensor zur Früherkennung thermischer Durchgehprozesse erfüllt die Anforderungen der EU-Batterieverordnung. Die Systeme bestanden EMV-Prüfungen und wurden erfolgreich ins Fahrzeug integriert. Der erwartete Nutzen liegt in der Bereitstellung eines sicheren, effizienten und skalierbaren Batteriesystems für autonome urbane Mobilitätslösungen. Die Ergebnisse sind verwertbar für zukünftige Shuttle-Systeme und bieten wirtschaftliche sowie technische Erfolgsaussichten. The project "SUE – Self-Driving Urban E-Shuttle" pursued the goal of developing an autonomous urban electric vehicle with a redundant 48V drive unit and battery systems. ElringKlinger was responsible for the development of the battery modules, the battery system and their integration into a skateboard chassis. The architecture was adapted due to changed installation space specifications: Two compact battery systems, each with three modules, were implemented to ensure redundancy and safety. The technical implementation included the further development of a 60V module into a 48V module, optimisations of the module frame, cold plate and cell contacting as well as extensive mechanical and thermal simulations. LV124 vibration and shock tests and thermal propagation tests were performed. Design adjustments such as optimized bond geometries and redundant bond connections increased mechanical robustness. The battery system consists of three modules connected in parallel, a high-voltage distribution box (HVJB) with contactors, fuses and a battery management system (BMS). Safety functions such as overcurrent, overtemperature, overcharge and deep discharge protection have been successfully tested according to ECE R100. A hydrogen sensor for the early detection of thermal run-through processes meets the requirements of the EU Battery Regulation. The systems passed EMC tests and were successfully integrated into the vehicle. The expected benefit lies in the provision of a safe, efficient and scalable battery system for autonomous urban mobility solutions. The results can be used for future shuttle systems and offer economic and technical prospects of success.