VIAVISION NACHRICHTEN AUS DER MOBILEN ZUKUNFT

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1 März 2013 VOLKSWAGEN NACHRICHTEN AUS DER MOBILEN ZUKUNFT ht sicher Carbon Hybrid Plug-in effizient sparsam mobil aerodynamisch Monocoque E-Mo ium-ionen-batterie Polycarbonat zukunftsweisend innovativ Leichtbau CFK stromlinienför -Liter-Auto Batteriemanagementsystem speicherbar Co 2 -arm E-Fahrzeug Forschung Entwickl ie Prototyp Mobilität Elektromobilität leicht sicher Carbon Hybrid Plug-in effizient spar bil aerodynamisch Monocoque E-Motor Lithium-Ionen-Batterie Polycarbonat zukunftsweis ovativ Leichtbau CFK stromlinienförmig Ein-Liter-Auto Batteriemanagementsystem speicher -arm E-Fahrzeug Forschung Entwicklung Serie Prototyp Mobilität Elektromobilität leicht sic bon Hybrid Plug-in effizient sparsam sam mobil aerodynamisch Monocoque E-Motor Lithium-Ion terie Polycarbonat ona zukunftsweisend e innovativ Leichtbau CFK stromlinienförmig mig Ein-Liter-A teriemanagementsystem tsy stem speicherbar Co 2 -arm E-Fahrzeug Forschung Entwicklung Serie e Proto bilität Elektromobilität leicht sicher Carbon Hybrid Plug-in effizient sparsam mobil aerody ch Monocoque oque E-Motor Lithium-Ionen-Batterie i n-ba tterie Polycarbonat zukunftsweisend innovativ novativ Leic CFK stromlinienförmig ienf mi Ein-Liter-Auto to Batteriemanagementsystem ag mentsystem speicherbar Co 2 -arm E-Fa g Forschung Entwicklung ng Serie Prototyp Mobilität t Elektromobilität leicht sicher Carbon Hyb g-in effizient sparsam mobil aerodynamisch Monocoque E-Motor Lithium-Ionen-Batterie P bonat zukunftsweisend send innovativ iv Leichtbau CFK stromlinienförmig Ein-Liter-Auto Batterie ementsystem speicherbar Co 2 -arm E-Fahrzeug Forschung Entwicklung Serie Prototyp otyp Mobil ktromobilität leicht sicher Carbon Hybrid Plug-in effizient sparsam mobil aerodynamisch oque E-Motor Lithium-Ionen-Batterie t erie Polycarbonat onat zukunftsweisend innovativ iv Leichtbau omlinienförmig mig Ein-Liter-Auto to Batteriemanagementsystem t mentsystem speicherbar Co 2 -arm E-Fahrzeug F ung Entwicklung Serie e Prototyp Mobilität Elektromobilität ob lität leicht sicher Carbon Hybrid Plug zient sparsam sam mobil aerodynamisch Monocoque E-Motor or Lithium-Ionen-Batterie Polycarbo unftsweisend send innovativ Leichtbau CFK stromlinienförmig nför Ein-Liter-Auto to Batteriemanagem emanagem em speicherbar Co 2 -arm E-Fahrzeug Forschung Entwicklung Serie Prototyp Mobilität Elekt bilität leicht sicher Carbon Hybrid Plug-in effizient sparsam sam mobil aerodynamisch Monoco otor Lithium-Ionen-Batterie Polycarbonat zukunftsweisend innovativ Leichtbau CFK stro nförmig Ein-Liter-Auto iter-auto Batteriemanagementsystem mentsystem speicherbar Co 2 -arm E-Fahrzeug Forsch wicklung Serie Prototyp Mobilität Elektromobilität leicht sicher Carbon Hybrid Plug-in effiz rsam mobil aerodynamisch Monocoque E-Motor Lithium-Ionen-Batterie Polycarbonat zukun send innovativ Leichtbau CFK stromlinienförmig Ein-Liter-Auto Batteriemanagementsys icherbar Co 2 -arm E-Fahrzeug Forschung Entwicklung Serie Prototyp Mobilität Elektromobil ht sicher Carbon Hybrid Plug-in effizient sparsam mobil aerodynamisch Monocoque E-Mo ium-ionen-batterie Polycarbonat zukunftsweisend innovativ Leichtbau CFK stromlinienför -Liter-Auto Batteriemanagementsystem speicherbar Co 2 -arm E-Fahrzeug Forschung Entwicklu Der XL1 zeigt, wie es geht

2 Quellen: Seite 5: PRTM Management Consulting (Stand 2011), Seite 7: Mennekes; Siemens (beide Stand 2013), Seite 11: Technische Universität Ilmenau; Institut für Luft- und Kältetechnik Stuttgart (beide Stand 2012) Inhalt Innovationsschub 2 Dr. Ulrich Hackenberg Zeitgemäßer Fahrzeugbau 3 So fährt man heute Intelligenter Antrieb 4 Die TwinDrive- Technologie Speicherbar 6 Strom für E-Fahrzeuge und Hybride Leicht gemacht 8 Neue Materialien geringes Gewicht Windschnittig 10 Aerodynamik im Fahrzeugbau Stromlinien 11 Luft und andere Widrigkeiten Impressum Herausgeber Volkswagen Aktiengesellschaft Konzernkommunikation Brieffach 1972, Wolfsburg Telefon: 05361/ Fax: 05361/ Verantwortlich (V.i.S.d.P.) Stephan Grühsem, Leiter Konzernkommunikation; Pietro Zollino, Leiter Produktkommunikation Marke Volkswagen Redaktion: Susanne van den Bergh, Stefanie Huland, Carina Reez Volkswagen: Michael Franke Kontakt: Verlag Verlag Rommerskirchen GmbH & Co. KG Mainzer Straße 16-18, Rolandshof Remagen, Telefon: 02228/ Druckerei L.N. Schaffrath GmbH Marktweg 42-50, Geldern Alle in dieser Ausgabe verwendeten Grafiken sind unter Angabe der Quelle zum Abdruck freigegeben. Innovationsschub Dr. Ulrich Hackenberg, Mitglied des Markenvorstands Volkswa gen, Geschäfts bereich Forschung und Entwicklung. Volkswagen hat viele Jahre intensiv an einem serienreifen Ein-Liter-Auto gearbeitet hat sich der Aufwand gelohnt? Manchmal ist es nötig, bis an die Grenzen des technologisch Machbaren zu gehen. Nur so lassen sich Synergien und Potenziale für eine spätere Großserie ausloten und bewerten. Volkswagen hat mit dem XL1 bewiesen, dass es möglich ist, ein Ein-Liter-Auto bis zur Serienreife zu entwickeln. Einige der für den XL1 entwickelten Technologien werden künftig in verschiedenen Baureihen zum Einsatz kommen. Beispielsweise werden wir die Gene des XL1-Antriebsstrangs auf den Golf BlueMotion TwinDrive übertragen. Welche Rolle spielt der Plug-in-Hybrid als Antriebskonzept der Zukunft? Unser Plug-in-Hybrid läuft unter dem Namen TwinDrive und weist den Weg in eine sparsame und umweltfreundliche Mobilität. Neben reinen E-Autos werden uns in den nächsten Jahrzehnten hocheffiziente Verbrennungsmotoren begleiten, auch in Kombination mit Elektroantrieben. Im TwinDrive werden beide Technologien effizient miteinander kombiniert und erlauben vom reinen E-Antrieb bis zum sportlichen Performance-Hybrid ein breites Spektrum von Fahr-Modi. Welche Voraussetzungen sind notwendig, um eine schnelle Akzeptanz dieser Technologien zu erreichen? E- und Plug-in-Konzepte werden sich auf dem Markt nur dann durchsetzen, wenn die notwendigen technischen Schnittstellen genormt und standardisiert sind. Bei der Steckertechnologie haben sich die europäischen Hersteller jetzt auf den sogenannten Typ-2-Stecker geeinigt. Ebenso wichtig ist aber auch der Aufbau einer entsprechenden Ladeinfrastruktur. Um eine breite Akzeptanz für diese Technologien zu erreichen, brauchen wir öffentliche Ladestationen in allen wichtigen Lebensbereichen, vor Supermärkten, in Parkhäusern und in Wohnanlagen. 2

3 MÄRZ 2013 Zeitgemässer Fahrzeugbau So fährt man heute Ferdinand Piëch hatte eine klare Vision: Ein alltagstaugliches Ein-Liter-Auto aus dem Hause Volkswagen. Jetzt ist es soweit, der XL1 geht auf die Straße. Von der effizienten Plug-in-Technologie unter dem Namen TwinDrive über die aerodynamische Grundform bis hin zu leichten und zudem sicheren Materialien für die Karosserie der XL1 zeigt, wie man heute fährt. 2002: L1 Verbrauch: 0,99 Liter auf 100 Kilometer Emission: Leistung: 26 Gramm CO 2 pro Kilometer 6,3 Kilowatt Höchstgeschwindigkeit: 120 Kilometer pro Stunde Gewicht: 290 Kilogramm Bei dem Forschungsfahrzeug im Jahr 2002 ging es vorrangig um zwei Dinge: wenig Verbrauch und geringes Gewicht. Als Antrieb diente ein Mildhybrid mit optimiertem Ein-Zylinder-Diesel-Verbrennungsmotor, die Karosserie war aus Carbonfaser, die Sitze für die beiden Insassen waren aus aerodynamischen Gründen noch hintereinander angeordnet. Verbrauch: 1,38 Liter auf 100 Kilometer 2009: L1 Emission: Leistung: 36 Gramm CO 2 pro Kilometer 20 bzw. 29 Kilowatt Höchstgeschwindigkeit: 160 Kilometer pro Stunde Gewicht: 380 Kilogramm Auch in dieser zweiten, seriennahen Studie saßen Fahrer und Beifahrer noch hintereinander. Angetrieben wurde der L1 allerdings schon von einem Fullhybrid-Antriebsstrang mit Verbrennungs- und E-Motor. 2013: XL1 Verbrauch: 0,9 Liter auf 100 Kilometer Emission: Leistung: 21 Gramm CO 2 pro Kilometer TDI: 35 Kilowatt, E-Motor: 20 Kilowatt Höchstgeschwindigkeit: 160 Kilometer pro Stunde Gewicht: 795 Kilogramm Der aktuelle XL1 hat einen TwinDrive-Antrieb mit TDI-Motor, Doppelkupplungsgetriebe und E-Motor und bringt höchste Effizienz auf kleinstem Raum. Die elektrische Reichweite beträgt bis zu 50 Kilometer. Die gesamte alltagstaugliche Form des XL1 folgt den aero dynamischen Ansprüchen. Die breitere Front ermöglicht es den Insassen, nebeneinander zu sitzen. Extrem leichte Carbonfasermaterialien und Seitenscheiben aus Polycarbonat sparen nicht nur Gewicht, sie sorgen auch für Sicherheit. 3

4 Intelligenter Antrieb Die TwinDrive-Technologie Hybrid ist nicht gleich Hybrid. Zwar kombinieren alle Fahrzeuge mit dieser Bezeichnung mindestens zwei unterschiedliche Antriebsarten wie dieses Zusammenspiel im Einzelnen erfolgt, ist jedoch je nach Bauweise verschieden (siehe Glossar). Der Plug-in-Hybrid (aus dem Englischen, plug in = einstecken) aus dem Hause Volkswagen heißt TwinDrive und vereint die Vorteile eines hocheffizienten Verbrennungsmotors mit denen eines leistungsstarken, emissionsfreien Elektroantriebs. Die im XL1 verbaute Hochvoltbatterie ermöglicht eine elektrische Reichweite von bis zu 50 Kilometern. Die Batterie kann nicht nur durch Energierückgewinnung beim Bremsen oder Generatorbetrieb während der Fahrt, sondern auch durch eine externe Stromquelle aufgeladen werden. Der Antriebsstrang im XL1: Lithium-Ionen-Batterie Hochvolt-Leitung Hybridmodul mit 2-Zylinder TDI Motor, 7-Gang-Doppelkupplungsgetriebe und E-Motor Der Antriebsstrang des XL1 ist als Plug-in-Parallel-Hybrid aufgebaut. Das bedeutet, dass sowohl Verbrennungsmotor als auch E-Motor das Fahrzeug jeweils einzeln, aber auch gemeinsam antreiben können. Im gemeinsamen Betrieb wird der Verbrennungs motor bei Bedarf vom E-Motor unterstützt. Beim Bremsen fungiert der E-Motor als Generator und lädt die Batterie über Rekuperation auf. Die Trennkupplung ermöglicht auf Wunsch das Abkoppeln des Verbrennungsmotors und damit das rein elektrische Fahren. Die Gene dieses Antriebsstrangs werden auf den Golf BlueMotion TwinDrive, der ab 2014 in Serie produziert wird, übertragen und lassen sich bei Bedarf über den Modularen Querbaukasten in andere Baureihen integrieren. 4

5 MÄRZ 2013 Glossar Hybridantriebe Unterscheidung nach Funktionsumfang: Rekuperation Start-Stopp Boostfunktion Rekuperation Start-Stopp rein elektrischer Betrieb Boostfunktion Rekuperation Start-Stopp Mikrohybrid (Start/ Stopp): Mikrohybride sind Start-Stopp-Systeme, die im Spannungsbereich von zwölf bis maximal 48 Volt betrieben werden und eine Rekuperationsfunktion haben. Aufgrund des geringen Spannungsniveaus und der eingesetzten Generatortechnik ist die Leistungsfähigkeit des Systems begrenzt. Mildhybrid: Mildhybride haben ein höheres Leistungs- und Spannungsniveau und können beim Bremsen deutlich mehr Energie durch Rekuperation zurückgewinnen als ein Mikrohybrid. Verbrennungsmotor und E-Motor sitzen auf der gleichen Welle. Durch den gleich zeitigen Einsatz von E-Motor und Verbrennungsmotor kann beim Beschleunigen zusätzliche Leistung (Boostfunktion) bereitgestellt werden. Fullhybrid: Fullhybride mit einer Systemspannung von mehr als 100 Volt weisen höhere Leistungen auf als Mildhybride. Bei begrenzter Reichweite und begrenzter Geschwindigkeit ist auch elek trisches Fahren möglich. Um den Verbrauch zu senken und Schleppverluste zu vermeiden wird der Verbrennungsmotor beim elektrischen Fahren und der Rekuperation durch eine Kupplung vom Antrieb getrennt. Hybridantriebe Unterscheidung nach Bauweise: Plug-in-Hybrid: Der Plug-in-Hybrid hat eine noch höhere elektrische Antriebs leistung für rein elektrisches Fahren als ein Fullhybrid. Eine Besonderheit an diesen Systemen ist die Möglichkeit, die Batterie über das Stromnetz aufzuladen. Die elektrische Reichweite hängt vom Energiegehalt der eingesetzten Batteriesysteme ab. Paralleler Hybrid: Der E-Motor erzeugt auf der gleichen Welle wie der Verbrennungsmotor ein zusätzliches motorisches oder generatorisches Moment für den Boost- oder Ladebetrieb. Für das elektrische Fahren oder die Rekuperation kann der Verbrennungsmotor vom Antrieb abgekoppelt und aus dem elektrischen Fahren heraus wieder gestartet werden. Die Leis tungen von Verbrennungsmotor und E-Motor werden direkt in das Getriebe eingeleitet. Das erfordert ein nachgeschaltetes automatisiertes Mehrganggetriebe. Serieller Hybrid: Serielle Hybride haben zwei E-Motoren, wobei ein E-Motor mit dem Verbrennungsmotor auf einer Welle arbeitet und als Generator mechanische Energie in elektrische Leistung umwandelt. Mit der so erzeugten Energie wird der zweite E-Motor gespeist und das Fahrzeug angetrieben. Aufgrund von Leistung und Drehmoment charakteristik der E-Motoren ist für einen auf Dauerbetrieb ausgelegten Antrieb kein mehrstufiges Getriebe erforderlich. Wegen der zweifachen Energieumwandlung und der damit verbundenen Wirkungs gradverluste konnte sich dieser Antrieb bisher nicht in Autos durchsetzen. Mischhybrid/Leistungsverzweigter Hybrid: Eine Mischform aus Parallelhybrid und seriellem Hybrid mit zwei E-Motoren. Die E-Motoren und der Verbrennungsmotor sind über ein Planetengetriebe miteinander verbunden. Über das Getriebe wird die Leistung des Verbrennungsmotors aufgeteilt. Ein Teil dieser Leistung fließt direkt an die Räder. Ein anderer, größerer Teil wird in einem E-Motor in elektrische Leistung umgewandelt. Die elektrische Leistung wird dann wiederum dem zweiten E-Motor und je nach Fahrsituation und Ladebedarf auch der Hochvolt-Batterie zugeführt. Prognostizierter Absatz von Antriebsarten: (in Millionen) Diesel und Benziner Hybridfahrzeuge Schätzungen gehen davon aus, dass in den kommenden Jahren der Absatz von Fahrzeugen mit Hybridantrieb weltweit deutlich zunehmen wird. 5

6 Speicherbar Strom für E-Fahrzeuge und Hybride Bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen und Plug-in-Hybriden kommt immer wieder ein Thema auf: Welche Akkus sind effizient und robust genug für den Einsatz im Auto und wie kann sichergestellt werden, dass diese dann auch immer ausreichend geladen sind? Unter Hochdruck wird an neuen Speichertechnologien geforscht, damit eine hohe Speicherkapazität bei niedrigem Gewicht und einer langen Lebensdauer gewährleistet werden kann. Lithium-Ionen-Batterie im XL1: Lithium-Ionen: Die negative Elektrode des Lithium-Ionen-Akkus enthält Graphit als Speichermaterial; die positive Elektrode Lithium- Metalloxid. Lithium-Ionen- Akkus werden in vielen Bereichen, zum Beispiel in Handys oder Laptops, eingesetzt. Für den Einsatz im Fahrzeug werden jedoch wesentlich höhere Anforderungen an die Batterien gestellt. + hohe Energie- und Leistungsdichte + hoher Wirkungsgrad + geringe Selbstentladung + relativ schneller Ladevorgang Gewicht: 68 Kilogramm Kapazität: 5,5 Kilowattstunden Zellen: 60 Stück Gehäuse: CFK Spannung: 220 Volt Kühlung: Wasser hohe Kosten durch teuren Materialeinsatz, anspruchsvolle Fertigungsprozesse und Sicherheitselektronik je nach Aufbau des Batteriesystems Kühlung erforderlich Die im XL1 verwendeten Batteriezellen sind Bestandteil des Modularen Querbaukastens und werden künftig auch in anderen Konzernfahrzeugen zum Einsatz kommen. Um eine hohe Leistungsdichte zu erreichen, ist die Batterie in den Kühlkreislauf des XL1 integriert. Das Gehäuse aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) wird eingesetzt, um Gewicht und Volumen zu optimieren, außerdem ist die Batterie unfallsicher in das Monocoque integriert. Die Batterie ist wartungsfrei und auf eine Fahrzeuglebensdauer ausgelegt. 6

7 MÄRZ 2013 Infrastruktur und Standardisierung Bis 2020 sollen nach den Plänen der Bundesregierung auf deutschen Straßen eine Million elektrisch betriebene Fahrzeuge unter wegs sein. Bisher sind es etwas mehr als , Hybride ein gerechnet. Vier Argumente stehen im Vordergrund, wenn es um die mangelnde Verbreitung geht: hohe Kosten, die eingeschränkte Reichweite der batteriebetriebenen Fahrzeuge, die unzureichende Standardisierung der Ladeschnittstellen und die fehlende Ladeinfrastruktur. An den Reichweiten der Batterien wird mit Hochdruck geforscht. Im Bereich der Standardisierung sind Fortschritte zu verzeichnen, beispielsweise hat sich die europäische Kommission auf eine einheitliche Steckertechnologie für das AC- und DC-Laden geeinigt und Anfang 2013 ein Gesetzgebungsverfahren in die Wege geleitet. Dieser Stecker hat je nach Leistungsstufe bis zu sieben Kontakte, von denen zwei als Datenleitungen fungieren, über die das E-Fahrzeug und die Ladestelle Informationen austauschen können. Dadurch wird künftig die Integration von E-Fahrzeugen in ein Smart Grid (intelligentes Stromnetz) oder das Aufladen der Batterie im öffentlichen Raum, zum Beispiel in Parkhäusern, möglich. Und auch zu Hause geht das Aufladen dank nachträglich montier barer, spezieller Ladedosen so genannten Wallboxes problemlos. Den größten Nachholbedarf gibt es im Bereich Ladeinfrastruktur: Den deutschlandweit Benzin- und Dieseltankstellen stehen lediglich circa 3000 AC-Stromtank stellen gegenüber. Kommunikation Erde Foto: Mennekes Null-Leiter Stromphase 1 Stromphase 2 Stromphase 3 Der Typ-2-Stecker, hier in der AC-Version abgebildet, soll bis spätestens 2017 für alle E-Autos, die in Europa vertrieben werden, Standard sein. Eine DC- Version des Typ-2-Steckers wird in der Standardisierung vorbereitet. Für das schnelle Laden mit DC wird der Combo-Typ-2-Stecker verwendet. Beide Stecker sind Bestandteil des Combined Charging Systems und können im Fahrzeug in die gleiche Ladedose gesteckt werden. Batteriemanagementsysteme Ein Batteriemanagementsystem ist eine elektronische Steuerungseinheit, die zur Überwachung und Regelung von Batteriesystemen verwendet wird. Sie bestimmt den Ladezustand und die Leistungsfähigkeit und schützt die Zellen vor Überladung oder Tiefentladung. Außerdem kontrolliert sie auch den gleichmäßigen Ladezustand der Zellen im Batteriesystem und sorgt durch Kühlen oder Beheizen dafür, dass die Temperatur zum Betrieb geeignet ist. Das Batteriemanagementsystem überwacht die Hochvoltsicherheit des Fahrzeugs und überprüft das Batteriesystem auf mögliche Fehler. 7

8 Materialeigenschaften im Vergleich: Die Abkürzung CFK steht für carbonfaserverstärkte Kunststoffe. Dahinter verbirgt sich ein Verbund aus mehreren Lagen Carbonfasergewebe oder -gelege eingebettet in ein Kunstharz. Der Werkstoff eignet sich besonders gut für die Herstellung einer Sicherheitszelle, das sogenannte Mono coque, weil er extrem leicht und gleichzeitig besonders steif ist. Bei einem Crash bietet ein Mono coque so maximale Sicherheit bei optimalem Leichtbau. Elastizitätsmodul: (in Gigapascal) Leicht gemacht Neue Materialien geringes Gewicht Bei einem herkömmlichen Pkw macht die Karosserie rund 40 Prozent des Gesamtgewichts aus. Damit ist sie der ideale Anknüpfungspunkt, um mit Hilfe neuer Materialien Gewicht und letztendlich Kraftstoff einzusparen und so auch den CO 2 -Ausstoß zu reduzieren. Beim Ein-Liter- Auto XL1 besteht der größte Teil der Karosserie aus einem sogenannten Monocoque, also einer selbst tragenden Sicherheitszelle aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dieser Werkstoff ist aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften ein hervorragender Leichtbauwerkstoff. Das Gewicht der gesamten Karosserie macht beim XL1 nur noch 29 Prozent des Gesamtgewichts aus. Das Gewicht der Baugruppen des XL1 im Vergleich zu einem Pkw der Kompaktklasse: (in Kilogramm) Pkw XL In der Richtung, in der die Fasern verlaufen, sind Bauteile aus CFK besonders steif. Sie lassen sich kaum dehnen oder verbiegen Festigkeit: (in Megapascal) CFK Stahl Aluminium Fahrwerk CFK ist in Faserrichtung besonders widerstandsfähig gegenüber Verformung oder Bruch. Spezifisches Gewicht: (in Gramm pro Kubikzentimeter) Ausstattung und Elektrik Karosserie 1,5 7,8 2,7 Mit seiner geringen spezifischen Dichte ist CFK im Vergleich zu Aluminium und Stahl sehr leicht. Antrieb Der XL1 kommt ohne Fahrer auf ein Leergewicht von nur 795 Kilogramm. Im Vergleich zu einem durchschnittlichen Dieselfahrzeug der Kompaktklasse, das 1306 Kilogramm wiegt, ist das eine Ersparnis von knapp 40 Prozent. 8

9 MÄRZ 2013 Das CFK-Monocoque des XL1: Das Monocoque des XL1 ist Sicherheitszelle und tragende Fahrzeug struktur zugleich. Es besteht aus carbonfaserverstärktem Kunststoff und wiegt insgesamt nur 89,5 Kilogramm. Für Sicherheit sorgen unter anderem der integrierte Überrollschutz oder die seitlichen Crashelemente im Bodenbereich. Deutlich zu sehen ist der Seitenaufprallschutz in den Türen. Scheiben Seitenscheiben aus Polycarbonat wiegen 33 Prozent weniger als herkömmliche Scheiben. Kämen Scheiben aus Glas zum Einsatz, hätten sie ein Gewicht von 7,8 Kilogramm. Die im XL1 verbauten Scheiben aus Polycarbonat bringen es zusammen lediglich auf 5,2 Kilogramm. Lenkhilfe Auf eine Servolenkung kann beim XL1 verzichtet werden, weil die Achslasten deutlich reduziert wurden. Die mechanische Lenkung wiegt beim XL1 5,1 Kilogramm; die Lenkung eines Serienfahr zeugs bringt 15 Kilogramm auf die Waage. Neben der Gewichts reduktion um 66 Prozent schlägt positiv zu Buche, dass die Lenkung beim XL1 keinen zusätzlichen Energiebedarf hat. Sitze Auch bei den Sitzen kann durch den Einsatz von CFK Gewicht gespart werden. Eingesetzt wurden leichte Schalensitze mit Polsterung und Bezug, die ohne die übliche Mechanik für Lehnen- und Höhenverstellung auskommen. Das Gewicht eines CFK-Schalensitzes beträgt nur 11,6 Kilogramm, er ist damit um rund die Hälfte leichter als ein herkömmlicher Sitz. 9

10 Windschnittig Aerodynamik im Fahrzeugbau Beim Fahrzeugbau geht es um Ästhetik, Stabilität und Sicherheit. Ein Fokus liegt aber auch auf dem Luftwiderstand, denn der beeinflusst den Verbrauch des Autos. Durch den Luftstrom wird das Fahrzeug abgebremst diesen Effekt kennt jeder, der schon mal bei Gegenwind Fahrrad gefahren ist und dabei kräftig in die Pedale treten musste. Ein Auto muss während der Fahrt permanent Luft verdrängen, die die Bewegung abbremst. Wie viel, hängt von seiner Stromlinienförmigkeit ab. Die Aerodynamik des XL1: Widerstandsarme Grundform: Runde Front Runde und glatte Fahrerkuppel Stark abfallendes Dach Schmales Heck Verzicht auf konventionelle Außenspiegel Reduzierung von Luftverwirbelungen: Verkleidung der hinteren Radkästen Einsatz von verhältnismäßig schmalen Reifen Verdrängungs- und Abströmkörper an den Reifen verringern die Luftströmung vor und hinter den Rädern Wirbelerzeuger an den vor deren Rädern verhindern, dass sich der Luftstrom in den Radkästen verfängt Vollverkleidung des Unterbodens Diffusor: Der nach hinten ansteigende Teil des Unter bodens verkleinert die Gesamtfläche des Hecks Attika: Eine Sicke unterhalb der Heckleuchten verringert den Luftwiderstand Kühlluftführung: Die Kühlluft wird so durch den Motorraum geleitet, dass keine Kühlluftöffnungen an den Seiten oder dem Unterboden notwendig sind Die Golf-Evolution und ihre c w -Werte: Golf l c w -Wert: 0,42 Golf lv c w -Wert: 0,31 Golf Vll c w -Wert: 0,287 Beim neuen Golf VII konnte der c w-wert unter 0,3 gesenkt werden. 10

11 MÄRZ 2013 Stromlinien Luft und andere Widrigkeiten Der Luftwiderstandsbeiwert eines Fahrzeugs wird mit dem c w -Wert angegeben. Dieser Wert ist einheitenlos, wird mit Ziffern ausgedrückt und liegt für Autos üblicherweise im Bereich zwischen 0,2 und 0,4 je geringer er ist, desto besser ist die Aerodynamik des Fahrzeugs. Er setzt sich aus verschiedenen Größen zusammen, die meist im Windkanal gemessen werden. c w -Wert: 0,03 F w c w = F w A * * v 2 2 ist die Widerstandskraft eines Fahrzeugs und wird umgangssprachlich häufig als Luftwiderstand bezeichnet. Neben der direkten Luftverdrängung, die eine Fläche erzeugt, spielen hier auch bremsende Effekte eine Rolle, die durch Luftverwirbelungen und Reibung an der Fahrzeugoberfläche entstehen. Je höher die Widerstandskraft des Fahrzeugs ist, umso stärker bremst die Luft das Auto ab. Sie wird im Windkanal mit einer so genannten Kraft- und Momentenwaage bestimmt. (Einheit: Newton) c w -Wert: 0,189 c w -Wert: 1,2 Die beste aerodynamische Form hat der Pinguin. Für Formel-1-Fahrzeuge ist eine andere Kenngröße, nämlich der Abtrieb, relevant. Dieser ist besonders wichtig, wenn es darum geht, in Kurven schnell zu fahren, ohne den Kontakt zur Fahrbahn zu verlieren. F w v steht für die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs. (Einheit: Kilometer pro Stunde) ist die Luftdichte. Sie gibt an, wie viel Masse Luft in einem bestimmten Volumen enthalten ist und wird mittels Temperatur und Druck berechnet. (Einheit: Kilogramm pro Kubikmeter) v A steht für die Stirnfläche des Wagens, auf dieser Fläche wird Luft verdrängt. Um die Größe dieser Fläche zu bestimmen, wird das Auto von vorne angestrahlt und der Schattenriss auf einem hinter dem Pkw stehenden Schirm abgemessen. (Einheit: Quadratmeter) A 11

12 März 2013 VOLKSWAGEN NACHRICHTEN AUS DER MOBILEN ZUKUNFT ht sicher Carbon Hybrid Plug-in effizient sparsam mobil aerodynamisch Monocoque E-Mo ium-ionen-batterie Polycarbonat zukunftsweisend innovativ Leichtbau CFK stromlinienför -Liter-Auto Batteriemanagementsystem speicherbar Co 2 -arm E-Fahrzeug Forschung Entwickl ie Prototyp Mobilität Elektromobilität leicht sicher Carbon Hybrid Plug-in effizient spar bil aerodynamisch Monocoque E-Motor Lithium-Ionen-Batterie Polycarbonat zukunftsweis ovativ Leichtbau CFK stromlinienförmig Ein-Liter-Auto Batteriemanagementsystem speicher -arm E-Fahrzeug Forschung Entwicklung Serie Prototyp Mobilität Elektromobilität leicht sic bon Hybrid Plug-in effizient sparsam sam mobil aerodynamisch Monocoque E-Motor Lithium-Ion terie Polycarbonat ona zukunftsweisend innovativ v Leichtbau CFK stromlinienförmig mig Ein-Liter-A teriemanagementsystem me tsy stem speicherbar Co 2 -arm E-Fahrzeug Forschung Entwicklung Serie e Proto bilität Elektromobilität leicht sicher Carbon Hybrid Plug-in effizient sparsam am mobil aerody ch Monocoque oque E-Motor Lithium-Ionen-Batterie i n-ba tterie Polycarbonat zukunftsweisend innovativ novativ Leic CFK stromlinienförmig ienf mi Ein-Liter-Auto to Batteriemanagementsystem ag mentsystem speicherbar Co 2 -arm E-Fa g Forschung Entwicklung ng Serie Prototyp Mobilität Elektromobilität leicht sicher Carbon Hyb g-in effizient sparsam mobil aerodynamisch Monocoque E-Motor Lithium-Ionen-Batterie P bonat zukunftsweisend send innovativ iv Leichtbau CFK stromlinienförmig Ein-Liter-Auto Batterie ementsystem speicherbar Co 2 -arm E-Fahrzeug Forschung Entwicklung Serie Prototyp otyp Mobil ktromobilität leicht sicher Carbon Hybrid Plug-in effizient sparsam mobil aerodynamisch oque E-Motor Lithium-Ionen-Batterie t erie Polycarbonat onat zukunftsweisend innovativ iv Leichtbau omlinienförmig mig Ein-Liter-Auto to Batteriemanagementsystem t mentsystem speicherbar Co 2 -arm E-Fahrzeug F ung Entwicklung Serie e Prototyp Mobilität Elektromobilität ob lität leicht sicher Carbon Hybrid Plug zient sparsam sam mobil aerodynamisch Monocoque E-Motor or Lithium-Ionen-Batterie Polycarbo unftsweisend send innovativ Leichtbau CFK stromlinienförmig nför Ein-Liter-Auto to Batteriemanagem emanagem em speicherbar Co 2 -arm E-Fahrzeug Forschung Entwicklung Serie Prototyp Mobilität Elekt bilität leicht sicher Carbon Hybrid Plug-in effizient sparsam sam mobil aerodynamisch Monoco otor Lithium-Ionen-Batterie Polycarbonat zukunftsweisend se innovativ Leichtbau CFK stro nförmig Ein-Liter-Auto iter-auto Batteriemanagementsystem mentsystem speicherbar Co 2 -arm E-Fahrzeug Forsch wicklung Serie Prototyp Mobilität Elektromobilität leicht sicher Carbon Hybrid Plug-in effiz rsam mobil aerodynamisch Monocoque E-Motor Lithium-Ionen-Batterie Polycarbonat zukun send innovativ Leichtbau CFK stromlinienförmig Ein-Liter-Auto Batteriemanagementsys icherbar Co 2 -arm E-Fahrzeug Forschung Entwicklung Serie Prototyp Mobilität Elektromobil ht sicher Carbon Hybrid Plug-in effizient sparsam mobil aerodynamisch Monocoque E-Mo ium-ionen-batterie Polycarbonat zukunftsweisend innovativ Leichtbau CFK stromlinienför -Liter-Auto Batteriemanagementsystem speicherbar Co 2 -arm E-Fahrzeug Forschung Entwicklu Mit einem durchschnittlichen Verbrauch von 0,9 Litern auf 100 Kilometern unterbietet der XL1 die ursprüngliche Zielvorgabe: das erste Ein-Liter-Auto in Serienreife. Gleich zwei Motoren sorgen für die modernste Form der Fortbewegung: Die TwinDrive Hybridtechnologie verbindet die Vorteile von Verbrennungsmotor und Elektroantrieb miteinander.

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