Forschungsschwerpunkt Mobilität

Wir forschen …

… an methodischen Grundlagen und innovativen Konzepten für nachhaltige Mobilität auf der Straße, in der Luft und im Weltraum.

… an effizienten Antriebs- und Strukturtechnologien für moderne Mobilitätsträger.

… an raumfahrttechnischen Systemen für kontinuierlichen Wissensgewinn und eine klimafreundliche Zukunft.

… an smarten, autonomen Lösungen für mehr Sicherheit im Verkehr.

  • Softwarebasierter Leichtbau: Wir analysieren Lastdaten aus dem Feldbetrieb, um eine ressourcenoptimierte Dimensionierung der Bauteile zu erreichen.
  • Realfahrtoptimierte Antriebe: Basierend auf der Analyse der Fahr- und Umfelddaten minimieren wir die ökologischen Belastungen von Fahrzeugantrieben und realisieren emissionsorientierte, selbstlernende und selbstkontrollierende Betriebsstrategien.
  • Akzeptiertes autonomes Fahren: Automatisiertes Fahren erfolgt wissensbasiert über zeit- und kontextvariante Fahrstrategien, da ohne eine Anpassung an neue Randbedingungen die Grenzen des Einsatzbereichs schnell erreicht sind.

Im Rahmen des interdisziplinären Forschungsverbunds Fahrzeug 5.0 wird an der Technischen Universität Darmstadt an neuartigen Methoden in der Fahrzeugentwicklung geforscht. Ziel des Zusammenschlusses ist es die revolutionären Ansätze aus den Bereichen Big Data und Machine Learning mit der klassischen evolutionären Entwicklung von Fahrzeugen zu vereinen. Hierzu forschen zehn Institute der TU Darmstadt gemeinsam mit dem Fraunhofer LBF sowie weiteren Partnern.

  • Mittels des mehrgängigen 800 V Doppel-E-Antriebes können wir eine höchstmögliche Effizienz im rein elektrischen als auch hybriden Betrieb erreichen.
  • Durch den Einsatz des monovalenten E-Gasmotors können wir Treibhausgasemissionen im Vergleich zu klassischen Benzinmotoren reduzieren.

Im Rahmen des BMWK-geförderten Projektes DE4LoRa (Doppel-E-Antrieb for Long Range) wird ein prototypisches Antriebskonzept mit Doppel-E-Antrieb entwickelt. DE4LoRa hybridisiert hierbei einen vollwertigen elektrischen Antrieb auf 800 V-Basis mit einem E-Gasmotor. Diese Kombination besticht durch sehr hohe elektrische Effizienz sowie hoher Reichweite durch Hybridisierung bei gleichzeitig attraktiver Ökonomie und Ökologie. Durch seinen neuartigen Ansatz zeigt DE4LoRa Hybridpotenzial auch für kleinere Fahrzeugsegmente auf.

800 V Doppel-E-Antrieb: Der mehrgängige Antrieb besitzt zwei baugleiche E-Maschinen und einen Verbrennungsmotor und ist für höchstmöglich Effizienz im rein elektrischen als auch hybriden Betrieb konzipiert. Je nach Lastanforderung und Betriebszustand ergibt sich für den Antriebstrang durch die vielen möglichen Betriebsmodi eine große Freiheit optimal auf die Anforderungen zu reagieren. Der Antriebsstrang bietet des Weiteren die Möglichkeit den Verbrennungsmotor in allen vier Gängen zu nutzen.

Monovalenter E-Gasmotor: Der Einsatz des monovalenten E-Gasmotors führt typenbedingt zu geringeren Treibhausgasemissionen als die Nutzung klassischer Benzinmotoren und weist eine höhere Effizienz als Dual-Fuel-Motoren auf. Durch die Hybridisierung und eine intelligente Betriebsstrategie kann der Motor öfter in hocheffizienten und schadstoffarmen Betriebsbereichen genutzt werden. Zukünftig kann der Motor mit regenerativ erzeugten, synthetischen Gasen genutzt werden.

  • Wir forschen an synthetischen Kraftstoffen, damit Verbrennungsmotoren klimaneutral und umweltfreundlich betrieben werden können und somit Mobilität auch zukünftig sichergestellt werden kann.

Das Forschungsprojekt NAMOSYN (Nachhaltige Mobilität durch synthetische Kraftstoffe) erforscht, wie der Verkehrssektor, aber auch Baumaschinen, landwirtschaftliche Maschinen etc. mit synthetischen Kraftstoffen CO2-neutral werden können. Dafür werden im Projekt synthetische Kraftstoffe für Diesel- und Ottomotoren entwickelt und getestet, die nachhaltig produziert und genutzt werden können. Diese synthetischen Kraftstoffe verbrennen deutlich sauberer und sind in herkömmlichen Motoren einsetzbar, damit die Fahrzeuge von heute ohne große Umrüstungen schon in wenigen Jahren klimafreundlicher unterwegs sein können. Zum NAMOSYN-Konsortium gehören Universitäten, Fraunhofer-Institute, Großforschungseinrichtungen und Industrieunternehmen. Koordiniert wird das Projekt mit seinen 37 Projektpartnern von der DECHEMA.

  • Laufzeit: April 2019 bis März 2022
  • Fördersumme: 20 Mio. Euro (gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF))
  • Ansprechpartner am Fachbereich Maschinenbau: Prof. Dr. Christian Beidl
  • Projektwebsite
  • Dank der Hyper-Hochdrehzahl können wir einen neuen, maßgeblichen Beitrag zur Reichweitenerhöhung und Reduzierung des Energiebedarfs leisten.
  • Erstmalige Fahrzeugintegration und -erprobung eines Hyper-Hochdrehzahl Antriebsstrangs sowie Erzielung eines hochintegrierten und skalierbaren Antriebsstrangs.

Speed4E ist das Folgevorhaben des erfolgreich abgeschlossenen Forschungsprojekts Speed2E. Das Gesamtziel von Speed2E war Entwicklung, Optimierung und Aufbau eines Hochdrehzahl-Antriebsstrangs sowie dessen Untersuchung für die Anwendung in elektrifizierten Automobilen. Eine Steigerung der Drehzahl der elektrischen Antriebsmaschine bietet das Potenzial, die Leistungsdichte der E-Maschine (EM) und die Gesamteffizienz des Fahrzeugs erheblich zu steigern. Heutige Serien-Elektrofahrzeuge werden durch Elektro-Maschinen mit maximaler Drehzahl im Bereich von ca. 10.000 min-1 bis ca. 15.000 min-1 angetrieben. Durch die Steigerung der Motordrehzahl auf 30.000min-1 gegenüber dem heutigen Standard konnten das Motorvolumen und die Motormasse sowie die Motorkosten um ca. 30% gesenkt und somit Leistungsdichte, Effizienz und Wirtschaftlichkeit elektrifizierter automobiler Antriebsstränge deutlich gesteigert werden.

Die Projektziele für Speed2E wurden erreicht: Beide Teilantriebsstränge wurden mit 30.000 min-1 betrieben, Zyklusfahrten konnten durchgeführt werden.

Nun sollen höhere Drehzahlbereiche erzielt und erforscht werden. Insbesondere ist es bei dem Verbundprojekt Speed4E angedacht, eine Peak-Antriebsdrehzahl von bis zu 50.000 min-1 zu realisieren, wobei die Drehzahl der E-Maschine bei Dauerbetrieb bei ca. 30.000 min-1 angestrebt wird. Schon im Rahmen des Projekt Speed2E mussten besondere Maßnahmen umgesetzt werden, um den Wirkungsgrad sowie das dynamische und akustische Verhalten des Getriebes bei bis zu 30.000 min-1 anforderungsgerecht zu optimieren.

Videos zum Forschungsschwerpunkt Mobilität

Automatisiertes Fahren ist die nächste Revolution im Mobilitätsbereich, von der man sich sehr viel verspricht, insbesondere unfallfreies Fahren. Die Entwicklung dieser Funktion ist das eine, einen Sicherheitsnachweis für die Straßenzulassung zu erbringen, das andere… Mehr dazu im Video!

Wir forschen an den Antriebssystemen, die unsere Maschinen und Fahrzeuge morgen antreiben werden, mit einer hohen Priorität auf den Zielen Klima und Luftqualität. Dabei erleben wir einen Wandel zur Vielfalt; die Antriebssysteme der Zukunft sind nicht primär eine Frage der Energiewandler, sondern des Energiesystems selbst… Mehr dazu im Video!

Wie sieht das Fliegen in der Zukunft aus, welche Antriebe werden benötigt, um den CO2-Ausstoß und die Schadstoffemissionswerte in den nächsten 30 Jahren drastisch zu reduzieren? Mit diesen Fragen befassen wir uns am Fachbereich Maschinenbau, gemeinsam mit zahlreichen Industriepartnern… Mehr dazu im Video!

Das Concurrent Engineering Lab (CEL) ist ein gemeinsames Forschungslabor zwischen der europäischen Raumfahrtagentur ESA und der TU Darmstadt. Hier wird gemeinsamen hochaktuellen Forschungsfragen aus der Raumfahrt, wie bspw. „Space Traffic Management zur Kollisionsvermeidung“ nachgegangen… Mehr dazu im Video!

Forschungsfeld der TU Darmstadt