Mechatronik-Studenten der FH Bielefeld rüsten Buggy auf Elektroantrieb um

Bielefeld (fhb). Ein bisschen wie ein ferngesteuertes Auto klingt es, als der Strandbuggy auf dem Vorplatz der Fachhochschule (FH) Bielefeld vorbeisurrt. Hinter dem Steuer: Pascal Piel, Mechatronikstudent im 5. Semester. Gemeinsam mit seinen Kommilitonen Philipp Gnegel und Daniel Koske hat er in den vergangenen Monaten am Buggy geschraubt, entwickelt und programmiert. Damit reihen sich die drei Studenten in eine Reihe von Projektgruppen am Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Mathematik ein, die den ehemals konventionellen Strandbuggy in den vergangenen zwei Jahren Schritt für Schritt auf Elektromobilität umgerüstet haben.

Entwicklung des E-Buggys

Verbrennungsmotor raus, Drehstrommotoren rein: Ganz so einfach war es nicht. Bis aus dem Strandbuggy der fahrtüchtige „E-Buggy“ wurde, waren zahlreiche Hürden zu nehmen. „Den Beginn machte eine Machbarkeitsstudie für eine Bachelorarbeit“, berichtet Projektbetreuer Prof. Dr. Herbert Funke, Professor für das Lehrgebiet Entwurf und Konstruktion mechatronischer Systeme. „Im Rahmen dieser Studie erfolgte eine genaue Berechnung der Antriebsleistung und die Auslegung der Komponenten, Akku, Elektromotor und Getriebe.“

In einer weiteren Bachelorarbeit wurde das entsprechende Zahnriemengetriebe entwickelt und gebaut. Im Zuge der Elektrifizierung des Antriebs musste anschließend die gesamte Fahrzeugelektronik neu aufgebaut werden. Es folgten mehrere Projektarbeiten, in denen Studierende in Kleingruppen von drei bis vier Studierenden schrittweise weitere Komponenten entwickelt, um- und eingebaut und auch immer auch wieder getestet haben.

Mit knapp 70km/h Höchstgeschwindigkeit über die Straße

Fast 70 km/h Spitzengeschwindigkeit erreicht der E-Buggy. Dafür sorgen die zwei Drehstrommotoren, jeweils gespeist von einem Lithium-Polymerakku. Die Gesamtspeicherenergie beträgt 2,3 kWh – das entspricht ungefähr der Energiemenge, die in einem Viertelliter Benzin steckt. Gute 30 Kilometern Reichweite hat das Gefährt. Besonders stolz ist Prof. Funke darauf, dass der Buggy eine offizielle Straßenzulassung hat, die im Rahmen der Bachelorarbeit eines Studenten beim TÜV umgesetzt werden konnte. „Nach zwei Jahren Umrüstung war das Fahrzeug zwar wieder fahrbereit, durfte aber zunächst nur auf privaten Geländen gefahren werden. Durch die Straßenzulassung können wir den E-Buggy nun im realen Fahrbetrieb auf der Straße testen.“

Reichweitensteigerung durch LED-Licht und moderne Akkus, 3D-Druck im Einsatz

In aktuellen Projekten wird die elektrische Anlage des Gefährts optimiert. So soll die bisherige Lichtanlage einem energiesparenden LED-Licht weichen. „Das wirkt sich natürlich auch positiv auf die Reichweite aus“, so Funke. Neben solchen „klassisch-mechatronischen“ Arbeiten mussten sich Pascal Piel, Philipp Gnegel und Daniel Koske auch in andere Bereiche wagen: Aus Fiberglasplatten frästen sie eine passgenaue Halterung für die zwei Akkus am Heck des Fahrzeugs und programmierten und druckten mit einem der hochschuleigenen 3D-Drucker passende Halterungen für die Rückspiegel.

In zukünftigen Projektarbeiten sollen weitere Möglichkeiten zur Datenaufzeichnung eingebaut werden, um Messfahrten durchführen und Fahrzeugparameter erfassen zu können. Durch den Einbau von moderneren Akkus will das Team schließlich auch die Reichweite noch weiter steigern.

„Rasante Entwicklung der E-Mobilität muss sich im Studium widerspiegeln“

Seit zwei Jahren rüsten Studierende den Buggy in Projekt- und Bachelorarbeiten im Studiengang Mechatronik am Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Mathematik der FH Bielefeld um. Prof. Dr. Herbert Funke bietet den Studierenden damit die Möglichkeit, Grundlagenkenntnisse der Lehrveranstaltungen praxisnah anzuwenden. Teilnehmen können daher Studierende ab dem 3. Semester, die die Grundkenntnisse der Mechanik, Konstruktion, Elektrotechnik und Informatik bereits erworben haben.

Als gelernter Kfz-Mechatroniker war Elektromobilität für Student Daniel Koske nicht ganz neu: „Im Werkstattalltag findet das Thema allerdings nur bedingt Einzug. Durch das Ausprobieren am Buggy konnten wir genau verstehen, wie alle Komponenten zusammenarbeiten.“ Diese Rückmeldung ist für Prof. Funke nicht überraschend: „Viele Studierende sind an konstruktiven Arbeiten an Kraftfahrzeugen besonders interessiert und gehen diese Projektarbeiten mit hoher Motivation an. Sie sind begeistert von der Möglichkeit, ihre bislang im Studium erworbenen Kenntnisse dann am Fahrzeug auch direkt umsetzen zu können.“

Für die meisten Bachelorstudierenden ist die Projektarbeit der erste Berührungspunkt mit Elektromobilität. „Oft sind sie über die Leistungsfähigkeit der elektrischen Antriebskomponenten überrascht“, so Funke. Kein Wunder, liegt doch bei einem Elektromotor das Drehmoment immer sofort an. Funke ist der Meinung, dass die rasante Entwicklung im Bereich E-Mobilität auch Einzug in die Lehre halten muss. Dafür bietet der Professor regelmäßig die Lehrveranstaltung Fahrzeugdynamik/Elektromobilität an, in der Studierende lernen, den Energieverbrauch von Kraftfahrzeugen zu berechnen und in Fahrzyklen zu simulieren, um verschiedene Verkehrsmittel im Hinblick auf Energieverbrauch und Schadstoffausstoß beurteilen zu können. Ob Vorkenntnisse mit Elektromobilität oder nicht – die Studierenden berichten begeistert vom Projekt. „Man bekommt sowohl über Projektmanagement als auch über technische Abläufe einen guten Überblick“, fasst Student Philip Gnegel zusammen. „Und Spaß macht das Fahren natürlich auch!“ (she)

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