Ein Studentenprojekt zeigt: Elektroautos können reparaturfreundlich sein

Ein studentisches Team der Technischen Universität Eindhoven hat über ein Jahr hinweg ein eigenes Elektroauto konstruiert. Das Ziel dabei war, zu demonstrieren, dass auch diese reparaturfreundlich gestaltet werden können. Sowohl die Batterien als auch die Karosserieteile sollen sich ohne Aufwand austauschen lassen.

Von Michael Förtsch

Die Zahl der Elektroautos auf den Straßen wächst von Monat zu Monat – und viele Fahrer sind mit ihren elektrifizierten Fahrzeugen durchaus zufrieden, wie Studien zeigen. Gibt es jedoch einen Defekt oder ist eine Reparatur nötig, kann das nervenaufreibend und teuer werden. Denn moderne Elektroautos sind äußerst komplex aufgebaut, haben Steuergeräte an unzugänglichen Stellen und setzen auf proprietäre Bauteile und Werkzeuge, die es oft nicht einmal im Fachhandel gibt. Während bei Benzinfahrzeugen zumindest kleinere Wartungsarbeiten selbst durchgeführt werden können, zwingen Elektroautos fast ausnahmslos zu einem Werkstattaufenthalt. Dass es auch anders geht, soll ein Experimentalfahrzeug namens ARIA Concept beweisen. Es wurde vom Studierendenteam TU Ecomotive an der Technischen Universität Eindhoven in den Niederlanden entwickelt. Die Idee dazu entstand auch aus Frust.

„Eigentlich hatten wir vor, ein Elektroauto zu bauen, bei dem die Batterie auf Zellebene repariert werden kann“, sagt Sarp Gürel von TU Ecomotive zu 1E9. Denn Ende des vergangenen Jahres evaluierten die Mitglieder des mit wechselnder Belegschaft seit einem Jahrzehnt bestehenden Projektvereins die Batteriepolitik von Elektroautoherstellern. Sie kamen dabei zum Schluss, dass die aktuell in Elektroautos verbauten, verschlossenen Batteriepakete mit Hunderten von Batteriezellen langfristig weder nachhaltig noch kommerziell tragfähig sind. Wenn nur wenige Zellen ausfallen, wird einfach das gesamte Batteriepaket entsorgt – obwohl das nicht notwendig wäre. Die Studierenden wollten das ändern, fanden jedoch keinen Batterieproduzenten, der das Projekt unterstützen wollte – auch aus Sicherheitsbedenken. Daher weitete die anfangs 13-köpfige Gruppe ihren Blick und betrachtete das Elektroauto als Gesamtkonzept.

Viele moderne Elektrofahrzeuge sind hochintegriert und monolithisch konstruiert. Dadurch sind sie ebenso reparaturunfreundlich wie manche Laptops und Haushaltsgeräte. Nicht nur die zentralen Elemente, sondern auch Komponenten abseits von Antrieb und Karosserie sind auf teils unverständliche Weise miteinander verbunden. Die Gruppe der TU Eindhoven wollte mit ihrer Idee einen Gegenentwurf dazu demonstrieren – einen, der nicht monolitisch, sondern modular ist. Vor allem mit Blick auf die neue EU-Verordnung, die ein Recht auf Reparatur für Haushaltsgeräte und Unterhaltungselektronik vorsieht, hielten die Studierenden dieses Experiment für lohnenswert.

Ein gänzlich neues Auto

Das Team von TU Ecomotive wollte für sein Experiment aber kein bestehendes Fahrzeug umrüsten. Die Mitglieder aus Fachbereichen wie Elektrotechnik, Maschinenbau, Informatik, Fahrzeugtechnik, Physik und Industriedesign wollten stattdessen von Grund auf ein eigenes Fahrzeug entwickeln. „Und ich bin echt stolz darauf“, sagt Petr Dobias, der das Projekt leitete und für das Gesamtkonzept verantwortlich war, zu 1E9. Inspiration kam aber durchaus von existierenden Fahrzeugen. „Wir hatten eine ganze Pinnwand mit alten und neuen Autos“, fährt Dobias fort. „Das half uns beispielsweise, einen Formfaktor zu finden, der die Bedürfnisse unseres hypothetischen Fahrers widerspiegelt.“

Nach mehreren Debattenrunden und Brainstormings entschied sich das Team, ein City Car zu konzipieren: einen günstigen, kompakten Elektroflitzer für die Stadt und kürzere Strecken. Schon deshalb, weil jemand, der sich einen Kleinwagen kauft, eher bereit sei, selbst Hand anzulegen als jemand, der sich eine elektrische Limousine leisten kann, wie das Team glaubt. Parallel dazu sammelte die Gruppe, die sich über mehrere Monate hinweg vergrößerte, mögliche Ansatzpunkte für eine hohe Reparier- und Modularisierbarkeit. „Wir schauten dabei auf unsere persönlichen Erfahrungen“, sagt Gurel. „Aber wir setzten auch auf die Meinung von Fachleuten aus der Branche und einige Umfragen, die wir durchgeführt haben.“

Die Mitglieder analysierten beliebte Elektrofahrzeuge und bewerteten, wie einfach oder schwer verschiedene – und vor allem anfällige – Komponenten auszutauschen sind. Dabei kamen sie auf mehrere wiederkehrende und zentrale Elemente. Dazu gehören vor allem die Batterie, leicht zu beschädigende Fahrzeugteile wie Türen und Seitenschweller sowie Bauteile, die aufgrund dauerhafter Nutzung ausfallen können, wie Scheinwerfer und Rückleuchten.

Eine App hilft bei der Reparatur

Die Umsetzung des erarbeiteten Konzepts stellte TU Ecomotive durchaus vor eine Herausforderung. Denn die Türen und Kotflügel des Fahrzeugs sollten leicht abnehmbar und austauschbar sein, sich aber nicht bei der Fahrt durch ein Schlagloch lösen. Hierfür entwickelten die Mitglieder des Studententeams einen eleganten Mechanismus. Die Bauelemente werden in fest definierten Positionen eingeklickt und zusätzlich mit Federschrauben fixiert. So kann beispielsweise ein Seitenschweller in weniger als drei Minuten abgenommen werden, wodurch sonst schwer zugängliche Teile des Elektromotorantriebs leicht erreicht werden können. Die LED-Frontleuchten sitzen in Fassungen und lassen sich nach dem Lösen einiger Schrauben auf der Rückseite einfach herausnehmen. Bei den Türen genügt es, mit einem Schlüssel aus der Bordwerkzeugtasche im Motorraum zu arbeiten.

Mit einer eigens entwickelte App lässt sich ermitteln, was für eine Reparatur oder ein Upgrade – etwa des Bordcomputers – nötig ist. Dazu wird das Fahrzeug über ein USB-C-Kabel durch die App wie mit einem Onboard-Diagnose-Scanner ausgelesen. „Die App kann beispielsweise erkennen, wo genau ein Problem vorliegt“, sagt Sarp Gürel. Dabei werden nicht nur kryptische Fehlercodes angezeigt. Liegt ein konkretes Problem bei einem Bauelement, beispielsweise einer Sicherung, vor, wird das entsprechende Bauteil samt seiner Position in einem 3D-Modell des Autos angezeigt. Das Smartphone-Programm verrät außerdem, wie schwer und zeitaufwendig die Reparatur ist, welche Werkzeuge benötigt werden und wie Schritt für Schritt vorgegangen werden muss, um den Fehler zu beheben oder ein Element auszutauschen.

Der kniffligste Bestandteil des modularen Konzepts war für die Studierenden aber die Batterie. Denn das Team hatte eigentlich entschieden, selbst kleine modulare Akkupakete zu entwickeln. Aber diese manuell sicher aus einzelnen Zellen zusammenzusetzen, „erwies sich als ziemlich schwierig“, wie Petr Dobias eingesteht. Mehrere Monate tüftelte das Team und entschied sich letztlich, vorgefertigte kleine, jeweils zwölf Kilogramm schwere Batteriepakete vom Batteriehersteller Cleantron zu nutzen. Die wurden an ein Einschubsystem angepasst, das in die beiden Seitenschweller des Wagens verbaut wurde – und über einen Steckmechanismus eine sichere Verbindung ermöglicht. Sechs flache Module können dort eingesetzt werden. Das sei zwar ein Kompromiss, aber auch „sicher und komfortabel“.

Reif für die Serienproduktion?

Das Ergebnis der fast ein Jahr dauernden Entwicklung ist ein optisch äußerst futuristischer Kleinwagen. Denn auch beim Design hat das Team viel Zeit und Mühe investiert. Das modulare Konzept sollte schließlich futuristisch und cool sein und dadurch Blicke auf sich ziehen. Wie Petr Dobias berichtet, haben er und seine Kollegen „Hunderte von Skizzen“ angefertigt und immer wieder Designelemente aufgebracht und verworfen. Für das finale Gesamtdesign haben sie sich vor allem von retrofuturistischen Studien und Serienwagen aus den 1970er- und 1980er-Jahren sowie von Klassikern wie dem Renault 5 inspirieren lassen.

Ob aus dem Projekt mehr als nur ein einmaliges Experiment werden könnte, da sind sich die Mitglieder von TU Ecomotive nicht sicher. Zwar wäre der Wagen „optisch nah an einem Serienfahrzeug“, doch um das Konzept weiterzuentwickeln, wären laut Petr Dobias große Investitionen und industrielle Partnerschaften nötig. „Derzeit schauen wir, ob ein solcher Weg gangbar ist“, sagt er. „Wir sind jedenfalls sehr offen für Gespräche, sollte irgendjemand Interesse an der Weiterentwicklung des Konzepts haben.“

Ziemlich sicher sind sich die Macher von Aria jedenfalls, dass ihr Wagen Eindruck hinterlassen wird. Das Interesse an der Idee ist groß und vielleicht kann sie auch die Verantwortlichen der EU-Regularien für Reparaturgesetze inspirieren. Es spräche nämlich wenig dagegen, auch für große Geräte wie Automobile ein Reparaturrecht durchzusetzen, wie die Mitglieder des Teams sagen.

Bilder: Sarp Gürel / Nazar Borodavka / TU Ecomotive