eCARus – Studierende bauen Elektrofahrzeuge

Elektromobilität ist ein wichtiges Zukunftsthema unserer Gesellschaft. Doch wie können den Ingenieuren von morgen die notwendigen Kompetenzen vermittelt werden, um Deutschland auch in Zukunft zu einem entscheidenden Innovationstreiber der weltweiten Automobilbranche zu machen? Einen erfolgreichen Weg zeigt das Projekt eCARus an der Technischen Universität München.

Die Entwicklung von Elektrofahrzeugen beherrscht derzeit nicht nur die Fachpresse, sondern ist auch Thema der Massenmedien. Die Zeiten sind längst vorbei, in denen sich lediglich einige Lehrstühle, spezialisierte Abteilungen weniger Forschungsinstitute und Zukunftsforscher damit beschäftigten, wie Mobilität künftig aussehen könnte.

Inzwischen arbeitet weltweit nahezu jeder Automobilhersteller und Zulieferer am Entwurf und an der Produktion entsprechender Systeme und Komponenten. Eine neue Branche entsteht; aus innovativen Ideen werden neue Produkte und auch neue Unternehmen. Die ersten Serienfahrzeuge, wie etwa der Tesla Roadster oder der Think City, sind seit einiger Zeit auf dem Markt und für die kommenden Jahre sind viele Neuentwicklungen angekündigt.

Elektrofahrzeuge in Forschung und Lehre
Diese rasante Entwicklung muss auch Konsequenzen für Forschung und Lehre haben. Derzeit fehlt Ingenieursnachwuchs mit Know-how auf dem Gebiet der elektrischen Antriebe und Energiespeicher in der Entwicklungswelt. Es gibt zu wenige Nachwuchsingenieure, die entsprechende Kenntnisse auf diesem Gebiet mitbringen – das gilt für Deutschland wie auch international. Es ist deshalb Aufgabe von Universitäten und Fachhochschulen, fundiertes Wissen zur Entwicklung von Elektrofahrzeugen zu vermitteln. Dieser Bedarf muss zu einem adäquaten Angebot an Vorlesungen, Praktika und Seminaren führen.

Ein weiteres Dauerthema ist derzeit die Reformierung von Studiengängen und die Umstellung auf ein zweistufiges Bachelor-Master-System im Rahmen des Bologna-Prozesses. Dabei werden fast ausschließlich Fragen wie die Verschulung von Studiengängen und die fehlende Flexibilität für Auslandsaufenthalte erörtert. Dass der Bologna-Prozess an den Universitäten auch zu neuen Ideen hinsichtlich der Lehr- und Lernmethoden innerhalb der Studiengänge geführt hat, wird dabei gerne übersehen. In den deutschen Hochschulen ist ein Umdenkprozess im Gange: Hochschullehrer gestalten die Vermittlung ihres Wissens nicht mehr nur durch Frontalunterricht im Hörsaal.

Ein ergänzender Weg in der Ingenieursausbildung
Diese beiden Entwicklungen, das neue Forschungsthema Elektromobilität einerseits und die neuen Methoden in der Ingenieursausbildung andererseits, wurden an der Technischen Universität München (TUM) 2009 zu einem Projekt zusammengeführt, das den Namen eCARus trägt. Das Projekt konnte innerhalb kürzester Zeit dazu beitragen, dass die Entwicklung von Elektrofahrzeugen für Studierende der TUM zu einer Selbstverständlichkeit geworden ist. Und so gehört es dort inzwischen schon fast zum Alltag, dass ein Fahrzeug aus dem eCARus-Projekt mit bis zu 60 Kilometern pro Stunde beinahe lautlos über die Hochschulstraße rollt, unterwegs auf einer typischen Testfahrt und begleitet von den Blicken der Studierenden.

Doch was steckt hinter dem Projekt eCARus? Der Name ist eine Zusammensetzung aus den englischen Begriffen electric car (Elektroauto) und universal stage (universelle Plattform) und vermittelt damit den grundsätzlichen Ansatz, eine universell einsetzbare Forschungsplattform für Studierende im Themengebiet der Elektromobilität aufzubauen. eCARus ist ein studentisches Projekt am Fachgebiet Energiewandlungstechnik (Prof. Herzog) der Technischen Universität München, es wird also vollständig von interessierten Studierenden organisiert. Lediglich einige Rahmenbedingungen wie die globale Zielsetzung und die finanziellen Möglichkeiten sowie Coaching und fachliche Unterstützung kommen vom Fachgebiet und seinen wissenschaftlichen Mitarbeitern.

Die Ziele des Projekts liegen einerseits im Bereich der Forschung: Nach einer gewissen organisatorischen und fachlichen Einschwingphase sollen mit Hilfe der nach und nach entwickelten Plattform aktuelle Forschungsthemen auf dem Gebiet der Elektromobilität (zum Beispiel Entwurfsmethodik, Energiemanagement, X-by-Wire) untersucht werden. Auf der anderen Seite spielt eCARus eine wichtige Rolle für die zukünftige Lehre. Die Studierenden haben die Möglichkeit, durch die Teilnahme am Projekt sowohl ihre Fachkompetenz auf dem Gebiet der Elektromobilität als auch ihre Sozialkompetenz im Umgang mit den anderen Projektteilnehmern zu stärken und sich somit ideal auf ihren späteren Beruf vorzubereiten.

Studierende sammeln Erfahrung im Projekt 
eCARus ist zeitlich in jeweils ein Semester dauernde Projektphasen gegliedert. In jeder Phase werden zu Beginn von Studierenden und wissenschaftlichen Mitarbeitern Ziele definiert, die es innerhalb eines halben Jahrs zu erreichen gilt. Um die komplexe Aufgabenstellung angehen zu können, strukturieren sich die Studierenden in bis zu sechs Fachteams. Beispielsweise gibt es Teams, die sich mit der Antriebstechnik oder dem Energiespeicher beschäftigen, andere kümmern sich um Karosserie, Informationstechnik oder Regelungstechnik. Die Teamleiter – ebenfalls Studierende – sind für die Koordination des Teams, seiner Aufgaben und seines Budgets sowie für die Vernetzung mit den anderen Teams verantwortlich.

Auf diese Weise entsteht eine Projektstruktur, die die teilnehmenden Studierenden selbst schaffen. Sie erkennen im Laufe einer Projektphase die Vor- aber auch die Nachteile der gewählten Organisation und können gegebenenfalls darauf reagieren. Damit ergibt sich eine Projektsituation unter annähernd realen Bedingungen, die dem späteren Arbeitsumfeld der Nachwuchsingenieure nicht unähnlich ist. Dabei spielen auch Zeitdruck (Deadline am Ende der jeweiligen Phase) und Budgetknappheit (der zur Verfügung stehende finanzielle Rahmen wird vorgegeben) eine wesentliche Rolle. Nicht zuletzt hat auch die Präsentation einen hohen Stellenwert innerhalb des Projekts. So müssen die von den Teams zu Beginn erarbeiteten Konzepte zunächst den wissenschaftlichen Mitarbeitern vorgestellt werden, um – vergleichbar einem TÜV – eine entsprechende Freigabe zu erhalten. Die Ergebnisse der Projektphase (theoretische wie praktische) werden von den Studierenden schließlich im Rahmen einer Poster-Präsentation unter Konferenzbedingungen vorgestellt.

Dass eCARus bei den Studierenden zu großer Begeisterung führt, zeigt nicht nur die anhaltend hohe Zahl an Interessenten: In den bisherigen beiden Projektphasen waren jeweils rund fünfzig Studierende beteiligt, etwa noch einmal so viele stehen auf der Warteliste. Auch die rasante Entwicklungsgeschwindigkeit übertrifft alle Erwartungen. Zu Beginn des Projekts, Mitte 2009, wurde als Ziel ausgegeben, eine zur Verfügung gestellte Buggy-Karosserie zu einem Elektrofahrzeug umzubauen, samt Nachweis der elektrischen Fahrfähigkeit. Tatsächlich fuhr das Fahrzeug nach nur vier Monaten rein elektrisch, was das Potential zeigt, das Nachwuchsingenieure in einem solchen Projekt ausschöpfen können. Denn an eCARus nehmen nicht nur Studierende mit entsprechend vertiefter Fachrichtung teil, die Teilnehmer kommen aus allen Semestern, vom Grundstudium bis hin zu Absolventen, und aus allen Fachrichtungen. Von der Energietechnik und Mechatronik über die Automatisierungstechnik bis hin zur Informationstechnik – die Studierenden erkennen am entstehenden Produkt die Wichtigkeit, verschiedene Fachbereiche zu vernetzen und zu koordinieren. Ohne dies wäre es nicht möglich gewesen, bereits nach der ersten Projektphase ein funktionstüchtiges Elektrofahrzeug auf die Straße zu bringen.

Ausblick auf eine studentische Forschungsplattform
Der Anfang ist geschafft, doch wie geht es weiter? In den kommenden Projektphasen werden Verfeinerungen am Fahrzeug vorgenommen, wie etwa die Ergänzung von Energiemanagement, Assistenzsystemen oder fahrerlosem Fahren. Darüber hinaus wird ein Prüfstand aufgebaut, mit dessen Hilfe Hardware-in-the-loop-Simulationen möglich werden, Funktionsentwicklung betrieben werden kann sowie Fragen der Entwurfsmethodik für Elektrofahrzeuge beantwortet werden können.

Auch die Finanzierung des Projekts bleibt ein wichtiges Thema. Seit Beginn wird eCARus mit Mitteln aus Studienbeiträgen ermöglicht und zeigt somit, dass aus den bei Studierenden ungeliebten Beiträgen niveauvolle und vor allem innovative Ergänzungen in den Studiengängen geschaffen werden können. Doch für die weiteren Aufgaben des Projekts wird dies kaum ausreichen. So unternehmen die einzelnen eCARus-Teams bereits jetzt große Anstrengungen, um durch Sponsoring ihr Budget zu vergrößern.

Die Motivation und das Interesse der Studierenden halten an und es bleibt abzuwarten, wohin eCARus die Ingenieursausbildung an der TUM im Bereich der Elektromobilität in den kommenden Jahren bringen wird. Den hohen Stellenwert, den das Projekt bereits jetzt erreicht hat, zeigen nicht zuletzt die Besuche internationaler Delegationen, die – wie ein aktuelles Beispiel aus Singapur zeigt – während ihres Aufenthalts an der TUM sichtlich erfreut waren, eine Testrunde mit einem Elektrofahrzeug „made in Germany“ drehen zu dürfen.

Dominik Bücherl
Tom P. Kohler
Marina Rau
Prof. Dr. Hans-Georg Herzog
Technische Universität München
Fachgebiet Energiewandlungstechnik

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