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Kategorie: BMWi Elektro

BMW-Modellreihe: I01

29.07.2013
BMW i3 - Sicherheit
 

Betrachtet man einen BMW i3 unter Effizienzgesichtspunkten, wird man sagen: Eine Karosserie muss nicht nur stabil, sondern vor allem leicht sein. Ändert man den Blickwinkel, wird das Fazit lauten: Eine Karosserie muss nicht nur leicht, sie muss vor allem sicher sein. Diese Verbindung scheinbarer Gegensätze unterstreicht die Pionierleistung bei der Fahrzeugarchitektur des BMW i3. Hier sind Leichtbau und Sicherheit kein Widerspruch. Ganz im Gegenteil, das LifeDrive-Konzept des BMW i3 ist in der Materialkombination Aluminium und CFK in Crashtests anderen Konstruktionen absolut gleichwertig und bietet in einzelnen Aspekten Vorteile trotz Leichtbau. Der Einsatz des kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffs bietet grundsätzlich die Möglichkeit, sehr leichte Karosserien zu bauen. CFK besitzt außerdem eine beeindruckende Fähigkeit zur Energieabsorption und ist sehr schadenstolerant. CFK ist das leichteste Material, das im Karosseriebau ohne Sicherheitseinbußen eingesetzt werden kann.

BMW i3

Das LifeDrive-Konzept besteht aus zwei horizontal getrennten, unabhängigen Modulen. Das Drive-Modul, das Chassis aus Aluminium, bildet das stabile Fundament und integriert Batterie und Antrieb in einer Struktur. Der Gegenpart, das Life-Modul, besteht hauptsächlich aus einer hochfesten und sehr leichten Fahrgastzelle aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Mit diesem innovativen Konzept verbindet die BMW Group Leichtbau, Fahrzeugarchitektur und Crashsicherheit in einer völlig neuen Dimension.

LifeDrive-Modul bietet optimale Sicherheit.

Die Crashanforderungen im Automobilbau sind sehr hoch. Zahlreiche Aufprallkriterien müssen nach den strengen Richtlinien der weltweiten Verbraucherschutzorganisationen und Gesetzgeber berücksichtigt werden. Schon während der Entwicklung des BMW i3 Konzepts gab es deshalb einen intensiven Austausch mit den internationalen Crashtest-Instituten zum neuartigen Karosserie- und Sicherheitskonzept der BMW i Modelle.

Die hochfeste Fahrgastzelle schafft in Verbindung mit der intelligenten Kraftverteilung im LifeDrive-Modul die Voraussetzung für einen optimalen Insassenschutz. Selbst nach dem strukturzehrenden Offset-Frontcrash mit 64 km/h sorgt das extrem steife Material für einen intakten Überlebensraum der Passagiere. Für zusätzliche Sicherheit sorgen dabei die crashaktiven Strukturen aus Aluminium an Vorder- und Hinterwagen des Drive-Moduls. Die Karosserieverformung fällt so geringer aus als bei vergleichbaren Stahlblechkarosserien. Zudem ist – bedingt durch den „Kokon-Effekt“ der CFK-Karosserie – sichergestellt, dass die Türen problemlos zu öffnen sind und der Innenraum kaum Intrusionen aufweist.

BMW i3

Selbst Rettungsszenarien wurden im Vorwege durchgespielt und geprüft. Bei standardisierten Schneidversuchen ist die Bergung von Insassen aus einem verunfallten BMW i3 vergleichbar mit einem konventionellen Fahrzeug, in Aspekten sogar einfacher als dort, denn die Teile sind vom Gewicht leichter und lassen sich besser durchtrennen als beispielsweise hochfeste Stähle.

Durch die Eigenschaft, bei hoher Festigkeit ein enormes Maß an Energie aufnehmen zu können, ist CFK sehr schadenstolerant. Selbst bei hohen Aufprallgeschwindigkeiten verformt er sich kaum. Damit sorgt das extrem steife Material – ähnlich wie in einem Formel-1-Cockpit – für einen äußerst stabilen (Über-)Lebensraum. Zudem bleibt die Karosserie bei einem Front- oder Heckaufprall intakt und die Türen öffnen auch nach dem Crash problemlos.

Im trockenen, harzfreien Zustand lässt sich CFK beinahe wie ein Textil bearbeiten, was die Möglichkeiten in der Formgebung sehr flexibel hält. Erst durch das Aushärten des in die Gelege injizierten Harzes erhält die Verbindung schließlich ihre harte, finale Form und ist dann mindestens ebenso belastbar wie Stahl – und das bei deutlich geringerem Gewicht.


BMW i: Sicher und emissionsfrei.

Die hohe Reißfestigkeit entlang der Fasern ermöglicht es außerdem, CFK- Bauteile gezielt in ihrer Belastungsrichtung hochfest auszulegen. Hierzu ordnet man die Fasern innerhalb des Bauteils entsprechend der Belastungsverläufe an. Durch Überlagerungen der Faserausrichtungen lassen sich Bauteile auch in mehreren Richtungen belastungsfest machen. So können die Komponenten wesentlich effizienter und effektiver ausgelegt werden als mit jedem anderen Material, das in alle Richtungen gleich belastbar ist, wie Metall beispielsweise. So lassen sich nochmals Material und Gewicht einsparen. Das führt wiederum zu neuen Einsparpotenzialen: Durch die geringere beschleunigte Masse im Falle eines Crashes können die Strukturen zur Energieaufnahme reduziert werden, was wiederum Gewicht einspart.

Beim Seitencrash bestens geschützt.

BMW i3

Die Energieaufnahmefähigkeit von CFK ist außergewöhnlich. Gerade bei Pfahlcrashes und Seitenaufprallszenarien zeigt sich das beeindruckende Sicherheitsverhalten von CFK. Trotz der großen, teilweise punktuell einwirkenden Kräfte dellt das Material kaum ein. Die Passagiere sind bestens geschützt. Damit ist CFK prädestiniert für den Einsatz im Seitenbereich des Fahrzeugs, wo jeder Zentimeter unverletzter Innenraum wertvoll ist. Doch CFK ist nicht unendlich belastbar. Überschreiten die einwirkenden Kräfte die Festigkeitsgrenzen des Werkstoffes, trennt sich der Faserverbund kontrolliert in seine einzelnen Bestandteile auf.

Das Beste aus beiden Welten – die Kombination von Aluminium und CFK.

Auch das neue Drive-Modul wurde gezielt auf die hohen Crashanforderungen hin konzipiert und ausgelegt. Für zusätzliche Sicherheit sorgen hier crashaktive Strukturen aus Aluminium an Vorder- und Hinterwagen. Sie nehmen bei einem Front- oder Heckaufprall einen Großteil der einwirkenden Energie auf. Zum bestmöglichen Schutz der Batterie ist diese im Unterboden untergebracht. Statistisch gesehen muss ein Fahrzeug im Crashfall dort am wenigsten Energie aufnehmen und verformt sich in diesem Bereich entsprechend kaum. Zudem erreichen die Entwickler der BMW Group durch die Position der Batterie im Unterboden einen optimal niedrigen Schwerpunkt, der das Fahrzeug sehr agil und überschlagsicher macht.

Auch im Seitencrash, bei dem nach Euro NCAP ein Pfahl mit 32 km/h punktuell mittig in die Fahrzeugseite schlägt, zeigt der Kohlefaserverbund- werkstoff seine außergewöhnliche Energieaufnahmefähigkeit. Das Life-Modul fängt den gesamten Stoß ab und zeigt nur eine geringe Verformung. Das garantiert optimalen Insassenschutz. Auch wenn CFK Energie abbaut, besteht keine Gefahr für Passagiere oder andere Verkehrsteilnehmer.

BMW i3, Cockpit

Von den hervorragenden Verformungseigenschaften des CFK-Life-Moduls profitiert auch der Hochvoltspeicher. Beim Seitencrashtest dringt der Pfahl nicht bis zur Batterie vor. Durch den eingesetzten Materialmix und die intelligente Kraftverteilung im LifeDrive-Modul ist der Hochvoltspeicher auch im Schwellerbereich bestens geschützt.

Insgesamt schafft die hochfeste CFK-Fahrgastzelle in Verbindung mit der intelligenten Kraftverteilung im LifeDrive-Modul die Voraussetzung für einen optimalen Insassenschutz.

Auch im Brandfall sind Lithium-Ionen-Batterien sicher.

Bei der Entwicklung der BMW i Modelle ist die Sicherheit ein wesentliches Kriterium. Im Fahrzeug sind eine Reihe von Systemen bzw. Maßnahmen implementiert, welche die Sicherheit im Regelbetrieb und bei Unfällen sicherstellen. Das Hochvoltsystem ist so ausgelegt, dass es Unfallereignisse auch über die gesetzlichen Anforderungen hinaus beherrschen kann. Der Hochvoltspeicher verfügt über Einrichtungen, die auch in solchen Fällen ein sicheres Verhalten des Hochvoltspeichers gewährleisten können. Die jüngste

Versuchsreihe des renommierten DEKRA Competence Centers für Elektromobilität führte umfangreiche Tests durch: von Entflammungsverhalten, Flammenausbreitung und Löschanforderungen bis zu den Belastungen des abfließenden Löschwassers. Das Resümee lautet: Elektro- und Hybridautos mit Lithium-Ionen-Antriebsbatterien sind im Brandfall mindestens genauso sicher wie Fahrzeuge mit konventionellem Antrieb.

 

Um ein Höchstmaß an Sicherheit in einem solchen Crashszenario zu gewähren, wird der Hochvoltspeicher schon beim Auslösen der Insassenrückhalteeinrichtungen vom Hochvoltsystem getrennt und die daran angeschlossenen Komponenten entladen. So kann ein Kurzschluss, der zu Stromschlägen oder zur Brandentwicklung führen könnte, mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden.


BMW i: Schützende Außenhaut

Quelle: BMW Presse Mappe vom 29.07.2013


 

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