Entwicklung eines effizienten, langlebigen und kostengünstigen Antriebssystems für Elektrofahrzeuge

Projektlaufzeit:
Juni 2013 - Oktober 2015

Konsortium:
- Bergische Universität Wuppertal
  (Lehrstuhl EES)
- FH Südwestfalen
  (FB Maschinenbau und Automatisierungstechnik)

Förderung:
Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

Forschungsvorhaben

Vor dem Hintergrund der Wirtschaftlichkeit wurde im Rahmen des Projektes „Entwicklung eines effizienten, langlebigen und kostengünstigen Antriebsstrangs für Elektro-Kraftfahrzeuge“ ein innovativer, hochintegrierter Antriebsstrang für Elektrokraftfahrzeuge (Ekfz) entwickelt. Ein maximaler Wirkungsgrad von Motor und Getriebe, ein Höchstmaß an Rekuperation der Bremsenergie, eine lange Lebensdauer ohne Wartung und die ökonomische Fertigung eines vermarktbaren Antriebsstrangs waren die erklärten Ziele und führen in ihrer Summe zu einer Reduzierung der Mobilitätskosten im Vergleich zu konventionell betriebenen Fahrzeugen.

Stand der Technik sind Antriebe bestehend aus getrennten Komponenten wie Ansteuerumrichter, Elektromotor und Getriebe. Dies erfordert Schnittstellen für elektrische Kontakte und separate Kontaktierungen für die Kühlung. Neben der Tatsache der damit verbunden zusätzlichen Kosten, wird auch die Lebensdauer negativ beeinflusst, da jede dieser Verbindungen und Bauteile das Ausfallrisiko erhöht. Dieses Ausfallrisiko kann durch die hochintegrierte Bauweise deutlich gesenkt werden indem Stecker, Leitungen, Dichtungen reduziert werden und die technische Ausführung der einzelnen Unterbaugruppen einfacher ausfallen kann. Zusätzlich führt ein hochintegrierter Antriebsstrang zur Reduktion von Bauraum und Gewicht, sodass hierdurch unmittelbar der erforderliche Ressourceneinsatz gegenüber konventionellen Antriebssystem reduziert werden kann. Hierdurch ergibt sich nicht nur eine nachhaltige Nutzung von eingesetzten Ressourcen, sondern auch eine Kostenreduktion bei der späteren Serienfertigung eines hochintegrierten Antriebsstrangs. Außerdem reduziert die Integration der Leistungselektronik in die elektrische Maschine den Kühlungsaufwand, da die elektrische Maschine und Leistungselektronik von einem gemeinsamen Kühlsystem abgekühlt werden können.

Um die genannten Ziele zu erreichen haben die Projektpartner sich jeweils auf die unterschiedlichen Schwerpunkte des Antriebsstranges konzentriert. Das Gesamtkonzept des Systems wurde in enger Kooperation mit den Partnern von der Online Engineering GmbH verantwortet. Hierbei haben die Partner die folgenden Arbeitsbereiche ausgeführt: Von der Online Engineering GmbH wurde die Ansteuer- und Leistungselektronik entwickelt und der Motor mit der Elektronik erprobt. Die Motorberechnungen (Auslegung und Anpassung bzw. Optimierung) wurden von der Bergischen Universität Wuppertal durchgeführt. Die Fachhochschule Südwestfalen hat die Entwicklung des Getriebes, Motorgehäuses mit Lagerung sowie des Gesamtgehäuses übernommen.