07.06.2018

Mehr Effizienz bei Elektro- und Hybridfahrzeugen

Das österreichische Forschungsprojekt „INTEGRA“ arbeitet an Effizienzsteigerungen beim elektrischen Antriebsstrang und treibt so die Elektromobilität voran.

Dr. Walter Harrer

Sechs österreichische Partner aus Industrie und Wissenschaft, darunter die  Montanuniversität Leoben und das Material Center Leoben, werden in den nächsten drei Jahren unter der Leitung von Infineon Technologies Austria an der Volumens- und Gewichtsreduktion von Antrieben in Elektro- und Hybridfahrzeugen forschen. Das Projektvolumen umfasst rund drei Millionen Euro.

Herbert Pairitsch, Projektleiter seitens Infineon Austria, skizziert die Ausgangslage: „In Europa werden rund 23 Prozent der Treibhausgase durch den Personen- und Warentransport verursacht. Ein wesentlicher Hebel für die Reduktion der CO 2-Emissionen beim Transport ist die Elektrifizierung des Antriebsstranges.“ Um diese Herausforderungen zu meistern, wird im Projekt INTEGRA eine nachhaltige Verbesserung der Effizienz des Gesamtsystems durch sogenannte High-Speed-Drives angestrebt. Im Vergleich zum Stand der Technik bietet diese geplante Motor-Getriebeeinheit folgende Verbesserungen: erhöhte Leistungsdichte der Ansteuerelektronik, gesteigerte Energieeffizienz durch neue Ansätze bei hochdrehenden Getrieben, Kostenreduktion und verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit.

Optimales Zusammenspiel von der Mechanik bis zur Elektronik
Möglich wird das durch den Einsatz von Motoren mit sehr hoher Drehzahl, also High-Speed-Drives, und deren aufwändiger Ansteuerung. Je schneller ein Motor dreht, desto geringer ist sein Volumen und Gewicht für die geforderte Leistung.
Dabei beinhaltet der elektronische Teil einen neuartigen Antriebswechselrichter, der eine Volumenreduktion um den Faktor 3 bringt. Der mechanische Teil befasst sich mit neuen Ansätzen bei hochdrehenden ein- und zweistufigen Getrieben. Ziel ist ebenso eine Effizienzsteigerung bei kleinerem Bauvolumen sowie eine Erhöhung des Integrationslevels. Zusätzlich werden auch neue Fertigungsmethoden getestet.

Beteiligung der Montanuniversität Leoben und des MCL
Die angestrebte hohe Leistungsdichte und die vielen Verbindungen zwischen unterschiedlichen neuen Materialien führen zu starken thermischen und mechanischen Belastungen innerhalb des Antriebsmoduls, wodurch sich besondere technische Herausforderungen ergeben. Dem kann nur durch den Einsatz neuartiger elektronischer Bauelemente, der Verwendung besonderer Aufbau- und Verbindungstechnologien und der Entwicklung innovativer Kühlstrategien begegnet werden. Das „Beste aus verschiedenen Welten“ soll hier in einzigartiger Weise kombiniert werden. „Wir untersuchen an unserem Institut die diamantartigen Halbleiter aus Siliziumkarbid, die Kondensatoren aus antiferroelektrischer Elektrokeramik, keramische Vielschichtleiterplatten mit zahnfach höheren Wärmeleitfähigkeiten als Edelstahl sowie additiv gefertigte formangepasste Spezialkühler“, erklärt Dr. Walter Harrer vom Institut für Struktur- und Funktionskeramik der Montanuniversität. Alle elektronischen und mechanischen Komponenten werden durch den Einsatz von Simulationstechniken aufeinander abgestimmt und optimiert. Schlussendlich soll ein Demonstrator einer solchen High-Speed-Drive-Motor-Getriebeeinheit mit einem hohen Potenzial für eine Kostenreduktion bei der Herstellung und einer deutlich verbesserten elektromagnetischen Charakteristik vorliegen. Dabei werden auch die Eigenschaften für eine spätere Integration ins Fahrzeug getestet.  

In enger Zusammenarbeit zwischen Industrie und Forschungseinrichtungen aus Österreich wird ein integriertes Konzept erstellt und umgesetzt. Dieses berücksichtigt alle elektronischen, thermischen und mechanischen Aspekte eines elektrischen Antriebs. Das INTEGRA-Projekt wird im Programm „Mobilität der Zukunft“ vom Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie gefördert.

Die Projektpartner sind:
Infineon Technologies Austria AG
EPCOS OHG
PANKL Systems Austria GmbH
FH JOANNEUM, Institute of Electronic Engineering
Material Center Leoben Forschung GmbH
Institut für Struktur- und Funktionskeramik der Montanuniversität Leoben

Kontakt und weitere Informationen
Dr. Walter Harrer
Montanuniversität Leoben, Institut für Struktur- und Funktionskeramik
Tel.: 03842/402-4110
E-Mail: walter.harrer@unileoben.ac.at

Projektkoordinator
DI Herbert Pairitsch
Tel.: +43 (5) 1777 2247
E-Mail: Herbert.Pairitsch@infineon.com