Antriebssysteme / elektromechanische Antriebe
Die Forderung nach umweltverträglicher und nachhaltiger Mobilität treibt die aktuelle Entwicklung von innovativen Antriebssystemen maßgeblich voran. Elektromechanische Antriebssysteme für plug-in-hybride und batterieelektrische Elektrofahrzeuge erweisen sich dabei als vielversprechende Lösung, um dieser Forderung gerecht zu werden. In einer Welt, in der umweltfreundliche Fortbewegung immer mehr an Bedeutung gewinnt, könnten optimierte Antriebsstränge Wegbereiter für eine nachhaltige und zukunftsweisende Mobilität sein.
Seit 1993 betreibt die FZG intensiv Forschung im Bereich der Hybrid- und Elektroantriebe. Schwerpunkte liegen dabei in der Konzeption und Simulation dieser Antriebsstränge, sowie die Umsetzung in reale Fahrzeugprototypen. Zur Entwicklung alternativer Antriebe wurden spezielle Simulationstools erarbeitet, um die Eigenschaften der Antriebskonzepte zu bewerten. Hauptziel der Gesamtfahrzeugsimulationen ist die Ermittlung von Energieverbrauch und Fahrdynamik unter verschiedenen Fahrzyklen und -manövern. Um den Anforderungen von Konzeptstudien gerecht zu werden, müssen zahlreiche Konfigurationen und Parameter abgestimmt werden. Dies stellt hohe Anforderungen an die Rechenzeit der Simulationsmodelle. Dennoch ist eine hohe Flexibilität und Erweiterbarkeit erforderlich, um die Fahrzeugmodelle detailliert für weitere Analysen anpassen zu können.
Zur Erzielung maximaler Reichweiten können kompakte, leistungsdichte Hochdrehzahlantriebe eingesetzt werden. Eine Steigerung der Antriebsdrehzahl kann hier zu einer Erhöhung der Leistungsdichte des gesamten elektromechanischen Antriebsstrangs führen. In den aufeinander aufbauenden Verbundprojekten Speed2E und Speed4E konnte die Drehzahl ausgehend von einem Referenzdesign mit 11.000 U/min auf bis zu 50.000 U/min am Getriebeeingang gesteigert werden. Dadurch konnte eine Erhöhung der Leistungsdichte um ca. 90 % erzielt werden und reale Antriebe mit Drehzahlen weit über dem Stand der Technik befähigt werden.
Highlights dieser Projekte sind die dabei entstandenen mehrgängigen Super-Hochdrehzahl-Antriebsstränge Speed2E und Speed4E für elektrische Fahrzeuge mit Drehzahlen am Getriebeeingang von bis zu 30.000 U/min bzw. bis zu 50.000 U/ min. Beide Antriebsstränge weisen eine Doppel-E-Architektur mit zwei Teilgetrieben und wirkungsgrad- und anregungsoptimierter Betriebsstrategie auf.
Im darauf aufbauenden Verbundprojekt Projekt Opt4E sollen auf Basis dieser Erkenntnisse Methoden und Werkzeuge zur vollumfänglichen Synthese und Optimierung von Antriebssträngen für Elektrofahrzeuge entwickelt werden. Mithilfe der Entwicklungsplattform lassen sich bereits in der frühen Phase aussichtsreiche Antriebsstrangtopologien erstellen, bewerten und vergleichen.
