Grundlegende Entwicklungen der Elektromobilität

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Luftgekühlter E-Antriebsstrang

"Radnabenmotoren helfen die Kosten und den Energieverbrauch von Elektrofahrzeugen zu senken. Sie vergrößern das Platzangebot im Fahrzeug und ermöglichen es, durch die unabhängige Drehmomenteinstellung an jedem angetriebenen Rad aktive Fahrsicherheitskonzepte zu realisieren", erläutert Felix Horch vom IFAM. In den Motoren kommen neu entwickelte gegossene Spulen aus leichtem und preiswertem Aluminium zum Einsatz. Diese lassen sich exakt an den zur Verfügung stehenden Bauraum anpassen. Das ermöglicht hohe Leistungen.

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Weiterer Vorteil: Im Gegensatz zu den herkömmlichen Spulen aus Kupfer benötigen sie keine Wasserkühlung. Stattdessen konstruierten die Ingenieure die Felge so, dass ein zusätzlicher Luftstrom entsteht, der den Radnarbenmotor effektiv kühlt. Da der Antrieb direkt in das Rad integriert ist, erhöhen sich die Reifen-gefederten Massen. Deshalb setzen die Experten adaptive Fahrwerkskomponenten ein. Smarte Schwingungsdämpfer reduzieren nicht nur die eingetragenen Kräfte, sondern verbessern auch den Fahrkomfort.

Schlüsselkomponente: Leistungselektronik

Damit sich das E-Mobil bewegt, alle Sicherheits- und Komfortfunktionen immer betriebsbereit sind und die Batterie beim Abbremsen des Fahrzeugs auch wieder aufgeladen werden kann, muss die elektrische Energie intelligent und sehr effizient verteilt und gewandelt werden. An derartigen Komponenten arbeiten Wissenschaftler des IISB seit 15 Jahren. Für die Verteilung von Energie entwickelten sie zum Beispiel einen Wandler, der das Hochvolt-Netz von Elektrofahrzeugen mit dem konventionellen 12-V- und dem künftigen 48-V-Netz koppelt und einen Energietransfer in jede Richtung ermöglicht.

"Zudem arbeiten wir an einem System, mit dem sich sowohl Energie als auch Daten kontaktlos an schnell bewegte Komponenten übertragen lassen. Wir haben es bereits in ein Kugellager integriert", berichtet Dr.-Ing. Bernd Eckardt vom IISB. Der große Vorteil: Induktive Übertragung ist unempfindlich gegenüber Erschütterungen und Umwelteinflüssen wie Schmiermittel oder Öl.

Doch funktionieren die Komponenten auch im Fahrbetrieb? Arbeiten die Systeme im Verbund zusammen? Diese und weitere Fragen untersuchen derzeit Wissenschaftler des IISB. Sie wollen überprüfen, ob die von ihnen gemeinsam mit der Automobilindustrie entwickelten Komponenten wie elektrische Antriebssysteme, integrierte Umrichter, Ladegeräte und Batteriespeichersysteme dem Praxistest standhalten.

Deshalb haben die Experten verschiedene Systeme in das Erprobungs- und Demonstrationsfahrzeug "IISB-ONE" eingebaut. Dort sollen die Komponenten auch beim Fahren im Straßenverkehr ihre Leistungsfähigkeit unter Beweis stellen. "Unser Ziel war es, eine flexible alltagstaugliche Forschungsplattform zu schaffen", betont Eckardt. Das Fahrzeug ist für die Straße zugelassen.

Der Umstieg auf Elektromobilität stellt Politik, Wirtschaft, Wissenschaft und Verbraucher nicht nur vor große Herausforderungen, sondern bietet auch neue Chancen. Mit seinen Innovationen für die automobile Wertschöpfung der Zukunft legt Fraunhofer wichtige Grundlagen für die erfolgreiche Etablierung der Elektromobilität in Deutschland.

* Birgit Niesing ist Chefredakteurin beim Fraunhofer-Magazin "weiter.vorn", Zeitschrift für Forschung, Technik und Innovation. Mit freundlicher Genehmigung wurde dieser Beitrag der Ausgabe 4/15, S. 8 ff entnommen.

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