Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bedarfsgerechte Auslegung von Elektroautos

04.04.2014

Welcher Elektromotor passt zu welcher Fahrsituation? Mit dieser Frage hat sich Lisa Braun in ihrer Masterarbeit am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) befasst. Ihre Untersuchung könnte wesentlich dazu beitragen, Elektrofahrzeuge so zu optimieren, dass ihre Akzeptanz und Verbreitung deutlich steigen.

Mit ihrer Arbeit erreichte die Nachwuchsingenieurin nun den ersten Platz beim DRIVE-E-Studienpreis 2014 des Bundesministeriums für Bildung und Forschung und der Fraunhofer-Gesellschaft. Den Preis verliehen Dr. Georg Schütte, Staatssekretär im BMBF und Professor Alexander Verl, Vorstandsmitglied der Fraunhofer-Gesellschaft, gestern Abend in Stuttgart.


Prof. Alexander Verl, Jonathan Jürgens, Lisa Braun, Dr. Georg Schütte.

v.l.n.r.; Foto: Stephan Raum, BMBF

Bis zum Jahr 2020 sollen eine Million Elektroautos auf deutschen Straßen fahren. Dieses Ziel hat die Bundesregierung im „Nationalen Entwicklungsplan Elektromobilität“ formuliert. Um die Akzeptanz und Verbreitung von Elektrofahrzeugen zu fördern, muss unter anderem ihre Reichweite erhöht werden.

Dazu kann eine Steigerung der Effizienz des Antriebsstrangs beitragen. Lisa Braun, die am KIT Elektro- und Informationstechnik mit Schwerpunkt Elektromobilität studierte, hat in ihrer Masterarbeit „Fahrer- und fahrsituationsabhängige Bewertung unterschiedlicher Elektromotorkonzepte“ untersucht, wie stark der Gesamtwirkungsgrad des Antriebs vom verwendeten Motortyp abhängt.

Ihr Ansatz: Wenn sich die Vorteile der verschiedenen Motortypen gezielt für verschiedene Fahranwendungen ausnutzen lassen, wäre nicht mehr der Spitzenwirkungsgrad oder die maximale Leistungsdichte bei der Wahl der Maschine entscheidend, sondern der Betriebsbereich. „Je nach Anwendung würde dann der Motortyp gewählt, der über die gesamte Betriebsdauer die höchste Effizienz erzielt und damit die beschränkte Energie der Batterie optimal ausnutzt“, erklärt die Ingenieurin.

Lisa Braun hat verschiedene Elektromotorkonzepte für ausgesuchte, im Alltag vorkommende Fahrsituationen virtuell erprobt und verglichen: permanenterregte Synchronmaschinen (PSM), deren Rotor einen Permanentmagneten enthält, fremderregte Synchronmaschinen (FESM), bei denen das magnetische Rotorfeld durch elektrischen Strom erzeugt wird, und Asynchronmaschinen (ASM), bei denen im Unterschied zu den Synchronmaschinen das Verhältnis der Motorendrehzahl zur Frequenz der Versorgungsspannung nicht konstant, sondern vom Belastungszustand der Maschine abhängig ist. Derzeit werden die leichten, kompakten PSM in Elektrofahrzeugen am häufigsten eingesetzt. Sie besitzen den höchsten Spitzenwirkungsgrad. Bei den beiden anderen Typen fällt jedoch der Gesamtwirkungsgrad besonders bei höheren Drehzahlen höher aus.

Die Untersuchung von Lisa Braun ergab denn auch, dass die PSM vor allem innerorts und beim Rangieren deutlich effizienter ist als die FESM und die ASM. Mit zunehmender Geschwindigkeit sinkt allerdings der Wirkungsgrad der PSM, und der Wirkungsgrad der beiden anderen Typen steigt. Im hohen Drehzahlbereich dominieren die FESM und die ASM. Bei einer gesamten Messfahrt oder einem gemischten Fahrzyklus fallen die Abweichungen trotz dieser signifikanten Unterschiede allerdings gering aus. „Aus technischer Sicht ist demnach keine Maschine den anderen vorzuziehen, solange die genauen Betriebspunkte über die gesamte Lebensdauer der Maschinen nicht bekannt sind. Die Wahl des Maschinentyps kann somit nach anderen Kriterien erfolgen“, erläutert Lisa Braun.

Wie Brauns Arbeit zeigt, ist es denkbar, künftig über allgemeingültige Einzelsituationen persönliche Fahrprofile zu entwickeln, um die Auslegung der Fahrzeuge optimal an verschiedene Kundenanforderungen anzupassen. Lisa Braun erstellte ihre Masterarbeit am Elektrotechnischen Institut (ETI) des KIT bei Professor Martin Doppelbauer, der die Professur für Hybridelektrische Fahrzeuge (HEV) innehat. Derzeit ist sie Doktorandin bei Siemens und wird am Institut für Fahrzeugsystemtechnik (FAST) des KIT betreut.

Mit dem DRIVE-E-Studienpreis zeichnen das Bundesministerium für Bildung und Forschung und die Fraunhofer-Gesellschaft in diesem Jahr zum fünften Mal herausragende, innovative studentische Arbeiten zur Elektromobilität aus. Lisa Braun teilt sich den ersten Preis in der Kategorie „Diplom-, Magister-, Masterarbeiten“ mit Jonathan Jürgens, Absolvent der Leibniz Universität Hannover, beide erhalten ein Preisgeld von jeweils 4.500 Euro. Bei der feierlichen Preisverleihung gestern Abend, 3. April, in der Mercedes-Benz-Niederlassung Stuttgart hielt Dr. Dieter Zetsche, Vorsitzender des Vorstands der Daimler AG und Leiter Mercedes-Benz Cars, die Festrede über „Die automobile Energiewende: Status und Perspektiven der Elektromobilität“.

Das Zentrum Mobilitätssysteme bündelt die fahrzeugtechnischen Aktivitäten des KIT: An den methodischen und technologischen Grundlagen für die Fahrzeuge der Zukunft arbeiten derzeit knapp 40 Institute mit rund 800 Mitarbeitern. Ziel ist es, Konzepte, Technologien, Methoden und Prozesse für die Mobilität der Zukunft zu erarbeiten. Die Wissenschaftler berücksichtigen dabei das komplexe Zusammenspiel von Fahrzeug, Fahrer, Verkehr, Infrastruktur und Gesellschaft.

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist eine Körperschaft des öffentlichen Rechts nach den Gesetzen des Landes Baden-Württemberg. Es nimmt sowohl die Mission einer Universität als auch die Mission eines nationalen Forschungszentrums in der Helmholtz-Gemeinschaft wahr. Thematische Schwerpunkte der Forschung sind Energie, natürliche und gebaute Umwelt sowie Gesellschaft und Technik, von fundamentalen Fragen bis zur Anwendung. Mit rund 9000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern, darunter knapp 6000 in Wissenschaft und Lehre, sowie 24 000 Studierenden ist das KIT eine der größten Forschungs- und Lehreinrichtungen Europas. Das KIT verfolgt seine Aufgaben im Wissensdreieck Forschung – Lehre – Innovation.

Diese Presseinformation ist im Internet abrufbar unter: http://www.kit.edu

Das Foto steht in druckfähiger Qualität auf www.kit.edu zum Download bereit und kann angefordert werden unter: presse@kit.edu oder +49 721 608-47414. Die Verwendung des Bildes ist ausschließlich in dem oben genannten Zusammenhang gestattet.

Monika Landgraf | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Digitale Messtaster von WayCon – höchst präzise und vielseitig einsetzbar
14.11.2017 | WayCon Positionsmesstechnik GmbH

nachricht FAU-Forscher entwickeln neues Materialsystem für effiziente und langlebige Solarzellen
10.11.2017 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte