Elektromotoren für Autos und Flugzeuge optimieren

Das Projekt Plug&Play Range Extender untersucht, wie ein Modul aus einem kleinen, verbrauchsarmen Verbrennungsmotor und einem Generator die Reichweite von Elektroautos vergrößern kann.

Im Projekt PELiKAn (Power Electronics in Kraftfahrzeugen und Aeronautik) soll eine Leistungselektronik mit erhöhtem Wirkungsgrad für Flug- und Kraftfahrzeuge mehr Effizienz bringen. Beide Projekte werden vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Bei der voranschreitenden Elektrifizierung von Flug- und Kraftfahrzeugen spielen Effizienz, Bauraum und Gewicht der einzelnen Komponenten eine entscheidende Rolle. Leistungselektronische Wandler sind dabei Schlüsselkomponenten, für die immer höhere Schaltfrequenzen gefordert werden.

Die Energie, die für die Ansteuerung eines Leistungsschalters benötigt wird, geht heute verloren, so dass der maximale Wirkungsgrad bei 95 Prozent liegt.

Die Partner bei PELiKAn arbeiten daher an der Entwicklung von kompakten, zuverlässigen und hoch effizienten Spannungswandlern mit einem Wirkungsgrad von bis zu 99 Prozent. Erreicht werden soll dies mit so genannten regenerativen Ansteuerschaltungen, die durch eine Zwischenspeicherung von Energie die notwendige Ansteuerleistung reduzieren.

Der Einsatz neuartiger Halbleitermaterialien, wie Siliziumkarbid und eine höhere maximale Betriebstemperatur sollen außerdem die Schalt- und Durchlassverluste der Schalter weiter reduzieren. An dem dreijährigen Projekt arbeitet Siemens mit Daimler, EADS, Infineon, ZF Electronics und dem Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme. Die Wissenschaftler der globalen Siemens-Forschung Corporate Technology beschäftigen sich speziell mit neuen Verschaltungskonzepten sowie der Steuerung und Regelung.

Im Projekt Plug&Play Range Extender wird das Konsortium aus den Firmen FEV, Siemens und Daimler sowie der Universität RWTH Aachen zunächst die Anforderungen für ein hochintegriertes Range Extender Modul definieren. Zusätzlich werden marktfähige Fahrzeugkonzepte erstellt. In einer späteren Phase soll dann ein Fahrzeug mit Range Extender Modul gebaut werden. (IN 2011.12.6)