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PRESSEMITTEILUNG

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Hochintegriertes Hochdrehzahl-Range-Extender-Modul auf Basis eines Wankelmotors und einer Geschalteten Reluktanzmaschine

Laufzeit: 01.01.2015 - 31.12.2017

Fördervolumen: ca. 1,4 Mio. €

Partner:

  • RWTH Aachen
  • AixControl GmbH
  • ENGIRO GmbH
  • Isar Getriebetechnik KG

 

Für eine breitere Durchdringung des Marktes muss die Reichweite aktueller Elektrofahrzeuge deut-lich gesteigert werden. Wegen seiner Reichweitenvorteile gilt der Range-Extender-Ansatz auf mittelfristige Sicht als vielversprechendste Variante.

Ein Range-Extender ermöglicht es, während der Fahrt durch eine kleine Verbrenner-Generator-Einheit die Batterie bei Bedarf nachzuladen und somit die Reichweite des Fahrzeugs zu vergrößern. Gleichzeitig kann eine Traktionsbatterie mit einer geringeren Kapazität verbaut und das Gesamtsys-tem kostengünstiger und leichter gestaltet werden.

Derzeit kommen meist Generatoren auf Basis von Permanentmagnet-Synchrongeneratoren (PMSG) zum Einsatz. Dieser Maschinentyp erzielt seine hohe Leistungsdichte und Effizienz durch den Einbau von (meist teuren) Selten-Erden-Magneten in den Rotor. Zudem arbeiten existierende Lösungen aufgrund der Betriebsbereiche der Verbrennungsmotoren und PMSG üblicherweise mit Drehzahlen unterhalb von 10.000 U/min. Eine Erhöhung der Betriebsdrehzahl stellt eine Möglichkeit dar, die Leistungsdichte des Generators zu erhöhen.

Eine höhere Generatordrehzahl rückt andere Maschinentypen in den Fokus, die bei niedrigen Drehzahlen aufgrund geringerer Leistungsdichte verglichen mit dem PMSG nicht in Frage kommen. Aufgrund des robusten Rotoraufbaus eignet sich besonders die geschaltete Reluktanzmaschine (GRM).

Ziel des Projekts ist daher die Entwicklung eines integrierten hochdrehenden Range-Extender-Moduls auf Basis eines Wankelmotors und einer Geschalteten Reluktanzmaschine. Diese Kombination stellt im Automobilsektor ein Alleinstellungsmerkmal dar, da beide Maschinentypen in der Vergangenheit aufgrund Ihrer Nachteile (Wirkungsgrad, Akustik, Gewicht) meist nicht als Lösungsansatz wahrgenommen wurden. Dabei wurde der Wankelmotor, der im Rahmen des Projekts eingesetzt werden soll, konsequent weiterentwickelt und wird heute in Serie gefertigt. Durch eine Erhöhung der Betriebsdrehzahl und eine konsequente Integration aller Teilkomponenten soll die Leistungsdichte des Gesamtsystems erhöht werden. Entwicklungstechnische Kernfrage ist, inwieweit trotz erhöhtem Fertigungsaufwand und mechanischer Verluste (durch das Getriebe) ein kosten- und bauraumtechnisch konkurrenzfähiges Range-Extender-Modul entwickelt werden kann.

Die wissenschaftliche Herausforderung liegt in der erhöhten Drehzahl und Leistungsdichte des Generators. Neben diesen elektrotechnischen Problemstellungen ergeben sich durch die hohen Drehzahlen und die Kompaktheit des Moduls ebenfalls Herausforderungen bei der Mechanik, unter anderem bezüglich der Gewichtsoptimierung und Stabilität der Komponenten.


Ansprechpartner


Prof. Rik. W. De Doncker
RWTH Aachen
Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe
post@isea.rwth-aachen.de