Zwei aktuelle Megatrends, die auch die sächsische Gesellschaft und Industrielandschaft grundlegend verändern werden, sind alternative Mobilitätskonzepte und die fortschreitende Digitalisierung. Eine nachhaltige individuelle Mobilität in Ballungsräumen erfordert neue, möglichst emissionsfreie Antriebskonzepte. Hier spielen Elektroantriebe, ob batterieelektrisch, hybrid oder mit Brennstoffzelle, eine wichtige Rolle. Diese Antriebe sind bereits jetzt hochintegriert aufgebaut, d.h. die Komponenten Antrieb, Elektronik und Sensorik sind auf engstem Raum vereint. Die kompakten Abmessungen und die Integration von Elektronik und tragendem Bauteil führen dabei zu höchsten thermomechanischen Belastungen. Dies gilt auch für den Einfluss neuer Betriebsmoden, wie z.B. der Rekuperation von Antriebsenergie durch elektrisches Bremsen. Die Zukunft der individuellen Mobilität basiert zudem auf neuen Mobilitätskonzepten. Diese beinhalten u.a. Car- und Bikesharing-Lösungen, digitale Verkehrsleitsysteme und das autonome Fahren. Dadurch kommt es zu einem häufigeren, variableren Einsatz der Fahrzeuge durch verschiedene Nutzer, sodass das professionelle Flottenmanagement mit gesteigerten Anforderungen an Verfügbarkeit, Überwachung und Instandhaltung der Fahrzeuge an Bedeutung gewinnt. Die rasant voranschreitende Digitalisierung ermöglicht in diesem Zusammenhang vollkommen neue Ansätze. Durch die schnelle Übertragung mittels digitaler Infrastruktur, Speicherung und Verarbeitung großer Datenmengen ist es möglich, ein digitales Abbild - einen Digitalen Zwilling - eines komplexen Systems oder einer ganzen Fahrzeugflotte zu generieren, das zur Analyse und Optimierung eingesetzt werden kann. Aufgrund der zukünftig verfügbaren Daten bieten sich neue Methoden aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz (KI), der Analyse von Massendaten (Big Data) sowie der Verknüpfung von Bauteil und Daten im Sinne des Internets der Dinge (IoT) an.
Das Ziel des Vorhabens ist daher die Entwicklung von grundlegenden digitalen Methoden zur Lebensdauerüberwachung und Zuverlässigkeitssteigerung hochintegrierter mechatronischer Systeme. Diese Methoden sind Voraussetzung für den sicheren Einsatz von hochintegrierten mechatronischen Systemen, deren frühzeitigen Service und Wartung bereits vor dem Schadensfall und neue Geschäftsmodelle von Systemanbietern, die Produkt, Einsatz und Service verknüpfen.
Electrification of passenger cars and light-duty vehicles will have a knock-on effect on reducing the greenhouses gases emission from the transportation sector, as it is still the biggest emitter due to fossil fuel based engines. However the maturity of electrical drives and electrical engines needs a final push for better performance, better comfort and cost reduction in order to generate a massive adoption of such transport in Europe and worldwide, replacing conventional cars. ModulED aims at developing a new generation of modular electric engine based on buried-permanent magnet motor with reduced rare earth use, and electric drivetrain for various configurations of Full and Hybrid Electric Vehicles (including cost, environmental impact, efficiency, and mass manufacturing ready). The multiphase e-motor will integrate the latest GaN inverter for power electronics, advanced control with higher fault tolerance, advanced cooling features, with reduced sizing and higher efficiency. It will be linked with a performant electrical drive and transmission, adapting new regenerative braking strategies. The project takes into account industrial, user requirements and environmental impacts through life cycle analysis, to gear the activities towards a full vehicle approach design and realization of each component and whole powertrain. Also, new virtual models will be developed for reliable design and simulation of every component features. Demonstration on BMW i3 or similar vehicle will be performed at the end, validating the high performance powertrain. The project gathers 9 partners as cutting-edge from automotive, power electronics, powertrain specialists with 3 research centres, 3 Tier-1 suppliers and SMEs.
Das Ziel des Projekts Concept ELV2 (Concept Elektro-Lkw im schweren Verteilerverkehr) ist die Integration eines innovativen elektrischen Antriebs in schwere Verteilerverkehrsanwendungen. Beim Teilvorhaben Technologie liegt der Fokus auf der Erforschung und Bereitstellung der System- und Komponententechnologien und ihrer Zusammenführung in verschiedenen Erprobungsträgern, u. a. im Aufbau von 10 Technologieträgern, mit denen sowohl die generelle Funktion als auch die weiteren einsatzrelevanten Technologieaspekte abgesichert werden sollen, z.B. Dauerlaufbeständigkeit, EMV, etc. In diesem BMWi-spezifischen Vorhaben agiert ein Konsortium aus Daimler AG und RWTH Aachen. Ziel dieses Vorhabens ist, das Anwendungsportfolio für den Kunden weiter auszubauen, eine höhere Integrationsstufe der Achs- bzw. Antriebseinheit incl. Batterie im Fahrzeug-Konzept zu ermöglichen und die Performance in Bezug auf techn. Leistungsdaten zu erhöhen. Aufgrund des ihm eigenen Fahrprofils (häufiges Anhalten, häufige Brems- und Beschleunigungsvorgänge mit entsprechenden Rekuperationsoptionen) ist der schwere Verteilerverkehr prädestiniert für den Einsatz Batterie-elektrischer Antriebtechnologien. Auf diese Weise werden energieeffiziente und lokal emissionsfreie Gütertransporte im Stadtverkehr ermöglicht. Der Elektro-Lkw leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Emissionsreduzierung (Abgase und Lärm) in dicht besiedelten Bereichen. Das Projekt Concept ELV2 dient mit seinen umfangreichen produkt- und produktionsorientierten Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten zudem zum Knowhow-Aufbau bei Hersteller, Kunden und Werkstätten. Daneben werden Forschungsinstitute und Zulieferer (als Lieferant) eingebunden, die ebenfalls profitieren und spezifisches Knowhow aufbauen können. Ziel des Projektes Concept ELV2 ist es, mittelfristig einen unter wirtschaftlichen Aspekten konkurrenzfähigen Elektro-Lkw in verschiedenen Applikationen für den innerstädtischen, schweren Verteilerverkehr speziell auch in emissionsfreien Zonen am Markt anbieten zu können.
Ziel des Projektes ist die Entwicklung von neuen Strategien, Verfahren und leistungselektronischen Komponenten zur Rückgewinnung und Speicherung der Energie bei Bremsvorgängen von Elektrofahrzeugen (z.B. Straßenbahnen) im öffentlichen Nahverkehr und der späteren bedarfsorientierten Wieder-Einspeisung dieser gespeicherten Energie. Die Energiespeicherung soll dabei in großen Batteriepufferspeichern erfolgen, wobei die Batterien selbst nicht Bestandteil des Projektes sind. Durch geeignete Regelalgorithmen, verlustarme Leistungselektronik und intelligente Rückspeisung soll eine bestmögliche Energieeffizienz erreicht werden. Da bislang etwa 30% der Energie als Bremsenergie verloren gehen, ergeben sich insbesondere für Verkehrsunternehmen als Betreiber dieser Fahrzeuge interessante Einsatzmöglichkeiten. Mit den im Projekt zu entwerfenden Verfahren soll die Einspeisung der Energie in eigene Verbrauchernetze (z.B. von städtischen Verkehrsbetrieben) und die Zusammenbindung in 'virtuellen' Kraftwerken möglich werden. Der Projektinitiator Schäfer Elektronik bringt sein langjähriges Know-How in den Bereichen Leistungselektronik, Batterieregelung und elektromechanischer Konstruktion ein. Schäfer Elektronik hat die Projektkoordination. Das KIT verantwortet die Bereiche virtuelles Kraftwerk, Energieflusssimulation und -management (teilweise) und alle mit dem Nahverkehrsnetz (DC Seite) zusammen hängenden Aufgaben und stellt die Kontakte zu den Verkehrsbetrieben her. Die HS Aalen bringt ihr spezifisches Know-How in die Bereiche Netzanschaltung ans öffentliche Netz und eigene Verbrauchernetze sowie Teilgebiete des Energiemanagements mit ein (AC Seite).
Ziel des Projektes ist die Entwicklung von neuen Strategien, Verfahren und leistungselektronischen Komponenten zur Rückgewinnung und Speicherung der Energie bei Bremsvorgängen von Elektrofahrzeugen (z.B. Straßenbahnen) im öffentlichen Nahverkehr und der späteren bedarfsorientierten Wieder-Einspeisung dieser gespeicherten Energie. Die Energiespeicherung soll dabei in großen Batteriepufferspeichern erfolgen, wobei die Batterien selbst nicht Bestandteil des Projektes sind. Durch geeignete Regelalgorithmen, verlustarme Leistungselektronik und intelligente Rückspeisung soll eine bestmögliche Energieeffizienz erreicht werden. Da bislang mindestens 30% der Energie als Bremsenergie verloren gehen, ergeben sich insbesondere für Verkehrsunternehmen als Betreiber dieser Fahrzeuge interessante Einsatzmöglichkeiten. Mit den im Projekt zu entwerfenden Verfahren soll die Einspeisung der Energie in eigene Verbrauchernetze (z.B. von städtischen Verkehrsbetrieben) und die Zusammenbindung in 'virtuellen' Kraftwerken möglich werden. Der Projektinitiator Schäfer Elektronik bringt sein langjähriges Know-How in den Bereichen Leistungselektronik, Batterieregelung und elektromechanischer Konstruktion ein. Schäfer Elektronik hat die Projektkoordination. Das KIT verantwortet die Bereiche virtuelles Kraftwerk, Energieflusssimulation und -management (teilweise) und alle mit dem Nahverkehrsnetz (DC Seite) zusammen hängenden Aufgaben und stellt die Kontakte zu den Verkehrsbetrieben her. Die HS Aalen bringt ihr spezifisches Know-How in die Bereiche Netzanschaltung ans öffentliche Netz und eigene Verbrauchernetze sowie Teilgebiete des Energiemanagements mit ein (AC Seite).