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INTEGRA: Österreichisches Projekt sorgt für mehr Effizienz bei Elektro- und Hybridfahrzeugen#

Das österreichische Forschungsprojekt „INTEGRA“ arbeitet an Effizienzsteigerungen beim elektrischen Antriebsstrang und treibt so die Elektromobilität voran. Das Institut Electronic Engineering der FH JOANNEUM forscht mit.#

Sechs österreichische Partner aus Industrie und Forschung werden in den nächsten drei Jahren unter der Leitung von Infineon Technologies Austria an der Volumens- und Gewichtsreduktion von Antrieben in Elektro- und Hybridfahrzeugen forschen. Das Projektvolumen umfasst rund drei Millionen Euro.

Herbert Pairitsch, Projektleiter seitens Infineon Austria, skizziert die Ausgangslage: „In Europa werden rund 23 Prozent der Treibhausgase durch den Personen- und Warentransport verursacht. Ein wesentlicher Hebel für die Reduktion der CO2- Emissionen beim Transport ist die Elektrifizierung des Antriebsstranges.“ Um diese Herausforderungen zu meistern, wird im Projekt INTEGRA eine nachhaltige Verbesserung der Effizienz des Gesamtsystems durch High-Speed-Drives angestrebt. Im Vergleich zum Stand der Technik, bietet die angestrebte High-Speed-Drive Motor-Getriebeeinheit folgende Verbesserungen: erhöhte Leistungsdichte der Ansteuerelektronik, gesteigerte Energieeffizienz durch neue Ansätze bei hochdrehenden Getrieben, Kostenreduktion und verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit.

Optimales Zusammenspiel von der Mechanik bis zur Elektronik#

Möglich wird das durch den Einsatz von Motoren mit sehr hoher Drehzahl, so genannten „High-Speed-Drives“ und deren aufwändiger Ansteuerung. Je schneller ein Motor dreht, desto geringer ist sein Volumen und Gewicht für die geforderte Leistung.

Dabei beinhaltet der elektronische Teil einen neuartigen Antriebswechselrichter, der eine Volumenreduktion um den Faktor 3 bringt. Der mechanische Teil befasst sich mit neuen Ansätzen bei hochdrehenden ein- und zweistufigen Getrieben. Ziel ist ebenso eine Effizienzsteigerung bei kleinerem Bauvolumen sowie eine Erhöhung des Integrationslevels. Zusätzlich werden auch neue Fertigungsmethoden getestet.

Die angestrebte hohe Leistungsdichte und die vielen Verbindungen zwischen unterschiedlichen neuen Materialien führen zu starken thermischen und mechanischen Belastungen innerhalb des Antriebsmoduls, wodurch sich besondere technische Herausforderungen ergeben. Dem kann nur durch den Einsatz neuartiger elektronischer Bauelemente, der Verwendung besonderer Aufbau- und Verbindungstechnologien und der Entwicklung innovativer Kühlstrategien begegnet werden. Das „Beste aus verschiedenen Welten“ soll hier in einzigartiger Weise kombiniert werden, wie diamantartige Halbleiter aus Siliziumkarbid, Kondensatoren aus einer antiferroelektrischen Elektrokeramik, keramische Vielschichtleiterplatten mit zehnfach höheren Wärmeleitfähigkeiten als Edelstahl, sowie „additiv gefertigte“ formangepasste Spezialkühler. Alle elektronischen und mechanischen Komponenten werden durch den Einsatz von Simulationstechniken aufeinander abgestimmt und optimiert. Schlussendlich soll ein Demonstrator einer solchen High-Speed-Drive Motor-Getriebeeinheit mit einem hohen Potenzial für eine Kostenreduktion bei der Herstellung und einer deutlich verbesserten elektromagnetischen Charakteristik vorliegen. Dabei werden auch die Eigenschaften für eine spätere Integration ins Fahrzeug getestet.

In enger Zusammenarbeit zwischen Industrie und Forschungseinrichtungen aus Österreich wird ein integriertes Konzept erstellt und umgesetzt. Dieses berücksichtigt alle elektronischen, thermischen und mechanischen Aspekte eines elektrischen Antriebs. Das INTEGRA Projekt wird im Programm „Mobilität der Zukunft“ vom Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie gefördert.

Die Projektpartner sind:#