Das Projekt "Überlastfähige und modulare Traktionsmotoren für elektrische Antriebssysteme (E-LASTSYS)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Elektrische Maschinen (IEM) und Lehrstuhl für Elektromagnetische Energiewandlung durchgeführt. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wird eine Entwicklungsmethodik für elektrische Maschinen erarbeitet. Ziel ist es, die Auslegung von E-Maschinen bedarfsgerechter für die Anforderungen in Automobilen zu gestalten. Es soll eine Simulationskette und Methodik zur Steigerung der Auslastung einer E-Maschine unter Berücksichtigung dynamischer Lastzustände dargestellt werden, womit der Entwicklungsprozess der E-Maschine ins System des Gesamtfahrzeugs integriert und anforderungsgerecht umgesetzt werden kann. Konkret soll eine Simulation des elektromagnetischen Feldes mit einem thermomechanischen Modell der Maschine gekoppelt und durch Parameterstudien sowie Designvarianten die Effizienz der Kühlmäntel untersucht werden. Mit Hilfe einer Kopplung zu einem Modell des Fahrzeugkühlkreislaufes werden damit unterschiedliche Betriebssituationen des Fahrzeugs und die Auswirkungen auf die Kühlung von E-Maschinen berücksichtigt. Ferner erfolgt eine mechanische Modellierung der Maschine. Dabei sollen primär die Kräfte ermittelt werden, die auf die Lagerung der Maschine wirken. Hier werden auch alternative Lagerkonzepte wie z.B. Gleitlager betrachtet. Die Untersuchung der Lager bzgl. Verschleiß erfolgt mit Hilfe von Simulationen. Dazu wird die Dynamik der elektromagnetischen Kräfte aus dem 3D-Modell als Eingabe für ein Mehrkörpersimulationsmodell verwendet, um die dynamische Deformation der Welle und der Lager zusätzlich zu den Kontaktkräften zwischen Wälzkörper und Lagerflächen zu bestimmen.
Das Projekt "Rohstoffbedarf der Antriebstechnik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IZT - Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung gemeinnütziger GmbH durchgeführt. Das IZT entwickelte Rohstoffszenarien für Elektromaschinen, die wie Windgeneratoren, Servoantriebe und Traktionsmotoren von Neodym-Eisen-Bor-Magneten erregt werden. Weiterhin erarbeitete das IZT Szenarien für Lithium-Ionen-Akkumulatoren für Elektrofahrzeuge. Mit Hilfe des spezifischen Materialbedarfs wurde anhand von Marktszenarien der Lithium-, Kobalt-, Neodym- und Dysprosium-Bedarf in den Jahren 2015, 2020 und 2030 unter Betrachtung von zukünftigen Materialeffizienzpotentialen berechnet. Trotz geopolitischer Risiken reicht das Neodym- und Lithium-Angebot voraussichtlich, um die Nachfrage mittelfristig zu bedienen, weil neue Erschließungsprojekte bis 2015 mit dem Abbau beginnen. Um eventuellen Rohstoffengpässen entgegenzuwirken, sind die Materialeffizienz, das Recycling sowie die Substitution von Rohstoffen und die Verwendung alternativer Technologien erforderlich. Aufbauend auf der Studie 'Rohstoffe für Zukunftstechnologien' berechnet das IZT in einem neuen Projekt den Rohstoffbedarf der elektrischen Antriebstechnik. Ausgehend von Marktszenarien wird die Rohstoffnachfrage nach 'Cobalt', 'Lithium' sowie den Seltenen Erden 'Neodym' und 'Dysprosium' im Jahr 2030 abgeschätzt. Diese Rohstoffe werden für Neodym-Eisen-Bor-Magnet erregte Elektromotoren und Lithium-Ionen-Akkus verwendet. Der Fokus der Untersuchung liegt auf dem Zukunftsmarkt Elektromobilität. Jedoch nutzen beispielsweise auch Windgeneratoren und Servomotoren Neodym-Eisen-Bor-Magnete und stehen somit in 'Nachfragekonkurrenz' zu Elektrofahrzeugen. Um den Anteil der verschiedenen Nachfragemärkte an der Gesamtrohstoffnachfrage nach Lithium, Cobalt und Seltenen Erden zu bestimmen, wird diese ebenfalls abgeschätzt. Die Rohstoffnachfrage der Einzelmärkte wurde dann ins Verhältnis zur gesamten Rohstoffnachfrage im Jahr 2030 gesetzt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Integrierbare Leistungshalbleiter für hochintegrierte E-Fahrzeugantriebe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Infineon Technologies AG durchgeführt. In Sphinx wird ein hochintegriertes Antriebsmodul für ein Elektrofahrzeug untersucht, aufgebaut & in einem Demonstrator-Fahrzeug erprobt. Dazu werden die Komponenten Inverter, hochdrehende E-Maschine & Getriebe in einem Antriebsmodul integriert. Ziel ist, die Reichweite des Elektrofahrzeugs zu steigern & gleichzeitig die Fahrzeugkosten zu senken, wodurch die rasche Markteinführung & Verbreitung von Elektrofahrzeugen gefördert wird. Infineon bearbeitet in Sphinx den Bereich der notwendigen diskreten & integrierten Halbleiterkomponenten wie IGBTs, Gate-Treiber-IC, Dioden, sowie das Leistungselektronikmodul - IGBT-Modul - für den Wechselrichter (Inverter). Die Optimierungskriterien für die Halbleiter-basierte Leitungselektronik sind Bauraumverkleinerung (ca. 30Prozent) & Gewichtsreduktion (ca.40Prozent), sowie Erhöhung der Zuverlässigkeit unter Automotive Bedingungen. Infineon übernimmt die Koordinierung des Teilprojektes Elektronik des Forschungsverbunds. Die Forschungsschwerpunkte von Infineon liegt in der Analyse, Bereitstellung und Verifikation der Halbleiterkomponenten des Wechselrichters zum Betrieb des Traktionsmotors: -Leistungs-IGBT-Modul, Gate-Treiber-IC, sowie diskrete Bauelemente wie IGBT-Dioden und IGBTs. Für den angestrebten integrierten Aufbau sind entsprechende Bauelemente zu analysieren und geeignete Konzepte zu erforschen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Unterstützung der Partner beim Aufbau der Leistungselektronik für die E-Maschine insbesondere mit dem Partner ZF.