Das Projekt "Teilvorhaben: Smarte ASIL-D-Komponenten für EV-Antriebssysteme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ZF Friedrichshafen AG durchgeführt. Die Herausforderungen bei der Entwicklung von Komponenten für einen elektrischen Antriebsstrang sind Erhöhung des Wirkungsgrades, Verteilung der Regelung auf mehrere Rechner und Rechnerkerne, Gewährleistung hoher Sicherheitsstandards (Asil-D). Um diese Ziele erreichen zu können wird im Rahmen des Verbundvorhabens MotorBrain eine ganzheitliche Herangehensweise verfolgt. Bei hocheffizienten Elektromotoren werden neue Topologien erforscht, die einen weitgehenden Verzicht auf seltene Erden erlauben, die Gewicht und Kosten senken, skalierbare und integrierbar sind. Fehlertolerante Antriebsstrangarchitekturen im Zusammenhang mit leistungsfähigen Kontrollansätzen sollen umgesetzt werden. Erstellung eines Untersetzungsgetriebes für hohe Drehzahlen (größer 15000/min). Prüfung des elektrischen Antriebsstranges unter automotive-spezifschen Bedingungen am Prüfstand. Beitrag bei der Erstellung verteilter und fehlertoleranter Funktionssoftware, Umsetzung von Softwarestrukturen die Multicore Topologien nutzen. Umsetzung von zertifizierbaren Qualitätsprozessen im Hinblick auf die ASIL-D Einstufung eines elektrischen Antriebsstranges.
Das Projekt "Teilvorhaben: Modellbasierte Entwicklung, Analyse und Sicherheitsbewertung der Steuerung eines vollelektrischen Antriebsstrangs" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von OFFIS e.V., FuE-Bereich Verkehr durchgeführt. The intention of the MotorBrain project is to develop sustainable drive train technologies and control concepts/ platforms for inherently safe and highly efficient Electric Vehicle (EV) powertrains of the 3rd Generation. The envisaged EV-Powertrain will enable significant steps ahead in terms of: - Overall energy efficiency: The next generation EV-Powertrains shall improve energy efficiency by 20%. - Development of novel smart and intrinsic failsafe electrical powertrain concepts: Powertrain concepts will not only focus on new highly efficient smart motor management systems and torque-dense motor concepts, furthermore intelligent integration concepts for passive components, power converters as well as new concepts for modular storage systems will be derived and verified. By exploding the benefits of higher integrated subsystems of the EV-powertrain it is expected to further enhance the efficiency and reliability of EV-Powertrains without impeding production costs. Moreover is it envisaged to strengthen the sustainability by improving recyclability and alleviating the dependency on rare-earth magnets. - Deriving new EV architectures, sensors and microcontroller concepts/ platforms: Core aim of the MotorBrain Project is to strengthen the EV related industries by achieving technological leading positions through the development of intrinsic fail-safe powertrains and energy management systems in order to enhance the overall reliability, safety and efficiency of EVs. In particular the safety of the next Generation EV will be improved using; redundancy concepts at different subsystem levels, sensors in combination with advanced control mechanisms as well as multi-core ECU's. Intelligence will be enhanced through embedded software in a highly distributed control system, taking into account the interaction between hardware and software within the physical environment. The project addresses the highly challenging research on power and high voltage electronic systems beyond state of the art. Smart miniaturized systems including subsystems, system-layers and vehicle demonstrators will be derived and via the interaction of all systems they comprise the full supply chain of electric drives for EVs.
Das Projekt "Teilvorhaben: Steuerung hoch-performanter Inverter für schnell rotierende Motoren in integrierten Antriebssträngen für Elektrofahrzeuge" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Infineon Technologies AG durchgeführt. Hauptziel von MotorBrain ist die Integration neuer, verteilter Antriebssysteme für Elektrofahrzeuge. Die Anforderungen an künftige Antriebssysteme verlangen höhere Effizienz, geringere Komplexität bei hoher Funktionalität, hohe Robustheit und geringes Gewicht. Ferner besteht die Notwendigkeit zum Betrieb in einem weiten Temperaturbericht. MotorBrain verfolgt die konkreten Ziele: Erhöhung der Gesamteffizienz um ca. 20 Prozent, Kostenreduktion durch Integration um ca. 25 Prozent, Erhöhung der Reichweite durch verbesserte Effizienz und Gewichtsreduktion sowie v. a. Erhöhung der Sicherung durch intrinsisch sicheren Antriebsstrag. Infineon Technologies (IFAG) als koordinierender Industriepartner, wird zusammen mit der Hochschule Amberg-Weiden (UAM), Continental (TEAM) und TU Dresden einen neue Antriebsstrang aufbauen. Die Schlüsselinnovation besteht in einem schnell rotierenden Rotor mit integrierten Sensoren und Vibrationsdämpfung. Durch die schnell Rotation wir eine sehr schnelle Leistungselektronik benötigt. Infineon wir das Leistungsmodul samt Ansteuerung entwickeln, ferner eine geeignete MultiCore-Plattform. UAM ist für die Software im Invertermodul inkl. Auswertung der Sensorinformationen im Rotor zuständig.
Das Projekt "Teilvorhaben: Steuerung hoch-performanter Inverter für schnell rotierende Motoren in integrierten Antriebssträngen für Elektrofahrzeuge" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Amberg-Weiden, Fakultät Elektrotechnik, Medien und Informatik durchgeführt. Hauptziel von MotorBrain ist die Integration neuer, verteilter Antriebssysteme für Elektrofahrzeuge. Die Anforderungen an künftige Antriebssysteme verlangen höhere Effizienz, geringere Komplexität bei hoher Funktionalität, hohe Robustheit und geringes Gewicht. Ferner besteht die Notwendigkeit zum Betrieb in einem weiten Temperaturbereich. MotorBrain verfolgt die konkreten Ziele: Erhöhung der gesamten Effizienz um ca. 20 Prozent, Kostenreduktion durch Integration um ca. 25 Prozent, Erhöhung der Reichweite durch verbesserte Effizienz und Gewichtsreduktion sowie v. a. Erhöhung der Sicherheit durch intrinsisch sicheren Antriebsstrang. Hochschule Amberg-Weiden (UAM) wird zusammen mit dem koordinierenden Industriepartner Infineon Technologies (IFAG), Continental (TEAM) und TU Dresden einen neuen Antriebsstrang aufbauen. Die Schlüsselinnovation besteht in einem schnell rotierenden Rotor mit integrierten Sensoren und Vibrationsdämpfung. Durch die schnelle Rotation wird eine sehr schnelle Leistungselektronik benötigt. Infineon wird das Leistungsmodul samt Ansteuerung entwickeln, ferner eine geeignete MultiCore-Plattform, UAM ist für die Software im Invertermodul inkl. Auswertung der Sensorinformationen im Rotor zuständig.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung eines Stromsensors auf Hallbasis zur berührungslosen und verlustleistungsfreien Stromdetektion und intelligenter Datenauswertung innerhalb High-Voltage-Automotive Applikationen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Robert Seuffer GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel der Entwicklung: Die Entwicklung eines berührungslosen, verlustleistungsfreien Sensors zur Messung von Strömen im automotiven Umfeld der einen entscheidenden Beitrag zu fehlertoleranten Antriebskonzepten und Kontrollarchitekturen leisten soll. Hierbei wird größter Wert auf Energieeffizienz und universellen Einsatz durch Anwendung der hall-basierenden Magnetfeldsensorik gelegt. Entwicklung einer integrierten Sicherheitsarchitektur- sowie -redundanzkonzepte für Magnetfeldsensoren für mehrere Anwendungsszenarien. Dies bei gleichzeitig hoher Energieeffizienz, Leistung, Sicherheit und zu niedrigen Kosten. Dies erfolgt in enger Zusammenarbeit mit der Infineon Technologies AG Deutschland. Die Robert Seuffer GmbH übernimmt die Konzeption, Entwicklung, Simulation und Tests des Stromsensors bzgl. Redundanz, Spezifikationen, Normen, etc. vom gemeinsamen Forschungsprojekt MotorBrain. - Berührungslose und verlustleistungsfreie Messung von Strömen mit einer Abtastrate von 1 kHz bei größtmöglicher Designfreiheit an dem stromdurchflossenen Leiter in einem großen Messfeld und Auswertung. Des Weiteren sind Schaltelemente mit niedriger Durchbruchspannung (kleiner 100V) zu entwickeln. Alle Entwicklungen basieren auf Konzepten und Lösungen zur Anwendung im fahrzeugtechnischen Umfeld. Kompensation von sich negativ auswirkenden Umgebungseinflüssen (magnetische Fremdfeldkompensation). Bei der Entwicklung wird auf verriegelte Prozesse unter Rückverfolgbarkeit über die gesamte Prozesskette geachtet.
Das Projekt "Teilvorhaben: Untersuchung E-Maschine" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Primäres Ziel ist die Erforschung eines innovativen und hocheffizienten Antriebsstrangs für Elektrofahrzeuge, basierend auf neuen Elektromotoren, neuartiger Leistungselektronik und neuartigen Fertigungstechnologien. Die Erforschung einer dafür geeigneten elektrischen Maschine als Bestandteil des Antriebsstrangs ist Aufgabe des Siemens-Teilprojekts, die gesamte Breite der anderen Komponenten wird durch das EU-Projekt ENIAC-MotorBrain verfolgt. AP 1: Mitarbeit bei Systemspezifikation und Sicherheitsmanagement; Dies sind im Einzelnen Schnittstellendefinition, Lastenheft, Sicherheits- und Redundanz-Konzepte. AP 2: Hocheffiziente Motoren mit neuen Funktionalitäten und dem Ziel, seltene Erden zu vermeiden. Untersuchung von verschiedenen Maschinenkonzepten entsprechend den Anforderungen MotorBrain und ebenso Verwertung von Inputs anderer Projektbeteiligter (Materialien, Sensorik Fertigungstechnologien), detaillierte Analyse von zwei Konzepten und Auswahl von einem zu realisierenden Prototypenkonzept. Dies beinhaltet die Schritte Anforderungsanalyse und Spezifikation, analytische elektromagnetische Auslegung, thermisches Design, ausführliche elektromagnetische und mechanische FE Simulation incl. Kennlinien- und Verlustberechnung. Transfer des elektromagnetischen Designs und Unterstützung der mechanischen Konstruktion und des Prototypenaufbaus beim Partner (TU Dresden). AP 3: Unterstützung bei Inbetriebnahme und Tests des Antriebsstrangs im Prüfstand.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung sensorintegrierter Rotoren in Leichtbauweise für neuartige fremderregte Synchronmaschinen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Konzeption, Konstruktion, Simulation und Fertigung einer sensorintegrierten, schnell drehenden und ausfallsicheren (fail-safe) fremderregten Synchronmaschine, inkl. zugehöriger Steuer- und Regelsysteme sowie neuartiger Leichtbaugehäuse. Vor diesem Hintergrund müssen bspw. Rotor- und Motortopologien detailliert untersucht sowie funktionsintegrative Multi-Material Gehäusetypen konzipiert und gefertigt werden, die eine vorteilhafte Zusammenführung von Steuer- und Leistungselektronik ermöglichen. Ferner soll im Rahmen des Projektes durch die gezielte Ausnutzung integrierter Sensorik und neuartiger Soft Magnetic Compound (SMC)-Metall Werkstoffverbunde, die Reproduzierbarkeit der Rotorenherstellung verbessert, die Leistungsdichte erhöht und die Ausfallsicherheit der Motoren gesteigert werden. Zur Verwirklichung dieser Ziele sind bspw. die Erarbeitung numerischer und analytischer Modellbeschreibungen des Rotors, die Charakterisierung der Materialeigenschaften, der Aufbau von Fertigungsanlagen - unter Laborbedingungen - und die Durchführung von Hochgeschwindigkeits-Rotortests geplant. Im Besonderen werden hierbei die Verarbeitungseigenschaften der Werkstoffkombinationen: SMC-Funktionselemente und SMC-Kupfer-Elektrobleche näher beleuchtet. Des Weiteren werden aufbauend auf ersten funktionsintegrativen Motorengehäusekonzepten Versuchsträger zur Steigerung der Gesamtsystemsintegration hergestellt.
Das Projekt "Neues Triebstrangkonzept für Hochleistungs-Großwindkraftanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Winergy AG durchgeführt. In Zusammenarbeit mit Herstellern von Windkraftanlagen wurde ein Triebstrang für eine Windkraftanlage für 4 und 5 MW entwickelt. Das Ergebnis der Konzeptuntersuchungen führte zu einem 2-stufigen Planetengetriebe mit einer schwingungstechnischen Optimierung und optimierter Lastverteilung in den Planetstufen. Die Tragfähigkeit der hierbei entwickelten Kupplung konnte in Prüfstandsversuchen nachgewiesen werden. Die Prototypen wurden erfolgreich auf dem Prüfstand der Winergy AG getestet und werden zurzeit im Einsatz auf Prototypwindkraftanlagen geprüft.
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