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Forschungsziel: Das Verbundprojekt itsowl-ImWR wird im Rahmen des Spitzenclusters Intelligente Technische Systeme OstWestfalenLippe (it´s OWL) durchgeführt. In diesem Projekt wird ein modulares Wechselrichtersystem für Nebenaggregate in Nutzfahrzeugen entwickelt, das aus Modulen unterschiedlicher Leistungsklassen kundenspezifisch zusammengesetzt wird. Dabei soll eine Leistungsdichte von 5 kW/dm3 für eine anvisierte Gesamtleistung von bis zu 60 kW erreicht werden. Auf Basis eines intelligenten Vernetzungskonzeptes und mit spezifischen Konfigurationswerkzeugen sollen Systeme ohne großen Aufwand zusammengestellt und ihre Funktion verifiziert werden können.
Thorsten Sigges +49 5263 401-287
thorsten.sigges@keb.de
Dr.-Ing. Paul Armbruster
+49 721 608-26209
paul.armbruster@kit.edu
Problemstellung
In Nutzfahrzeugen werden Nebenaggregate, wie Klimakompressoren, Lüfter und Hydraulikpumpen, bisher durch den Verbrennungsmotor mit angetrieben. Die Leistung, die zum Antrieb dieser Aggregate zur Verfügung steht, ist an die Drehzahl des Verbrennungsmotors gekoppelt und kann nicht bedarfsgerecht gesteuert werden. Daher müssen die Aggregate so ausgelegt sein, dass sie auch bei niedriger Drehzahl des Motors funktionieren. Dies hat zur Folge, dass sich das Gewicht und die Größe der Aggregate erhöhen. Beide Aspekte gehen zu Lasten des effizienten Betriebs der Nutzfahrzeuge, was beispielsweise im Kraftstoffverbrauch deutlich wird. Bisher ungenutztes Potenzial birgt die Elektrifizierung der Antriebe für die Nebenaggregate. Dadurch können die Aggregate effizient betrieben sowie deren Größe und Gewicht reduziert werden.
Projektziele
Ziel des Forschungsprojekts itsOWL-ImWR ist die Entwicklung eines modularen, elektrischen Antriebssystems für die Nebenaggregate von Nutzfahrzeugen. Dadurch soll die Leistung für den Betrieb unterschiedlicher Aggregate individuell und bedarfsgerecht angepasst werden. Gleichzeitig sollen das Gewicht und die Größe der Aggregate reduziert werden.
Vorgehensweise
Dazu werden zunächst die Einsatzbedingungen und die erforderliche Leistung der einzelnen Aggregate für unterschiedliche Fahrzeugtypen analysiert. Auf dieser Grundlage werden unterschiedliche Antriebsmodule entwickelt, mit denen die einzelnen Aggregate elektrisch betrieben werden können. Eine intelligente Steuerung und Vernetzung der Module mit der Energiequelle stellt sicher, dass die Leistung für den Antrieb des jeweiligen Aggregats optimal angepasst wird. Anschließend wird ein Konzept für die eigenständige Implementierung und Konfiguration der Antriebsmodule in unterschiedlichen Fahrzeugen erarbeitet. In dem Projekt wird auf Ergebnisse der Querschnittsprojekte „Selbstoptimierung“, „Intelligente Vernetzung“, „Energieeffizienz“ und „Systems Engineering“ zurückgegriffen. Das Antriebssystem wird anhand eines Demonstrators getestet und danach in Nutzfahrzeuge integriert.
Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Durch das Projekt wird die Effizienz des Antriebs von Fahrzeugaggregaten erhöht. Der Kraftstoffverbrauch wird reduziert und der Wirkungsgrad der eingesetzten Energie optimiert. Darüber hinaus können die Größe und das Gewicht der Aggregate reduziert werden. Insgesamt werden Ressourceneinsparungen von bis zu 40 v. H. erwartet. Durch den modularen Aufbau und die eigenständige Konfiguration ist das Antriebssystem für eine Vielzahl von Nutzfahrzeugen anwendbar, wie beispielsweise Busse, LKWs und Landmaschinen.
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