Kernkompetenz »Antriebssysteme«

Unsere Kernkompetenz »Antriebssysteme« umfasst sowohl Lösungen für elektromotorische als auch für verbrennungsmotorische Antriebe. Die Systeme werden bei uns konzipiert, konstruiert, simuliert und im Versuch validiert. Ergänzend validieren wir mobile und stationäre Energiespeicher sowie thermische Speicher. Für verbrennungsmotorische Antriebe erforschen wir in unseren Forschungsmotoren synthetische Kraftstoffe und Additive.

Restwärmenutzung und Energierückgewinnung: Erprobung des Restwärmenutzungssytems im Heißgasprüfstand
© Fraunhofer ICT
Restwärmenutzung und Energierückgewinnung: Erprobung des Restwärmenutzungssytems im Heißgasprüfstand

Sowohl elektromotorische als auch verbrennungsmotorische Antriebe werden bei uns konzipiert, konstruiert, simuliert und im Versuch validiert. Ergänzend betrachten wir die Entwicklung und Validierung von mobilen und stationären Akkumulatoren, Batterien und Brennstoffzellen sowie auch thermische Speichersysteme.

Im Bereich der »elektromotorischen Antriebe« beschäftigen wir uns intensiv mit Elektromotoren und Getriebesystemen für batterieelektrische Fahrzeuge. Dabei fokussieren wir uns auf Technologien, die eine hohe gewichtsspezifische Leistungsdichte und einen hohen Wirkungsgrad versprechen. Im Bereich der Entwicklung von Traktionsbatteriesystemen, liegt unser Forschungsschwerpunkt auf der Entwicklung von leichten, sicheren und funktionsintegrierten Lösungen, die den Anforderungen an hohe Energie- und Leistungsdichten sowie den Sicherheitsanforderungen beim schnellen Laden und Entladen gerecht werden.

Im Bereich der »verbrennungsmotorischen Antriebe« sind unsere Forschungsschwerpunkte die Entwicklung technischer Lösungen im gesamten Antriebsstrang für mobile Anwendungen. Dabei betrachten wir den Verbrennungsmotor sowohl als alleiniges Antriebsaggregat als auch in Kombination mit einem Elektromotor als hybrides Antriebssystem. Die Zielsetzung aller unserer Entwicklungen in diesem Gebiet ist es, den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen der Verbrennungsmotoren zu senken und das Gesamtsystem sicherer, flexibler, verfügbarer und vor allem mit bezahlbarer Mobilität in Einklang zu bringen.

Unsere Kompetenz auf dem Gebiet »Konstruktion« führen wir für unsere Industrie- und Projektpartner Neuentwicklungen komplexer Systeme durch. Zum Beispiel konstruieren und fertigen wir Prototypen zur Validierung neuer Funktionsprinzipien oder Anordnungskonzepte von Traktionsbatterien und Elektromotoren, bis hin zu kompletten thermischen Energiewandlern, wie Verbrennungsmotoren und Turbinen.

Aufbau eines Einzylinderversuchsmagermotors am Fraunhofer ICT
© Fraunhofer ICT
Aufbau eines Einzylinderversuchsmagermotors am Fraunhofer ICT
Magerbrennverfahren: Forschungszylinderkopf vor Montage der Ladungswechselorgane
© Fraunhofer ICT
Magerbrennverfahren: Forschungszylinderkopf vor Montage der Ladungswechselorgane
VW e-Golf auf dem Akustik-Allrad- Rollenprüfstand (AARP) des KIT-FAST
© Fraunhofer ICT | Mona Rothweiler
VW e-Golf auf dem Akustik-Allrad-Rollenprüfstand (AARP) des KIT-FAST

Um neue Konstruktionen zu verifizieren und zu modellieren, analysieren wir in unserer Kompetenz »Simulation« komplexe Komponenten und Systeme bereits während der Konzeptphase. Das Verhalten einzelner Komponenten im Zusammenspiel auf Systemebene erfassen wir dabei mit Simulationstools zur Wärme-, Stoff- und Informationsübertragung. Wir setzen auch das Gesamtfahrzeug-Simulationstool »IPG-CarMaker« ein, welches es ermöglicht, Fahrzeuge in variable Komponenten modular zu zerlegen und deren Wirksamkeit im Fahrbetrieb zu untersuchen. Für die Strömungs-, Mehrkörper- und Struktursimulation setzen wir ebenfalls professionelle Tools gemäß aktuellem Industriestandard ein.

Im »Versuch« betreiben wir moderne Prüfeinrichtungen und vervollständigen damit unsere Expertise aus Simulation, Konstruktion, Entwicklung und Fertigung von Komponenten und Systemen, in einem umfangreichen Versuchsfeld. Auf unserem Motorprüfstand sind vollständige Vermessungen von Vollmotoren der kleineren PKW-­Größe und 1-Zylinder-Forschungs-Motoren umsetzbar. An unserem Hybridprüfstand wird der gesamte elektrische Teil des Antriebsstrangs dargestellt. Auf einem Heißgasprüfstand werden Systeme zur Restwärmenutzung, thermoelektrische Generatoren, Wärmeübertrager, Turbogeneratoren, Abgasturbolader und Abgasanlagen untersucht.

Ausstattung

MOTORPRÜFSTÄNDE

  • Belastungseinheiten: Asynchronmaschine (4-Quadranten-Betrieb)
  • 480 Nm, 250 kW, 10.000 1/min
  • 250 Nm, 120 kW, 12.000 1/min
  • Einzylinderuntersuchungen
  • Erprobung synthetischer Kraftstoffe
  • Wasserstoffverbrennung

EMISSIONSMESSTECHNIK

  • AVL M.O.V.E Gas & Particle Counter
    • NO/NO2, CO/CO2, O2
    • Opt. FID-Modul (THC, CH4)
    • Abgasvolumenstrom
    • OBD-Logging
    • Beheizte Leitung
    • Stromversorgung: Batterie
  • AVL Particle Counter APC 489
  • TSI EEPS Partikelspektrometer
  • Cambustion Fast Gas Analyser (NOX, HC, CO)

HEISSGASPRÜFSTAND

  • UTF Erdgasbrenner
  • Max. Temperatur 1200 °C
  • Leistung bis 400 kW
  • Heißgasmassenstrom bis 1800 kg/h
  • Temperaturgradient bis zu 100 K/s

HOCHFREQUENZPULSATOR

  • Elektromagnetischer Antrieb
  • Dynamische und statische Prüfmaschine
  • Prüfkräfte von bis zu 100 kN
  • Prüffrequenzen von bis zu 285 Hz

TESTMETHODIK UND FAHRZEUGSIMULATION

  • Virtuelle Erprobung
  • IPG CarMaker
  • AVL InMotion
  • Ableitung von Lastkollektiven

DATENLOGGER

  • Individuell konfigurierbar
  • OBD, GPS, Temperaturen
  • Feuchte, Druck, Schwingungen