Im Themenbereich Fahrzeugtechnologie arbeiten in EMPORA österreichische Leitbetriebe an neuen Lösungen für den Antriebsstrang und Lade- und Speichertechnologien im Fahrzeug. MAGNA E-Car Systems, AVL und Infineon koordinieren in diesem Bereich des Projekts EMPORA die Entwicklungsergebnisse.

Arbeitspakete im Bereich Fahrzeugtechnologie

Auf Basis erster Range Extender-Prototypen wird im Rahmen EMPORA eine nächste Generation dieser Range Extender mit einem Wankelmotor) entwickelt, wobei ein Ziel die Reduktion des Ölverbrauchs und die Einhaltung der EURO 6 Emissionsgrenzwerte für Abgasnachbehandlung sind. Die Verbrennungsmotoren werden so ausgelegt, dass diese auch für Bio-Kraftstoffe bzw. Bio-Mischkraftstoffe geeignet sind. Zusätzlich wird ein Range Extender mit einem 2 Zylinder Hubkolbenmotor in ein Demonstratorfahrzeug integriert.

Der gesamte elektrische Antriebstrang sowie die Integration aller EV Systeme Bedarf einer Optimierung hinsichtlich Kosten, Gewicht, Effizienz, Sicherheit und Serientauglichkeit um die nächste Generation der Fahrzeuge mehr alltagstauglich und leistbarer zu gestalten. Ansätze wie die erhöhte Integration von Charger und Inverter oder Verwendung von Standards beim Hoch Volt Bordnetz werden verfolgt und im Rahmen des Projekts umgesetzt. Die erhebliche Herausforderung der hohen Integration aller EV Systeme in ein spezifisches Fahrzeug wird im Zuge dieses Projektes sowohl virtuell als auch im Praxistest gelöst.

Das Energiemanagement im Fahrzeug stellt sich der Herausforderung genau diese Hemmnisse zu überwinden und einen optimalen Kompromiss zwischen niedrigem Energieverbrauch, großer Reichweite, bester Fahrbarkeit und höchst möglichen Komfort für den Kunden zu erzielen. Nebenverbrauchersysteme wie Heizung und Kühlung stellen im Fahrbetrieb unter verschiedenen klimatischen Verhältnissen (Winter/Sommer) bedeutende Energieverbraucher dar, und müssen daher mit modernen Technologien wie einer intelligenten Umluftregelung energetisch verbessert werden. Optimierungen in diesen Bereichen sind für die nächste Generation an Elektrofahrzeugen von großer Bedeutung und werden daher im Rahmen dieses Projekts untersucht.

Der an Bord der E-Fahrzeuge befindliche AC/DC-Wandler, der On-Board Charger, muss wie alle Komponenten in Hinblick auf Raumverbrauch und Gewicht sowie Kosten optimiert werden. Entscheidend ist die Fähigkeit, durch Erhöhung der Effizienz der Leistungselektronik ohne aktive Kühlung auszukommen und gleichzeitig den Energieverbrauch zu reduzieren. Im Rahmen des Arbeitspaketes wird deshalb ein modulares hocheffizientes System für den Leistungsbereich von 3,3 kW bis 10 kW entwickelt.

Im Bereich der Batterie werden im Rahmen von EMPORA Einbaukonzepte hinsichtlich mechanischer, elektrischer und thermischer Integration erarbeitet, um eine optimale volumetrische Energiedichte zu erlangen. Die Integration des Batteriesystems erfolgt unter Berücksichtigung der vom Endkunden geforderten Anforderungen an den Stauraum (Normkisten, Golfbag, etc.). Ziel ist es den besten Kompromiss zwischen Performancedaten der Batterie (= Größe der Batterie) und dem zur Verfügung stehenden Bauraum zu finden. Zudem wird ein optimales Sicherheitskonzept erarbeitet, das Themen wie Notabschaltung, Verhalten im Crashfall, Sicherheit bei Handling, Montage und Tausch sowie ein Löschkonzept beinhaltet. Diese Aspekte sind wesentlich für eine zukünftige breite Marktdurchdringung.

Im Arbeitspaket Fahrzeugintegration wird ein Demonstratorfahrzeug mit einem 2 Zylinder Hubkolbenmotor aufgebaut. Dieses Fahrzeug wiederspiegelt die neuesten Forschungsergebnisse des Projektes und stellt einen hohen, qualitativen Integrationslevel dar mit seriennahen Komponenten und Softwarelösungen. Die Gesamtreichweite beträgt 400 km, davon 175 km rein elektrisch. Um auch im Winter die elektrische Reichweite zu garantieren, wurde ein Brennstoffheizer als Heizsystem für den Fahrzeuginnenraum aber auch die Batterie implementiert. Dies bedeutet für den Kunden kaum eine Einschränkung hinsichtlich Komfort noch Reichweite. Mittels Drücken der „EV“ Taste fährt das Fahrzeug in reinem elektrischen Betrieb (ohne Unterstützung des Verbrennungsmotors) und verursacht beispielsweise in der Innenstadt oder in einer Umweltzone keine Emissionen. Im Hybridmodus weist dieses Demonstratorfahrzeug CO2 Emissionen von nur 34 g/km (Normzyklus) auf.

Weitere Entwicklungen betreffen:

  • Leistungselektrik bzw. -elektronik (sowohl für den Range Extender als auch das On- Board-Ladegerät
  • Entwicklung von Reglungsfunktionalitäten für mehrere Betriebspunkte (low, normal, highway mode) und Integration in eine modellbasierte Regelungsarchitektur
  • Entwicklung einfacher Abgasnachbehandlungssysteme sowie energetisch optimaler und dennoch hoch komfortabler Betriebsstrategien durch Konzeptuntersuchungen und Prüfstandsentwicklungen