Kontakt & Service

Projektleiter

Prof. Dr. Andreas Lohner

Prof. Dr. Andreas Lohner

Institut für Automatisierungstechnik (IA)

  • Campus Deutz
    Betzdorfer Straße 2
    50679 Köln
  • Raum HW-01-29
  • Telefon+49 221-8275-2261

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Martin Voßwinkel

Martin Voßwinkel
Institut für Automatisierungstechnik (IA)

Campus Deutz
Betzdorfer Straße 2
50679 Köln
Raum HW1-24

  • Telefon+49 221-8275-2092
Magnus Tobias Johannes Böh

Magnus Tobias Johannes Böh

Institut für Automatisierungstechnik (IA)

  • Campus Deutz
    Betzdorfer Straße 2
    50679 Köln
  • Raum HW1-20
  • Telefon+49 221-8275-2091

Volkmar Platte

Volkmar Platte
Institut für Automatisierungstechnik (IA)

Campus Deutz
Betzdorfer Straße 2
50679 Köln
Raum HW1-20

  • Telefon+49 221-8275-2283

Forschungsprojekt SR4Wheel "Felgenantrieb als Geschaltete Reluktanzmaschine"

Felgenmaschine (Bild: A. Lohner, TH Köln)

Elektromobilität steht für den Wandel der mobilen Gesellschaft, ist aber aufgrund des hohen Fahrzeugpreises oftmals nicht für „jeden“ erreichbar. Um individuelle Mobilität zukunftsfähig zu machen, darf die Elektromobilität kein Privileg der Reichen bleiben. Ziel dieses Projektes ist daher die Entwicklung eines innovativen, effizienten und kostengünstigen Allrad-Elektrofahrzeugs (SR4Wheel).

Logo EUGefördert aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) (Bild: MBWSV Nordrhein-Westfalen)

Energieeffizienz und aktive Sicherheit bei Fahrdynamikregelungen werden mehr und mehr zu einem zentralen Thema für die Automobilindustrie. Neben den Kunden, die verbrauchsarme, kosten- und umweltschonende Fahrzeuge verlangen, zwingen auch staatliche Reglementierungen und Vorgaben zur Verringerung des CO2-Ausstoßes die Automobilindustrie, über alternative Fahrzeug- und Antriebskonzepte nachzudenken und zusätzlich die Sicherheit im Straßenverkehr kontinuierlich zu steigern. Um das Ziel der Bundesregierung zu erreichen, 1 Mio. Elektrofahrzeuge bis 2020 auf Deutschlands Straßen zu bringen, muss der Preis dieser Fahrzeugart deutlich sinken. Allerdings führt der vermehrte Einsatz von permanent erregten Elektromaschinen durch den Einsatz Seltener Erden zu neuen ökologischen Problemen bei deren Gewinnung und zu wirtschaftlicher Abhängigkeit von China, als Hauptlieferant von Magnetmaterialien.


Abhilfe bei dieser Problematik kann die Geschaltete Reluktanzmaschine bringen, da ihr Rotor weder eine Wicklung noch Permanentmagnete trägt. Sehr problematisch ist allerdings ihr NVH-Verhalten, was ihren Einsatz im Automotivsektor bislang verhindert hat. Ziel dieses Projektes sind daher die Erforschung und Entwicklung eines innovativen, effizienten und kostengünstigen Allrad-Elektrofahrzeugs mit Fahreigenschaften, die bezüglich Fahrsicherheit, Agilität und Fahrspaß über das heutige Maß deutlich hinausgehen. Für die Umsetzung dieses Ziels stehen die Erforschung eines kostengünstigen Radnabenmotors unter Berücksichtigung der Zuverlässigkeit und der funktionalen Sicherheit im Vordergrund. Um einen ausreichenden Sicherheitsstandard gemäß ISO26262 zu erreichen, wird jede angetriebene Achse von einem eigenen Steuergerät geregelt.

Auf einen Blick

Kategorie Beschreibung
Forschungsprojekt SR4Wheel 
Leitung Prof. Dr.-Ing. Andreas Lohner 
Fakultät Informations-, Medien- und Elektrotechnik 
Institut Automatisierungstechnik 
Beteiligte M. Voßwinkel M.Sc., Dipl.-Ing. M. Böh M.Sc., V. Platte B.Sc.  
Projektpartner ALTEN SW GmbH 
Fördermittelgeber Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) 2014-2020 
Laufzeit 2016 - 2019 

Um die Kosteneffizienz des Fahrzeuges zu steigern, wird dieses von vier, von der Technischen Hochschule Köln zu erforschenden und zu entwickelnden Reluktanzmaschinen angetrieben, die als getriebelose Felgenmotoren mit integrierter Leistungselektronik eingesetzt werden. Bei der Maschine stehen maximale Kosten-, Platz- und Gewichtssenkung des Antriebssystems unter besonderer Beachtung des NVH-Verhaltens im Vordergrund (Noise Vibration Harshness ist die Bezeichnung für als Geräusch hörbare oder als Vibration spürbare Schwingung). Für die diesbezüglich erforderliche, optimale Maschinenregelung ist die von beiden Projektpartnern gemeinsam  durchzuführende Erforschung und Entwicklung eines spezialisierten Steuergerätes erforderlich.

Topologie SR4WheelTopologie SR4Wheel (Bild: ALTEN SW GmbH)


Um die Adaptierbarkeit und Skalierbarkeit des Antriebsstranges sowie dessen komplexe Fahrdynamikregelung anhand eines Fahrzeuges zu belegen, wird von der Firma ALTEN SW GmbH ein frei auf dem Markt erwerbliches Elektrofahrzeug umgebaut. Ein wichtiger Schwerpunkt wird hierbei die Erforschung des Verhaltens der ungefederten Massen sein. Das Erreichen eines „idealen“ Fahr- und NVH-Verhaltens mittels einer optimalen Drehmomentenregelung der Reluktanzmaschinen mit Hilfe der zu erforschenden Steuerungseinheit runden das Forschungsvorhaben ab. Die Technische Hochschule Köln bringt insbesondere ihre Erfahrung im Bereich Forschung und Entwicklung von Elektrischen Antrieben, d.h. von Maschine und Leistungselektronik, in das Projekt ein. Von daher ist ihr Forschungsbereich die Felgenmaschine und ihr spezifischer Antriebsumrichter. Hier wird zunächst ein Antriebssystem entworfen, danach dieses hinsichtlich NVH, Effizienz und Masse vermessen, um schließlich ein optimiertes, zweites auf dem Prüfstand und im Fahrzeug hinsichtlich des Regelungsverhaltens optimieren zu können. Auch beim Fahrzeugsystemaufbau wird die TH Köln die Firma ALTEN SW GmbH unterstützen und beraten.


Logo EUGefördert aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) (Bild: MBWSV Nordrhein-Westfalen)
Logo NRWGefördert durch das Land NRW (Bild: MBWSV Nordrhein-Westfalen)

Logo EFREGefördert durch das NRW EFRE-Programm (Bild: MBWSV Nordrhein-Westfalen)

M
M