Elektromobilität Messmethode zur Wirkungsgradbestimmung von Elektromotoren

Redakteur: Gerd Kucera

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Auf dem E-Achsprüfstand können sowohl das Gesamtsystem als auch die Einzelkomponenten wie Leistungselektronik, Motor und Getriebe analysiert und erprobt werden.
Auf dem E-Achsprüfstand können sowohl das Gesamtsystem als auch die Einzelkomponenten wie Leistungselektronik, Motor und Getriebe analysiert und erprobt werden.
(Bild: ISP)

Die Elektrifizierung der Mobilität nimmt weiter an Fahrt auf, doch ist die Prüfung der Antriebstechnik bisher uneinheitlich, konstatiert ISP Salzbergen, ein Institut für Motoren-, Batterien-, Antriebsstrang-, Fahrzeugtests und Laboranalysen für den Automotive-Sektor. Mit einer neu entwickelten Messmethodik bietet die ISP Salzbergen (nördlich von Rheine im Emsland) ein flexibel einsetzbares Testverfahren zur Ermittlung des Wirkungsgrads von E-Antrieben. Im Vordergrund stehen dabei Untersuchungen hinsichtlich Funktion, Dauerhaltbarkeit sowie Effizienz. Bei der Entwicklung entdeckte ISP ein großes Potenzial beim optimalen Einsatz von Schmierstoff und Kühlmittel zur Reduzierung der Reibleistung sowie effizienten Kühlung. Das Unternehmen führt die Tests unabhängig von Hersteller oder Modell durch.

Mit der neuen Messmethode steht ISP ab sofort ein hochmoderner E-Achsprüfstand zur Verfügung (Bild), auf dem sowohl das Gesamtsystem als auch die Einzelkomponenten wie Leistungselektronik, Motor und Getriebe erprobt werden. Mit einer Systemleistung von 450 kW können im Prüfstand unter anderem Temperaturen von –40 bis +90 °C simuliert werden. Ein leistungsstarker Batteriesimulator stellt hierbei Spannungen von bis zu 1000 V dar. Damit ist ISP auch in der Lage, Antriebseinheiten aus dem Sportwagenbereich zu prüfen. Erste Projekte wurden bereits erfolgreich abgeschlossen.

„Zusammen mit unseren Partnern in der Industrie schaffen wir neue Ansätze zur Wirkungsgradermittlung und somit der Leistungssteigerung von E-Antrieben. Dadurch verbessern wir die Performance verschiedener Herstellermodelle“, sagt Michael Schulz, Bereichsleiter Powertrain Testing bei ISP. Da bisher keine definierten Standards zur Erprobung dieser Systeme auf dem Markt verfügbar sind, hat sich das Salzbergener Testinstitut auf die Entwicklung einer geeigneten Methodik konzentriert. Damit verfolgt das Unternehmen das Ziel, den Wirkungsgrad von E-Antrieben zu ermitteln und Steigerungspotenziale aufzuzeigen. Zentraler Bestandteil ist ein moderner E-Achsprüfstand, mit dem ISP herstellerunabhängige Tests hinsichtlich Dauerhaltbarkeit sowie elektrischer und thermischer Effizienz durchführt. Im Fokus steht dabei die optimale Auslegung von Schmierstoff und Kühlmittel. Ein detaillierter Prüfberichtbericht lässt erkennen, in welchen Bereichen die Effizienz gesteigert wurde und wo noch Potenziale sind. Endkunden profitierten dabei insbesondere von einer höheren Reichweite und Laufzeit ihrer Elektroautos.

„Obwohl E-Antriebe bereits über einen hohen Wirkungsgrad besitzen, gibt es noch viel Potenzial“, erklärt Schulz. Durch eine hohe Präzision der Messtechnik im ISP-Prüfstand können bereits kleinste Veränderungen im Wirkungsgrad statistisch nachgewiesen werden, heißt es. In der Entwicklungsarbeit legte ISP dabei den Schwerpunkt auf unterschiedliche Fluide. Hierbei spielten der Schmierstoff im Übersetzungsgetriebe sowie auch das Kühlmittel des Motors eine wesentliche Rolle, denn die Zugabe bestimmter Fluide beeinflusse den Wirkungsgrad im Getriebe positiv.

Bei der Prüfung von E-Getrieben stellte sich heraus, dass durch die Reduzierung der Öl-Viskosität, sprich der Verwendung dünnflüssigerer Öle, sowie die gezielte Zugabe spezieller Additive sich die Reibleistung reduziert und somit den Wirkungsgrad steigert. Auch die Kühlung des Elektromotors hat einen entscheidenden Einfluss auf die Leistungseffizienz des E-Antriebs. Da ein modernes Getriebeöl nicht nur schmiert sondern auch Wärme aus dem Motor aufnehmen kann, trägt dieses bei einigen Herstellermodellen auch zur Motorkühlung bei. „Über eine effiziente Kühlung verbessert sich der Wärmeübergang und schließlich der Wirkungsgrad des Motors“, sagt Schulz .

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