E-Antrieb mit Wettbewerbsvorteil

Elektroantriebe bestehen aus einem Energiespeicher (meist einer Hochvolt-Batterie), einem Pulswechselrichter nebst Steuerung und einem Motor, der als 3-phasige Synchron- oder Asynchronmaschine ausgelegt ist. Üblicherweise werden diese Komponenten räumlich getrennt im Fahrzeug verbaut und durch Kabel miteinander verbunden. Hinzu kommt in vielen Fällen ein DC/DC-Wandler, der das Hochvolt-Bordnetz mit dem 12V-Bordnetz des Fahrzeugs verbindet.

„Die hohen Spannungen im Antriebsstrang sind gleichermaßen Segen und Fluch“, erläutert Prof. Butzmann. Einerseits seien sie notwendig, um bei einer bestimmten Leistung die Ströme und damit Kabelquerschnitte, Gewicht und Kosten klein zu halten, andererseits erfordern sie aufwendige Isolations- und Sicherheitsmaßnahmen, was wiederum mit erheblichen Kosten verbunden ist.

Ziel der Arbeiten am Lehrstuhl für Sensorik und messtechnische Systeme der Bergischen Universität Wuppertal war es daher, ein Niedervolt-Antriebssystem zu entwickeln, welches auch höhere Leistungen darstellen kann und dennoch die oben beschriebenen zusätzlichen Schutzmaßnahmen nicht benötigt.

Erreicht wird dieses Ziel durch Verwendung eines Multiphasen-Motors, bei dem jede einzelne Phase mit einer berührsicheren Spannung von weniger als 60V betrieben wird. Die Skalierung der Leistung erfolgt hier nicht über die Spannung, sondern über die Anzahl der verwendeten Phasen. Solche Motoren sind seit längerem aus der Literatur bekannt, finden jedoch bisher wegen des hohen Verkabelungsaufwands zu den einzelnen Phasen nur wenig Verwendung. „Uns ist es jetzt gelungen die Elektronik, die Batterie und den Motor ohne aufwendige Verkabelung räumlich zusammenzuführen. Das bringt erhebliche Kosteneinsparungen und Vorteile“, erklärt Prof. Butzmann.

Ein Demonstrator des elektrischen Antriebs mit einer 8kWh-Batterie wurde an der Bergischen Universität Wuppertal aufgebaut und liefert eine Leistung von 60kW. Der komplette Antrieb hat einen Durchmesser und eine Länge von jeweils ca. 40cm. Eingesetzt werden könnte ein solches System in unterschiedlichsten Applikationen wie z.B. in Hybrid- oder Plug-In-Hybrid-Fahrzeugen. Auch der Einsatz in vollelektrischen PKWs ist mit einer Erweiterungs-Batterie grundsätzlich denkbar.

Breite Patentierung und schnelle Vermarktung

Um sich die Rechte an den beiden Erfindungen, die dem vollelektrischen Antrieb zu Grunde liegen, umfassend zu sichern, hat die Bergische Universität Wuppertal mit Unterstützung von PROvendis international Patente angemeldet, die inzwischen kurz vor der Erteilung stehen.

Darüber hinaus haben Investoren inzwischen einen mittleren, achtstelligen Betrag in den Aufbau eines eigenständigen Unternehmens investiert, um die Weiterentwicklung, die Produktion und die Vermarktung des Antriebssystems voranzutreiben. Auch hier hat bei der Vertragsgestaltung die PROvendis tatkräftig unterstützt.

Start-up mit Weitblick

„Wir entwickeln State-of-the-Art Systemlösungen, die die Art unserer Fortbewegung verändern“, sagt Achim Fedyna, ehemals Vice President Technologie bei Bosch Mahle Turbosystems und jetzt Geschäftsführer bei der neu gegründeten stoba e-systems.

Die Ambitionen des Start-ups sind groß. Mittlerweile treibt ein inzwischen 50-köpfiges, hochmotiviertes Team die Entwicklung des Antriebssystems und des Unternehmens intensiv voran. Aktuell wird die nächste Antriebsgeneration bei der stoba e-Systems entwickelt. Gleichzeitig finden bereits der Aufbau der Prüfstände und die Produktionsplanung statt.

Die Interessenten für das Antriebssystem reichen von Kommunalfahrzeug-Herstellern, Herstellern von All Terrain Vehicles, Baumaschinen- und Flurförderfahrzeugen bis hin zu Classic-/Oldtimer-Fahrzeugen, bei denen der Verbrennungsmotor durch einen Elektroantrieb ersetzt werden soll.

Weitere Informationen:

„Von der Idee zur Umsetzung“ – ausführliche Case Study

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Schematische Darstellung des integrierten Antriebssystems. © stoba e-systems

Mercedes Pagode mit voll-integriertem Elektroantrieb (links: H. Schweden, Bergische Universität Wuppertal; rechts: M. Fischer, stoba e-systems). © stoba e-systems

Ansprechpartner an der Bergischen Universität Wuppertal:                        
Prof. Dr.-Ing. S. Butzmann, butzmann@uni-wuppertal.de     

Pressekontakt PROvendis:                                       
Susanne Salwiczek, presse@provendis.info                                                

Pressekontakt stoba e-Systems:
Jürgen Gahm, juergen.gahm@stoba-esystems.com