Luftgekühlt antreiben

Für das Fraunhofer LBF steht die 66. Internationale Automobil-Ausstellung IAA im Zeichen der Elektromobilität. Das Institut präsentiert einen luftgekühlten, elektrifizierten Antriebsstrang. Am Stand D33 in Halle 4.1 zeigen die Ingenieure anhand eines Achsdemonstrators ihre Lösungen für eine Felge zur Kühlluftunterstützung, einen adaptiven Fahrwerksdämpfer und ein Konzept zur Prüfung der adaptiven Achse.

25. August 2015

Im Rahmen der Fraunhofer-Systemforschung Elektromobilität erarbeiten 16 Fraunhofer-Institute gemeinsam Lösungen für die Zukunft der Elektromobilität. Im Cluster „Antriebsstrang/Fahrwerk“ bündeln die drei Fraunhofer-Institute für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie und für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung ihre Kompetenzen für einen luftgekühlten elektrifizierten Antriebsstrang mit adaptivem Fahrwerksdämpfer.

Das Fraunhofer LBF hat den Einfluss des Radscheibendesigns untersucht, um den Luft-strom und die damit verbundene erzwungene Konvektion am Rad zu verbessern. Untersuchungen im Windkanal ergaben einen deutlichen Einfluss des Raddesigns auf das Abkühlverhalten. Als vorteilhaft für die Unterstützung der radseitigen Konvektion zeigte sich, je nach Auslegungsziel, ein Design mit Propeller-Speichen. Auf der Basis dieser Ergebnisse designten und bauten die LBF-Wissenschaftler eine Leichtbau-Felge in 20 Zoll. Sie verbessert die Kühlluftführung um fünf Prozent und wiegt nur 11,3 Kilogramm.

Um den Einfluss der erhöhten reifengefederten Massen zu reduzieren und um hohen Fahrkomfort zu erreichen, hat das Fraunhofer LBF einen magnetorheologischen Dämpfer mit energieeffizienten Magnetfeldführung entwickelt. Magnetorheologische Flüssigkeiten sind Suspensionen aus einer Trägerflüssigkeit und ferromagnetischen Partikeln. Unter Einfluss eines Magnetfeldes bilden sich Festkörperbrücken, die zu einer Erhöhung der übertragbaren Schubspannung führen. Der hybride magnetorheologische Dämpfer nutzt diesen Effekt, um die Dämpferhärte in einem Fahrzeug anzupassen: je stärker das Magnetfeld desto höher die Dämpfungskraft.

Numerische Studien mit dem Modell eines dreikanaligen servohydraulischen Prüfstands und dem einer Halbachsenbaugruppe mit nichtlinearem (semi-)aktivem/adaptiven Dämpfer ergaben mehrere Vorteile: Die iterative Optimierung des Drive-Files konvergiert wesentlich schneller als bei Verwendung der linearen Übertragungsmatrix. Es besteht Potential zur Zeit- und Kostenersparnis in der Prüfvorbereitung. Darüber hinaus erfasst das Modell ohne besondere Schwierigkeiten sich kontinuierlich verstellende Eigenschaften (semi-)aktiver/adaptiver Komponenten, die sich nun in der Drive-File-Generierung darstellen lassen.