Institutsprojekt IMAB-Racer

Prof. Dr.-Ing. Markus Henke

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Der IMAB-Racer wurde im Rahmen vieler studentischer Arbeiten und unter Mitwirkung zahlreicher wissenschaftlicher Mitarbeiter am IMAB aufgebaut. Zielsetzung ist die Realisierung einer Forschungs- und Lehrplattform zur anwendungsnahen Erprobung moderner Antriebstechnologien für Elektrofahrzeugen. Das Fahrzeug bildet damit eine ausgezeichnete technische Basis, um Forschungsarbeiten im realen Fahrzeugumfeld durchzuführen.

Fahrzeugtechnik

Der IMAB-Racer ist ein Institutsprojekt, in dem Studierende praxisnahe Ausbildung erfahren, indem sie die gelehrten Inhalte in Form von Abschlussarbeiten anwenden können. Die Resultate tragen gezielt zum Erfolg des fast fertigen Fahrzeugaufbaus bei. Das IMAB als Elektrotechnikinstitut löst in diesem Projekt interdisziplinäre Aufgabenstellungen, die von der Umsetzung eines trennbaren Karosseriekonzeptes, über die Rahmenerweiterung zur Befestigung der el. Antriebstrangkomponenten bis hin zur Entwicklung von Einzelkomponenten reichen. Der Racer im attraktiven Gewand einer AC Cobra wird in Zukunft als Plattform dienen, an der Studierende an aktuellen Themen der Fahrzeugtechnik forschen können.

Batterie- und Energiemanagement

Die Batterie besteht aus 144 in Reihe geschalteten LiFePo4-Zellen, die jeweils eine Ladung von 15 Ah bei 3,2 V Nennspannung speichern. Das führt für die Batterie zu 460 V Klemmenspannung und einem Energieinhalt von 7 kWh. Zur Überwachung des Batteriestacks haben Studierende am IMAB ein Batterie-Management-System (BMS) entwickelt, das einen Master zur Verwaltung von 12 Slaves umfasst. Jeder Slave kann wiederum die Spannungen und Temperaturen von 12 Batteriezellen überwachen und symmetrieren. Das gesamte Batteriestack mit BMS ist durch ein stabiles Aluminiumgehäuse geschützt und befindet sich im Fahrzeug in zentraler Position im Vorderwagen.

Leistungselektronik

Um den Motor des Racers anzutreiben, ist die Gleich-spannung der Traktionsbatterie in eine 6-phasige Wechsel-spannung umzuwandeln. Dazu haben wir mit unseren Studierenden einen Umrichter entwickelt, der maximal 250 kW leistet. Dabei fließen Ströme von 250 A bei einer effektiven Ausgangsspannung von 400 V. Die großen Ströme führen allerdings dazu, dass viel Wärme entsteht, die mit Hilfe einer Wasserkühlung abtransportiert wird. Eine Besonderheit des Wechselrichters ist, dass je zwei Mikrocontroller eine Phase ansteuern. Darüber hinaus haben Studierende weitere Spannungswandler entwickelt, welche die Batteriespannung für Nebenaggregate, wie Beleuchtung und Steuergeräte, auf 12 V umwandeln.

Elektrische Maschine

Die „STORM‟ getaufte 6-strängige, 10-polige Drehstrom-Synchronmaschine unseres Racers leistet 200 kW (272 PS). Sie entwickelt dabei ein konstantes  Drehmoment von 600 Nm bis zu einer Drehzahl von 3200 1/min. Die Maximaldrehzahl im Feldschwäch- bereich liegt bei 4800 1/min, während das Drehmoment entsprechend abnimmt. Nimmt man zum Vergleich eine AC Cobra MK IV aus dem Jahr 2000, generiert diese mit ihrem 5,0 l V8 272 kW (370 PS) bei 5750 1/min. Sie stemmt bei 4500 1/min  579 Nm in den Asphalt. Der IMAB Racer ist für eine Beschleunigung von 0 auf 100 km/h in 4,1 s ausgelegt. Bis 150 km/h vergehen lediglich 7,1 s.