Forschungsschwerpunkt

Stromerzeugung aus Abgas zur Elektrifizierung der Aufladung sowie zur elektrischen Unterstützung des Antriebsstrangs ist ein innovativer Ansatz, verschärfte CO₂-Vorgaben durch elektrische Hybridisierung zu erfüllen. Dazu ist ein Generator-Turbinen- und ein Motor-Verdichter-System für höchste Drehzahlen entwickelt worden. Ein Generator dient zur Stromerzeugung aus dem Abgas des Verbrennungsmotors. Ein Elektromotor dient als Antrieb eines Aufladeverdichters zur autarken Aufladung des Verbrennungsmotors. Der durch Abgasturbinen betriebene Generator kann mehr Strom aus dem Abgas erzeugen, als der Elektromotor zum Antrieb des Aufladeverdichters benötigt. In elektrohybriden Verbrennungsmotoren kann dieser überschüssige Strom in die Batterie eingespeist werden und so den Antriebsstrang unterstützen sowie elektrische Hilfsaggregate (z. B. Wasserpumpe, Klimakompressor) antreiben.

Weitere Anwendungen des entwickelten elektrischen Hochdrehzahl-Verdichters sind hocheffiziente Aufladeverdichter für Brennstoffzellen-Fahrzeuge oder die Druckluft-Erzeugung.

Der vom Fraunhofer IZM entwickelte Umrichter ermöglicht durch den Einsatz von GaN-Halbleitern höchste Motor- bzw. Generatordrehzahlen von 180.000 U/min mit bis zu 15 kW Leistung an einem 400 V Batteriesystem. Die Steuerung des bidirektionalen Umrichters erfolgt über den CAN-Bus oder USB. Die Ansteuerung unterstützt entsprechend den elektrischen Lastbedingungen den Einsatz einer Drehzahlregelung oder einer Leistungsvorgabe.