Mikrokomponenten für Elektrofahrzeuge

Hintergrund:

Elektrisch betriebene Fahrzeuge stellen neue Herausforderungen dar. Sie eröffnen jedoch auch neue Möglichkeiten in Bezug auf alle Aspekte der Leistung, Nutzung, Akzeptanz etc. Dieses Arbeitspaket konzentriert sich darauf, einige der wichtigsten Herausforderungen zu meistern:

  • Eine sehr große Einschränkung der Nutzung von Elektrofahrzeugen ist ihre begrenzte Fahrstrecke. Diese wird von der Kapazität der vorhandenen Batterien sowie von den Stromverbrauchern des Fahrzeugs bestimmt. Nicht nur der Motor, sondern auch sekundäre Verbraucher wie Klimaanlage, Licht, Sicherheitsausrüstung und Unterhaltungselektronik begrenzen die verfügbare Leistung. Es ist daher äußerst wichtig, energieeffiziente Mikrokomponenten zu entwickeln und die bestehenden Haupt-Energieverbraucher durch diese intelligenten Mikrokomponenten zu steuern, um so den Energieverbrauch innerhalb des Fahrzeugs zu minimieren.

  • Eine weitere Einschränkung des Einsatzes von Elektrofahrzeugen ist die fehlende Akzeptanz unter den Anwendern, die auf mangelndes Vertrauen sowie auf die große Diskrepanz zwischen dem Preis und dem gebotenen Fahrstandard zurückgeführt werden kann. Verbesserte Mikrokomponenten werden dazu beitragen, diese Lücke durch erhöhte Zuverlässigkeit und sinkende Preise zu schließen. Hinzu kommt ein psychologischer Faktor, nämlich die unmittelbare Erkenntnis, dass der hohe Preis des Elektrofahrzeugs durch die Besonderheit des Fahrzeugs auch in den Komponenten unmittelbar deutlich wird.

Ziele und Ergebnisse:

Vor diesem Hintergrund kommt angewandte Forschung im Reinraum und anderen Hochtechnologie-Laboratorien zum Einsatz, basierend auf NanoSYDs langjähriger Expertise in Geräte- und Sensortechnologie am Mads Clausen Institut der University of Southern Denmark. Ein offensichtlicher Vorteil liegt in den interdisziplinären Möglichkeiten des Institutes wie z.B. dem kundenorientiertem Design (‚user-driven design’) und in der industrienahen Entwicklung von Sensoren und Aktuatoren. Die Forschungsarbeit wird von einem promovierten wissenschaftlichen Mitarbeiter am Center NanoSYD ausgeführt werden, in Zusammenarbeit mit zur Zeit dort arbeitenden Doktoranden. Die Anleitung findet durch festangestellte Mitarbeiter des Centers statt. Durch die Vertretung von NanoSYD im Vorstand des Lean Energy Clusters werden die unmittelbaren Bedürfnisse nach angewandter Forschung von kleinen und mittelständischen Unternehmen, die energieeffiziente Mikrokomponenten herstellen, berücksichtigt.

Insbesondere ist in diesem Arbeitspaket vorgesehen, einen MEMS Multisensor (MEMS: microelectromechanical system) zu entwickeln, um das Klima im Innenraum des Fahrzeugs (Feuchtigkeit, Temperatur, mögliche CO2-Anreicherung) zu kontrollieren. Der Sensor wird auf einem Chip basieren (im Schluss-Stadium des Projektes auch auf einem flexiblem Substrat) und er wird sehr preiswert in der Herstellung sein, wodurch ein vielfacher Einsatz solcher Sensoren im Fahrzeug möglich werden wird. Der Sensor schickt seine Daten an eine Steuerungseinheit für die Klimaanlage im Fahrzeug, so dass ihr Energieverbrauch stark reduziert und gleichzeitig ein optimales Raumklima beibehalten werden können. Das hier zu entwickelnde Grundkonzept beschränkt sich nicht auf die Steuerung der Klimaanlage, die sich hier nur als erste offensichtliche Möglichkeit anbietet, um die signifikante Verringerung des Energieverbrauchs im Fahrzeug zu demonstrieren.

Innerhalb dieses Kontextes sollen die folgenden Ergebnisse erzielt werden:

  1. Erstellung eines detaillierten Forschungsplans für einen MEMS Multisensor. Die Einbeziehung von Unternehmen wird durch die Beteiligung des Lean Energy Clusters erfolgen.
     
  2. Fertigstellung der theoretischen Analyse mit besonderer Betonung der technischen Möglichkeiten und Grenzen.
     
  3. Ausarbeitung des technischen Designs sowie der Spezifikationen für Experimente mit dem MEMS Multisensor. Experimentelle Arbeiten im Reinraum  für die Herstellung des Sensors auf starren und flexiblen Substraten.
     
  4. Auswertung der Möglichkeiten, den Sensor in die Fahrzeugelektronik zu integrieren.
     
  5. Vorbereitung von Veröffentlichungen und Verbreitung der gewonnen Erkenntnisse an weitere Nutzer.

 

Verantwortlicher Partner:

Syddansk Universitet
Mads-Clausen Institute (SDU-MCI)
Alsion 2, 6400 Sønderborg

Prof. Horst-Günter Rubahn



rubahn@mci.sdu.dk
+45 6550 1657