Entwicklung eines Qualitätssicherungssystems zur Evaluation von Elektromotoren (Leistungsbereich 200 W bis 2.000 W) durch Anwendung diverser Belastungsfälle sowie darauf aufbauend einer Erfassung & Auswertung der resultierenden Sensordaten (eDriveQuality)

Abstract

Aufgabenstellung Die Anzahl an Elektromotoren nimmt aufgrund der Digitalisierung in Fahrzeugen immer mehr zu. Neben Komfortfunktionen, wie elektrischen Heckklappen, werden auch sicherheitsrelevante Funktionen wie Radarsysteme oder das automatische Abblendlicht mit elektrischen Antrieben ausgestattet. Seitens der Hersteller gibt es keine einheitlichen und validen Prüfstände zur Gewährleistung der Motorqualität und Ausfallsicherheit. Ziel des Vorhabens eDriveQuality war die Entwicklung eines Qualitätssicherungssystems zur Evaluation von Elektromotoren im Leistungsbereich von 200 W bis 2.000 W. Hierzu sollte ein Prüfsystem entwickelt werden, welches bereits vor dem Einbau in ein Fahrzeug die jeweiligen Elektromotoren testet und auf deren Langlebigkeit beziehungsweise etwaige Defekte überprüft. Das beantragte Vorhaben umfasste die Erforschung funktionstüchtiger und teildefekter Elektromotoren, die Entwicklung der Messtechnik zur Erfassung von Temperatur, Schwingungen, Geräuschen und Bewegtbildern, die Entwicklung eines modularen Adaptersystems, den Aufbau eines Prüfstands im Labormaßstab sowie die Entwicklung einer automatischen Datenauswertung.

Voraussetzungen, unter denen das Vorhaben durchgeführt wurde Das Vorhaben wurde als Verbundprojekt der IAM Industrieanlagenmontage GmbH und des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA durchgeführt. Die IAM Industrieanlagenmontage GmbH war insbesondere für die Entwicklung eines modularen Adaptersystems, die Entwicklung und Fertigung des Prüfstands sowie die spätere Überführung in einen industriellen Maßstab vorgesehen. Das Fraunhofer IPA übernahm die Erforschung der Elektromotoren, die Entwicklung der haptischen, optischen und akustischen Messtechnik sowie die Analyse der Sensordaten. Zu Beginn des Projekts wurde für erste Versuche auf die Grundkonstruktion eines bestehenden Prüfstands zurückgegriffen. Dabei stellte sich heraus, dass ältere Systeme beschädigt beziehungsweise wartungsbedürftig waren. Die komplette Entstandsetzung und Wiederinbetriebnahme hätten viel Zeit und finanzielle Mittel gekostet. Für das weitere Vorgehen wurde daher auf einen eigens entwickelten Prüfaufbau umgestiegen. Weitere Randbedingungen ergaben sich aus der Verfügbarkeit geeigneter Prüflinge, aus der hohen Komplexität von Klima- und Langzeitsimulationen sowie aus dem Umstand, dass eine weitere Projektverlängerung nicht genehmigt wurde. Mehrere Arbeitspakete konnten deshalb nur teilweise oder konzeptionell bearbeitet werden.