Nidec und Renesas Electronics entwickeln elektrische Achsen

Die japanischen Unternehmen Nidec und Renesas Electronics werden gemeinsam Elektroachsen der nächsten Generation entwickeln. Das Duo plant, Elektromotoren und Komponenten von Nidec mit Halbleitertechnologie von Renesas zu kombinieren.

Durch die Zusammenarbeit der beiden Unternehmen soll ein „X-in-1“-System entstehen, das den Elektromotor und die Leistungselektronik umfasst – und das „die höchste Leistung und Effizienz der Branche bei gleichzeitig geringer Größe, geringem Gewicht und niedrigen Kosten“ bietet, heißt es nach Nidec. Bis Ende 2023 wird der erste Proof of Concept für ein 6-in-1-System vorliegen, das E-Motor, Wechselrichter und Getriebe mit einem DC-DC-Wandler, einem On-Board-Ladegerät (OBC) und einer Stromverteilungseinheit (PDU) kombiniert auszufüllen.

In der zweiten Phase ihrer Zusammenarbeit wollen Nidec und Renesas im Jahr 2024 außerdem ein Batteriemanagementsystem integrieren. Die Unternehmen planen, zunächst auf Siliziumkarbid-Halbleiter zu setzen und später auf Galliumnitrid umzusteigen, um Größe und Kosten weiter zu reduzieren. Galliumnitrid soll analog zu Siliziumkarbid Energie effizienter umwandeln als herkömmliche Chips auf Siliziumbasis.

Nidec weist darauf hin, dass die 3-in-1-Einheit E-Achse, die einen Motor, einen Wechselrichter und ein Getriebe integriert, zunehmend in Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommt. Um eine deutliche Leistungs- und Effizienzsteigerung sowie eine Reduzierung von Größe, Gewicht und Kosten zu erreichen und gleichzeitig die Fahrzeugentwicklung zu beschleunigen, halten die japanischen Unternehmen die Integration leistungselektronischer Steuerungen wie DC/DC-Wandler usw. für notwendig -Ladegeräte in das Gerät einbauen. Da dies die Komplexität erhöht, wird laut Nidec die Aufrechterhaltung eines hohen Qualitätsniveaus der Fahrzeuge zu einer Herausforderung. Dem wollen die beiden Unternehmen durch die Entwicklung „präventiver Sicherheitstechnologien wie Diagnosefunktionen und Fehlervorhersage“ entgegenwirken.

Nach dem Proof of Concept plant Nidec, diese neue Generation von E-Achssystemen zügig auf den Markt zu bringen. Renesas plant seinerseits die Entwicklung und Bereitstellung schlüsselfertiger Lösungen für immer komplexer werdende X-in-1-Systeme durch die Erweiterung des gemeinsam entwickelten Proof of Concept für E-Achsen-Referenzdesigns.

„Wir stellen uns der großen Herausforderung, ein erstklassiges X-in-1-System der nächsten Generation zu entwickeln, das auf unserem Grundprinzip basiert, Pionierarbeit für die besten Innovationen der Welt zu leisten“, sagte Mitsuya Kishida, Executive Vice President und Executive General Manager von Geschäftsbereich Automotive Motor & Electronic Control bei Nidec. „Durch die Nutzung unserer Stärken in der Automobiltechnologie und die Entwicklung von PoCs gemeinsam mit Renesas, einem führenden Anbieter von Halbleiterlösungen für die Automobilindustrie, wollen wir den Markt als weltweit führender E-Achsen-Anbieter anführen.“

Im Oktober 2022 startete Nidec die Massenproduktion seines E-Achsen-Systems der zweiten Generation. Die Antriebslösung mit dem Namen Gen.2 wird seitdem in Guangzhou, China, produziert. Als wichtigste Merkmale der neuen 100-kW-Elektroachse (im Vergleich zum 100-kW-Vorgänger) nennt Nidec eine Gewichtsreduzierung um 19 % sowie eine Steigerung von Drehmoment und Leistungsdichte um 20 %. Dies soll durch kleinere Magnetkreise und Wechselrichter möglich geworden sein. Die neuen Magnete verwenden weniger kritische Seltenerdmetalle, die Kühlung wurde auf ein innovatives Ölkühlsystem umgestellt und das Motorgeräusch wurde um 6 bis 8 Dezibel reduziert.

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Die E-Achse Gen.2 (100 kW) hat eine Nennleistung des 57 Kilogramm schweren Bauteils von 38 kW, während die Spitzenleistung namensgebend 100 kW beträgt. Das maximale Drehmoment der Abtriebswelle beziffert der Hersteller mit 2.400 Nm, die maximale Drehzahl mit 1.250 Umdrehungen pro Minute. Die Betriebsspannung reicht von 300 bis 460 Volt. Die Außenmaße werden mit 432,8 x 408,3 x 351,3 Millimetern angegeben.

Nidec gibt an, seit dem Start der E-Achsen-Massenproduktion im April 2019 über eine halbe Million Einheiten produziert zu haben. Das Basismodell des E-Antriebsbausatzes von Nidec, der 150 kW starke Ni150Ex, wurde 2018 mit dem chinesischen Hersteller GAC als Erstkunde auf den Markt gebracht. Im Frühjahr 2019 kündigte das japanische Unternehmen Varianten mit 100 und 70 kW Leistung an, bevor im Februar 2020 Leistungsstufen mit 50 und 200 kW vorgestellt wurden. Mit 50 bis 200 kW Motorleistung (oder mehr, wenn zwei Motoren im Fahrzeug vorhanden sind) bietet Nidec kann die Fahrzeugsegmente A bis E abdecken, also vom Kleinwagen bis zur Oberklasse.

Gemäß seinen Zielen will die Nidec-Gruppe bis 2030 einen Marktanteil von 40 bis 45 Prozent bei EV-Traktionsmotoren erreichen. Bisher hat das Unternehmen Vereinbarungen unter anderem mit den Geely-Marken Zeekr und Geometry, GAC und Foxconn bestätigt. In Europa fertigt Nidec unter anderem in einem Joint Venture mit PSA Elektromotoren.

Bericht von Cora Werwitzke

mynewsdesk.com

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