UMA-Forscher entwickeln Algorithmus zur Erhöhung der Reichweite von Elektrofahrzeugen

Ingenieurteams der Universität Málaga (UMA) haben einen mathematischen Optimierungs-Steuerungsalgorithmus vorgestellt, der die Energieeffizienz von Elektrofahrzeugen (EVs) steigern soll. Anstatt auf eine höhere Energiedichte der Batteriechemie oder schwerere Batteriepakete zu setzen, konzentriert sich die Forschung auf die Minimierung interner Leistungsverluste innerhalb mehrphasiger elektrischer Antriebssysteme.

Dieser Fortschritt, über den in Energie- und Automobil-Fachpublikationen wie Ecoticias berichtet wurde, zielt auf einen grundlegenden Engpass der modernen Elektromobilität ab: thermische und Schaltverluste in der Leistungselektronik bei variablen Fahrzyklen.

Optimierung der Effizienz von Mehrphasenmotoren

Handelsübliche Elektrofahrzeuge nutzen aufgrund von Fertigungsstandards in der Regel dreiphasige Wechselstrommotoren. Fortschrittliche Antriebsarchitekturen setzen jedoch zunehmend auf mehrphasige Konfigurationen (wie Fünf- oder Sechsphasensysteme), um eine höhere Fehlertoleranz, einen geringeren Strom pro Phase und eine höhere Leistungsdichte zu erreichen.

Trotz dieser strukturellen Vorteile bringen mehrphasige Antriebe komplexe Oberschwingungsverluste und einen höheren Steuerungs-Schaltaufwand mit sich. Die von der UMA-Forschungsgruppe entwickelte Steuerungsstrategie wirkt diesen Verlusten durch prädiktive mathematische Modellierung entgegen:

• Unterdrückung von Oberschwingungsverlusten: Der Algorithmus berechnet die Stromsteuerungsvektoren in Echtzeit neu und dämpft parasitäre Strom-Oberschwingungen, die andernfalls als Verlustwärme entweichen würden.
• Adaptive Schaltfrequenzen: Leistungshalbleiterschalter passen ihre Schaltfrequenzen dynamisch an den Echtzeit-Drehmomentbedarf an, was die Schaltverluste im städtischen Stop-and-Go-Verkehr spürbar reduziert.
• Reduzierung der Drehmomentwelligkeit: Eine gleichmäßigere Flussmodulation begrenzt mechanische Vibrationen, was gleichzeitig die Lebensdauer der Komponenten verlängert und den parasitären Stromverbrauch senkt.

Schluss mit dem Kompromiss bei der Batteriegröße

Seit über einem Jahrzehnt begegnen Automobilhersteller der Reichweitenangst in erster Linie durch die Skalierung der Batterie – also durch mehr Modulvolumen, was das Leergewicht des Fahrzeugs, die Herstellungskosten und den Rohstoffbedarf linear erhöht. Dieser Ansatz führt jedoch zu sinkenden Erträgen, da schwerere Fahrzeuge mehr Energie pro gefahrenem Kilometer benötigen.

Fahrzeugparameter
Traditionelle Batterieerweiterung
Algorithmatische UMA-Optimierung
Hauptantriebsmechanismus
Erhöhte Zellenzahl (kWh-Kapazität)
Dynamische Pulsweiten- & Phasenvektorsteuerung
Auswirkung auf das Leergewicht
Positiv (+100 kg bis +250 kg)
Keine zusätzliche Masse
Komponentenkosten
Hoch (Abhängigkeit von Lithium, Nickel, Kobalt)
Softwarebasierte Integration
Thermische Effizienz
Erfordert erweiterte Kühlkreisläufe
Reduzierte aktive Wärmeerzeugung

Durch die Maximierung des Umwandlungswirkungsgrads der Kreisläufe von kinetischer zu elektrischer Energie und umgekehrt verlängert der Algorithmus effektiv die nutzbare Reichweite bei bestehenden Batteriekapazitäten. Tests an experimentellen Antriebsprüfständen bestätigen, dass die Reduzierung interner Schalt- und Oberschwingungsverluste zu messbaren Effizienzgewinnen führt – insbesondere bei dynamischen Beschleunigungsprofilen.

Málagas wachsender Industrietechnologie-Hub

Die technologischen Ergebnisse der Universität Málaga unterstreichen die umfassendere Neuausrichtung der Stadt in Richtung Hochtechnologie-Forschung und -Entwicklung. Unterstützt wird dies durch wegweisende Partnerschaften zwischen Wissenschaft und Industrie, wie etwa den Satelliten-5G-Technologie-Hub auf dem Campus. Die Nähe der akademischen Ingenieurfakultäten zum Málaga TechPark (Parque Tecnológico de Andalucía) schafft eine integrierte Pipeline, in der Softwarepatente und Steuerungsalgorithmen getestet, skaliert und an internationale Tier-1-Automobilzulieferer lizenziert werden können.

Lokale Initiativen in den Bereichen Leistungselektronik, Mikrochip-Design und nachhaltige Mobilität – darunter UMA-Projekte zum Schutz von E-Ladestationen vor Cyberangriffen – ziehen weiterhin F&E-Investitionen in die Region und stärken Málagas Position als wichtiger technologischer Knotenpunkt in Südeuropa.

Es ist äußerst ermutigend zu sehen, wie unsere lokale Universität konkrete technische Lösungen für moderne Transportherausforderungen entwickelt. Über die technischen Kennzahlen und Regelkreise hinaus zeigen diese Durchbrüche, wie akademisches Engagement direkt hier in Málaga dazu beitragen kann, einen saubereren und effizienteren globalen Fußabdruck zu schaffen.