Nidec und Renesas kreieren neue E-Achsen-Generation

Die japanischen Unternehmen Nidec und Renesas Electronics entwickeln künftig gemeinsam E-Achsen der nächsten Generation. Das Duo will dazu Elektromotoren und Komponenten von Nidec mit der Halbleitertechnologie von Renesas kombinieren.

Dadurch soll ein „X-in-1“-System entstehen, das den Elektromotor und die Leistungselektronik enthält – und das „die branchenweit höchste Leistung und Effizienz bietet, bei gleichzeitig geringer Größe, niedrigem Gewicht und geringen Kosten“, wie Nidec mitteilt. Bis Ende 2023 soll das erste Proof of Concept für ein 6-in-1-System fertiggestellt werden, das E-Motor, Wechselrichter und Getriebe mit einem DC-DC-Wandler, einem On-Board Charger (OBC) und einer Power Distribution Unit (PDU) vereint.

In einer zweiten Phase wollen Nidec und Renesas dann 2024 auch ein Batteriemanagementsystem integrieren. Die Unternehmen planen, zunächst auf Siliziumkarbid-Halbleiter zu setzen und später auf Galliumnitrid umzuschwenken, um die Größe und die Kosten weiter zu reduzieren. Galliumnitrid soll analog zu Siliziumkarbid Energie effizienter wandeln können als herkömmliche Chips auf Siliziumbasis.

„Heutige Elektrofahrzeuge verwenden zunehmend die 3-in-1-Einheit, die sogenannte E-Axle, die einen Motor, einen Wechselrichter und ein Getriebe integriert“, vergegenwärtigt Nidec. Um die oben genannte Steigerung bei Leistung und Effizienz sowie die Reduktion von Größe, Gewicht und Kosten zu erreichen und gleichzeitig die Fahrzeugentwicklung zu beschleunigen, ist es aus Sicht der Japaner nötig, auch leistungselektronische Steuerungen wie Gleichspannungswandler und On-Board-Ladegeräte in die Einheit zu integrieren. Da somit aber die Komplexität zunimmt, „wird die Aufrechterhaltung eines hohen Qualitätsniveaus in den Fahrzeugen zur Herausforderung“. Dem will das japanische Duo mit der Entwicklung „von präventiven Sicherheitstechnologien wie Diagnosefunktionen und Fehlerprognosen“ entgegenwirken.

Nach dem Proof of Concept plant Nidec nach eigenen Angaben die schnelle Vermarktung dieser neuen Generation von E-Axle-Systemen. Genauer – was den Zeitpunkt angeht – wird der Hersteller an dieser Stelle nicht. Renesas plant seinerseits, „durch die Erweiterung des gemeinsam entwickelten Proof of Concepts für E-Axle-Referenzdesigns schlüsselfertige Lösungen für immer komplexere X-in-1-Systeme zu entwickeln und zu liefern“.

„Wir stellen uns der großen Herausforderung, ein X-in-1-System der nächsten Generation zu entwickeln, das auf unser Grundprinzip zurückgeht, Pionierarbeit für die besten Innovationen der Welt zu leisten“, äußert Mitsuya Kishida, Executive Vice President und Executive General Manager der Automotive Motor & Electronic Control Business Unit bei Nidec. ^Durch die Nutzung unserer Stärken in der Automobiltechnologie und die Entwicklung von Proof of Concepts zusammen mit Renesas, einem führenden Anbieter von automobilen Halbleiterlösungen, wollen wir den Markt als weltweit führender Anbieter von E-Achsen anführen.“

Im Oktober hat Nidec nun zunächst mit der Serienproduktion seines E-Achsen-Systems der zweiten Generation begonnen. Die Antriebslösung namens Gen.2 wird seitdem im chinesischen Guangzhou produziert. Als wichtigste Merkmale der neuen 100-kW-Elektroachse nennt Nidec (im Vergleich zum Vorgänger mit 100 kW) ein um 19 % geringeres Gewicht und eine um 20 % höhere Drehmoment- und Leistungsdichte. Dies soll durch die Verwendung kleinerer Magnetkreise und Wechselrichter möglich geworden sein. Außerdem kommen die verwendeten Magnete nun mit weniger kritischen Seltenerd-Metallen aus, die Kühlung wurde auf ein innovatives Ölkühlsystem umgestellt und das Motorengeräusch um 6 bis 8 Dezibel reduziert.

Die konkreten Spezifikationen der E-Axle Gen.2 (100 kW) lauten wie folgt: Die Nennleistung der 57 Kilogramm schweren Komponente liegt bei 38 kW, die Spitzenleistung bei den namensgebenden 100 kW. Das Spitzendrehmoment der Abtriebswelle beziffert der Hersteller auf 2.400 Nm, die maximale Drehzahl auf 1.250 Umdrehungen pro Minute. Die Betriebsspannung reicht von 300 bis 460 Volt. Als Außenmaße werden 432,8 x 408,3 x 351,3 Millimeter angegeben.

Nidec hat nach eigenen Angaben seit dem Auftakt seiner E-Achsen-Massenproduktion im April 2019 mehr als eine halbe Millionen Exemplare produziert. Das Grundmodell des E-Antriebsbaukastens von Nidec, der 150 kW starke Ni150Ex, wurde 2018 vorgestellt – mit dem chinesischen Hersteller GAC als Erstkunden. Im Frühjahr 2019 kündigten die Japaner Varianten mit 100 und 70 kW Leistung an, bevor dann im Februar 2020 die Leistungsstufen mit 50 und 200 kW vorgestellt wurden. Mit der Spanne von 50 bis 200 kW Motorleistung (bzw. mehr bei zwei Motoren im Fahrzeug) kann Nidec die Fahrzeugsegmente A bis E abdecken, also vom Kleinwagen bis zur Oberklasse.

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