Das Projekt "Teilvorhaben: Zulassungsrelevante Aspekte für die Typgenehmigung und für die CE Konformität" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SLG Prüf- und Zertifizierungs GmbH durchgeführt. Alle für die Typgenehmigung und für die CE Konformität notwendigen Anforderungen sind zu erarbeiten und hinsichtlich der Relevanz in Bezug auf die jeweiligen im Projekt eingesetzten Einzelkomponenten sowie für das Gesamtkonzept zu bewerten. Im Rahmen des Gesamtvorhabens übernimmt die SLG Prüf- und Zertifizierungs GmbH die Analyse geltender Richtlinien und Normen für Sicherheit und EMV im Kfz und im Ladebetrieb für die eingesetzten Einzelkomponenten und für das Gesamtkonzept hinsichtlich CE relevanter Anforderungen, im Rahmen der Typgenehmigung sowie in Bezug auf das Produktsicherheitsgesetz. Dabei erfolgt die Begleitung aller Entwicklungsstände während der Projektlaufzeit hinsichtlich der relevanten Anforderungen mit dem Ziel der Vermeidung zu spät erkannter Aspekte, welche einer erfolgreichen Zulassung entgegenstehen. Ein Hauptschwerpunkt wird die Konzepterarbeitung zur EMV-gerechten Baugruppenanordnung und Stromführung mit dem Ziel, ein Konzept zu erarbeiten welches eine möglichst zügige und störungsfreie EMV Prüfung ermöglicht. Ein weiterer Aspekt ist die Betrachtung der Komponenten- und Materialauswahl entsprechend den Anforderungen bezüglich EMV, mechanischer, elektrischer und thermischer Sicherheit. Während der gesamten Projektlaufzeit erfolgt ein Abgleich der Anforderungen und Gegebenheiten mit dem aktuellen Stand der Technik, mit Normen und Normenentwürfen und zu erwartenden perspektivischen Anforderungen. Dabei sollen einerseits Aspekte aus der sich entwickelnden Normungswelt in das Projekt einfließen, andererseits aber auch die im Projekt gesammelten Erfahrungen über die Mitarbeit in Normungsgremien und Arbeitskreisen in entsprechende Gremien und Dokumente weitergegeben werden. Abschließend soll für alle Projektpartner ein nachvollziehbarer und gültiger Prüfplan für den Konformitätsbewertungsprozess zur Verfügung stehen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und Integration eines Hauptsteuergeräts auf Basis 48V" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Areus Engineering GmbH durchgeführt. Die Areus Engineering GmbH wird als Verbundkoordinator innerhalb des Teilvorhabens fungieren. Im Mittelpunkt der Arbeiten stehen dabei folgende Schwerpunkte: 1. Entwicklung eines Hauptsteuergerätes, welches sich sehr einfach und flexibel an die Bedarfe des jeweiligen Nutzers/Fahrzeugtyps anpassen lässt und ggf. auch die unproblematische Einbindung von weiteren Steuergeräten ermöglicht. 2. Entwicklung eines neuen Bedienkonzepts, welches das Lenkrad als zentrales Bedienelement verwendet. Neben haptischen und akustischen Feedbackfunktionen soll optional eine Gesten- und Sprachsteuerung ein intuitives Bedienen des gesamten Fahrzeugs ermöglichen. Die Firma Areus GmbH wird in ihrem Teilvorhaben ein Steuergerät entwickeln, welches die mit der Bodenplatte angestrebte Universalität mitträgt, sich demzufolge sehr einfach und flexibel an die Bedarfe des jeweiligen Nutzers / Fahrzeugtyps anpassen lässt und ggf. auch die unproblematische Einbindung von weiteren Steuergeräten ermöglicht. Die dazu notwendige Konzepterstellung umfasst Erstellung mechanischer Aufbau, Packaging, Befestigungskonzept, Festlegung Kommunikations-infrastruktur, Schnittstellendefinition (CAN, LIN, FlexRay, Ethernet...), Festlegung Kontaktierung und Anbindung Kabelsatz, Gehäusekonzeption der Mechanik und Schirmung EMV sowie der Festlegung Sicherheitskonzepte (MISRA, ASIL etc.). Im Rahmen der Hardwareentwicklung muss neben der Ableitung und Festlegung der einzelnen HW-Anforderungen, die Entwicklung der Elektronik-HW-Architektur sowie der Software-Architektur erfolgen. Für die Umsetzung eines haptischen Bedienkonzeptes am Lenkrad (haptisches Multifunktionslenkrad ist zunächst die Entwicklung eines Cockpit-Konzeptes als Mensch-Maschine-Schnittstelle für die Komfortelemente notwendig und darauf aufbauend sind die haptischen Schalter für die Lenkradintegration zu entwickeln.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung einer zweischaligen EMV-Fahrzeugbodengruppe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Modellbau Roth GmbH & Co. KG durchgeführt. Modellbau Roth entwickelt eine Bodengruppe, die ein geringes Gewicht aufweist, eine hohe Steifigkeit besitzt und elektromagnetische Strahlung abschirmt. Dabei kommen verschiedene Leichtbaumaterial zum Einsatz. Die Bodengruppe ist das zentrale Bauteil, welches elektronische Komponenten sowie das Akkusystem in sich integriert. Die große Herausforderung liegt sowohl in dieser Integration, als auch in der Anbindung und Segmentierung sowie in der Montage- und Wartungsfreundlichkeit des Bauteils. Modellbau Roth bildet eine Bodengruppe ab, die konsequent den Leichtbau verfolgt, verschiedene Materialkombinationen darstellt, mehrere Varianten abbildet und die eine hohe Strahlungsabsorption aufweist. Nach einer erfolgreichen Fertigstellung werden Tests und Optimierungen der Bodengruppe in Verbindung mit einer Abbildung des oberen Fahrzeugaufbaus, der die Funktionalität der Bodengruppe nachweist und die Funktionstests ermöglicht. Modellbau Roth wird das Funktionsmuster der kompakten, störfesten Bodengruppe abbilden. Die Schwerpunkte liegen dabei in der optimalen Materialauswahl und Strukturierung der Aufnahme der elektronischen Bauteile. Die Entwicklung von Technologien wie Materialkombinationen, Fügeverbindungen, Strahlungsabsorption und Herstellungsverfahren sind wesentliche Aufgaben im Vorhaben, die direkt in die Konstruktion der Bodengruppe einfließen. Zum konstruktiven Aufbau und zur Umsetzung in einen Fertigungsprozess gehören die Betrachtung der Konstruktionsumgebung und die Integration der Baugruppen. Modellbau Roth übernimmt diesbezüglich einen Teil der Entwicklungs- und Konstruktionsarbeit, um besser auf Material- und Fertigungsparameter einwirken zu können. In Form von Mock-ups werden die Versuchs- und Testreihen abgebildet, geeignete Materialen und deren Kombinationen untersucht, um Optimierungen an der Konstruktion und Fertigungstechnologie vornehmen zu können.
Das Projekt "Teilvorhaben: Modularer Antriebswechselrichter für Brennstoffzellenkompressor" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Liebherr-Elektronik GmbH durchgeführt. Im Projekt HoskA sollen Architekturen und Technologien für generische und skalierbare Umrichterbausteine (PowerCores) für den Einsatz in Hochdrehzahl-Antrieben für Elektrofahrzeuge erforscht werden. Dabei sollen höchste Wirkungsgrade auch bei Schaltfrequenzen deutlich über dem Stand der Technik erreicht werden. Weiterhin werden hocheffiziente leistungselektronische Umrichterbausteine für eine modulare Integration und für verschiedene Leistungsklassen (u.a. mit neuartigen Topologien und innovativen Aufbautechniken sowie für hohe Betriebsfrequenzen) erforscht und demonstriert (Skalierbarkeit). Schwerpunkt in AP1 ist zunächst die Spezifikation der Leistungsdaten und Umweltbedingungen für den 25 kW high-speed Antrieb für einen Brennstoffzellenkompressor in einem Elektrofahrzeug. Weiterhin wird die Topologie der Leistungsendstufe festgelegt und ein erstes Modularisierungskonzept entwickelt. In AP2 wird der PowerCore konzipiert. Dies umfasst die Auswahl der Halbleiter, die Anordnung der Halbleiter, die Treiberkonzeptionierung, Kühlung und Sensorik. Die PowerCores werden dann in AP3 im Detail ausgelegt, entwickelt und aufgebaut. Parallel dazu wird in AP4 die untersucht inwieweit die Einbindung von HF-Kondensatoren mit neuester Keramiktechnologie die Eigenschaften des PowerCores hinsichtlich Effizienz und EMV positiv beeinflussen kann. Die entwickelten Komponenten werden im AP5 getestet und elektrisch sowie thermisch charakterisiert. Die Lebensdauerbetrachtung erfolgt mit Hilfe von aktiven und passiven Zyklen, die aus dem Missionprofil abgeleitet werden. Die Gesamtintegration in AP6 fügt alle Teile zusammen. Nach erfolgreicher Inbetriebnahme werden die PowerCores im Gesamtsystem mit Motor und Last getestet (AP7). Hierbei werden alle relevanten statischen und dynamischen Betriebszustände ausführlich getestet und notwendige Verbesserungen umgesetzt. Auch die Einhaltung der EMV und der fehlerfreie Betrieb bei Vibration sowie Hoch- / Tieftemperatur werden in AP7 untersucht.
Das Projekt "Gesamtvorhaben; Teilvorhaben: EMV im intelligenten Energienetz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg-Essen, Abteilung Elektrotechnik und Informationstechnik, Fachgebiet Energietransport und -speicherung durchgeführt. Der Umbau unserer elektrischen Energieversorgungsinfrastruktur hin zu einem hohen Anteil an nichtkonventioneller ( regenerativer ) Energieerzeugung bedarf vielfältiger Maßnahmen auf den unterschiedlichen Netzebenen. Im Projekt wird das Ziel verfolgt, durch eine intelligente Planung und intelligente Algorithmen ein repräsentatives Abbild des Zustandes der Niederspannungsebene mit wenigen Messpunkten abzuleiten. Das dazu zu verwendende System besteht jeweils aus Messsystemen an die kleinere Messsatelliten angebunden sind. Die für die Anbindung der Messsatelliten verwendete PLC-Technologie arbeitet im Frequenzbereich zwischen 150 kHz und 500 kHz. Die Störpegel im Netz bzw. die Störfestigkeit und Störaussendung der eingesetzten PLC-Technologie soll im Rahmen des Projekts untersucht werden. Als weitere wesentliche Aspekte werden die grundlegenden Eigenschaften verschiedener Niederspannungsnetzgebiete in Bezug auf die Nutzung von PLC untersucht. Hier sind vor allem die Netzimpedanz, der Grundstörpegel und die Übertragungsfunktion im Fokus der Untersuchungen, da bislang keine gesicherte Datenbasis existiert auf die zurückgegriffen werden kann. Darüber hinaus ist seit einiger Zeit bekannt, dass es durch Umrichter (z.B. bei Photovoltaik-Anlagen) zu Beeinflussungen von Messsystemen (z.B. elektronische Zähler) kommen kann. Im Rahmen des Projekts soll daher auch das Störspektrum unterhalb von 150 kHz mit erfasst werden. Basierend auf den Ergebnissen werden optimale Parameter für die PLC-Hardware entwickelt sowie die Systemintegration von EMV-relevanter Sensorik und der Energie-Monitor-Komponenten vorangetrieben. Die Optimierung der EMV des Gesamtsystems in der vorliegenden elektromagnetischen Umgebung steht dabei im Fokus. Die Universität Duisburg-Essen beteiligt sich an der Erstellung des Systemkonzeptes. Zudem wird das Störgeschehen im Netz untersucht und die optimalen Messstellen und die optimalen Hochfrequenz-Übertragungsparameter identifiziert. Des Weiteren wird das Verhalten des Energie-Monitors beim Vorhandensein von Störsignalen durch Umrichter, Schaltaktivitäten und andere Störquellen untersucht.
Das Projekt "Teilvorhaben: Simulationsgestützte Bestimmung der systemrelevanten EMV Parameter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AVL TRIMERICS GmbH durchgeführt. Bei der Erforschung und Entwicklung zukünftiger Leistungselektroniksysteme stehen bisher neue Halbleiter (GaN und SiC) im Mittelpunkt. Optimierungen im Gesamtsystem stoßen hierbei an Grenzen, da passive Bauelemente bzgl. Volumen, Gewicht und auch Wirkungsgrad einen erheblichen Beitrag am Gesamtsystem haben. Bei aktuellen Schaltungskonzepten für Leistungselektronik gilt dies insbesondere für magnetische Komponenten. Daher fokussiert das Verbundvorhaben die Erforschung induktiver Bauelemente, wie Leistungstransformatoren und -drosseln für Schaltfrequenzen bis zu 2 MHz und die daraus resultierenden Herausforderungen für Entstörbauteile und Konzepte zur Einhaltung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV), sowie der Realisierung eines höchstkompakten externen Ladewandlers für E-Fahrzeuge. Die AVL Trimerics wird im Teilvorhaben 'Simulationsgestützte Bestimmung der Systemrelevanten EMV Parameter' die zentralen theoretischen Arbeiten zur elektromagnetischen Verträglichkeit des Gesamtsystems durchführen. Zuvor ist gemeinsam mit den Projektepartnern die Festlegung der Anforderungen an das WBG-Ladesystem geplant. Anschließend wird AVL am Gesamtkonzept und Systementwurf mitarbeiten und trägt hier die Verantwortung für die EMV-gerechte Auslegung. Auf dieser Basis soll ein passendes Schaltungskonzept erarbeitet werden. Im Kontext der passiven Bauelemente wird AVL an der Bestimmung der hochfrequenten und nicht-linearen Eigenschaften der magnetischen Materialien für die neue Generation induktiver Bauelemente beteiligt sein und auf dieser Basis ein leistungsfähiges Modell zur Simulation und Bewertung von EMV-Eigenschaften entwickeln. Darauf folgt die EMV-gerechte Systementwicklung, für die AVL federführend verantwortlich ist. Zum Abschluss des Vorhabens wird AVL die Partner beim Aufbau und der Evaluation des finalen Demonstrators unterstützen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Induktive Hochfrequenz- und Filterkomponenten (INHoFi)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SUMIDA Components & Modules GmbH durchgeführt. Bei der Erforschung und Entwicklung zukünftiger Leistungselektroniksysteme stehen bisher neue Halbleiter (GaN und SiC) im Mittelpunkt. Optimierungen im Gesamtsystem stoßen hierbei an Grenzen, da passive Bauelemente bzgl. Volumen, Gewicht und auch Wirkungsgrad einen erheblichen Beitrag am Gesamtsystem haben. Bei aktuellen Schaltungskonzepten für Leistungselektronik gilt dies insbesondere für magnetische Komponenten. Daher fokussiert das Verbundvorhaben die Erforschung induktiver Bauelemente, wie Leistungstransformatoren und -drosseln für Schaltfrequenzen bis zu 2 MHz und die daraus resultierenden Herausforderungen für Entstörbauteile und Konzepte zur Einhaltung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV), sowie der Realisierung eines höchstkompakten externen Ladewandlers für E-Fahrzeuge. Zu Beginn des Projekts wird sich SUMIDA in die gemeinsame Erarbeitung des Lastenhefts für den Demonstrator einbringen. Hierbei werden die speziellen Anforderungen an die induktiven Leistungsbauteile als auch die groben Randbedingungen für die Funkentstörkomponenten definiert. In AP2 wird das Pflichtenheft für die Magnetics erstellt. Dies beinhaltet dann auch erste Überlegungen zur möglichen Entwärmung der Bauelemente. In AP3 werden sämtliche induktiven Bauelemente berechnet, ausgelegt, simuliert, aufgebaut und charakterisiert. Eine wissenschaftlich-technische Untersuchung der Materialparameter vor allem bei Ferrit bringt dabei neue Erkenntnisse im Hochfrequenzbereich. In AP4 werden die Projektpartner bei der systematischen EMV-Entwicklung unterstützt. In AP5 und AP6 wird SUMIDA beim Demonstratorbau zuarbeiten und Lessons-Learned ableiten.
Das Projekt "Teilvorhaben: Auslegung und Qualifizierung der Hardware nach gültigen EMV Richtlinien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von KFE Kompetenzzentrum Fahrzeug Elektronik GmbH durchgeführt. Das Forschungsprojekt HELENE zielt auf die Erforschung von Grundlagen für hochdynamische, kompakte Bordnetzwandler zur Reduzierung bis Entfall der 48 V-Batterie und Ladegeräten mit 60 % höherer Leistungsdichte und 40 % geringeren Verlusten gegenüber dem Stand der Technik, bei Erfüllung international geltender Zuverlässigkeitsanforderungen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Ganzheitliches Fahrzeugkonzept für Elektroleichtfahrzeuge auf 48 V-Basis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ICM - Institut Chemnitzer Maschinen- und Anlagenbau e.V. durchgeführt. Das ICM e.V. wird innerhalb des Teilvorhabens einen ganzheitlichen Systemansatz im Rahmen eines Gesamtfahrzeugkonzeptes für leichtgewichtige Elektrofahrzeuge der Klasse L auf Grundlage einer 48 V-Spannungsebene verfolgen. Schwerpunkte des Teilprojektes bilden dabei die Betrachtung verschiedener Antriebs- und Akkukonzepte zur Sicherung einer universellen Einsetzbarkeit der EMV-Bodengruppe sowie die Weiterentwicklung des 'Einlaminierten Akkus' (Patent 10 2013 111 500.4), die Integration des Antriebsstrangs und der Akkumulatoren in das Demonstratorfahrzeug, die Klimatisierung der Bodengruppe sowie die Testentwicklung und die Funktionstests an der Bodengruppe / dem Demonstratorfahrzeug. Im Vorhaben werden verschiedene Demonstratoren (EMV-Bodengruppe, elektrisch/elektronische Einzelkomponenten) entwickelt, die im Rahmen eines Gesamtfahrzeugdemonstrators entsprechend getestet und verifiziert werden. Im Mittelpunkt steht die Entwicklung einer kompakten, effizienten und störfesten EMV-Bodengruppe für drei- und vierrädrige Elektroleichtfahrzeuge, die eine deutliche Erhöhung der elektromagnetischen Verträglichkeit des Gesamtsystems gewährleistet. In diese prototypisch umzusetzende EMV-Bodengruppe wird ein Großteil der elektrischen/elektronischen Komponenten wie Antriebsmotor, Leistungselektroniksysteme sowie die Akkumulatoren und das BMS integriert. Der Antriebsstrang und alle Bedienelemente werden auf die Spannungsebene von 48 V angeglichen. Im Rahmen des Funktionsnachweises erfolgt der Aufbau eines Gesamtfahrzeugdemonstrators, der die notwendigen Tests unter realen Bedingungen ermöglicht.
Das Projekt "Teilvorhaben: Schaltungen und Regelungen für GaN-basierte Bordnetzwandler" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Paderborn, Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathematik, Fachgebiet Leistungselektronik und Elektrische Antriebstechnik (LEA) durchgeführt. Beim Fachgebiet LEA werden für On-Board-Wandler neuartige Topologien und geeignete Regelungsansätze entwickelt, die besonders die Vorteile von schnellen Wide-Bandgap-Schaltern (WBG) ausnutzen, ergänzt um eine Reduzierung der Wandlungsstufen. Im Zuge der Optimierung wird eine funktionsübergreifende, niederinduktive Schaltzelleinheit zur Reduzierung der Filtergrößen, verbesserten Kühlung und Skalierbarkeit der Leistungsklasse entwickelt, die für modularisierbare Interleavingtechnik geeignet ist. Durch Resonanzbetrieb und integrierte Elektro-Magnetische-Verträglichkeit-(EMV)-Filter werden elektromagnetische Störungen verringert. Zur Entwicklung höchstkompakter magnetischer Komponenten werden die Einflussgrößen Kerngeometrie, Ferritmaterial und Wicklungskonzept bezüglich Verluste und Entwärmung im angestrebten Frequenz- und Leistungsbereich untersucht. Im Ergebnis steht ein kompakter, verlustarmer und modularisierbarer Aufbau des Ladewandlers. Weil EMV-Filter erheblichen Bauraum in Ladewandlern beanspruchen, wird mit einer rechnergestützten Mehrzieloptimierung deren Bauvolumen reduziert, indem das Störspektrum für ausgewählte Schaltungen abgeschätzt und optimale Geometrieparameter des EMV-Filters ermittelt werden. Zudem ist LEA bei der Schaltungsauswahl, -auslegung und Regelungsentwurf für den DC-DC-Wandler beratend beteiligt. Der Nachweis der Ergebnisse erfolgt durch Aufbau von 2 Ergebnisdemonstratoren und 3 Funktionsmustern.
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