Das Projekt "Teilvorhaben: Leistungstransformatoren und -drosseln für die Leistungselektronik der Zukunft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie durchgeführt. Die Steigerung der Leistungsdichte innerhalb der letzten 10 Jahre wird vor allem durch den rasanten Fortschritt auf dem Gebiet der Halbleiterbauelemente getrieben. Dieser Entwicklung hängen die induktiven Komponenten, die bis zu 50% des Volumens moderner Leistungswandler einnehmen, hinterher. Im Fokus des Projekts stehen daher anwendungsnahe Entwurfsverfahren für hochintegrierte magnetische Komponenten, die klar die Technologie- und Einsatzgrenzen aufzeigen und die Entwicklung einer leistungsfähigen induktiven Komponente für wide-band-gap-(WBG)-basierte Systeme ermöglichen. Mithilfe dieses Vorgehens werden hochintegrierte induktive Komponenten für den Einsatzbereich bis 2 MHz entwickelt, deren Leistungsfähigkeit an einem höchstkompakten Ladewandler mit hohem Wirkungsgrad demonstriert wird. Ein erster wichtiger Entwicklungsschritt liegt in einer hinreichend genauen Charakterisierung der Einflussparameter und deren gegenseitige Beeinflussung einer induktiven Komponente in einem leistungselektronischen System mit Taktfrequenz im niedrigen MHz-Bereich. Die gewonnen Erkenntnisse über die weichmagnetischen Materialien, Wickelgüter und Wicklungsaufbauten werden in eine Simulations- und Entwicklungsumgebung eingebunden und aufbereitet. Damit sollen anschließend belastbare Aussagen zum Entwurf, insbesondere zu den Kern- und Wicklungsverlusten, getroffen werden. Den Abschluss dieser Betrachtung bildet der Aufbau verschiedener hochintegrierter induktiver Komponenten, die den Anforderungen des hochkompakten Ladewandlers genügen. Abschließend werden sowohl die Komponente als auch das Gesamtsystem eingehend getestet und die Entwicklung bewertet.
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 Komponenten Demonstrator (InkoDem)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutronic Elektronik GmbH durchgeführt. Zielaufgabe von Deutronic ist es, am Ende mehrere voll funktionsfähige Demonstratoren, mit den im Forschungsvorhaben erarbeiteten Ergebnissen für die jeweiligen Teilnehmer des Forschungsvorhabens aufzubauen. Hierzu müssen in enger Kooperation mit den Vorhabenspartnern umfangreiche Vorversuche durchgeführt werden und Detailaggregate mit Simulation und Musteraufbau entwickelt und implementiert werden. In der Anfangsphase (AP1) erarbeiten die Projektpartner gemeinsam eine Projektspezifikation des Demonstrators. In AP2 wird Deutronic in enger Zusammenarbeit mit IISB eine Topologiespezifikation für den Demonstrator mit höchster Leistungsdichte erarbeiten. In AP4 wird Deutronic in enger Zusammenarbeit mit AVL die Elemente der aktiven Funkentstörung in das Demonstratorkonzept integrieren. AP5 als notwendige Vorstufe des Demonstrators dient der Gewinnung von Messergebnissen einzelnen Details und deren schrittweise Verbesserung. AP6 ist die endgültige Integration aller entwickelten Systemkomponenten in den finalen Demonstrator und eine messtechnische Evaluierung des Gesamtsystems.
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.