Es soll ein integriertes Elektronikkühlsystem (EKS) für zivile Passagierflugzeuge entwickelt werden. Die Verdampfung soll direkt an den Platinen stattfinden, also dort wo die Wärme am Elektronikbauteil entsteht. Es sollen moderne Mikrokanäle zum Einsatz kommen, in denen ein sorgsam auszuwählendes Kältemittel verdampft, welches den bestehenden Sicherheitsanforderungen und zukünftigen Klimazielen genügt.
The project includes research and development work on a future load management for electric vehicles in demand side management networks from the control room and demand response from the vehicle, presented on a smart home application based on inductive bidirectional charging at 11 kW. The principle higher network availability of vehicles with inductive charging technology will be demonstrated in a fleet test with six vehicles at various locations. The primary operating reserve market is to be addressed via controlled charging processes, with the control via a charging control system ensuring that a secure service can be provided for marketing. In the case of the high charging capacities required, heat management, foreign body detection and the entire safety analysis are of great importance. The project also seeks to ensure interoperability with current international standardization proposals, also through active participation in standardization committees. The aim of the project is to investigate whether the additional costs of the electric vehicle can be compensated by integration as energy storage in Smart Home concepts and with the help of new business models, and to what extent the use of an automatic network connection and a bidirectional contactless charging technology plays a significant role. In this case, e-mobility would also become much more attractive to users because of the cost-effectiveness of electric vehicles combined with domestic energy management.
Seit einigen Jahren ist eine zunehmende Verbreitung von Systemen, die ihre Energie auf induktivem Wege übertragen, zu beobachten. Die Motivation zum Einsatz solcher Systeme ist dabei stets durch die jeweilige Applikation geprägt. Während z.B. bei der kontaktlosen Handyaufladung vor allem die Verschleißanfälligkeit des sonst üblichen Ladesteckers im Fokus steht, können industrielle Fertigungsstrecken dank induktiver Energieübertragung oft erst vollständig automatisiert werden (z.B. mit dem auf der HMI 2015 vorgestellten System FreeCon der Firma Weidmüller). Besonders im Bereich der Elektromobilität ist in der nächsten Zeit mit einer weiteren Verbreitung dieser, bisher nur vereinzelt bzw. in Pilotprojekten (z.B. JustPark, W-Charge, GeMo, IndiOn, InterOP, ...) eingesetzten Technologie zu rechnen. Der Verzicht auf die beim konduktiven Laden unhandlichen Ladekabel sowie die Möglichkeit der vollautomatischen Akkuladung, direkt nach dem Abstellen des Fahrzeuges, prädestinieren diese Technik geradezu. Auch die internationale Normung trägt diesem Umstand Rechnung. Im Arbeitskreis des VDE DKE (GAK 353.0.1), zu dessen frühesten Mitgliedern aus dem Bereich der Wissenschaft das ifak zählt, wird an einer allgemeingültigen Beschreibung derartiger Systeme gearbeitet. Einige der wichtigsten Aspekte sind neben dem Wirkungsgrad dabei die Interoperabilität der Systeme verschiedener Hersteller sowie die Luftspalt- und Verschiebetoleranzen. Aktuelle induktive Übertragungsanordnungen sind entweder nicht kompatibel mit denen anderer Hersteller oder sie weisen, wie im Leuchtturm-Projekt InterOP, in dem unter aktiver Beteiligung des ifak interoperable Ladetechnik entwickelt wurde, eine noch ausbaufähige Luftspalt- und Verschiebetoleranz auf. Mit dem innovativen Ansatz des im Projekt angestrebten Direktladesystems lassen sich diese Toleranzen erhöhen und somit die Nutzerakzeptanz steigern. Neben der Elektromobilität ist diese Technik vor allem auch für den industriellen Bereich interessant. Hier stehen insbesondere die Aufladung von mobilen Logistiksystemen, Flurförderfahrzeugen, mobilen Komponenten in der Automatisierungstechnik usw. im Fokus. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines intelligenten, direkt regelnden Sekundärteils für die kontaktlose Aufladung von Energiespeichern, welches keine Datenverbindung mehr zur Primärseite und auch keinen nachfolgenden Laderegler benötigt. Durch die leistungsseitige Skalierbarkeit (bis in den Bereich mehrerer kW) wird eine Verwendung im E-Mobility-Bereich und auch im Industriebereich angestrebt.
Im Kfz-Bordnetz wird eine zunehmende Zahl elektrischer Verbraucher eingesetzt. Es muss mithin ein erhöhter Energiebedarf mit für sicherheitskritische Lasten hoher Zuverlässigkeit abgedeckt werden, was insbesondere bei verkürzter Betriebszeit des Verbrennungsmotors - z. B. durch verbrauchsmindernden Start-Stop-Betrieb - den Einsatz einer den herkömmlichen Generator ergänzenden Hilfsstromversorgung nahe legt. Hierzu bietet sich die Brennstoffzelle an. Ihr Fahrzeugeinsatz ist durch Lastzyklen gekennzeichnet, die im wesentlichen durch die Leistungsabgabe des Generators auf der einen sowie die Leistungsaufnahme durch die verschiedenen Lasten auf der anderen Seite bestimmt werden. Diese sind wiederum von Randbedingungen wie Fahrzyklen oder der Umgebung des Fahrzeugs - gekennzeichnet beispielsweise durch Beleuchtungsverhältnisse und Temperatur - abhängig. Es stellt sich daher die Aufgabe, einerseits den Brennstoffzellenstapel mit veränderlicher Leistung zu betreiben, andererseits nötigenfalls seine Betriebsdauer sowie die Amplitude und Veränderungsgeschwindigkeit der Leistungsschwankungen durch Einbeziehung zusätzlicher Energiespeicher zu begrenzen; als solche kommen neben der bereits im herkömmlichen Bordnetz vorhandenen Batterie auch Doppelschichtkondensatoren in Frage. Die Leistungsflüsse zwischen Generator und Brennstoffzelle, den Energiespeichern sowie den übrigen Teilen des Bordnetzes mit einer Vielzahl von Lasten können über leistungselektronische Stellglieder, die ohnehin zur Anpassung der Spannungs- bzw. Stromebenen erforderlich sind, geregelt werden. Ein übergeordnetes Lastmanagement übernimmt die Sollwertvorgabe. Durch das Zusammenspiel zu erstellender dynamischer Modelle können in einem Teil des Systems vorhandene Signale - beispielsweise bedingt durch eine von der Leistungselektronik als Störgröße erzeugte Stromwelligkeit - an anderer Stelle ausgewertet werden, was eine deutliche Vereinfachung der Sensorik in der Anwendung verspricht. Darüber hinaus bietet es sich an, Beobachter zu erstellen, die dem übergeordneten Lastmanagement regelungstechnisch relevante, jedoch nicht unmittelbar zugängliche Größen zu ermitteln erlauben. Für die übergeordnete und die dezentrale Betriebsführung sollen darauf basierend geeignete Strategien erarbeitet und in einem Versuchsstand erprobt werden. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sollen ohne erheblichen messtechnischen Zusatzaufwand eine hinreichende Funktionalität des Gesamtsystems bei gegenüber dem Stand der Technik deutlich verbesserter Lebensdauer sicherstellen.
Netzrückwirkungen von Hausgeräten mit Leistungselektronik
Die Umwandlung elektrischer Energie durch leistungselektronische Systeme erlangt stetig an Bedeutung. Neben Brennstoffzellensystemen gibt es eine Reihe weiterer dezentraler Energieversorgungseinrichtungen, die bei der Aufbereitung der erzeugten Elektroenergie auf leistungselektronische Prinzipien bei der Wandlung zurückgreifen. Brennstoffzellenbasierte Energieerzeugungssysteme werden im zukünftigen Verbund von Energieerzeugern Schlüsselkomponenten sein. Somit kommt der Aufbereitung der Elektroenergie aus einer Brennstoffzelle eine ganz wesentliche Bedeutung zu. Neben der Einspeisung von elektrischer Energie in das öffentliche Versorgungsnetz bzw. ein Inselnetz können die eingesetzten Wandler auch zur Steigerung der Netzqualität beitragen. Um eine Systembetrachtung durchführen zu können, ist es sinnvoll, das leistungselektronische System im Zustandsraum zu modellieren. Mit einem derartigen Modell lassen sich verschiedene Auslegungen durch Skalierungen bzw. Kaskadierungen mit vergleichsweise geringem Aufwand ableiten. Insbesondere die inzwischen wesentlich verbesserten digitalen Steuerungen ermöglichen eine Weiterentwicklung der Wandlertechnik in dezentralen Brennstoffzellen-Systemen. Sehr zweckmäßig wäre darüber hinaus eine weitergehende Auswertung und Nutzung von Zustandsgrößen der Leistungselektronik, um diagnostische Aussagen zur Brennstoffzelle treffen zu können. Diesbezüglich sind grundlagenorientierte Untersuchungen geplant.
Ziel des Projektes sind die Entwicklung und der Bau einer universell nutzbaren Photovoltaikanlage zur Speisung von Drehstromasychronmaschinen fuer Kuehlanlagen, zur Netzeinspeisung sowie zur Batterieladung. Die gesamte Informationsverarbeitung einschliesslich der MPP-Regelung erfolgt durch einen Controller.
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