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Nachhaltige Ladeelektronik auf Basis flexibler leistungselektronischer Bausteine

 

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Sven Kalker

Oberingenieur Leistungselektronik und Elektrische Antriebe

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Mit dem steigenden Anteil von Elektrofahrzeugen im öffentlichen Verkehr steigt auch der Bedarf an einem großflächigen Ausbau der Ladeinfrastruktur. Der Aufwand für die Entwicklung von Ladesystemen für Elektrofahrzeuge ist dabei in der Regel hoch, da sie individuell und maßgeschneidert an die verschiedenen Anforderungen wie Netzanbindung, Batteriespannung und Nennleistung angepasst werden müssen. Aufgrund der Individualität der Ladeelektronik und der fehlenden Echtzeit-Informationen über den Zustand einzelner Komponenten muss bei einem Bauteilausfall in der Regel das gesamte System ausgetauscht werden. Gleichzeitig ist eine Kombination von Ladeelektroniken verschiedener Hersteller, Technologien oder Bauteilgenerationen auf Grund fehlender Plug&Play - Kompatibilität nicht möglich. Dies verhindert einen nachhaltigen und nachträglichen Ausbau hin zu höherer Leistung oder neuen Technologien.

Zur Lösung dieser Herausforderungen erforscht das ISEA zusammen mit seinen Projektpartnern im durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Projekt NachLadBaR eine intelligente, zuverlässige und nachhaltige Ladeelektronik auf Basis flexibler leistungselektronischer Bausteine. Diese so genannten „Power Electronic Building Blocks“ (PEBBs) sollen dabei hersteller-, generationen- und technologieübergreifend zu einer Ladeelektronik kombiniert werden können. Somit sollen zukünftige Ladesysteme modular gestaltet werden, was zu einer starken Reduktion der Entwicklungskosten führt, flexible Nachrüstung zu höheren Leistungen erlaubt und den Austausch einzelner Komponenten bei einer prädiktiven Wartung ermöglicht. Zusätzliche Monitoring-, Diagnostik-, prädiktive Wartungs- und Recyclingstrategien sollen ein 2nd-Life-Szenario der leistungselektronischen Komponenten ermöglichen und somit der Ressourcenverschwendung entgegenwirken.

Im Rahmen der Forschungsgruppe „Reliable Power Electronic Systems“ konzentriert sich das ISEA im Projekt in erster Linie auf zwei Forschungsschwerpunkte. Es werden neuartige kooperative Regelungskonzepte für PEBBs erforscht, die den Verbundbetrieb unterschiedlicher modularer Wandler mit minimal notwendiger Kommunikation zwischen den Einheiten ermöglichen. Beim zweiten Forschungsschwerpunkt beschäftigt sich das ISEA mit Verfahren zur aktiven Steigerung der Leistungsfähigkeit und Lebensdauer von leistungselektronischen Systemen ohne Einbußen bei der Systemzuverlässigkeit. Zu diesem Zweck werden Verfahren zum aktiven thermischen Management sowie zur Alterungsdiagnostik und Lebensdauerprognose von leistungselektronischen Systemen erforscht.

 

Laufzeit

01/2021 - 12/2023

 

Förderung

 

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