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Alexander Stippich

Oberingenieur Leistungselektronik und Elektrische Antriebe

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Um den CO2-Ausstoß im straßengebundenen Güterverkehr zu senken, ist der Umstieg von herkömmlichen Verbrennungsmotoren auf elektrische Antriebe unumgänglich. Oberleitungen für LKWs bieten eine effektive Option, die Elektrifizierung des Schwerlastverkehrs auf Autobahnen zu beschleunigen. Herr Dr. Mareev vom ISEA hat 2018 in seiner Dissertation zeigen können, dass oberleitungsgebundene LKWs einen im Mittel um den Faktor 2,5 geringeren Primärenergieverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Diesel-LKWs erzielen können. Es können zudem Lebenszykluskosten erreicht werden, die ungefähr auf dem Niveau von reinen Dieselantrieben liegen, mit fallender Tendenz.

Im Zuge des öffentlich geförderten Projekts „ConverT“ wurde erstmalig ein modulares, hochintegriertes leistungselektronisches Ladegerät mit einer Leistung von 200 kW für Oberleitungs-LKWs entwickelt, aufgebaut und erfolgreich in Betrieb genommen. Dem Konzept der „Power-electronic Building Blocks“ folgend, besteht es aus zwei 100-kW-Einheiten, die eingangsseitig entweder parallel oder in Serie verschaltet werden können, sodass das Ladegerät für den Einsatz in Oberleitungssystemen mit 600 V oder 1,2 kV Nennspannung konfiguriert werden kann. Ebenso ist das Ladegerät vollständig bidirektional, sodass parkende LKWs potentiell als Batteriespeicher am öffentlichen Stromnetz agieren können.

Das kompakte Volumen von 31 Litern wurde durch innovative Ansätze ermöglicht: Die Verwendung von Siliziumkarbid-Halbleiterbauelementen ermöglicht die Verwendung einer hohen Schaltfrequenz von 50 kHz. In Kooperation mit der IQ evolution GmbH kamen außerdem aus Edelstahl 3D-gedruckte, hochkompakte Wasserkühler zum Einsatz, sodass das Volumen des Aktivteils nur acht Liter beträgt. Die für den Wandler entwickelte Software umfasst effiziente Modulationsstrategien, hochdynamische Regelungsalgorithmen und erlaubt die Steuerung des Wandlers über eine CAN‑Schnittstelle. Die Effizienz des Wandlers beträgt bis zu 98,6 %.

Im Projekt ConverT waren neben dem ISEA auch das WZL der RWTH Aachen, die Futavis GmbH und Siemens beteiligt.

  converT module Urheberrecht: © ISEA 200-kW-Ladegerät, Aktivteil (links) und Transformatoren (rechts)
 
 

Laufzeit

01. September 2019 – 31. August 2021

 
 

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