SkalTABs

 

Skalierbares Thermomanagement und Antriebsstrang für Brennstoffzellen-Nutzfahrzeuge

 

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Alexander Stippich

Oberingenieur Leistungselektronik und Elektrische Antriebe

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+49 241 80 90100

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Das Projekt SkalTABs befasst sich mit skalierbaren Antriebsstrang- und Thermomanagementarchitekturen sowie den zugehören Hardwarekomponenten für zukünftige Nutzfahrzeuge mit Brennstoffzellen. Die Optimierung der Systemarchitekturen erfolgt auf der Basis einer ganzheitlichen Betrachtung der elektrischen und thermischen Energieflüsse, wodurch eine möglichst hohe Gesamteffizienz angestrebt wird. Durch die Kombination einer hohen Gesamteffizienz mit dem skalierbaren Ansatz des Brennstoffzellensystems wird ein breites Spektrum von Nutzfahrzeugen aus verschiedenen Anwendungs- und Leistungsbereichen abgedeckt. Auf diese Weise leistet das Projekt einen Beitrag dazu, Brennstoffzellenantriebsstränge kosteneffizient zu gestalten und somit insbesondere zugänglich für kleinere Fahrzeughersteller zu machen.

Eine zentrale Komponente für das gesamte Antriebsstrangmanagement ist der Multiport-DC/DC-Wandler, der die Energieflüsse zwischen Brennstoffzelle, Batterie und Antriebsumrichter regelt. Neben einer hohen Effizienz werden hier insbesondere ein dynamisches Regelungsverfahren des Wandlers selbst sowie Ansteuerverfahren zur Verlustreduzierung des Gesamtsystems adressiert.

Im Rahmen des Projektes werden unter anderem folgende Aspekte detailliert untersucht:

  • Steigerung der Komponentenlebensdauer
    • Die nutzfahrzeugspezifischen Anforderungen verlangen eine deutlich erhöhte Komponentenlebensdauer im Vergleich zu PKW-Anwendungen. Um die geforderte Lebensdauer zu gewährleisten, kommen 3D-gedruckte Hochleistungskühler und spezielle Leistungsmodule zum Einsatz.
  • Skalierbarkeit der Wandlertopologie
    • Damit eine Skalierbarkeit des DC/DC-Wandlers möglich ist, werden verschiedene Varianten der Parallelisierung erforscht und verglichen. Dabei wird unter Berücksichtigung der Parameter Kosten, Effizienz, Bauraum, Herstellbarkeit etc. ein Optimum angestrebt.
  • Neue Ansteuerverfahren für die Traktionsmaschine
    • Die gemeinsame Regelung von DC/DC-Wandler und Traktionsumrichter wird untersucht. Dabei werden mit Hinblick auf Effizienz, THD und Drehmomentwelligkeit neue Ansteuerungsverfahren für die Traktionsmaschine erforscht.
 

Laufzeit

08/2021 - 07/2024

 

Förderung

 

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