Leistungselektronische Komponenten und Systeme

Der wachsende Bedarf an nachhaltiger, effizienter und emissionsfreier Mobilität erfordert eine Vielzahl von leistungselektronischen Komponenten und Systemen. Sowohl im mobilen als auch im stationären Bereich sind hochleistungsfähige und energieeffiziente Stromrichter unerlässlich, um die Reichweite zu erhöhen und die Ladezeiten zu reduzieren. Mit unserem umfangreichen Fachwissen und unserer modernen Laborinfrastruktur entwickeln wir hochleistungsfähige und kompakte leistungselektronische Systeme bis zur Vorserie. In enger Zusammenarbeit mit OEMs, Zulieferern und Herstellern von Ladeinfrastruktur arbeiten wir daran, innovative und maßgeschneiderte Lösungen für leistungselektronische Systeme zu realisieren.

Studien, Simulationen und Analysen

3D-Simulation der magnetischen Flussdichte eines induktiven Übertragers.

Jedes Projekt beginnt mit einer innovativen Idee und der darauffolgenden detaillierten Ausarbeitung einer Konzept- oder Machbarkeitsstudie. Bei diesem Prozess identifizieren wir mit unseren Experten die für die Anwendung geeigneten Schaltungstopologien, dimensionieren die entsprechenden Hauptkomponenten und führen eine simulative Bewertung des Systems durch.

Darüber hinaus liegt in unserem Aufgabenbereich, bereits bestehende leistungselektronische Wandler und Systeme einer gründlichen Analyse zu unterziehen, sie zu charakterisieren und bei Bedarf anzupassen. Insbesondere die elektrische und thermische Charakterisierung von Ladeinfrastruktur, Antriebsumrichtern und On-Board-Wandlern kann durch unsere einmalige Laborinfrastruktur bis in den Megawatt-Bereich abgedeckt werden.

Um unser wertvolles Fachwissen im Bereich der Elektromobilität und der dazugehörigen Leistungselektronik weiterzugeben, bieten wir nicht nur Schulungen und Seminare an, sondern auch Vorträge, die speziell auf die Bedürfnisse der interessierten Fachwelt zugeschnitten sind. Gerne teilen wir unser Wissen, um Ihnen dabei zu helfen, innovative Lösungen für Ihre Herausforderungen zu realisieren.

Effiziente und kompakte Stromrichter für die Fahrzeugintegration

Brennstoffzellen-Range-Extender mit einer Leisutng von 4 x 1.25 kW
© Fraunhofer ISE
Brennstoffzellen-Range-Extender mit einer Leistung von 4 x 1.25 kW.

Die Vielseitigkeit und Flexibilität von Leistungselektronik ermöglicht es, die elektrische Energie im Fahrzeug effizient zu nutzen und die Leistungsfähigkeit sowie die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu optimieren. Zu diesem Zweck sind eine Vielzahl an unterschiedlichsten Typen von Stromrichtern notwendig. Bei der Entwicklung dieser leistungselektronischen Komponenten und Systeme stehen bei uns vor allem Leistungsdichte, Leistungsvolumen und Wirtschaftlichkeit im Fokus.

Neben dem Einsatz von schnell schaltenden Hableitern, zur Volumenreduzierung der passiven Bauelemente, identifizieren wir optimale Schaltungstopologien für die jeweilige Anwendung mit den entsprechenden Sicherheitskonzepten. Ein besonderes Augenmerk richten wir dabei auf die notwendige galvanische Trennung, welche wir höchsteffizient realisieren können. Ebenso sind wir mit dem Einsatz von Fluidkühlsystemen vertraut.

Induktive und konduktive Hochleistungsladeinfrastruktur

© Fraunhofer ISE
Prototyp einer Induktionspule zur drahtlosen Energieübertragung.

Bei der Entwicklung und Dimensionierung induktiver Ladesysteme sind eine Vielzahl von Kompetenzen gefragt. Von der konstruktiven Entwicklung der induktiven Übertrager, über elektromagnetische Betrachtungen bis hin zur Auslegung und Simulation der elektrischen Resonanzkreise und Schaltungstopologien – beherrschen wir das gesamte Spektrum. Mit unserer Expertise können wir induktive Energieübertragungssysteme konstruieren, in Betrieb nehmen und in Labor- und Feldversuchen umfassend vermessen.

Darüber hinaus entwickeln wir kompakte und äußerst effiziente konduktive Ladeinfrastruktur für den stationären Bereich. Unsere innovativen Lösungen ermöglich den Aufbau von kabelgebundenen DC-Systemen für aktuelle Ladestandards wie z.B. CCS (Combined Charging System) oder in Zukunft auch für MCS (Megawatt Charging System). Dabei berücksichtigen wir alle gerätespezifischen Normen und setzen auf innovative leistungselektronische Designs, die bis zur Pilotserie realisiert werden können. 

Weitere Informationen zu diesem Forschungsthema

 

Akkreditiertes Lab

TestLab Power Electronics

Prüfung und Charakterisierung von Stromrichtern bis in den Multi-Megawattbereich für Photovoltaik- und Batterieanwendungen, Blockheizkraftwerke und DC-Schnellladesäulen für die Elektromobilität.

Typische Messkampagnen betreffen hierbei Netzanschlussrichtlinien, Wirkungsgrade, temperaturabhängiges Derating sowie kundenspezifische Tests und Benchmarks.

 

Presseinformation

ADS-TEC Energy und Fraunhofer ISE unter den besten drei Teams beim Deutschen Zukunftspreis 2022

Forschungsprojekte zu diesem Forschungsthema

 

Lade-PV

Entwicklung von fahrzeugintegrierter Photovoltaik für das On-Board-Laden von Elektro-Nutzfahrzeugen

 

HV-MELA-BAT

Hochvolt-Megawatt-Ladesystem für Schwerlast- und Personenverkehr

 

HiPoInd

High Power Inductive – Automatisierte, kabellose Schnellladetechnologie für autonome mobile Roboter und Flurförderzeuge