Das Projekt "Teilvorhaben: Anorganisch umhüllte Leistungsmodule mit SiC- und GaN-kompatiblem thermischem Stapel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Danfoss Silicon Power GmbH durchgeführt. Entwicklung und Applikation einer neuartigen Umhüllung für Si- oder SiC-basierte Leistungsmodule mit anorganisch-mineralischen Umhüllmassen zur Integration in Antriebsumrichter. Steigerung des Temperatureinsatzbereichs der Leistungsmodule auf Tjunction größer als 200 Grad Celsius. Entwärmung der SiC- oder Si-Halbleiter zu einem signifikanten Anteil über die Umhüllmasse, Dank hoher Wärmeleitfähigkeit bis 10 W/mK. Steigerung der Lastwechselfestigkeit von Modulen mit SiC um den Faktor größer als 3.
Das Projekt "Teilvorhaben: Planare AVT für effiziente GaN-Leistungselektronikmodule" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. In diesem Projekt werden neuartige schaltungstechnische Lösungen mit GaN-Bauelementen für einen Fahrzeugwechselrichter untersucht. Für die Anwendung im Automobil muss die Lösung zuverlässig, kompakt und kostengünstig sein. Deshalb ist Zuverlässigkeit ein zentrales Thema. Zur Ausnutzung der Vorteile der GaN-Bauelemente (z.B. hohe Temperaturen und schnelles Schalten, geringe Größe), muss eine niederinduktive Aufbau- und Verbindungstechnik angewendet werden. In diesem Projekt soll von Siemens eine planare Aufbau- und Verbindungstechnik speziell für die Anwendung mit GaN-Bauelementen erforscht werden. Durch optimierte Gateansteuerung werden die Bauelemente besser ausgenutzt. Zusätzlich soll ein nachhaltiges Konzept und Design für die elektromagnetische Verträglichkeit erforsch werden. Im Projekt wird ein Demonstrator aufgebaut werden, um die Vorteile durch die neuartigen GaN-Bauelemente aufzuzeigen. Ausgehend von einer Spezifikationsphase (AP1) aus Sicht der Anwendung im Antriebsumrichter wird das Konzept für die neuen Komponenten abgestimmt. Darauf aufbauend werden die benötigten Komponenten des GaN Leistungsmoduls entwickelt und sinterfähige GaN Halbleiter in ein niederinduktives Leistungselektronikmodulaufbau integriert. Der Schwwerpunkt der Arbeiten liegt in den Arbeitspaketen 6 (Entwicklung, Isolation, Konstruktion des Wechselrichters) und AP7 (Demonstrator- und Applikationstests). Für die Anwendung im Antriebsumrichter erfolgt zunächst in AP 6 der Entwurf des Wechselrichters sowie der zugehörigen Komponenten. Im Anschluss wird in AP7 der Antrieb eines E-Fahrzeuges aufgebaut um die erarbeiteten Lösungen zu verifizieren. Ziel ist es, einen kompakten Elektroantrieb für Elektrofahrzeuge der Leistungsklasse 20/60 kW (20 kW Dauerleistung, 60 kW Spitzenleistung) - bestehend aus Wechselrichter, Motor, integrierten du/dt- oder Sinus- und EMV-Filtern und den zugehörigen Steuerungskomponenten - aufzubauen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Umhüllmaterial-, Komponenten- und Systementwicklung für revolutionäre Leistungselektronik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Robert Bosch GmbH durchgeführt. Ziel des Teilvorhabens ist die Entwicklung und Darstellung eines kompakten, robusten und effizienten DC/DC-Wandlers für E-Fahrzeuge unter Nutzung von erhältlichen Si-, bzw. WBG-Halbleitern (GaN, SiC) inklusive passiver Komponenten in einem Leistungsmodul mit neuartigem Design und optimiertem Thermomanagement. Um diese Ziel zu erreichen, müssen neuartige, kostengünstige, anorganische Umhüllmassen mit geforderten Eigenschaften (Temperatur-Beständigkeit bis 300 Grad Celsius, Wärmeleitfähigkeit größer als 5 W/m K) entwickelt und charakterisiert werden. Dazu werden Testmethoden und Prüfkörper-Designs definiert, aufgebaut und eingesetzt, mit denen die thermischen, elektrischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften der anorganischen Umhüllmasse erfasst und bewertet werden. Die neuen anorganischen Umhüllmaterialien werden beim Aufbau von neu konzipiertem, miniaturisiertem DC/DC-Wandler-Demonstrator eingesetzt. Es werden gleichzeitig umweltfreundliche und anwendungsgerechte Umhüllverfahren bewertet. Der Funktions- und Zuverlässigkeitsnachweis soll, unter Betrachtung des ganzheitlichen Designs, anhand von zwei Demonstrator-Systemen DC-DC-Wandler für E-Mobilität und von Projektpartnern aufgebaute industrieller Antriebsumrichter erbracht werden. (Text gekürzt)
Das Projekt "Teilvorhaben: erhöhte funktionale Sicherheit im Antriebsumrichter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Antriebssysteme und Leistungselektronik durchgeführt. Das Gesamtziel dieses Teilvorhabens ist die Erhöhung der funktionalen Sicherheit der Leistungselektronik als Teil eines elektrischen Antriebssystems mit permanentmagneterregten Synchronmaschinen für Elektrofahrzeugen, sowie die Fehlerdiagnose eines solchen Antriebssystems mit Hilfe der Antriebsregelung. Im hier beschriebenen Teilvorhaben des IAL liegt der Entwicklungsschwerpunkt auf der Fehlererkennung und -behandlung in der Leistungselektronik, auf fehlertoleranten Umrichtertopologien für das betrachtete Antriebssystem, auf dem Aufbau eines Testumrichters, sowie auf der Fehlerdiagnose mit Hilfe von regelungstechnischen Parameteridentifikationsverfahren für den Antrieb. Die Ergebnisse dieses Teilvorhabens liefern damit die technisch-wissenschaftlichen Grundlagen für die Bearbeitung der Systemaspekte, die im Teilvorhaben des IFAM durchgeführt wird.
Das Projekt "Teilvorhaben: Materialcharakterisierung und Zuverlässigkeitsbewertung für kompakte, robuste und effiziente Leistungselektronik-Systeme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung von kompakten, robusten und effizienten Leistungselektronik-Systemen mit optimiertem Thermomanagement inklusive erhältlicher Si- und WBG-Halbleiter und passiver elektrischer Bauelemente. Es werden Konzepte für Modul- und Komponentenauslegung für neue Umhüllmaterialien erarbeitet, die das breite Einsatzpotential von WBG-basierter Leistungselektronik erschließen lassen. Im Rahmen des Gesamtprojektes führt das Fraunhofer IMWS mikrostrukturelle und werkstoffmechanische Untersuchungen an den einzusetzenden Materialien und Komponenten durch, prüft die Anwendbarkeit von innovativen, anorganischen Umhüllmaterialien und bewertet die Zuverlässigkeit der im Projekt aufgebauten kompakten und robusten Module und Demonstratoren.