Das Projekt "Entwicklung, Bau und Test sowohl an Land als auch auf See eines Demonstrators für ein hochseetaugliches Stromaggregat mit einer Festoxidbrennstoffzelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von M&P Motion Control and Power Eletronics GmbH durchgeführt. Ausgehend von den funktionellen Anforderungen wird ein Gesamtkonzept des elektrischen Systems der Gesamtanlage erstellt und in Richtung Wartbarkeit und Erweiterbarkeit und funktionaler Sicherheit überarbeitet. Es wird ein potentialgetrennter DC/DC Wandler entwickelt, der die Anbindung der Brennstoffzelle an das elektrische System übernimmt. Zusammen mit verschiedenen Energiespeichern wird das Gesamtsystem über einen AC/DC Wandler an das Schiffsnetz angeschlossen. Das Gesamtsystem wird über einen Energiemanagementcontroller gesteuert. Das System wird nach einer Erprobungsphase auf einem Schiff installiert und getestet. - Planung des Gesamtsystems - Entwicklung des Brennstoffzellenkonverters - Entwicklung des Energiemanagements - Installation und Test des Systems an Land - Installation und Test des Systems auf einem Schiff.
Das Projekt "Teilvorhaben: DC/AC-Wandler (bis 20 kW) mit neuartigem Luftkühlkonzept" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AVL Software and Functions GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung und Erprobung eines luftgekühlten DC/AC-Wandlers zur Integration in HV-Bordnetze von Personenkraftfahrzeugen (HEV, PHEV und EV). Schwerpunkte bei dieser Entwicklung sind die Maximierung der elektrischen Leistungsdichte bei gleichzeitigem Verzicht auf ein sekundäres Kühlsystem (Luftkühlung) sowie der erhöhten Verfügbarkeit des Systems bei gegebenen Umgebungsbedingungen. Im Fokus des Projektes stehen folgende Schritte: - Identifikation von elektronischen Komponenten, Materialien und Technologien hinsichtlich der thermischen/elektrischen Zielanforderungen, Effizienz und Herstellbarkeit. - Erstmusterfertigung: Anhand eines realen Baumuster sollen zunächst die obigen Schritte verifiziert werden und die qualitativen Eigenschaften nachgewiesen werden. - Durchführung von Testprogrammen der elektronischen Komponente im Labor bei AVL. AVL wird im Rahmen der definierten Arbeitspakete AP1 bis AP5 eine effizienzoptimierte, luftgekühlte Leistungselektronik (DC-AC Wandler) entwickeln: Nach der Festlegung der Requirements in AP1 erfolgt die Entwicklung der Technologien und Schaltungen in AP2. Nach Freigabe der Entwicklungsergebnisse wird der Prototypenaufbau in AP3 durchgeführt. In AP4 erfolgt die Erstinbetriebnahme und Labortests zum Nachweise der grundlegenden Funktionalitäten. In AP5 wird dann mit dem freigegeben Prototypen auf Systemeben Test durchgeführt, um die in der Zielvorgabe definierten Performance-Daten zu nachzuweisen.
Das Projekt "10 KW Photovoltaik-Anlage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Elektrische Maschinen durchgeführt. Aufbau und messtechnische Untersuchungen an einer Photovoltaikanlage in Verbindung mit Netzeinspeisung, Batterieladung und Einzelbetrieb von Lasten. DC/DC und DC/AC-Wandler fuer photovoltaische Systeme. Solarwasserstoff-Herstellung.
Das Projekt "Teilvorhaben: Konzeption und Entwicklung eines DC-DC-Wandlers und Regelungsstrategien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für angewandte Wissenschaften München, Fakultät 04 Elektrotechnik und Informationstechnik durchgeführt. Im Verbundvorhaben UnABESA sollen stationäre Energiespeicher auf Basis von Energiespeichern aus automobilen Anwendungen entwickelt werden, ohne in die Speicher- bzw. Zellarchitektur selbst einzugreifen, also ohne den Hochvoltspeicher zu zerlegen, neuen Entwicklungsaufwand in die Elektronikkomponenten zu stecken und die Zertifizierung zu verlieren. Im Vorhaben wird dazu die Schnittstelle zwischen automobilem Energiespeicher und stationärem Wechselrichter über ein intelligentes bidirektionales Koppelelement optimal konzeptioniert, entwickelt und umgesetzt. Ziel der Hochschule München ist die Erforschung, Konzeption und Entwicklung eines geeigneten DC-DC-Wandlers für diese Anwendung, sowie die Erforschung möglicher Regelungsstrategien. Das Projekt UnABESA besteht aus acht Arbeitspaketen, in denen die vier Teilziele der vier Projektpartner erarbeitet werden. Die Hochschule München arbeitet bei insgesamt 4 Arbeitspaketen (AP1 'Entwicklung Gesamtkonzept', AP3 'Entwicklung magnetische Komponente', und AP8 'Aufbereitung und Kommunikation der Ergebnisse') mit und verantwortet die drei Arbeitspakete AP2 'Entwicklung DC-DC-Wandler', AP5 - 'Regelungskonzepte für heterogene stationäre Speichersysteme' sowie AP6 'Entwicklung und Validierung des Gesamtsystems'. In AP 2 soll durch iterative Untersuchung und Entwicklung das optimale Design für die das Koppelement DC/DC-Wandler gefunden werden. In AP 5 werden Methoden erforscht, heterogene, verteilte Batteriesysteme nach wählbaren Zielfunktionen hin optimal zu betreiben. In AP6 wird die Gesamtarchitektur des Systems erarbeitet und in einem Testsystem an der Hochschule München validiert.
Das Projekt "Teilvorhaben: Konzeption und Entwicklung einer magnetischen Komponente für einen DC-DC-Wandler" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Inductron Inductive Electronic Components GmbH durchgeführt. Im Verbundvorhaben UnABESA sollen stationäre Energiespeicher auf Basis von Energiespeichern aus automobilen Anwendungen entwickelt werden, ohne in die Speicher- bzw. Zellarchitektur selbst einzugreifen, also ohne den Hochvoltspeicher zu zerlegen, neuen Entwicklungsaufwand in die Elektronikkomponenten zu stecken und die Zertifizierung zu verlieren. Im Vorhaben wird dazu die Schnittstelle zwischen automobilem Energiespeicher und stationärem Wechselrichter über ein intelligentes bidirektionales Koppelelement optimal konzeptioniert, entwickelt und umgesetzt. 1 Entwicklung Gesamtkonzept 3 Entwicklung der magnetischen Komponente 3.1 Erforschung von zwei Konzeptvarianten der magnetischen Komponente 3.2 Entwicklung Zielkonzept der magnetischen Komponente 6 Entwicklung und Validierung Gesamtsystem 6.1 Entwicklung Gesamtsystem 6.2 Validierung und Optimierung Gesamtsystem 7 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung 8 Aufbereitung und Kommunikation der Ergebnisse
Das Projekt "Teilvorhaben: Integrierte, hocheffiziente Leistungselektronik für den Einsatz in der automotiven Leistungselektronik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Robert Bosch GmbH durchgeführt. Die hervorragenden Eigenschaften von Galliumnitrid ermöglichen es, Bauteile mit kleineren Schalt- und Durchlassverlusten und schnelleren Schaltgeschwindigkeiten herzustellen. Daneben bieten die lateral aufgebauten GaN-Transistoren, im Gegensatz zu vertikal aufgebauten Si- oder SiC-Leistungsbauteilen, die Möglichkeit Leistungsbauelemente monolithisch zu integrieren. Die Konzepte hier sind vielfältig und reichen von monolithisch integrierten Halbbrücken bis hin zur Integration von z.B. Temperatursensor und Gatetreiber. Das Verbundprojekt GaNial hat sich zum Ziel gesetzt, integrierte GaN-Halbleiterbauelemente zu entwickeln und deren Einsatz in Forschungsmustern zu zeigen. Im Teilvorhaben 'Integrierte hocheffiziente Leistungselektronik für den Einsatz in der Automotive Leistungselektronik' der Robert Bosch GmbH sollen die Vorteile der GaN-Leistungsbauelemente mit monolithisch integrierten Funktionalitäten aufgezeigt werden. Dies soll anhand eines DCDC-Wandler-Forschungsmusters geschehen. Dabei deckt die Robert Bosch GmbH im Konsortium von der Aufbau- und Verbindungstechnik bis hin zum Aufbau eines Forschungsmusters ein breites Spektrum ab und wird in dieser Rolle auch die Projektpartner unterstützen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Hochfrequenz-Multifunktions-Trafo (HMT)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SUMIDA Components & Modules GmbH durchgeführt. Effizienz ist nicht alleine mit dem elektrischen Umwandlungsgrad leistungselektronischer Systeme verknüpft, sondern kann im Falle mobiler Systeme - z.B. bei einem Flugzeug - auch durch Gewichtsreduktion gesteigert werden. Durch die Einsparung an Gewicht und der damit verbundenen Einsparung an Treibstoff gewinnt das Gesamtsystem an Effizienz. Die geplante Gewichts-, Volumen- und Kostenreduktion der leistungselektronischen Komponenten wird durch eine drastische Steigerung der Schaltfrequenz erreicht, ermöglicht durch die Nutzung hochmoderner, verlustarmer Leistungstransistoren aus GaN und durch die als wesentlicher Teil des Verbundprojekts GaN-resonant speziell für hochfrequente Leistungselektronik entwickelten induktiven Bauelemente. Dadurch können sowohl direkte ökonomische Einsparungen erreicht als auch ökologische Schäden reduziert werden. Im Rahmen des Projektes GaN-Resonant soll ein höchst kompakter, multifunktionaler Transformator für einen resonanten DC/DC-Wandler als Demonstrator aufgebaut werden. Die Schaltfrequenz des Wandlers soll deutlich über 1 MHz, die Leistung um 3 kW und der Wirkungsgrad dennoch deutlich über 90 Prozent bleiben. Der Aufbau solcher Wandler ist mit heutigen Spulen und Transformatoren in der gewünschten kompakten Bauweise nicht möglich. Hierzu ist die Erforschung neuer, deutlich verbesserter Ferritkeramiken notwendig, welche den Betrieb sowohl bei höheren Frequenzen, als auch gleichzeitig bei höheren Betriebsinduktionen zu lassen. Grundlage ist die Erforschung neuer Pulvermischungen mit gezielten Dotierungen zur Verbesserung der Korngrenzen- und der interkristallinen Struktur. Darüber hinaus werden für diese neuen Mischungen spezifische Sinterprofile erforscht. Bei der Gestaltung des Wickelaufbaues sind neue Wege zu suchen, welche sowohl die Hochfrequenzverluste in den Leiterwerkstoffen minimieren als auch eine gute Entwärmung ermöglichen.
Das Projekt "Teilprojekt: Produktionstechniken für Redox-Flow-Stacks und innovative Steuer- und Leistungselektronik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie durchgeführt. Die Redox-Flow-Batterietechnologie erfüllt alle Voraussetzungen für effiziente stationäre Energiespeichersysteme. Im Projekt EPRox4 werden Redox-Flow Stacks durch neues Design und innovative Produktionsverfahren in Kosten und Zuverlässigkeit verbessert, eine flexible Fertigungslinie in Deutschland wird aufgebaut. In der zweiten Innovationslinie des Projekts wird ein modulares Redox-Flow-Anlagenkonzept auf der Basis von 'smarten' Stacks entwickelt und umgesetzt. Diese Module haben die Netzankopplung, Steuerungs- und Überwachungsintelligenz bereits integriert und können zu Batteriesystemen aller Größenordnungen konfiguriert werden. Am ICT werden hierfür neuartige Technologien untersucht, RFB Stacks zu fertigen. Zu den Stacks im Batteriemodul werden Performancedaten für das BMS gemessen und die Firma Schmalz beim Aufbau der Module unterstützt. Das IISB unterstützt drei Teilziele: Entwicklung eines intelligenten, dezentralen und modular einsetzbaren DC-DC Wandlers, Entwicklung einer Elektronik für die Überwachungs- und Regelfunktionen des Plattformmoduls und Verifikation der Komponenten in einem Demonstrator und Entwicklung von Optimierungspotentialen. Der Stackbau erfolgt in drei Entwicklungspfaden. Im ersten Pfad werden konventionelle Fertigungsverfahren untersucht. Im Zweiten werden neuartige Materialien entwickelt, welche ein Fügen der Rahmen durch schweißen oder kleben ermöglicht. In einem dritten Entwicklungspfad wird der Einsatz von Gusmassen für die Fertigung untersucht. Das IISB entwickelt einen modulintegrierbaren, bidirektionalen DC/DC- Wandler zur DC-Ankopplung von Stacks. Schaltungstopologie und das Verhältnis von Kosten zu erzielbarem Wirkungsgrad werden optimiert. Es werden die Überwachungselektronik, die Steuerungselektronik, das Batteriemanagementsystem und das Kommunikationsmodul entwickelt. Anhand eines Demonstrators wird die Einsatzfähigkeit des modularen Redox-Flow Batteriekonzepts im Einspeise- und Ladebetrieb des Batteriesystems untersucht.
Das Projekt "DCSmart - DC Distribution Smart Grids - Teilvorhaben: Entwicklung eines neuen hocheffizienten und kommunikationsfähigen DC/DC- Wandlers zur Kopplung von regionalen und lokalen Gleichspannungsnetzen sowie eines strombegrenzenden DC-Schutzorgans" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie durchgeführt. Das Gesamtziel des Projekts DCSMART ist eine gesamtheitliche Erforschung einer neuartigen und kostengünstigeren Schnittstelle zwischen regionalen und lokalen Niederspannungs-Gleichstromnetzen. Aufgrund der noch unbekannten Anforderungen an eine solche Schnittstelle ist es erforderlich, im Rahmen dieses Projektes auch die zur Realisierung nötigen Hard- und Softwarekomponenten neu zu betrachten, neue Rahmenbedingungen zu entwickeln und innerhalb eines realen Systems zu verifizieren. Das erste Ziel ist die Erforschung und Erarbeitung von neuen Erkenntnissen über die effiziente und sichere Schnittstellenhardware. Dazu soll neben einer hocheffizienten leistungselektronischen Hardware auch ein neues optimiertes Sicherungselement für dieses neue Einsatzgebiet erarbeitet werden. Daneben ist die Erarbeitung neuer Schnittstellen, die Gleichstromnetze optimal mit Netz- und Gebäudemanagementsystemen verbinden und dabei der Netzstabilität und den Regelungsanforderungen gerecht werden, ein weiteres Ziel. Zunächst werden die Anforderungen an den DC/DC- Wandler zwischen dem regionalen und lokalen Netz analysiert und erforscht. Betrachtet werden hierzu auch die bisher bekannten Netzstrukturen, Regel- und Kommunikationsschnittstellen und die Schutzelemente. Die Verifikation des Konzepts erfolgt nach dem Aufbau eines Prototyps durch Messungen im Labor. Danach wird ein geeignetes Schutzelement zur Strombegrenzung passend zu den Anforderungen für den DC/DC- Wandler untersucht und ein Prototyp aufgebaut. Die Praxistauglichkeit des fertigen DC/DC- Wandlers in Verbindung mit den anderen Prototypen der Partner soll abschließend in Feldversuchen unter Beweis gestellt werden. Abschließend werden die Resultate ausgewertet und die Systeme hinsichtlich der gestellten Kriterien bewertet.
Das Projekt "Teilvorhaben: Schaltungen und Regelungen für GaN-basierte Bordnetzwandler" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Paderborn, Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathematik, Fachgebiet Leistungselektronik und Elektrische Antriebstechnik (LEA) durchgeführt. Beim Fachgebiet LEA werden für On-Board-Wandler neuartige Topologien und geeignete Regelungsansätze entwickelt, die besonders die Vorteile von schnellen Wide-Bandgap-Schaltern (WBG) ausnutzen, ergänzt um eine Reduzierung der Wandlungsstufen. Im Zuge der Optimierung wird eine funktionsübergreifende, niederinduktive Schaltzelleinheit zur Reduzierung der Filtergrößen, verbesserten Kühlung und Skalierbarkeit der Leistungsklasse entwickelt, die für modularisierbare Interleavingtechnik geeignet ist. Durch Resonanzbetrieb und integrierte Elektro-Magnetische-Verträglichkeit-(EMV)-Filter werden elektromagnetische Störungen verringert. Zur Entwicklung höchstkompakter magnetischer Komponenten werden die Einflussgrößen Kerngeometrie, Ferritmaterial und Wicklungskonzept bezüglich Verluste und Entwärmung im angestrebten Frequenz- und Leistungsbereich untersucht. Im Ergebnis steht ein kompakter, verlustarmer und modularisierbarer Aufbau des Ladewandlers. Weil EMV-Filter erheblichen Bauraum in Ladewandlern beanspruchen, wird mit einer rechnergestützten Mehrzieloptimierung deren Bauvolumen reduziert, indem das Störspektrum für ausgewählte Schaltungen abgeschätzt und optimale Geometrieparameter des EMV-Filters ermittelt werden. Zudem ist LEA bei der Schaltungsauswahl, -auslegung und Regelungsentwurf für den DC-DC-Wandler beratend beteiligt. Der Nachweis der Ergebnisse erfolgt durch Aufbau von 2 Ergebnisdemonstratoren und 3 Funktionsmustern.
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