Das Projekt "Teilprojekt: Entwicklung des Laders und Aufbau eines Demonstrators" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Delta Energy Systems (Germany) GmbH durchgeführt. Ziel des Verbundprojektes ist die Optimierung und Erweiterung der E-Fahrzeug Komponente On-Board Lader. Um den Einsatz von Primärenergie zu minimieren, die Reichweite zu maximieren, sind ein minimales Gewicht bei einem maximalen Wirkungsgrad entscheidende Parameter von On-Board Ladern. Gleichzeitig ist die Leistungsdichte des Laders zu erhöhen, damit eine möglichst hohe Flexibilität für dessen Einbau resultiert. Es wird eine Gewichts- und Volumenreduktion von 20% gegenüber dem aktuellen technischen Stand angestrebt. Ein weiteres Projektziel ist die Erweiterung des Laders auf bidirektionalen Leistungsfluss. Durch die hierdurch mögliche Netzeinbindung der Fahrzeugbatterie kann der hohe Batteriepreis durch einen Zusatznutzen relativiert werden. Ein primärer Schlüssel zur anvisierten Volumen- und Gewichtsreduzierung ist die Erhöhung der Schaltfrequenz, was aus technischen Gründen aber nur durch eine Miniaturisierung der Schaltzellen erreicht werden kann. Daher soll in einem Pilotprojekt zunächst eine entsprechende HF-Schaltzelle (HF: Hoch-Frequenz) unter Verwendung neuartiger Schaltertechnologie entwickelt werden. Für eine solche Schaltzelle ist eine neue Aufbau- und Verbindungstechnik zu entwickeln. Zur Ermöglichung von bidirektionalem Leistungsfluss sollen in einem dritten Pilotprojekt geeignete Schaltungstopologien bestimmt und getestet werden. Mit dem Querschnittsprojekt 'Design Optimierung' soll unter Anwendung mathematischer Methoden zur numerischen Optimierung ein konkreter Aufbau des Laders zum Entwurfszeitpunkt optimiert werden. Das Querschnittsprojekt 'GaN Evaluierung' dient der Qualifizierung und Bereitstellung von GaN Halbleiterschaltern. Diese befinden sich in einem noch andauernden Entwicklungsstadium, sind jedoch zur Erzielung hoher Leistungsdichte mittels Schaltfrequenzerhöhung erforderlich. Die entwickelten Methoden sollen durch Demonstratoren verifiziert werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Erhöhung der Leistungsdichte von On-Board-Ladegeräten für Elektrofahrzeuge" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Finepower GmbH durchgeführt. Es wird ein einstufiges Ladekonzept hinsichtlich der Anforderungen an die Halbleiter untersucht sowie die durch die möglichen Betriebsfrequenzen verkleinerten Bauteilvolumina berechnet. Nach einem Vergleich mit einem vom Projektpartner BMW untersuchten zweistufigen Konzept wird das vielversprechendere Konzept detailliert evaluiert.
Das Projekt "Teilprojekt: Modellbasierte Optimierung des Laders" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Paderborn, Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathematik, Fachgebiet Leistungselektronik und Elektrische Antriebstechnik (LEA) durchgeführt. Das Primärziel des Verbundprojektes ist der Entwurf eines voll funktionsfähigen On-Board-Ladegeräts mit verbessertem Wirkungsgrad und höherer Leistungsdichte gegenüber gegenwärtig verfügbaren Ladegeräten für Elektrofahrzeuge. Basierend auf empirisch ermittelten Modellen werden numerische Optimierungsverfahren eingesetzt, um eine maximale Leistungsdichte mit größtmöglichem Wirkungsgrad zu erhalten. Im Vergleich zum aktuellen technischen Stand wird eine Gewichtsreduktion von 20% angestrebt. Der Wirkungsgrad des gesamten Gerätes soll im typischen Arbeitsbereich die 96% Marke nicht unterschreiten. Ein weiteres Projektziel ist die bidirektionale Netzanbindung des On-Board-Laders, sodass die Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs als Energiespeicher des Versorgungsnetzes genutzt werden kann. Derzeit verfügbare Ladegeräte erlauben keine Rückspeisung von elektrischer Energie in das Versorgungsnetz. Diese Erweiterung soll mit Hilfe von zusätzlichen Halbleitern realisiert werden, allerdings mit gleichem Volumen und Gewicht wie ein unidirektional arbeitendes Ladegerät vergleichbarer Nennleistung. Mit dem Aufbau eines Demonstrators werden die Entwurfsziele untersucht und die Ergebnisse der Optimierung verifiziert.