FuE-Projekt: Galliumnitridbasierte Leistungselektronikmodule für effiziente Elektromobilität

Motivation
Die Leistungselektronik ist eine Schlüsseltechnologie für die Energieeffizienz. Sie kommt vor allem in Branchen zum Einsatz, in denen Deutschland besondere Stärken hat: etwa in der Automobilindustrie, im Energiesektor und im Maschinen- und Anlagenbau. Innovationen auf Basis neuer Halbleitermaterialien bereiten jetzt den Weg zu Leistungselektroniksystemen der nächsten Generation mit gesteigerter Leistung, Effizienz und Robustheit. Darüber hinaus ermöglichen die neuen Halbleitermaterialien besonders kompakte Bauformen und niedrige Verlustleistungen, wodurch gänzlich neue Anwendungsszenarien erschlossen werden.

Ziele und Vorgehen
Im Vorhaben sollen wesentliche technologische Aspekte der Halbleiter-, Modul-, und Umrichter-entwicklung auf Galliumnitrid-Basis verbessert werden. Diese Entwicklungen sollen das Wide-Band-Gap-Material (Halbleiter mit großer Bandlücke) für die Leistungselektronik in der Elektromobilität verfügbar machen und höhere Arbeitstemperaturen ermöglichen. Schwerpunkt des Vorhabens ist es, einen niederinduktiven und hochintegrierten Umrichter zu entwickeln, der bei großer Zuverlässigkeit einen höheren Wirkungsgrad sowie eine höhere Leistungsdichte aufweist. Die Ergebnisse werden in einem Demonstrator veranschaulicht.

Innovationen und Perspektiven
Mit dem Umrichter, der auf schnellschaltender Galliumnitrid-Leistungselektronik basiert, stehen dann zuverlässige Bauelemente für die Elektromobilität zur Verfügung. Diese effiziente und kostengünstige Leistungselektronik steigert den Wirkungsgrad und reduziert die Schaltverluste, das Volumen und das Gewicht von Umrichtern. Die Erkenntnisse und Entwicklungen können in Zukunft in Nutzfahrzeugen, der Bahntechnik, der Luftfahrt sowie in der Lade-Infrastruktur für die Elektromobilität zum Einsatz kommen.

Source: www.elektronikforschung.de

Aus Nürnberg ist die Firma SEMIKRON beteiligt.

FuE Projekt: Induktive Komponenten für die Leistungselektronik der Zukunft Auto mit Stecker

Besonders in mobilen Anwendungen wie der Elektromobilität bietet kompakte und leichte Leistungselektronik große Vorteile.

 

Motivation
Die Leistungselektronik ist eine Schlüsseltechnologie für die Energieeffizienz. Leistungselektronik kommt vor allem in Branchen zum Einsatz, in denen Deutschland besondere Stärken hat: etwa in der Automobilindustrie, im Energiesektor und im Maschinen- und Anlagenbau. Innovationen auf Basis neuer Halbleitermaterialien bereiten jetzt den Weg zu Leistungselektroniksystemen der nächsten Generation mit gesteigerter Leistung, Effizienz und Robustheit. Darüber hinaus ermöglichen die neuen Halbleitermaterialien besonders kompakte Bauformen und niedrige Verlustleistungen, wodurch gänzlich neue Anwendungsszenarien erschlossen werden.
Ziele und Vorgehen

In Elektroautos spielt Leistungselektronik eine zentrale Rolle. Mit neuen Halbleitermaterialien werden hier bereits enorme Fortschritte bei Effizienz und Platzbedarf erzielt. Aktuell stehen vor allem die induktiven Bauelemente (Spulen) einer weiteren Miniaturisierung entgegen. Im Vorhaben werden deshalb neue, hochfrequenztaugliche Spulen für Transformatoren und Filter erforscht. Die Technologie soll anhand eines Schnellladegerätes für zukünftige Elektrofahrzeuge mit erhöhter Batteriespannung demonstriert werden. Dieses soll sehr kompakt (5 l Volumen) und leicht (5 kg) ausgeführt werden, die Leistungsdichte soll sich so in etwa verdreifachen. Damit lässt sich das Gerät leicht entnehmen und einsetzen und muss nur noch bei langen Fahrten mit Bedarf fürs Schnelladen mitgenommen werden.
Innovationen und Perspektiven

Der Einsatz neuartiger Leistungselektronik mit verbesserten induktiven Bauelementen kann die Systemeigenschaften zukünftiger Produkte deutlich steigern und die Elektromobilität attraktiver machen. Hierbei sind Bauraumbedarf, Kosten und Funktionalität ein Alleinstellungsmerkmal und stär-ken damit den Wirtschaftsstandort Deutschland.

Source: www.elektronikforschung.de

Partner aus der Metropolregion Nürnberg ist das Fraunhofer IISB.