Tiny Power Box

Im Projekt „Tiny Power Box“ liegt der Fokus auf der Optimierung der Leistungsdichte von eingebauten Ladegeräten in E-Autos, sogenannten Onboard-Chargern. Ziel ist es, Gewicht zu reduzieren sowie Bauteile und Platz zu sparen, gleichzeitig soll die Leistungsdichte um den Faktor 4 erhöht, höchste Effizienz beim Schnellladen erreicht und die Umweltverträglichkeit erhöht werden.

Das Projekt zielt auf die Entwick­lung von hochkompakten, bidi­rek­tio­nalen 7- sowie 11- kw-Wechselrichter als Onboard-Lade­gerät für E-Mobilitätsanwendungen ab.

Projektziele

  • Entwurf von zwei Demonstrator-Varianten für ein Onboard-Ladegerät:
    • eine in Bezug auf die Leistungsdichte optimierte Variante mit Wasserkühlung bei 7 kW für Automobilanwendungen,
    • eine wirkungsgradoptimierte Variante mit Passiv-/Luftkühlung bei 11 kW mit dreiphasiger Eingangsspannung für Elektrostapleranwendungen.
  • Nutzung der Vorteile der Systemoptimierung durch Simulation der Leistungsdichte und des Wirkungsgrads für leistungselektronische Anwendungen sowie Aufzeigen der Vorteile der Leiterplatteneinbettung durch Vergleich der Demonstratoren mit einem eingebetteten Spin-off
  • Nutzung des Designs dieser Umrichter als "Vehikel" für die Entwicklung eines ganzheitlichen Design-by-Simulation-Workflows auf Systemebene

Die wich­tigsten Heraus­for­de­rungen und Forschungs­themen sind

  • Entwick­lung einer Kombi­na­tion aus Schal­tungs- und Kontroll-Design, welche einen neuen Maßstab an Leis­tungs­dichte setzt – bei gleich­zei­tiger Einhal­tung indus­tri­eller Stan­dards
  • Aufbau eines Demons­tra­tors unter Verwen­dung neuerster Kompo­nenten und Inte­gra­ti­ons­tech­no­lo­gien, basie­rend auf der Kompe­tenz der indus­tri­ellen Projekt­partner, welche die gesamte Wert­schöp­fungs­kette der Leis­tungs­elek­tronik reprä­sen­tieren
  • Die neue simu­la­ti­ons­ba­sierte Entwick­lungs­me­thodik soll noch vorhan­dene Lücken füllen, indem kriti­sche physi­ka­li­sche Effekte wie z.B. Tempe­ratur, EMV oder Lebens­dau­er­ef­fekte in den Simu­la­ti­ons­ab­lauf einge­bettet werden.
  • Entwick­lung eines effi­zi­enten Daten­aus­tau­sches zwischen den einzelnen Soft­ware-Paketen des Co-Simu­la­tion-Worklf­lows und Verwen­dung desselben auch in zukünf­tigen Projekten und bei indus­tri­ellen Part­nern

Projektfakten

Titel: High power density onboard charger designed using new holistic simulation workflow

Programm: SAL kooperative Forschung

Projektleiter: Christian Mentin

Laufzeit: 3 Jahre 5 Monate

Ihr Ansprechpartner

Dr. Christian Mentin

Packaging & Multiphysics | Power Electronics

Forschungsprogramm

Power converter from low to high power classes