Alternative Antriebsarten

© Fraunhofer ISIT

 

Für eine nachhaltige Mobilität mit dem Ziel, die Emissionen im Verkehr bis 2030 um mindestens 40 Prozent zu senken, bedarf es vor allem alternativer Antriebsarten. Neben Erdgas (CNG, LNG, LPG) oder Wasserstoff ermöglicht vor allem der Elektroantrieb einen umweltfreundlichen Einsatz von Nutzfahrzeugen. Zwar stieg der Marktanteil von Elektro- und Hybridfahrzeugen bereits erheblich, die begrenzte Reichweite, hohe Anschaffungskosten und regional bedingte Lücken in der Ladeinfrastruktur erfordern aber weitergehende technische Innovationen und neue wissenschaftliche Ansätze.

 

 

Effizient, kompakt, robust, zuverlässig, hoch integriert, rohstoff- und kostenoptimiert

Die Liste der Anforderungen an elektrische Antriebe ist lang und stellt angesichts des globalen Rennens um die Zukunftsmärkte der Elektromobilität die Automobilhersteller und Zulieferer vor große Aufgaben. Damit E-Fahrzeuge größere Strecken bewältigen können, reicht es nicht, nur die Batterien zu optimieren. Vielmehr muss der ganze Antriebsstrang verbessert werden, um eine Optimierung der Fahrdynamik und Energieeffizienz sowie eine verbesserte Integration von Leistungselektronikkomponenten zu erreichen.

 

Forschungsbereiche:

  • Batteriesysteme
  • Antriebsstränge
  • Wechselrichter
  • Antriebsumrichter

Projektbeispiele

Zuverlässige elektrische Verbindungen für die Antriebstechnik mit Fraunhofer EMFT

Das Forschungsvorhaben wird von der AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen »Otto von Guericke« e.V. gefördert (IGF-Antrags-Nr.: N 09826/16, FVA-Nr. 618 II »Raffungsmodelle II«).

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Zuverlässigkeit von Leistungselektronik/Modulen in Elektrofahrzeugen @ Fraunhofer ENAS

Ausgewählte Beispiele und Anwendungsszenarien: Kanarienstrukturen basierend auf SMD-Bauelemente mit reduzierten Lotbreiten für PHM, Hochintegrierte Industriemotoransteuerung mit Selbstlern-Fähigkeiten und EMV-gerechtem Design, »Design for Reliability« in der Hochfrequenzelektronik mit alternativen Verbindungstechnologien für die intelligente Mobilität der Zukunft, Optische in situ Analyse von Leistungsbauelementen unter aktiver Lastwechselbelastung, Aktive und passive Temperaturwechseltests für Automobilanwendungen, »Design für Zuverlässigkeit« in der Leistungselektronik mit neuen Interconnect-Technologien für zukünftige Smart Mobility und Smart Energy Lösungen, Zuverlässigkeitsbewertung und Optimierung einer Smart Drive Einheit, TRACE: Technologiebereitschaft für die Nutzung von Consumerelektronik in Automobilanwendungen, Profiloptimierung von Multilayer-PCBs in Simulation und Deformationsmessung.

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Abschätzung der Systemzuverlässigkeit aus Komponentenverhalten @ Fraunhofer ENAS

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Forschungsgebiet Lebensdauertest und Modellierung @ Fraunhofer ENAS

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PROPOWER mit Fraunhofer ENAS und Fraunhofer IISB

»Design für Zuverlässigkeit« in der Leistungselektronik mit neuen Interconnect-Technologien für zukünftige Smart Mobility und Smart Energy Lösungen.

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Effiziente und kompakte Spannungswandler für die Elektromobilität @ Fraunhofer IAF

Die weltweit erste monolithisch integrierte GaN-Halbbrücke für Netzspannungen.

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Batteriesysteme @ Fraunhofer IISB

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Antriebsumrichter und Mechatronik @ Fraunhofer IISB

High Performance Integrated e-Drive, Integrated Drive Inverter for Wheel Hub Motors, Hybrid Traction Unit, COSIVU – Integrated 1200 V SiC-Inverter for Commercial Vehicles, Electric Drive Technology Platform, Inverter Building Block, Ultrakompakter Brems-Chopper (dt.), ECPE Demonstrator Projekt (dt.), Erster mechatronisch integrierter Umrichtermotor für einen Kfz-Hybridantrieb (dt.), Re-Engineering Toyota HSD-Leistungselektronik (dt.).

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Batterieladegeräte @ Fraunhofer IISB

On-Board-Batterieladegeräte (AC/DC-Wandler) im Bereich von 3,7 bis 22 kW für Plug-in und reine Elektrofahrzeuge sowie DC-Ladegeräte (DC/DC-Wandler) im Bereich von 3 kW und mehr für ultraschnelle Hochleistungsanwendungen.

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Induktive Energieübertragung @ Fraunhofer IISB

Von der FEM-Simulation über die Leistungselektronikanalyse/Simulation und der mechanischen Integration bis zur Realisierung kompletter Prototypen.

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foxBMS® 2 @ Fraunhofer IISB

Zertifizierungsfähiges Open-Source-Batteriemanagementsystem

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Kundenspezifische DC-DC-Wandler für die Automobilbranche, Luftfahrzeuge und stationäre Anwendungen @ Fraunhofer IISB

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SiC-Services, u. a. für (Hybrid-)Elektrofahrzeuge @ Fraunhofer IISB

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Testzentrum Elektrofahrzeuge @ Fraunhofer IISB

Einzigartige Infrastruktur, in der einzelne Komponenten von Elektrofahrzeugen bis hin zu Gesamtfahrzeugen vermessen und optimiert werden können. Das Testzentrum umfaßt Prüfstände für elektrische Antriebe, Energiespeicher, elektrisch-thermische Zuverlässigkeit und elektromagnetische Verträglichkeit.

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Luftfahrtelektronik @ Fraunhofer IISB

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Bauteilcharakterisierung @ Fraunhofer IISB

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SiC/GaN-Konverter @ Fraunhofer IISB

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Elektromagnetische Verträglichkeit – EMV Labor @ Fraunhofer IISB

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Ultradünne Bauelemente und Schaltkreise @ Fraunhofer IISB

Dünnschicht-Transistoren und -Sensoren zur Direktanwendung in Industrie, Fahrzeugelektronik, Energieelektronik und zum Einsatz beim Endnutzer.

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Zuverlässigkeit von Leistungselektronik/Modulen in Elektrofahrzeugen mit Fraunhofer IAF

Monolithisch integrierte GaN-Leistungsschaltungen u. a. für Mobilität.

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GaN Niedervolt-Designs ermöglichen kompakten 3- Phasen Motorinverter IC @ Fraunhofer IAF

Ob akkubetriebene Anwendungen wie E-Bikes, Robotik oder Drohnen, Antriebs- und Boardsysteme in der Mobilität, oder IT-Infrastrukturen – all diese Bereiche sind auf kostengünstige, effiziente, kompakte Elektronik angewiesen. Damit dieser Bedarf gedeckt werden kann, forscht das Fraunhofer IAF an GaN-basierten Schaltungen für Leistungselektronikanwendungen auch bei kleinen Spannungen bis zu 48 V.

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GaNIAL – Integrierte, hocheffiziente Leistungselektronik auf der Basis von Galliumnitrid mit Fraunhofer IAF

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GaNTraction – Fraktale GaN-Module für effiziente und kompakte 48V-Antriebsinverter mit Fraunhofer IAF

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IKEBA – Optimierte Software und Hardware von Managementsystemen, die Lithium-Ionen-Batterien überwachen mit Fraunhofer IIS/EAS und Fraunhofer IZM

Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Die Förderung ist Teil der Maßnahme »Energieeffiziente und sichere Elektromobilität« (STROM 2) im Programm »IKT 2020 – Forschung für Innovation«.

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Elektronische Energiesysteme @ Fraunhofer IISB

Aktive Zuverlässigkeit mit Integration von Sensoren, Lebensdauermessung, zuverlässigkeitsgesteuerte Kontrolle, Multichip-Leistungsmodule, Hybridnetze mit Mittelspannungs-DC-Anwendungen, neue Komponenten, Netzbildender Stromrichter, Batterieintegration mit Ladestationen, Netzunterstützung, Bidirektionale Stromübertragung.

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Projekt Ultimo mit Fraunhofer IISB, Fraunhofer ISIT und Fraunhofer IZM

Ultrakompaktes Leistungsmodul höchster Zuverlässigkeit. Fördermittelgeber VDI Technologiezentrum GmbH (BMBF).

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Emissionsfreie Mobilität @ Fraunhofer IMS

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Prädiktive Ausfallerkennung von Brennstoffzellen @ Fraunhofer IMS

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Batteriesysteme für Spezialanwendungen @ Fraunhofer ISIT

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Energieeffizienter und umweltfreundlicher Herstellungsprozess für Elektrodenfolien in Lithium-Polymer Akkus @ Fraunhofer ISIT

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Miniaturisierte und hocheffiziente Null-Totzeit-Treiber für Si-, SiC- und GaN-Anwendungen @ Fraunhofer IZM

Projekt-Partner und Fördermittelgeber ist ECPE European Center for Power Electronics e.V.

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Embedded SiC Power-Modul @ Fraunhofer IZM

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Ultra Low Inductive Multilayer Ceramic SIC Power Module @ Fraunhofer IZM

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ForMikro-LeitBAN – leistungsstarke Bauelemente für den digitalen Wandel mit Fraunhofer IISB und Leibniz FBH

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Projekt ForMikro-GoNext – Halbleitermaterial Beta-Galliumoxid mit Lebniz FBH.

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