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Glasfasern aus der Optoelektronik in der Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathematik, Foto: Universität Paderborn

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Glasfasern aus der Optoelektronik in der Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathematik, Foto: Universität Paderborn

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Spannender Wandel – Fachgebiet LEA der Universität Paderborn erforscht leistungselektronische Wandler für Hybrid- und Elektrofahrzeuge der nächsten Generation

Leistungselektronische Systeme finden sich im Elektrofahrzeug überall dort, wo elektrische Energie übertragen wird: Beim Laden der Batterie, im Bordnetz sowie zur Versorgung des Antriebsstrangs. Im Projekt HELENE erforscht das Fachgebiet Leistungselektronik und elektrische Antriebstechnik (LEA) hocheffiziente, langlebige und kompakte Leistungselektronik für die Elektromobilität der nächsten Generation.

Heutige Kraftfahrzeuge werden zunehmend elektrifiziert: Frontscheibenheizung, elektrischer Wankstabilisator bis zur elektrischen Traktion –  der elektrische Energiebedarf der Fahrzeuge steigt stetig. Leistungselektronik ist hierbei eine Schlüsseltechnologie – denn mit ihrer Hilfe werden effiziente und bedarfsgerechte Steuerungen der Energieflüsse und Anpassungen der benötigten elektrischen Spannungen erst möglich. Heutige On-Board-Wandler basieren auf etablierten Silizium-Halbleiter-Bauelementen. Neueste Bauelemente auf Basis von Siliziumkarbid (SiC) bzw. Galliumnitrid (GaN) versprechen Wandler mit deutlich geringeren Energieverlusten und kleinerem Bauvolumen.

Im BMBF-geförderten Projekt HELENE werden die wissenschaftlichen Grundlagen erforscht, um mit solchen SiC- oder GaN-Bauelementen den Wirkungsgrad weiter zu steigern und gleichzeitig das Volumen der Wandler deutlich zu reduzieren. Zudem soll dies zu einer Reduzierung, später zum Entfall der 48 Volt-Batterie führen. Vier Industrie- und drei Forschungspartner bilden im 5,5 Mio. € Projekt HELENE ein Konsortium, das die gesamte Wertschöpfungskette für On-Board-Wandler abbildet. Bis zum Projektabschluss im Jahre 2019 sollen die Projektergebnisse anhand von Demonstratoren validiert werden, die gegenüber dem heutigen Stand mit 60% weniger Bauvolumen und 40% geringeren Energieverlusten auskommen.

Kontakt Prof. Dr.-Ing. Joachim Böcker, Lukas Keuck, Benjamin Strothmann

The University for the Information Society