Elektrisches Antriebssystem

Betreuung: De Doncker (ISEA), Hameyer (IEM), Kneer (WSA)

Eine Weiterentwicklung der elektrischen Antriebstechnik hinsichtlich eines integrierten Energieversorgungsmoduls kann nur erfolgen, wenn das System als ganzheitliches Konzept erarbeitet wird. In der Leistungselektronik liegt derzeit ein wesentlicher Forschungsfokus auf Wandlern auf Basis von Halbleitern mit hoher Bandlücke, Silizium-Carbid (SiC) und Gallium- Nitrit (GaN), mit denen erheblich höhere Leistungsdichten und Wirkungsgrade erreicht werden können. In den letzten Jahren haben diese Halbleiterchips einen deutlich höheren Reifegrad erreicht, wodurch erste Schaltungskonzepte Einzug in kommerzielle Anwendungen erhalten. Nichtsdestotrotz besteht weiterhin erheblicher Forschungsbedarf, um das Potential dieser Technologien ausnutzen zu können. Während im Bereich der Schaltungskonzepte und Ansteuerung inzwischen wichtige Fortschritte erzielt wurden, bleiben die Modul- bzw. Packageing-Konzepte sowie die Kühlkonzepte ein zentrales Problem.

Neben einer Wirkungsgradsteigerung in leistungselektronischen Wandlern bieten erhöhte Taktfrequenzen auch das Potential für weitere Funktionalitäten, wie z.B. die Diagnose elektrischer Maschinen in die Systemkomponenten zu integrieren. Auf der anderen Seite werden durch sehr steile Schaltflanken die Isolationsmaterialien und Lager deutlich stärker belastet und gealtert. Neben einer Charakterisierung dieser Schädigungseffekte ist die Störausbreitung in der Komponentenauslegung (sowohl elektromagnetisch als auch mechanisch) ein zentraler Forschungsschwerpunkt.