de.wedoany.com-Bericht: Das europäische HiPower 5.0-Projekt entwickelt eine neue Generation von Bordladegeräten für Elektrofahrzeuge mit dem Ziel, die Größe zu reduzieren, die Effizienz zu steigern und gleichzeitig die Systemkosten zu kontrollieren. Das Projekt soll bis 2028 abgeschlossen sein. Das wichtigste Ergebnis des Projekts im Automobilbereich ist ein 22-kW-Bordladegerät mit einem Volumen von nur 4 Litern, während der Durchschnittswert vergleichbarer Produkte auf dem aktuellen Markt bei etwa 12 Litern liegt.
Der Straßenverkehr ist für 80 % der Emissionen des Verkehrssektors in der EU verantwortlich. Vor diesem Hintergrund ist die Elektrifizierung von Fahrzeugen auf Fortschritte bei Schlüsselkomponenten wie dem Bordladegerät (OBC) angewiesen. Das Bordladegerät ist in Elektrofahrzeugen verbaut und wandelt Netzstrom in für das Batterieladen geeignete Energie um. Bei steigendem Leistungsbedarf stoßen herkömmliche Lösungen auf Siliziumbasis aufgrund höherer Energieverluste, größerer Wärmeentwicklung und größerer Bauweise an ihre Grenzen. Diese Einschränkungen betreffen insbesondere Hochleistungsladegeräte, die oft komplexere Kühlsysteme erfordern und in kleineren Fahrzeugen schwerer einsetzbar sind.
Das HiPower 5.0-Projekt löst dieses Problem durch den Einsatz von Galliumnitrid (GaN)-Halbleitern des Projektpartners Infineon Technologies. Die technische Grundlage sind bidirektionale monolithisch integrierte GaN-Schalter, die für die Steuerung bidirektionaler Ströme ausgelegt sind. Nach Angaben des für den Automobilanwendungsfall zuständigen Partners, des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration, ermöglicht diese Architektur, dass ein einzelner GaN-Schalter die Funktion von zwei herkömmlichen Halbleitern übernimmt, wodurch die Systemkomplexität reduziert und neue Integrationsmöglichkeiten eröffnet werden. Das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration steuerte Erfahrungen in den Bereichen Gehäusetechnik und Systementwicklung bei, um das gesamte Ladegerät und nicht nur seine einzelnen Komponenten zu optimieren.
Das HiPower 5.0-Konsortium verfolgt einen ganzheitlichen Systemansatz und integriert die elektronischen Komponenten direkt auf die Leiterplatte. Dieser Ansatz reduziert kritische Verbindungen, senkt Energieverluste und optimiert die Raumnutzung, was zu kompakteren und effizienteren Ladegeräten führt. Der Projektumfang beschränkt sich nicht auf den Automobilbereich, sondern bewertet auch Anwendungen in der Seeschifffahrt.
Während der Projektlaufzeit wird das Konsortium an sechs Anwendungsfällen arbeiten. Drei davon konzentrieren sich auf: neuartige bidirektionale Sperrschalter zur deutlichen Reduzierung von Schalt- und Leitungsverlusten; hybride mehrstufige Automobilwechselrichter zur Optimierung von Effizienz und Kosten; neuartige Hilfswandler für Pkw und schwere Nutzfahrzeuge. Die weiteren drei Anwendungsfälle umfassen: ein vollständig integriertes elektrisches Antriebssystem zur Steigerung von Effizienz, Zuverlässigkeit und Nachhaltigkeit; einen digitalen Zwilling eines auf GaN-Komponenten basierenden Dreistufenwechselrichters; sowie maritime Lösungen mit integriertem Wechselrichter und Elektromotor, eine Hochleistungsladeeinheit für Schiffe, eine 3-kV-Gleichstromversorgung mit Isolierung und einen Festkörperschalter für das Gleichstromnetz von Schiffen.
