Intelligenter On-Board Lader für Hybridfahrzeuge - Innovationsprojekt von DELTA Energy Systems erfolgreich abgeschlossen

Soest, 17. Januar 2015. Anhand eines Demonstrators präsentierten die Projektpartner DELTA Energy Systems, Infinion sowie die Lehrstühle Leistungselektronik und Elektrische Antriebstechnik (LEA) und Fluidverfahrenstechnik (FVT) der Universität Paderborn die Ergebnisse des Innovationsprojekts itsowl-ELA. Die Leistungsdichte und der Wirkungsgrad konnten erheblich verbessert werden. 

Zentrales Ziel des Forschungsprojektes itsowl-ELA war die Schaffung von methodischen und wissenschaftlichen Ansätzen zur Entwicklung von intelligenten On-Board Ladern mit möglichst hoher Leistungsdichte bei uneingeschränkter Praxistauglichkeit. Ein On-Board Lader ist eine fest installierte Komponente in Hybrid- (PEVs) und Elektrofahrzeugen (BEVs), welche die Ladung der Fahrzeugbatterie aus dem Stromnetz in der Primärfunktion eines Netzgerätes ermöglicht. Die zu Projektbeginn erzielbaren Werte für Volumen, Gewicht und Ladeleistung eines On-Board-Laders sollten durch die Forschungen maßgeblich übertroffen werden, um in der Auswirkung den Markterfolg von Hybrid- und Elektrofahrzeugen weiter voranzutreiben.


Die Entwicklung des selbsteinstellenden Ladegeräts leistet einen wichtiger Beitrag um die Elektromobilität voranzutreiben und wettbewerbsfähig zu machen. Foto: Delta Systems
Die Entwicklung des selbsteinstellenden Ladegeräts leistet einen wichtiger Beitrag um die Elektromobilität voranzutreiben und wettbewerbsfähig zu machen. Foto: DELTA Energy Systems

Auf dem Abschlussmeeting konnten die Forschungsergebnisse anhand der Vorführung eines Demonstrators bestätigt werden. Der Lader wurde z. B. bei einer Eingangsspannung von 230V AC und der Ausgangsladeleistung von 10kW (Nennleistung) bei einer Batteriespannung von 300V betrieben. Während des Ladevorgangs findet eine automatische Effizienzoptimierung des Laders statt, so dass der gesamte Ladevorgang mit einem minimalen Einsatz elektrischer Energie durchgeführt wird. Die Wandlungseffizienz des Laders bei Nennleistung liegt im gesamten Batteriespannungsbereich (270V – 450V) bei über 95%, wobei Spitzenwirkungsgrade von über 96,5% erreicht werden.

Bei der Entwicklung des Demonstrators wurden erfolgreich Methoden der numerischen Optimierung eingesetzt. In Kombination mit einer intelligenten Betriebsführung und dem massiven Einsatz von adaptiven Regelkreisen konnte der Wirkungsgrad des Laders bei gleichzeitiger uneingeschränkter Praxistauglichkeit auf die genannten Werte maximiert werden. Zum Einsatz kommen hierbei auch optimierte Leistungsmodule, welche von der Infineon AG in Warstein-Belecke entwickelt wurden. Des weiteren wurde der interne Kühlkanal des Laders, welcher an einen Kühlkreislauf des Fahrzeugs angeschlossen wird, bezüglich seiner Kühlwirkung deutlich verbessert. Dies wird ermöglicht durch die Einbringung von strömungssteuernden Elementen und deren Optimierung in CFD-Simulationsstudien.

Die wissenschaftlichen Aufgaben des Projektes wurden maßgeblich von den Fachgebieten LEA und FVT der Universität Paderborn in enger Kooperation mit der Industrie durchgeführt. Die Gesamtleitung und Realisierung des Demonstrators oblag der Firma DELTA Energy Systems in Soest. Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden drei Masterarbeiten verfasst.

Heiko Figge, Mitarbeiter der Firma DELTA Energy Systems und Koordinator des Projektes auf technischer Ebene: „Es ist beeindruckend, zu welchen Innovationssprüngen anwendungsbezogene Forschung und Kooperation führen kann. Die Verwertung der Forschungsergebnisse kann letztendlich mit nur moderatem Zusatzaufwand erfolgen.“

Weiterführende Informationen
Projekt: Selbsteinstellende Ladegeräte für Elektrofahrzeuge
Folgeprojekt: Hochkompakte Ladegeräte für Elektrofahrzeuge

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