Abgeschlossene Innovationsprojekte 2012-2017

Intelligent aufladen und länger fahren

Innovationsprojekt: Selbsteinstellende Ladegeräte für Elektrofahrzeuge

In Anbetracht steigender Kraftstoffkosten und politischer Zielsetzungen treibt die Automobilindustrie die Entwicklung von Elektrofahrzeugen voran. Derzeit ist ihre Leistungsfähigkeit jedoch geringer als bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Optimierungsbedarfe liegen in der Effektivität und Effizienz der einzelnen Fahrzeugkomponenten. Eine wichtige Rolle nimmt dabei das Ladegerät ein. Um den Energieverbrauch des Fahrzeugs zu reduzieren und die Reichweite zu erhöhen, müssen eine hohe Leistungsfähigkeit sowie ein geringes Bauvolumen und Gewicht des Ladegeräts erreicht werden. Dabei muss gleichzeitig die Zuverlässigkeit bei unterschiedlichen Betriebszuständen und Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise Temperatur oder Vibration gewährleistet sein.

Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung eines Ladegeräts für Elektrofahrzeuge, das sich abhängig von Eingangsspannung und Batteriezustand stets selbsttätig auf den Arbeitspunkt mit dem geringstmöglichen Energieverlust einstellt. Die Leistungsfähigkeit des Ladegeräts soll erhöht, das Bauvolumen und Gewicht reduziert sowie eine eigenständige Anpassung an unterschiedliche Bedingungen ermöglicht werden.

Es wird eine systematische Optimierung des modellbasierten Entwurfs von Ladegeräten durchgeführt. Durch die Integration von Resonanzwandlern wird der Wirkungsgrad der eingesetzten Energie erhöht. Darüber hinaus wird ein Konzept zur Anordnung der Bauelemente entwickelt, das trotz geringerem Bauraum eine effektive Kühlung ermöglicht. Weiterhin wird eine selbstoptimierende Steuerung und Regelung konzipiert, wodurch eine eigenständige Anpassung an unterschiedliche Rahmenbedingungen erfolgt. In dem Projekt wird auf Leistungen der Cluster-Querschnittsprojekte „Selbstoptimierung“ und „Energieeffizienz“ zurückgegriffen. Als Funktionsnachweis wird ein Prototyp entwickelt. Die Ergebnisse werden in einem Instrumentarium mit Modellen, Simulationsumgebungen und Berechnungsvorlagen zusammengeführt, mit dessen Hilfe selbsteinstellende Ladegeräte effektiv entworfen werden können.

Durch das Projekt werden die Leistungsfähigkeit und die Effizienz von Ladegeräten deutlich gesteigert. Der Aufwand und die Kosten für die Entwicklung und Implementierung von Ladegeräten werden reduziert. Die im Projekt entwickelten Methoden werden durch Engineering- und Consultingunternehmen über den Cluster hinaus in die Breite getragen. Mit dem Projekt wird ein wichtiger Beitrag geleistet, die Elektromobilität voranzutreiben und wettbewerbsfähig zu machen.

Projektlaufzeit
01. Oktober 2012 - 30. September 2014