Das österreichische Forschungszentrum Silicon Austria Labs (SAL) entwickelte in Zusammenarbeit mit den Unternehmen Infineon, Fronius, AT&S, AVL List und TDK Electronics die „Tiny Power Box“. Das ist ein Prototyp eines sehr kompakten, leichten und energieeffizienten On-Board-Chargers für Elektroautos. Da die erste Projektphase laut Aussage von SAL erfolgreich verlaufen ist, wird im Herbst das Folgeprojekt „Tiny Power Box 2“ starten.
Beim Projekt „Tiny Power Box“ geht es um die Optimierung der Leistungsdichte von in E-Autos verbauten Ladegeräten, den On-Board-Chargern. Das Besondere an dieser Entwicklung ist, dass, anders als bei herkömmlichen Geräten, die „Tiny Power Box“ dazu in der Lage ist, Strom in der Batterie zu speichern und bei Bedarf wieder an einem Netzanschlusspunkt abzugeben. Stichwort: Bidirektonales Laden bzw. Vehicle-to-Grid / Vehicle-to-Home. Dank der kompakten Box kann die Autobatterie also zum flexiblen Stromspeicher werden.
Im Rahmen der Forschungskooperation wurde auch eine neue Simulationsmethodik entwickelt, die das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten noch vor dem Bau eines physischen Prototypen erlaubt. Das minimiert die Entwicklungszeit erheblich. Für Rudolf Krall, Leiter des Forschungsbereichs Leistungselektronik bei SAL in Graz, ist dieses Projekt ein Vorzeigebeispiel für kooperative Forschung. „Leistungselektronik ist für alle beteiligten Betriebe ein wesentliches Betätigungsfeld, jeder Partner verfügt in seinem Bereich über viel Know-how, aber erst die Zusammenarbeit hat die Entwicklung der Tiny Power Box und der neuen Simulationsmethodik ermöglicht“, erläutert Krall.
Positives Echo der Tech-Community
Auch SAL-Projektleiter Christian Mentin betont die unterschiedlichen Expertisen der Partner, um leistungselektronische Systeme bestmöglich optimieren zu können. Das sei die Stärke der kooperativen Forschung bei SAL. „Das Feedback in der Tech-Community auf den Prototypen der Tiny Power Box war äußerst positiv und führende europäische Fahrzeughersteller und Komponentenlieferanten haben großes Interesse“, zeigt sich Mentin erfreut. Dieses positive Echo führt dazu, dass die Forschung nun in eine zweite Phase eintritt.
Weitere Tests in Aussicht
Die Infineon Technologies Austria AG steuerte ihre neuen Siliziumkarbid-Leistungshalbleiter bei. Ernst Kratzmaier, Senior Director Technical Marketing High Voltage Conversion, meint: „Mit dem Applikationsdemonstrator haben wir eine kompakte und effiziente Energielösung, die wir in Folgeprojekten weiter testen und optimieren können.“ Für Günter Ritzberger aus dem Bereich Research der Fronius International GmbH ergaben sich aus dieser Kooperation richtungsweisende Impulse hinsichtlich künftiger industrieller Umsetzbarkeit von innovativen Ladegerätekonzepten für die Intralogistik.
Simulationen erhöhen Entwicklungseffizienz
„In diesem Projekt ist es uns gelungen, mithilfe von Halbleitern in der Platine die Komponentenkühlung zu verbessern und die Systemeffizienz zu steigern“, berichtet Hannes Voraberger, der bei der AT&S AG den Bereich „Research and Development“ leitet. Markus Ruff von der Piezo & Protection Devices Business Group bei TDK Electronics wiederum betont den Vorteil der ganzheitlichen Betrachtung von TDK-Komponenten innerhalb eines Gesamtsystems, wobei die Früherkennung bestimmter Wechselwirkungen und Anforderungen wichtig waren. Für Reinhard Tatschl von AVL List spielt die erarbeite Simulationsmethodik die größte Rolle bei diesem Projekt. „Die Simulation der Kühlung des Gesamtsystems sowie eine Systemsimulation mit einer Vielzahl an Komponenten konnte erfolgreich erprobt und optimiert werden und soll in weiterer Folge Eingang in Berechnungswerkzeuge bei der AVL List GmbH finden“, erklärt Tatschl.