Antriebsstrangintegrierter DC/DC-Wandler für 48V Fahrzeugsysteme

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Rik W. De Doncker
• Fachliche Zuordnung: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 310970500

Der steigende elektrische Leistungsbedarf von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren bringt die aktuellen 12V-Bordnetze zunehmend an ihre Leistungsgrenze. Führende Automobilhersteller haben sich daher darauf geeinigt Dualnetze einzuführen. Eine 48V-Batterie versorgt hierbei den Starter/Generator sowie weitere Hochleistungs-Komponenten, während Systeme mit geringerer Leistung von einer 12V Batterie versorgt werden. Ein Bidirektionaler DC/DC-Wandler verbindet diese beiden Systeme, sodass die 12V Batterie aus dem 48V Netz nachgeladen werden und das System im Notfall durch eine externe 12V-Quelle gestartet werden kann.Im Fokus des geplanten Forschungsvorhabens liegt die Erforschung und Evaluierung einer neuartigen Antriebstopologie und Regelungsverfahren zur Eliminierung des DC/DC-Wandlers zwischen 12V und 48V Spannungsversorgungssystem in solchen Hybridfahrzeugen. Die vorgeschlagene Topologie basiert auf der herkömlichen B6C Umrichtertopologie. Diese wird um einen zusätzlichen leistungselektronischen Schaltkreis zur Verbindung des Maschinen-Sternpunktes mit dem 12V-Bordnetzes erweitert. Der Energietransfer zwischen 12V und 48V-Netz erfolgt dabei durch Regelung des Gleichtaktstromes durch die Maschine. Das Alleinstellungsmerkmal des vorgeschlagenen Wandlerkonzepts ist der gleichzeitige, unabhängige Betrieb der elektrischer Maschine zur Drehmomentproduktion und Energietransfer zwischen 12V und 48V System. Dazu muss der Drehmomentregler der Maschine erweitert werden.Innerhalb dieses Projekts wird ein detailliertes Simulationsmodell des vorgeschlagen Systems entwickelt, anhand dessen das vorgeschlagene Wandlerkonzept topologisch und regelungstechnisch erforscht werden kann. Die Leistungsfähigkeit und Eignung wird evaluiert und mit konventionellen Wandlertypen verglichen. Zur Verifikation der theoritsche Analyse und der Modelle wird ein voll funktionsfähiger Prototyp entwickelt und aufgebaut.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen