Leistungselektronische Systeme
Gruppe Systemintegration und Mechatronik
Gruppe Industrielle Leistungselektronik
Gruppe Advanced Circuit Engineering
Gruppe Materialien und Zuverlässigkeit

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Arbeitsgruppen

Kosten, Wirkungsgrad, Baugröße (Leistungsdichte), Lebensdauer und Zuverlässigkeit sind zentrale Themen in der Leistungselektronik.

Die Entwicklung komplexer leistungselektronischer Systeme stellt wegen der engen Abhängigkeiten zwischen dem elektronischen, mechanischen und thermischen Design eine große Herausforderung dar. Da bereits kleine Fehler erhebliche negative Auswirkungen, z.B. auf die Zuverlässigkeit oder das EMV-Verhalten, haben können, liegt in einem umfassenden Systemansatz ein entscheidender Erfolgsfaktor für jedes Entwicklungsprojekt.

Dazu bietet das Fraunhofer IISB seinen Kunden alle notwendigen Kernkompetenzen aus einer Hand.

Das Leistungsspektrum reicht von der Entwicklung und Anwendung neuer Materialien, über Zuverlässigkeitstests und Fehleranalysen, schaltungs- und regelungstechnische Untersuchungen bis hin zur Realisierung kompletter Systemlösungen für die Fahrzeugtechnik, die Energie-, Anlagen- und Automatisierungstechnik.


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Ganz egal, ob

  1. Sie mit Ihren bestehenden leistungselektronischen Lösungen an Grenzen stoßen (z.B. bezüglich Baugröße, Kosten, Wirkungsgrad, Einsatztemperaturbereich oder Zuverlässigkeit),
  2. Ihnen Probleme mit der Leistungselektronik bei Produktinnovationen oder visionären Produktideen im Wege stehen,
  3. Ihnen ein Fremdpatent auf dem Gebiet der Leistungselektronik den Weg zum Erfolg verbaut,
  4. oder Sie für selten anfallende Messungen keine unwirtschaftlichen Investitionen tätigen wollen, …
kontaktieren Sie uns – wir suchen für Sie und mit Ihnen zusammen nach maßgeschneiderten Lösungen!

 

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Systemintegration und Mechatronik

Die Gruppe befasst sich mit der Integration von Leistungselektronik in konkrete Zielanwendungen, insbesondere aus dem Fahrzeugbereich. Im Fokus stehen alle Arten von Spannungswandlern, Umrichtern und Antriebseinheiten, wie sie insbesondere für Fahrzeuge mit elektrifiziertem Antriebsstrang benötigt werden.

F&E-Schwerpunkte

Projekte

 Hybrid-Plattform
(Internetseite ZKLM)

 Traktionsenergiespeicher
(Internetseite ZKLM)

 Topologiestudien zu leistungselektronischen Wandlern im Antriebsstrang
(Internetseite ZKLM)

 100kW DC/DC-Wandler im Notebook-Format
(Internetseite ZKLM)

 Antriebsstrangsimulation von Hybrid-, Elektro- und Brennstoffzellenfahrzeugen
(Internetseite ZKLM)

 ECPE-Demonstrator "Umrichtermotor für Hybridantrieb"
(Internetseite ZKLM)

 DC/DC-Wandler für Brennstoffzellenfahrzeuge
(Internetseite ZKLM)

 Erster mechatronisch integrierter Umrichtermotor für einen Kfz-Hybridantrieb
(Internetseite ZKLM)

 Re-Engineering Toyota HSD-Leistungselektronik
(Internetseite ZKLM)

 Nachwuchsförderung
(Internetseite ZKLM)

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Bernd Eckhardt
Tel.: 09131 / 761-139 (Erlangen)
Tel.: 0911 / 235 68-20 (Nürnberg)
Fax: 0911 / 235 68-12

 
 
Industrielle Leistungselektronik

Die Arbeitsgruppe bedient das weite Anwendungsfeld der industriellen Leistungselektronik.

Hoher Kostendruck sowie stetig steigende Anforderungen an Lebensdauer, Leistungsdichte und Wirkungsgrad erfordern auch im Bereich etablierter industrieller leistungselektronischer Applikationen einen hohen Grad an Innovation.

Mitarbeiter mit langjähriger Industrieerfahrung bilden die Basis für herausragende F&E-Leistungen:

  1. Kundenspezifische Leistungselektronik-Designs einschließlich der Konstruktion, Entwicklung und Charakterisierung von Prototypen
  2. Unterstützung bei der Serienüberführung
  3. Technisches Benchmarking
  4. Analyse von Feldausfällen
  5. Design-Reviews

F&E-Schwerpunkte

Projekte

 Umrichterintegration bei Industrieantrieben

 Zuverlässige Hochspannungs-IGBT-Gatetreiber

 Untersuchungen zum Havarieverhalten von Hochleistungs-IGBT-Modulen

 Stromsensorik

 Ultrakompakter Brems-Chopper

 Low-cost-Umrichter I

 Low-cost-Umrichter II

 Low-cost-Umrichter III

 Stromversorgung für Roboter-Gelenkantrieb

 Re-Engineering industrieller Umrichtermotoren

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Markus Billmann
Tel.: 0911 / 235 68-20 (Nürnberg)
Fax: 0911 / 235 68-12

 

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Advanced Circuit Engineering

Schwerpunkt der Arbeitsgruppe ist die Analyse und Entwicklung anspruchsvoller leistungselektronischer Schaltungen.

Ein umfassender Optimierungsansatz begleitet den gesamten Designprozess:

  1. Analyse von Schaltungstopologien,
  2. Untersuchungen zu applikationsgerechten Regelungsverfahren,
  3. Schaltungssimulationen,
  4. Simulationen zum System- und Regelungsverhalten,
  5. Simulationen zu elektromagnetischen Feldproblemen,
  6. Layout-Optimierungen,
  7. thermische Verhaltenssimulationen,
  8. Entwicklung leistungselektronischer Systeme und insbesondere der dafür erforderlichen komplexen Steuerelektroniken.

Darüber hinaus bietet die Gruppe Unterstützung in Form von Beratung und Design-Reviews.

F&E-Schwerpunkte

Projekte

 Multifunktionaler DC/AC-Wandler für Plug-in-Hybridfahrzeuge

 Montagegerechte Produktgestaltung (ProMoLeS)

 Integrierte Stromversorgung für mobile Anwendungen

 Volldigitale Steuerung für einen 12-phasigen 100 kW-DC/DC-Wandler

 500 W-Ladewandler für Ultra-Caps

 Bidirektionaler isolierender 2 kW-DC/DC-Wandler II

 Bidirektionaler isolierender 2 kW DC/DC-Wandler I

 Kompakter Gate-Treiber

 Bidirektionaler DC/DC-Wandler (14V - 42V)

 Robuste Gate-Ansteuerelektronik

 10MHz DC/DC-Wandler mit Leiterplattentransformator

 Kleinleistungsschaltnetzteile für Hilfsspannungsversorgungen am 230 V-Netz

 Studie Leistungselektronik

 "Intelligentes" Batteriesystem

 Digitales PFC-Steuerverfahren

 HF-Generator für induktive Erwärmung

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Stefan Zeltner
Tel.: 09131 / 761-140
Fax: 09131 / 761-312

 

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Materialien und Zuverlässigkeit

Ziele der Arbeitsgruppe sind Innovationen in der Leistungselektronik durch den Einsatz neuer Materialien und Bauelementekonzepte sowie die Klärung von Zuverlässigkeitsfragen im Zusammenhang mit der Herstellung und Anwendung von neuen Materialien und Bauelementen. Darüber hinaus befasst sich die Gruppe intensiv mit Fragen der Entwärmung sowie mit Aufbau- und Verbindungstechniken (AVT) für die Leistungselektronik.

F&E-Schwerpunkte

Projekte

 CREAM - Innovative technological Platform for Compact & Reliable Electronic integrated in Actuator and Motor

 Die-Bonding mittels Sintern von nano-Ag Partikeln

 Neuartiges ultrakompaktes Leistungsmodul mit doppelseitiger Kühlung (Slot-Modul)

 Direktkühlung bodenplattenloser Leistungsmodule

 Thermische Optimierung von Flüssigkeitskühlern

 Modulares Testsystem für aktive Lastwechsel

 Zuverlässigkeitsuntersuchungen an Keramiksubstraten für die Leistungselektronik

 Kunststoffkühlkörper

 Leistungselektronische Bauelemente auf der Basis weichmagnetisch gefüllter Kunststoffe

 Untersuchungen zur Entwärmung induktiver Bauelemente mittels thermisch leitfähiger Kunststoffe

 HOPE - High Density Power Electronics for FC- and ICE-Hybrid Electric Vehicle Powertrains

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Andreas Schletz
Tel.: 0911 / 235 68-27 (Nürnberg)
Fax: 0911 / 235 68-12

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