Miniaturisierte Leistungselektronik für Flug- und Kraftfahrzeuge

„PELiKAn – Power Electronics in Kraftfahrzeugen und Aeronautik“ verfolgt die gemeinsame Entwicklung von kompakten, zuverlässigen und effizienten Spannungswandlern für den Einsatz in der Luftfahrt und im Kraftverkehr. Das Vorhaben wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 2,4 Millionen Euro gefördert. Für Anwendungen im KFZ- und Luftfahrtbereich sind Bauraum und Gewicht die entscheidenden Größen. Das Gewicht aller Teilkomponenten bestimmt dabei wesentlich die Effizienz des Gesamtsystems. Eine Herausforderung ist die weitere Miniaturisierung von Gleichspannungswandlern unter gleichzeitiger Steigerung der Effizienz. Große Verbesserungen wurden bei den Silizium-basierten Leistungsschaltern im Hinblick auf den Einschaltwiderstand, die erreichbaren Schaltfrequenzen und die Schaltverluste erzielt. Die dadurch mögliche Erhöhung der Schaltfrequenz der Spannungswandler erlaubt immer kompaktere Designs. Ein wesentliches Ziel im Projekt „PELiKAn“ ist die Entwicklung so genannter regenerativer Ansteuerschaltungen, um die notwendige Ansteuerleistung zu reduzieren und damit den Gesamtwirkungsgrad weiter zu steigern. Die neuen Leistungshalbleiter versprechen in Verbindung mit innovativen Ansteuerkonzepten eine Erhöhung der Leistungsdichte bei nicht isolierenden Wandlern auf 50 bis 60 kW / l und ca. 20 kW / kg unter gleichzeitiger Verbesserung des Wirkungsgrades auf 98 bis 99 %. Bei isolierenden Wandlern lässt sich die Leistungsdichte auf mindestens 10 kW / l – bei einer Wirkungsgradverbesserung auf ca. 98 % – steigern.