Erweiterte Vehicle-to-X-Funktionalität
Multifunktionale Lade- und Antriebseinheit für E-Fahrzeuge
Das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE entwickelt im Projekt CombiPower eine innovative, multifunktionale Lade- und Antriebseinheit für Elektrofahrzeuge.
Moderne Elektrofahrzeuge sind mit einer Vielzahl unterschiedlicher Umrichter ausgestattet: AC- oder DC-Ladegeräte, Antriebsumrichter sowie DC/DC-Booster zum Laden von 800-V-Fahrzeugen an 400-V-Ladesäulen. Bisher werden diese Umrichter in heutigen Elektrofahrzeugen als Einzelkomponenten realisiert. Im Projekt CombiPower steht jedoch die Entwicklung einer kombinierten Einheit für den Antrieb und die Netzanbindung von Elektrofahrzeugen im Fokus.
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»Eine Kombination dieser Umrichter zu einer multifunktionalen Antriebs- und Ladeeinheit hat das Potenzial, das Volumen und Gewicht des Systems zu reduzieren, die Effizienz zu steigern und die Kosten zu minimieren«, sagt Anton Gorodnichev, Projektleiter am Fraunhofer IEE. Durch den Einsatz moderner SiC-Halbleiter soll eine hohe Schaltfrequenz erreicht werden. In Kombination mit aktiver Filterung führt dies zu weiteren Volumen- und Gewichtseinsparungen bei den passiven Komponenten.
Netzstabilität und Vehicle-to-X-Funktionalität
Das Stromnetz der Zukunft wird von vielen dezentralen erneuerbaren Energiequellen gespeist. Dadurch dass die Erzeugungsleistung von großen Kraftwerken reduziert wird, ist ein aktiver Beitrag zur Netzstabilität durch erneuerbare Energien und Speicher erforderlich.
Der bidirektionale Aufbau der modularen Lade- und Antriebseinheit ermöglicht nicht nur die Rückspeisung von elektrischer Energie aus der Fahrzeugbatterie ins Netz, sondern bietet durch seine netzbildende Regelungsauslegung eine zusätzliche inhärente Netzstabilisierung.
Die neue Technik erweitert also die Vehicle-to-X-Funktionalität durch netzbildende Eigenschaften, wodurch nicht nur das Stromnetz stabilisiert oder wiederaufgebaut werden kann (Vehicle-to-Grid+), sondern auch Haushalte im Notfall als Inselbetrieb (ohne aktiven Stromnetzanschluss) betrieben werden können (Vehicle-to-Home+). Damit geht eine Vehicle-to-Device-Funktionalität automatisch einher.
Entwurf eines Prototyp für bidirektionale Lade-Antriebseinheit
Im Projekt CombiPower wird nun ein Prototyp für eine neuartige, multifunktionale, bidirektionale Lade- und Antriebseinheit auf Basis von Wide-Bandgap-Halbleitern und aktiver EMV-Filterung entworfen. »Unser Ziel ist es, den Prototypen bis zum Technologiereifegrad 6 zu entwickeln und entsprechend in der Einsatzumgebung zu testen«, erklärt Gorodnichev.
Das Projekt CombiPower wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz mit insgesamt 4,19 Mio. Euro gefördert und vom DLR-Projektträger betreut. Zu den Projektpartnern gehören Vitesco Technologies als Konsortialführer, die Hochschule Bonn-Rhein-Sieg sowie Sumida Components & Modules. Zudem ist die Rohm Semiconductor als assoziierter Partner beteiligt. Das Projekt startete Ende 2023 und läuft bis September 2026.
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