EU-Projekt GEN1200

Die aktuellen Elektrofahrzeuge für den Massenmarkt arbeiten mit einer Spannung von 400 V. Inzwischen zeigt sich ein klarer Trend hin zu einer Erhöhung der Spannungsebene auf 800 V, die 2027 bis 2030 als Standard erwartet wird. Die Verdoppelung des Spannungsniveaus ermöglicht eine deutlich höhere Ladeleistung bis zu 350 kW und damit verbunden eine signifikante Reduktion der Ladezeiten. Auch die Stromstärken werden gesenkt, so dass das System thermisch weniger stark belastet wird. Um die Marktposition zukünftiger Elektrofahrzeuge weiter zu stärken, werden bereits heute integrierte Konzepte jenseits von 800 V erforscht, deren zukünftige Betriebsspannungen im Bereich von 1200 V liegen sollen. Solche Systeme müssen hocheffizient, kostengünstig, sicher und nachhaltig sein.

Im Rahmen des GEN1200-Projekts werden modulare und skalierbare 1700VLeistungselektroniklösungen auf Basis von Siliziumkarbid (SiC) für 1200-V-Antriebssysteme entwickelt. Die Lösungen umfassen innovative Architekturen zur verbesserten Ladeleistung, die gleichzeitig mit der bestehenden Infrastruktur kompatibel sind. Zudem werden hochintegrierte, effiziente Elektroachsen für C-Segment-Fahrzeuge realisiert, die sich auf andere Fahrzeugklassen und Konfigurationen übertragen lassen. Das System wird ganzheitlich optimiert, um die Vorteile höherer Spannungsebenen maximal auszunutzen.

All-in-One 1200V Inverterlösung für schnelles Laden

Im Rahmen des Projekts werden innovative Leistungselektroniksysteme jenseits von 800V entwickelt, die mehrere Funktionen in einer einzigen Komponente vereinen. So wird der Traktionswechselrichter nicht nur den Antrieb des Fahrzeugs steuern, sondern auch als verschachtelter Aufwärtswandler (interleaved boost converter) dienen, der die Kompatibilität mit bestehenden 400V- und 800V-DC-Ladeinfrastrukturen gewährleistet. Zudem integriert er die Funktion eines 22-kW-Onboard-Wechselstromladegeräts. Diese Fortschritte werden in eine Post- 800V-Elektroachse integriert, die elektrische, thermische und mechanische Elemente kombiniert und die Leistungselektronik, den Elektromotor, das mechanische Getriebe und verschiedene Hilfssysteme nahtlos integriert. Darüber hinaus ermöglicht das Projekt eine 350-kWSchnellladeleistung für fortschrittliche Batteriesysteme jenseits von 800 V, die mit 10CLadeleistungen, integrierter Elektronik und modularen, drahtlosen Managementlösungen ausgestattet sind.

Von der Komponentenentwicklung bis zur Fahrzeugbewertung

Alle Entwicklungsaktivitäten werden durch die Erstellung digitaler Zwillinge (Digital Twins) von Komponenten und Systemen sowie durch maßgeschneiderte Regelungsstrategien unterstützt. Dazu gehören z. B. die anpassbare Modulation der adaptiven Gate-Treiber für die post-800-VLeistungselektronik sowie die Reduktion von Verlusten im Teillastbereich. Zudem werden Lebenszyklusanalysen durchgeführt. Innovative Prüfmethoden kombinieren klassische Komponenten- und Systemcharakterisierung mit x-in-the-Loop-Verfahren und experimentellen Fahrzeugbewertungen, um die gesamte Bandbreite relevanter Aspekte abzudecken: Effizienz, Dauerhaftigkeit, elektromagnetische Verträglichkeit und Interferenz (EMV/EMI), Ladeleistung sowie Nachhaltigkeit.

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