Die Leistungselektronik ist eine Schlüsseltechnologie für die Energieeffizienz. Sie kommt vor allem in Branchen zum Einsatz, in denen Deutschland besondere Stärken hat: etwa in der Automobilindustrie, im Energiesektor und im Maschinen- und Anlagenbau. Innovationen auf Basis neuer Halbleitermaterialien bereiten jetzt den Weg zu Leistungselektroniksystemen der nächsten Generation mit gesteigerter Leistung, Effizienz und Robustheit. Darüber hinaus ermöglichen die neuen Halbleitermaterialien besonders kompakte Bauformen und niedrige Verlustleistungen, wodurch gänzlich neue Anwendungsszenarien erschlossen werden.
Das Projekt HELENE, gefördert durch das BMBF im Rahmen des Förderschwerpunktes „Kompakte und robuste Leistungselektronik der nächsten Generation“, zielt auf die Erforschung hochdynamischer, kompakter Bordnetzwandler zur Reduzierung/Entfall der 48 V-Batterie und Ladegeräten mit 60 % höherer Leistungsdichte und 40 % geringeren Verlusten gegenüber dem Stand der Technik. Erreicht werden soll dies durch neuartige Schaltungstopologien, hochkompakte magnetische Bauelemente und Betriebsarten, die besonders für WBG-Schalter qualifiziert sind. Die Leistungsdichtesteigerung wird u.a. durch Entfall einer Wandlerstufe und modellbasierte Entwurfsoptimierungen erwartet. Vormagnetisierungs-Ansätze reduzieren Verluste von Resonanzwandlern. Im Zuge der Optimierung wird eine Schaltzelleinheit zur verbesserten Kühlung und Skalierbarkeit der Leistungsklasse entwickelt, geeignet für modularisierbare Interleavingtechnik. Selektives Sintern der SMD-Leistungshalbleiter reduziert Verschleißmechanismen und verbessert die Chip-Ausnutzung ohne Beeinträchtigung der Lebensdauer. Die Validierung erfolgt durch 2 Demonstratoren und 3 Funktionsmuster.
