DC/DC-Wandler für Brennstoffzellenanwendungen
Moderne Brennstoffzellenstapel können hohe Gleichspannungen von bis zu 650 V erzeugen. Aufgrund erheblicher lastabhängiger Schwankungen ist diese Spannung jedoch für die meisten elektrischen Antriebssysteme oder Batterieladeanwendungen nicht direkt geeignet. DC/DC-Wandler spielen eine entscheidende Rolle bei der Erhöhung oder Verringerung der Spannung, um je nach den spezifischen Anforderungen des Systems einen Stromfluss zu erzeugen. Diese Wandler stabilisieren und regulieren die übertragene Leistung, um sicherzustellen, dass sie den Anforderungen von Elektroantrieben und Ladegeräten entspricht. Dadurch ermöglichen sie eine effiziente Nutzung der vom Brennstoffzellenstapel erzeugten Energie, verbessern die Systemkompatibilität und steigern sowohl die Leistung als auch die Zuverlässigkeit des Antriebssystems.
Stromwelligkeit in >100-kW-Systemen
Die Verwendung von verschachtelten, gekoppelten Induktivitäten bietet erhebliche Vorteile in Bezug auf Größe und effektive Induktivität, insbesondere in elektrischen Systemen mit einer Nennleistung von über 100 kW. Durch die Verschachtelung von Induktivitäten in parallelen Konfigurationen wird der Strom auf mehrere Phasen verteilt, was zu einer reduzierten Stromwelligkeit und einer gleichmäßigeren Lastverteilung führt. Dies führt zu einer deutlichen Verringerung der magnetischen Sättigung und verbessert den Gesamtwirkungsgrad.
Ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung ist die kompaktere Bauform. Durch die Kopplung von in diesem Fall zwei Induktivitäten kann die Gesamtinduktivität mit weniger Bauteilen erreicht werden, wodurch der Platzbedarf im Vergleich zu herkömmlichen Konstruktionen deutlich reduziert wird.
Bei Hochleistungssystemen über 100 kW verbessert dies nicht nur den Wirkungsgrad und reduziert die Wärmeentwicklung, sondern verringert auch die erforderliche Kühlleistung und die Gesamtgröße des Systems. Aufgrund dieser Vorteile eignet sich diese Technologie besonders gut für Anwendungen wie Filter, Zwischenkreisinduktivitäten für Stromversorgungen und andere elektrische Hochleistungssysteme.
DC/DC-Wandler in Brennstoffzellenanwendungen
Mit dem Projekt HyFleet wird eine modular skalierbare Gesamtlösung für den Betrieb von Fahrzeugflotten ohne Freisetzung von Schadstoffen, Treibhausgasen und Lärm demonstriert.
Die Vermeidung von Lärm- und Schadstoffen sowie die Nutzung erneuerbarer Energiequellen sind, ausgehend von naturnahen Gebieten bis hin zu Innenstädten, von steigender Relevanz. Entsprechend steigen Interesse und Nachfrage von Flottenbetreibern nach emissionsfreien und wirtschaftlichen Spezialfahrzeug-Lösungen für Bereiche wie Kommunalwirtschaft, Landwirtschaft, Forstwirtschaft oder beispielsweise Industrie und Tourismus.
Konkret wird ein modularer, wasserstoffbetriebener Brennstoffzellenantrieb für die universell einsetzbare SSV (Side-by-Side Vehicles) Fahrzeugklasse entwickelt und unter realen Betriebsbedingungen in Hinterstoder getestet. Für die schnelle Betankung der Fahrzeuge sowie für die lokale Produktion von grünem Wasserstoff wird eine skalierbare Wasserstoffproduktionsanlage mit modularen Betankungseinheiten entwickelt.
Das AIT entwickelt dabei die DCDC Wandler für die Anbindung der Brennstoffzelle an den Antriebsstrang.
Projektpartner
BRP-Rotax GmbH & Co KG (Projektleiter), AIT Austrian Institute of Technology GmbH, HyCentA Research GmbH, Fronius International GmbH, EKPO Fuel Cell Technologies GmbH, Hinterstoder-Wurzeralm Bergbahnen AG, TU Graz - Institut für Elektrische Messtechnik und Sensorik, Black Tree GmbH
Förderschiene
Zero Emission Mobility
