NIP VV
ePowerSysRealisierung eines Traktions-DC/DC-Wandlers für
BZ-Systeme
Berlin I 2.6.2015Dipl.-Ing. Peter FeuerstackRobert Bosch GmbH I Teamleitung Vorentwicklung
Überblick
● Projekt ePowerSys ● Fördersumme: 6,2 Mio. €● Laufzeit: 2011 - 2015● Partner: Bosch, Daimler, Sumida
2.6.2015 Peter Feuerstack, RB Teamleitung Vorentwicklung
Entwicklungsgeschichte Wasserstoff / BrennstoffzellenWasserstoff-/ Brennstoffzellen-technologie im Unternehmen
● Bosch: Vorentwicklungsprojekte im Geschäftsbereich seit 2001● Ab 2008 erste Projekte zur Vorbereitung von Erzeugnissen in● Ab 2008 erste Projekte zur Vorbereitung von Erzeugnissen in
Kleinserien mit Unterstützung der NOW● Verwertung der Ergebnisse über die Bosch Engineering Group g g g g p
(Bosch Tochter) in Spezialanwendungen und Kundenprojekten● Daimler arbeitet seit 1994 an der Brennstoffzellentechnologie ● 2011 wurde im Rahmen des F-Cell
World Drive die Leistungsfähigkeit von Brennstoffzellenfahrzeugen durch eineBrennstoffzellenfahrzeugen durch eine Weltumrundung demonstriert
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ePowerSys: Ziele
● Kostengünstiges Konzept für Hochvolt-DC/DC-Konverter in Elektro- / Brennstoffzellenfahrzeugen
• Modular Synergienutzen mit anderen Fahrzeugtopologien• Skalierbar in Stromtragfähigkeit / Leistung
● Referenz für zukünftige Entwicklungen nach Automotive● Referenz für zukünftige Entwicklungen nach Automotive-Anforderungen ● Identifizierung der technischen Knackpunkte und Erprobung möglicher g p p g g
Lösungswege, mit den Zielen ● Technologischer Vorreiter zu bleiben und
B hl i t P d kt E t i kl h M ktb d f● Beschleunigte Produkt-Entwicklung nach Marktbedarf
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Realisierung eines DC/DC-W dl fü BZ S tWandlers für BZ-Systeme
HVFC-System FCC*
M
E-Drive
=~
HV-Loads
etrie
be
Stack
y
==
==HV-Batterie
~~ Ge
==
HV-Netz(U-ZK)HBC*
LV-Netz (14V)ControlControlUnitUnitUnit
(Tatsächliche Topologie fahrzeugabhängig)
* HBC = HV-Battery-DC/DC-Converter; FCC = Fuell-Cell-DC/DC-Converter
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DC/DC-Wandlers für BZ-Systeme: Historie LeistungselektronikHistorie Leistungselektronik
CON4 STEP 1 STEP 2Triport DC/DC DC/DC Wandler DC/DC Wandler
ePowerSys
Triport-DC/DC-Wandler
DC/DC-Wandler DC/DC-Wandler
HBC +/-48KW FCC 75KW
HBC +/-90KW HBC +/-42KW
2008-2011 2011-2012 2013-2015
2.6.2015
HBC = Highvoltage Battery Converter
Peter Feuerstack, RB Teamleitung Vorentwicklung
Ergebnis: Traktions-DC/DC-W dl STEP2Wandler STEP2
Technik Leistung bis 42 kW (Dauer) Skalierbar durch Parallelschaltung Wirkungsgrad bis 98% Wirkungsgrad bis 98% 72 KHz PWM-Frequenz Batteriespannung 80V - 420V Zwischenkreisspannung 250V - 450V
U b t t 25 85°C Umgebungstemperatur -25 … 85°C
Status 10 Muster aufgebaut.10 Muster aufgebaut. Ziel-Strom 200A erreicht Derzeit Erprobung bei Daimler
Inpu
t
Out
put
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Ergebnis: Kompakt-Drossel für W dl STEP 2Wandler STEP 2
Induktive Bauelemente sind Schlüsselkomponenten in leistungselektronischen Systemen Erreichtes Ziel: Halbierung von Volumen und Gewicht, durch Neue Ferritwerkstoffe mit höchster magnetischer Aussteuerbarkeit
M ti h V
½ Magnetische Vorspannung Wickeldesign für automatische Fertigung Integriertes Entwärmungskonzept Neue Schaltungstopologie Neue Schaltungstopologie
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Zusammenfassung / Ausblick
● Grundlage für spätere Serienentwicklung von Automotive BZ-DC/DC-Wandlern geschaffen und prototypisch validiert
● Durch Modularität auch in anderen Fahrzeugtopologien einsetzbar● Durch Modularität auch in anderen Fahrzeugtopologien einsetzbar● Aktuell: Vorarbeiten für den Einsatz von Wide Band Gap Halbleitern
• Höherer Effizienz • Kompaktere Bauform
● Synergiebetrachtungen zur Invertertechnik Leistungselektronik-Baukasten“ „Leistungselektronik Baukasten
● Zukünftiges Engagement: marktabhängig
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeitfür Ihre Aufmerksamkeit
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