Nachhaltige Ladeelektronik auf Basis flexibler leistungselektronischer Bausteine und Recyclingstrategien (NachLadBaR)

Abstract

Das Forschungsvorhaben NachLadBaR hat Technologien für eine intelligente, zuverlässige und nachhaltige Ladeinfrastruktur für stationäre und mobile Anwendungen erforscht und deren Potential anhand eines Demonstrator Schnellladesystems als „Use-Case“ demonstriert. Dazu wurden von den Projektpartnern vier Umrichtereinheiten als flexible leistungselektronische „Power Electronic Building Blocks“ (PEBBs) entwickelt, die untereinander herstellerübergreifend sowie generations- und technologieübergreifend erfolgreich zu einer Ladeelektronik kombiniert werden konnten. Dies wurde im Realbetrieb gezeigt. Durch die unterschiedliche Kombination von PEBBs konnte ein weiter Strom-, Spannungs- und Leistungsbereich ressourceneffizient abgedeckt und die Entwicklungskosten stark reduziert werden. Die Möglichkeit PEBBs modular auszutauschen ermöglicht darüber hinaus den Einsatz von prädiktiver Wartung sowie Austausch, Recycling und 2nd-Life Strategien, welche hier erstmalig erforscht und demonstriert wurden. Dazu wurden Monitoringverfahren sowie intelligente Betriebsstrategien entwickelt, die es ermöglichen die PEBBs sicher und zuverlässig bis zu einer kritischen Alterung zu betrieben. Hierzu wurde auch an einer verbesserten Aufbau- und Verbindungstechnik mit integrierter Sensorik geforscht. Darüber hinaus wurden Recyclingstrategien für die Komponenten der Ladeelektronik, z.B. Leistungsmodule, Zwischenkreiskondensatoren und Passiva, sowie sich daraus ergebende zukünftige Geschäftsmodelle untersucht. Datei-Upload durch TIB The research project NachLadBaR has explored technologies for an intelligent, reliable, and sustainable charging infrastructure for stationary and mobile applications and demonstrated their potential using a demonstrator fastcharging system as a “use-case.” For this purpose, the project partners developed four converter units as flexible power electronic “Power Electronic Building Blocks” (PEBBs), which could be successfully combined into a charging electronics system across manufacturers, generations, and technologies. This was demonstrated in real operation. By combining PEBBs in different ways, a wide range of current, voltage, and power could be covered resource-efficiently, and development costs were significantly reduced. The ability to exchange PEBBs modularly also enables the use of predictive maintenance as well as exchange, recycling, and second-life strategies, which were researched and demonstrated here for the first time. Monitoring procedures and intelligent operating strategies were developed to enable the PEBBs to be operated safely and reliably up to critical aging. Improved assembly and connection technology with integrated sensors was also researched. Additionally, recycling strategies for the components of the charging electronics, such as power modules, DC link capacitors, and passive components, as well as resulting future business models, were investigated.