SkalTABs: Skalierbares Thermomanagement und Antriebsstrang für Brennstoffzellen-Nutzfahrzeuge; Teilvorhaben: 3-Level GaN-Leistungselektronik für Brennstoffzellen-Luftverdichter

Abstract

Das Projektvorhaben SkalTABs adressiert skalierbare Powertrain- und Thermomanagement-Architekturen sowie zugehörige Hardware-Komponenten für zukünftige Antriebsstränge von Brennstoffzellen-Nutzfahrzeugen. Durch eine ganzheitliche Betrachtung der FahrzeugEnergieflüsse und deren Optimierung sollen Systemarchitekturen mit einer hohen Gesamtenergieeffizienz erreicht und damit die Reichweite der Fahrzeuge erhöht werden. Ein besonderer Fokus wurde hierbei auf eine skalierbare Gestaltung des Brennstoffzellen-Systems gelegt, um mit einem Komponenten-Baukasten ein möglichst breites Spektrum von Fahrzeugen abdecken zu können. Basierend auf dem Dialog mit repräsentativen Fahrzeugherstellern wurden hierfür relevante Use Cases und Einsatzprofile für Nutz- und Sonderfahrzeuganwendungen als Basis für die Arbeiten herangezogen. Durch diesen skalierbaren Architekturansatz sollen die Projektergebnisse einen Beitrag leisten, um zukünftige Brennstoffzellen-Antriebsstränge kosteneffizient zu gestalten. Damit werden diese insbesondere auch zugänglich für kleinere Fahrzeughersteller, wie beispielsweise aus dem Bereich kommunaler Sonderfahrzeuge oder der internen Logistik. Basierend auf den Fahrzeuganforderungen und den im Projekt erarbeiteten Architekturen wurden die Anforderungen an die benötigten skalierbaren Komponenten in den Bereichen Powertrain, Brennstoffzelle und Brennstoffzellen-Nebenaggregate erarbeitet. Das Fraunhofer IISB war hauptsächlich im Aufgabengebiet eines der Nebenaggregate der Brennstoffzelle, dem Luftverdichter für die Zuführung von Sauerstoff für die Reaktion des Wasserstoffes, zuständig. The collaborative project SkalTABs aimed at the development and validation of scaling concepts forfuelcell-based commercial vehicles. The focus was placed on both the electrical and thermal aspectsof the overall system within the vehicle. In addition to the fuel cell, key components such as the driveinverter and the auxiliary systems necessary for the operation of the fuel cell were also considered.Fraunhofer IISB focused on the power inverter for the air compressor motor, which supplies the fuelcell with air for the hydrogen reaction. As part of the project, Fraunhofer IISB developed a scalableconceptfor such a system and implemented a technology demonstrator in the form of a multi-levelGaN inverter.