Stellenausschreibung Nr. IPE 21-19

IPE 21-19 "Bachelor-/Masterarbeit oder Praktikum zum Thema: Analyse und Simulation resonanter, hocheffizienter bidirektionaler AC/DC- Wandler für Li-Ion Batterieladegeräte

Tätigkeitsbeschreibung

Ein Forschungsschwerpunkt am IPE sind stationäre und mobile Batterien. Neben der Simulation, Entwicklung und Analyse von Batteriemanagementsystemen, Kühlkonzepten und Verbindungstechniken von Li-Ion Zellen werden hocheffiziente, leistungsstarke Batterieladegeräte entwickelt.

Motivation

In den nächsten Jahren wird ein stark ansteigender Marktanteil von Elektrofahrzeugen (EV) erwartet –  allein in Deutschland soll es bis 2025 etwa 2 bis 3 Mio. EV geben. Die gewünschten großen Ladeleistungen und das gleichzeitige Laden vieler EV stellt nicht nur für die Ladegeräte, sondern auch für die Stromnetze eine enorme Herausforderung dar. Diese müssen zudem in den kommenden Jahrzehnten einem hohen Anteil erneuerbarer Energien und damit lokalen und nur bedingt vorhersagbaren Leistungsspitzen standhalten. Ein spannender Ansatz, der diese beiden Herausforderungen vereinfachen könnte, ist „Vehicle-to-Grid“ (V2G). Durch bidirektionale Ladegeräte soll der EV-Batteriespeicher in das Stromnetz eingebunden werden, um erneuerbare Energie zwischenzuspeichern und zu einem späteren Zeitpunkt wieder abzugeben.

Ein dafür benötigtes Batterieladegerät besteht im Wesentlichen aus einem AC/DC-Wandler, welcher die Wechselspannung des Netzes in eine Gleichspannung wandelt, und einem DC/DC-Wandler, welcher die Batterie mit der benötigten Ladespannung bzw. dem Ladestrom versorgt. Da bei V2G Energie in beide Richtungen übertragen werden soll, werden bidirektionale Wandler benötigt. Ein geeigneter DC/DC-Wandler ist bereits vorhanden.

Arbeitsinhalte

Im Rahmen dieser Bachelor-/Masterarbeit sollen verschiedene Topologien von resonanten, bidirektionalen AC/DC-Wandlern untersucht und simuliert werden. Dabei sollen in erster Linie die Funktionalität unterschiedlicher Resonanzwandler, sowie die Effizienz und Leistungsfähigkeit untersucht und verglichen werden. Neben der Komplexität könnten außerdem Kosten sowie die Leistungsdichte abgeschätzt und abgewogen werden. Ziel dieser Arbeit ist zudem das tiefere Verständnis einer ausgewählten Topologie. Die Ergebnisse sollen als Grundlage für den Aufbau eines Prototyps dienen, dessen Entwicklung jedoch nicht Teil dieser Arbeit sein muss.

Persönliche Qualifikation

Studierende der Elektrotechnik, Mechatronik oder Physik. Von Vorteil sind Erfahrungen im Umgang mit Simulink/Spice und theoretische oder sogar praktische Kenntnisse im Bereich der Leistungselektronik und/oder der Regelungstechnik.

Organisationseinheit

Institut für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik (IPE)

Eintrittstermin

Vertragslaufzeit

nach der jeweiligen Studienordnung

Fachliche/r Ansprechpartner/in

Matthias Luh
E-Mail:            Matthias.Luh@kit.edu
Telefon:           0721-608-29167

Dr. Thomas Blank

E-Mail: Thomas.Blank@kit.edu   

Prof. Dr. Marc Weber

E-Mail: Marc.Weber@kit.edu    
 

Bewerbung

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Im Personalservice (PSE) - Personalbetreuung ist zuständig:

Frau Schaber
Telefon: +49 721 608-25184,

Hermann-von-Helmholtz-Platz 1, 76344 Eggenstein-Leopoldshafen

Bei entsprechender Eignung werden schwerbehinderte Menschen bevorzugt berücksichtigt.