Vacancy No. IPE 20-19

IPE 20-19 Bachelor-/ Masterarbeit zum Thema: Entwurf und Simulation eines integrierten Transformators mit definierten Streuinduktivitäten für einen resonanten DC/DC-Wandler

Job description

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

Die Spannung von Traktionsbatterien heutiger Elektrofahrzeuge liegt oftmals im Bereich von 200 bis 500 V. Für leistungsfähige Fahrzeuge könnten sich in naher Zukunft sogar Batteriespannungen von über 900 V durchsetzen. Derart hohe Spannungen sind für den Kontakt mit Menschen sehr gefährlich. Zudem können Fehler innerhalb der Batterie zum Brand des Fahrzeugs führen, was verheerende Folgen haben kann. Aus diesem Grund müssen Batterien dieser Spannungsklasse vom Fahrzeuggehäuse und dem Erdpotential galvanisch getrennt werden.

Ladegeräte für diese Batterien müssen ebenfalls galvanisch getrennt ausgelegt sein, damit die Batterie des EV auch während des Ladevorgangs vom Netz und damit vom Erdpotential isoliert ist. Eine Möglichkeit, diese Isolation herzustellen, ist die Verwendung von Hochfrequenz-Transformatoren in galvanisch getrennten DC/DC-Wandlern. Mit nur wenigen zusätzlichen Bauelementen lassen sich sogenannte resonante Wandler realisieren, welche die Schaltverluste in den Leistungshalbleitern drastisch reduzieren und den Wandler dadurch deutlich effizienter und leistungsfähiger machen können.

Arbeitsinhalte

Ein bereits am Institut aufgebautes Ladegerät soll dahingehend verbessert werden, dass die magnetischen Komponenten des Resonanzkreises in einen Transformator mit definierten Streuinduktivitäten integriert werden (siehe Grafik unten). Dadurch kann die Leistungsdichte des Wandlers erhöht und die Effizienz weiter gesteigert werden. Dazu soll im Rahmen dieser Arbeit ein Transformator ausgelegt und in FEM-Software wie z.B. COMSOL simuliert und optimiert werden. Abschließend soll der Transformator aufgebaut und mit der bestehenden Hardware getestet werden, um diesen mit der bisherigen Lösung zu vergleichen.

Personal qualification

Studierende der Elektrotechnik, Mechatronik, Physik oder vergleichbarer Ausbildungshintergrund.

Organizational unit

Institute for Data Processing and Electronics (IPE)

Starting date

ab sofort

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

 

Application

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Personnel support is provided by 

Ms Schaber
phone: +49 721 608-25184,

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

If qualified, severely disabled persons will be preferred.