Leistungselektronik auf Basis von Galliumnitrid (GaN) oder Siliziumkarbid ermöglicht effizientere und kompaktere Antriebe für Industrie und Mobilität – mit besonders hohen Anforderungen an Dynamik und Zuverlässigkeit. Im gemeinsamen Forschungsprojekt „PowerCare“ bündeln drei Fraunhofer-Institute ihr Know-how, um einen neuartigen, miniaturisierten Motorcontroller mit integrierter Echtzeit-Ausfallvorhersage zu erforschen, der eine verkürzte Markteinführungszeit für neuartige Leistungselektronik in missionskritischen Anwendungen ermöglicht. Der kundenspezifische Controller kombiniert eine integrierte Fehlerprognose sowohl für die Wechselrichterelektronik als auch für den Motor und nutzt dabei einen domänenspezifischen RISC-V-Prozessor.

Auf der PCIM geben wir einen Einblick in die Systemkonzepte zur Modellierung der Degradation von Leistungselektronik und Motor in elektrischen Antriebssystemen. Darüber hinaus werden Möglichkeiten und Anwendungsszenarien von vertikalen GaN-MOSFETs und intelligenten Motorsteuerungen aufgezeigt und erste Entwicklungsergebnisse vorgestellt.

Was nehmen wir mit nach Hause?

Effizienz: GaN in FOC-gesteuerten Motoren - Geringere Leistungsverluste in Motoren und weniger Wärmeentwicklung - Kleinere passive Elemente (höhere Strombelastbarkeit und Schaltfrequenzen) - Verbesserte Stromqualität (weniger Oberschwingungen)

Zuverlässigkeit: Große Herausforderungen für die Industrie – Zuverlässigkeit und Wartungskosten als wichtigste industrielle Einschränkung für neuartige Leistungsbauelemente – Halbleiter und Kondensatoren sind am anfälligsten für Ausfälle und verursachen > 50 % der ungeplanten Wartungskosten)