PowerCare: Cognitive power electronics with
integrated health monitoring
PowerCare: Cognitive power electronics with
integrated health monitoring

Projekt

Motivation

Für die Dekarbonisierung von Industrie und Mobilität ist eine umfassende Elektrifizierung zentral. Gleichzeitig steigt der Bedarf an leistungsfähiger, zuverlässiger und energieeffizienter Leistungselektronik. Industriemotoren verursachen rund 30 % des weltweiten Stromverbrauchs und tragen erheblich zu Treibhausgasemissionen bei. Herkömmliche Leistungsmodule stoßen hier an Grenzen – insbesondere bei Effizienz, Miniaturisierung und frühzeitiger Ausfallerkennung.

Ziele

  • Entwicklung kompakter, energieeffizienter Leistungsmodule auf Basis vertikaler GaN-Halbleiter
  • Integration einer KI-gestützten Echtzeit-Ausfallvorhersage direkt in die Motorsteuerung
  • Frühzeitige Erkennung von Störungen zur Vermeidung ungeplanter Ausfälle
  • Reduktion von CO₂-Emissionen in Industrie und Mobilität (Potenzial: bis zu 124 Mt CO₂e/Jahr)
  • Erhöhung der Sicherheit und Optimierung von Wartungs- und Betriebsprozessen

Lösungsansatz

PowerCare verfolgt einen neuartigen Co-Design-Ansatz aus Leistungshalbleitern, Microcontrollern und KI-Modellen. Vertikale GaN-Leistungshalbleiter werden mit einem KI-fähigen Hochleistungs-Microcontroller kombiniert, der lokale Zustandsüberwachung und Ausfallvorhersage in Echtzeit ermöglicht.
Die KI analysiert Betriebsdaten direkt aus der Leistungselektronik – ohne zusätzliche Sensorik – und wird mit realen Einsatzprofilen („Mission Profiles“) trainiert. So entsteht ein miniaturisiertes, energieeffizientes Leistungsmodul, das direkt in Antriebe integriert werden kann.

Das Projekt wird gemeinsam von mehreren Fraunhofer-Instituten und Industriepartnern umgesetzt und mündet in praxisnahe Demonstratoren und Testplattformen für den industriellen Einsatz bis 2026.