Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie
Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie

PCIM 2024

Kommt und besucht unsere Expert*innen auf der PCIM! Ihr seid gespannt, was wir so vorstellen werden? Weiter unten findet ihr Infos über unsere Exponate!

Unsere Forscher*innen werden zusammen mit unseren Kolleg*innen vom Fraunhofer IMS und IISB die folgenden Themen auf der PCIM im Juni präsentieren:

  • Hochverfügbare und effiziente Energieumwandlung, vom Antrieb bis zum Netz
  • Thermische digitale Zwillinge: Maximierung der Hardware-Leistung, Minimierung von Ausfallzeiten
  • Leistungswandler mit hohem Wirkungsgrad und hoher Dichte
  • Zusammen mit unseren Kollegen vom Fraunhofer IMS und IISB werden wir auch das Thema PowerCare präsentieren

Leistungselektronik

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Jährlich Megatonnen von Treibhausgasemissionen in Industrie und Mobilität einsparen durch intelligente Leistungselektronik mit neuartigen Galliumnitrid-Halbleitern in Motorsteuerungen?
Um eine Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern und den Umstieg auf regenerative Energiequellen umzusetzen, muss eine weitgehende Elektrifizierung von Produktion und Mobilität stattfinden. Damit steigt der Bedarf an kompakter, energieeffizienter und zuverlässiger Leistungselektronik. Im Projekt PowerCare werden neuartige vertikale Galliumnitrid-Leistungshalbleiter sowie echtzeitfähige Ausfallmodelle entwickelt und in einem Motorantrieb eingesetzt. Hierbei verfolgt PowerCare einen neuen Ansatz im Überwachungskonzept durch eine miniaturisierte Motorsteuerung mit integrierter KI-Ausfallvorhersage. Damit legt das Projekt den Grundstein für die nächste Evolutionsstufe intelligenter, nachhaltiger Leistungsmodule.

 

Zur PowerCare Website

From Planar to Vertical: Custom Solutions for Advanced Si- and GaN-based Power Electronics

Das Fraunhofer ISIT unterstützt die kontinuierliche Miniaturisierung von Leistungselektronik-Applikationen bei gleichzeitig erhöhter Leistungsdichte auf System- und Bauelementeebene und bietet die Entwicklung von Bauelementen wie anwendungsspezifische PowerMOS-Transistoren auf Siliziumbasis, IGBTs und Dioden mit Sperrfähigkeiten bis 1200V sowie fortschrittliche Leistungstransistoren und Dioden auf Galliumnitridbasis mit hervorragenden elektrischen Eigenschaften und Schaltgeschwindigkeiten bis in den ns-Bereich.

Unsere Use Cases:

  • Automotive power inverters for EV drives
  • Passive Bauelemente für hochfrequente Schaltnetzteile - Mikrospulen
  • Silicon Membrane Technology zur polymerfreien Realisierung von Filterstrukturen

 

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Elektronische Energiesysteme

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Thermische digitale Zwillinge sind Simulationsmodelle, die parallel zu einem physischen System laufen und deren Parameter während der Lebensdauer auf der Grundlage von Echtzeitmessungen des realen Systems dynamisch aktualisiert werden, um eine optimale Genauigkeit zu gewährleisten. 

Unsere thermischen digitalen Zwillinge für die Leistungselektronik modellieren das thermische Verhalten von Leistungsmodulen, um deren Temperatur und allgemeinen Gesundheitszustand abzuschätzen. Durch die Messung einer begrenzten Anzahl von Temperaturen an ausgewählten Punkten innerhalb eines Leistungsmoduls wird ein umfassendes äquivalentes thermisches Modell identifiziert. Anhand dieses Modells lassen sich dann die Temperaturen der Transistoren genau abschätzen und der Grad ihrer Verschlechterung beurteilen. 

Unsere Technologie ermöglicht es Ihnen, mehr Leistung und weniger Ausfallzeiten aus Ihrer Hardware herauszuholen:

  • Online-Alterungsüberwachung durch kontinuierliche Überwachung der Degradation durch das thermische System d. ährend des oOnline-Betriebs zur Vermeidung von Ausfallzeiten.
  • Optimierte Wartungsplanung durch Abschätzung der Restnutzungsdauer. 
  • Erweiterung der PQ-Leistungskurve dank der genauen Abschätzung der Sperrschichttemperatur, die eine Verringerung der Designspanne ermöglicht.
  • Geringere Herstellungskosten und geringerer Platzbedarf durch Minimierung der Designmargen.
  • Optimiertes Wärmemanagement durch dynamische aktive Wärmeregelung des aktiven Kühlsystems.

 

Mehr Info 

We develop and test power converters for low to medium power for applications such as drives and grid-interfacing. We use state-of-the-art technologies that enable high efficiency and power density, such as GaN, SiC, planar transformers, and integrated multiport topologies.

Working with the Institute's active reliability team, we develop high availability solutions, using hardware and software approaches for fault tolerance - always with minimum redundancy.

Our extensive Power Hardware in the Loop (PHiL) test facilities allow the performance of converter to be evaluated under realistic conditions and specific mission profiles.

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