Kernkompetenz Elektrische Komponenten und Systeme

Das Fraunhofer IFAM verfolgt in dieser Kernkompetenz einen Systemforschungsansatz, bei dem einzelne Technologien und Komponenten immer im Zusammenwirken im Gesamtsystem wie z. B. einem Elektrofahrzeug betrachtet und abgestimmt entwickelt werden.

Elektrische Komponenten und Systeme

Elektrisch betriebene Systeme spielen in sämtlichen Branchen der Industrie und in der Gesellschaft eine zentrale Rolle. Die Bereitstellung und der effiziente Einsatz elektrischer Energie in komplexen technischen Systemen erfordert ein umfassendes Systemverständnis. Ausgehend von den elektrischen und elektrochemischen Materialeigenschaften entwickelt das Fraunhofer IFAM technische Lösungen für den effizienten Einsatz elektrischer Energie.

Die sichere Speicherung elektrischer Energie mit hoher Energiedichte und Leistung stellt eine Herausforderung dar und spielt vor allem für mobile Anwendungen eine wichtige Rolle. Werkstoff-und verfahrenstechnische Aspekte stehen am Fraunhofer IFAM im Vordergrund, um Lösungen für zukünftige elektrochemische Energiespeicher zu erarbeiten. Neben Li-Ionen- und Metall-Luft-Batterien liegt der Fokus zunehmend auf Festkörperbatterien, bei denen anstelle flüssiger Elektrolyte ionenleitende Keramiken oder Polymere eingesetzt werden. Hier kommen die werkstoff- und fertigungstechnischen Kompetenzen des IFAM für die benötigte Material- und Prozessentwicklung voll zur Geltung. Aber auch mit kundenspezifischen Materialien wird die Prozesskette vom Pulver bis zur fertigen Batteriezelle entwickelt und optimiert.

Die elektrische Antriebstechnik fokussiert sich auf die Entwicklung, den prototypischen Aufbau und die Erprobung hocheffizienter elektrischer Maschinen. Zudem werden neue Ansätze zur Steigerung der funktionalen Sicherheit von Antriebssystemen und eine wirkungsgradoptimierte Ansteuerung von permanenterregten Synchronmaschinen erarbeitet. Im Vordergrund stehen die Steigerung von Leistungs- und Drehmomentdichte sowie die Entwicklung von speziellen Fertigungstechniken für elektrische Antriebe. Klebtechnik, Oberflächentechnik und Beschichtungen ergänzen die Kernkompetenz um Aspekte wie das Verbinden, Kontaktieren, Isolieren und Schützen von elektrisch leitfähigen Materialien.

Das fahrzeugtechnische Know-how des Fraunhofer IFAM umfasst die Konzipierung, die sichere Steuerung, den Aufbau und die Erprobung von Fahrzeugen mit Elektro- und Hybridantrieb. Um ihre Zuverlässigkeit im Betrieb zu bewerten und zu steigern, werden einzelne Komponenten mit »Hardware in the Loop«-Simulationen des Betriebsverhaltens auf einem Antriebsstrangprüfstand qualifiziert.

Einen bereichsübergreifenden Baustein in diesem Konzept stellt die Analyse und Bewertung von komplexen technischen Energiesystemen dar – idealerweise unter Einbindung von Elektrofahrzeugen als mobile Speicher. Die Kopplung elektrischer Systeme mit der Wärmeversorgung auf lokaler und regionaler Ebene bedingt den Einsatz von Wärme- und elektrochemischen Speichern und Wandlern. Hierzu bietet das Fraunhofer IFAM Studien an, in denen wirtschaftliche und aktuelle regulatorische Rahmenbedingungen des Strom- und Wärmemarktes berücksichtigt werden.

Schließlich wird auch die Einbindung von mobilen und stationären Speichern in Hausenergiesystemen zur Optimierung der Energieeffizienz und/oder Energieautarkie modelliert und in einem modular aufgebauten Prüffeld mit konkreten Komponenten simuliert.

Informieren Sie sich über die Kernkompetenz Elektrische Komponenten und Systeme am Fraunhofer IFAM in den Abteilungen

 

Elektrische Antriebe

 

Energiesystemanalyse

 

Elektrische Energiespeicher

 

Technische Qualifizierung und Beratung