Entwicklung, Analyse und Optimierung eines Elektroantriebs mit mehrphasigem GaN-Hochsetzsteller und hybrider Steuerstrategie

Abstract

Das Promotionsvorhaben zielt auf die Entwicklung und Optimierung eines innovativen Elektroantriebs für einen Motorroller, der durch einen mehrphasigen DC/DC-Hochsetzsteller mit Galliumnitrid-Halbleitern und eine hybride Steuerstrategie gekennzeichnet ist. Ausgangspunkt ist der Zielkonflikt zwischen hohem Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen und hoher Endgeschwindigkeit, der im Feldschwächebetrieb zu Effizienzverlusten führt. Durch eine bedarfsgerechte Anhebung der Batteriespannung soll der Feldschwächstrom reduziert und der Gesamtwirkungsgrad des Antriebs auch bei niedrigem Ladezustand verbessert werden. Die Arbeit kombiniert hardwareseitige Innovationen – wie GaN-Leistungshalbleiter für hohe Schaltfrequenzen und laminierte Ferrit-Induktivitäten zur Minimierung von Hochfrequenzverlusten – mit einer intelligenten, prädiktiven Steuerung. Die Methodik umfasst simulationsgestützte Auslegung, prototypische Validierung sowie die gekoppelte Optimierung von Wandler und Inverter unter realistischen Fahrzyklen. Damit leistet die Forschung einen Beitrag zur Effizienzsteigerung und Kompaktheit elektrischer Antriebe und eröffnet neue Perspektiven für nachhaltige Mobilität.