Entwurf, Regelung und Leistungsbewertung eines bidirektionalen einstufigen Onboard-Ladegeräts für Elektrofahrzeuge

Allgemeines zum Projekt

Projekttitel: Entwurf, Regelung und Leistungsbewertung eines bidirektionalen einstufigen Onboard-Ladegeräts für Elektrofahrzeuge

Betreuer: Suyog Sawant, Prof. Dr. Marco Jung

E-Mail: suyog.sawant@h-brs.de; marco.jung@h-brs.de 

Anzahl Plätze: 1

Start: Winter-/Sommersemester 2026/27

Studiengänge (Mehrfachnennungen möglich!): 

• Elektrotechnik Schwerpunkt Elektrotechnische Systementwicklung
• Maschinenbau Schwerpunkt Mechatronik
• Nachhaltige Ingenieurwissenschaft

Kurzbeschreibung und Zusatzinfos

Einstufige Onboard-Ladegeräte (OBCs) gewinnen in Anwendungen für Elektrofahrzeuge (EVs) zunehmend an Bedeutung, da sie im Vergleich zu konventionellen zweistufigen Architekturen deutliche Vorteile bieten, wie eine geringere Anzahl an Komponenten, reduzierte Systemkosten und eine höhere Leistungsdichte. Im Rahmen dieses Projekts werden die geeigneten Topologien zur Realisierung eines einstufigen OBC durch eine umfassende Literaturrecherche und detaillierte Simulationsstudien systematisch analysiert. Wesentliche Topologien wie Matrix-Umrichter, Dual Active Bridge (DAB), CLLC-Resonanzwandler sowie integrierte, PFC-basierte isolierte Wandler werden hinsichtlich Wirkungsgrad, Komplexität und Schaltbelastung bewertet. Anschließend wird die ausgewählte Topologie genutzt, um einen dedizierten optimalen Regelungsalgorithmus zu entwickeln, der die bidirektionale Leistungsübertragung berücksichtigt – eine Fähigkeit, die für zukünftige Vehicle-to-Grid (V2G)- und Vehicle-to-Home (V2H)-Anwendungen essenziell ist. Der Regelungsentwurf konzentriert sich auf die Erzielung von weichem Schalten (Soft-Switching) über einen weiten Lastbereich, eine schnelle dynamische Reaktion sowie einen hohen Wirkungsgrad. Darüber hinaus wird ein umfassendes Simulationsframework entwickelt, um das stationäre und transiente Verhalten des vorgeschlagenen Wandlers unter verschiedenen Betriebsbedingungen, einschließlich Netzstörungen und Lastschwankungen, zu bewerten. Dieses Projekt wird zu einer validierten Entwurfsmethodik und einer umfassenden Steuerungsarchitektur für einen einstufigen, bidirektionalen 22-kW-OBC führen und damit eine solide theoretische Grundlage schaffen, die die praktische Umsetzung, die experimentelle Verifizierung und die Skalierbarkeit des Systems unterstützt.

Projektphasen

Masterprojekt 1:

Umfassende Literaturrecherche und simulationsbasierter Vergleich einstufiger OBC-Topologien zur Auswahl der optimalen Topologie..

Masterprojekt 2:

Entwicklung einer dedizierten Regelungsstrategie mit simulativer Verifikation für den bidirektionalen V2G/V2H-Betrieb.

Masterthesis:

Umfassende Validierung der Regelungsarchitektur unter verschiedenen Betriebsbedingungen, einschließlich der Hardware-Implementierung und der experimentellen Überprüfung.