德國(guó)聯(lián)邦教育與研究部正支持一項(xiàng)關(guān)于具有最大功率密度的無(wú)源元件的優(yōu)化及其在電力電子方面使用的項(xiàng)目。該項(xiàng)目涉及的合作伙伴包括博世、賽米控、愛(ài)普科斯、勝美達(dá)、弗勞恩霍夫IISB、Treofan、FIT陶瓷、威盛電子以及弗勞恩霍夫陶瓷技術(shù)和系統(tǒng)IKTS研究所。
紐倫堡，2011年1月20日。領(lǐng)先的無(wú)源元件制造商，如愛(ài)普科斯、勝美達(dá)和威盛電子正聯(lián)合諸如Treofan、FIT陶瓷、博世、賽米控、弗勞恩霍夫IISB和弗勞恩霍夫 IKTS等材料專家和研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合攻關(guān)“用于電力電子方面的最大功率密度高效無(wú)源元件的溫度范圍的增大-EPa”項(xiàng)目。
賽米控在紐倫堡的技術(shù)總監(jiān)Bernhard Kalkmann先生
根據(jù)德國(guó)政府的高科技戰(zhàn)略IKT 2020，關(guān)注 “2020年IT和通訊技術(shù)”的創(chuàng)新，德國(guó)聯(lián)邦教育與研究部BMBF已經(jīng)為EPa項(xiàng)目提供了166.9萬(wàn)歐元的資金，投資總額將達(dá)到292.3萬(wàn)歐元，該項(xiàng)目是“LES：用于提高能源效率的電力電子技術(shù)“計(jì)劃的一部分。
這種面向應(yīng)用的研究項(xiàng)目旨在建立一個(gè)無(wú)源元件領(lǐng)域的創(chuàng)新基礎(chǔ)- 與最先進(jìn)的電源系統(tǒng)相連接。 IKT 2020 的目標(biāo)之一是擴(kuò)大和加強(qiáng)德國(guó)在信息和通信技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。該項(xiàng)目將歷時(shí)三年，預(yù)計(jì)于2013年5月底前完成。
EPa項(xiàng)目旨在通過(guò)使用創(chuàng)新的無(wú)源元件生產(chǎn)出更為緊湊的資源節(jié)約型電源系統(tǒng)。“使該聯(lián)盟與眾不同的是這是第一次元件制造商和用戶一起努力改善用于開(kāi)關(guān)模式電源系統(tǒng)的技術(shù)。”該聯(lián)盟的協(xié)調(diào)人，來(lái)自勝美達(dá)元件和模塊有限公司的Johann Winkler這樣解釋到。
“使該聯(lián)盟與眾不同的是這是第一次元件制造商和用戶一起努力改善用于開(kāi)關(guān)模式電源系統(tǒng)的技術(shù)。”該聯(lián)盟的協(xié)調(diào)人，來(lái)自勝美達(dá)元件和模塊有限公司的Johann Winkler這樣解釋到。
背景
能源成本的增加，不僅是私人家庭的負(fù)擔(dān)。事實(shí)上，它們正成為德國(guó)企業(yè)間一個(gè)日益增強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)因素。與此同時(shí)，生態(tài)目標(biāo)驅(qū)使我們?cè)谫Y源的使用中更加負(fù)責(zé)。例如，如今全球范圍內(nèi)所消耗的能源中有40％是電能，預(yù)計(jì)到2040年這一數(shù)字將上升到60％。因此，對(duì)電力電子的需求也將會(huì)增長(zhǎng)。
電力電子技術(shù)是電氣工程領(lǐng)域的一部分，涵蓋了使用組件和系統(tǒng)進(jìn)行電能的轉(zhuǎn)換和分配。電力電子技術(shù)是有效利用資源的一種手段。通過(guò)持續(xù)使用電力電子技術(shù)，估計(jì)節(jié)能潛力為20-35％。因此作為IKT 2020年框架計(jì)劃的一部分，德國(guó)政府支持 “LES：用于提高能源效率的電力電子技術(shù)”課題下的多學(xué)科研究和開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。
在電力電子組件及系統(tǒng)中，除了功率半導(dǎo)體，線圈和電容器等無(wú)源元件是關(guān)鍵的器件。過(guò)去的20年中，在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域取得了重大的進(jìn)展，目前妨礙進(jìn)一步減小電力電子組件尺寸的惟一攔路虎是無(wú)源元件所需的空間。其原因是，與IT和通訊技術(shù)領(lǐng)域相比，無(wú)源元件小型化的物理邊界條件更為嚴(yán)格。例如，在通信系統(tǒng)中，比特和字節(jié)正被納入越來(lái)越緊湊的系統(tǒng)中，相比之下，由于材料的性能原因，電力電子過(guò)程中所需的電能儲(chǔ)存系統(tǒng)必須符合給定的最小體積。出于這個(gè)原因，用戶普遍認(rèn)為無(wú)源元件太大、太重且太昂貴。因此，對(duì)于這些元件來(lái)說(shuō)，重點(diǎn)不僅僅只是維持在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域的發(fā)展，而應(yīng)該是要求這些元件在更高的工作頻率方面有更進(jìn)一步的改善。
作為EPa項(xiàng)目的一部分，將開(kāi)發(fā)一個(gè)元件樣本- 一種供電動(dòng)汽車充電的移動(dòng)充電器- 通過(guò)減輕重量既提高了電力電子技術(shù)的效率又可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)節(jié)能。從環(huán)保的角度來(lái)看，這將比單純的基于減小電力損耗的方案帶來(lái)更好的整體效果， 特別是在移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用中。
EPa聯(lián)盟的主要目的是基于創(chuàng)新的材料、包裝和冷卻方案開(kāi)發(fā)新一代電力電子無(wú)源元件 -這一舉措將成為使電力電子組件越來(lái)越小型化的一個(gè)手段。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，采取了雙管齊下的辦法：首先，提高所涉及材料的電能儲(chǔ)存能力。其次，每秒鐘一個(gè)線圈存儲(chǔ)的電能1/2 LI²或一個(gè)電容器所存儲(chǔ)的電能1/2 CU²更為頻繁地從電路的輸入轉(zhuǎn)移到電路的輸出。事實(shí)上，這意味著工作頻率的明顯增加，同時(shí)也意味著無(wú)源元件熱損耗的劇烈增加。所以必須使用創(chuàng)新材料對(duì)熱損耗加以限制或者使用適當(dāng)?shù)睦鋮s措施散熱。
在技術(shù)方面，研究重點(diǎn)將放在基礎(chǔ)材料的改進(jìn)、元件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和結(jié)構(gòu)緊湊的原型機(jī)的研制。在經(jīng)濟(jì)方面，目的是通過(guò)此項(xiàng)“同類最佳”技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)工作來(lái)減緩當(dāng)前電子工業(yè)的人才流動(dòng)，以便維護(hù)現(xiàn)有的就業(yè)機(jī)會(huì)。研究成果將受專利保護(hù)，以保證該產(chǎn)業(yè)在德國(guó)的可持續(xù)性。