Fragenkatalog Automobilelektronik
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Fragenkatalog Automobilelektronik/ Leistungselektronik bei Herrn Martin März Hinweis: Dieser Fragenkatalog wurde im Jahr 2007 von mir auf Basis des Skripts erstellt. Damit habe ich 1,0 geschafft. (Meine erste 1,0 überhaupt…). Die Prüfung ist äußerst fair. Es werden zwar keine Noten hergeschenkt, aber wer den Stoff sehr gut gelernt hat bekommt auch eine sehr gute Note. So einfach. Gruß Franz Winter Kapitel 1 Wie definieren Sie Leistungselektronik? Die Leistungselektronik befasst sich mit der Wandlung, Steuerung und Schaltung von elektrischer Energie (und eben keine Wattgrenze). Nennen Sie Meilensteine der historischen KFZ-Erfindungen und dazu jeweils grob eine Jahresangabe - 1902 Hochspannungs-Magnetzündung 1962 Drehstrom-Generator 1965 Transistorzündung 1967 Elektrische Benzineinspritzung 1973 Erster Airbag 1978 ABS 1995 ESP In welche 4 Anwendungskategorien lässt sich Leistungselektronik im PKW unterteilen? Nennen Sie jeweils 3 Beispiele dazu. - Antrieb (Motormanagment und Einspritzanlage, Hybridantrieb, Getriebesteuerung) Komfort (Elektr. Sitzverstellung, elektr. Fensterheber, Innenraumlüfter) Sicherheit (Airbag, ABS, Beleuchtung) Infotainment (Audioverstärker, Display-Treiber und Beleuchtung, Spannungsregler) Kapitel 2 Welche „Klemmen“ in der Automobileketronik kennen Sie? - Klemme 30: Dauerplus - Klemme 15: Zündungsplus - Klemme 31: Masse Wie sind Batterie, Generator, Anlasser, Zündschalter, Ladekontrolleuchte und die 3 wichtigsten Klemmen zusammengeschaltet? Skizze! Skript S.9 Wie lautet die chemische Lade/Entladegleichung des Bleiakkus? Pb + PbO2 + 2H2S04 <------> 2PbSO4 + 2H20 Nennen Sie 4 characteristische Spannungswerte einer Zelle und geben Sie deren Bedeutung an. - 1,9 Volt: Klemmenspannung einer leeren Batterie ohne Last 2,1 Volt: Klemmenspannung einer vollen Batterie ohne Last 1,75 Volt: Minimale Klemmenspannung unter Last, darunter Tiefentladung 2,4 Volt: Maximale Ladespannung, danach Gasung Nennen Sie die wichtigsten Eigenschaften der Starterbatterie im Allgemeinen und zusätzlich die wichtigsten Eigenschaften speziell der wartungsfreien Starterbatterie - Kostengünstig Robust (bei richtiger Behandlung) Energiedichte: 25…30 Wh/kg Sehr niedrige Gefriergrenze (bei voller Batterie) Sehr geringer Wasserverbrauch Geringer Innenwiderstand -> Hohe Spitzenströme Geringe Zyklenfestigkeit Sehr empfindlich gegenüber Tiefentladung und längerem niedrigen Ladezustand Was kann man gegen die Empfindlichkeit gegenüber Tiefentladung und längeren niedrigen Ladezustand machen? - Zulegierung von Silber und Zinn - Für einen stets hohen Ladezustand sorgen aber nicht überladen Mit welche 3 Faktoren steigt der Innenwiderstand einer Starterbatterie an? - sinkender Temperatur - zunehmendem Alter - sinkendem Ladezustand Wie lautet die Faustformel für den Innenwiderstand einer Starterbatterie? Nennen Sie einen typischen Innenwiderstand! Ri = 3,6V…4,0V / Ikp Ri,typisch = 10 mΩ Skizzieren Sie den Ladestrom und die Ladespannung in Abhängigkeit der Zeit, bei der Ladung einer Starterbatterie mit Stromlimitierender Spannungsquelle Skript S.14 Was verstehen Sie unter dem Toleranzband im Zusammenhang mit der Ladung einer Starterbatterie? Das Toleranzband ist der temperaturabhängige Spannungsbereich eines Generators, in dem sich die Ladespannung bewegen darf, um die Batterie sicher zu laden. Mit steigender Temperatur sinkt dieser Spannungsbereich. Welche Anforderungen erfüllt der Klauenpolgenerator? - Versorgung der Bordnetzverbraucher mit Gleichstrom Leistungsreserven für Batterieladestrom Stabile Ausgangsspannung unabhängig von Drehzahl und Last Robuster Aufbau (hohe Belastung durch Vibrationen, Schmutz, Temperatur) Geringes Gewicht und Abmessungen Geringe Geräuschentwicklung Kostengünstig Akzeptabler Wirkungsgrad Hohe Lebensdauer Skizzieren Sie das elektrische Schaltbild der Lichtmaschine. Skript S.16 Skizzieren Sie den Verlauf des Generatorstroms in Abhängigkeit der Generatordrezahl! Zeichnen Sie Nennstrom, Maximalstrom sowie Leerlaufstrombereich ein. Skript S.17 Nennen Sie die wichtigsten Verbraucher im Automobil und grob die durchschnittliche Stromaufnahme - Anlasser 100 – 300A Beleuchtung 40A Motorelektronik und Kraftstoffpumpe 20 – 25A Fensterheber 15A Scheibenheizung 30A Scheibenwischer 10A - Innenraumlüfter 20A - Kühlerlüfter 30 – 50A - Dieselvorglühen 25-40A Wie lauten die Anforderungen an einen Anlasser? - Geringes Gewicht und Maße Robustheit Wartungsfreiheit Beschleunigung des Verbrennungsmotors auf Selbstanlaufdrehzahl, auch bei niedrigsten Temperaturen Das KFZ Bordnetz ist alles andere als ein ideales Bordnetz mit konstanter Spannung. Was trägt hierzu bei? - Load Dump - Jump Start - Schalten induktiver Lasten - Verpolung - Ladespannung höher als normale Batteriespannung - Störspitzen - Start mit Anlasser Beschreiben Sie einen Load Dump? Welche Maßnahmen dagegen gibt es? Spannungserhöhung bei Lastabwurf durch fehlen der Batterie (elektr. „Puffer“). Detailliert: - Batterie abgeklemmt oder Zuleitung defekt - Abschalten eines größeren Verbrauchers - Weniger Strom wird benötigt, Regler der Lima kann nicht schnell genug nachregeln und Batterie kann nicht puffern - Spannungsimpuls zwischen 20 und 80 Volt für rund 40 bis 400 msec Energiereicher Spannungsimpuls -> Maßnahmen teuer Z-Dioden-Gleichrichter im Generator bietet zentralen Schutz Was verstehen Sie unter einem Jump Start? Fremdstart eines Fahrzeugs mit 12V Bordnetz aus 24V-Batterie/Schnelladegerät. Auch vorstellbar: Jemand schließt beim überbrücken 2 12V Batterien in Serie. Impulsdauer: 15…300 Sekunden. Typischerweise Funktionsklasse C: Die Störung verschwindet nach Fehler automatisch wieder. Beschreiben Sie, was beim Abschalten eines Versorgungsstrangs mit induktivem Verbraucher geschieht. - Abschaltung des Versorgungsstranges Induktivität will der Stromänderung entgegenwirken und somit Stromfluss aufrecht erhalten Spannung an Induktivität und paralleler Elektronik dreht sich um Spannungsimpuls zwischen -25 und -100V, 2 msec in diesem Bereich Wie kann es zu einer Verpolung kommen, wie lautet die Nennanforderung, und wo liegt die Schwierigkeit dabei? - Z.b. Fremdstarthilfe, oder falsches Anschließen der Batterie - -14V für 60s - Verpolschutz erfordert sehr hohen Aufwand in allen leistungselektronischen Baugruppen Kapitel 3 Welche Vor- und Nachteile hat ein Highsideschalter? Gehen Sie auch darauf ein welche Transistoren verwendet werden können. - Nicht direkt Mikrocontrollerkompatibel Nur eine Lastzuleitung erforderlich Lastzuleitung perfekt gegen Massekurzschlüsse schützbar Kostengünstiger n-Kanal-MOSFET erfordert Ladungspumpe (IGBT, p-kanal oder pnp auch verwendbar) Einzige mögliche Lösung, wenn Gehäuse mit Masse verbunden Lastzuleitung im ausgeschalteten Zustand spannungsfrei, daher reduzierte Korrosionsgefahr Welche Vor- und Nachteile hat ein Lowsideschalter? Gehen Sie auch darauf ein welche Transistoren verwendet werden können. (Vor- und Nachteile sind im Prinzip schon bei Highsideschalter genannt worden) - Massebezoge Ansteuerung -> Mikrocontrollerkompatibel Lastanschluss erfordert 2 Leitungen Beide Leitungen nicht durch LS-Schalter gegen Massekurzschlüsse schützbar Verwendbar sind: N-Kanal, IGBT, npn. (Keine Ladungspumpe erforderlich) Zählen Sie die Vorteile des MOSFET als Leistungsschalter auf. - Keine Durchlassspannungsschwelle - Strombegrenzung - Kurzschlussstrom über Gatespannung beeinflussbar - Keine statische Steuerleistung - Schaltgeschwindigkeit nahezu beliebig einstellerbar - Positiver Temperaturkoeffizient des EIN-Widerstands führt zur Verringerung des Stroms bei Erwärmung Was bietet der MOSFET alleine nicht, was die Notwendigkeit von Smart-Power-Schaltern begründet? - MOSFET liefert keine Mikrocontrollerkompatiblen Informationen Highsideschalter nicht vom Mikrocontroller direkt ansteuerbar Kurzschlussüberwachung/ Abschaltung Übertemperaturüberwachung/ Abschaltung Überspannungsklemmung Unterspannungserkennung Wie definieren Sie „Smart-Power-Schalter?“ „Leistungsschalter mit integrierten Schutz- & Diagnosefunktionen und Mikrocontrollerkompatiblem Interface“ Welche beiden Lösungen zur Integration des Leistungschips kennen Sie und was beeinflusst, welche Lösung die günstigste ist? - Monolithische Integration - Multichip Integration (z.b. Chip-on-Chip, Chip-by-Chip) Welche Lösung am günstigsten ist, ergibt sich aus der benötigten Stromtragfähigkeit Warum werden bevorzugt n-Kanal-MOSFETS eingesetzt, welches Problem ergibt sich daraus bei der Ansteuerung als Highsideschalter und wie wird es gelöst? - n-Kanal-MOSFETS sind wegen geringerer Chipfläche günstiger als p-Kanal - n-Kanal-MOSFETS benötigen Gatespannung überhalb der Betriebsspannung -> Ladungspumpe erforderlich - Ladungspumpe wird typisch zwischen 1 und 3 Mhz betrieben um Kondensatoren klein zu halten In welchem Schaltgeschwindigkeitsbereich liegen typische Smart-Power-Schalter und warum? Was unternimmt man wenn höhere Schaltfrequenzen benötigt werden, und welche Vor- und Nachteile ergeben sich daraus? - Typische Flankensteilheit eines normalen Smart-Power-Schalters: 0,1 bis 1 Volt pro Mikrosekunde Um auf EMV-Maßnahmen weitgehend verzichten zu können Für Schaltungen bis in den MHz-Bereich Bootstrap-Spannungsversorgung nötig Vorteile davon: Leistungsfähig, d.h. für hohe Schaltfrequenzen geeignet Nachteile davon: Nur für getakteten Betrieb möglich (ausser durch Kombination mit Ladungspumpe) Stützkondensator nicht monolithisch integrierbar Welche 4 Überwachungsfunktionen gegen Kurzschluß und Überlast kennen Sie? Überwachung von: - Chiptemperatur - Spannung über dem Leistungshalbleiter - Spannung über der Last - Laststrom (mit Sense-Zellen) Wie werden mit Smart-Power-Schaltern induktive Lasten geschaltet? Welche beiden Bauelemente kommen dabei in Serie geschaltet zum Einsatz? Was ist zu berücksichtigen? - Aktive Abkommutierung durch aktive Spannungsklemmung, Freilaufdiode somit unnötig - Eine Diode und Zenerdiode sind in Serie geschaltet - Abkommutierungsvorgang verursacht Verlustenergie im MOSFET, insbesondere bei periodischer Schaltung -> thermisch berücksichtigen! - Insbesondere niederohmige Induktivitäten gefährlich, weil möglicherweise eine Abkommutierung ausreicht um den Schalter zu zerstören. Abhilfe: Freilaufdiode. Wie funktioniert die Laststrommessung mittels Sense-Zellen und welche Schwierigkeiten gibt es? - Die Ströme im MOSFET verhalten sich bei übereinstimmenden Arbeitspunkten zwischen Hauptzellenfeld und Sensezellenfeld entsprechend dem Verhältnis der Zellenzahlen (MOSFET hat weiteren Anschluss zum Abgreifen des Sense-Strom, der mittels Widerstand RS in ein Spannungssignal umgewandelt werden kann) - Mäßige Absolutgenauigkeit aufgrund uneinheitlicher Arbeitspunkte der Zellen wegen: o Spannungsabfälle an diversen Kontaktierungen o Prozessstreuungen über der Waferfläche o Inhomogene Temperaturverteilung am Chip o Offsetfehler der Auswerteelektronik - Source-Potential der Sense-Zellen muss auf Source-Potential der Hauptzellen geregelt werden - Bei Lowsideschaltern: Regelung im Allgemeinen nicht möglich/ Arbeitspunktverschiebung durch Widerstand RS Welche Möglichkeiten der Lastzustandsdiagnose gibt es und wie lassen sie sich einteilen? - Im EIN-Zustand: o Spannung über dem Leistungsschalter o Laststrom - Im AUS-Zustand: o Ausgangsspannungsüberwachung (Ruhestromverbrauch. Abhilfe durch abschaltbaren Widerstand) Nennen Sie mehrere Vorteile von Smart-Power-Schaltern und einen Vorteil von Relais und Schmelzsicherungen! - Diagnosefähig Geringeres Gewicht und Bauvolumen Geringere Steuerleistung Keine Beschränkung der Einbaulage Höhere Zuverlässigkeit da keine Mechanik Kostengünstige SMD-Montage Integrierte Sicherungsfunktion spart Schmelzsicherungen, Steckfassungen und Verdrahtung - Galvanische Trennung Kapitel 4 Skizzieren Sie die für den Verpol- und Überspannungsschutz relevanten parasitären Strukturen in einem Smart-Power-Schalter! Skript S.54 Wie lautet der Grundsatz des Schaltungsentwicklers beim Verpol- und Überspannungsschutz? Dafür sorge tragen, dass in allen auftretenden Fällen die Ströme durch alle Dioden auf die für das Bauelement zulässigen Werte begrenzt werden. Wie sieht eine sehr einfache Lösung für den Verpolschutz des LOGIKTEILS aus? Widerstand Rbb in den Pluspfad einfügen. -> Dies ist bei vielen monolithischen Smart-Power-Schaltern nicht möglich. Abhilfe: o Widerstand im Masse Pfad (führt zur Verschiebung des Referenzpegel des Mikrocontrollerinterface) o Multichip-Lösungen mit Schutzwiderstand im Pluspfad Wie sieht eine einfache Lösung für den Verpolschutz für den LEISTUNGSHALBLEITER aus, was muss beachtet werden und wie kann man die Schaltung noch verbessern? Überprüfen, ob ausreichende Strombegrenzung evtl bereits durch die Last gegeben ist! -> Thermische Auslegung auf Verpolfall, da Verlustleistung im Verpolfall in intrinsischer Diode: „700mV mal Strom durch Last“ -> Wenn möglich, für ein Aufsteuern des Leistungshalbleiters im Verpolfall sorgen (Spannungsabfall unter Rbb zur Nutze machen) Nennen Sie 6 kritische Lasten die besondere Verpolschutzmaßnahmen erfordern. - Lasten mit Freilaufdiode - Brückenschaltungen (z.b. MOSFET-Brücken) - Induktive Lasten mit geringem ohmschen Widerstand Gegen Verpolspannung zu schützende Lasten Motoren, die nicht in der falschen Richtung anlaufen dürfen Motoren, die bei Verpolung blockieren und dann viel Strom saugen Nennen Sie 5 weitere schaltungstechnische Maßnahmen die dem Verpolschutz dienen - Verpolschutzdiode in der Lastzuleitung Verpolschutzdiode parallel zur Versorgung + Sicherung Verpolschutz-Relais Invers betriebener p-MOSFET Invers betriebener n-MOSFET Was sind die Nachteile (und evtl Abhilfemöglichkeiten) bei Verwendung der Verpolschutzdiode in der Lastzuleitung? - Spannungsabfall von rund 0,8 Volt in vielen Fällen nicht zulässig - Hohe Verlustleistung wegen Spannungsabfall - Schottky-Diode halbiert Verlustleistung (dafür höhere Kosten) Welche beiden Fälle sind bei Verwendung einer Verpolschutzdiode parallel zur Versorgung + Sicherung zu beachten und worin liegen die Ursachen? - Für den Verpolfall muss sichergestellt sein, dass die Sicherung die „Schwachstelle“ ist (und nicht die Schutzdiode/ Leiterbahnen). Ursache kann ein hohes Grenzlastintegral von einer selbstrückstellenden Sicherung sein. - Wird der Auslösestrom überhaupt nicht erreicht, kann dies zu sehr gefährlichen Situationen (Brandgefahr) führen. Mögliche Ursachen sind: Schwache Fahrzeugbatterie/ Sicherung mit falschem Wert, Verpolspannungsbegrenzung durch den Generator Wie funktioniert die Schaltung mit dem Verpolschutz-Relais, und was bringt die Ansteuerung über den Transistor? Im Verpolfall verhindert eine Diode das Anziehen des Relais. Bei Normalpolung steuert ein Transistor auf und lässt Strom durch die Diode und das Relais fließen, welches dann den Laststromkreis schaltet und im Allgemeinen einen vernachlässigbaren Schaltungswiderstand bietet. Durch die Ansteuerung mit dem Transistor schaltet man das Relais nur dann, wenn der Leistungshalbleiter ausgeschaltet ist. Somit muss man den Laststrom nur führen, aber nicht schalten. -> Kosten und Volumenreduzierung. Wie funktioniert der Verpolschutz mit Inversbetriebenen MOSFETS (n und p), wo liegen Vor und Nachteile? Im Normalbetrieb steuern die Transistoren voll auf, im Verpolfall sperren die Transistoren. Der n-MOSFET ist günstiger, benötigt aber wieder eine Ladungspumpe. - Der Spannungsabfall am Transistor (und somit die Verlustleistung) ist äußerst gering und kann beliebig reduziert werden (Kostenfrage). - Der Transistor ist wegen der Inversdiode im Normalbetrieb nicht abschaltbar, und erfordert deshalb separaten Überlastschutz Skizzieren Sie GROB die Auslösecharacteristik der 3 vorgestellten Sicherungsarten und zeichnen Sie den Nennstrom ein. Skript S.66 Nennen Sie 5 Sicherheitskritische Bauelemente, die empfindlich auf Fehlerzustände (wie z.b. weiche Kurzschlüsse) reagieren. - Keramik-Vielschichtkondensatoren Tantal-Elkos Varistoren Leistungshalbleiter Steckverbindungen Führen Sie am Beispiel eines MOSFET aus, was beispielsweise bei einem Ansteuerfehler (zu niedrige Gatespannung) passiert. Wird der MOSFET durch einen Ansteuerfehler nicht mehr voll durchgesteuert, findet im schlimmsten Fall Leistungsanpassung an den Lastwiderstand statt, und das bedeutet eine sehr hohe Verlustleistung im MOSFET. Zusätzliche Schutzmaßnahmen sind daher erforderlich. Kapitel 5 Unterteilen Sie die leistungselektronischen Anwendungen im Kraftfahrzeug nach Lastarten (8) und nennen Sie jeweils Beispiele. - DC-Motoren mit fester Drehrichtung (Anlasser, Innenraumlüfter, Kraftstoffpumpe) DC-Motoren mit umschaltbarer Drehrichtung (Fensterheber, Schiebedach, Sitzverstellung, Seitenspiegel) Elektronisch kommutierte Motoren (Kühlerlüfter, elektr. Klimakompressor, Servolenkung, Fahrantrieb) Spulen (Hupe, Einspritzventile, Anlasser Einrück-/ Haltespulen Beleuchtung (Glühlampen, LED, Xenon) Heizungen (Scheiben, Sitze, Spiegel) Steuergeräte Zündung Welche funktionellen Vorteile bringt die Anwendung der Smart-Power-Technologie im Lichtmodul? - Diagnose defekter Glühbirnen - Kein Sicherungswechsel bei Defekt erforderlich - Kurzschluss- und Überlastschutz PWM-Modulation ermöglicht weiterhin: - Temporäre Ersatzfunktion - Verlängerung der Lampenlebensdauer durch Softstart - Schutz der Glühlampen vor Überlastung bei Überspannung Welche Schaltungslösung schlagen Sie für DC-Motoren mit fester Drehzahl und Drehrichtung vor, und was sind die wichtigsten Eigenschaften? Schlichte Highsideschaltung - Highsideschaltung schützt Motorleitung gegen Kurzschlüsse und Motor bei Blockierung - Aktive Klemmung möglich (Wegfall der Freilaufdiode) - Schalter mit analoger Stromerfassung erlauben Überwachung der Motorbelastung - Minimaler Schaltungsaufwand - Nur bei geringer Schalthäufigkeit sinnvoll Welche Schaltungslösung schlagen Sie für DC-Motoren mit variabler Drehzahl und fester Drehrichtung vor, und was sind die wichtigsten Eigenschaften? ENTEWDER Highsideschaltung wie vorher, nur Schalter PWM-angesteuert und keine aktive Klemmung mehr sondern Freilaufdiode - Vorteil: Effektiver Leitungsschutz - Nachteil: dV/dt-belastete Motorleitung ODER Lowsideschaltung mit parallelem Entstörkondensator am Eingang - Vorteil: EMV-technisch vorteilhaft - Vorteil: Kostengünstig - Vorteil: Hohe PWM-Frequenzen möglich BEIDE Schaltungen nicht verpolsicher. Welche Schaltungslösung (Skizze!) schlagen Sie für DC-Motoren mit variabler Drehzahl und Drehrichtung vor, und was sind die wichtigsten Eigenschaften? Skript S.83 (DC-Motorbrücke) Nicht verpolsicher. - Umpolung via Q1/Q3 bzw Q2/Q4 möglich - PWM bei Strömen bis 10A im Allgemeinen nur mit Lowside-Schaltern - Bei höheren Strömen aktiver Freilauf (Taktung von High und Lowsideschaltern) - Status-Rückmeldung, Diagnose: z.B. Übertemperatur, Leitungsbruch, Motorstrom etc - Schutzfunktionen je nach Komplexität der Motorbrücke Was bietet eine einfache integrierte Smart-Power DC-Motorbrücke? - Highsideschalter als Polwender - Schutz gegen Massekurzschlüsse - Schutz gegen Motorkurzschlüsse und Motorblockierer - Drehzahlregelung mittels PWM an den Lowside Schaltern - Alle Schalter CW-Ein geeignet Was bietet eine integrierte Smart-Power Hochstrom-Halbbrücke? - Vereinfachte Ansteuerung durch p-MOS Highside Schalter Schaltfrequenzen bis 25kHz an HS und LS Schalter möglich Beide Schaltzustände statisch möglich Interne Totzeiterzeugung Einstellbare Schaltflankensteilheit Kurzschlussschutz Diagnose über Strom-Sense Ausgang Zeichen Sie die korrekte Schaltung mit 2 Hochstromhalbbrücken, Motor und zusätzlichem Verpolschutz Skript S. 86 In welcher Schaltung (Skizze!) wird der elektronisch kommutierte Motor verwendet und welche Vor- und Nachteile hat er? Skript S.89 Schaltung nicht verpolsicher - Kostengünstige und robuste Motorenkonstruktion - Langlebig da keine Bürsten erforderlich - Aufwändige Leistungselektronik Was verstehen Sie unter dem „Peak & Hold Betrieb“? Erläutern Sie anhand einer Schaltungsskizze der Einspritzanlage und skizzieren Sie den Verlauf des Stromes. Geben Sie auch die Vorteile und mögliche Anwendungsfelder an. Skript S.91 Der Peak & Hold Betrieb dient einem möglichst optimalen Betrieb induktiver Lasten. Die Last ist dabei an 2 verschieden hohe Spannungsquellen jeweils über einen Leistungsschalter angeschlossen, wobei zunächst die höhere Spannungsquelle geschaltet wird und danach pulsweitenmoduliert die niedrigere Spannungsquelle. Vorteile hieraus: - Hoher Spitzenstrom für hohe Anzugskräfte und hohe Dynamik - Reduzierter Haltestrom zur Reduzierung der thermischen Belastung des Aktors Anwendungen: - Ventile - Hubmagnete - Relais Einige Hauptleitungen an der Batterie sind heute größtenteils nicht abgesichert. Welche 2 Möglichkeiten gibt es und wo liegen jeweils die Vor- und Nachteile? Pyrotechnischer Trennkontakt: - Schutzfunktion - Günstig - Nur einmal verwendbar Intelligente Batterieklemme: - Schutzfunktion - Schalterfunktion (z.B. Wegfahrsperre) - Batteriestrommessung Skizzieren Sie die Zündschaltung! Welcher Leistungstransistor kommt zum Einsatz? Skizzieren Sie die relevanten Strom und Spannungsverläufe. Skript S. 97 Welche Vorteile hat der Zündkerzenstecker mit integriertem Zündkreis (Pencil Coil), und was sind die Herausforderungen? - Leistungselektronik integriert Kein Hochspannungskabel notwendig Kein Zündverteiler Diagnosefähig - Sehr hohe Temperaturen Vibrationsbelastung Feuchtigkeit, Verschmutzung EMV Kapitel 6 Auf welchen 3 Ebenen kann thermisches Management erfolgen? Nennen Sie jeweils 2 Beispiele - System-Ebene (Kühlart, Gehäusetechnik, Art der Systemintegration) - Board-Ebene (Schaltungsträgermaterial, Thermische Wechselwirkungen) - Bauteil-Ebene (Gehäuseauswahl, Bauelementtechnologie) Durch welche 3 Einflüsse (mit jeweils 2 Unterpunkten) wird thermisches Management bedingt? - Normen (Umwelt, Sicherheit) - Betriebsbedingungen (Lastprofile, Verpolung, Kurzschluß) - Umweltbedingungen (Umgebungs- und Kühlmitteltemperaturen, Verschmutzung, Einsatzhöhe) Wie hoch ist typischerweise die Wärmestromdichte in Leistungshalbleitern? 2…10 W/mm² Wie lautet das Fourier’sche Gesetz? Wärmestrom (Watt) = minus Lambda mal Fläche mal Temperaturgradient Wie lautet die Formel für den thermischen Widerstand? Widerstand = d durch (Lambda mal Fläche) Nennen Sie 3 wärmeleitfähige Isolatoren! - Diamant SiC BeO Al2O3 Nennen Sie wichtige wärmeleitfähige elektrische Leiter! - Kupfer Graphit Silber Gold Aluminium Wolfram Magnesium Stahl Titan Wie lautet das Stefan-Boltzmann-Gesetz? 4 4 P = epsilon mal sigma mal fläche mal (T –T0 ) (der einfachkeithalber ist epsilon oft einfach der der wert der Strahlungsquelle. Eigentlich müsste man aber epsilon in abhängigkeit von epsilon1, epsilon2 und fläche2 berechnen) Nennen Sie wichtige Stoffe mit sehr niedrigem und sehr hohem epsilon (= Emissions/Absorptions-Koeffizient)! Niedrig: - Silber - Alu - Kupfer - Zinn - „Spiegel“ - (eher Metall) Hoch: - Lacke - Glas - Lötstopplack Haut Wasser Bitumen Eis (eher Plastik) Was passiert formelmäßig, wenn ein Gehäuse z.b. aus reflektierendem Metall ist, und innen eine Wärmequelle strahlt? - Epsilon vom Gehäuse ist Null Umgebungstemperatur T_null (die die Strahlungsquelle sieht) ist gleich der Temperatur der Quelle T hoch 4 minus T_null hoch 4 = 0 Keine Wärmestrahlung wird abgegeben Wie lautet das Gesetz der Wärmeübertragung bei der Konvektion? P = alpha mal fläche mal temperaturunterschied In welchen Fällen ist eine Lackierung sinnvoll? - Kühlung über freie Konvektion, Strahlungsabgabe möglich - Forcierte Luftkühlung - Gefahr durch Erwärmung durch Fremdstrahlung - Kontaktflächen zu Kühlkörpern, Kühlplatte etc Ja Evtl Nein Nein Wie lautet die Formel für die Wärmekapazität? C = Volumen mal Dichte mal spez. Wärmekapazität (c) Wie lauten die 4 Trade-off’s bei der Auswahl der Aufbautechnik, zwischen denen man wohl immer einen Kompromiss finden muss? - Kosten Wärmewiderstand Elektrische Isolationsfähigkeit Thermische Belastbarkeit >wirtschaftliche Lösung erfordern realistische Belastungsprofile Nennen Sie die verschiedenen Aufbautechniken! - Metall-Keramik-Substrate Insulated-Metal-Substrates PCB-IMS Leadframe-Mold-Technologie Technik, Vor- und Nachteile des Metall-Keramik-Substrat-Aufbaus! Metall-Keramik-Verbund durch Direct Copper/Aluminum Bonding Vorteile: - Sehr niedrige Wärmewiderstände - Hohe Isolationsfestigkeit - Hohe Stromtragfähigkeit der Leiterbahnen - Gute CTE-Anpassung an Silizium Nachteile: - Sehr geringe Integrationsdichte - Relativ teuer - Mehrlagige Aufbauten incl. Durchkontaktierungen sind möglich aber sehr teuer Technik, Vor- und Nachteile der Leadframe-Mold-Technologie Umgespritze Stanzgitterstruktur, die als Schaltungsträger dient. Füllmaterialen verbessern die Wärmeleitfähigkeit des MoldCompounds. Vorteile: - Sehr kostengünstige Hochvolumenfertigung - Flexible Formgebungsmöglichkeiten - Hohe Schutzwirkung (Verschmutzung, mechanische Belastung…) Nachteile: - Relativ hohe Wärmewiderstände - Geringe Entflechtungsfreiheitsgrade - Einschränkungen bei der Integration passiver Bauelemente - Erschwerte Systemmontage Technik, Vor- und Nachteile von IMS! Kupferfolie auf Metallträger mit Isolierschicht Vorteile: - Geringe Wärmewiderstände - Flexible Formgebung Nachteile: - Geringe Integrationsdichte bei Ein-Lagen-Verdrahtung - Begrenzte Isolationsfestigkeit - Erfordert besondere Strukturierungsprozesse - Begrenzte mechanische Belastbarkeit der Lötpads, keine THDs Technik, Vor- und Nachteile von PCB-IMS! Laminate (z.b. FR4) auf Metallträger Vorteile: - Sehr hohe Integrationsdichte durch Mehrlagenverdrahtung - Sehr flexible Formgebung, einzelne bedrahtete Bauelemente möglich - Aufbringung auf Strukturelemente der Anwendung möglich - Technologiebaukasten verfügbar Nachteile: - Mäßig gute Wärmewiderstände - Begrenzte Isolationsfestigkeit Was gehört zu diesem Technologiebaukasten alles? - Multilayer mit dicken Kupferleitungen für Hochstromanwendungen Feinleitertechnik auf Außenlagen für hohe Bestückungsdichte Thermal Vias (Blind, vergraben, gedecket, gefüllt) Prepreg-Stärken ab 50 mikrometer, mehrschichtisolation Glasübergangstemperaturen bis 180 Grad Teilentladungsaussetzspannungen über 1 kV Nennen Sie die 4 Gehäusebauformen von Integrierten Schaltungen und jeweils ein Kommentar dazu - Standart-SO (R_th_typ: 40 bis 500 K/W, Typisch für Logik-Bauelemente, Chip>Bonddrähte>Platine) Advanced-SO (R_th_typ: 8 bis 20 K/W, Typisch für z.b. Smart-Power, Chip>Leadframe>Anschlussbeinchen>Platine) FullPak (R_th_typ: 3 bis 5 K/W, Chip>Leadframe>Pressmasse>Kühlkörper) Power—SO / Power-TO (R_th_typ: 0,5 bis 3, für SMD/Schraubmontage, Chip>Heatslug>Platine) Nennen Sie 3 Gehäuse Neuentwicklungen, jeweils mit Vorteilen! - MOSFET-BGA (sehr gute elektrische Eigenschaften, Chip>Lötkugeln>Leiterplatte) - Bottomless-SO (Kostengünstig, Chip>Leiterplatte) - DirectFET (hervorragende elektrische Eigenschaften, beidseitige Kühlung möglich) Bei allen: sehr gute thermische Eigenschaften, der Reihe nach besser werdend. Warum ist bei der Strombelastbarkeit von Leiterbahnen Vorsicht mit den IPC…-Daten geboten? Was machen wir also? - Sehr alte Datenbasis. Teile davon nicht mehr nachvollziehbar. - Daten sind Funktion des Leiterquerschnitts, d.h. Leiterbahndicke und Breite wird gleich behandelt. Bei flachen Leiterbahnen macht dies jedoch wenig Sinn - Die Einbausituation der Leiterplatte wird nicht berücksichtigt/ Gegenseitige Beeinflussung von benachbarter Stromführender Leiter werden nicht berücksichtigt IPC-Diagramme nur für erste Abschätzung verwenden! Dann messtechnische Verifizierung durchführen Sollte man eher die Leiterbahnbreite oder die dicke erhöhen, um gute thermische Ergebnisse zu erhalten? Die Breite! Nennen Sie 6 Maßnahmen zur Verbesserung der thermischen Verhältnisse! - Maximale Cu-Füllung auf allen verfügbaren Lagen vorsehen! - Thermische Ankopplung an Bauelemente mit großer Oberfläche und guter Wärmeableitung - Auflaminieren der Leiterplatte auf eine Wärmesenke - Durchkontaktierungen als Thermal Vias nutzen - Natürliche bzw forcierte Luftströmungen nutzen - Nicht verfügbare PCB Cu-Flächen durch Bestückbahre Kühlbleche ersetzen Wie verwendet man Wärmeleitpaste richtig? Nur so dick auftragen, das Oberflächenrauhigkeiten gerade so ausgeglichen werden. Was für 6 Thermische Interface-Materialen (TIMs, Wärmeleitstoffe) kennen Sie? - Wärmeleitpasten Wärmeleitgels Elastomer-Folien Klebebänder Phase-Change Materials Wärmeleitkleber Nennen Sie jeweils Eigenschaften/Vor-/Nachteile! - Wärmeleitpasten (R_th_typ ca: 1 Kcm²W, hoher Anpressdruck erforderlich, Schwierig aufzutragen, langfristig Gefahr auszutrocknen - Wärmeleitgels (ähnlich) - Elastomer-Folien (R_th_typ ca: 2 Kcm²W, definierte elektr. Isolationswerte, Vorgefertigte Isolierteile erhältlich) - Klebebänder (ähnlich, keine aufwändigen mechanischen Befestigungen erforderlich, hohe Oberflächenqualität erforderlich) - Phase-Change Materials (R_th_typ ca: 0,5 Kcm²W, Wachsähnliches Material mit Phasenänderung bei typ. 50…100 °C, temperaturbeständigkeit bis 125 bis 200 Grad) - Wärmeleitkleber (R_th_typ ca: 1 Kcm²W, Keine mechanischen Befestigungen nötig, Füllstoffe erlauben definierte Schichtdicken und elektr. Isolationseigenschaften) Was ist das effektivste thermische Management und wodurch zahlt sich der dafür betriebene Aufwand zurück? Die Vermeidung von Verlustwärme! Aufwand hierfür zahlt sich zurück durch: Niedrigere Energiekosten, erhöhte Zuverlässigkeit, reduzierter Kühlaufwand. Kapitel 7 Wodurch unterscheiden sich LEBENSDAUER und AUSFALLRATE? Stellen Sie beide in einer Skizze dar. Skript S. 152 Wie lautet die Formel zur Bestimmung der Ausfallrate und der Mean Time to Failure? Lamdbda = Anzahl der Ausfälle / (Stichprobenumfang mal Zeit) MTTF = Lambda hoch -1 -9 Einheit: 1 fit = 10 /h (Ausfälle pro Stunde) Welche Einflussfaktoren wirken sich negativ auf die Lebensdauer von Al-Elkos aus, welchem Verschleißmechanismus unterliegen sie, und was ist die Verschleißfolge? - Umgebugnstemperatur - Wechselstrombelastung - Frequenz der Wechselstrombelastung - Austrocken des Elektrolyten - Parameterdrift (Kapazitätsabfall, Anstieg effektiver Serienwiderstand) Welche Bauelementfamilien halten 170°C und mehr aus , welche 110°C und weniger? Mehr: - Organische Isolationsmaterialen - Leistungshalbleiter - Magnetika Weniger: - Opto-BE - HV-Elkos Beschreiben Sie den Bauteil-Lebensdauerkiller, wodurch schädigt er beispielsweise, wie kann er minimiert werden? - Temperaturzyklen! („passiv“: typ: 10.000 100Kelvin-Amplituden pro Fahrzeugleben, darauf überlagtert, „aktiv“: 3 Mio. 30Kelvin-Amplituden pro Fahrzeugleben) - Temperaturzyklen schädigen durch mechanische Belastungen aufgrund unterschiedlicher Längenausdehnungskoeffizienten von miteinander fest verbundenen Stoffen. - Effektive Kühlanbindung minimiert die Gesamtamplitude. Faustformel: Eine Erhöhung des Temperaturhubs um 25Kelvin führt zu einer Reduzierung der Lebensdauer um eine Größenordnung. Welches sind die Vor- und Nachteile von Keramik-Vielschichtkondensatoren? Vorteile: - Höchste Strombelastbarkeit - Sehr temperaturstabil - Hohes Kapazitäts-Volumen-Verhältnis - Sehr weiter Spannungsbereich Nachteile: - Bruchgefahr - Bei Bruch sehr hohe Kurzschlusswahrscheinlichkeit > Brandgefahr Welche Maßnahmen kann man zur Erhöhung der Zuverlässigkeit eines Keramik-Vielschichtkondensators (MLCC) treffen? - Keine Platzierung in mechanisch beanspruchten Regionen Bestimmte Gehäusegrößen nicht überschreiten Redundanz durch Serienschaltung zweier Kondensatoren schaffen Einsatz neuster Kondensatortechnologien (MegaCap, FlexiCap, Open-mode) Kapitel 8 Wie lauten die korrespondierenden Größen von elektrischem Stromfluss und Wärmeübertragung? Strom I [A] Spannung U [V] Widerstand R [Ohm] Kapazität [As/V] Wärmestrom P [W] Temperaturdifferenz T [K] Thermischer Widerstand [K/W] Wärmekapazität [Ws/K] Zeichnen Sie ein Leitungsersatzschaltbild, das eine Wärmequelle, mehrere in Serie geschaltete thermische Widerstände enthält, die natürlich alle Wärmekapazität besitzen. Skript S.177 Es gibt beliebig viele elektrische Ersatzschaltbilder, die das thermische Verhalten mit jeder geforderten Genauigkeit beschreiben. Welche zwei ESBs gehören zu den beiden ausgezeichneten Netzwerken? - Das Leitungsersatzschaltbild (auch natürliches ESB, Cauer-Netzwerk…) - Das Partialbruch-Netzwerk (auch Reihen-ESB, Foster-Netzwerk…) Zeichnen Sie das Netzwerk von vorhin als Partialbruch-Netzwerk! Skript S.179 Zählen Sie die Eigenschaften beider Netzwerke auf! Leitungsersatzschaltbild: - Physikalisch basiertes Netzwerk - Widerstände und Kondensatoren korrespondieren zu tatsächlich vorhandenen Elementen und können aus Materialparametern berechnet werden - Wohl definierte thermische Knoten, die einfache Erweiterung und Zugriff auf Temperaturen an inneren Knoten ermöglichen Partialbruch-Netzwerk: - Bauelemente und innere Knoten haben KEINE Korrelation zur physikalischen Struktur! - Änderung im System erfordert Neuparametrisierung ALLER Elemente des Netzwerkes - Sehr einfach anzuwenden, da der Z_thermisch als geschlossener Ausdruck angebbar ist. - Einfach aus Aufheiz- oder Abkühlkurven zu parametrisieren Welche 3 Möglichkeiten (mit Vor/Nachteilen) gibt es, um letztendlich zum Leitungs-Ersatzschaltbild, und somit zu den einzelnen Elementen zu gelangen? - Strukturdiskretisierung (Gut geeignet bei überschaubaren Wärmeströmen) - Transiente FEA (Aufwendige Modellerstellung nötig, lange Rechenzeiten) - Abkühl-/Aufheizkurve (Prototyp erforderlich, Modell Verifikation) Bei den letzten beiden Methoden erhalten wir so die Thermische Sprungantwort, und gelangen dann entweder direkt mit der Numerischen Parameterextraktion zum Leitungs-Ersatzschaltbild, oder über die Numerische Parameterextraktion zum Partialbruch-Netzwerk welches wir wiederum ins Leitungs-Ersatzschaltbild umrechnen können (entweder über Mathematische Umrechnungsverfahren oder über Numerisches Curve-Fitting im Frequenzbereich „Hauruck-Methode“) Welche Vorteile bietet mir die Kopplung elektrischer und thermischer Simulation? - Rückkopplung der modellierten Temperatur auf die temperaturabhängigen elektrischen Bauelemente-Parameter - Thermische Modellknoten erlauben die Simulation externer Kühlbedingungen Kapitel 9 Was will man im modernen KFZ mit der Leistungselektronik als Schlüsseltechnologie versuchen zu realisieren? - Nutzung von Bremsenergie Optimierung Arbeitspunkt Verbrennungsmotor (Hybridantrieb) Energiesparende Hilfsaggregate Neuartige Verbrennungsmotoren Einsatz von Brennstoffzellen Was spricht für den Verbrennungsmotor und was für den Elektromotor? Verbrennungsmotor: - Sehr hohe Energiedichte - Energieverteilungsinfrastruktur verfügbar - Kostengünstiger Energiespeicher E-Motor - Hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen - Generatorbetrieb möglich - Einfache Dezentralisierbarkeit - Flexible Steuerbarkeit Was sind die Energie und Leistungsdichten der wichtigsten Energiespeicher? Pb Akku NimH Li-Ion SuperCap Erdgas Benzin 25…50 Wh/kg 55…80 Wh/kg 130 Wh/kg 5 Wh/kg 13800 Wh/kg 12000 Wh/kg 400 W/kg 800 W/kg 1500 W/kg 4000 W/kg Skizzieren Sie die Drehzahl-Drehmoment-Kurve des E-Motors und Verbrennungsmotors und zeichnen Sie die Bereiche geringsten spezifischem Kraftstoffverbrauchs ein! Skript S.196 Welche Aufgabe kommt somit welchem Aggregat bei einer Kombination zu? Verbrennungsmotor: -Primäre Energiequelle -Bereitstellung der mittleren Antriebsleistung Elektromotor: -Anfahren -Boost-Betrieb -Rekuperation Skizzieren Sie den Parallel, Seriell und Leistungsverzweigten Hyrid und zählen Sie jeweils sauber die Vor- und Nachteile auf. Skript S. 196 Vorteile der Hybridisierung bei Nutzfahrzeugen? - Mobiles Kraftwerk - Völlige Entkopplung von Motordrehzahl, Fahrgeschwindigkeit und Anbaugerätedrehzahl ohne hochkomplexe mechanische Getriebe - Hydraulik-Ersatz Vergleichen Sie den Hybrid mit konventionellen Antrieben! - Verbrauchswerte Ausserorts/Stadt „drehen sich um“ Schadstofffrei und Lärmarm im Stop&Go Verkerh Hohes Anfahrdrehmoment Hohe Spontanität Bremsenergie Rückgewinnung KFZ-Innovationen mit hohem elektr. Leistungsbedarf möglich (Standklima, Aktives Fahrwerk) Netzsteckdose im Fahrzeug Regulierungsleistung fürs öffentliche Stromversorgungsnetz. Welche 4 Argumente fallen Ihnen spontan ökologisch gesehen GEGEN Wasserstoff/Brennstoffzelle ein? - Wasserstoff lediglich Energieträger, keine Quelle Keine bedeutenden natürlichen Wasserstoffquellen auf der Erde Kalte Verbrennung der heißen nicht automatisch unterlegen Wasserstoff aus fossilen Quellen keinen ökologischen Vorteil Welche 3 Möglichkeiten der Wasserstoffspeicherung gibt es? Mit Vor-/ Nachteilen! - Flüssigspeicherung (Hohe Energiedichte, Energieverluste durch Komprimierung und Kühlung, sehr teure Infrastruktur) - Druckspeicherung (Geringe Energiedichte, Kostengünstiger als Flüssigspeicherung, Teure Infrastruktur) - Chemische Speicherung (Höchste Energiedichte, Einfachste Handhabung, Vorhandene Infrastruktur, Kohlenstoffkreislauf erforderlich) Was verstehen Sie unter „Bio-to-Liquid?“ - Mit Hilfe von Energie (Regenerative + Kernkraft) wird Biomasse zu Syn-Fuel umgewandelt, im KFZ verbrannt. Dieses Verfahren erlaubt eine vollständige Verwertung der Biomasse. Brennstoffzellen spucken nur Wasser aus. Kann man deshalb sagen, sie sind automatisch umweltfreundlich? Nein. Es kommt vielmehr auf die ursprüngliche Energiebereitstellung am Anfang an, um zu beurteilen wie umweltfreundlich ein Konzept wirklich ist. Wie lassen sich Hybride nach ihrer Leistung einteilen? - Micro/Mild - Full - Power start stop boost start stop boost drive start stop boost drive e-4wd Welche Leistungsschalter kommen im Hybrid in Frage? Warum? SUPERJUNCTION MOSFET MOSFET - Inversdiode intrinsisch vorhanden - Vorteilhaft bis zu Schalter Sperrspannungen von etwa 250V - Mit steigender Spannungsfestigkeit verschlechtern sich die statischen Durchlasseigenschaften und dynamischen Eigenschaften der Inversdiode dramatisch > stark ansteigende Durchlaßverluste > stark ansteigende Schaltverluste IGBT - zusätzliche Freilaufdiode erforderlich - Diodencharakteristik im Durchlaß - Erhöhte Ausschaltverluste wegen Tailstrom Allgemein: Die Chipkosten-bezogene Stromtragfähigkeit („schaltabare Ampere pro Euro“) nehmen mit der Spannungsfestigkeit stark ab Vergleichen Sie die 3 Möglichkeiten der Unterbringung von Leistungselektronik für Hybride im KFZ! - Separat - Angebaut - Systemintegriert (Geringe Vibrationen, Reduzierte Kühlmitteltemperatur, Hohe Kosten, Zusatzgewicht und Platzbedarf) (Hohe Vibrationen, Reduzierte Kühlmitteltemperatur) (Hohe Vibrationen, Gemeinsamer Kühlkreislauf Miniaturisierung alleine genügt nicht für die Systemintegration, was ist noch notwendig? - Neue Ansätze zur 3D-Integration Neue formflexibel gestaltbare Bauelemente Temperaturstabile Bauelemente Lastwechselstabile Aufbau- und Verbindungstechnologien Effizientere Kühltechniken Neue Software für 3D-Design Neue 3D-Montageverfahren Skizzieren Sie einen Buck/Boost Wandler! Wie funktioniert er, was bringt er, was ist zu beachten? Skript S.237 Buck/Boost-Wandler ist die Kombination aus Tief- und Hochsetzsteller. Wenn man mit ihm Energie von der Hochspannungs auf die Niederspannungsseite übertragen möchte, schaltet man den oberen Transistor periodisch ein und aus. Will man von rechts nach links Energie übertragen, schaltet man den unteren Transistor ein und aus. Beim Ausschalten addieren sich dann die Eingangsspannung und Selbstinduktionsspannung der Spule, was zur höheren Ausgangsspannung führt. Buck/Boost Wandler ermöglicht also Bidirektionalen Energietransfer. Die Spannung auf der Hochspannungsseite muss jedoch immer höher sein als die Spannung auf der Niederspannungsseite. Dank dem Buck/Boost Wandler kann man die in Akkus gespeicherte elektrische Energie (wenn gewünscht) auch wirklich nutzen. Nicht galvanisch isolierend. Welche Nachteile des gerade vorgestellten Wandlers führen dazu, dass noch eine andere Schaltung verwendet wird, und wie sieht diese aus? - Spannungsfenster dürfen sich nicht überlappen - Keine Abschaltung eines hochspannungsseitigen Kurzschluss möglich Skript S.239 behebt diese beiden Nachteile. Durch was wird die passive Baugröße der benötigten Bauelemente bestimmt? Baugröße verhält sich umgekehrt proportional zur Schaltfrequenz. Welche Technologie könnte man bis 30kHz, bis 100kHz, und darüber verwenden? Bis 30: Silicium Leistungshalbleiter Bis 100: Silicium IGBT (tailstrom…) Ab 100: - Si-Mosfet und SiC-Diode - Resonante Topologien (Si-Leistungshalbleiter) - SiC-xFET Was für Möglichkeiten bieten sich, zur Steigerung der Leistungsdichte? - Höhere Schaltfrequenz Optimierte Schaltungstopologien Neue Bauelemente und Materialen (z.b. von Al-Elko auf Keramik-C) Multifunktionale Integration Wie könnte man durch Schaltungstopologien optimieren, und was sind die Vorteile? Mehrphasiger Wandler nach Motto „Silicon instead of Passives“ - moderate Schaltfrequenzen (hoher Wirkungsgrad!) - hohe resultierende Grundfrequenz an den Filterkomponenten - Reduzierte Wechselstrombelastung der Filterkondensatoren (geringere Baugrösse!) Was sind die wichtigsten Eigenschaften des Prius II Antriebskonzeptes? - Keine Kupplung und mechanische Schaltung Hoher Wirkungsgrad durch hoher Anteil der mechanischen Kraftübertragung E1 arbeitet im allgemeinen generatorisch Hohe Anforderungen an E2 bzgl Drehmoment und Drehzahl? DC/DC Wandler hebt Batteriespannung drehzahlabhängig auf bis 500V an. Skizzieren Sie das Antriebskonzept incl aller eben angesprochenen Elementen. Skript S.250
