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Das Leuchtturmprojekt der Leistungselektroniks-Division: Tiny Power Box © Franz Vollmaier/SAL
Das Leuchtturmprojekt der Leistungselektroniks-Division: Tiny Power Box © Franz Vollmaier/SAL

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Klein aber fein - ein Blick auf die Leistungselektronik

06.04.2020

In den Labors von SAL arbeiten Mitarbeiter der Division für Leistungselektronik an der Entwicklung eines besonders leistungsstarken Ladereglers für Elektroautos. Durch Kooperationen mit Partnern aus der Industrie sollen hier anwendungsnahe Lösungen für elektrische Energiewandler entstehen.

"Ich möchte nicht so gerne an Standorte denken, sondern an das Produkt, das am Ende steht, und da ist der Standort nur im Hintergrund", betonte Rudolf Krall, Leiter der Division für Leistungselektronik, im Gespräch it APA-Science. Ein Denken in Standorten ist bei den Silicon Austria Labs ohnehin schwierig, da die einzelnen Forschungsabteilungen meist auf mehrere Standorte aufgeteilt sind und kooperativ arbeiten. Die Leistungselektronik ist sowohl in Graz als auch Villach stationiert. Obwohl sich Kralls Büro in Villach befindet, verbringt er deshalb nach eigenen Angaben die Hälfte seiner Arbeitszeit in Graz.

"Viel Leistung auf kleinem Bauraum"

Solange sich SAL noch in der Aufbauphase befindet, ist auch die derzeitige Anzahl an Forschungsprojekten in den meisten Divisionen noch überschaubar. Mit einem Projektvolumen von über 3 Millionen Euro und fünf Industriepartnern ist die Tiny Power Box das absolute Leuchtturmprojekt der Leistungselektroniks-Division. Besonders an dem Onboard-Charger für Elektroautos soll seine Größe und seine Effizienz sein. "Viel Leistung auf kleinem Bauraum", fasst Krall zusammen.

"Man soll die Batterie schnell laden können, aber gleichzeitig soll er klein sein und wenig Gewicht haben, damit er wenig Platz im Auto braucht. Das ist von der Automobilindustrie gewünscht." Bei Punkten wie diesem kommt das Know-How der Industriepartner zum Zug. Infineon Austria und AT&S Austria sind beispielsweise in der Automobilindustrie tätig und haben viel Erfahrung in dem Bereich. "Das ist ein großer Vorteil des Kooperationsmodells", so Krall, "dass wir die Möglichkeit haben, Industriepartner unterschiedlichste Bereiche und SAL so zusammenzuführen, dass jeder seine Stärke einbringen kann, um in Summe eine Innovation zu schaffen, die alleine nicht möglich gewesen wäre." Neben ihrer Expertise steuern die Partner, zu denen neben den bereits genannten auch Fronius International, TDK Electronics sowie die AVL List gehören, auch Material und Personal bei.

Ein weiterer Punkt der Tiny Power Box soll die Effizienz sein, "also dass möglichst wenig von der elektrischen Leistung, die man aus der Steckdose in die Batterie überführt, in Wärme umgesetzt wird. Idealerweise geht natürlich die gesamte Leistung aus der Steckdose in die Batterie, das ist aber physikalisch nicht möglich." Außerdem soll der Laderegler auch in der Lage sein, den Energiefluss umzukehren und Strom aus der Batterie zurück ins Netz zu speisen. Besitzer eines E-Autos könnten die Energie im Batteriespeicher somit auch dazu nutzen, ihren Haushalt zu versorgen, gibt Krall ein Beispiel für potenzielle Anwendungen.

Weibliche Mitarbeiter gesucht

An dem Projekt arbeiten ungefähr acht Vollzeitäquivalente von SAL, zählt Krall auf, sowie mehrere Mitarbeiter der Partner. Die Forschungsabteilungen sind dabei nicht voneinander abgegrenzt, "das wollen wir auch gar nicht", unterstreicht Krall. "Es ist immer unser Ziel, die gesamten Kompetenzen, die SAL hat, gemeinsam zu nutzen. Um anhand der Tiny Power Box zu sprechen: Es ist nicht nur die Division Leistungselektronik dabei, sondern auch die Division Integration Technologies, beispielsweise die Research Unit EMCC (Anm.: Electromagnetic Capability and Coexistence, die sich mit Störverhalten aufgrund elektrischer und magnetischer Felder beschäftigt. Denn wenn man kleine Systeme bauen möchte und alles näher zusammenrückt, dann wird auch die Wahrscheinlichkeit immer größer, dass sich die Systeme gegenseitig beeinflussen und stören."

Neben der Tiny Power Box betreiben die Forscher von SAL auch Eigenforschungsprojekte, um sich hauseigenes Wissen für zukünftige Projekte anzueignen. Ein solches Eigenforschungsprojekt ist 'Precision', das die Simulationsmöglichkeiten der Leistungselektronik vertiefen soll. "Die Industrie hat immer den Wunsch, dass nicht gleich alles in Hardware umgesetzt wird, sondern die Dinge bereits auf Simulationsebene sehr genau angesehen und bewertet werden. Deshalb ist es wichtig, neben der Hardware eine entsprechend genaue Simulationsumgebung zu schaffen, wo man ganzheitlich simuliert, also elektrisch und thermisch nicht mehr entkoppelt sondern gemeinsam betrachtet. Wir arbeiten hier sehr stark an dieser Co-Simulation", erklärt Krall. Obwohl vom Umfang her nicht mit dem Ladecharger vergleichbar, sei es intern von großer Bedeutung.

Die zwölf Mitarbeiter, die an den Projekten beteiligt sind, sind dabei alle männlich. "Leider ist es sehr schwierig, in der Leistungselektronik weibliche Absolventen zu finden", lamentiert Krall den nicht vorhandenen Frauenanteil in seinem Team. "Das beklage nicht nur ich, das beklagt die Industrie. Das ist österreichweit so." Da aber SAL erst über einen Bruchteil der Mitarbeiter verfügt, die im Vollausbau beschäftigt werden sollen, wird sich vielleicht auch in Kralls Team in den nächsten Jahren diesbezüglich noch etwas ändern.

Von Anna Riedler / APA-Science

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