Uni Stuttgart entwickelt kompaktes E-Bike-Ladegerät

Forschende der Universität Stuttgart haben ein Ladegerät für E-Bikes und E-Roller entwickelt, das in Sachen Leistung und Kompaktheit neue Maßstäbe setzen soll. Noch handelt es sich um einen Prototypen – dieser ist aber nur wenig größer als stecker-integrierte Ladegeräte für andere Anwendungen.

Die Grundidee der Forschungsgruppe: E-Biker wünschen sich zum einen stärkere Akkus, aber vor allem kürzere Ladezeiten mit einem Ladegerät, das unterwegs im Rucksack möglichst wenig Platz wegnehmen soll. Nach einer Analyse der auf dem Markt erhältlichen Ladegeräte haben die des ILH und des ILEA in einem gemeinsamen Projekt die für ihr Ladegerät am besten geeignete Anordnung der Schaltungen festgelegt.

Dabei standen sie vor mehreren Herausforderungen. Zum einen haben Ladegeräte für Akkus einen breiteren Betriebsbereich als einfache Netzteile – sie müssen über den sogenannten Ladezustand verschiedene Spannungen und Ströme eingestellt werden, um den Akku schnellstmöglich und gleichzeitig möglichst schonend aufzuladen. Zum anderen mussten trotz der engen Anordnung der Schaltungen Hotspots vermieden werden. Da das Gehäuse wasserdicht sein muss, ist es vollständig geschlossen. Die Kühlung erfolgt somit nur durch passive Konvektion, dennoch darf an keiner Stelle eine bestimmte Maximaltemperatur überschritten werden.

Die Lösung der Stuttgarter: Statt auf Halbleiter aus Silizium wurden Chips aus Gallium-Nitird (GaN) verwendet. An diesem Material wird seit einigen Jahren geforscht, einige auf dem Markt erhältliche Smartphone-Ladegeräte mit GaN-Halbleitern ermöglichen bis zu 120 Watt bei kleinem Bauraum. Das E-Bike-Ladegerät der Uni Stuttgart nutzt sechs eigens entworfene Leistungsstufen mit GaN-Halbeitern. Das Ergebnis: Das Ladegerät soll 150 Watt bei einer Leistungsdichte von 1,6 kW/Liter ermöglichen. Oder anders gesagt: Die gleiche Leistung bei halb so großem Volumen.

Ob und zu welchen Preisen ein solches Ladegerät auf den markt kommen könnte, geht aus der Mitteilung der Universität nicht hervor.
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