Neue Wide Band Gap (WBG)-Halbleiter haben in den letzten Jahren effiziente leistungselektronische Wandler im Betriebsfrequenzbereich 3-30 MHz (RF-Band) ermöglicht. Damit kann eine sinnvoll nutzbare kontaktlose Energieversorgung (Wireless Power Transfer, WPT) über elektrische Felder (Capacitive Power Transfer, CPT) realisiert werden, trotz der üblicherweise kleinen Koppelkapazitäten im Pikofarad-Bereich. Mögliche Anwendungen sind Hilfsenergieversorgungen in leistungselektronischen Wandlern oder Ladesysteme.
Für Anwendungen im unteren Leistungsbereich kann CPT besonders einfach eine gleichzeitige Versorgung vieler Verbraucher realisieren, wenn diese parallel entlang einer hochfrequenten Leitung als primärseitiges Koppelelement angeordnet sind. Deren geometrische Anordnung erlaubt dabei viele Freiheitsgrade. Durch eine geeignete geometrische Anordnung der primär- und sekundärseitigen Koppelflächen erscheint auch eine positionstolerante Energieübertragung in drei Dimensionen (x, y, φ) möglich.
Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, geeignete Anordnungen zu finden, mit denen die übertragbare Leistung maximiert und die positionsabhängigen Leistungsschwankungen minimiert werden können. Im ersten Schritt soll auf Basis bestehender Vorarbeiten ein numerisch-analytisches Berechnungsverfahren zur Bestimmung einer Figure-of-Merit (FOM) für die Eignung einer Anordnung entwickelt werden. Darauf aufbauend sollen geeignete Geometrien gefunden, untersucht und optimiert werden. Eine Optimierung kann beispielsweise mittels genetischer Algorithmen oder Reinforcement Learning erfolgen. Abschließend kann ein gefundenes Optimum anhand eines Demonstrators implementiert und verifiziert werden.
Bearbeiter: Laurenz Berr
Betreuer: Adrian Amler
Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März