FP – Untersuchungen zur passiven Temperaturwechselfestigkeit von Leistungsmodulen unter kryogenen Bedingungen

Die Europäische Union schreibt innerhalb des Green Deal das Ziel aus, bis 2050 Klimaneutralität zu erreichen.
Deshalb streben jüngste Entwicklungsaktivitäten in Europa und weltweit auf die Elektrifizierung des Luftfahrtsektors zu. Ein wahrscheinliches Szenario in diesem Zeithorizont für regionalen Luftverkehrs sind vollelektrische, brennstoffzellenbasierte Antriebssysteme. Um hohe Tankvolumina zu vermeiden, wird Wasserstoff verflüssigt bei einer Temperatur unterhalb dessen Siedepunkts von -253°C gespeichert. Hocheffiziente Flugzeugarchitekturen mit supraleitenden Motoren und Kabeln werden häufig als direkte Folge dieser Kühlkapazität an
Bord untersucht. Auch die Leistungselektronik kann vom Kühlen mit kryogenen Temperaturen profitieren. Der
Ein-Widerstand von Transistoren kann drastisch reduziert werden, wodurch deren Leitendverluste auf ein Minimum sinken. Die aus der Kühlung resultierende Temperaturwechselbelastung stellt jedoch eine extreme
Beanspruchung der Aufbau- und Verbindungstechnik dar. Innerhalb dieser Arbeit sollen deshalb Leistungsmodulaufbauten mit unterschiedlichen Materialien auf deren Ausfallursachen getestet werden.
Daraus ergeben sich folgende zu bearbeitenden Aufgabenstellungen:
• Einarbeitung in die Aufbau- und Verbindungstechnik von Leistungsmodulen mit speziellem Fokus auf
die Anwendbarkeit bei kryogenen Temperaturen
• Aufbau unterschiedlicher Leistungsmodule und Ableitung eines geeigneten Testplans
• Untersuchung der passiven Zyklenfestigkeiten an einem bereits existierenden Prüfstand
• Analyse der mechanische Ausfallursachen (SAM, REM, Schliffbilder etc.) und der elektrischen Parametervariation (Teilentladungsfestigkeit, Ein-Widerstand der Transistoren)

Bearbeiter: Luca Bergsch

Betreuer: Julius Zettelmeier

Für Studienfächer: EEI

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März