Automatisierte, holistische Auslegung von Leistungsmodulen

Leistungselektronik ist eine Schlüsselkomponente für eine CO2-neutrale Gesellschaft. Für die Energiewandlung werden leistungselektronische Wandlerstufen benötigt. Auf ihrem Weg von der Quelle zum Verbraucher durchläuft die Energie mehrere solcher Wandlerstufen – deshalb ist ein möglichst hoher Wirkungsgrad essentiell. Das Projekt soll den Weg für ein KI-basiertes Modullayout von leistungselektronischen Wandlerstufen ebnen, um die Effizienz von leistungselektronischen Modulen weiter zu verbessern.
Der Aufbau eines Leistungsmoduls ist ein multi-physikalisches Designproblem, bei dem ein Kompromiss zwischen Kühlung, niedrigen parasitären Elementen sowie dem mechanischen Aufbau gefunden werden muss. Es existieren sehr viele veränderliche Variablen, um die verschiedenen physikalischen und elektrischen Eigenschaften des Moduls anzupassen. Bisher erfolgt die geometrische Auslegung und Optimierung meist klassisch mittels manueller 3D-Simulation gekoppelt mit einer linearen Parametervariation – ein sehr zeitaufwendiger und ressourcenbindender Prozess. Gleichzeitig benötigen die 3D-Simulationen eine hohe Rechenleistung und viel Zeit. Durch die Kombination von einer Datenstruktur mit analytischer Optimierung und KI-gestützter Analyse können hunderttausende Layouts in Sekunden evaluiert, komplexe Designprobleme effizient gelöst und neue Erkenntnisse gewonnen werden - und das bei einer weiteren Steigerung des Wirkungsgrads. Ziel des Projekts ist ein bidirektionaler Wissenstransfer zwischen Hochschule und Unternehmen. Die Firma Semikron-Danfoss teilt ihr Wissen über die Modulauslegung, die Hochschule bringt die Nutzung von KI in den Moduldesignprozess ein. 

01.11.2024 - 31.10.2026