Leistungselektronik für bidirektionales Laden
GaN4EmoBiL macht E-Autos zu Stromspeichern
Fraunhofer IAF und Ambibox zeigen ein kompaktes bidirektionales DC-Ladesystem auf GaN-Basis. Der Demonstrator soll für 800-V-Batterien ausgelegt sein und bidirektionales Laden mobiler machen. Gezeigt wird der Demonstrator auf der PCIM 2026.
Bidirektionaler 3-kW-Off-Board-Charger auf GaN-Basis für Elektrofahrzeuge der 800-V-Klasse.
Fraunhofer IAF
Forschende des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Festkörperphysik IAF haben im Projekt GaN4EmoBiL ein leistungselektronisches Modul auf Basis von Galliumnitrid (GaN) für bidirektionale Gleichstrom-Ladesysteme der 800-V-Klasse entwickelt. Projektpartner Ambibox integrierte das Modul in den Demonstrator eines bidirektionalen, einphasigen Off-Board-Ladegeräts für Elektrofahrzeuge. Das Modul nutzt GaN-Bauelemente der 1200-V-Klasse auf isolierendem Substrat. Im Demonstrator sollen sie bei Batteriespannungen von 150 bis maximal 920 V evaluiert werden. Damit zeigt das Projekt, welches Potenzial GaN-Leistungselektronik für kompakte und effiziente Ladesysteme in der Elektromobilität bietet.
Was kann der 3-kW-Off-Board-Charger?
Der Demonstrator ist auf bis zu 3 kW bidirektionale Leistung ausgelegt. Im Unterschied zu fest im Fahrzeug verbauten On-Board-Chargern wandelt der Off-Board-Charger den Strom außerhalb des Fahrzeugs. Das kann Gewicht, Bauraum und Systemkosten im Fahrzeug reduzieren. Zwar fällt die Ladeleistung geringer aus als bei typischen On-Board-Systemen mit 11 oder 22 kW. Dafür ist der Demonstrator mobil, kompakt und flexibel einsetzbar. Er verfügt über ein Gesamtvolumen von 8,3 l und ein Gewicht von 5,7 kg inklusive Steckern. Durch CCS-Stecker und Schutzkontaktstecker lässt sich das System vielseitig nutzen.
Warum ist bidirektionales Laden wichtig?
Bidirektionales Laden macht Elektrofahrzeuge zu mobilen Energiespeichern. Sie können Strom aus dem Netz aufnehmen und bei Bedarf wieder einspeisen – etwa bei Lastspitzen oder zur Nutzung überschüssiger erneuerbarer Energie. Besonders für 800-V-Batteriesysteme sind dafür leistungsfähige Halbleiter mit hoher Sperrspannung erforderlich. GaN gilt hier als vielversprechender Wide-Bandgap-Halbleiter. Die Technologie ermöglicht hohe Schaltgeschwindigkeiten, geringe Verluste und kompakte Bauformen. In der Elektromobilität kann das zu effizienteren Energiewandlern, geringerem Gewicht und besseren Kostenstrukturen beitragen.
Fraunhofer IAF zeigt Demonstrator auf der PCIM 2026
Das Fraunhofer IAF präsentiert den GaN-Lader auf der PCIM Expo & Conference 2026 vom 9. bis 11. Juni in Nürnberg. Am Stand 260 in Halle 6 zeigt das Institut neben weiteren GaN-basierten Komponenten und Modulen den Demonstrator des bidirektionalen Ladesystems. Begleitend stellen Forschende des Instituts aktuelle Arbeiten im Konferenzprogramm vor. Dr. Michael Basler eröffnet die PCIM Conference am 9. Juni mit der Keynote „The GaN Evolution: Lateral, Vertical, and Bidirectional – What’s Next?“. Weitere Beiträge behandeln unter anderem GaN-HEMTs, GaN-„Bricks“, Leistungsskalierung und monolithische bidirektionale GaN-Schalter.
Was ist GaN4EmoBiL?
GaN4EmoBiL soll ein intelligentes und kostengünstiges bidirektionales Ladesystem demonstrieren. Dazu erforschen die Projektpartner GaN-Hochvolt-Transistoren auf kostengünstigen alternativen Substraten, bidirektional sperrfähige Leistungsschalter sowie Systemkomponenten für On- und Off-Board-AC- und DC-Ladegeräte. Gefördert wird das Projekt vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Programms „Elektro-Mobil“.
