Forschungsprojekte

Automotive Electronics

Die Notwendigkeit den Energieverbrauch weiter zu senken, führt zu einer zunehmenden "Elektrifizierung" des Automobils. Elektroautos benötigen im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeugen nur etwa ein Drittel an Primärenergie. Aufgrund der noch begrenzten Reichweite reiner Elektroautos werden heute Hybridvarianten sowie Elektrofahrzeuge mit kleinen Verbrennungsmotoren - quasi als Notstromaggregate (sogenannte Range-Extender) - entwickelt.

Im Schwerpunkt Automotive Electronics beschäftigen wir uns daher überwiegend mit der Entwicklung und Simulation von Hybrid- und Elektrofahrzeugen. Neben der Energieoptimierung des eigentlichen Antriebstrangs stehen dabei auch Themen wie die Verbesserung von Hilfsaggregaten, wie z.B. der Klimaanlge, im Mittelpunkt unserer Aktivitäten.

Neue Kommunikationssysteme für die Realisierung sicherer Informationsübertragung in Echtzeit, wie sie für neue Funktionen wie Steer-by-Wire oder Brake-by-Wire unbedingt erforderlich sind, bilden weitere Betätigungsfelder. Die Aufgaben werden hauptsächlich im Rahmen großer Förderprojekte (Nationale sowie EU-Programme) in Zusammenarbeit mit renommierten internationalen Partnern durchgeführt.      

Photovoltaics

Da wir als übergeordneten Schwerpunkt unserer F&E-Aktivitäten das Thema der Zero-Emission-Mobility definieren, beschäftigen wir uns auch mit der Stromerzeugung aus regenerativen Quellen. Das größte Entwicklungspotential sehen wir dabei in der Photovoltaik, der direkten Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom.

Während sich heute aufgrund der immer noch hohen Investitionskosten die Märkte nur durch staatliche Subventionen entwickeln können, erwarten wir schon in wenigen Jahren die volle Konkurrenzfähigkeit dieser Technologien am freien Strommarkt. Spätestens dann wird die Photovoltaik einen der wichtigsten Wachstumsmärkte darstellen.

Innerhalb der Photovoltaik beschäftigen wir uns mit folgenden Themenfeldern:

• Engineering für PV-Großanlagen (Planung, Simulation und Monitoring zur Ertragsoptimierung)
• Applikation von PV in Fahrzeugen (Integration von Solarzellen in Pkws und Bussen)
• Entwicklung von modulintegrierten Leistungselektronik-Komponenten zur Vereinfachung der Systemarchitektur und Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades.
• Technologieberatung

Chip-Design

Dem starken Trend nach weiterer Miniaturisierung elektronischer Komponenten wurde durch den Aufbau eines Teams für das Design elektronischer Schaltungen auf Chipebene Rechnung getragen. Modernste Geräte wie Handys und Laptops benötigen Chips, die unterschiedlichen Anforderungen gerecht werden müssen. Einerseits sollen diese elektronischen Bauteile immer mehr Funktionen übernehmen, andererseits sollen sie kleiner und leichter werden und zusätzlich sparsam beim Strombedarf sein. Dieser Herausforderung stellt sich das Chipdesign, also die Entwicklung der Bauteile von der Idee über den Schaltplan bis zum Testen des fertigen Silizium-Halbleiterchips.

Das Projekt „Digital und Mixed Signal Chipdesign“ des Studiengangs „Elektronik & Technologiemanagement“ der FH JOANNEUM Kapfenberg widmet sich dieser Herausforderung. Als Entwicklungs- bzw. Anwendungspartner sind die Halbleiterhersteller austriamicrosystems AG und Infineon Technologies Austria AG sowie das steirische Unternehmen Pieps GmbH beteiligt. Das kürzlich gestartete Projekt wird im Rahmen des Programms „FHplus in COIN“ von der Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) mit 331.000 Euro gefördert. Das gesamte Volumen beträgt 660.000 Euro.

Hardwaredesign (inkl. hardwarenahe Software)

Im Zusammenhang mit „Embedded Systems" steht die Konzeption und Entwicklung von Produkten und Komponenten im Vordergrund. Kombiniertes Design von Hard- und Software sowie der Entwurf von Gesamtgerätefunktionalitäten bilden hier die Hauptaufgaben. Das Transferzentrum „Electronic Engineering“ hat dazu ein Hardwaredesigncenter eingerichtet, in dem mit modernsten Entwicklungs-werkzeugen elektronische Schaltungen sowohl auf Board-level (Leiterplatten) als auch auf Chip-level entworfen werden.

Das Board-Design erfolgt mit der Tool-Chain von Mentor-Graphics und bildet die Grundlage für die Realisierung unserer Produkt- und Komponentenentwicklung. Wir können dabei unter anderem auf viel Erfahrung im Design von Mikrocontroller-basierenden Systemen sowie dem professionellen Aufbau leistungselektronischer Schaltungen für automobile Anwendungen zurückgreifen.

Basierend auf umfassendem Know-How in komplexem Digital-Design sowie RF-Design (Hochfrequenzdesign) werden z.B. auch Kommunikationslösungen entwickelt. Dies reicht von so genannten „Lowest Power Sensor Networks“ über Bluetooth-applikationen bis hin zu Breitband-Lösungen wie z.B. DVB-T oder DVB-H.

Unser RF-Design-Team beschäftigt sich mit Designs, Simulation und messtechnischer Verifizierung von Hochfrequenzschaltungen bis 5 GHz. Die Schaltungen werden dabei auf unterschiedlichsten Trägermaterialien wie impedanzkontrollierte Kunstharzlaminate oder LTCC (Low Temperature Cofire Ceramics) realisiert: Für diese Aufgaben stehen professionelle Entwicklungswerkzeuge wie ADS, Sonnet usw. zu Verfügung. Die messtechnische Verfizierung erfolgt in unserem bestens ausgestatteten Hochfrequenzlabor. Ausgehend von dem Know-How im Hochfrequenzbereich beschäftigen wir uns auch intensiv mit Digital High Speed Designs, wo es darum geht, durch entsprechenden Lagenaufbau und Leiterbahnführung eine hohe Signalintegrität zu erreichen.

Automation & Control

Im enorm breiten Feld der Automatisierungstechnik haben wir uns auf einige Themenfelder spezialisiert:

• Feldbuskommunikationssysteme in der industriellen Automation (CAN, Industrial Ethernet, Powerlink. Profinet)
• Automatisierung in der Automobilindustrie mit Fokus auf Rapid Prototyping Verfahren in der Software Entwicklung
• Drahtlose Sensor-/Aktor-Netzwerke (ZigBee)
• Automatisierung von Meßsystemen auf Basis Lab-view und Lab-windows
• Remote Control Systems: Systeme zur Fernsteurung und -überwachung von Geräten und Anlagen über Internet (z.B. Überwachung großer PV-Systeme, Remote Monitoring von Stromtankstellen)
• Entwicklung von Micro SPS