Elektrische Energie

Ein Wegbereiter für eine verbesserte Flugzeugeffizienz, Einsatzflexibilität und ein Schlüsselelement zur Steigerung der Effizienz in der Luftfahrt.

(MEA) wird hauptsächlich durch die Notwendigkeit angetrieben, die Betriebsökonomie von Flugzeugen für den kommerziellen Fluglinienbetreiber zu verbessern oder Leistungsverbesserungen für den militärischen Nutzer zu erzielen. Elektrizität als Energieübertragungs- und Funktionssteuerungsinstrument ist die effizienteste Methode, wenn man bedenkt, dass sie beispielsweise durch einzelne Drähte und nicht durch Rohre für die Hydraulik verläuft. Der Einsatz von mehr Elektrizität in Flugzeugen, um größere Lasten für die Schub-/Auftriebserzeugung oder militärische Systeme der nächsten Generation anzutreiben, bringt mehrere Herausforderungen mit sich . Dabei geht es um den Einsatz von Hochspannung, thermische Effizienz und Sicherheit. Das Electrical Power-Team von GE Aerospace steht an vorderster Front bei der Lösung dieser Herausforderungen.

• Leistungsdichte zur Verbesserung der Plattformleistung. • Verteiltes Lastmanagement zur Reduzierung des Verkabelungsgewichts und zur Vergrößerung des Nutzraums. • Sichere Verwendung von Hochspannungen zur Stromversorgung zukünftiger Antriebs- oder Missionssysteme. • Systemkonfigurierbarkeit, die eine effiziente Implementierung von Plattformänderungen ermöglicht Bedarf, vom Hersteller • Fachwissen zur Integration und Zertifizierung von Stromversorgungssystemen, um das Risiko der Ausführung neuer Programme zu reduzieren

Die Stromerzeugungssysteme von GE Aerospace haben ihre Leistung und Zuverlässigkeit in den härtesten Umgebungen unter Beweis gestellt. Weltweit wurden mehr als 10.000 Einheiten ausgeliefert.

Die Stromerzeugungssysteme von GE decken ein breites Spektrum von 115-VAC-, 230-VAC- und 270-VDC-Anwendungen ab, darunter Generatoren mit variabler Frequenz, Generatoren mit variabler Drehzahl und konstanter Frequenz und Startergeneratoren. Wir bieten integrierte Systeme an, die die Steuer- und Leistungselektronik mit der Turbomaschine verbinden, oder Split-Systeme mit einer separaten Konverter-/Generatorsteuereinheit.

GE bietet sowohl luft- als auch ölgekühlte Systeme und deckt das gesamte Spektrum von Haupt-, APU-, Backup- und Notgeneratoren für Flugzeuge ab. Mehrere unserer ölgekühlten Generatoren verwenden GEs patentierten Trockenhohlraumkühlungsansatz, der die Systemeffizienz und -zuverlässigkeit erheblich verbessert und gleichzeitig die Möglichkeit bietet, die Kühlkreisläufe von Motor, Getriebe und Generator in einem einzigen gemeinsamen Ölsystem zu kombinieren.

Die Stromerzeugungssysteme von GE sind in Bezug auf Einlasskühltemperaturen, Leistungsdichte und Effizienz branchenführend. Der Einsatz von Schlüsseltechnologien wie Siliziumkarbid, Mehrkanalextraktion und additiver Fertigung verbessert die Leistung und senkt die Kosten.

GE Aerospace ist ein etablierter Anbieter von Stromverteilungssystemen für Flugzeuge, der Kunden wie Lockheed Martin, Boeing, Gulfstream und Dassault unterstützt und gleichzeitig Primär- und Sekundärsysteme für Flugzeuge wie die F-35, B777, Apache AH-64, G500/600 und die Falcon 10X liefert . GE Aerospace verwaltet die Stromversorgung von Flugzeugen bei 28 V, 115 V und 270 V mit Halbleiter- und mechanischen Schalttechnologien.

In Zusammenarbeit mit Kunden entwirft, testet und unterstützt GE Aerospace nicht nur die elektrischen Systemkomponenten, aus denen die Primär- und Sekundärsysteme bestehen, sondern bietet auch Dienstleistungen und Support an, die Folgendes schaffen:

Im Bereich der Energiesystemsteuerung bietet GE auch Energiespeicher- und -managementlösungen an und stellt Lockheed Martin 270 VDC und 28 VDC für das F-35-Flugzeug zur Verfügung

Die erstklassigen Siliziumkarbid-Festkörper-Leistungsschalter von GE Aerospace ermöglichen in Kombination mit den Kompetenzen bei der Entwicklung elektrischer Hochleistungssysteme die Entwicklung einer Reihe von Wechselrichter-, Konverter- und Leistungselektroniklösungen für Fahrzeuge im Land-, See- und Luftbereich. Seine Lösungen bieten kompaktes, temperaturtolerantes und zuverlässiges Schalten, wenn hohe Spannung und hohe Energie in kompakten Fahrzeugräumen und -umgebungen verwaltet werden müssen.

Der Einsatz von Hochspannung und Energieniveaus in Fahrzeugen ist ein Schlüssel zur Steigerung der Leistungseffizienz und zur Lösung von Problemen wie Nachhaltigkeit und Konditionierungsleistung für hochenergetische militärische Missionssysteme.

Die Fortschritte von GE bei SiC- und Hochleistungssystemdesigns haben die Aufmerksamkeit der US-Armee erregt. GE hat mit dem CCDC Ground Vehicle Systems Center (GVSC) der US-Armee, früher bekannt als TARDEC, zusammengearbeitet, um Hochspannungsarchitekturen für Bodenkampffahrzeuge mit hohem Leistungsbedarf zu entwickeln, die zukünftige Anforderungen in den anspruchsvollsten Umgebungen der Welt erfüllen können. Unsere Systeme wurden ausgiebig im Labor und in der Praxis getestet, um zu zeigen, dass sie der Herausforderung gewachsen sind. All dies war dank der SiC- und Designfähigkeiten von GE sowie durch die Partnerschaft und Finanzierung von GVSC möglich.

Lesen Sie weitere Informationen zur Partnerschaft von GE mit GVSC

Der hocheffiziente integrierte Starter/Generator-Controller (ISGC) aus Siliziumkarbid (SiC) von GE wurde speziell für das Kampffahrzeug der nächsten Generation (NHCV) entwickelt. Das Design nutzt die neueste Generation der SiC-MOSFETs von GE und bietet unübertroffene Leistungsniveaus und Haltbarkeit für die rauesten Umgebungen.

Die Lösungen von GE sind auch von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung der nächsten Generation von Seeverteidigungssystemen und gerichteten Energiewaffensystemen. Gemeinsam mit unseren Kollegen von GE Power (Marine) helfen unsere SiC-Konverter dabei, die Energiemagazine der USS mit Strom zu versorgen.

Aufgrund unserer SiC- und Systemkompetenz hat GE erhebliche Fortschritte bei Hybrid-Elektroflügen, Hochleistungsfahrzeugsystemen und elektrischen Antriebssystemen erzielt. Systeme mit Leistungsfähigkeiten, die früher unmöglich waren, sind jetzt möglich, und sie sind außerdem kleiner, leichter, effizienter und kühler als ihre Silizium-Vorgänger. SiC-MOSFETs und die Erfahrung im Bereich Power Packaging sind Schlüsselkomponenten für den Erfolg von GE, diese Errungenschaften der Welt zu ermöglichen.

GE blickt auf eine Zukunft der Luftfahrt und hybridelektrischer Flugzeuge, die für einige vielleicht weit entfernt erscheint, für GE jedoch nicht. Unser Global Research Center (GRC) entwickelt derzeit in Zusammenarbeit mit dem Aviation-Geschäft von GE einen SiC-basierten, leichten Wechselrichter für die Leistungsumwandlung der MW-Klasse, der im Rahmen zweier Programme an den von der NASA festgelegten Zielen für Leistungsdichte und Effizienz arbeitet.

Dieser neuartige Wechselrichter wird den Stand der Technik vorantreiben, indem er die ultrahohen Wirkungsgrade und Hochspannungs-SiC-Leistungsgeräte von GE nutzt, um den branchenweit besten Spitzenwirkungsgrad der Stromumwandlung (Ziel 99 %) und Leistungsdichte (Ziel 19 kW/kg) zu erreichen für die aktiven Komponenten)

Dieser SiC-basierte MW-Wechselrichter wird am Boden getestet und stellt den ersten Schritt hin zu einem leichten, flugtauglichen Wechselrichter dar, der hybrid-elektrische Flugzeuganwendungen ermöglicht. Diese Technologie könnte die Art und Weise, wie wir in Zukunft reisen, revolutionieren.

So wie Silizium (Si) vor 30 Jahren zum Halbleiterstandard wurde, revolutioniert SiC nun die Elektrizitätsindustrie. Es kann bei Temperaturen arbeiten, die für Si-Chips unerreichbar sind, und kann bei viel höheren Frequenzen arbeiten, da diese Geräte viel effizienter sind. SiC-basierte Geräte können ebenfalls die gleiche Leistung wie Si-Geräte bewältigen, sind jedoch halb so groß und schwer.

Treibstoffeinsparungen durch Reduzierung des Flugzeuggewichts um 1.000 Pfund.

Erhöhung der Reichweite weiterer Elektrofahrzeuge um 10 %.

Eliminierung komplexer und schwerer Kühlsysteme in Fahrzeugen.

Entwerfen von Systemen mit Leistungsniveaus, die mit der aktuellen Technologie noch nicht erreichbar sind.

Für 200 °C ausgelegter Chip, reduzierte Komplexität, Kosten und Größe des Kühlsystems

Reduzierte Verluste, verbesserte Größe, Gewicht und Leistungsfähigkeit

2x Leistungsdichte bei gleicher Größe und gleichem Gewicht

Robuster gegen Hitze, Strahlung und elektromagnetische Störungen.

Ultradünnes Profil, das im Vergleich zu drahtgebundenen Modulen eine Platzersparnis von 40 % und die doppelte Kühlung ermöglicht

GE ist seit fast zwei Jahrzehnten führend in der Entwicklung der SiC-Technologie. Vom Chipdesign und der Komponentenentwicklung bis hin zur vollständigen Systemimplementierung hat GE erstklassige Leistung bei Leistungsgeräten, fortschrittlichen Verpackungen und Leistungselektronikanwendungen bewiesen. GE bot den branchenweit ersten -55 bis 200˚C MOSFET an

Erste SiC-Photodiodenstudien für UV, Verbrennung.

Weltweit erster SiC-Operationsverstärker mit Hochtemperaturbetrieb.

SiC Flame Tracker (UV-Verbrennungsmonitor) geht in Produktion. Erstes SiC-Produkt.

Voll funktionsfähige 4-Zoll-SiC-Fertigung vor Ort, nachweislich MOSFET-VTH-stabil bei 200 °C.

MOSFET der 1. Generation: AEC-Q101-qualifizierter 1,2-kV-SiC-MOSFET mit branchenführender Leistung.

ISO9001: 4"-Fertigung.

Herstellung und Verpackung von 6-Zoll-Geräten.

MOSFET der 3. Generation: AEC-Q101-qualifizierter 1,2-kV-SiC-MOSFET, 200 °C ausgelegt. 1,2 kV, 25 mΩ.

SiC ermöglichte einen Demonstrator der US-Armee für Kampffahrzeuge der nächsten Generation.

Erster SiC-Konverter der Luftfahrtindustrie mit GE SiC.

3x höhere Zuverlässigkeit

<25 % Schaltverluste

4-fache Schaltfrequenz

2x Leistungsdichte

AEC-Q101-qualifiziert

Leistung und Stromdichte

Widerstand und Induktivität

Robustheit

Gewicht

Leistungsdichte

Stromqualität

1–5 % Systemeffizienz

2x Leistungsdichte

2x Zuverlässigkeit

Nachhaltigkeit beim MEA-Schmalkörper

500-1.000 Pfund Gewicht

1–3 % Kraftstoffverbrauch

Aufgrund unserer SiC- und Systemkompetenz hat GE erhebliche Fortschritte bei Hybrid-Elektroflügen, Hochleistungsfahrzeugsystemen und elektrischen Antriebssystemen erzielt. Systeme mit Leistungsfähigkeiten, die früher unmöglich waren, sind jetzt möglich, und sie sind außerdem kleiner, leichter, effizienter und kühler als ihre Silizium-Vorgänger. SiC-MOSFETs und die Erfahrung im Bereich Power Packaging sind Schlüsselkomponenten für den Erfolg von GE, diese Errungenschaften der Welt zu ermöglichen.

GE blickt auf eine Zukunft der Luftfahrt und hybridelektrischer Flugzeuge, die für einige vielleicht weit entfernt erscheint, für GE jedoch nicht. Unser Global Research Center (GRC) entwickelt derzeit in Zusammenarbeit mit dem Aviation-Geschäft von GE einen SiC-basierten, leichten Wechselrichter für die Leistungsumwandlung der MW-Klasse, der im Rahmen zweier Programme an den von der NASA festgelegten Zielen für Leistungsdichte und Effizienz arbeitet.

Dieser neuartige Wechselrichter wird den Stand der Technik vorantreiben, indem er die ultrahohen Wirkungsgrade und Hochspannungs-SiC-Leistungsgeräte von GE nutzt, um den branchenweit besten Spitzenwirkungsgrad der Stromumwandlung (Ziel 99 %) und Leistungsdichte (Ziel 19 kW/kg) zu erreichen für die aktiven Komponenten).

Dieser SiC-basierte MW-Wechselrichter wird am Boden getestet und stellt den ersten Schritt hin zu einem leichten, flugtauglichen Wechselrichter dar, der hybrid-elektrische Flugzeuganwendungen ermöglicht. Diese Technologie könnte die Art und Weise, wie wir in Zukunft reisen, revolutionieren.

Da sich die Fahrzeuge immer mehr in Richtung geringerer Emissionen und geringerer Betriebskosten bewegen, müssen sich schwere Industriefahrzeuge, die im Baugewerbe, im Bergbau und in der Landwirtschaft eingesetzt werden, weiterentwickeln. Siliziumkarbid (SiC) ist ein Wegbereiter, der es Fahrzeugen ermöglicht, durch Elektrifizierung beispiellose Effizienzen zu erreichen. Die SiC-Leistungsmodule von GE können in den rauen Umgebungen, die für Industriefahrzeuge üblich sind, mit beispielloser Zuverlässigkeit betrieben werden. Mit SiC-Geräten, die nach den Automotive-Standards AEC-Q101 zertifiziert sind, können GE SiC-Module Folgendes liefern:

Genau wie bei unseren militärischen Bodenfahrzeuganwendungen ermöglicht die proprietäre Technologie von GE Skalierbarkeit und Anpassung, um den intensiven Anforderungen von Industriefahrzeugen gerecht zu werden

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