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Die Anforderungen an drahtlose, mobile Endgeräte bezüglich Größe, Robustheit, Leistungsfähigkeit und Energieverbrauch steigen in vielen Anwendungsgebieten stark an. Die fortschreitende Miniaturisierung und der Einsatz digitaler Methoden hilft die benötigte Chipfläche zu minimieren. Dabei treten jedoch eine Vielzahl an neuen Problemstellungen auf. Bei Integration der Stromversorgung, welche in vielen Fällen einen DC/DC-Konverter beinhaltet, muss beispielsweise besondere Rücksicht auf störungsempfindliche Systemkomponenten wie beispielsweise den Baugruppen zum Senden und Empfangen von Funksignalen genommen werden. Weiters geht der Trend dahin, dass gerade nicht benötigte Baugruppen nach Möglichkeit abgeschaltet werden um so den Stromverbrauch zu minimieren. Dies erzeugt ständige Lastwechsel an der Versorgung, wobei diese in der Lage sein muss, den geänderten Anforderungen möglichst schnell folgen zu können. Weiters muss gewährleistet werden, dass die Spannungsversorgung nach Einschalten so schnell wie möglich ein stabiles Potential erreicht, um auch empfindliche Baugruppen aktivieren zu können ohne diese in ihrer Funktion zu beeinträchtigen. Diese Problemstellungen sind speziell für drahtlose mobile Geräte kritisch, da diese in sehr vielen Anwendungen batteriebetrieben sind und dadurch der Stromverbrauch einen kritischen Designparameter darstellt.
Zusätzlich lässt sich ein Trend hin zu autonomen Geräten, die in der Lage sind verschiedenste Energiequellen (z.B. Photovoltaikzellen, Piezoelektrische Effekte,…) zur Stromversorgung zu nutzen, beobachten. Um solche Komponenten in das Power Management eines Gesamtsystems einzubinden, sind spezielle Schaltungen nötig, sodass dies keine triviale Aufgabenstellung darstellt. Dabei kommen mehrstufige Systeme zur Anwendung, die auf der Eingangsseite eine Batterie aufladen, wobei darauf geachtet werden muss, die Energiequelle im optimalen Arbeitspunkt zu betreiben. Ausgangsseitig wird die in der Batterie zwischengespeicherte Ladung an Endverbraucher (Prozessoren, Sende-, Empfangsmodule,…) weitergegeben. Auf dieser Versorgungskette sollten nun so wenige Verluste wie möglich auftreten.
In diesem Projekt werden mehrere Ziele verfolgt:
Zum einen soll die Forschung im Bereich des Batteriemanagements voran getrieben werden. Die Modellierung von aktuellen Akkuzellen spielt dabei eine wesentliche Rolle. Unter anderem muss untersucht werden, inwiefern aktuelle Modelle (elektrische und chemische Ansätze) zur Schätzung wichtiger Batterieparameter geeignet sind und inwieweit diese sich für praktische Anwendungen eignen. Diese Erweiterung des Forschungsschwerpunktes lässt sich sehr gut mit dem bestehenden vereinbaren, da zum Teil ähnliche Konzepte zum Einsatz kommen. Dadurch kann der neue Mitarbeiter voll vom Wissen der bestehenden Gruppe profitieren und sehr schnell in das Thema einsteigen.
Zum anderen sollen die begonnenen Forschungthemen weiter geführt werden. Dies beinhaltet unter anderem die Verifikation der Konzepte, die im Rahmen des PowerDCDC Projektes entwickelt wurden.
Während der Projektlaufzeit von PowerDCDC konnten bereits wertvolle Forschungserkenntnisse gewonnen werden, sodass bereits zwei Patentanmeldungen sowie mehrere Konferenz- und Journalpublikationen verfasst wurden. Da es im Forschungsumfeld „Circuits and Systems“ üblich ist, Forschungsergebnisse mit Prototypen zu belegen, werden auch weiterhin große Anstrengungen in diese Richtung unternommen. |