In ECo-Harvester wird eine computergestützte Entwurfsmethodik für das Co-Design aus Mechanik und Elektronik erarbeitet. Foto: IMMS.
In ECo-Harvester wird eine computergestützte Entwurfsmethodik für das Co-Design aus Mechanik und Elektronik erarbeitet. Foto: IMMS.

ECo-Harvester

Entwurfsmethodik für das Co-Design von mechanischer Struktur und Schnittstellenschaltung elektrodynamischer Energy-Harvester

Im Projekt wird die Entwurfsmethodik für das Co-Design von Mechanik und Elektronik elektrodynamischer Energy Harvester entwickelt.

Energy-Harvester wandeln Umgebungsenergie in elektrische Energie, um somit beispielsweise energieautarke Funk-Sensor-Knoten zu betreiben und die dafür notwendigen Wartungs- bzw. Installationskosten zu minimieren. Energy-Harvester weisen damit ein hohes Potential auf, zu einer Schlüsseltechnologie zu werden, um Sensoranwendungen dezentral verbreiten zu können. Im Forschungsprojekt „ECo-Harvester“ soll eine computergestützte Entwurfsmethodik für das Co-Design aus Mechanik und Elektronik für elektrodynamische Vibrations-Harvester entwickelt werden, um abhängig von gegebenen Anforderungen das optimale Harvesting-System ableiten zu können. Das erweitert den Stand der Technik, da aktuell die Komponenten vielmals getrennt voneinander entwickelt werden.

Indem das Zusammenspiel von Schnittstellenschaltung und Harvester-Design von beiden Partnern gleichermaßen betrachtet wird, lassen sich Synergieeffekte nutzen. Mittels einer entsprechenden Modellierung kann für gegebene Rahmenbedingungen, wie beispielsweise Signalform, Frequenz und Amplitude der Anregung, Baugröße des Harvesters etc., ein optimales Gesamtkonzept aus den Topologien für den Harvester und der Schnittstellenschaltung inklusive der Parameterbestimmung generiert werden. Das ermöglicht nicht nur einen kostengünstigen Entwurf, sondern auch erweiterte Einsatzszenarien durch verbesserte Systemeigenschaften.

Das IMMS wird den Schwerpunkt auf die mechanische Modellierung inklusive magnetischer Felder und mechanischer Dämpfung der Energy-Harvester legen, mit denen Energie aus Vibrationen gewonnen wird. Hahn-Schickard fokussiert sich auf die Frontendschaltungen mit hoher Effizienz bzw. geringen Verlusten, um damit die Energie aus der Harvester-Mechanik in geeigneter Form für Sensorsysteme bereitzustellen. Herausforderung für ein Gesamtsystem ist die Vielzahl von topologischen Grundstrukturen und Spannungsbereichen

  • Förderung

    Gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) – Projektnummer 452215927.

Laufzeit

2021 – 2024

Projekt-Nr.

452215927