„Uns verbindet der Antrieb, einen positiven Beitrag für die Zukunft zu leisten.“
Julia und Christoph optimieren das Energie-Management von Elektrofahrzeugen
An die Elektromobilität werden hohe Anforderungen gestellt: Sie muss praktikabel, nachhaltig, kosteneffizient und leistungsstark sein. Um dieses Ziel zu erfüllen, entwickeln Julia und Christoph bei Bosch eine Schlüsselkomponente für Elektrofahrzeuge: den Charger-Converter.
Der Charger-Converter ist eine innovative Lösung für Elektrofahrzeuge. Das Besondere ist, dass er zwei Funktionen vereint: das On-Board-Ladegerät zum Laden der Hochvoltbatterie und den Hochvolt-DC/DC-Wandler, der die von der Hochvoltbatterie bereitgestellte Spannung umwandelt und das 12-Volt-Bordnetz mit Energie versorgt. Die verbauten Siliziumkarbid-Halbleiter ermöglichen eine höhere Leistungsdichte und damit kleinere Baugrößen. Dank modernster Komponenten und Technologien entsteht eine höhere Effizienz und somit eine größere Reichweite der Fahrzeuge. Das macht den Charger-Converter zu einer Schlüsselkomponente für die elektrische Mobilität.
Julia, Christoph und ihre Kolleginnen und Kollegen arbeiten an der ersten Generation des Bosch Charger-Converters – gemeinsam mit einem Pilotkunden, für den sie ihn demnächst in Serie bringen. Mit der Entwicklung haben sie vor rund einem Jahr gestartet und seitdem drei Musterphasen realisiert. „Wir arbeiten an einem komplett neuen Produkt. Zuvor haben wir bei Bosch nur Stand-alone DC/DC-Wandler entwickelt. Daher durchlaufen wir jetzt die komplette Produktentstehung. Ich finde es immer wieder beeindruckend, wenn ich mir bewusst mache, dass wir Anfang vergangenen Jahres noch kein Produkt hatten – und jetzt ein C-Muster haben. Das ist eine riesen Team-Leistung, die mich jeden Tag ungemein motiviert”, erzählt Christoph.
Viele Kompetenzen vereint
Eine der wichtigsten Voraussetzungen für die Entwicklung des Charger-Converters: interdisziplinäres Arbeiten. Mitarbeitende aus den Bereichen Hardware, Software, Systementwicklung, Mechanik und Testing arbeiten Hand in Hand. „Unser Vorteil ist, dass Bosch in all diesen Bereichen Kompetenzen hat und wir dadurch ein hohes Verständnis von Wirkzusammenhängen und der Fertigung solch komplexer Produkte haben. Wir entwickeln die Elektronik und das Mechanik-Konzept nicht nur, sondern fertigen es auch. Auch die eingesetzten Siliziumkarbid-Halbleiter produzieren wir inhouse”, erzählt Christoph.
Enge Zusammenarbeit über den eigenen Fachbereich hinaus ist für den Erfolg des Produkts daher unerlässlich: „Wir denken nicht nur in einzelnen Baugruppen, sondern im ganzen System. Wir können nicht einfach nebeneinanderher arbeiten, wir sind immer verzahnt”, erzählt Julia. Und genau das motiviert sie: „Die Einblicke in die verschiedenen Domänen sind extrem spannend, aber auch eine tägliche Herausforderung. Wir versuchen immer, die besten Kompromisse für alle Bereiche zu finden.”
Neben der Motivation, über das eigene Fachgebiet hinauszublicken, ist Flexibilität eine der wichtigsten Voraussetzungen für den Teamerfolg: „Wir lernen hier alle täglich dazu und wachsen an den Herausforderungen und Lösungsansätzen. Deshalb müssen wir agil und höchst flexibel denken und handeln. Wir bewegen uns in einem sehr stark wachsenden Markt, wo sich Anforderungen ständig ändern und wir häufig umdenken müssen”, erzählt Christoph. Insgesamt setzt sich das Team aus sechs Gruppen verschiedener Fachrichtungen zusammen, fünf davon sind in Deutschland, eine Gruppe in Wien. Julia und Christoph arbeiten in zwei verschiedenen Teams am Bosch Standort Tamm in der Nähe von Stuttgart: Julia im Thermomanagement, Christoph in der Hardware-Entwicklung.
Hardware als Kern der Leistungselektronik
„Die Schaltungs- bzw. Hardware-Entwicklung ist die Grundlage für jede Leistungselektronik und somit Basis für unser Design”, erzählt Christoph. Seine Hauptaufgabe ist es, das Zusammenspiel zwischen den verschiedenen Hardware-Modulen sicherzustellen. „Mein Fokus ist die Funktion und Optimierung der Leistungselektronik – also des Ladegeräts und des DC/DC-Wandlers.” Dabei unterstützen ihn verschiedene Sub-Teams. Eines davon designt den DC/DC-Wandler, ein anderes designt die Eingangsstufe des Chargers und ein weiteres Team die Ausgangsstufe des Chargers. „Diese drei Subteams koordiniere ich. Zum Beispiel priorisiere ich die durchzuführenden Messaufgaben oder definiere die nächsten Design-Schritte gemeinsam mit meinen Teams. Wir wachsen sehr schnell und deshalb stelle ich außerdem sicher, dass wir aus den Erfahrungen der vorangegangenen Musterphasen lernen und unsere Herangehensweise morgen noch effizienter ist.”
Mit Thermomanagement zu mehr Reichweite
Julias Aufgabengebiet ist die Physik um die Hardware herum: Sie verantwortet das Thermomanagement des Charger-Converters. Das Thermomanagement hat die Funktion, Komponenten im jeweils optimalen Temperaturbereich zu betreiben. „Alle Bauteile, die im Fahrzeug arbeiten, erzeugen thermische Verluste. Meine Hauptaufgabe ist es daher, durch Messungen im Labor, Analysen, Modelle und den Grundlagen der Physik die thermischen Verluste der Komponenten des Charger-Converters immer weiter zu reduzieren. Denn einfach gesagt: Je kühler die Komponenten, desto höher der Wirkungsgrad. Aufgrund des durch Reduktion der thermischen Verluste optimierten Wirkungsgrads kommt es zu einer höheren Ausgangsleistung. So kann das Fahrzeug entsprechend längere Strecken zurücklegen.”
Der Schlüssel zu innovativen Lösungen? Kreativität.
Julia und Christoph begeistert vor allem die Kreativität, die in ihren Aufgaben steckt: „Über das Herkömmliche hinauszudenken, Herausforderungen auf neue Weisen anzugehen, das Produkt an seine Grenzen zu bringen – das macht unsere Arbeit so kreativ”, erzählt Christoph. Auch Julia schätzt diesen Gestaltungsspielraum enorm: „Dass ich an meiner Tätigkeit vor allem die Kreativität so mag, klingt vielleicht erst mal komisch. Viele verbinden das Wort Kreativität eher mit Musik oder Kunst. Für mich ist es allerdings genauso kreativ, wenn zum Beispiel ein physikalisches Modell funktioniert, das zuvor in meiner Phantasie entstanden ist. Und das kombiniert mit der Chance, die Welt zu verändern, motiviert sehr – auch wenn sich das immer erst mal so generisch anhört. Aber das trifft es. Denn mit unserer Arbeit haben wir die Möglichkeit, etwas Positives für die nächsten Generationen zu hinterlassen.”
Julia Bihlmaier
System-Entwicklerin
2008 ist Julia bei Bosch eingestiegen und arbeitet seit Anfang 2022 als System-Entwicklerin im Thermomanagement für Komponenten des Charger-Converters. Sie hat Luft- und Raumfahrttechnik mit dem Schwerpunkt Strömungsmechanik studiert. Schon damals hat sie der Forscherdrang angetrieben: „In der Naturwissenschaft kann ich gestalten, entwickeln, der Menschheit und der Zukunft etwas Gutes tun.” Dieser Gestaltungswille war einer der Gründe, weshalb sie sich für den Weg in die Automobilindustrie entschied. „Die Automobilbranche ist schnelllebig, kreativ, immer im Wandel. Hier kann ich mich austoben und viel verändern.”
Christoph van Booven
Hardware-Architekt
Christoph arbeitet als Hardware-Architekt in der Leistungselektronik für Produkte des Energie-Managements von Elektrofahrzeugen. An der Universität Aachen hat er Elektrotechnik mit dem Schwerpunkt Energietechnik studiert. Schon damals interessierte er sich besonders für Leistungselektronik und arbeitete als studentische Hilfskraft auf diesem Gebiet. Im Anschluss an sein Studium absolvierte er eine Industriepromotion bei Bosch im Bereich Elektromobilität – und legte damit den Grundstein für seinen heutigen Job: „Im Prinzip war meine Aufgabe während meiner dreijährigen Promotion, das in der Theorie zu untersuchen, woran wir heute arbeiten.” Seit Entwicklungsstart 2021 ist er Teil des Teams um die erste Generation des Bosch Charger-Converters und setzt sein Promotionsthema von damals heute in der Praxis um.