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This article covers the design of highly integrated gate drivers and level shifters for high-speed, high power efficiency and dv/dt robustness with focus on automotive applications. With the introduction of the 48 V board net in addition to the conventional 12 V battery, there is an increasing need for fast switching integrated gate drivers in the voltage range of 50 V and above. State-of-the-art drivers are able to switch 50 V in less than 5 ns. The high-voltage electrical drive train demands for galvanic isolated and highly integrated gate drivers. A gate driver with bidirectional signal transmission with a 1 MBit/s amplitude modulation, 10/20 MHz frequency modulation and power transfer over one single transformer will be discussed. The concept of high-voltage charge storing enables an area-efficient fully integrated bootstrapping supply with 70 % less area consumption. EMC is a major concern in automotive. Gate drivers with slope control optimize EMC while maintaining good switching efficiency. A current mode gate driver, which can change its drive current within 10 ns, results in 20 dBuV lower emissions between 7 and 60 MHz and 52 % lower switching loss compared to a conventional constant current gate driver.
This paper investigates the electrothermal stability and the predominant defect mechanism of a Schottky gate AlGaN/GaN HEMT. Calibrated 3-D electrothermal simulations are performed using a simple semiempirical dc model, which is verified against high-temperature measurements up to 440°C. To determine the thermal limits of the safe operating area, measurements up to destruction are conducted at different operating points. The predominant failure mechanism is identified to be hot-spot formation and subsequent thermal runaway, induced by large drain–gate leakage currents that occur at high temperatures. The simulation results and the high temperature measurements confirm the observed failure patterns.
We present a fully automatic approach to real-time 3D face reconstruction from monocular in-the-wild videos. With the use of a cascaded-regressor-based face tracking and a 3D morphable face model shape fitting, we obtain a semidense 3D face shape. We further use the texture information from multiple frames to build a holistic 3D face representation from the video footage. Our system is able to capture facial expressions and does not require any person specific training. We demonstrate the robustness of our approach on the challenging 300 Videos in the Wild (300- VW) dataset. Our real-time fitting framework is available as an open-source library at http://4dface.org.
Nowadays CHP units are discussed for the production of electricity on demand rather than for generation of heat providing electricity as a by-product. By this means, CHP units are capable of satisfying a higher share of the electricity demand on-site and in this new role, CHP units are able to reduce the load on the power grid and to compensate for high fluctuations of solar and wind power.
Evidently, a novel control strategy for CHP units is required in order to shift the operation oriented at the heat demand to an operation led by the electricity demand. Nevertheless, the heat generated by the CHP unit needs to be utilized completely in any case, for maintaining energy as well as economic efficiency. Such a strategy has been developed at Reutlingen University, and it will be presented in the paper. Part of the strategy is an intelligent management for the thermal energy storage (TES) ensuring that the storage is at low level in terms of its heat content just before an electricity demand is calling the CHP unit into operation. Moreover, a proper forecast of both, heat and electricity demand, is incorporated and the requirements of the CHP unit in terms of maintenance and lifetime are considered by limiting the number of starts and stops per unit time and by maintaining a certain minimum length of the operation intervals.
All aspects of this novel control strategy are revealed in the paper, which has been implemented on a controller for further testing at two sites in the field. Results from these tests are given as well as results from a simulation model, which is able to evaluate the performance of the control strategy for an entire year.
Geschäftsmodelle in der Energiewirtschaft : ein Kompendium von der Methodik bis zur Anwendung
(2017)
Ob Student oder Angestellter, Forscher oder Unternehmer, Politiker oder Dozent, ob im Start-up oder im Unternehmens-Oldie „Energieversorger“ – heute kommt vermeintlich keiner ohne ein gutes Geschäftsmodell aus. Warum ist das so? Was macht Geschäftsmodelle zu „fleißigen Lieschen“ nicht nur der Betriebswirtschaftslehre, sondern auch der Ingenieure, Volkswirte oder Informatiker? Das Geschäftsmodell beschreibt das Prinzip, nach dem eine Organisation Werte schafft, vermittelt und erfasst. Es ermöglicht durch diese Vereinfachung und Strukturierung eine leichtere Kommunikation und Analyse des Gesamtkonstrukts oder seiner Bestandteile. Es dient als Planungsinstrument, mit dessen Hilfe Innovationen effizienter und gezielter identifiziert werden können. Geschäftsmodelle können auf Ebene von Unternehmen oder einzelner Geschäftseinheiten entwickelt werden. Das vorliegende Kompendium dient dem Studenten wie dem Praktiker der Energiewirtschaft als methodische Basis zur eigenständigen Entwicklung von Geschäftsmodellen. Daher wird im 1. Kapitel aus Wissenschaft und Forschung abgeleitet, was ein Geschäftsmodell ist und wie es angewendet wird. Kapitel 2 beschreibt die Herausforderungen der Energiewirtschaft. Die Branche ist seit Jahrzehnten im Wandel. Neue Technologien zur (dezentralen) Erzeugung, Digitalisierung, sich wandelnde politische Ziele und Instrumente (Liberalisierung, Kernkraftausstieg, Energiewende,…) und neue Kundenbedürfnisse erfordern, dass die Unternehmen – große wie kleine, etablierte wie neue Anbieter, in öffentlichem wie in privatem Eigentum – angesichts erodierender Margen und zunehmendem Wettbewerb in diesem Umfeld erfolgversprechende Wege in die Zukunft suchen. Schon mit dem Begriff „Geschäftsmodell“ wird heute die Hoffnung eines Heilsbringers in diesem Dickicht erhofft, dem natürlich ein Strukturierungsinstrument – mehr ist das Geschäftsmodell schließlich nicht – nicht gerecht werden kann. In Kapitel 3 werden im Prinzip bekannte Geschäftsmodelle der Energiewirtschaft geschildert, sowie ihre Patterns, angelehnt an andere Branchen, ausdifferenziert. Dies sollte dem relativen Neuling den Einstieg in die Branche erleichtern und dem nach neuen Geschäftsmodellen Suchenden die Basis für eigene Innovation bieten. In Kapitel 4 werden Geschäftsmodelle für virtuelle Kraftwerke geschildert. Anhand dieses Beispiels wird auch ausgeführt, wie Geschäftsmodelle von Partnern entlang der Wertschöpfungskette ineinander greifen müssen. Im letzten Kapitel 5 wird schließlich auf Erfolgsfaktoren zur Entwicklung und Umsetzung von Geschäftsmodellen eingegangen.
Durch den Anstieg volatiler Stromerzeugung aus Wind und Sonne benötigt die deutsche Energiewirtschaft in zunehmendem Ausmaß flexibel verfügbare Leistung und Arbeit. Diese Flexibiliät können bspw. Batteriespeicher bereitstellen. In welchem Ausmaß jene diese Rolle übernehmen können und somit der Markt wachsen wird, hängt von der Professionalität der Marktakteure und den Umfeldparametern ab. Wenn diese stimmen, steigen Akteure in die Entwicklung von Geschäftsmodellen ein. Gleichzeitig streben sie an, die Weiterentwicklung dieser Umfeldparameter im eigenen Interesse zu beeinflussen, womit ein weiteres Marktpotenzial entsteht.Im Folgenden werden erkennbare Geschäftsmodelle aufgezeigt und in den Kontext der Ergebnisse aktueller Potenzialanalysen gestellt. Dabei entwickeln sich die zwei Teilmärkte für Batteriespeicher - Heimspeicher und Großspeicher - unter unterschiedlichen Rahmenbedingungen.
Wissen schaffen für klimafreundliche Energietechnik : das Erfolgsgeheimnis der Kraft-Wärme-Kopplung
(2017)
Als hocheffiziente Energieerzeugungstechnologie spielt die KWK eine wichtige Rolle bei der Energiewende und dem Klimaschutz. Gerade für den Gebäudebereich und Unternehmen kann die KWK eine wirtschaftliche und umweltschonende Möglichkeit sein, Strom und Wärme zu erzeugen. Für die Planung, Umsetzung und den Betrieb von KWK-Anlagen werden fachkundige Handwerke und Ingenieure gebraucht. Aus diesem Grund hat das Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft in den Jahren 2015 und 2016 zusammen mit dem Handwerkstag Baden-Württemberg ... den Qualifizierungskurs "Kraft-Wärme-Kopplung - Kompetenz für den Wärme- und Energiemarkt von heute und morgen" durchgeführt... Aufgrund des Erfolges der Seminarreihe wird diese auch 2017 ff. fortgesetzt.
This work presents a spiral antenna array, which can be used in the V- and W-Band. An array equipped with Dolph-Chebychev coefficients is investigated to address issues related to the low gain and side lobe level of the radiating structure. The challenges encountered in this achievement are to provide an antenna that is not only good matched but also presents an appreciable effective bandwidth at the frequency bands of interest. Its radiation properties including the effective bandwidth and the gain are analyzed for the W-Band.
We present a topology of MIMO arrays of inductive antennas exhibiting inherent high crosstalk cancellation capabilities. A single layer PCB is etched into a 3-channels array of emitting/receiving antennas. Once coupled with another similar 3-channels emitter/receiver, we measured an Adjacent Channel Rejection Ratio (ACRR) as high as 70 dB from 150 Hz to 150 kHz. Another primitive device made out of copper wires wound around PVC tubes to form a 2-channels “non-contact slip-ring” exhibited 22 dB to 47 dB of ACRR up to 15MHz. In this paper we introduce the underlying theoretical model behind the crosstalk suppression capabilities of those so-called “Pie-Chart antennas”: an extension of the mutual inductance compensation method to higher number of channels using symmetries. We detail the simple iterative building process of those antennas, illustrate it with numerical analysis and evaluate there effectiveness via real experiments on the 3-channels PCB array and the 2-channels rotary array up to the limit of our test setup. The Pie Chart design is primarily intended as an alternative solution to costly electronic filters or cumbersome EM shields in wireless AND wired applications, but not exclusively.