Das Fraunhofer IZM hat in Zusammenarbeit mit Porsche und Bosch einen neuen Wechselrichter entwickelt. Er soll hohe Energiemengen bei geringer Induktivität auf kleinstem Raum verarbeiten.
Schnitt durch eines der drei Phasenmodule des 600kW Umrichters.
Fraunhofer IZM | Volker Mai
"Dauerpower" wurde der vom Fraunhofer IZM, Porsche und Bosch entwickelte Wechselrichter getauft, der mit moderner Halbleitertechnik mit Siliziumkarbid-Transistoren (SiC), optimierter Kühlung und hoher Leistungsfähigkeit als Baustein für die nächste Generation elektrischer Antriebe geeignet sei. DC-Link-Kondensatoren mit PolyCharge NanoLam-Technologie bieten eine mehr als doppelte Leistungsdichte gegenüber Polypropylen-Kondensatoren. Ein spezielles Leiterplattenverfahren, bei dem die Halbleitermodule eingebettet werden, steigert die Systemeffizienz nochmals und erlaubt eine kostengünstige Massenproduktion.
Für das Kühlsystem wurde zum einen ein 3-D-gedrucktes Kupferkühlelement entwickelt, das an die thermischen Anforderungen der Bauteile angepasst wurde. Durch den Einsatz von Silbersinterverbindungen werden die temperaturkritischen Komponenten direkt an das Kühlsystem angeschlossen. Die zweite Komponente des Kühlsystems bildet die Wasserkühlung, die im Aluminium-3-D-Druck-Verfahren hergestellt wird. Sie führt das Kühlwasser durch eine parallele Kühlstruktur, die den Druck im System optimal verteilt. Auch nach 15 min Dauerlastbetrieb soll die Temperaturdifferenz zwischen Gehäuse und Kühlmedium weniger als 20 K betragen. Am gekühlten Phasenausgang konnte eine maximale Temperaturerhöhung von nur 41 K gemessen werden.