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06-05-2021 | Halbleiter | Nachricht | Article

SiC-Halbleiter in Wechselrichtern erhöhen E-Auto-Reichweite

Author:
Patrick Schäfer
1:30 min reading time

Das Projekt SiCeffizient erforscht den Einsatz von SiC-Halbleitern in Wechselrichtern von Elektrofahrzeugen. Um Kosten und Verlustleistung zu reduzieren, muss das Thermomanagement neu gestaltet werden.

Am Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) in Berlin wurden im Projekt "SiCeffizient" Halbleiter aus Silizium-Carbid (SiC) in Wechselrichtern von Elektrofahrzeugen eingesetzt. Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom der Batterie in Wechselstrom um. Durch den Einsatz von Sic-Halbleitern kann die Verlustleistung reduziert werden. "Wir gehen davon aus, dass Elektroautos durch diese Optimierung des Antriebsstrangs am Ende eine um bis zu sechs Prozent größere Reichweite haben", sagt Eugen Erhardt, der am Fraunhofer IZM für SiCeffizient zuständig ist. 

Aus Kostengründen werden wenige von den teuren Halbleiter eingesetzt. Da sie dann pro Stück mehr Verlustleistung erzeugen und sich stärker erhitzen würden, müssen sie besonders gut gekühlt werden. Für die Realisierung Thermomanagements wurden die Kühlelemente der Wechselrichter völlig neu gestaltet. Dazu werden Kühlkörper mit vergleichsweise dünnen Wänden aus dem 3-D-Druck eingesetzt. Die Kühlwirkung wird verstärkt, da die Transistoren auf einer nur wenige Millimeter dünnen Metallplatte und so näher am Kühlmedium Wasser sitzen. Die dünnen Wände sind flexibel und wirken so Spannung entgegen, die bei der Erwärmung oder beim Abkühlen durch leichte Verformung auftreten.

In den kommenden Monaten soll der neue Wechselrichter beim Projektpartner Robert Bosch getestet werden. Die Firma Porsche wird das Gerät anschließend in einen neu konzipierten Antriebsstrang einbauen, der ganz auf den SiC-Aufbau abgestimmt ist. "Bis zur Serienreife wird es aber noch etwas dauern", so Eugen Erhardt.

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