UmSiCht - Umrichter mit SiC-basierter Leistungselektronik und doppelseitig gekühltem Leistungsmodul

Innovationen in der Elektronik werden die Effizienz des Antriebssystems von Elektrofahrzeugen und damit auch ihre Reichweite weiter erhöhen. Eine besondere Rolle kommt dabei Siliziumcarbid (SiC)-Halbleitern zu, mit denen die Leistungselektronik, die Energieflüsse im Fahrzeug steuert, kompakter und effizienter werden kann. Intelligente Elektronik zur Ansteuerung und Überwachung wird zudem die Zuverlässigkeit künftiger Antriebe auch im Fehlerfall sicherstellen.

Die Einflüsse der für SiC-Leistungselektroniksysteme typischen hohen Schaltfrequenzen auf die Batterie, den Antrieb und das Bordnetz von Elektrofahrzeugen können, obwohl bisher weitgehend unerforscht, von großer Bedeutung für die Systemleistung sein. Um mögliche Nebeneffekte wie eine Schädigung der Antriebsmaschine, eine schnellere Alterung von Isolationsmaterialien und elektromagnetische Wechselwirkungen mit der Bordelektronik zu vermeiden, sollen im Projekt UmSiChT geeignete Parameter für SiC-Umrichter und Elektroantriebe untersucht werden, die die Vorteile von SiC-Leistungshalbleitern optimal nutzbar machen. Teil der geplanten Forschungs- und Entwicklungsarbeiten sind unter anderem Ansteuerungen und Filterstrukturen für SiC-Leistungselektronik sowie eine doppelseitige Kühlung für Leistungsmodule. Die Wirksamkeit soll anhand eines Achsantriebs für Elektrofahrzeuge mittlerer Leistungsklasse demonstriert werden.

Die im Vorhaben erarbeiteten Lösungen für SiC-Umrichter und darauf angepasste Traktionsmaschinen sollen die Energieeffizienz gegenüber üblichen Elektroantrieben vergleichbarer Leistung um 5% steigern. Die angestrebte Optimierung auf Gesamtsystemebene kann zudem die Lebens-dauer von Antriebskomponenten für Elektrofahrzeuge verlängern.