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Leistungselektronik

Effizienzsteigerung sichert Markterfolg von Elektro- und Hybridfahrzeugen

29. Juli 2011, 10:51 Uhr | Von Dr. Dusan Graovac und Dr. Carlos Castro

Die Versorgung der Nebenverbraucher in Elektro- und Hybridfahrzeugen wie Wechselrichter oder DC/DC-Wandler für Hilfssysteme oder AC/DC-Wandler für Batterieladeeinrichtungen stellt eine große Herausforderung für automobile Leistungsmodule dar. Die automotive-qualifizierten Module Easy 1B und Easy 2B von Infineon bilden eine flexible Plattform für Hochspannungsanwendungen bis zu 6 kW. Bei diesen Leistungsmodulen können verschiedene Halbleiterkomponenten effizient eingesetzt werden, um die Systemkosten zu reduzieren – eine Grundvoraussetzung, um Fahrzeuge mit Elektroantrieb erschwinglicher zu machen.

Um die strengen Richtlinien für die CO2-Emission (2020 liegt die Grenze bei 95 g/km in der EU) und den Kraftstoffverbrauch (für 2015 setzt Japan beispielsweise das Limit auf 5,95 l/100 km) zu erfüllen, erhöhen derzeit die OEMs ihren Marktanteil mit batterieelektrischen und Hybridfahrzeugen. Allerdings ist bislang die Erschwinglichkeit dieser Autos immer noch eine große Hürde, wobei die Hochspannungsbatterien den größten Kostenfaktor darstellen, gefolgt vom Elektromotor/Generator und dem Haupt-Wechselrichter. Weitere Herausforderungen sind beispielsweise auch die Bedenken bezüglich der Reichweite von reinen Elektrofahrzeugen. Dementsprechend ist eine Effizienzmaximierung des gesamten Systems erforderlich, angefangen bei der Energiequelle bis hinunter zum Drehmoment der Räder.

Damit die von der Batterie zur Verfügung gestellte Energie bestmöglich genutzt wird, muss die Effizienz des Traktionsumrichters und der Wandler für die Hilfssysteme maximiert werden. Andererseits müssen aber auch die Gesamtkosten gesenkt werden. Reduzierte Leistungsverluste ermöglichen beispielsweise einen kleineren Inverter und damit einen verringerten Kühlungsaufwand. Die Front-End- (Leistungshalbleiter) und Back-End-Technologien (Leistungsmodule) müssen daher exakt auf die Anforderungen der Automotive-Anwendungen zugeschnitten werden. Es reicht nicht, ein bestehendes Produktportfolio für Industrieanwendungen einfach an die Anforderungen des Automotive-Marktes anzupassen.