Vom 06. bis 08.Mai 2025 findet die PCIM Europe als führende Fachmesse und Konferenz für Leistungselektronik wieder in Nürnberg statt. Auf der PCIM können Sie das komplette Dienstleistungsspektrum des Fraunhofer IZM im Bereich der Leistungselektronik erleben: vom Systemdesign über Aufbau- und Verbindungstechnik für leistungselektronische Systeme und Zuverlässigkeitsaspekte bis hin zu Kühlkonzepten. Sie finden das Team des Fraunhofer IZM in Halle 5 an Stand 300.
Projekt „Dauerpower“
Im Projekt „Dauerpower“ wurde ein Wechselrichter für Elektrofahrzeuge entwickelt, der durch ein verbessertes Kühlmanagement und den Einsatz von Silizium-Karbid (SiC)-Halbleitern die Effizienz und Leistungsfähigkeit steigert. Ziel war es, die Leistung der Antriebsstränge zu erhöhen, die Lebensdauer der Komponenten zu verlängern und die Produktionskosten zu senken. Dabei wurde das gesamte System einschließlich Hardware und Software entwickelt.
Durch den Einsatz von SiC-Transistoren, die eine höhere Temperaturbeständigkeit und einen niedrigeren Durchlasswiderstand als herkömmliche Siliziumtransistoren aufweisen, konnten Schaltverluste minimiert und die thermische Belastung reduziert werden. Dies führt zu einem geringeren Kühlaufwand. Zudem wurden die Halbleitermodule mit einem speziellen Leiterplattenverfahren eingebettet, was eine kostengünstige Massenproduktion ermöglicht und die Systemeffizienz durch geringere Modulinduktivität weiter verbessert.
Im Umrichter wurden außerdem DC-Link-Kondensatoren mit PolyCharge NanoLam-Technologie verwendet, die mehr als die doppelte Energiedichte im Vergleich zu herkömmliche Polypropylen-Kondensatoren bieten und das System noch kompakter machen. Das fortschrittliche Kühlsystem nutzt 3D-gedruckte Kupferkühlelemente, die auf die thermischen Anforderungen abgestimmt sind und eine gleichmäßige Wärmeabfuhr sicherstellen. Der Druckabfall des Kühlsystems bei 10 l Kühlmittel pro Minute beträgt nur 150 mbar, was die hohe Effizienz des Systems unterstreicht.
Nach 15 Minuten Dauerlastbetrieb zeigte der Wechselrichter eine geringe Temperaturdifferenz von unter 20 K zwischen Gehäuse und Kühlmedium sowie eine Temperaturerhöhung von nur 41 K am gekühlten Phasenausgang. Die gemessene Spitzen-Effizienz von 98,7 Prozent bestätigt die Leistungsfähigkeit des Umrichters. Der Wechselrichter erreicht eine Dauerleistung von knapp 600 kW (835V /720Arms) und eine Spitzenleistung von 720 kW (800V/900Arms) bei einer Leistungsdichte von 200 kVA pro Liter.
Förderung und Partner
Das Projekt „Dauerpower“, gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz, wurde in Zusammenarbeit mit Porsche und Robert Bosch realisiert. Es trägt zur Weiterentwicklung der Elektromobilität bei, verbessert die Leistung von Elektrofahrzeugen und senkt gleichzeitig die Produktionskosten und den Ressourceneinsatz.
%20(3).jpg "Zuverlässige Energie für kritische Infrastrukturen")
