Höhere Reichweiten und kürzere Ladezeiten für Elektroautos sind das Ziel eines Bundesförderprojekts unter Beteiligung von Forschungspartnern rund um den Engineering-Spezialisten IAV. Die Partner entwickeln Strategien für einen optimierten und kostensenkenden Einsatz von hocheffizientem Siliziumkarbid (SiC), um die Effizienz von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen zu verbessern.

„Wir wollen ungenutzte Potenziale heben, um die Effizienz von SiC-Halbleitern weiter zu steigern und die Technologie konsequent und optimal einzusetzen“, sagt Thomas Orlik, Spezialist für die Regelung elektrischer Antriebe bei IAV. „Bei besserer Auslastung der Komponenten lassen sich auch die stetig steigenden Kosten sinnvoll amortisieren.“

Bei sogenannten Wandlern, die Gleichstrom aus der Batterie in Wechselstrom für den Elektromotor umwandeln, sorgt der Einsatz von Siliziumkarbid dafür, dass in der Leistungselektronik deutlich weniger Energie in Form von Wärme verloren geht.

Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderte Forschungsprojekt „SiC-Mobil“ soll die Leistungsdichte und Effizienz von Umrichtern weiter steigern und damit zu mehr Effizienz im mobilen und stationären Bereich der E-Mobilität beitragen. Dies kann beispielsweise durch kompaktere Bauweise von Filter- und Kühlkomponenten erreicht werden.

Berücksichtigung von Lebensdauereffekten und EMV

Partner von IAV in dem dreijährigen Forschungsprojekt sind die FREQCON GmbH, die BLOCK Transformatoren-Elektronik GmbH, die Breuer Motoren GmbH & Co. KG und die Universität Bremen mit dem Bremer Zentrum für Mechatronik (BCM).

Als Tech-Solution-Provider übernimmt IAV mehr Verantwortung in der Mobilitätswende und trägt diesem Ziel mit „SiC-Mobil“ Rechnung. Die Berliner Technikschmiede koordiniert das Projekt mit dem Ziel, Betriebsstrategien für SiC-Halbleiter zu optimieren, um Bauelemente bei höheren Temperaturen noch effektiver einzusetzen.

Dabei werden Einflussfaktoren auf die Lebensdauer von Leistungshalbleitern berücksichtigt und überwacht. Gleichzeitig werden die Auswirkungen der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) in die Entwicklung miteinbezogen.

„Der Einsatz von SiC führt tendenziell zu mehr elektromagnetischen Störungen“, sagt David Hamann, Teamleiter Engineering & Simulation bei IAV. „Wir sorgen dafür, dass die EMV für eine so neue Technologie noch gewährleistet werden kann, ohne die Vorteile von Siliziumkarbid mit den Nachteilen hinsichtlich Bauraum und Gewicht für eventuelle Filter zu verlieren.“

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