Um die Energie aus der Batterie auf die Straße zu bringen, brauchen Elektroautos einen Wechselrichter. Er wandelt den Gleichstrom aus der Batterie um. Je höher die Leistung im Antriebsstrang, desto größer der Stromfluss. Damit wächst die Wahrscheinlichkeit von Wärmeverlusten. Minimiert wird dieser störende Nebeneffekt durch einen neuartigen Wandler, den das Fraunhofer IZM nun in Zusammenarbeit mit Porsche und Bosch entwickelt hat: den sogenannten Dauerpower-Wechselrichter.
Porsche und Bosch können so 815 PS liefern
Der Name ist Programm. Denn auch über lange Zeiträume stellt der Wechselrichter knapp 600 Kilowatt Leistung bereit, was etwa Porsche und Bosch entspricht. Zum Vergleich: Das ist nicht nur gut anderthalbmal so viel, wie derzeit in einem 40-Tonnen-LKW üblich, es setzt vor allem neue Maßstäbe im Segment der elektrisch angetriebenen Sportwagen. Für kurzfristige Leistungsspitzen erreicht der Wechselrichter sogar Werte von 720 Kilowatt oder 979 PS.
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Um solche Energiemengen verarbeiten zu können, wurde bei der Entwicklung des Dauerpower-Moduls auf modernste Halbleitertechnik mit Siliziumkarbid-Transistoren (SiC) gesetzt und ein innovatives Kühlsystem entwickelt. „Im Vergleich zu herkömmlichen Siliziumtransistoren zeichnen sich Siliziumkarbid-Halbleiter durch eine wesentlich höhere Temperaturbeständigkeit, geringere Halbleiterkapazitäten und einen reduzierten Durchlasswiderstand bei gleicher Halbleiterfläche aus. Daher bieten sie das Potenzial, Schalt- und Leitverluste erheblich zu reduzieren“, sagt Dominik Seidenstücker, der federführend an der Entwicklung beteiligt war.
Maximale Leistungsdichte
Die einzelnen Baugruppen des Wechselrichters sind gut aufeinander abgestimmt. Orchestriert wird das Zusammenspiel durch eine Software, die ebenfalls vom Fraunhofer IZM für das Projekt entwickelt wurde. Nicht zuletzt ermöglicht das smarte Design des Moduls ein Kraftpaket, das neue Maßstäbe in Sachen Leistungsdichte setzt: Mit 200 Kilowatt pro Liter leistet der Wechselrichter das Zwei- bis Vierfache dessen, was in gängigen Elektroautos üblich ist. Das heutige Spitzensegment übertrifft er um ein Drittel. Elektrofahrzeuge können künftig also von deutlich kleineren Umrichtern mit mehr Leistung ins Rennen geschickt werden. Zudem können einzelne Komponenten leichter ausgetauscht oder gewartet werden. Das spart Ressourcen und ermöglicht eine wesentlich längere Nutzungsdauer der Fahrzeuge. (nhp)
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