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ohne leitende Verbindung zum Fahrzeugchassis. Entwicklungsziele<br />
bei leistungselektronischen Fahrzeugkomponenten: reduzierte<br />
Kosten und weniger Bauvolumen. Weitere Kostenfaktoren in der<br />
Leistungselektronik sind – wenn man Kosten, Bauvolumen, Wirkungsgrad<br />
und Gewicht betrachtet – neben den Leistungshalbleitern<br />
auch die passiven Bauelemente, die Au� autechnik und vor<br />
allem das Wärmemanagement.<br />
Ausblick: Jede Verbesserung leistungselektronischer Fahrzeugkomponenten<br />
erfordert eine umfassende Gesamtsystembetrachtung.<br />
Im optimalen Zusammenspiel lässt sich so die E� zienz erheblich<br />
steigern. Entwicklungsziele bei leistungselektronischen<br />
Fahrzeugkomponenten sind:<br />
■ niedrige Life-Cycle-Kosten<br />
Erhöhung der Leistungsdichte und so kleinere Bauelemente<br />
■ höhere Zuverlässigkeit durch bessere Verbindungstechnik<br />
■<br />
SiC und GaN: Energieeffi zienz mit modernen<br />
Halbleitermaterialien erhöhen<br />
Moderne Leistungshalbleiter ermöglichen die Wandlung elektrischer<br />
Leistung mit hohen Wirkungsgraden. Eine hohe E� zienz<br />
bieten Wide-Bandgap-Bausteine, die auf modernen Halbleiter-<br />
Infokasten<br />
Hybrid- statt Elektroauto?<br />
Warum nicht einfach Hybrid- statt Elektroauto? Schließlich verfügt die<br />
Kombination aus Verbrennungs- und Elektromotor über erhebliches<br />
Potenzial. Ein Beispiel für gute Entwicklungsarbeit kommt aus dem<br />
Hause Daimler: Im Mercedes S400 Hybrid gibt es laut Wolfgang<br />
Wondrak noch Platzprobleme im Motorraum, wo neben der Li-Ionen-<br />
Batterie auch der DC/DC-Wandler oder das rekuperative Bremssystem<br />
untergebracht sind. Vorteil: Der Wagen punktet mit einer wirkortnahen<br />
Systemintegration: „Die Leistungselektronik befi ndet sich dort,<br />
wo sie hingehört“, berichtet Dr. Wondrak. Weitere Pluspunkte: hoher<br />
Komfort, aktive Fahrwerkskontrolle, Start-Stopp-Automatik und nach<br />
Herstelleraussagen keine Ladenachteile, sollen dem Nutzer den recht<br />
hohen Anschaffungspreis schmackhaft machen.<br />
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PROFIBUS-DIagnOSe<br />
Schnell lokalisiert.<br />
Schnell behoben.<br />
Bild: Fraunhofer IISB<br />
Antriebstechnik<br />
Elektromotor für<br />
einen Hybridantrieb,<br />
der zusammen mit<br />
einem 100-Kilovoltampere-Frequenzumrichter<br />
in die<br />
Kupplungsglocke<br />
eines PKW integriert<br />
wurde.<br />
materialien, wie Siliziumkarbid (SiC) oder Galliumnitrid (GaN)<br />
basieren. Kommerzielle Schalter aus SiC, die keine Durchlassspannung<br />
aufweisen, sind im Kommen. Nach Angaben des VDE wird<br />
der SiC-JFET serienreif und zusammen mit einem Silizium-Niederspannungsmosfet<br />
als Normally-O� -Bauelement verfügbar.<br />
Zudem steht der SiC-Mosfet im Blickpunkt. Cree hat beispielsweise<br />
Anfang dieses Jahres mit dem CMF20120 D einen 1200-Volt-<br />
N-Kanal Leistungsmosfet für 20 Ampere vorgestellt (siehe Seite<br />
34). IGBTs aus Siliziumkarbid stehen ebenfalls vor der Markteinführung,<br />
die im Vergleich zu den Mosfets und JFETs mit niedrigeren<br />
Gesamtverlusten punkten könnten. Nachteil: die noch recht<br />
hohen Kosten. Das beim � ema Energiee� zienz andere, heiß diskutierte<br />
Halbleitermaterial ist GaN. Auch hier arbeiten Leistungshalbleiterhersteller<br />
mit Hochdruck an marktfähigen Bausteinen.<br />
International Recti� er hat erfolgreich kommerzielle Niederspannungslösungen<br />
auf den Markt gebracht und arbeitet nun an Bauelementen<br />
mit Spannungen von 600 Volt. Automobilhersteller gehen<br />
allerdings davon aus, dass sie nicht vor 2015 auf entsprechende<br />
Leistungshalbleiter zugreifen können. SiC und GaN sind also erst<br />
mittel- bis langfristig eine entsprechende Lösung für E-Autos.<br />
Fazit: Das Elektroauto hat im Vergleich zu einem Fahrzeug mit<br />
Verbrennungsmotor den entscheidenden Vorteil, dass das Drehmoment<br />
sofort verfügbar ist. Somit lässt sich sofort die komplette<br />
Leistung des E-Autos nutzen. Wenn die Probleme bezüglich Infrastruktur,<br />
Batterietechnologie und Stromverfügbarkeit gelöst werden,<br />
sollte den Nutzern eine ansprechende Alternative zur Verfügung<br />
stehen. ■<br />
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www.elektronikjournal.com <strong>elektronikJOURNAL</strong> 02 / 2011 79
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