Innovationen im Elektrofahrzeugbau: 3D-Druck optimiert Leistungsfähigkeit von Antriebswechselrichtern

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• Das Fraunhofer IZM entwickelt in Zusammenarbeit mit Porsche und Bosch einen elektrischen Antriebswechselrichter für Elektrofahrzeuge, der dank innovativer 3D-Druck- und Kühltechnologien eine höhere Leistungsfähigkeit und Effizienz aufweist.

• Durch die Verwendung von hitzeresistentem Siliziumkarbid für Transistoren und Kupferkühlelemente aus dem 3D-Drucker wird eine verbesserte Wärmeableitung und eine kompaktere Bauweise ermöglicht, was zu einer Reduzierung der Verlustleistung und der Materialkosten führt.

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Fraunhofer IZM treibt mit Porsche und Bosch Entwicklung wegweisender Antriebswechselrichter voran.

Prototyp eines elektrischen Antriebswechselrichters für Elektrofahrzeuge

Überhitzende Komponenten begrenzen oft die Leistungsfähigkeit von Elektrofahrzeug-Antriebssträngen erheblich. Im Rahmen des Projekts "Dauerpower" entwickelt das Fraunhofer IZM zusammen mit Projektpartnern aus der Autoindustrie einen elektrischen Wechselrichter, der dank eines optimierten Kühlmanagements bei niedrigeren Betriebstemperaturen arbeiten kann. Dadurch wird die Verlustleistung reduziert und eine längere Volllastnutzung ermöglicht, was wiederum die Kosten für die Elektromobilität senken kann.

Die Entwicklung konzentriert sich auf einen kompakten 3-phasigen Antriebswechselrichter mit hoher Dauerleistung von 720 Kilowatt bzw. 979 PS und einem Nennstrom von 900 Ampere, in Zusammenarbeit mit Porsche und Bosch. Dieser innovative Wechselrichter soll eine Leistungssteigerung von 20% bis 30% im Vergleich zu herkömmlichen Systemen ermöglichen.

Eine wichtige Rolle spielen dabei Transistoren aus hitzeresistentem Siliziumkarbid, die eine höhere Temperaturbeständigkeit und Effizienz aufweisen. Diese werden in einem innovativen Pre-Packaging-Verfahren direkt auf ein Keramiksubstrat aufgebracht und können flexibel in herkömmliche Leiterplatten integriert werden.

Zusätzlich wird Kupfer in einem 3D-Druckverfahren verwendet, um Kühlelemente herzustellen. Dies ermöglicht eine optimale Wärmeableitung und eine kompaktere Anordnung der Chips, was wiederum zu einer besseren Kühlwirkung und weniger Materialverbrauch führt.