Bei Hybridfahrzeugen ist der Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs durch eine elektrische Maschine erweitert, die mit einem Wechselrichter angesteuert wird. Dabei wird der Wechselrichter zurzeit getrennt von der Maschine in einem separaten Gehäuse angeordnet. Weiterentwicklungen bei den elektronischen Bauelementen ermöglichen aber integrierte Lösungen, die auch bei hohen Betriebstemperaturen zuverlässig über die spezifizierte Lebensdauer arbeiten können. Die Integration der Elektronik im Antriebstrang kann die Kosten, das Volumen und das Gewicht eines Hybridantriebs erheblich reduzieren. Zum einen wird der Aufwand für Anschlussfeld und Kabelverbindungen kleiner und damit auch die EMV Abstrahlung. Zum anderen entfällt das separate Gehäuse für die Elektronik deren Unterbringung im Motorraum für verschiedene Fahrzeughersteller praktisch unmöglich ist. Mit dem integrierbaren Ansatz werden ganzheitliche Hybridantriebseinheiten für unterschiedliche Fahrzeuge entwickelt. Allerdings ist die Elektronik im Antriebsstrang raueren Umgebungs- und Betriebsbedingungen ausgesetzt. Dies bedeutet vor allem höhere Temperatur- und Vibrationsanforderungen für die Bauelemente. Um diese Anforderungen über die Lebensdauer einhalten zu können ist noch ein erheblicher Endwicklungsaufwand erforderlich. Zum einen muss die Entwicklung von leistungselektronischen Halbleitern für höhere Temperaturen weiter vorangetrieben werden. Ferner sind Aufbau- und Verbindungstechniken für den Bereich über 170 Grad C zwingend notwendig um diese Bauelemente richtig nutzen zu können. Zum anderen müssen Kondensatoren für höhere Temperaturen weiter entwickelt werden. Dies gilt insbesondere für Zwischenkreiskondensatoren mit Spannungen größer als 63V. Diese Kondensatoren müssen relativ große Kapazitäten aufweisen und sind darüber hinaus großen Strombelastungen ausgesetzt. Heute werden für diesen Einsatzbereich Folien- oder Elektrolytkondensatoren benötigt, die entweder nicht für die Temperatur- und Vibrationsanforderungen im Antriebsstrang geeignet sind oder ein zu großes Bauvolumen aufweisen. Neben diesen leistungselektronischen Bauelementen muss die Regelelektronik wie Controller, Sensoren und integrierte Schaltkreise weiter für zunehmend höhere Temperaturen qualifiziert werden. Nicht zuletzt muss noch weiter an Kühlkonzepten gearbeitet werden um die Verlustleistung der Bauelemente besser abführen zu können.

    With hybrid vehicles the powertrain of the motor vehicle is extended by an electrical machine, which is controlled by an inverter. Today the inverter in such systems is normally arranged apart from the machine into a separate housing. But advancements of electronic parts make integrated solutions possible which can also work with high operating temperatures over the specified life time. Thus the modularity of the hybrid components can be increased and the system can be designed more compact. The requirements of the electronics and the necessary development are described here.


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    Titel :

    Hochtemperatur Leistungselektronik - Der Weg zum Antriebsmodul für Hybridfahrzeuge der Zukunft


    Weitere Titelangaben:

    High temperature power electronics - The way to the powertrain module for future hybrid vehicles


    Beteiligte:
    Renken, F. (Autor:in) / Knorr, R. (Autor:in) / Karrer, V. (Autor:in) / Wolfgang, E. (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2005


    Format / Umfang :

    10 Seiten, 6 Bilder, 11 Quellen




    Medientyp :

    Aufsatz (Konferenz)


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch




    Hochtemperatur Leistungselektronik: Der Weg zum Antriebsmodul fuer Hybridfahrzeuge der Zukunft

    Renken,F. / Knorr,R. / Karrer,V. et al. | Kraftfahrwesen | 2005



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