Die Zielsetzung im InGA Projekt, einen kompakten, Kfz-tauglichen Frequenzumrichter zur Steuerung des Elektromotors in einem Hybridantrieb zu realisieren, stellte von Anfang an eine große Herausforderung an den Zwischenkreiskondensator bezüglich der Temperaturbelastung und der Kompaktheit dar. Der Kondensator sollte dabei entweder in Filmtechnologie oder in Technologie Aluminium- Elektrolytkondensator realisiert werden. Aufgrund erheblicher, grundsätzlicher Schwierigkeiten mit Aluminium- Elektrolytkondensatoren bei Temperaturen oberhalb 130 Grad C (Degeneration von Elektrolyt und Wickelmaterial), wurde die Umsetzung mit Folienkondensatoren favorisiert. Bei der Alu-Technologie wurden die Untersuchungen weitergeführt und es konnte ein kompakter Kondensator für den Einsatz bei 130 Grad C / 3000h entwickelt werden. Dabei erwies sich ein zuvor entwickelter und in Serienprodukten eingesetzter Glykol-Betriebselektrolyt den neu entwickelten alternativen Elektrolyten als überlegen. Bei den ergänzenden Arbeiten zur Al-Polymertechnologie wurden funktionsfähige planare und gewickelte Muster für 200 V/130 Grad C hergestellt, die jedoch eine unzureichende Stabilität im Dauertest aufwiesen. Durch die angestrebte kompakte Bauform wurde der Folien-Kondensator als Schichtkondensator ausgeführt. Aufgrund der hohen Umgebungstemperatur von 150 Grad C mussten als Dielektrikum die für Hochtemperatur geeigneten Materialien PPS und PEN anstelle des sonst hauptsächlich verwendeten Polypropylens (PP) eingesetzt werden. Es stelle es sich heraus, dass PEN auf Grund der besseren Selbstheilungsfähigkeit und der höheren möglichen Betriebsfeldstärke das besser geeignete Filmmaterial ist. Zum Verarbeiten der Filme zu Kondensatoren mussten alle wesentlichen Prozessparameter an das neue Material angepasst werden. Bei Filmkondensatoren stellt die Genauigkeit mit der die Filme beim Wickeln geführt werden ein wesentliches Kriterium für die Zuverlässigkeit und Stromtragfähigkeit der Kondensatoren dar. Deshalb wurde im Verlauf des Projektes für die Filmführung eine aktive Regelung entwickelt und in einer Wickelmaschine implementiert. Die fertig montierten Kondensatoren wurden vor Auslieferung einer Endprüfung unterzogen, die von allen Mustern bestanden wurde. Auch die anschließenden Dauerversuche wurde ohne Probleme bestanden.
Leistungselektronik für Hybridantriebe in PKW und Nutzfahrzeuganwendungen - integrierbar in Getriebe und Antriebsstrang, hochtemperaturfähig, zuverlässig und robust. Abschlussbericht zum Teilvorhaben 19 U 6007B im Verbundprojekt INGA. Zwischenkreiskondensator für Betriebstemperatur 150 Grad C. Berichtszeitraum: 01.07.2008 bis 31.12.2009
2010
47 Seiten, 56 Bilder, 11 Tabellen
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