Bei Hybridantrieben gibt es gute Gründe dafür, die Elektronik direkt an der elektrischen Maschine zu integrieren, so dass sie im eingebauten Zustand eine Einheit mit dem elektrischen Antrieb bildet. Diese Integration stellt an die Elektronikbauteile und an die Aufbau- und Verbindungstechnik erhebliche Anforderungen. Bei der Ansteuerung eines Hybridantriebs werden leistungselektronische Bauteile benötigt, von denen heute nicht alle für die auftretenden Temperaturen ausgelegt sind. Daher müssen u.U. separate Kühlkreisläufe von Verbrennungsmotor und Leistungselektronik verwendet werden. Als Leistungshalbleiter stehen MOSFETs und solche aus Siliziumkarbid zur Verfügung. Parameter wie Sperrschichttemperatur, Belastungsprofil, Lastwechselzahl, Schaltverluste und Zyklenzahl erschweren eine optimale Lösung. Bei Kondensatoren kommen heute in Umrichtern hauptsächlich Aluminium Elektrolyt Kondensatoren und Folienkondensatoren in Betracht. Aluminium Elektrolyt Kondensatoren haben, bezogen auf die Baugröße, eine relativ hohe Kapazität. Es sind 63 V Kondensatoren verfügbar, die laut Hersteller bis 150 Grad C verwendet werden können, bei deutlich reduzierter Betriebsdauer. Bei den bislang verfügbaren Elkos sinken diese maximalen Betriebstemperaturen mit 300 V auf ca. 125 Grad C und mit 500 V auf ca. 105 Grad C. Aktuell erhältliche Folienkondensatoren mit zulässigen Betriebstemperaturen von über 125 Grad C besitzen ein Dielektrikum aus Polyphenylensulfid und sind nur bis unter 1 Mikrofarad bei Spannungen von bis zu einigen 100 V erhältlich. Das Bauvolumen bei Folienkondensatoren ist bei gleicher Kapazität deutlich größer als bei Aluminium Elektrolytkondensatoren. Bei höheren Betriebsspannungen kommen allerdings die Nachteile von Elektrolytkondensatoren bezüglich Temperaturbelastbarkeit und Lebensdauer mehr zum Tragen mit dem Resultat, dass sich dieses Verhältnis dann zu Gunsten der Folienkondensatoren verschiebt. Um die Zuverlässigkeit sicher zu stellen, muss das Konzept der 'Building-in Reliability' verfolgt werden, das auf der Vermeidung von Zuverlässigkeitsrisiken sowohl in allen Stufen der Entwicklung als auch in der Fertigung beruht.
Durch integrierte Leistungselektronik zum Hybrid-Antriebsmodul
2006
8 Seiten, 6 Bilder, 6 Quellen
Conference paper
German
Durch integrierte Leistungselektronik zum Hybrid-Antriebsmodul
Automotive engineering | 2006
|Hochtemperatur Leistungselektronik: Der Weg zum Antriebsmodul fuer Hybridfahrzeuge der Zukunft
Automotive engineering | 2005
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