Leistungsmodule stellen eine Kernkomponente für das elektrische Antriebssystem in Hybridfahrzeugen dar. Für Batterie- bzw. Zwischenkreisspannungen von einigen hundert Volt stellt der IGBT3 (Insulated Gate Bipolar Transistor) in der derzeitigen Technologie das optimale Bauelement dar, um einen möglichst hohen Umrichterwirkungsgrad zu erreichen. Um die Leistungsdichte deutlich zu erhöhen, können verschiedene Wege parallel beschritten werden. Zum einen erlaubt die Erhöhung der Betriebstemperatur auf bis zu 200 Grad C eine deutliche Verringerung der Siliziumfläche bei Kühlung der Leistungselektronik am Verbrennungsmotorkühlkreislauf. Zum anderen können durch die Weiterentwicklung der Bauelemente die Durchlasseigenschaften und Schaltverluste verringert werden. Besonders vielversprechend ist der Einsatz von Direktkühlern, mit denen der thermische Widerstand gegenüber konventionellen Systemen halbiert werden kann, ohne dass ein sehr hoher Druckabfall im Kühlsystem entsteht. Der Betrieb der Siliziumbauelemente bei Temperaturen bis zu 200 Grad C ist prinzipiell möglich, ohne dass sehr viel höhere Verluste entstehen. Derzeit begrenzt jedoch die Aufbautechnologie die Betriebstemperaturen auf 150 Grad C. Durch neue Aufbautechnologien wie beispielsweise die Niedertemperaturverbindungstechnik können die Hochtemperatureigenschaften derart verbessert werden, dass auch der Betrieb der Leistungselektronik am Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors bei deutlich erhöhten Betriebstemperaturen möglich erscheint.
Potentiale und Grenzen der Leistungshalbleiter-Technologien für Antriebselektronik in Hybridfahrzeugen
2006
12 Seiten, 11 Bilder, 11 Quellen
Conference paper
German
Hybridfahrzeug , Hybridantrieb , Energiemanagement , drehzahlveränderlicher Antrieb , elektrischer Antrieb , Leistungshalbleiterbauelement , Betriebstemperatur , Hochtemperaturbeständigkeit , Vollhybridantrieb , Rekuperationsbremsung , Leistungsdichte , IGBT (insulated gate bipolar transistor) , Antriebselektronik
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