Fraunhofer IZM präsentiert „Dauerpower“-Wechselrichter

Nach Angaben des Fraunhofer IZM hat der Wechselrichter einen Spitzenwirkungsgrad von 98,7 Prozent. Er bietet eine konstante Leistung (Dauerpower) von etwa 600 kW, auch über längere Zeiträume. Das ist laut Fraunhofer „das 1,5-fache der Leistung heutiger dieselbetriebener schwerer Lkw“.

„Kurzzeitig kann der Dauerpower-Wechselrichter sogar 720 kW leisten“, so die Forschungseinrichtung weiter. Das wiederum werde „einen neuen Maßstab für High-End-Elektro-Sportwagen setzen“.

Die einzelnen Komponenten des im vergangenen Jahr erstmals vorgestellten Dauerpower-Wechselrichters sind klein und „versprechen eine große Modularität“, so dass er für alle möglichen Anwendungen geeignet ist.

Um diese Leistung zu bewältigen, setzt das Dauerpower-Modul auf Siliziumkarbid-Transistoren. Beim Einsatz im Wechselrichter nutzt das Fraunhofer IZM ein innovatives Pre-Packaging-Verfahren, bei dem zwei dieser SiC-Transistoren direkt am Institut auf ein Keramiksubstrat aufgebracht werden.

„Das Leiterplattenembedding ermöglicht uns, den Abstand zwischen den Hin- und Rückleitern zu verringern und so die Streuinduktivität zu reduzieren“, sagt Dominik Seidenstücker, der federführend an dieser Entwicklung beteiligt war. „Die geringere Streuinduktivität des Moduls führt dazu, dass wir schneller schalten können. Dies wiederum reduziert die Verluste im Halbleiter abermals.“

Auch die Kühlung wurde optimiert, um die Effizienz weiter zu steigern. Der Kühlkörper aus Kupfer wurde im 3D-Druckverfahren hergestellt. Er ist „auf die thermischen Anforderungen der Module abgestimmt und sorgt für eine gleichmäßige Wärmeabfuhr“, erklärt das Fraunhofer IZM. Die kritischen Bauteile werden anschließend durch Silbersintern auf das Kühlsystem montiert, „wodurch eine bestmögliche thermische Integration erreicht wird“.

Der zweite Teil wird aus Aluminium gefertigt, ebenfalls mit einem 3D-Drucker. Hier wird die Wärme mit Wasser abgeleitet. In der Pressemitteilung des Fraunhofer IZM heißt es, dass das System mit 10 Litern Kühlmittel pro Minute läuft, aber nur 150 Millibar Druck verliert. Selbst nach 15 Minuten Dauerlastbetrieb soll die Temperaturdifferenz zwischen Gehäuse und Kühlmedium weniger als 20 Kelvin betragen. Das Fazit der Forscher: „Dank dieser fortschrittlichen Kühltechnologie bleibt der Wechselrichter auch bei hoher Beanspruchung im Bereich optimaler Betriebstemperaturen. Salopp gesagt: Im Dauerpower bleibt selbst das Kühlsystem cool.“

fraunhofer.de

Dieser Artikel von Carla Westerheide ist zuerst auf unserer englischsprachigen Seite electrive.com erschienen.