Mit besser gekühlten Transistoren fahren Sie Ihr elektronisches Auto viel weiter

Die relativ begrenzte Reichweite bleibt ein Hauptnachteil der meisten Elektrofahrzeuge. Sie können mehr Batterien einlegen. Wenn Sie das Antriebssystem jedoch vollständig optimieren, kann auch eine große Anzahl zusätzlicher Kilometer erreicht werden. Experten darin Fraunhofer-Institut Für Zuverlässigkeit und präzise Integration IZM In Berlin gibt es jetzt ein optimiertes Reflektordesign. Dies wandelt den Gleichstrom von der Batterie in Wechselstrom um. Dies treibt den Elektromotor an.

Da sich dieser Wechselrichter zwischen der Batterie und dem Motor befindet, kann es genauso wie bei Transistoren leicht sehr heiß werden. Um dies zu verhindern, muss die Wärme mit Hilfe von Wärmeableitern abgeführt werden. Aus diesem Grund verwenden Wissenschaftler hocheffiziente Siliziumkarbid (SiC) -Halbleiter. Diese haben viel weniger Verluste, wenn Wärme durch sie fließt. Der Nachteil ist, dass diese Halbleiter sehr teuer sind.

Größere Reichweite

Daher wird die geringstmögliche Anzahl dieser Transistoren verwendet. Dies bedeutet jedoch wiederum, dass sie mehr und damit mehr Aufwärmen durchführen müssen. Um Energieverluste zu vermeiden, muss es besonders gut gekühlt werden. Deshalb haben die Experten eine völlig neue Art von Kühlelement entwickelt. Die größten Verluste im Deflektor treten beim Beschleunigen, Bremsen und schnellen Fahren auf. Dann fließen große Strommengen zwischen Motor, Umrichter und Batterie hin und her. Hier setzen SiC-Halbleiter an. Es reduziert diese Verluste. “Wir erwarten, dass Elektroautos dank der Antriebsstrangoptimierung irgendwann bis zu sechs Prozent mehr Reichweite haben”, sagt Eugene Erhardt, SiCeffizient am Fraunhofer IZM. Diese Verbesserung ist signifikant. Da dies normalerweise nur durch Einlegen zusätzlicher Batterien funktioniert.

Wasser

Die Kühlrippen sind auf den Transistoren angeordnet. Diese befinden sich in einem Wassertank. Auf diese Weise kann die Wärme abgeführt werden. Der Kühlkörper von SiC-Transistoren ist 3D-gedruckt und hat relativ dünne Wände. Die Wissenschaftler erklären: “Die Kühlrippen wurden als Säulen zur Unterstützung des Daches konzipiert.” “Diese Konstruktion ist so robust, dass der Kühlkörper dem Druck des Kühlwassers und den Kräften standhält, die auftreten, wenn Transistoren auf dem Kühlkörper installiert werden.”

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Aber es gab noch eine andere Hürde zu überwinden. Die verschiedenen Materialien, aus denen die Aggregate bestehen, dehnen sich beim Erhitzen unterschiedlich aus. Dies führt zu Spannungen in der Struktur. Dies kann dann zu finanzieller Erschöpfung führen. Dies kann letztendlich zum Ausfall des Wechselrichters führen. Dünne Bleche des neuen Kühlkörpers können diese Spannungen beim Erhitzen oder Abkühlen jedoch durch leichte Verformung ausgleichen.

Dieses flexible thermoelektrische Design schützt zum Teil teure Halbleiter aus Siliziumkarbid und trägt zu einer verlängerten Lebensdauer bei. Ein weiterer Vorteil der neuen Antriebseinheiten besteht darin, dass sie nicht über feste Kupferleiter mit anderen elektronischen Bauteilen verbunden sind. Dies ist normalerweise der Fall. Stattdessen erklären die Wissenschaftler: “Der Kühlkörper und die SiC-Transistoren sind mit feinen, flexiblen Kupferdrähten mit den übrigen elektronischen Geräten verbunden.” Teilweise aus diesem Grund fällt die Transformatorspannung ab.

Der neue Wechselrichter wird in den kommenden Monaten aktualisiert Busch Es wurde getestet. Dann wird es eins Porsche Integriert in ein neu entwickeltes und vollständig angepasstes SiC-Übertragungssystem. “Es wird jedoch einige Zeit dauern, bis er für die Serienproduktion bereit ist”, sagt Eugene Earhardt. “Zunächst setzen wir alles zu einem Prototyp zusammen. Danach müssen die einzelnen Prozessschritte optimiert werden.”

Bild: Die neuen Transformatoren für elektronische Autos. © Fraunhofer IZM

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