Kleiner, leichter, effizienter

Der Automobil­zulieferer Marelli hat das erste Leistungs­modul für elektrische und hybride Traktions­anwen­dungen im Motorsport auf den Markt gebracht. Das neue Modul wurde zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM entwickelt. Das vollständig auf Silizium-Carbid basierende Modul ermöglicht höhere Umwand­lungs­wirkungs­grade, ist kleiner und leichter.

Das Fraunhofer IZM arbeitet schon lange an der Verbesserung der SiC-Techno­logien. Zusammen mit Marelli haben sie nun ein neues Modul entwickelt, das die Bezeichnung EDI (Enhanced Direct-cooling Inverter) trägt. Dabei handelt es sich um ein innovatives strukturelles Design ohne Basisplatte, das den thermischen Widerstand zwischen den SiC-Kompo­nenten und der Kühlflüs­sigkeit drastisch reduziert. Dies ergibt eine extrem kompakte Leistungsstufe, die den Wirkungs­grad­vorteil von Silizium-Carbid nutzen kann und bezüglich Design mehr Flexibilität beim Packaging und bei den Kühlsystemen zulässt. Im Vergleich zu einem Silizium-basierten Aufbau gleicher Leistung ermöglicht die neue Technologie einen Umwand­lungs­wirkungs­grad von bis zu 99,5%, reduziert Gewicht und Grösse um die Hälfte und besitzt eine um 50% höhere Wärme­ableitung in das Kühlsystem.

In den letzten Jahren hat sich Silizium-Carbid als Technologie der Wahl für Hoch­spannungs- und Hoch­tempe­ratur-Leistungs­elektronik-Bauteile wie z. B. Wechselrichter bewährt, da es in der Lage ist, hervor­ragende Leistungen in Hybrid- und vollelektrischen Anwendungen zu erzielen. Die Verwendung von SiC-Mosfets ermöglicht kleinere, leichtere und effizien­tere Lösungen. Diese Eigenschaften werden noch wichtiger, wenn es um den Motorsport geht, wo Grösse, Gewicht und Effizienz wichtige Designfaktoren sind.

Das im Reinraum des Marelli-Werks in Corbetta (Italien) hergestellte EDI-Leistungs­modul hat bereits eine Reihe von Zuver­lässig­keits­tests für Motorsport-Einsatzprofile durchlaufen. Dabei wurde die Robustheit des Designs bei elektrischen und mechanischen Zuver­lässig­keits­tests für sehr gut befunden. Mit dem neuen Umrichter­modul kann Marelli nun sein Angebot im Bereich der elektrischen Antriebe sowohl für Motorsport- als auch für Strassen­fahrzeug­anwen­dungen vervollständigen.