HomeNewsletterAboSpringer Automotive MediaMediadatenKontakt

Home > Aktuell > Nachrichten

Leistungselektronik für Automobile von morgen

Das Fraunhofer Institut eröffnet am 10. Juni 2005 offiziell das neue Zentrum für Kfz-Leistungselektronik und Mechatronik (ZKLM) in Nürnberg. Die Forscher der "Außenstelle" des Fraunhofer Instituts für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) entwickeln bereits seit einem halben Jahr leistungselektronische Komponenten für Hybrid-, Brennstoffzellen- und Elektrofahrzeuge. Zwar sind heute schon entsprechende Fahrzeuge am Markt verfügbar, allerdings sind deren Baugruppen einzeln im Motorraum untergebracht. Für die Erschließung eines breiteren Marktes ist die Industrie nach Auffassung des Instituts jedoch auf kompaktere und deutlich kostengünstigere Lösungen angewiesen. Aus diesem Grund favorisieren die Ingenieure des ZKLM eine mechatronische Vollintegration der Leistungselektronik in den Antriebsstrang.

Jährlich werden weltweit gut 55 Millionen Automobile gebaut. Würden lediglich fünf Prozent davon mit alternativen beziehungsweise hybriden Antrieben ausgestattet, bedeutete dies mehrere Millionen Einheiten pro Jahr an leistungselektronischen Hochleistungssystemen für Antrieb und Energiemanagement. Leistungselektronische Schlüsselkomponenten für künftige Fahrzeuge sind der Umrichter für den Elektromotor im Antriebsstrang und Hochleistungsspannungswandler. Die extremen Anforderungen der Automobiltechnik im Hinblick auf Betriebstemperaturbereich, Zuverlässigkeit und Leistungsdichte verhindern auf beiden Feldern die Anwendung vieler klassischer Lösungsansätze der Leistungselektronik. Auf dem Weg zu systemintegrierten Lösungen sind demzufolge laut ZKLM noch enorme Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen erforderlich.

Die Schwerpunkte des ZKLM liegen unter anderem auf Fragen der mechatronischen 3D-Integration von Leistungselektronik und der Integration von passiven Bauelementen und Sensoren, der Hochtemperaturelektronik, der Aufbau- und Verbindungstechnik, des thermischen Managements und der Systemzuverlässigkeit. Der Etat des neuen Zentrums umfasst bis 2008 rund sechs Millionen Euro. Gut die Hälfte davon bringen die Industrie und das Fraunhofer IISB auf, den Rest trägt das Land Bayern mit Mitteln aus der so genannten EU-Ziel-2-Förderung.

Das ZKLM wurde vom "European Center for Power Electronics (ECPE)", einem Netzwerk von führenden europäischen Unternehmen in der Leistungselektronik, zum "Competence Center Automotive" gewählt. Gemeinsame Forschungsprojekte sind bereits gestartet und zielen auf einen integrierten Umrichtermotor für einen Kfz-Hybridantrieb. Ein erstes Funktionsmuster eines entsprechenden Umrichtermotors mit einer Leistung von gut 40 kW konnte bereits im Jahr 2003 am Fraunhofer IISB realisiert und vorgestellt werden. Derzeit befindet sich am ZKLM die 2. Generation in der Erprobungsphase und die 3. Generation in der Konzeptphase. Eine zweite Arbeitsgruppe des ZKLM befasst sich mit der Entwicklung von hocheffizienten und kompakten Spannungswandlern im Leistungsbereich zwischen 500 W und 100 kW. Auch für diese Wandler gilt in Kraftfahrzeugen die Forderung nach sehr hohen Leistungsdichten zwischen 5 und 20 kW/dm3.

Dies erfordert nach Angaben der Ingenieure neue Ansätze in den Bereichen Schaltungstopologien, Aufbautechnik und Entwärmung. Ein von den Ingenieuren des ZKLM entwickelter Hochleistungs-DC/DC-Wandler (65 kW) für den Einsatz in Brennstoffzellen-Fahrzeugen und zur Ankopplung von so genannten SuperCaps als elektrische Energiespeicher sei bereits erfolgreich bei verschiedenen Projektpartnern im Einsatz. Erklärtes Ziel des ZKLM ist es, den Kunden vom Kleinunternehmen bis zum Automobilhersteller eine bestmögliche Unterstützung bei der Entwicklung komplexer Leistungselektroniksysteme zu bieten. Metadaten anzeigen: Autor verbergen | Schlagworte