Neue Generation der Leistungselektronik von Continental macht elektrisches Fahren noch effizienter

Kompakter, leichter, leistungsfähiger – diese Attribute kennzeichnen die jüngste Generation der Leistungselektronik, die der internationale Automobilzulieferer Continental für den Einsatz in elektrifizierten Antrieben entwickelt hat (PresseBox) (Regensburg/Nürnberg/Wien, ) .
- 30 Prozent weniger Bauraum und Gewicht, leistungsfähigere Halbleiter
- Modular und skalierbar angelegtes Konzept deckt breites Spektrum ab
- Im Audi Q5 hybrid Quattro sowie in verschiedenen Elektroautos bereits in Serie

Kompakter, leichter, leistungsfähiger - diese Attribute kennzeichnen die jüngste Generation der Leistungselektronik, die der internationale Automobilzulieferer Continental für den Einsatz in elektrifizierten Antrieben entwickelt hat. In konkreten Zahlen: Das hoch integrierte Modul wiegt bei einer Dauerleistung von 20 Kilowatt noch 8 Kilogramm und beansprucht einen Bauraum von lediglich 5 Liter.

Im Vergleich zur vorhergehenden Entwicklungsstufe sind damit Masse und Volumen um etwa ein Drittel geschrumpft. Ermöglicht hat dies das Zusammenführen von bislang zwei Modulen in eines:

Inverter und DC-DC-Wandler sind jetzt in einem Gehäuse untergebracht. "Gleichzeitig hat die Leistungsdichte des Moduls enorm zugelegt, weil der Wechselrichter über ein innovatives Hochleistungs-Halbleitermodul verfügt", erläutert Helmut Fennel, Leiter Entwicklung der Business Unit Hybrid Electric Vehicles, Division Powertrain. Außerdem haben die Entwicklungsingenieure das Steuergerät von Anfang an als modularen und skalierbaren Baukasten angelegt. Mit der Modifikation nur weniger Komponenten deckt das Gerät ganz unterschiedliche Anforderungen ab. So kommt in dem Vollhybridmodell Audi Q5 die konzeptionell gleiche Leistungs- elektronik zum Einsatz wie in den reinen Elektrofahrzeugen.

Die Leistungselektronik: Zentrale Komponente des Elektroantriebs

In vielen Diskussionen zum Thema Elektromobilität fällt das Schlaglicht unmittelbar auf die Batterie. Das ist nachvollziehbar, da das Steigern der Reichweite eines der vorrangigen Ziele der Entwickler alternativer Antriebe ist. Eine wesentliche Voraussetzung hierfür ist ein hoher Wirkungsgrad des gesamten elektrischen Antriebssystems bei allen Fahrzeugvarianten - vom Mildhybriden bis zum Elektroauto. Durch den Einsatz einer wirkungsgradoptimierten Leistungselektronik wird hier ein wesentlicher Beitrag geleistet.

Unabhängig vom Einbauort im Fahrzeug ist diese Elektronik funktional zwischen Hochvoltbatterie und E-Maschine positioniert.

Sie sorgt dafür, dass die in der Batterie als Gleichstrom gespeicherte Energie beim Elektromotor als 3 Phasen-Wechselstrom ankommt - und dies entsprechend der Leistungsanforderung in der erforderlichen Stromstärke und Frequenz; über diese Parameter wird der Elektromotor gesteuert. Auch macht die Leistungselektronik den umgekehrten Vorgang, das sogenannte Rekuperieren, erst möglich.

Hierbei fungiert der Elektromotor als Generator und erzeugt Energie. Diese wird von der Leistungselektronik in Gleichstrom umgewandelt und der Batterie zugeführt. Die Leistungselektronik tritt darüber hinaus in Aktion, wenn der Fahrer elektrisch rückwärtsfahren will.

Dann kehrt die Steuerung die Polung am E-Motor um und damit auch dessen Drehrichtung. Über den Gleichstromwandler (DC-DC-Wandler), als Teil der Leistungselektronik ̶ und bei Continental ebenfalls in ein Gehäuse integriert,- wird das12-V Netz bei Hybrid- und Elektrofahrzeugen versorgt.

Der große Funktionsumfang der Leistungselektronik lässt erkennen, dass deren Wirkungsgrad die Gesamteffizienz des elektrischen Antriebsstrangs beeinflusst. Continental optimiert deshalb konsequent diese Kernkomponente weiter - insbesondere auch hinsichtlich Bauraum, Gewicht und Kosten.

Technologieführer in Sachen Elektromobilität

Als erster europäischer Zulieferer produziert Continental schon seit 2003 Hybridsysteme in Serie. Neben der Leistungselektronik, die heute bereits in der zweiten Generation in Hybrid- und Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommt, wird seit Ende 2011 der elektrische Motor als fremderregter Synchronmotor ohne seltenen Erden in Großserie produziert. Continental war weltweit erster Lieferant von Li-Ion Batterien für Serienfahrzeuge in 2008. Und das Thema nimmt auch weiter Fahrt auf: So wurde mit dem südkoreanischen Unternehmen SK Innovation zu Beginn des Jahres eine Grundsatzvereinbarung für ein Joint Venture unterzeichnet, mit dem die gemeinsame Entwicklung, Produktion und Vermarktung von Lithium-Ionen-Batteriesystemen vorangetrieben werden soll.

Zeitgleich wurde Continental für die Entwicklung eines neuartigen Stromspeichers für einen komfortablen Start-Stopp-Betrieb mit dem "Gelben Engel" Award des ADAC in der Kategorie "Innovation und Umwelt" ausgezeichnet.

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Continental Reifen Deutschland GmbH
Büttner Straße 25
D-30165 Hannover
Simone Geldhäuser
Division Powertrain
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