Modulare, intelligente und hochintegrierte Wide-Bandgap-Leistungselektronik für sicheres und energieeffizientes elektrisches Fahren
Europa und vor allem Deutschland besitzen in der Mikroelektronik besondere Stärken in der Automobil-, Energie-, Sicherheits- und Industrieelektronik. Um die Mikroelektronikkompetenz im Hinblick auf eine breite Digitalisierung zu stärken, fördert die Europäische Kommission gemeinsam mit Mitgliedsstaaten in der Initiative ECSEL Forschungsvorhaben und Pilotlinien. Deutsche Schwerpunkte liegen dabei auf multifunktionalen Elektroniksystemen, energiesparender Leistungselektronik, Design komplexer Systeme sowie Produktionstechnologien.
Im Projekt HiEFFICIENT sollen neuartige, leistungsfähige Halbleiter, sogenannte Wide-Bandgap-Halbleiter, für die nächste Generation von Elektrofahrzeugen erforscht werden. Der Schwerpunkt liegt vor allem auf Galliumnitrid (GaN), welches bei höheren Spannungen, Schaltfrequenzen und Arbeitstemperaturen betrieben werden kann. Ziel ist es, möglichst kleine Bauelemente mit geringen Verlusten und hoher Lebensdauer für die avisierten Elektronikkomponenten zu entwickeln. Kern des Vorhabens ist u. a. die Erarbeitung eines innovativen Wärmemanagements in den Systemen. Das europäische Konsortium plant, die erarbeiteten Systeme anhand von im E-Auto integrierten Ladeeinheiten sowie in Ladesäulen für bis zu 22 kW mit weltweiter Netzkompatibilität zu demonstrieren und zu testen.
Das Projekt schafft wichtige technologische Grundlagen für energieeffiziente und zuverlässige Leistungselektronik, vor allem basierend auf GaN. Diese soll im Antrieb von Elektrofahrzeugen 50 % weniger Platz als heutige Systeme einnehmen und eine um 20 % höhere Lebensdauer aufweisen. So wird die europäische Position auf dem globalen Automobil- und Halbleitermarkt gestärkt und trägt dazu bei, die Ziele zur CO2-Reduktion zu erreichen.