SiCool

Motivation

Innovationen in der Elektronik werden die Effizienz des Antriebssystems von Elektrofahrzeugen und damit auch ihre Reichweite weiter erhöhen. Eine besondere Rolle kommt dabei Siliziumcarbid (SiC)-Halbleitern zu, mit denen die Leistungselektronik, die Energieflüsse im Fahrzeug steuert, kompakter und effizienter werden kann. Intelligente Elektronik zur Ansteuerung und Überwachung wird zudem die Zuverlässigkeit künftiger Antriebe auch im Fehlerfall sicherstellen.

Ziele und Vorgehen

Durch die Verwendung von SiC-Halbleitern und einen hochtemperaturtauglichen Aufbau können Leistungselektroniksysteme in Zukunft deutlich höhere Schaltfrequenzen und Leistungsdichten erreichen. Voraussetzung hierfür ist eine thermisch optimierte Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT), wie sie in SiCool entwickelt werden soll. Das Projekt zielt darauf, Leistungs- und Logikelemente in einem Modul zu integrieren und dabei trotz der räumlichen Nähe eine thermische Entkopplung zu gewährleisten. Hierzu werden neue wärmespreizende Werkstoffe und thermisch partitionierte Kühlstrukturen auf Basis von additiven Fertigungsverfahren erforscht. Durch die innovative Wärmeableitung soll die Verlustwärme der Leistungshalbleiter so abgeführt werden, dass die Lebensdauer und die Leistungsfähigkeit der übrigen Elektronikkomponenten nicht beeinträchtigt werden. Dies ermöglicht hochintegrierte und hocheffiziente Leistungsmodule, deren Potenziale am Beispiel eines Antriebsumrichters für Elektrofahrzeuge nachgewiesen werden sollen.

Innovationen und Perspektiven

Die angestrebten Technologien erlauben es, SiC-basierte Leistungselektroniksysteme mit um 20 Prozent reduzierten Schaltverlusten und Schaltflanken von bis zu 100 kV/μs zu entwickeln. Sie schaffen eine wichtige Basis für die Entwicklung energieeffizienterer E-Fahrzeuge und können auf andere Anwendungsfelder übertragen werden.