Beschleunigung für Formel E Rohm schickt SiC ins Rennen – und in die Serienautos

Mit SiC-Koponenten kann der Inverter der Rennwagen (an dem  die orangen Kabel angeschlossne sind) kleiner und leichter asgelegt werden als mit Bauelementen aus Silizium. Außerdem reduziert sich der Kühlaufwand deutlich, was dem Rennwagen zusätzlich Gewicht erspart.
Mit SiC-Koponenten kann der Inverter der Rennwagen (an dem die orangen Kabel angeschlossne sind) kleiner und leichter asgelegt werden als mit Bauelementen aus Silizium. Außerdem reduziert sich der Kühlaufwand deutlich, was dem Rennwagen zusätzlich Gewicht erspart.

Hohe Effizienz und hohe Arbeits-Temperaturen – SiC gilt als DAS Material der Zukunft für die Leistungselektronik. Doch wie sehen die Vorteile in der realen Welt aus?

Wie tiefgehend Dioden aus SiC einen Rennwagen verändern können, zeigten Rohm und Venturi auf dem Formel-E-Rennen in Hongkong.»Mit den Komponenten aus Siliziumkarbid konnten wir das Gewicht unseres neusten Rennwagens um 20 kg reduzieren«, freut sich Franck Baldet, CTO von Venturi. Er war maßgeblich an der Entwicklung des neuen Rennwagens des Rennstalls Venturi beteiligt, der kürzlich im ersten Rennen der dritten Rennsaison (2016/17) der Formel E in Hongkong ins Rennen ging. 20 kg Gewichtsreduzierung sind für einen Rennwagen der Formel E enorm viel. Daran gemessen sind die Dioden aus SiC von Rohm Semiconductor, die die Gewichtseinsparung ermöglichen, winzig und leicht. Das Geheimnis liegt in dem neuen Halbleitermaterial: Die SiC-Dioden erreichen höhere Schaltfrequenzen, weshalb kleinere Spulen und Kondensatoren Einsatz finden können. Das reduziert das Volumen und das Gewicht der Inverter.

Außerdem erreichen die Dioden eine höhere Effizienz, und sie arbeiten bei höheren Temperaturen. Insgesamt steigt der Wirkungsgrad um 1,7 Prozent. Das sieht auf den ersten Blick nicht spektakulär aus, für den Inverter bedeutet dies aber: Er ist um 2 kg leichter als der Vorgänger, der ausschließlich mit Silizium-Dioden arbeitete. Das ist aber noch nicht alles: In vielen Fällen kann jetzt eine einfache Luftkühlung die aufwändige Wasserkühlung ersetzen, was noch einmal zu deutlichen Gewichts- und Kosteneinsparungen führt. »Außerdem konnten wir auch das Volumen und das Gewicht des Getriebes reduzieren«, freut sich Franck Baldet. »Das große Ziel besteht darin, ganz ohne Getriebe auszukommen.«

Die Konstrukteure der Rennwagen erhalten damit zugleich mehr Spielraum, das Gewicht im Rennwagen optimal verteilen zu können und ihm damit eine bessere Straßenlage zu geben. Das führt nicht nur zu schnelleren Autos. Die Autos können auch mit der zur Verfügung stehenden Energie der Batterien effizienter umgehen, was ein wichtiger Teil der Formel-E-Regularien ist. Denn in jeder neuen Rennsaison wird die Rennstrecke verlängert. Die Konstrukteure stehen also unter starkem Druck, den Wirkungsgrad ständig weiter zu verbessern.

Da hilft Effizienz sehr, aber auch die Fahrer stellt die Formel E vor ganz neue Herausforderungen. »Der Fahrer muss schnell sein, gleichzeitig aber auch sehr effizient fahren«, sagt Maro Engel, Fahrer im Venturi-Team, auf einer gemeinsamen Pressekonferenz von Rohm Semiconductor und Venturi vor dem Rennen in Hongkong. »Es kommt vor allem darauf an, die zur Verfügung stehende Energie klug zu managen.« Denn um den Kurs zu schaffen, stehen dem Fahrer nur zwei Autos zur Verfügung, die mit einer für alle Teams identischen 28-kWh-Batterie ausgestattet sind. Sie machen mit 320 kg rund ein Drittel des Gesamtgewichts des Fahrzeugs aus.