Hitachi Astemo
»Europa ist für uns ein Wachstumstreiber«
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Inverter und Elektromotoren
»Die Elektrifizierung der Fahrzeuge ist hauptsächlich auf die CO2-Regulierungen seitens der Regierungsbehörden zurückzuführen. Es ist ganz klar, dass die zukünftigen CO2-Ziele nur mit einem steigenden Anteil von Elektrofahrzeugen erreicht werden, wobei dabei die Frage, wo die elektrische Energie herkommt, ob Brennstoffzelle oder Batterie, erst einmal unwichtig ist«, erklärt Stefan Eichhorst, Leiter der Inverter-Entwicklungsgruppe bei Hitachi Astemo.
Und weiter: »Batterie, Kraftelektronik, E-Motor und Inverter tragen signifikant zur Reichweite und Leistungsfähigkeit von E-Fahrzeugen bei. Wir sehen deshalb Inverter und E-Motoren als Schlüsseltechnologien der E-Mobilität, die wir intensiv weiterentwickeln und schnell zur Marktreife bringen wollen.«
Heutige Systeme sind laut seiner Aussage zum Großteil 400-V-Ansätze, wobei Astemo auch 800-V-Systeme beliefert. Aus seiner Sicht bestimmen diverse Anforderungen an E-Motor und Inverter die Weiterentwicklungen. In diesem Zusammenhang erwähnt er beispielsweise beim E-Motor die Wicklungstechnologie, eine direkte Öl-Kühlung oder der Unterschied zwischen radialem und axialem Fluss, aber auch Themen wie neue Magnetdesigns und damit die Reduzierung des Bedarfs an seltenen Erden bis hin zu Magnet-freien Designs. Beim Inverter geht es natürlich um SiC, aber auch um die Reduktion von Gewicht und Größe, um das thermische Management und um Themen wie schnelles Laden oder auch Sicherheit.
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Hitachi Astemo hat laut Eichhorst eine lange Historie, wenn es um Inverter geht, denn sowohl Hitachi als auch Keihin sind seit Anfang 2000 in diesem Bereich aktiv, wobei Hitachi lang auf doppelseitig gekühlte Power-Module gesetzt hat, Keihin wiederum auf einseitig gekühlte Varianten. Eichhorst: »Astemo produziert bereits Inverter für 800 V in Serie und zwar auf Basis von Silizium.« In naher Zukunft werden beide Linien, also Hitachi und Keihin weitergeführt.
Das heißt, dass Hitachi Astemo mit Gen5D mit doppelseitiger Kühlung Si- und SiC-Varianten auf den Markt bringen wird, die sich mit Si für 400-V- (Leistungshalbleiter sind für 750 V ausgelegt) und mit SiC für 1200 V (SiC-Halbleiter sind für 1200 V ausgelegt) eignen. Darüber hinaus wird Astemo laut Eichhorst auch einseitig gekühlte Varianten auf den Markt bringen und auch in diesem Fall mit Si und SiC: Die Si-Varianten der Gen4S mit 1200 V und SiC-Varianten der GEN5S-Serie mit 750 V und 1200 V.
Flachbau-Inverter und E-Motoren
»Unsere neuen Flachbau-Inverter werden nur mit SiC-basierten Power-Modulen ausgestattet sein, die Inverter wird es sowohl für 400 als auch 800 V geben«, so Eichhorst weiter. Sie zeichnen sich nicht nur durch eine hohe Effizienz sondern auch durch eine einfache Herstellung aus. Laut seiner Aussage erreicht die heutige Generation (Gen3) eine Leistungsdichte von 60 kW/L Bauraum. Mit der Gen5 sind es dann schon 100 kW/L und Gen6 ermöglicht sogar eine Steigerung auf 150 kW/L.
Wie der Begriff Flachbau-Inverter schon besagt, legt Astemo hohen Wert auf die Bauhöhe und auch hier werden deutliche Fortschritte erzielt. Kommen heutige Inverter (Gen4) auf eine Höhe von knapp 100 mm, soll mit Gen6 laut Eichhorst eine Höhe von weniger als 50 mm erreicht werden. Eichhorst weiter: »Darüber hinaus reduzieren wir die Verluste, heute sprechen wir von 25 nH, bei Gen6 werden wir unter 12 nH kommen.« Den Flachbau-Inverter soll es ungefähr 2027 auf dem Markt geben.
Ähnliches gilt laut seiner Aussage auch für die Weiterentwicklung der E-Motoren: So arbeitet Hitachi Astemo bei seinen BEV-Motoren, die sowohl für 400 V als auch 800 V erhältlich sind, an der Verbesserung der Drehmomentdichte von 80 Nm/L auf 90 Nm/L, an der Integration von Motor und Inverter sowie an Innovationen mit neuen Materialien. »Neben effizienter Produktion und nachhaltigen Rohstoffen ist uns ein gutes Packaging der zentralen Komponenten sehr wichtig«, so Eichhorst weiter.
Und abschließend: »Gutes Packaging liefert nicht nur Leistung, sondern schafft auch flexiblen Bauraum, den unsere Kunden für das Design moderner Fahrzeuge für die Mobilität von morgen nutzen können.«
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