Mehr Reichweite für Elektrofahrzeuge

Neue Siliziumkarbid-Power-Module von STMicroelectronics

8. Dezember 2022, 9:24 Uhr | Irina Hübner
SiC-basierende Acepack-Drive-Power-Module von STMicroelectronics.
© STMicroelectronics

STMicroelectronics hat neue auf SiC-MOSFETs basierende Hochleistungs-Power-Module für Elektrofahrzeuge vorgestellt. Hyundai wird die Acepack-Drive-Power-Module in mehreren Modellen seiner Fahrzeugplattform E-GMP einsetzen.

Mit insgesamt fünf neuen, auf SiC-MOSFETs basierenden Power-Modulen sollen Fahrzeugherstellern flexible Optionen geboten werden, denn es stehen nicht nur unterschiedliche Nennleistungen zur Auswahl, sondern es werden auch die in den Traktionssystemen von Elektrofahrzeugen üblichen Betriebsspannungen unterstützt.

Die Power-Module werden in dem eigens für Traktionsanwendungen optimierten Acepack-Drive-Gehäuse angeboten. Diese zeichnen sich dank Sintertechnik durch hohe Zuverlässigkeit aus, sind robust und lassen einfach in EV-Antriebe integrieren. Bei den integrierten Haupt-Leistungshalbleitern handelt es sich um die dritte Generation (Gen3) der STPower-SiC-MOSFETs von ST, die nach Unternehmensangaben eine branchenführende Figure of Merit (Produkt aus RDS(on) und Die-Fläche) mit einer sehr geringen Schaltenergie und herausragender Leistungsfähigkeit in Synchrongleichrichter-Anwendungen verbindet.

Hyundai setzt auf Acepack-Drive-Power-Module

Die Hyundai Motor Company hat sich entschieden, die Module in ihrer EV-Plattform E-GMP einzusetzen. Hier werden die Module insbesondere im Kia EV6 zum Einsatz kommen.

»Für unsere Traktionswechselrichter sind die auf SiC-MOSFETs beruhenden Power-Module von ST genau die richtige Wahl, da sie für mehr Reichweite sorgen. Die Kooperation zwischen unseren beiden Unternehmen hat uns einen großen Schritt näher an die Realisierung nachhaltigerer Elektrofahrzeuge gebracht. Wir stützen uns dabei auf die fortlaufenden technologischen Investitionen von ST, deren Ziel es ist, das Unternehmen zum führenden Halbleiter-Akteur in der Elektrifizierungs-Revolution zu machen«, kommentiert Sang-Cheol Shin vom Inverter Engineering Design Team der Hyundai Motor Group.

1200-V-Module bereits in Serienfertigung

Die 1200-V-Module ADP280120W3, ADP360120W3 und ADP480120W3(-L) von ST sind bereits in die Serienfertigung gegangen, während die Massenproduktion der 750-V-Module Acepack Drive ADP46075W3 und ADP61075W3 bis März 2023 beginnen soll. Die Module bieten eine Plug-and-Play-Lösung für Traktionswechselrichter, die sich für die direkte Flüssigkeitskühlung eignet und im Interesse einer effizienten Wärmeableitung mit einem Pin-Fin-Array ausgestattet ist.

Die für eine maximale Sperrschichttemperatur von 175 °C spezifizierten Module zeichnen sich durch langlebige und zuverlässige Presssitz-Verbindungen und auf das Substrat gesinterte Chips aus, um in Automotive-Anwendungen für eine längere Lebensdauer zu sorgen. ST plant, das Produkt-Portfolio ferner durch Acepack-Drive-Versionen auf der Basis von IGBTs und Dioden erweitern.

Die Module beruhen auf einer als AMB (Active Metal Brazed) bezeichneten Substrattechnologie, die sich durch ihre thermische Effizienz und ihre hohe mechanische Festigkeit auszeichnet. Für jedes Substrat wird ein eigener NTC-Widerstand montiert. Die Module sind außerdem wahlweise für Schweiß- oder Schraubbefestigung an der Sammelschiene lieferbar und können somit flexibel für unterschiedliche Befestigungsanforderungen genutzt werden. Ein zusätzliches Plus an Flexibilität entsteht durch die Long-Busbar-Option, mit der es möglich ist, den Motorstrom mithilfe eines Halleffekt-Sensors zu überwachen.

ST hat bereits STPower-SiC-Bauelemente für weltweit mehr als drei Millionen Großserien-Pkw ausgeliefert. Verglichen mit konventionellen Silizium-Leistungshalbleitern verkraften die kleineren SiC-Bausteine höhere Betriebsspannungen, was kürzere Ladezeiten ermöglicht und für eine bessere Fahrzeugdynamik sorgt. Verbessert wird auch die Energieeffizienz und nicht zuletzt kann die Zuverlässigkeit gesteigert werden.

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