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Leistungselektronik für E-Fahrzeuge

NXP und ZF kooperieren bei SiC-basierten Traktionswechselrichtern

4. Juni 2024, 10:02 Uhr | Irina Hübner

NXP Semiconductors und ZF Friedrichshafen arbeiten zusammen an der Entwicklung von SiC-basierten Traktionswechselrichter-Lösungen für E-Fahrzeuge. Mit Hilfe der isolierten Hochvolt-Gate-Treiber GD316x von NXP sollen diese die Einführung von 800-V-Architekturen beschleunigen.

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Traktionswechselrichter sind eine wichtige Komponente des elektrischen Antriebsstrangs eines Fahrzeugs. Sie wandeln die Gleichspannung aus der Batterie in eine zeitabhängige Wechselspannung um, die den Elektromotor des Fahrzeugs antreibt. Da Traktionswechselrichter zunehmend auf SiC-basierte Designs umgestellt werden, müssen die SiC-Leistungsbauelemente mit isolierten Hochvolt-Gate-Treibern kombiniert werden. So lassen sich im Vergleich zu siliziumbasierten IGBT- und MOSFET-Leistungsschaltern der vorherigen Generation höhere Schaltfrequenzen, und geringere Leitungsverluste erzielen. Die Kombination ermöglicht außerdem bessere thermische Eigenschaften und höhere Robustheit bei hohen Spannungen.

Dank der GD316x-Produktfamilie lassen sich sichere, effiziente und leistungsstarke Traktionswechselrichter realisieren, was letztlich zu einer Erhöhung der Reichweite von Elektrofahrzeugen, weniger Ladestopps sowie geringeren Kosten auf Systemebene für die OEMs führt.

Die Vorteile der Hochvolt-Gate-Treiber-Familie GD316x

Die funktionssicheren, isolierten Hochvolt-Gate-Treiber der GD316x-Familie enthalten eine Reihe programmierbarer Steuerungs-, Diagnose-, Überwachungs- und Schutzfunktionen, die für die Ansteuerung der neuesten SiC-Leistungsmodule für Kfz-Traktionswechselrichteranwendungen verbessert wurden. Diese Funktionen reduzieren das elektromagnetische Rauschen und die Störsignale und verringern gleichzeitig die Schaltenergieverluste zugunsten eines besseren Wirkungsgrads.

Der hohe Integrationsgrad der Treiber verringert den Platzbedarf und vereinfacht das Systemdesign. Die Kombination aus schnellen Schutzzeiten bei Kurzschluss (<1 µs) und leistungsstarken und programmierbaren Gate-Drive-Schemata optimiert die Leistung der SiC-Leistungsmodule des Traktionswechselrichters.

»Gemeinsam mit ZF entwickeln wir die Leistungselektronik der nächsten Generation für künftige Elektrofahrzeuge«, sagt Robert Li, Senior Vice President und General Manager Electrification bei NXP. »Unsere Gate-Treiber-Familie verfügt über eine Reihe herausragender Merkmale, die die Vorteile von Hochvolt-SiC-Leistungsschaltern schützen und optimal ausschöpfen. Das macht sie zu einer idealen Wahl für die neuen SiC-basierten Traktionswechselrichter-Lösungen von ZF.«

Schnellere Elektrifizierung der Automobilindustrie

Ihre Zusammenarbeit sehen ZF und NXP als bedeutenden Schritt auf dem Weg zu einer schnelleren Elektrifizierung der Automobilindustrie. Auch soll sie die Entwicklung sicherer, nachhaltiger und energieeffizienter Elektrofahrzeuge der Zukunft ermöglichen.

»Wir freuen uns auf die Zusammenarbeit mit NXP. Dank ihr werden wir neue Maßstäbe hinsichtlich der Fähigkeiten und der Leistung unserer 800-V-Traktionswechselrichterlösungen setzen. Das wird uns auch beim Erreichen unserer Emissionsreduzierungs- und Nachhaltigkeitsziele zugutekommen«, betont Dr. Carsten Götte, SVP Electrified Powertrain Technology bei ZF.

»Wir kombinieren ZFs Expertise in den Bereichen Motorsteuerung und Leistungselektronik mit NXPs GD316x Gate-Treiber-Familie. Dadurch können wir unsere neuesten SiC-basierten Traktionswechselrichter mit höherer Leistungs- und Volumendichte, Effizienz und Differenzierung anbieten. Unsere Kunden profitieren so von einem deutlichen Plus an Sicherheit, Effizienz, Reichweite und Leistung.«

Die ZF-Traktionswechselrichter mit Gate-Treibern aus NXPs GD316x-Familie sind bereits auf der Straße im Einsatz.