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Wide-Band-Gap-Materialien im Elektroauto

Toyota testet Alltagstauglichkeit von SiC-Leistungshalbleitern

30. Januar 2015, 8:44 Uhr | Steffi Eckardt

Im Camry Hybrid und in einem Brennstoffzellenbus will Toyota noch in diesem Jahr den Einsatz von SiC-Leistungshalbleitern testen.

Wide-Band-Gap-Materialien wie Siliziumkarbid oder Galliumnitrid können die Systemeffizienz von Elektrofahrzeugen erheblich verbessern. Toyota wird daher in diesem Jahr in Japan Praxistests mit SiC-Leistungshalbleitern durchführen.

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Die Alltagstauglichkeit der SiC-Technik soll ein umfangreicher Praxistest auf japanischen Straßen zeigen: Seit Jahresbeginn ist bereits der Toyota Brennstoffzellenbus unterwegs, ab Februar rollt auch der Prototyp eines Toyota Camry mit Hybridantrieb auf die Straßen. In beiden Modellen kommen Siliziumkarbid-Halbleiter zum Einsatz. Die Halbleiter kommen in der Leistungsregelung von Fahrzeugen mit Elektromotor zum Einsatz. Sie regeln den Energiefluss von der Batterie an den E-Motor und wieder zurück, wenn der Autofahrer abbremst. Während des Vorgangs wird ein Teil der elektrischen Energie in nutzlose Wärme umgewandelt und geht so dem Antrieb verloren. Halbleiter sind bislang für rund 20 Prozent dieser Verluste verantwortlich.

Anstelle der üblichen Silizium-Halbleiter hat Toyota nun gemeinsam mit anderen zum japanischen Automobilkonzern gehörenden Unternehmen hochwertige Halbleiter aus Siliziumkarbid entwickelt. Sie haben einen geringeren elektrischen Widerstand, so dass die Energie verlustfreier fließt. So steigt die Systemeffizienz und damit kann der Kraftstoffverbrauch von Hybridfahrzeugen um bis zu zehn Prozent, gemäß dem japanischen Testzyklus JC08, reduziert werden. Dabei kann die Leistungsregelung künftig um bis zu 80 Prozent kleiner bauen. Durch die verbesserte Effizienz kann auch der Kühler des Systems künftig deutlich verkleinert werden.

Toyota beobachtet die Energieströme und die elektrische Spannung im Motorsteuergerät bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Wetterbedingungen, die Erkenntnisse fließen in die weitere Entwicklung ein. Das Ziel ist eine schnellstmögliche Markteinführung.

Die Alltagstauglichkeit dieser Technik soll nun ein umfangreicher Praxistest auf japanischen Straßen zeigen: Seit Jahresbeginn ist bereits der Toyota Brennstoffzellenbus unterwegs, ab Februar rollt auch der Prototyp eines Toyota Camry mit Hybridantrieb auf die Straßen. In beiden Modellen kommen Siliziumkarbid-Halbleiter zum Einsatz. Toyota beobachtet die Energieströme und die elektrische Spannung im Motorsteuergerät bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Wetterbedingungen, die Erkenntnisse fließen in die weitere Entwicklung ein. Das Ziel ist eine schnellstmögliche Markteinführung.