Stromstärken von bis zu 650 Ampere Leistungselektronik von Continental im Jaguar I-Pace

Leistungselektronik von Continental managt im neuen Elektrofahrzeug von Jaguar, dem I-Pace, Stromstärken von bis zu 650 A.
Leistungselektronik von Continental managt im neuen Elektrofahrzeug von Jaguar, dem I-Pace, Stromstärken von bis zu 650 A.

Um die hohen Stromstärken von 650 A und die damit verbundenen extremen Lastwechsel im Jaguar I-Pace zu bewältigen, hat Continental für den Automobilhersteller eine speziell auf sportliche Hochleistungsantriebe zugeschnittene Systemlösung entwickelt.

Bei Hybrid- und Elektrofahrzeugen ist die Leistungselektronik eine Schlüsselkomponente des Elektroantriebs. Sie versorgt den Elektromotor mit Strom und steuert darüber hinaus die Energierückgewinnung. Funktional steht sie daher zwischen Hochvoltbatterie und E-Motor. Da die Batterie Gleichstrom abgibt, der Motor aber Drei-Phasen-Wechselstrom benötigt, wandelt die Leistungselektronik den Strom durch einen Wechselrichter entsprechend um und leitet ihn in der jeweils erforderlichen Stärke und Frequenz an den Motor, der über diese Parameter gesteuert wird.

Bei der Rekuperation wandelt sie den vom Elektromotor erzeugten Wechselstrom in Gleichstrom um und lädt damit die Batterie. Von der Leistungselektronik hängt es ab, ob das Potenzial des elektrischen Antriebs voll ausgeschöpft werden kann.

Mikrochips mit doppelseitiger Sintertechnik

Die Leistungselektronik muss die volle Stromstärke in Sekundenbruchteilen zur Verfügung stellen, zum Beispiel bei maximaler Beschleunigung aus dem Stand. Die besondere Herausforderung für die Entwickler bestand darin, diesen sehr großen Lastwechsel zu bewältigen und zugleich die für Automotive-Systeme erforderliche hohe Zyklenfestigkeit und Lebensdauer zu gewährleisten. Ein weiteres Entwicklungsziel war eine hohe Leistungsdichte (Verhältnis von Größe und Leistung des Systems), um den Bauraum so klein wie möglich zu halten. Erreicht wurde diese Kombination von Leistungsfähigkeit, Lebensdauer und Kompaktheit vor allem durch das Leistungsmodul. Hier kommen doppelseitig gesinterte IGBTs zum Einsatz. Im Vergleich zu herkömmlichen gelöteten Bonds lassen sich mit der Sintertechnologie Verbindungen herstellen, die hinsichtlich Lebensdauer, Zuverlässigkeit und thermischer Belastbarkeit deutlich höhere Anforderungen erfüllen und deshalb vor allem für den Premium Bereich geeignet sind.

Eine weitere wichtige Besonderheit der neuen Leistungselektronik: Ein und dasselbe System lässt sich in ganz unterschiedlichen Fahrzeugen einsetzen. So sind die Leistungselektroniken des Range Rover Sport Plug-In Hybrid und des Jaguar I-Pace von der Hardware her völlig identisch und unterscheiden sich nur in der Software.