Projekt „Kairos“ Leiterplatten aus Keramik: Elektronik für Elektroautos

Siemens entwickelt mit Partnern im Rahmen des Kairos-Projektes (Keramische Aufbau- und Integrationstechnik für robuste Signal- und Leistungselektronik) neuartige keramische Leiterplatten für robuste Umrichter in Elektrofahrzeugen.

Mit einer modularen Bauweise und der räumlichen Nähe von Steuer- und Leistungselektronik im Getriebe sollen die Umrichter zuverlässiger werden und mehr Funktionen übernehmen können.

Im Projekt Kairos arbeiten Siemens, ContiTemic, Curamik Electronics, Via electronic, Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme sowie der Lehrstuhl für Elektronische Bauelemente der Universität Erlangen-Nürnberg zusammen. Sie werden im Rahmen der Förderbekanntmachung „Schlüsseltechnologien für die Elektromobilität“ (STROM) mit 2,5 Mio. Euro vom BMBF gefördert. Die Ergebnisse des Forschungsprojekts sollen helfen, neuartige elektrische Integrations- und Aufbautechnologien für kompakte und robuste Elektrikmodule in Elektrofahrzeugen zu finden.

Die Partner entwickeln die Verbindung leistungselektronischer keramischer Leiterplatten in HTCC-Technologie (HTCC: High Temperature Co-Fired Ceramics) mit Steuerelektronik in LTCC-Technologie (LTCC: Low Temperature Co-Fired Ceramics). Mit Keramik als Werkstoff und einer in die Leiterplatten integrierten Kühlung soll die Elektronik thermisch stabiler werden. Weil die Bauelemente beidseitig bestückt werden, wird das System auch kompakter. Die Leistungsfähigkeit des Konzeptes soll in einem Fahrzeug mit einer 10-kW-Umrichter-Baugruppe aus Leistungsbauelementen (IGBT, MOSFET, Dioden) gezeigt werden.

Zum Hintergrund:

Elektrofahrzeuge benötigen für die verlustarme Steuerung der Energieflüsse zwischen Ladenetz, Batterie und Antriebseinheit eine Reihe unterschiedlicher leistungselektronischer Wandler. In dem Projekt wird die Leistungselektronik genau dort integriert, wo sie benötigt wird, also beispielsweise der Umrichter für die Anpassung von Strömen, Spannungen und Frequenzen im Antrieb. Dadurch werden einige teure und fehleranfällige Verbindungselemente, Kabel und Gehäuse überflüssig. Die erzielten Einsparungen an Kosten, Gewicht und Bauvolumen erhöhen gleichzeitig die Systemeffizienz.