Elektrischer Traktionswechselrichter für E-Mobile und Hybrid-Elektrofahrzeuge
Fahrer von Elektro- und Hybrid-Elektrofahrzeugen brauchen Automobilhersteller und Systemlieferanten, die ein sicheres, zuverlässiges und komfortables Fahrerlebnis gewährleisten. Der Haupttraktionswechselrichter (eine entscheidende Komponente des elektrifizierten Antriebsstranges) hat unmittelbaren Einfluss auf das Fahrerlebnis, die Batteriekapazität und die allgemeine Sicherheit des Fahrzeugs.
Der Traktionswechselrichter verteilt den von der Elektrofahrzeugbatterie stammenden Gleichstrom und wandelt diesen in Wechselstrom um – dieser wiederum versorgt nun das Antriebssystem des Fahrzeugs. Somit spielt der Traktionswechselrichter eine wichtige Rolle bei der Rückgewinnung von Energie aus dem regenerativen Bremsvorgang und bei deren Wiedereinspeisung in die Batterie.
Hoher Integrationsgrad und erhöhte Leistungsdichte
Hinsichtlich des Aufbaus von Traktionswechselrichtern gibt es zwei verschiedene Philosophien. Zum einen existiert das Konzept eines separaten, verpackten „kastenartigen“ Wechselrichters, der von vielen Automobilherstellern und Systemlieferanten standardmäßig verwendet wird. Diese Wechselrichter überzeugen durch eine unkomplizierte Montage und durch ihren modularen Aufbau – sie existieren als rahmenbasierte, silikongelgefüllte Leistungsmodule im Sechserpack oder in Form individuell gestalteter Konfigurationen, zuweilen sogar mit Lade- oder Verstärkertopologien.
Das zweite Konzept favorisiert ein integriertes Wechselrichterdesign, bei dem kleine, rundum verkapselte Komponenten im mechanischen Raum des Antriebsstranges platziert werden. Hier werden häufig auch permanentmagnetische Synchronmaschinen (PMSM) als Teil des Übertragungssystems eingesetzt, und der Wechselrichter ist in dasselbe Gehäuse integriert.
Die Nachfrage nach einem höheren Integrationsgrad wächst. Das Konzept einer elektrischen Maschine (einschließlich der gesamten für einen Frequenzumrichter erforderlichen Leistungselektronik, die den Anforderungen hinsichtlich Kühlung, Vibration und Robustheit entspricht) bietet große Vorteile hinsichtlich des sensiblen Themas der Volumen- bzw. Gewichtsbeschränkungen und der Gesamtsystemkosten.
Profitieren Sie von einer bewährten Technologie
Die meisten Traktionswechselrichter für elektrifizierte Antriebsstränge enthalten ein Multichip-Halbleiter-Leistungsmodul. Dieses kann aus IGBTs, Dioden oder MOSFET-Düsen bestehen; die typischen Schaltungstopologien sind Halbbrücken- oder Sixpack-Systeme.
Der anhaltende Trend zur mechatronischen Integration von leistungselektronischen Komponenten und mechanischen Baugruppen erfordert kompaktere und mechanisch robuste Leistungsmodule – deren Design wird zu einem Kernelement, um eine höhere Leistungsdichte zu erreichen und die strenger werdenden Anforderungen zu erfüllen. Die Technologie der geformten Umhüllungen ist eine Lösung, doch die Integration und die kompakte Bauweise erschweren das Wärmemanagement der Komponenten. Aus diesem Grund ist ein leistungsstarkes, kompaktes und kostengünstiges Flüssigkeitskühlsystem gefragt.
Danfoss hat ein einzigartiges Portfolio an Technologien entwickelt, das alle der oben genannten Aspekte berücksichtigt. Bekannte Beispiele sind der Danfoss Bond Buffer®, DBB® (er kombiniert eine gesinterte Matrizenbefestigung mit einer Kupferdrahtbindung und garantiert somit ein besonders hohes Maß an Zuverlässigkeit), unsere Transferformprozesse für robuste Gehäuse sowie die Flüssigkühltechnologien ShowerPower® und SP3D® für ein optimales Wärmemanagement.
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