Leiterplatten aus Keramik: Elektronik für Elektroautos

  • 14. October 2011

Robuste, integrierte Umrichter sollen mit modularer Bauweise und räumlicher Nähe von Steuer- und Leistungselektronik im Getriebe mehr Funktionen übernehmen.

Siemens entwickelt mit Partnern neuartige keramische Leiterplatten für hoch robuste, integrierte 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. Erster Entwicklungsschritt in Projekt Keramischer Aufbau- und Integrationstechnik für robuste Signal- und Leistungselektronik, Kairos, ist die hochspannungssichere Übertragung von elektrischer Leistung und von Signalen zwischen den Leiterplatten.

Neuartige keramische Leiterplatten für hoch robuste, integrierte Umrichter sollen in den Getrieben von Elektrofahrzeugen bestimmte Funktionen übernehmen.

Abb.: Neuartige keramische Leiterplatten für hoch robuste, integrierte Umrichter sollen in den Getrieben von Elektrofahrzeugen bestimmte Funktionen übernehmen. (Bild: Fraunhofer IISB, Erlangen)


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 nötig ist, also beispielsweise der Umrichter für die Anpassung von Strömen, Spannungen und Frequenzen im Antrieb. Dadurch entfallen einige teure und fehleranfällige Verbindungselemente, Kabel und Gehäuse. Die erzielten Einsparungen an Kosten, Gewicht und Bauvolumen erhöhen gleichzeitig die Systemeffizienz.

Die Partner entwickeln die Verbindung leistungselektronischer keramischer Leiterplatten in High Temperature Co-Fired Ceramics (HTCC)-Technologie mit Steuerelektronik in Low Temperature Co-Fired Ceramics (LTCC)-Technologie. Keramik als Werkstoff und eine in die Leiterplatten integrierten Kühlung sollen die Elektronik thermisch stabiler machen. Weil die Bauelemente beidseitig bestückt werden, wird das System auch kompakter. Ein Fahrzeug mit einer zehn Kilowatt-Umrichter-Baugruppe aus Leistungsbauelementen (IGBT, Mosfet, Dioden) soll die Leistungsfähigkeit des Konzeptes zeigen.

Im Projekt Kairos arbeiten Siemens, ContiTemic, Curamik Electronics, Via electronic, das Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS sowie der Lehrstuhl für Elektronische Bauelemente der Universität Erlangen-Nürnberg zusammen. Im Rahmen der Förderbekanntmachung Schlüsseltechnologien für die Elektromobilität („Strom“) von 2010 schießt das BMBF 2,5 Millionen Euro zu.

Siemens / OD

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