Elektro-Autos: Forscher erhöhen Akku-Reichweite um bis zu sechs Prozent
Für die Reichweite von Elektroautos gilt die Leistungsfähigkeit der Batterie als wichtigster Richtwert. Was jedoch laut einem Forschungsteam des Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM in Berlin noch deutlich mehr Einfluss auf die Reichweite hat, ist die Qualität des gesamten Antriebsstranges. Hier sehen die Forscher großes Potenzial durch die Verbesserung von unterschiedlichen Einzelteilen. So hat das Team in einem Testlauf elektronische Steuergeräte – sogenannte Wechselrichter – entwickelt. Diese Komponenten wandeln den Gleichstrom der Batterie in Wechselstrom für den Motor um. Die neuen Exemplare sollen das wesentlich effizienter tun als es bisher möglich war.
Weniger Energieverlust durch Halbleiter
Laut den Forschenden treten in Wechselrichtern üblicherweise vor allem beim Beschleunigen, Abbremsen und beim schnellen Fahren Energieverluste auf. Das lege den Forschenden zufolge daran, dass bei diesen Vorgängen große Mengen an Strom zwischen Motor, Wechselrichter und Batterie hin- und herfließen. Um diese Verluste einzuschränken, hat das Fraunhofer-Team in die Wechselrichter besonders effizient arbeitende Halbleiter aus Silizium-Carbid eingebaut.
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„Wir gehen davon aus, dass Elektroautos durch diese Optimierung des Antriebsstrangs am Ende eine um bis zu sechs Prozent größere Reichweite haben“, erklärt Forschungsleiter Eugen Erhardt. Diese Verbesserung sei sonst nur durch eine höhere Zahl von Akkus möglich. Jedoch hätten die neuen Halbleiter auch einen Nachteil: Sie sind relativ teuer. Deswegen sei es nötig, weniger von ihnen zu nutzen als im Normalfall. Das sei wiederum problematisch, weil sie so mehr Verlustleistung erzeugen und sich stärker erhitzen würden. Damit die Wechselrichter funktionieren, brauche es also auch eine bessere Kühltechnologie.
Porsche an Wechselrichter interessiert
Das Forschungsteam hat für die neuen Halbleiter Kühlkörper mit vergleichsweise dünnen Wänden per 3D-Druck erzeugt. Die Halbleiter sitzen darin auf einer nur wenige Millimeter dünnen Metallplatte. Damit liegen sie dichter am Kühlmedium Wasser an. Das wiederum würde den Wissenschaftlern zufolge die Wirkung verstärken. Durch den dünnen Aufbau der Kühlkörper sei das Material auch deutlich flexibler, was die Abnutzungserscheinungen durch Spannungen beim Erwärmen reduzieren könne. So sei auch die Lebensdauer der Halbleiter höher als gewöhnlich.
Der deutsche Automobilzulieferer Robert Bosch fungiert als Projektpartner des Forschungsteams. In den kommenden Monaten wird das Unternehmen die neuen Wechselrichter in der Praxis testen. Autoriese Porsche, der bei E-Mobilität unter anderem auf Technologie von Bosch setzt, zeigt ebenfalls Interesse an dem Projekt. Der Konzern will die Wechselrichter bald in einen neu konzipierten Antriebsstrang einbauen. „Bis zur Serienreife wird es aber noch etwas dauern. Zunächst einmal führen wir alles zu einem Prototypen zusammen. Danach müssen die einzelnen Prozessschritte optimiert werden“, so Eugen Erhardt.
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