Leistungselektronik für Elektrofahrzeuge

In den letzten zwei Jahrzehnten hat der Einsatz elektronischer Systeme in der Automobilindustrie erheblich zugenommen. Sowohl bei privat als auch gewerblich genutzten üblichen Fahrzeugen kommen vermehrt elektronische Steuerungssysteme zum Einsatz – das gilt gleichfalls für Elektrofahrzeuge. Die Leistungselektronik ist jedoch ein relativ junges Aufgabengebiet für Automobilhersteller und wird im Zuge der Ausrichtung der Industrie hin zu neuen Energieversorgungsarchitekturen im Fahrzeug voraussichtlich enorm wachsen. 
 
Die Einzelkomponenten der Leistungselektronik im E-Fahrzeug – einschließlich Wechselrichter/Umrichter, Sensoren und Steuerungssystemen – sind verantwortlich für kritische Funktionen wie den Energiefluss zwischen Batterie und Elektromotor, die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom sowie die Drehzahlregulierung des Elektromotors. 

Die leistungselektronischen Bauteile sind insbesondere bedeutsam in Hybrid-Fahrzeugen, die während der Fahrt zwischen Elektro- und Verbrennungsmotor umschalten. Darüber hinaus spielen sie eine wesentliche Rolle zur Regelung der Rückgewinnung kinetischer Energie (KERS) und bei weiteren Technologien, die zu mehr Effizienz des E-Fahrzeugs beitragen. 
 
Der Einbau leistungselektronischer Systeme bringt jedoch auch neue Herausforderungen für Design und Fertigung mit sich. Beispielsweise sind die Kühlsysteme für ein effizientes Thermomanagement zu optimieren. Um elektronische Bauteile effektiver und zuverlässiger zu gestalten, ist es wichtig, die Qualität von Halbleitern, Leiterplatten (PCBs) sowie der fertigen Module zu kontrollieren. 

Der Bedarf an zuverlässigen Geräten, die hocheffizient hohe Leistungen verarbeiten können, hat zur Entwicklung neuer Halbleitermaterialien geführt; sie werden die herkömmliche Siliziumelektronik ablösen. Diese Geräte mit neuen Materialien wie Galliumnitrid und Siliziumkarbid überzeugen mit einer erhöhten maximalen Leistungsabgabe und Effizienz bei gleichzeitig reduzierter Größe und Gewicht. Derartige Materialien waren bislang aufgrund von Defekten schwierig herzustellen. Es kam zu Ausfällen bei ihrem Einsatz und führte zu geringen Erträgen bei der Herstellung. 
 
Die smarte Fertigungstechnologie von Hexagon befindet sich sowohl in der Automobilindustrie als auch im Elektroniksektor umfangreich im Einsatz. Unsere Simulationslösungen helfen Herstellern elektronischer Bauteile in der gesamten Designphase, von der Materialauswahl bis zur Analyse des thermischen Verhaltens, während unsere Inspektionslösungen hohe Abtastraten für komplexe Komponenten wie PCBs in der Serienfertigung unterstützen.