Siliziumcarbid-Leistungselektronik für besseren Wirkungsgrad und mehr Reichweite

Porsche Taycan, Audi e-tron GT, Hyundai Ioniq 5 und mehr: Immer mehr Automobilhersteller weltweit realisieren kürzere Ladezeiten bei Elektroautos mit einer Batteriespannung von 800 Volt (statt wie üblich auf 400 Volt). ZF entwickelt und produziert dazu passende Komponenten. Nun steht der Serieneinsatz in Europa und China bevor, wie der Zulieferer mitteilt.

Im Zentrum steht die Leistungselektronik auf Basis von Siliziumcarbid statt Silicium als Halbleiter. Die Technik von ZF kommt bereits in der Formel E beim Mahindra-Team (unser Titelbild) zum Einsatz und geht noch 2021 in mehreren Fahrzeugen gehobener Segmente auf den Markt, so ZF.

"Es zeichnet sich ab, dass sich bei künftigen Premiumfahrzeugen oder Sport-Stromern die 800-Volt-Architektur etabliert, wohingegen im Volumenmarkt weiterhin die 400-Volt-Architektur Standard bleibt", sagt Bert Hellwig, bei ZF verantwortlich für die Entwicklung von Elektroantrieben. "Für 400-Volt-Anwendungen liefern wir bereits seit Jahren Serientechnologie, für 800-Volt-Anwendungen bereiten wir nun den Serienstart für dieses Jahr vor."

Die 800-Volt-Technik soll ein Grundsatzproblem beim Schnellladen lösen: Fließen höhere Ströme, müssen dickere Kabel verwendet oder besser gekühlt werden, weil sich mehr Wärme entwickelt. Dadurch steigen Fahrzeuggewicht und Komplexität der Lade-Infrastruktur – es sei denn, die Bordnetz-Architektur ist bereits von vornherein auf höhere Leistung ausgelegt.

Eine wesentliche Komponente für den Elektroantrieb ist auch die Leistungselektronik. Für 400-Volt-Architekturen gehört sie schon zum ZF-Produktportfolio, nun arbeiten die Friedrichshafener  am Serienstart für 800-Volt-Autos. Für "mehrere Modelle eines chinesischen Herstellers" liefert ZF den kompletten Antriebsstrang inklusive Leistungselektronik, für einen europäischen Sportwagenhersteller steuert ZF die Leistungselektronik bei, so ZF. Weitere Serienanläufe zeichnen sich bereits ab.

ZF setzt dabei erstmals in der Serie auf Bauteile aus Siliziumcarbid. So lassen sich die internen Schaltverluste der Leistungselektronik senken. Beim elektrischen Fahren und Rekuperieren steigt damit der Wirkungsgrad des Antriebsstrangs – und damit die Reichweite. In der Formel E kommen Siliziumcarbid-Leistungselektroniken von ZF bereits zum Einsatz. Aus dem Rennsport fließen Erfahrungen nun in die Entwicklung für die Serienautos ein. 

Bildergalerie: ZF entwickelt 800-Volt-Technik