Ziel ist, die Basistechnologien für die elektrischen Komponenten des Hybridantriebs zu ertüchtigen, um deren Volumen, Gewicht und Herstellungskosten zu reduzieren und gleichzeitig Zuverlässigkeit und Performance des Gesamtsystems zu erhöhen. Die Arbeiten konzentrieren sich auf die Erforschung einer zuverlässigen, hochtemperaturfähigen Leistungselektronik bis zu 200 °C Betriebstemperatur, eine modulintegrierte Stromsensorik, sowie die Direktkühlung mit niedrigem Druckabfall für die Integration in den Verbrennungsmotorkühlkreislauf. Desweiteren wurden galvanisch getrennte Treiber IC und Sigma-Delta A/D Wandler untersucht. Die Technologien wurden in Leistungsmodule integriert und die ICs vom Projektpartner Liebherr in die getriebeintegrierte Elektronik mit eingebaut. Mit der integrierten Elektronik wurde am Prüfstand des Projektpartners ZF und nach Integration in Getriebe und Fahrzeug in Fahrtests beim Projektpartner BMW der prinzipielle Nachweis der Hochtemperaturtauglichkeit erbracht Der Fahrbetrieb zeigt, dass die Stromsensorik mit vertikalen Siliziumshunts prinzipiell geeignet ist, um die Motorregelung zu realisieren. Die Verbesserung der Lastwechselfestigkeit um einen Faktor 100 konnte mit Lebensdauertests, nachgewiesen werden Es wurde gezeigt, dass sowohl die Drucksintertechnik als auch alternative neue Lötverbindung mit vertikalen intermetallischen Phasen das Potential haben die Anforderungen für den Betrieb am Motorkühlkreislauf zu erfüllen Zudem konnten die jeweiligen Lastwechselgrenzen von Bonddrahttechnik Löttechnik und Chipmetallisierung aufgezeigt werden. Durch den Einsatz verbesserter Aufbautechnologie ist der zuverlässige Betrieb der Leistungselektronik bei erhöhter Betriebs und Kühlmitteltemperatur möglich. Durch den resultierenden Entfall der Phasenleitungen und den Wegfall des zusätzlichen Kuhlkreislaufs sowie durch das einfache Servicekonzepts bei Integration unterhalb des Getriebes ist das System auch wirtschaftlich interessant. Das Potenzial der Leistungsmodule kann damit besser genutzt werden.
Target of the EfA project is increasing the reliability and performance of a compact power electronics system for a hybrid electrical vehicle (HEV) integrated into the transmission. Work packages of Infineon Technologies are focussing the research of reliable, high temperature power electronics for operating temperatures up to 200 °C, of module integrated current sensor and direct cooling with the engine cooling loop. Further, galvanic isolated driver IC and sigma-delta analog/digital converter are investigated and used in the power electronics system. Technologies have been integrated into power modules. An improvement of the power cycling capability by factor of 100 was achieved in lifetime test performed by project partner TU Chemnitz. Integrated in the transmission the electronics was operated on a test bench by project partner ZF. Afterwards vehicle tests were performed at project partner BMW under high temperature ambient and coolant conditions. The measurement result confirmed the high temperature operation capability and the function of the vertical silicon shunts for current control. The low temperature sintering technology as well as the new soldering technology with vertical intermetallic phases show the capability to meet the requirements of power electronics cooled with engine cooling loop. The lifetime limits of wire bond technology, soldering technology and chip metallization are identified. Utilizing improved packaging technologies, investigated in the project, a reliable operation of the power module is possible at increased operating- and cooling temperature. When integrating the power electronics below the transmission and using the engine cooling system, phase lines and the additional low temperature cooling loop are eliminated and system costs are reduced. Maximum utilization of the power electronics components is therefore possible.
Elektrokomponenten für Aktivgetriebe: Hochtemperaturtaugliche Verbindungstechnik, Stromsensorik, Treiber-IC zur Getriebeintegration der Leistungselektronik und Ankopplung an den Kühlkreislauf des Verbrennungsmotor . Abschlussbericht. Forschungsvorhaben EfA. Laufzeit des Vorhabens 01.09.2006 - 30.6.2011
2012
67 Seiten, 82 Bilder, 13 Tabellen, 25 Quellen
Report
Deutsch
Kühlkreislauf , Druckabfall , Motorsteuerung , Getriebeelektronik , Verbrennungsmotor , Leistungselektronik , Hybridantrieb , Leistungsmodul , Forschungsvorhaben , elektrische Komponente , Motorkühlung , Kühlwasserkreislauf , Kreislaufkühlung , Kühlmitteltemperatur , Niedertemperatur , Leistungshalbleiterbauelement
Elektrokomponenten für Aktivgetriebe : Forschungsvorhaben EfA ; Teilvorhaben ZF ; Abschlussbericht
TIBKAT | 2011
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