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Halbleiter aus neuartigem Material sollen Hybridfahrzeuge noch effizienter machen

Halbleiter aus neuartigem Material sollen Hybridfahrzeuge noch effizienter machen
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Die Hybridautos von Toyota gehören dank des intelligenten Antriebsystems bereits zu den sparsamsten überhaupt, mit einer neuen Technologie will der japanische Autohersteller die Effizienz jetzt aber noch einmal deutlich steigern. Zusammen mit Denso und Toyota Central R&D Labs (Toyota CRDL) hat das Unternehmen jüngst einen Halbleiter aus Siliziumkarbid entwickelt, der in Zukunft in der Leistungsregelung von Hybridmodellen eingestzt werden könnte. Dort soll er helfen, den Kraftstoffverbrauch noch einmal um bis zu zehn Prozent zu senken. Erste Testfahrten mit entsprechend ausgestatteten Fahrzeugen sollen innerhalb eines Jahres in Japan erfolgen.

Toyota Hybridpionier
Foto: Toyota

Der Elektromotor eines Autos mit Hybridantrieb wird in der Regel in zwei Formen genutzt: Wird er mit Strom aus der Batterie versorgt, arbeitet er als Motor und treibt die Räder an. Wird er beim Bremsen jedoch mit Drehkraft angetrieben, so arbeitet er als Generator und erzeugt Strom, der wieder im Akku gespeichert werden kann. Die Leistungsregelung (PCU) besteht aus dem Inverter und dem Konverter, wobei der Erstgenannte die Aufgabe hat, den Stromfluss von und zur E-Maschine zu managen. Er regelt stufenlos die Drehzahl des E-Motors und zum anderen die Leistungsabgabe des Generators. Der Konverter variiert dabei die Höhe der Betriebsspannung.

Der Stromfluß läuft dabei aber leider nicht verlustfrei ab: Etwa 25 Prozent der elektrischen Energie werden in nutzlose Wärme umgewandelt, davon sind rund 20 Prozent allein auf die Halbleiter zurückzuführen. Wird der Stromverlust hier reduziert, steht mehr elektrische Energie für den Antrieb zur Verfügung und der Kraftstoffverbrauch kann so noch einmal gesenkt werden.

Toyota: Alte und neue, kleinere Leistungsregelung
Bild: Toyota

Mit den jetzt gemeinsam entwickelten Halbleitern aus Siliziumkarbid kann sich der Spritverbrauch von Hybridfahrzeugen um bis zu zehn Prozent gemäß dem japanischen Testzyklus JC08 reduzieren. Zudem kann die Leistungsregelung mit den Halbleitern aus dem neuen Material um bis zu 80 Prozent kleiner gebaut werden. Durch die verbesserte Effizienz können die Ausmaße von Kühler und Kondensator, die für 40 Prozent der Größe verantwortlich sind, deutlich reduziert werden.

Die neue Technologie wird Toyota erstmals auf der Automotive Engineering Exposition vom 21. bis 23. Mai 2014 in Yokohama präsentieren. Neben effizienten Motoren und aerodynamischen Verbesserungen sind die Halbleiter eine Schlüsseltechnologie, um den Kraftstoffverbrauch weiter zu senken. Aus diesem Grund will Toyota die Entwicklungskapazitäten ausweiten, um die Halbleiter schnellstmöglich in Serienfahrzeugen einsetzen zu können.

2 Kommentare

  1. So NEU ist diese Technik wiederum auch nicht.
    Siehe Hierzu:

    http://www.elektroniknet.de/halbleiter/leistungshalbleiter/artikel/75973/

    Seit 2010 hat die Fa. Sunways in Zusammenarbeit mit Fraunhofer ihre Wechselrichter für PV-Anlagen mit SIC Bauteilen versehen und wesentlich bessere Wirkungsgrade erzielt.

  2. Und der Bericht ist auch schon von Anfang 2011. Also wohl nur was neues in der Autobranche.

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