Effizienzfortschritte bei elektrischen Fahrzeugantrieben: Boost für die Reichweite

Zusammenfassung Elektrische Antriebe für Fahrzeuge sind zwar bereits sehr energieeffizient, doch ihre Effizienz lässt sich durch Forschung und Entwicklung noch substanziell steigern. Dazu tragen Fortschritte in Materialwissenschaften, Schaltungstechnik und Systemverständnis bei. Eine wichtige Komponente ist der Wechselrichter. Er wandelt die Gleichspannung der Batterie in Wechselspannung für die elektrischen Maschinen um und übermittelt die Steuerbefehle des Fahrpedals an diese. Der Artikel stellt zwei Optimierungsansätze für diese Bauteile vor. Der erste betrifft die als Schalter verbauten Leistungshalbleiter. Hier bringt der Wechsel beim Halbleitermaterial von Silizium auf Siliziumcarbid deutliche Effizienzgewinne, vor allem in Kombination mit der Umstellung des Bauelementtyps vom Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) auf MOSFET. Der zweite Optimierungsansatz ist die Umstellung von 2‐Level‐ auf 3‐Level‐Wechselrichter. In der elektrischen Maschine selbst bringt eine Verringerung der Wirbelstrom‐ und Eisenverluste deutliche Effizienzgewinne. Zusammengenommen lässt sich damit der Energieverbrauch eines Elektrofahrzeugs um über 1 kWh/100 km absenken. Damit steigt die Reichweite um 25 bis 50 km, abhängig von der Batteriegröße.