Nissan: Erster Einsatz eines Siliciumcarbid-Spannungswandlers

Nissan hat als einer der ersten Automobilhersteller die Entwicklung eines Spannungswandlers (Inverter) mit Dioden aus Siliciumcarbid (SiC) aufgenommen. Erste Tests an Bord des X-TRAIL FCV sind bereits in Japan angelaufen. Das Unternehmen verspricht sich für die Zukunft deutlich kompaktere, leistungsstärkere sowie noch zuverlässigere Inverter, die neben Brennstoffzellen-Fahrzeugen auch in reinen Elektroautos und Hybridfahrzeugen zum Einsatz kommen können. Dank einer kompakteren und hitzebeständigeren Bauweise erlauben sie künftig größere Freiheiten beim Design und Package.

Bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen spielen Inverter neben dem Elektromotor und der Batterie eine zentrale Rolle. Sie regeln den Austausch der zwischen der Batterie und dem Elektromotor fließenden Spannungen. Die Größe dieser Gleichstrom/Wechselstrom-Konverter hat in der Vergangenheit immer wieder zu Kompromissen bei der Architektur von Elektroautos geführt. Die nun entwickelten Wandler nutzen zum ersten Mal Siliciumcarbid – eine chemische Verbindung aus Silicium und Kohlenstoff – als Material für die Dioden. Dioden sind elektrische Bauelemente, die den Strom nur in einer Richtung passieren lassen.

Hintergrund: Frühere Silicium-Dioden für Elektroautos litten immer wieder an Kraftverlusten und erForderten aufwendige Maßnahmen zur Wärmeableitung. Die neuen SiC-Dioden – insgesamt sind im X-TRAIL FCV mehrere Dutzend Chips mit einer Größe von jeweils nur 5 x 5 mm installiert – stellen dagegen eine höhere Leistungseffizienz sowie einen besseren Hitzeschutz bei insgesamt größerer Zuverlässigkeit in Aussicht. Die Diodenoberfläche des neuen SiC-Inverters ist 70% kleiner als bislang – bei einer im Vergleich zu früheren Komponenten 20% höheren Leistung. Das vereinfachte Kühlsystem erlaubt zudem eine weitere Senkung der Größe und des Gewichts um 15 bis 20%.

Nissan betrachtet den Inverter neben der Batterie und dem Elektromotor als Schlüsselkomponente beim Bau künftiger Fahrzeuge mit Elektroantrieben. Die Abmessungen des Inverters sollen auch durch den Einsatz von SiC-Dioden im Transistor noch weiter schrumpfen.

Im Rahmen des Nissan Green Program 2010 wird Nissan auch in den kommenden Jahren die Einführung aller Technologien, Produkte und Servicedienste forcieren, die zur Senkung der weltweiten CO₂-Emissionen und Schonung der natürlichen Ressourcen beitragen.