Het is een veelbelovend alternatief materiaal voor de halfgeleiderindustrie en is al jaren een onderwerp van uitgebreid onderzoek: siliciumcarbide. Het SiC Module project is geïnitieerd om snellere onderzoeksresultaten te krijgen op dit gebied. Het Fraunhofer Instituut voor Betrouwbaarheid en Micro-integratie IZM is samen met een aantal partners deelnemer aan dit onderzoeksproject. Doel van het onderzoek is de efficiëntie van aandrijfsystemen in elektrische voertuigen te verhogen en het bereik van de EV’s te vergroten.
Er zijn nog veel critici ten aanzien van elektromobiliteit. De meeste kritiek gaat over de beperkingen zoals de topsnelheid en het maximale bereik van elektrische auto’s. Ten aanzien van beide aspecten is de ingebouwde vermogenselektronica het belangrijkste aspect en daarmee het elektronische hart van e-mobiliteit. De drie factoren grootte, gewicht en efficiëntie spelen voor de vermogenselektronica die bestemd is voor installatie in e-auto’s een belangrijke rol. Elektrische auto’s hebben immers een groot vermogen en zijn zwaarder dan auto’s met verbrandingsmotoren. Siliciumcarbide (SiC), een nieuw halfgeleidermateriaal, levert voor alle drie hiervoor genoemde factoren een verbetering. Ook qua duurzaamheid is SiC een verbetering want het laat een kleinere voetafdruk achter dan conventionele halfgeleiders zoals silicium.
Inbeddingstechnologie en voorwaarden voor massaproductie
Ondanks de voordelen is siliciumcarbide vandaag de dag nog niet verwerkt in de huidige beschikbare e-auto’s. Het halfgeleidermateriaal is momenteel nog slechts in onderzoekslaboratoria te vinden. Om het ook geschikt te maken voor seriematige productie wordt binnen het SiC-moduleproject gekeken naar alle voorwaarden die de industriële productie aan een module stelt. Zo is de vorm waarin de module wordt gegoten een goed voorbeeld van een van deze voorwaarden. De onderzoekers van het Fraunhofer IZM zijn er namelijk mee bezig om de module te baseren op de structuur van de klassieke printplaat. Deze geniet binnen de industrie namelijk de voorkeur. Op deze wijze zou de uitrol van de SiC-module kunnen worden versneld.
Om de stroomgeleiding te optimaliseren zijn de draden ingekort door de halfgeleider rechtstreeks in het circuit in te bedden in plaats van met een draad te verbinden met het accupakket.. Door nauw samen te werken met potentiële gebruikers voldoen de productspecificaties beter aan hun wensen. Autofabrikanten en hun toeleveranciers waren direct betrokken bij het in kaart brengen van de afmetingen, de lay-out en de elektrische circuits van de SiCmodules. Samen is gekeken naar hoe de beschikbare ruimte in de aandrijflijn van de voertuigen optimaal kan worden benut. Lars Böttcher, directeur bij het Fraunhofer IZM en hoofd van het SiC-subproject: “We gaan verder dan een algemene proof of concept, omdat we in dit project meer dan alleen een prototype ontwikkelen.” Het doel is om zowel het nieuwe halfgeleidermateriaal siliciumcarbide als de inbeddingstechnologie voor massaproductie te verbeteren.
