Die Leistungselektronik ist ein Schlüsselbereich im elektrischen Antriebsstrang, der Performance, Reichweite und Systemintegration stark beeinflusst. In diesem Interview sprechen wir mit Roberto Diesel über aktuelle Trends, technologische Herausforderungen und die Zukunft der Leistungselektronik.
Die Effizienz von elektrischen Antrieben hängt stark von der Integration von Inverter, DC/DC-Wandlern und Kühlung ab. Welche Trends sehen Sie aktuell, um Leistungsdichte und Systemeffizienz in modernen Fahrzeugen zu steigern?
Roberto Diesel: Ein zentraler Trend ist die zunehmende Systemintegration von Inverter, DC/DC-Wandler und Thermomanagement. Durch kürzere elektrische Wege, angepasste Schaltfrequenzen und optimierte Kühlkonzepte lassen sich sowohl Wirkungsgrad als auch Leistungsdichte deutlich steigern.
Gleichzeitig verschiebt sich der Fokus zunehmend weg von der Optimierung einzelner Komponenten hin zu ganzheitlich ausgelegten Energiesystemen, bei denen elektrische, thermische und mechanische Aspekte von Beginn an integriert betrachtet werden. Auch nimmt die Bündelung von Funktionen weiter zu - beispielsweise die Nutzung des Motorinverters zur Spannungsumschaltung während des Ladevorgangs.
Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) eröffnen neue Möglichkeiten für Inverterdesign und Energieeffizienz. Wo liegen aus Ihrer Sicht heute die größten Chancen – und die größten Hürden – für die Serienanwendung dieser Technologien?
Roberto Diesel: Beide Technologien bieten große Chancen, insbesondere durch geringere Schaltverluste, höhere zulässige Betriebstemperaturen und kompaktere Bauformen. Dadurch lassen sich spürbare Effizienzgewinne und Reichweitenvorteile erzielen. Bei der Zusammenlegung von Funktionen sind gerade die höheren Betriebstemperaturen interessant, da sie helfen, den steigenden Ansprüchen an die Dauerhaltbarkeit entgegenzuwirken.
Die größten Hürden liegen derzeit weniger in der Technologie selbst, sondern vielmehr in Kosten, Verfügbarkeit und Langzeiterfahrung unter realen Automotive-Randbedingungen. Für eine erfolgreiche Serienanwendung ist es daher entscheidend, die gesamte Lieferkette und den industriellen Reifegrad mitzudenken.
Kompakte Bauformen und steigende Leistungsdichten stellen hohe Anforderungen an Thermomanagement und Lebensdauer. Wie wirken sich diese Entwicklungen auf die Zuverlässigkeit der Leistungselektronik aus, und welche Lösungsansätze verfolgt EDAG hier?
Roberto Diesel: Steigende Leistungsdichten erhöhen zwangsläufig die Anforderungen an Thermomanagement, Materialauswahl und Lebensdauerabsicherung. Temperaturzyklen, mechanische Spannungen und Alterungseffekte gewinnen dabei deutlich an Bedeutung.
Ein Grund dafür, dass wir bei EDAG die Thermalentwicklung bewusst im Bereich Energiesysteme und Antriebstrang verankert haben. So stellen wir sicher, dass thermische Fragestellungen frühzeitig und systemübergreifend berücksichtigt werden. Wir verfolgen auch hier einen ganzheitlichen Ansatz: von simulationsgestützter Auslegung über thermisch optimierte Designs bis hin zu Lebensdauer- und Zuverlässigkeitsanalysen auf Systemebene. Unser Ziel ist es, Effizienz- und Performancegewinne zu realisieren, ohne die Robustheit im realen Fahrzeugbetrieb zu kompromittieren.
Bidirektionales Laden und V2G-Systeme eröffnen neue Möglichkeiten für Fahrzeug-zu-Netz-Interaktionen und Energiemanagement. Welche Rolle wird die Leistungselektronik künftig bei der Umsetzung dieser Konzepte spielen, und welche Herausforderungen sehen Sie dabei für die Fahrzeug- und Systemintegration?
Roberto Diesel: Leistungselektronik ist ein zentraler Enabler für bidirektionales Laden und Vehicle-to-Grid-Konzepte. Sie bestimmt maßgeblich Effizienz, Regelbarkeit und Netzintegration.
Die Herausforderungen liegen weniger in der reinen Hardware als vielmehr in der Systemintegration und wo bestimmte Komponenten und Funktionen liegen - insbesondere in der Frage, wo bestimmte Funktionen und Komponenten sinnvoll verortet werden: im Fahrzeug, in der Wallbox, im Haus oder im Netz. Normen, Sicherheitskonzepte, Netzanbindung sowie das Zusammenspiel mit Batteriealterung und realer Fahrzeugnutzung müssen dabei im Gesamtzusammenhang betrachtet werden.
E-Achsen und integrierte Antriebssysteme gewinnen zunehmend an Bedeutung, da sie Bauraum sparen und Effizienzpotenziale heben. Welche Entwicklungen erwarten Sie in den nächsten fünf Jahren bei Leistungselektronik und Inverter-Technologien – insbesondere im Hinblick auf Integration in E-Achsen?
Roberto Diesel: Die Integration von Leistungselektronik in E-Achsen wird weiter zunehmen, um Bauraum zu sparen, Verluste zu reduzieren und Kosten durch funktionale Integration zu senken. Gleichzeitig steigt die Komplexität solcher Systeme erheblich. Erfolgreich werden daher vor allem Lösungen sein, die Integration, Skalierbarkeit, Absicherung und Servicefähigkeit in Einklang bringen - nicht maximale Integration um jeden Preis.
