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20 Elektronik automot ive ElEktromobilität Damien Coutellier ist Projektmanager für Leistungselektronik bei LEM im französischen Miribel Auvergne-Rhône-Alpes und verfügt über mehr als sieben Jahre Erfahrung Coutellier hat sich auf die Entwicklung und Optimierung von DCund AC-Leistungswandlern Steuerungsalgorithmen und elektrischen Modellen für Anwendungen in der Automobilindustrie der Luftund Raumfahrt und im Haushalt spezialisiert Er verfügt über Knowhow bei Stromversorgungssystemen für Elektround Hybridfahrzeuge und konzentriert sich dabei auf Strom-Spanungsund Temperatursensoren Ebenso bestätigten die Bandbreitemessung Bild 3 die Messung der Sprungantwort Bild 4a und 4b sowie der Kurzschlusstest Bild 5 an den vollständig vergossenen Mustern eine Reaktionszeit unter 3 µs Um die AC-Systemebene unter einem realen Wechselrichterbetrieb zu testen wurde der Prototyp A-Sample der über die neueste Generation von SiC-MOSFETs verfügt als eine Phase eines 3-phasigen Systems verwendet Dieses ermöglicht schnelle Schalttransienten um die Robustheit des Nano-Sensors gegenüber hohen dV dt zu überprüfen Konsistente Testergebnisse Die folgenden elektrischen Parameter wurden für das DoE Design of Experiment verwendet f sw 10 kHz Grundschwingung 50 Hz Leistungsfaktor 1 I 650 Aeff Die Temperatur des Wasser-Glykol-Gemischs am Einlass wurde bei 30 °Cund einer Durchflussrate von 8 l min gehalten Als Leistungsreferenz wurde ein Fluxgate-Stromsensor verwendet Bild 7 Querschnitt durch die Endmontage Sandwich-Struktur von Leistungsmodul Sensorelementen und Gate-Treiberplatine Bild LEM Bild 6a zeigt die Testergebnisse mit einem sinusförmig modulierten Strom Die Ergebnisse stimmen mit den Simulationsund Kalibrierarbeiten überein und zeigen konsistente Ergebnisse bei den verschiedenen getesteten Stromstärken bis 650 A Bild 6b Herkömmliche Transfer-Molding-Verfahren gestatten keine Verbindung von oben und erfordern ein Aushärten der Formmasse bei hohen Temperaturen Aus diesen Gründen wurde der Sensor geteilt Der magnetische Kern auf der Unterseite befindet sich im Leistungsmodul der magnetische Kern auf der Oberseite mit den Sensorelementen befindet sich außerhalb des Leistungsmoduls Das endgültige Layout Bild 7 ist eine Sandwich-Struktur von Leistungsmodul Sensorelementen und Gate-Treiberplatine Es besteht auch eine direkte Verbindung zwischen dem Sensorelement und der Gate-Treiberplatine Durch die Verbindung des Sensors mit der Oberseite des Gehäuses ergibt sich ein Design mit ausreichenden Ab - ständen für Luftund Kriechstrecken zwischen den Anschlüssen außerhalb des Gehäuses Somit werden die Anforderungen an die Hochspannungsisolierung erfüllt und das Layout der Gate-Treiberplatine vereinfacht Im Inneren des Gehäuses ist der vergossene Magnetkern mit demselben Potenzial verbunden wie der Phasenanschluss Der Querschnitt der Sammelschiene wurde geringfügig reduziert um die Breite des Magnetkerns zu verkleinern und den Isolationsabstand zwischen Kern und angrenzenden Leitungen zu vergrößern Diese Einschränkung hat keine Auswirkungen auf die mechanische Stabilität der Sammelschiene und verursacht auch keine thermischen Probleme da diese sich auf einem Teil der Schiene befindet der vergossen ist und sehr nah am flüssigkeitsgekühlten Substrat liegt Fabio Carastro Senior Electrical Engineer bei Semikron Danfoss kommentiert »Die Kombination unseres DCM-Leistungsmoduls der SiC-MOSFETs und des integrierten Sensors von LEM hebt Wechselrichter für Elektrofahrzeuge auf die nächste Stufe der Integration und Leistungsdichte « »Dieses Projekt war eine große Herausforderung und sein Erfolg beruht auf der umfassenden Zusammenarbeit mit Semikron Danfoss« ergänzt Damien Coutellier Senior Electronics Engineer und Nano Project Manager bei LEM ih