Bosch geht mit einer 800-Volt-Technik für E-Fahrzeuge in Serienproduktion. Siliziumkarbid-Chips steigern den Wirkungsgrad der Leistungselektronik auf bis zu 99 Prozent.

Effizientes Fahren und möglichst schnelles Laden stehen bei den meisten Fahrern von Elektrofahrzeugen weit oben auf der Wunschliste. Bosch startet jetzt die Fertigung neuer Antriebslösungen, die auf Basis der 800-Volt-Technik Ladezeiten verkürzen und die Elektromobilität weiter vorantreiben. „Unsere 800-Volt-Technik ist der nächste Schritt für mehr Leistung im E-Antrieb und kürzere Ladezeiten“, sagt Ralf Schmid, Vorstand im Bosch-Geschäftsbereich Powertrain Solutions.

Die 800-Volt-Version des Inverters setzt auf Siliziumkarbid (SiC)-Halbleiter, welche die Effizienz und damit auch die Reichweite steigern. Bei der 800-Volt-Variante der elektrischen Maschine hat Bosch die Leistungsdichte erhöht, was das Gewicht senkt und eine kompaktere Bauweise ermöglicht. Die Aktivteile dieses Antriebs, also Rotor und Stator, kommen erstmals bei einem deutschen Premiumhersteller zum Einsatz.

Weniger Wärmeverluste

In den vergangenen Jahren hat sich 400 Volt weitgehend als Branchenstandard etabliert. Bei gleicher Stromstärke kann mit der zweifachen Spannung von 800 Volt nun doppelt so viel Leistung übertragen werden. Diese Weiterentwicklung ermöglicht dünnere Leitungen, spart Bauraum, Gewicht und den Rohstoff Kupfer. Der Inverter wird damit kompakter und leistungsstärker. Bei einem 400-Volt-Bordnetz sind an entsprechend leistungsfähigen Ladesäulen bislang maximal 250 Kilowatt Ladeleistung möglich; mit 800 Volt theoretisch das Doppelte.

Bei den Invertern kommen zudem SiC-Chips zum Einsatz, bei denen in die Kristallstruktur des hochreinen Siliziums Kohlenstoff-Atome eingearbeitet werden. Dadurch verbessert sich die elektrische Leitfähigkeit der Halbleiter. Zudem geht in der Leistungselektronik 50 Prozent weniger Energie in Form von Wärme verloren. Die SiC-Chips bergen noch mehr Energiesparpotenzial: So steigt der Wirkungsgrad der Inverter auf bis zu 99 Prozent.

Gefertigt wird die Antriebstechnik unter anderem am Bosch Standort in Eisenach. (Foto: Bosch)

Die nun in Serie gehende 800-Volt-Variante des Elektromotors von Bosch punktet mit einem Drehmoment von 830 Nm und einer Leistung von 460 Kilowatt. Dank des Einsatzes einer sogenannten iPIN-Wicklung, also einer Stabwicklung, lassen sich Effizienz, Kompaktheit und Automatisierungsgrad bei der Fertigung des Motors weiter verbessern. In Zahlen ausgedrückt bedeutet das mit Blick auf das Verhältnis von der Stärke zur Größe eines Motors eine bis zu 35 Prozent höhere Leistungsdichte von 60 Kilowatt pro Kilogramm. Dazu kommt eine ausgezeichnete Drehmomentdichte von 105 Newtonmeter pro Kilogramm.

In der Spitze erreicht der Bosch-Motor damit einen Wirkungsgrad von bis zu 98 Prozent. In der nächsten Generation wird der Elektromotor mit einer Öl-Kühlung ausgestattet. So kann entstehende Wärme im Elektromotor besser abgeleitet und ein dauerhaft leistungsstarker Betrieb auf der Langstrecke oder im Nutzfahrzeugbereich gesichert werden.