Elektrifizierungsprodukte, die Mobilität nachhaltiger machen: Die DENSO ELEXCORE Technologie

Mobilität nachhaltig machen

Die Elektrifizierung gilt als praktikable Lösung, um Fahrzeuge umweltfreundlicher zu machen und wird daher weltweit vorangetrieben. DENSO entwickelt und produziert Mobilitätssysteme, Produkte und Komponenten, die darauf ausgelegt sind, die Elektrifizierung zu ermöglichen. Dabei zielt DENSO darauf ab, Mobilität nachhaltiger zu machen, indem die Qualität und Leistung von Kernprodukten zur Elektrifizierung von Autos und Motorrädern immer weiter verbessert und gleichzeitig ihre Größe verringert, die Kerntechnologien standardisiert und die Leistung des gesamten Systems verbessert wird. Damit sind DENSOs Elektrifizierungsprodukte in der Lage, die steigenden Anforderungen zu erfüllen, die mit der Entwicklung der EV-Technologie an sie gestellt werden.

DENSO, dessen Name auf Japanisch im Übrigen „elektrische Komponenten“ bedeutet, stellt bereits seit mehr als einem Vierteljahrhundert Batteriemanagement-Einheiten für serienmäßige Hybridfahrzeuge her und hat bis heute mehr als 13 Millionen davon weltweit geliefert. Darüber hinaus hat das Unternehmen weltweit sieben Millionen Wechselrichter und fünfeinhalb Millionen Motorgeneratoren für Elektrofahrzeuge hergestellt. Diese Produkte wurden unter Nutzung des umfassenden und vielfältigen technologischen Know-hows von DENSO entwickelt.

DENSO ELEXCORE – Komponenten, die für E-Fahrzeuge wichtig sind

Im Jahr 2018 führte DENSO die Marke ELEXCORE für alle seine Elektrifizierungsprodukte ein. Unter der Marke ELEXCORE entwickelt DENSO Produkte, die einen neuen Wert bieten, der in herkömmlichen Elektrifizierungsprodukten nicht zu finden ist. Die Marke ELEXCORE umfasst eine für jedes Fahrzeug optimierte Produktgruppe von Elektrifizierungssystemen von DENSO, das alle für die Elektrifizierung notwendigen Komponenten entwickelt hat. Das ELEXCORE-Sortiment beinhaltet Kernkomponenten von Elektrofahrzeugen und Mobilitätstechnologien wie Motorgenerator, Batteriemanagement-Einheit und Inverter (Leistungselektronik).

Motorgenerator

Ein Motorgenerator ist ein Produkt, das ein Auto antreibt und dabei die Rotation der Reifen in Strom umwandelt. Wenn ein Elektroauto startet oder beschleunigt, fungiert der Motorgenerator als Stromquelle, und wenn ein Auto durch Betätigung der Bremse anhält, erzeugt er Strom, indem er die durch die Rotation der Reifen erzeugte Energie nutzt. Als weltweit führender Hersteller von Aggregaten für die Erstausrüstung, hat DENSO bei vielen Entwicklungen Pionierarbeit geleistet, unter anderem bei der Wicklung der Spule, einem Schlüsselelement des Bauteils: Mit einem rechteckigen Leitungsquerschnitt konnte die Wicklungsdichte erhöht, Größe und Gewicht verringert werden, so dass ein aktueller ELEXCORE Motorgenerator von DENSO etwa 40 Prozent kleiner ist, als ein herkömmliches Produkt. Außerdem wurden die spezifischen Eigenschaften der Isolationstechnologie gegen Hochspannung verfeinert. Inzwischen verfügt DENSO über eine umfangreiche Produktpalette mit einem Durchmesser von 190 bis 230 Millimetern, die den Anforderungen des Marktes gerecht wird und die erforderliche Leistung und das erforderliche Drehmoment für Hybrid-EVs, Plug-in-Hybrid-EVs und reine EVs bietet. Darüber hinaus können diese Motorgeneratoren je nach den Bedürfnissen der Kunden für eine höhere Leistung und ein höheres Drehmoment angepasst werden.

Leistungselektronik: Inverter

Die Leistungselektronik ist das Bindeglied zwischen Hochvoltbatterie und Motor in Elektrofahrzeugen. Sie ist groß und schwer und besteht aus verschiedenen Teilen – eine komplexe Komponente, die in einem Gehäuse untergebracht und als eine Art „Kasten“ im Motorraum verbaut ist.

DENSO hat die Leistungselektronik (PCU) für den Einsatz in motorgetriebenen Hybrid- und Elektrofahrzeugen entwickelt. Diese hocheffiziente PCU besteht aus drei Komponenten: einem Inverter (Wechselrichter) zur Stromversorgung des Motors, einem Hochsetzsteller zur Erhöhung der Spannung und einem DCDC-Wandler zur Senkung der Spannung. Als Inverter wandelt die PCU beim Beschleunigen die elektrische Energie der Batterie von Gleichstrom in Wechselstrom um und versorgt dann den Motor mit Strom. Beim Abbremsen wandelt sie die elektrische Leistung von Wechselstrom in Gleichstrom um, um diese elektrische Leistung zurückzugewinnen.

Die von DENSO neu entwickelte doppelseitige Kühltechnologie verhindert einen Temperaturanstieg in dem Leistungshalbleiter, der den Strom umwandelt. DENSO ist es außerdem gelungen, die elektrische Leistungsdichte (Leistung pro Volumeneinheit) zu erhöhen und sowohl die Größe um fast 40 Prozent als auch das Gewicht zu reduzieren. Das Ergebnis dieser Technologie ist ein kompakter Inverter mit hoher Leistungsdichte.

Batteriemanagement-Einheit

Schließlich gibt es noch die Batteriemanagement-Einheit, die die Batteriespannung, den Strom und die Temperatur misst und diese Daten and die elektronische Steuereinheit (ECU) meldet. Wenn Batterien nicht richtig verwaltet werden, können sie zum einen Probleme wie beispielsweise Brände verursachen. Zum anderen aber ist die Batterieleistung umso höher, je genauer die Messung der Parameter ist. Die Batteriemanagement-Einheiten von ELEXCORE messen die Spannung mit großer Genauigkeit, verwenden dafür aber nur wenige Teile. Diese genaue Überwachung hat die Reichweite eines typischen reinen Elektrofahrzeugs, das mit einer DENSO Batteriemanagement-Einheit ausgestattet ist, um sieben Prozent gegenüber einem Fahrzeug mit einem herkömmlichen Produkt verbessert.

In einer DENSO Batteriemanagement-Einheit kann ein einziger integrierter Schaltkreis (IC) 24 Zellen genau überwachen. Früher waren viele Überwachungs-ICs erforderlich, aber durch die Funktionsintegration konnten die Kosten des Systems gesenkt und seine Kapazität erhöht werden. Da immer mehr Batterietypen benötigt werden, um den weit verbreiteten Einsatz von Elektrofahrzeugen zu fördern, entwickelt DENSO kontinuierlich neue Batteriemanagement-Einheiten.

Vorteile von ELEXCORE-Produkten und -Prinzipien

Die hohe Leistung von Elektrifizierungskomponenten wirkt sich stark auf den Stromverbrauch von Autos aus. Je besser der Stromverbrauch, desto weniger Energie benötigt das Fahrzeug, desto länger kann es fahren und desto niedriger sind die Betriebskosten. Die Batteriemanagement-Einheiten, Motorgeneratoren und Inverter von DENSO sind so konzipiert, dass sie zusammen verwendet werden können, um die Gesamtleistung des Systems zu maximieren. DENSO erklärt: Wenn man ein Elektroauto über eine lange Strecke fahren will, muss man eine Batterie mit großer Kapazität installieren, aber da die Batterie sehr teuer ist, wird der Fahrzeugpreis sehr hoch. Durch die Kombination der ELEXCORE-Produkte kann man jedoch auch mit einer kleinen Batterie lange Strecken fahren und so die Kosten für die Batterie senken. Dadurch wird der Gesamtpreis des Fahrzeugs gesenkt. Außerdem werden die Betriebskosten niedriger sein, weil die Energieeffizienz besser ist und der Energieverbrauch sinkt.

Weitere Vorteile bringt das in diesem Zuge angestrebte Downsizing: Je kleiner die im Fahrzeug installierten Produkte sind, desto mehr Platz gibt es im Fahrzeug und desto komfortabler ist das Reisen. Außerdem werden bei kleineren Produkten weniger Ressourcen für jedes Produkt benötigt und es entsteht weniger Abfall während des Entwicklungsprozesses. Damit tragen DENSOs Bemühungen um Downsizing auch zur Lösung von Umweltproblemen bei.

Effiziente und nachhaltige Mobilität verwirklichen

Alle ELEXCORE-Produkte werden im eigenen Haus mit Technologien hergestellt, die DENSO im Laufe der Jahre entwickelt hat. DENSO geht davon aus, dass das Interesse an Elektromobilitätslösungen weiter zunehmen wird und ist bestrebt, seine ELEXCORE-Produkte als Schlüssellösungen zur Erfüllung von Effizienz- und Nachhaltigkeitszielen weiter zu verbessern. Dabei ist der Wert von ELEXCORE nicht auf Autos beschränkt. So arbeitet DENSO beispielsweise auch an der Weiterentwicklung seiner Technologien für die urbane Luftmobilität.