Forschende des Fraunhofer IZM haben gemeinsam mit Mitsubishi Heavy Industries einen besonders kompakten Wechselrichter für Elektroantriebe entwickelt. Der Inverter erreicht eine Leistungsdichte von 500 Kilowatt pro Liter und einen Wirkungsgrad von 99 Prozent.

Wechselrichter zählen zu den zentralen Komponenten moderner Elektrofahrzeuge. Sie wandeln den Gleichstrom der Batterie in Dreiphasenwechselstrom für den Elektromotor um und beeinflussen damit direkt Effizienz, Leistungsfähigkeit und Bauraum eines Antriebssystems. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM haben diese Technologie nun weiter verdichtet: Der neue Inverter liefert 0,5 Megawatt Leistung bei einem Volumen von nur einem Liter.

Kompakte Bauweise senkt Verluste

Möglich wird dies durch mehrere konstruktive Ansätze. Zum Einsatz kommen drei Leistungsmodule mit eingebetteten Siliziumkarbid-MOSFETs auf Leiterplattenbasis. Dadurch reduziert sich die elektromagnetische Grundfläche deutlich, was die Induktivität auf rund ein Nanohenry senkt. Gleichzeitig erlaubt dies hohe Schaltgeschwindigkeiten von bis zu 63 Volt pro Nanosekunde bei geringen Verlusten.

Auch die Kühlung wurde neu konzipiert. Unter den Modulen sitzt ein flacher Aluminiumkühler im Strangpressdesign mit mehr als 40 feinen Kühlstegen. Das verkürzt den thermischen Pfad und spart Platz sowie Herstellungskosten.

Zusätzliche Platz- und Effizienzvorteile entstehen durch lasergeschweisste Stromschienen statt klassischer Schraubverbindungen. Laut Fraunhofer IZM reduziert dies die Induktivität weiter und verbessert gleichzeitig die Integration der Baugruppen.

Für den Zwischenkreis entwickelten die Forschenden gemeinsam mit PolyCharge spezielle NanoLam-Kondensatoren. Trotz einer Kapazität von 300 Mikrofarad erreicht das System laut Institut eine Gesamtinduktivität von lediglich zwei Nanohenry. Die Wärmeableitung erfolgt dabei direkt über die Kupferkontakte und den integrierten Aluminiumkühler.

Nach Angaben des Fraunhofer IZM übertrifft der neue Wechselrichter aktuelle Lösungen bei der Leistungsdichte um das Fünffache. Vorgestellt wird das System auf der PCIM Europe 2026 in Nürnberg.