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Der Traktions-Inverter ist eine Schlüsselkomponente von Elektrofahrzeugen. Er versorgt den Antrieb mit der in der Batterie gespeicherten Energie. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Zuverlässigkeit des Inverters, da er über die Leistungsfähigkeit des Antriebs und die Reichweite des E-Fahrzeugs entscheidet. TDK ist führend bei speziellen DC-Link-Kondensatoren für Inverter; die Bauelemente bieten hervorragende elektrische Parameter sowie einen breiten Temperaturbereich. Für die elektromagnetische Verträglichkeit sorgen neue, standardisierte EMV-Filter, die sich durch ihre kompakte Bauweise auszeichnen. Zur Ansteuerung der IGBT-Module bietet TDK spezielle Transformatoren mit hoher Isolationsspannung.

Hochspannungs-DC/DC-Konverter wandeln die von der Batterie gelieferte Hochspannung in eine 12-Volt-Spannung. An die Konverter werden hohe Anforderungen bezüglich Effizienz und Kompaktheit gestellt. Außerdem geht der Trend hin zur Kombination mit Onboard-Chargern, DC/DC-Boostern und der Battery-Junction-Box. TDK bietet neben seinem führenden Portfolio an hochzuverlässigen DC-Link-Kondensatoren verschiedene besonders verlustarme Induktivitäten und Ferrite, die für den Aufbau der Konverter entscheidend sind. Zur Entstörung und Sicherstellung der EMV eignen sich entsprechende TDK Filter- und Snubber-Kondensatoren. Dieses breite Bauelemente-Spektrum vereinfacht die Skalierbarkeit und Modularität der DC/DC-Wandler.

Der im Fahrzeug integrierte Onboard-Charger dient zur Ladung der Hochvolt-Batterie aus dem Wechselstromnetz. Der Trend geht in Richtung Schnellladung. Daraus folgt eine deutlich gesteigerte Leistungsdichte und höchstmögliche Effizienz. Künftig sollen Onboard-Charger auch bidirektional betrieben werden können, so dass E-Fahrzeuge Energie ins Netz zurückspeisen oder direkt Lasten versorgen. TDK bietet für diese Systeme sehr zuverlässige Bauelemente mit geringen Verlusten, einer hohen Lebensdauer sowie einem breiten Temperaturbereich. Darüber hinaus sind sie für die neuesten SiC-basierten Hableitergenerationen optimiert.

Die 48-Volt-Technologie für Fahrzeuge bietet attraktive Vorteile: Sie hilft den Kraftstoffverbrauch zu senken, reduziert die Umweltbelastung und kann gleichzeitig die Motorleistung steigern. Die wichtigste Baugruppe dabei ist ein leistungsstarker Buck-Boost-Konverter. TDK bietet dafür entscheidende Bauelemente. Dazu zählen Leistungsinduktivitäten und Ferritkerne sowie Aluminium-Elektrolyt- und insbesondere Hybrid-Polymer-Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren. 

Der Traktionsmotor übernimmt in Elektrofahrzeugen sowohl die Antriebs- als auch die rekuperative Bremsfunktion. Die Herausforderung bei der Entwicklung dieser Motoren besteht darin, große Leistung und einen hohen Wirkungsgrad bei gleichzeitig niedrigen Kosten zu erreichen. Die zuverlässige und genaue Erfassung von Temperatur und Rotorposition auch bei hoher Drehzahl sind dabei entscheidende Überwachungsgrößen, die für einen optimalen und sicheren Betrieb sorgen. Und genau dafür bietet TDK die wichtigsten Sensorelemente.

Battery Packs von Elektrofahrzeugen bestehen aus vielen seriell und parallel verschalteten Batteriezellen. Den Lade- und Entladevorgang dieser Zellen überwacht und steuert das Battery Management System (BMS). Erst durch das ständige Überwachen und Ausbalancieren der einzelnen Zellen wird eine hohe Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Batteriesystems erreicht. Eine der wichtigsten Aufgaben des BMS ist die präzise Strom- und Temperatur­überwachung und bei Bedarf das sichere Trennen der Batterie von der Last.

Front-Kameras zählen zu den wichtigsten Systemen für das autonome Fahren und sind damit fester Bestandteil von ADAS. Mit ihnen werden Spurhaltesysteme, Erkennung von Verkehrszeichen und Ampelanlagen realisiert. Gleichzeitig dienen sie zur Unterstützung von Systemen zur intelligenten Geschwindigkeitsanpassung und der Steuerung der Frontscheinwerfer. Ein wichtiger Aspekt ist auch die Erkennung von Hindernissen oder Fehlverhalten anderer Verkehrsteilnehmer. Bauelemente für Front-Kameras müssen sich neben kompakten Abmessungen durch sehr hohe Zuverlässigkeit auszeichnen.

Rundum-Kameras ermöglich eine 360°-Sicht um das gesamte Fahrzeug und erhöhen somit die Sicherheit. Besonders in schwierigen Verkehrssituationen wie mehrspurigem Verkehr können tote Winkel besser erfasst werden und bei Nutzfahrzeugen wird eine bessere Sicht z.B. beim Rücksetzen oder Rangieren ermöglicht. Um Gewicht und Platz zu sparen, müssen diese Systeme sehr kompakt sein und werden über eine Koax-Leitung, die gleichzeitig für die Stromversorgung wie auch den Datentransfer zuständig ist (Power over Coax, PoC), ans Bordnetz angeschlossen.

Um die enormen Datenmengen, die bei ADAS und AD-Systemen auftreten, verarbeiten zu können, werden in den entsprechenden ECUs schnelle Hochleistungsprozessoren verwendet. Damit diese sicher und zuverlässig arbeiten können, sind entsprechende Entstör- und Stabilisierungsaufgaben erforderlich, die hauptsächlich von Kondensatoren, Induktivitäten und Gleichtaktdrosseln übernommen werden. Neben hoher Zuverlässigkeit müssen die Bauelemente sehr kompakt ausgeführt sein und für hohe Betriebstemperaturen ausgelegt sein.

Radar-Systeme sind integraler Bestandteil von ADAS und erhöhen die Fahrsicherheit deutlich. Selbst bei Dunkelheit und schlechten Witterungsverhältnissen sorgen sie zum Beispiel im Kolonnenverkehr für den richtigen Abstand zu vorausfahrenden Fahrzeugen. Außerdem dienen sie der Objekterkennung und können entsprechende Notbremsungen einleiten. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Erkennung von anderen Fahrzeugen in toten Winkeln, was die Sicherheit etwa bei Überholvorgängen deutlich erhöht. Schlüsselbauelemente für diese Systeme sind unter anderem Gleichtaktdrosseln, Induktivitäten und Keramik-Kondensatoren.

Bei der Fahrzeugbeleuchtung geht der Trend eindeutig zu LEDs. Kein Wunder, denn diese Leuchtmittel benötigen deutlich weniger Leistung als konventionelle und weisen zudem eine deutlich längere Lebensdauer auf. Ein weiterer Vorteil ist die wesentlich höhere Designfreiheit sowie die Möglichkeit für adaptives Fahrlicht. Neben dem reinen Fahrlicht werden auch Tagfahrlicht, Blinker und Zusatzleuchten mit LEDs realisiert. TDK bietet für die Montage der LEDs ein spezielles Substrat mit integriertem ESD-Schutz, sowie ein vielfältiges Portfolio an Bauelementen für die Ansteuerelektronik.

Nicht nur Funkschlüssel sind längst Standard, auch das konventionelle Zündschloss einschließlich Wegfahrsperre wird durch ausgeklügelte Techniken zunehmend ersetzt. Der Trend geht inzwischen zu Hand-free-Systemen, die schon bei der Annäherung an das Fahrzeug die Türen freigeben – und auch das Smartphone etabliert sich mehr und mehr als Zugangskontrolle zu Fahrzeugen. TDK bietet für funkbasierte Systeme wie NFC, Bluetooth oder UWB eine breite Palette an Bauelementen.

Die Komfortausstattung von Fahrzeugen wird zunehmend zu einem Differenzierungsmerkmal der Hersteller und immer mehr nach individuellen Kundenwünschen angepasst. Übersichtlichkeit und einfaches Bedienen bestimmen das Design. Zum Beispiel machen integrierte Ladeschalen für Smartphones und andere Geräte das lästige Kabelgewirr überflüssig. Dank der ultraflachen PiezoListen Lautsprecher ergeben sich völlig neue Design-Möglichkeiten für die Audio-Performance in Fahrzeugen. Leitfähige transparente Folien ermöglichen das Abdunkeln des Fahrzeugs. Gleichzeitig können diese Folien als Antennen genutzt werden.

Sicherheitssysteme von Fahrzeugen sind einem kontinuierlichen Optimierungsprozess unterworfen. Verbesserungen werden zunehmend über die unterschiedlichsten Sensorsysteme realisiert, die vernetzt sind. Brake-by-wire, Reifendruckkontrollsysteme, elektrische Lenk- und Federungssysteme oder auch die Erkennung von Kindern im Fahrgastraum sowie die Objekterkennung in toten Winkeln sind nur einige Beispiele. Diese Innovationen werden dank eines breiten Spektrums an Sensoren und Sensor-Systemen erst möglich. Dazu zählen Transponderspulen, Hall- oder Ultraschall-Sensoren.

Die Digitalisierung prägt das vernetzte Fahrzeug, das immer mehr zum fahrenden Computer mit High-Speed (HS)-Schnittstellen und -Datenleitungen wird. Dabei sind In Car Server und Domain Controller die Kernstücke eines schnellen und sicheren bordeigenen Netzwerks für die wachsende Zahl an Recheneinheiten (Steuergeräte). TDK ist Weltmarktführer bei Daten- und Signalleitungsdrosseln, die den störungsfreien Austausch großer Datenmengen auch unter anspruchsvollen Bedingungen ermöglichen. Daneben eignen sich TDK Chip-Varistoren hervorragend zum zuverlässigen Schutz der empfindlichen Schnittstellen gegen transiente Überspannungen. Außerdem bietet TDK hocheffiziente Filter für die gleichzeitige Übertragung von Daten und Leistung auf Koax-Leitungen (Power over Koax, PoC).

Information, Unterhaltung und Kommunikation in Fahrzeugen läuft zunehmend über audiovisuelle Systeme. Dabei erfolgt die Vernetzung der einzelnen Systemeinheiten nicht nur drahtgebunden, sondern auch über WiFi oder Bluetooth. Benutzerkomfort – etwa über haptisches Feedback – und hohe Multifunktionalität sind entscheidende Leistungsmerkmale. Um den zuverlässigen Betrieb zu ermöglichen, sind zum Beispiel geeignete Entstör-Maßnahmen der Datenleitungen erforderlich. Und miniaturisierte Antennen sorgen für den reibungslosen Datenaustausch zwischen den funkbasierten Systemeinheiten.

Mit Telematik-Systemen (V2X) kann die Sicherheit, aber auch der Komfort deutlich gesteigert werden. Zum Datenaustausch kommunizieren Fahrzeuge mit der Cloud (V2C), untereinander (V2V) oder mit Infrastruktursystemen (V2I). Mit V2X-Systemen lässt sich zum Beispiel der Verkehrsfluss optimieren und bei Unfällen oder Pannen können zeitnah und automatisch die entsprechenden Maßnahmen ergriffen werden. Um all diese Funktionen zu realisieren, sind besonders HF-Bauelemente, aber auch Inertial-Sensoren zur genauen Positionsbestimmung des Fahrzeugs erforderlich.