Thermomanagement für sicheres und effizientes Schnellladen von E-Auto-Batterien

Das Interesse an Elektrofahrzeugen nimmt immer weiter zu. Eine ständige Herausforderung ist jedoch immer noch die Verfügbarkeit von Schnellladestationen. Um die Ladezeit zu verkürzen, muss die Ladeleistung gesteigert werden. Als Folge davon steigt die thermische Belastung elektrischer Bauteile in Schnellladestationen deutlich an. Um die Wärme effizient abzuführen und ein schnelles Laden zu ermöglichen, ist ein kontrolliertes Wärmemanagement mit Flüssigkeitskühlung erforderlich.

In der Regel werden Elektronik und Flüssigkeiten nicht miteinander in Kontakt gebracht - aber die zunehmende Leistungsabgabe in elektronischen Systemen hat modernere und effektivere Methoden zur Wärmeableitung erforderlich gemacht.

Heute gibt es hauptsächlich zwei Herausforderungen, wenn es um die Leistung von Elektrofahrzeugen geht. Erstens, die Verfügbarkeit von Ladestationen. Meistens werden Elektrofahrzeuge zu Hause oder am Arbeitsplatz aufgeladen, das Aufladen unterwegs ist nach wie vor schwierig.

Die zweite Herausforderung ist die Ladegeschwindigkeit: Eine typische 22 kW Wechselstrom-Ladesäule liefert in 120 Minuten genug Ladung, um eine zusätzliche Reichweite von 200 km zu erzielen (laut Automotive Power). Um die Ladezeit für 200 km Reichweite auf nur 16 Minuten zu reduzieren, ist eine 150 kW Gleichstrom-Ladestation erforderlich. Bei diesem Leistungsniveau und zur Vermeidung von Überhitzung ist ein effektives und verbessertes Wärmemanagement erforderlich, da die Temperatur während einer 10-minütigen Schnellladung auf über 270 °C ansteigen kann, so ein Bericht des US-Energieministeriums.

Flüssigkeitskühlung reduziert die Ladezeit

Ursprünglich war die Luftkühlung die bevorzugte Lösung; aber durch die schnell voranschreitende Entwicklung hat sich die Flüssigkeitskühlung als die effektivste erwiesen. Die Wärmekapazität von Wasser ist außerdem 3.500 Mal effizienter als die gleiche Luftmenge und bis zu 10 Mal effektiver bei der Ableitung von Wärme. Zudem ermöglicht die Flüssigkühlung die Arbeit mit vorgefüllten Systemen, was die Wartung erleichtert. Flüssigkeitskühlung wird in vielen Anwendungsbereichen eingesetzt. Dazu gehören temperaturgeregelte Batterien, Wechselrichter, Ladekabel für E-Motoren und die Leistungselektronik von Ladestationen.

Schnellverschlusskupplungen als wesentliche Komponente in Flüssigkühlsystemen

Um einen zuverlässigen Betrieb und ein schnelles Aufladen zu ermöglichen, ist die Verwendung hochwertiger Komponenten von großer Bedeutung. Genauso wie Überhitzungen sind Leckagen in einem elektronischen System eine Gefahrenquelle. Die Verwendung von zuverlässigen Schnellverschlusskupplungen mit hohem Durchfluss und geringem Druckabfall hilft, diese Gefahrenquellen zu eliminieren.

Die Schnellverschlusskupplungen der Serie ultraFLOW von CEJN sind flachdichtende Kupplungssysteme, die einen hohen Durchfluss bei niedrigem Druckabfall aufweisen und zudem tropffrei sind. Durch die Verwendung einer tropffreien Kupplung wie der ultraFLOW verlängert sich die Lebensdauer der Hardware, die Betriebskosten werden niedrig gehalten.

 

Verfasst von:

Mats Ahnheim
Produktmanager Fluide

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