Kühllösungen für den Bereich Elektromobilität

Fahrzeugkomponenten und Ladetechnik kühlen

Elektrisch angetriebene Pkw, Zweiräder, Busse, Nutzfahrzeuge und Sonderfahrzeuge –aber auch Schiffe und Boote sowie Flugzeuge, Hubschrauber und Drohnen – enthalten eine Vielzahl leistungsstarker elektronischer Komponenten, die aufgrund ihrer starken Wärmeentwicklung gekühlt werden müssen. Das gilt auch für die Elektronik in der Ladetechnik, also Ladesäulen und Wallboxen. CTX bietet für beide Bereiche der Elektromobilität anwendungsspezifische Kühllösungen, aber auch für die Fahrzeugelektronik in Elektrofahrzeugen.

Optimale Passgenauigkeit

Kühllösungen von CTX sind in Form und Funktion
perfekt auf das zu kühlende Bauteil zugeschnitten.

Hohe Leistungsdichte

Maximale Kühlkörperoberfläche bei
minimaler Übertragungsfläche.

Maximale Effizienz

Unsere leistungsstarken Kühllösungen
leiten Wärme schnell und sicher ab.

Elektronische Komponenten in Elektrofahrzeugen kühlen

Elektrofahrzeuge enthalten bestimmte elektronische Komponenten, die aufgrund ihrer Wärmeentwicklung gekühlt werden müssen. Dazu zählen Batteriemanagementsysteme,
On-Board Charger, Gleichspannungswandler, Wechselrichter, Batteriemodule und zahlreiche Steuergeräte. Um die Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit dieser Komponenten
zu gewährleisten, bedarf es einer optimierten Kühlung.

Elektronik in Wallboxen und Ladesäulen kühlen

Elektrofahrzeuge können auf verschiedene Arten aufgeladen werden. Wallboxen ermöglichen die Aufladung zu Hause – z. B. über Nacht – oder während der Arbeitszeit auf dem Firmenparkplatz. Häufig ist die Wallbox an eine Photovoltaik-Anlage angeschlossen. Um das Fahrzeug auch unterwegs aufladen zu können, gibt es bundesweit ein Netz an öffentlichen Ladestationen, die auf Parkplätzen oder entlang der Autobahn aufgestellt sind. Wallboxen und Ladesäulen enthalten Leistungselektronik, die gekühlt werden muss.

Fahrzeugelektronik kühlen

Die Bedeutung von Leistungselektronik in Elektrofahrzeugen wird weiterhin stark zunehmen. Zahlreiche Steuergeräte regeln u.a. digitale Displays, Navigationssystem, Unterhaltungssysteme, Klimaanlage,
Bremssystem und LED-Scheinwerfer. Trends wie vollständige Vernetzung und
Autonomes Fahren forcieren diese Entwicklung zusätzlich. Um die Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der rechnergesteuerten Systeme zu gewährleisten, müssen sie mit kompakten, anwendungsspezifischen Kühllösungen gekühlt werden.

Mehr Informationen über unsere Kühllösungen für die Fahrzeugelektronik können Sie unserer
Pressemitteilung entnehmen.

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Hochleistungskühlkörper

Zur Kühlung von elektronischen Komponenten und Leistungselektronik im Bereich Elektromobilität bietet CTX anwendungsspezifische Kühllösungen, bei denen folgende Hochleistungskühlkörper zum Einsatz kommen:

 

  • Flüssigkeitskühlkörper
  • Extrudierte Kühlkörper
  • Heatpipe-Kühlsysteme
  • Kühlkörper mit hoher Rippendichte
    • Skived Fins (geschabte Rippen)
    • Crimped Fins (eingepresste Rippen)
    • Bonded Fins (geklebte Rippen)

FLÜSSIGKEITSKÜHLKÖRPER

Für Anwendungen, bei denen passive oder lüftergestützte Kühllösungen an ihre Grenzen stoßen,
bietet CTX anwendungsspezifische, effiziente Flüssigkeitskühlkörper an.
Direkt am Hotspot montiert, transportieren sie die Wärme zügig ab.

Flüssigkeitskühlkörper werden insbesondere zur Kühlung von Batteriemanagementsystemen eingesetzt,
aber auch zur Kühlung von On-Board Chargern, Wechselrichtern und Batteriemodulen.
Außerdem eignen sie sich zur Kühlung der Elektronik in Wallboxen und Ladesäulen.

Mehr Informationen über unsere Flüssigkeitskühlkörper können Sie unserer Pressemitteilung entnehmen.

Vorteile von Flüssigkeitskühlkörpern:

  • Extrem hohe Leistungsdichte
  • Effektiver als lüftergestützte Kühllösungen
  • Geringe Übertragungsfläche
  • Wirkung direkt am Hotspot
  • Applikationsspezifische Fertigungsverfahren

Extrudierte Kühlkörper

Beim Extrusionsverfahren wird das Metall – in der Regel eine Aluminiumstranggusslegierung mit einer Wärmeleitfähigkeit von 180 W/mK – durch ein spezielles Extrusionswerkzeug, die Matrize, gepresst. Die individuelle Gestaltung des Werkzeugs gibt das Kühlkörperdesign vor. Einmal angefertigt, können auf diese Weise mit einer Matrize beliebig viele Kühlkörper produziert werden. Daher überzeugen Extrusionskühlkörper nicht nur mit einer hohen Leistung, sondern auch mit besonders niedrigen Stückkosten.

Extrudierte Kühlkörper werden insbesondere zur Kühlung von Steuergeräten eingesetzt. Sie kommen aber auch zur Kühlung von Batteriemanagementsystemen, On-Board Chargern, Gleichspannungswandlern und Wechselrichtern zum Einsatz. Außerdem eignen sie sich zur Kühlung der Elektronik in Wallboxen und Ladesäulen.
 

Optimierung durch CNC-Bearbeitung und Oberflächenveredelung

Eine nachträgliche CNC-Bearbeitung nach Zeichnungsvorgabe gleicht die unvermeidliche Toleranzabweichung bei Strangguss aus. Sie führt damit zu einem besseren Kontakt zwischen der elektronischen Komponente und dem Kühlkörper. Der Wärmeübergangswiderstand verringert sich und die Wärmeleitung wird optimiert. Die Oberflächenveredelung durch Eloxierung, Pulverbeschichtung, Chromatierung oder Lackierung dient dem Korrosionsschutz.

Mehr Informationen über unsere extrudierten Kühlkörper können Sie unserer Pressemitteilung entnehmen.

Heatpipe-Kühlsysteme

Heatpipes gehören zu den effizientesten Wärmeübertragern, weil sie zum Wärmetransport Verdampfungs- und Kondensationswärme nutzen und dadurch hohe Wärmemengen bei minimaler Temperaturdifferenz transportieren. Dabei ist die effektive Wärmeleitfähigkeit abhängig von der Länge und dem Durchmesser des Rohrs, das meistens aus Kupfer besteht
und auf der Innenseite eine Kapillarstruktur aufweist. Heatpipes lassen sich leicht verformen und sind daher flexibel einsetzbar, sowohl in beengten Einbausituationen als auch bei Wärmeableitung über weitere Distanzen.

Aufgrund ihrer Eigenschaften sind Heatpipes vielseitig einsetzbar, zur Kühlung von Batteriemanagementsystemen, On-Board Chargern, Wechselrichtern und Batteriemodulen.
Außerdem eignen sie sich zur Kühlung der Elektronik in Wallboxen und Ladesäulen.

 

Vorteile von Heatpipes:

  • Lageunabhängige Montage
  • Hohe Gestaltungsfreiheit
  • Relativ geringer Wärmewiderstand
  • Ideal für beengte Einbausituationen
  • Exzellente Wärmeleitung auch über weite Distanzen
  • Kühlleistung lässt sich durch Erhöhung der Heatpipe-Anzahl oder
    Kombination mit einem Kühlkörper um ein Vielfaches steigern

Kühlkörper mit hoher Rippendichte

Hochleistungskühlkörper mit hoher Rippendichte werden häufig im Bereich der Elektromobilität eingesetzt, wenn forcierte Kühlung erforderlich ist. 
Sie eignen sich insbesondere zur Kühlung von Gleichspannungswandlern und Wechselrichtern in Elektrofahrzeugen und zur Kühlung der Elektronik in Wallboxen und Ladesäulen.
Es gibt Kühlkörper mit geschabten, eingepressten oder eingeklebten Kühlrippen bzw. Lamellen (engl. Fins).

 

Skived Fins
geschabte Rippen

Elektronische Systeme mit Bauhöhen unter 30 mm, allen voran industrielle Computer mit besonders kleinen Gehäusen (small form factor systems), stellen besonders hohe Anforderungen an die spezifische Leistungsdichte eines Kühlkörpers. Typische Kühllösungen für diesen Anwendungsfall sind Skived Fin Kühlkörper. Bei ihnen werden die Kühlrippen aus einem Aluminium- oder Kupferblock herausgeschabt. Diese spezielle Fertigungstechnik erlaubt besonders feine Rippen und eine hohe Rippendichte. Zudem sind die einzelnen Lamellen bei dieser Herstellungsmethode übergangslos mit der Kühlkörperbasis verbunden – ganz ohne die thermischen Widerstände, die unvermeidlich bei Löt-, Kleb- oder Pressverbindungen auftreten.

Crimped Fins
eingepresste Rippen

Crimped Kühlkörper sind besonders leistungsstark, kompakt und vielseitig einsetzbar. Sie bestehen aus einer Kupfer- oder Aluminiumbodenplatte, in die die einzelnen Kühlrippen in einem rein mechanischen Verfahren eingepresst werden. Typisch ist die Kombination einer Kühlkörperbasis aus Kupfer mit eingepressten Aluminiumrippen. Bei dieser Verbindung ist ein optimales Verhältnis von Kühlkörpergewicht, -größe und Kühlleistung gegeben. Gleichzeitig bleiben die Wärmewiderstände aufgrund der thermischen Spreizwirkung der Kupferplatte sehr klein. Zusätzlich kann die spezifische Kühlleistung der Crimped Fins durch die Verwendung von Aluminiumrippen mit unterschiedlicher Oberflächenstruktur bei gleicher Grundfläche und Rippengeometrie des Kühlkörpers variiert werden. So steigt die Kühlwirkung mit zunehmender Rippenoberfläche – von glatten über geriffelte bis hin zu gestanzten Kühlrippen.

Bonded Fins
eingeklebte Rippen

Bei gebondeten Hochleistungskühlkörpern werden die Rippen in die Rillen der Kühlkörperbasis geklebt oder (hart)gelötet. Auf diese Weise lässt sich eine höhere Lamellendichte bei gleichzeitig größerem Lamellen-Seiten-Verhältnis und damit eine deutlich größere Oberfläche realisieren als bei herkömmlichen extrudierten Kühlkörpern. Folgerichtig sind Bonded Fins wesentlich leistungsstärker als Profilkühlkörper mit den gleichen Außenabmessungen. Die Fertigung der gerillten Bodenplatte des Kühlkörpers erfolgt wahlweise durch Extrusion, Druckguss oder mechanische Bearbeitung (Fräsen oder Schaben). Bei Bedarf können zusätzlich Heatpipes, Dampfkammern oder gekapselte Graphit-Wärmespreizer integriert werden. Die Kühlkörperrippen werden entweder aus Spulenmaterial gestanzt oder aus dünnem Blechmaterial geschnitten, und in die Bodennuten eingesetzt. Für die Verbindung zwischen Bodenplatte und Lamellen sorgt besonders wärmeleitendes Epoxidharz oder (Hart)Löten. Dabei wird durch Hartlöten die beste thermische Leistung erreicht.

Aktive und passive Kühlung mittels
Luft, Flüssigkeiten oder Heatpipes

Leistungsstarke Kühllösungen für eine
schnelle und effiziente Wärmeableitung

Anwendungsspezifische Kühllösungen
nach Kundenvorgaben

INFORMATIONSBEDARF? KLÄRUNGSBEDARF? BERATUNGBEDARF?

Für weitere Informationen und bei Fragen zu unseren anwendungsspezifischen Kühllösungen für den Bereich Elektromobilität stehen wir Ihnen sehr gerne zur Verfügung.

CTX Thermal Solutions GmbH

Lötscher Weg 104
D-41334 Nettetal

Telefon: +49 2153 7374 -0
Telefax: +49 2153 7374 -10

E-Mail: info(at)ctx.eu



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