Coole Schalter zu jeder Zeit CTX liefert Kühlkörper für die Leistungselektronik von Votronic – und steigert die Flexibilität des Kunden

In der Leistungselektronik geht es um Zuverlässigkeit und Langlebigkeit. Das bringt auch in der Zusammenarbeit Vorteile. Die mehr als 20 Jahre währende Beziehungsgeschichte von Votronic und CTX ist ein Beleg dafür.

Die Zahlen sprechen für sich: Mit 96.392 Neuzulassungen und 187.219 Besitzumschreibungen verzeichnete der deutsche Caravaning Industrie Verband (CIVD) auch 2024 eine anhaltend hohe Nachfrage nach neuen wie gebrauchten Caravans und Reisemobilen. Die Werte liegen mit 6,7 beziehungsweise 5,5 Prozent über denen des Vorjahres und laut CIVD deutlich über dem Niveau der Vor-Corona-Zeit.

Die Form des unabhängigen Reisens erfreut sich großer Beliebtheit. Leistungsstärkere Batterien haben den Komfort in den letzten zwanzig, dreißig Jahren zunehmend ausgebaut. Kühlschrank, Licht, TV – immer mehr elektrische Verbraucher müssen in den Fahrzeugen mobil versorgt werden. Das hat die Lade- und Wandlertechnik zu einem unverzichtbaren Bestandteil der „Womos“ gemacht, wie Besitzer ihre Wohnmobile oft liebevoll nennen.

Die richtige Ladetechnik für langlebige Batterien

„Damit die Leistung einer Batterie immer zu 100 Prozent verfügbar ist, muss sie leistungs- und typgerecht mit den von ihr vorgegebenen Werten geladen werden“, bringt es Dieter Sojak auf den Punkt. „Ihre Leistungsfähigkeit wie ihre Lebensdauer stehen und fallen daher mit der Ladetechnik.“ Sojak ist einer der beiden Geschäftsführer von Votronic. Das Unternehmen aus dem nordhessischen Lauterbach entwickelt und fertigt seit 1987 technische Ausstattungen für die mobile Stromversorgung von Fahrzeugen mit zwei Batteriekreisen. Zu diesen gehören Reisemobile, aber auch Rettungs- und Einsatzfahrzeuge sowie Feuerwehrfahrzeuge. Das Portfolio umfasst Ladegeräte und -wandler, aber auch Gleichspannungswandler und Wechselrichter zur mobilen Stromnutzung sowie Füllstands-, Mess- und Anzeigegeräte.

„In unserem Segment kommt es auf Einsatzbereitschaft und Betriebssicherheit an“, ergänzt Frank Grohmann, Leiter Einkauf bei Votronic. „Das Sicherstellen einer hohen Lebensdauer steht damit im Mittelpunkt der Produkte. Dafür legen wir in allen Details Wert auf hohe Qualität in der Verarbeitung.“ Der Hersteller pflegt mit allen Zulieferern langjährige Partnerschaften. 20 bis 30 Jahre sind keine Seltenheit. CTX ist einer von ihnen.

Die Kombi-Ladegeräte der Baureihe VBCS-Triple laden die Bordbatterie mithilfe einer Mikroprozessorsteuerung
_{^{Quelle: Votronic}}

Kühlkörper für zentrales Elektronikelement

Profilkühlkörper erhalten durch ihre Struktur eine große Oberfläche und ermöglichen die natürliche Konvektion
_{^{Quelle: CTX Thermal Solutions}}

CTX Thermal Solutions ist spezialisiert auf passive und aktive Kühllösungen für die Leistungselektronik. Der Hersteller mit Sitz in Nettetal entwickelt und fertigt Kühlkörper, Gehäuse und mechanische Produkte in Standard- und kundenspezifischen Ausführungen. Dafür stehen ihm alle Herstellverfahren der Kühlkörperproduktion zur Verfügung. Votronic ist einer der ersten Kunden, die CTX beliefert hat. Die Zusammenarbeit besteht seit 2003.

CTX-Kühlkörper kommen in Ladegeräten, Ladewandlern und Wechselrichtern von Votronic zum Einsatz. Dort übernehmen sie die Kühlung von Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren, kurz: MOSFET. Das Bauteil spielt in der modernen Ladetechnik eine zentrale Rolle und findet sich bei Votronic für mehrere Funktionen in den Komponenten wieder.

MOSFETs regulieren Ströme effizient

Die Ladegeräte wie auch die Wechselrichter des Herstellers nutzen die Switch-Mode-Technologie (SMT), bei der Halbleiter mit schnellen Schaltvorgängen die Spannung regeln. Im Gegensatz zu linearen Technologien setzt die SMT Energie effizienter um, kann schneller sowie präziser auf Laständerungen reagieren und ermöglicht am Ende eine kompaktere Baugröße. MOSFETs dienen hier als Halbleiterschalter. Sie sind in der Lage, große Strommengen mit minimalem Verbrauch zu steuern.

Auch in den Mikroprozessorsteuerungen fungieren MOSFETs als Schalter und Stromregulatoren. Sie tragen wesentlich dazu bei, dass Ladespannungen, -ströme und -zeiten exakt eingehalten werden. Dazu gehören auch im Hintergrund arbeitende Sicherheitstimer, die im Falle einer Fehlfunktion die einzelnen Ladephasen abbrechen und einen sicheren Zustand der Batterie herstellen können.

Votronic nutzt für die Kühlung seiner MOSFETs Profilkühlkörper (hier schwarz) von CTX. Von dem Hersteller stammen auch die Clips zur Befestigung
_{^{Quelle: CTX Thermal Solutions / Votronic}}

Kühlkörper und Clips aus einer Hand

Während die meisten Geräte selbst aktiv mit Lüftern gekühlt werden, versieht Votronic die MOSFETs mit Profilkühlkörpern von CTX. Typisch für diese Bauteile ist ihre Rippenform. Sie ermöglicht eine große Oberfläche und erzielt eine natürliche Konvektion. All dies verstärkt die gute Wärmeleitfähigkeit von 180 W/mK, die das Material mitbringt. Die Profilkühlkörper werden im Extrusionsverfahren gefertigt, welches hohe Stückzahlen zu niedrigen Kosten ermöglicht. Denn für das formgebende Verfahren entsteht für die Kühlkörper einmalig ein Extrusionswerkzeug, das neben Standard- auch kundenspezifischen Formen folgen kann. In der Fertigung wird das auf etwa 450 bis 500 °C erhitzte Aluminium mit hohem Druck durch das Formwerkzeug gepresst. Von dem entstandenen sechs bis sieben Meter langen Profilstrang werden dann die kundenspezifischen Längen für die Kühlkörper heruntergeschnitten. Je nach dem, für welchen Einsatz die Kühlkörper bei Votronic vorgesehen sind, werden sie von CTX abschließend noch schwarz eloxiert.

Für die MOSFETs der verschiedenen Votronic-Geräte liefert CTX Kühlkörper in fünf Größen sowie in einer kundenindividuellen Variante. In der Montage in Lauterbach werden mehrere Transistoren mit einem Kühlkörper verbunden. Dafür werden sie mit Clips am Kühlkörper befestigt. Sie stammen ebenfalls von CTX. Der Hersteller verfügt über ein breites Sortiment an Clips und Federn für die sichere Befestigung von extrudierten Kühlkörpern. Sie zeichnen sich durch einen hohen zentralen Anpressdruck und vereinfachte Isoliermöglichkeiten aus. Damit können sie dauerhaft einen sicheren thermischen Kontakt und guten Wärmeübergang zwischen Halbleiter und Kühlkörper gewährleisten. CTX fertigt die Teile aus den Federstählen C67S und C75S, die sich durch eine hohe Bruchfestigkeit und vielseitige Formbarkeit auszeichnen. Das Unternehmen bezieht sie von zertifizierten Herstellern. Im letzten Fertigungsschritt werden die Clips und Federn bei CTX inhouse gehärtet und galvanisch verzinkt.

CTX bietet neben Standard-Clips und -Klammern auch projektspezifische Stanzbiegeteile, Flachfedern, Drahtbiegeteile sowie Druck-, Zug-, Torsions- und Mikrofedern
_{^{Quelle: CTX Thermal Solutions}}

Vorteil Lagerbevorratung

Neben seinem breiten Produktsortiment rund um das Thermomanagement von Leistungselektronik ermöglicht CTX auch mit lösungsorientierten Logistikservices, dass Kunden ihre Endprodukte unterbrechungsfrei fertigen können. „Es ist unser erklärtes Ziel, dass jederzeit die benötigten Teile in passenden Stückzahlen zur Verfügung stehen“, sagt Thomas Windeck, Vertriebsleiter von CTX. Das Unternehmen bietet dafür an, Jahresmengen zu vereinbaren und in definierten Monatslosen abzurufen. Zusätzlich bevorratet es eine vorab festgelegte Menge als Sicherheitsbestand. Im Ergebnis sind Unternehmen damit in der Lage, auch kurzfristig auf Bedarfsspitzen zu reagieren.

„Nahezu 90 Prozent unserer Kunden nutzen das Modell“, so Windeck. Dazu gehört auch Votronic. Von Beginn der Zusammenarbeit an erfolgt die CTX-Lieferung über das Abrufkonzept. Das Unternehmen schätzt daran die Flexibilität, Schnelligkeit und den reibungslosen Ablauf. Vorteile, von denen es während der Corona-Jahre 2021/2022 besonders profitieren konnte. „Gerade in dieser Hochphase hat uns das sehr, sehr viel gerettet“, erinnert sich Frank Grohmann. „In dieser Zeit überschlugen sich förmlich die Bedarfsanfragen an uns. Corona hat zu einem riesigen Caravan-Boom, aber auch zu großen Beschaffungsschwierigkeiten geführt.“

Auch heute sehen Frank Grohmann und Dieter Sojak die Lagerbevorratung als entscheidend für ihre Planungen an. Auch, wenn „Womo“-Reisen gefragt bleiben: Die politischen und wirtschaftlichen Unsicherheiten lassen ihre Kunden von Rahmen- oder mehrjährigen Aufträgen absehen. „Viele planen nur noch kurzfristig, benötigen dann ihre Geräte schnellstmöglich. Das ist natürlich herausfordernd – für den Einkauf wie für unsere Fertigung.“ Votronic nennt sich selbst den letzten Hersteller seines Bereichs, der komplett eigenständig am Standort Deutschland fertigt. Die sichere Verfügbarkeit, wie sie CTX bietet, ist für den Hersteller eine Stärke. Auch, weil die vereinbarten Sicherheitsbestände von CTX meist übererfüllt werden.

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