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.

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.

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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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.

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

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.

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.

Unseren Heatpipes-Produktflyer können Sie hier als PDF downloaden.

Vorteile:

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.

Skived Fins werden insbesondere zur Kühlung von Gleichspannungswandlern und Wechselrichtern eingesetzt. Außerdem eignen sie sich zur Kühlung der Elektronik in Wallboxen und Ladesäulen.

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.

Crimped Fins werden insbesondere zur Kühlung von Gleichspannungswandlern und Wechselrichtern eingesetzt. Außerdem eignen sie sich zur Kühlung der Elektronik in Wallboxen und Ladesäulen.

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.

Bonded Fins werden insbesondere zur Kühlung von Gleichspannungswandlern und Wechselrichtern eingesetzt. Außerdem eignen sie sich zur Kühlung der Elektronik in Wallboxen und Ladesäulen.

Aktive und passive Kühlung mittels
Luft, Flüssigkeiten oder Heatpipes

Leistungsstarke Kühllösungen für eine
schnelle und effiziente Wärmeableitung

Anwendungsspezifische Kühllösungen
nach Kundenvorgaben

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