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Gore

Belüftungselemente schützen sensible Komponenten in Elektrofahrzeugen

6. November 2013, 10:53 Uhr | Ingo Kuss

Um bei Gehäusen für einen kontinuierlichen Druckausgleich zu sorgen, setzen viele OEMs auf offene Systeme. Der dabei mögliche Partikeleintritt kann allerdings zu Beschädigungen führen. Belüftungselemente mit speziellen Membranen schaffen hier Abhilfe.

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Elektronikkomponenten müssen zuverlässig enorme Temperatur- und Druckunterschiede aushalten, die beispielsweise dadurch entstehen, dass die im Betrieb erhitzten Gehäuse mit kaltem Spritzwasser auf der Straße oder in der Waschanlage in Berührung kommen. Diese Druckunterschiede können die Gehäusedichtungen belasten und mit der Zeit so weit ermüden, dass Wasser eindringen und die Elektronik zerstören kann. Hochleistungselektronik und Batterie gewährleisten zudem nur in einem bestimmen Temperaturbereich optimale Leistungsfähigkeit. Da die genannten Komponenten im Betrieb sehr heiß werden, müssen sie zum Teil flüssig gekühlt werden, was wiederum Kondensationsprobleme nach sich zieht: Durch die hohen Temperaturunterschiede bildet sich an der kältesten Stelle im Gehäuse Kondensat, das in der sensiblen Elektronik zu Korrosion oder zu einem Kurzschluss führen kann.

Eine weitere große Herausforderung im Bereich Thermomanagement ist die Größe der Batteriegehäuse, die wesentlich höhere Anforderungen bezüglich des Druckausgleichs stellt als andere Elektronikkomponenten. Die Druckspitzen sind schon bei geringen Temperaturunterschieden so groß, dass sie Gehäuse deformieren können. So kann etwa die Fahrt des Autos aus der warmen Garage in die kühle Winterluft ein Vakuum von circa 50 Millibar erzeugen, das einer Last von 500 Kilogramm auf einer Fläche von einem Quadratmeter entspricht. Diesem Druck hält ein in Leichtbauweise ausgelegtes Gehäuse kaum stand.

Um diese Belastungen zu minimieren, muss ein kontinuierlicher Druckausgleich stattfinden. Viele OEMs lösen dies, indem sie offene Systeme einsetzen. Diese ermöglichen einen schnellen Druckausgleich, weisen jedoch deutliche Schwächen hinsichtlich des Eintritts von Partikeln auf. Wasser, Schmutz und Ungeziefer können so in das Gehäuse eindringen und die Elektronik beschädigen. Die Batterie müsste in diesem Fall ausgetauscht werden, was nicht nur erhebliche Kosten verursachen, sondern auch einen enormen Imageschaden nach sich ziehen würde.

Eine wesentlich bessere Lösung bieten Gore Belüftungselemente: Kernstück der Gore Automotive Vents ist eine Membran aus expandiertem PTFE (ePTFE). Über die Membranporen, die etwa 20.000-mal kleiner sind als ein Wassertropfen, erfolgt ein kontinuierlicher Luft- und damit Druckausgleich. Gleichzeitig verhindern die Poren, dass Wasser, Staub, Schmutz und Ablagerungspartikel bis 1,0 Mikrometer Größe eindringen. Die Membran weist oleophobe Eigenschaften auf, so dass Öle und Chemikalien abperlen und die Membran nicht angreifen können. Auf diese Weise sollen Gore Belüftungselemente langfristig dazu beitragen, dass alle Elektronikkomponenten zuverlässig funktionieren und dauerhaft die Leistung zur Verfügung stellen, mit der ein Hybrid- oder Elektroauto angetrieben werden kann.