Startseite > Automotive > Elektromobilität > Ladegerät effizient entwärmen

Elektromobilität

Ladegerät effizient entwärmen

22. Dezember 2014, 8:12 Uhr | Ralf Higgelke

▶ Diesen Artikel anhören

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Passive Entwärmung genügt

In der Konsequenz erfordert diese Leistungsbandbreite komplexen Überhitzungsschutz mittels eines ausgeklügelten Entwärmungskonzepts: Die sich in Wärme manifestierende Verlustleistung muss abgeführt und die elektronischen Bauteile für eine lange Lebensdauer und sicheren Betrieb vor hohen Temperaturen geschützt werden. Und dies umso mehr, als es sich um ein portables System handelt, also lediglich ein geringes Platzangebot zur Verfügung steht, um die komplexe Anwendung zu »beherbergen«.

Das Entwärmungskonzept basiert auf einem von den elektrischen Komponenten getrennten Kühlkanal, an den die abzuführende Verlustleistung mittels eines Hochleistungskühlkörpers übertragen wird. Die Kühlleistung wird über in diesen Kanal integrierte und »intelligent« geregelte Lüfter an den jeweiligen Bedarf des Gerätes angepasst, was die Geräuschentwicklung im Normalbetrieb deutlich reduziert. Gleichzeitig ermöglicht ein bedarfsweises Hochregeln der Kühlleistung auch den zuverlässigen Einsatz bei erhöhten Umgebungstemperaturen. Durch dieses Konzept ließen sich auch die Anforderungen bezüglich Staub- und Spritzwasserschutz (IP54) einfach und sicher umsetzen.

Auch das Gehäusematerial bezogen die Entwickler in die Auslegung des Kühlkonzeptes mit ein: Durch die Auswahl einer sehr festen und sehr gut Wärme leitenden Aluminiumlegierung sowie einen zusätzlich im Innenraum platzierten Lüfter verteilt sich die Wärme im Gerät bestmöglich. Dies vermeidet die Bildung von kritischen Hotspots und verbessert die Ableitung von Wärme über das Gehäuse deutlich. Bei der Auswahl des Gehäusematerials spielten jedoch auch viele andere Aspekte und Anforderungen eine wichtige Rolle. Durch die ausgewählte Aluminiumlegierung und der Einsatz von sehr geringen Wandstärken in der Geräteaußenhülle konnten die Gewichtsvorgaben des Kunden erreicht werden. Dass hierbei die gleichzeitig notwendige hohe Stabilität des Gehäuses nicht zu kurz kommt, stellte eine weitere Herausforderung an das Gehäusekonzept dar. Eine belastungsoptimierte Formgebung sowie der gezielte Einsatz von Versteifungselementen im Geräteinnenraum lösten dieses Problem. Die hohen Anforderungen an den EMV-Schutz des Gerätes ließen sich ebenso durch das elektrisch gut leitfähige und zusätzlich im Innenraum speziell beschichtete Material zuverlässig umsetzen.

Eine besondere Herausforderung stellten auch die sehr geringen Einbauraumvorgaben, bestimmt durch die Verhältnisse im zugehörigen Fahrzeug dar. Diese erforderten eine wohlüberlegte Platzierung der notwendigen Komponenten, um nicht nur die notwendige Standsicherheit des Gerätes, sondern auch die erforderlichen Luft- und Kriechstrecken sowie möglichst kurze Verdrahtungswege zu gewährleisten.

Darüber hinaus musste der zugehörige Ladestecker mit zwei Meter spiralisierter Zuleitung mit in das Gehäuse integriert werden, um den hohen Designansprüchen des Kunden gerecht zu werden. Die Steckertypen – DIN EN 62196, IEC 60309 »CEEform« – waren vorgegeben.

Trotz straffer Terminvorgaben konnte Heitec durch enge Zusammenarbeit mit einem etablierten Lieferantennetz an verschiedenen Standorten die Ladebox rechtzeitig zum Serienstart des Fahrzeuges fertigstellen.