Elektromobilität Gekühlter Hochvolt-Ladeleitungssatz sorgt für kürzere Ladezeiten

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Soll das Elektrofahrzeug schnell geladen werden, ist ein höherer Ladestrom notwendig. Somit entsteht mehr Verlustleistung und es droht letztendlich eine Überhitzung des Ladeleitungssatzes. Um dem entgegenzuwirken, haben Voss Automotive, Amphenol-Tuchel Electronics und die GG Group gemeinsam eine neue Lösung entwickelt: einen gekühlten Hochvolt-Ladeleitungssatz mit CCS2-Standard.

Hohe Anschaffungskosten, begrenzte Reichweiten, fehlende Infrastruktur und lange Ladezeiten – Elektrofahrzeuge haben sich auf dem deutschen Markt noch nicht komplett durchgesetzt. Um den letztgenannten Punkt als Manko zu beseitigen, haben sich Voss Automotive, Amphenol-Tuchel Electronics und die GG Group zusammengeschlossen. Aus der Kräftebündelung der Unternehmen ist ein fahrzeugseitiger Hochvolt-Ladeleitungssatz entstanden. Dieser umfasst unter anderem die Ladeleitung Power2Flow, die CCS2-Ladebuchse Chargesok, eine auf das Fahrzeug abgestimmte Batterieanbindung sowie ein leistungsfähiges Thermomanagementsystem zur effizienten Kühlung der Komponenten. Durch die integrierte Wärmeableitung im Inneren des Ladesystems kann man die Stromtragfähigkeit bei deutlich reduziertem Leiterquerschnitt um rund 70 Prozent erhöhen. Als Ziel wollen die Partner erreiche, dass die Ladezeit von Pkws weniger als 5 Minuten beträgt.

Überhitzung des Ladeleitungssatzes verhindern

Bisher werden in Stromern die einzelnen Antriebssystemkomponenten, wie Inverter, E-Maschine oder Hochvoltbatterie, flüssig gekühlt. Die elektrischen Leitungen zwischen den Systemen, aber auch die Ladeleitung zwischen Batteriepack und Lade-Inlet, bleiben jedoch ungekühlt. Das führt zu starken Einschränkungen bei der Ladezeit, weil die Ladeströme so dosiert werden müssen, dass keine Überhitzung droht. Bestehende Lösungen arbeiten mit einer erheblichen Querschnittserhöhung, beispielsweise bei Busbars – das Ergebnis sind jedoch ein erhöhtes Gewicht und unflexible Leitungen, was sich nachteilig auf die Verarbeitung und das Handling auswirkt.

Kompetenzen bündeln

Ein zentraler Bestandteil des neuen Hochvolt-Ladeleitungssatzes ist die Power2Flow Ladeleitung der GG Group. Die Hochvoltladeleitung ist von einer robusten Isolationsschicht umhüllt. Die darunterliegende Litze aus Aluminium oder auch wahlweise Kupfer übertragt die elektrische Leistung und gewährleistet durch einen reduzierten Querschnitt eine hohe Flexibilität und Beweglichkeit der Leitung. Im „Inneren“ dieser Ladeleitung befindet sich ein Kunststoffwärmetauscher aus dem Hause Voss. Dabei handelt es sich um ein mehrschichtiges Kunststoffrohr in Kombination mit Stecksystemen des Herstellers. Es transportiert das Kühlmedium und sorgt so für eine ausreichende Kühlung von der Batterieanbindung direkt bis in die Ladebuchse, wo die größte Wärme entsteht. Der Kunststoffwärmetauscher ist sowohl für Kühlwasser als auch für verschiedene Immersionsflüssigkeiten geeignet und kann damit unterschiedliche Anforderungen erfüllen. Die innere Schicht ist elektrisch ableitfähig, die äußere ist thermisch sehr gut leitfähig und stellt die elektrische Isolierung ein. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit der weichen Außenschicht wird ein sehr guter Wärmeübertrag und dadurch eine Querschnittsreduzierung des elektrischen Leiters ermöglicht. Innerhalb des Systems stellt die GG Group die elektrischen Eigenschaften der Ladeleitung sicher – gemeinsam mit Voss auch die fluidischen Anforderungen.

Die Schnittstelle zur Ladeinfrastruktur erfolgt über den leistungsoptimierten CCS2-Ladeanschluss Chargesok von Amphenol-Tuchel Electronics, der über ein Direktkühlungskonzept durch den Voss Wärmetauscher verfügt. Dabei werden die Gleichstrom-Kontaktkammern aktiv von einem Kühlmedium umströmt. Die Buchse ist sowohl mit konventionellen Wasser-Glykol-Gemischen als auch mit Immersionsflüssigkeiten kompatibel. Diese gezielte Kühlung führt zu einer effizienteren Wärmeabfuhr direkt an der Entstehungsstelle – also dort, wo der Stromfluss für höchste thermische Belastung sorgt.

Leistungsstarke Stromer

Der neuartige Hochvolt-Ladeleitungssatz hat das Potenzial, die Leistungsfähigkeit von Elektrofahrzeugen erheblich zu verbessern. Deutlich höhere Ströme über den gesamten Ladevorgang hinweg ermöglichen eine erheblich verkürzte Ladezeit. Das stellt einen wichtigen Fortschritt für die praktische Nutzbarkeit und Alltagstauglichkeit von Elektrofahrzeugen dar. Auch das geringe Gewicht, die hohe Flexibilität der Leitung sowie die daraus resultierende Montagefreundlichkeit tragen dazu wesentlich bei. Die Vielseitigkeit in Bezug auf die Medienflexibilität des Systems erlaubt eine einfache Integration in unterschiedliche Kühlsystemarchitekturen und erhöht die Zukunftsfähigkeit der Lösung im Hinblick auf neue Fahrzeugkonzepte und Ladeumgebungen.  (se)

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