Das Batteriemanagement von Elektrofahrzeugen benötigt Kühlung.

Das Batteriemanagement von Elektrofahrzeugen benötigt Kühlung. CTX Thermal Solutions

Eine typische Anwendung eines Druckguss-Flüssigkeitskühlkörpers ist die Kühlung des Batteriemanagements in Elektroautomobilen. CTX entwickelte eine solche Kühllösung für einen bekannten Automobilkonzern aus einer im Druckgussverfahren hergestellten Aluminiumkühlplatte mit kundenspezifischen Abmaßen mit eingepressten Edelstahlrohren.

Die Konzeption begann mit einer thermischen Simulation. Mit diesem analytischen Prozess lässt sich der Temperaturzustand eines elektronischen Bauteils vorausberechnen und ein entsprechendes Kühlkörperdesign entwickeln. Die Simulation zeigt mögliche thermische Probleme frühzeitig auf. So lassen sich das Design und die Kühlleistung optimieren und zudem Kühlkörpermaterial und -gewicht einsparen. Voraussetzung für eine verlässliche thermische Simulation ist die Eingabe der definierten thermodynamischen Randbedingungen. Dazu zählen die zu erwartende Verlustleistung und das Design des Bauelements mit Bemaßung und Position des Hotspots. Hinzu kommen geometrische Einschränkungen sowie die für einen optimalen Betrieb maximal zulässige Oberflächentemperatur des Bauteils und die voraussichtliche Umgebungstemperatur. Schließlich fließt die Differenz zwischen Umgebungs- und Komponententemperatur ebenfalls in die Berechnung des Wärmewiderstands des Kühlkörpers ein.

Kühlkörper-Prototyp

Nach der Simulation folgte im Fall der Kühllösung für das Batteriemanagement die Produktion eines Kühlkörper-Prototyps. Dieser wurde allerdings nicht im Druckgussverfahren, sondern mittels CNC-Bearbeitung gefertigt. Dazu wurden die Nuten für die Kühlkanäle sowie alle sonstigen erforderlichen Geometrien wie Schraubbolzen und Vertiefungen in eine Aluminiumplatte gefräst, Edelstahlrohre eingepresst und die Anschlüsse angeschweißt.

Nachdem die Tests mit diesem Prototyp erfolgreich verliefen, investierte der Hersteller in die Fertigung eines ersten Druckgusswerkzeugs für die Produktion einer Vorserie. Danach erfolgt eine in größerer Anzahl gefertigte Null-Serie, ehe dann die Volumenfertigung für den Serienbedarf startet. Bei diesem Fertigungsvolumen fallen die Kosten für die Erstellung eines Druckgusswerkzeugs dann nicht mehr ins Gewicht – im Gegenteil – dann ist das Druckgussverfahren einmalig effizient.

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