Fortschrittliche Wärmemanagementlösungen für Ladestationen für Elektrofahrzeuge

Die Weiterentwicklung der Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge hin zu höheren Leistungsdichten und schnelleren Ladezeiten stellt immense thermische und elektrische Anforderungen an kritische interne Komponenten. Ein effektives Wärmemanagement, eine optimale Isolierung und die Vermeidung mechanischer Belastungen sind daher unerlässlich für Sicherheit, Langlebigkeit und Zuverlässigkeit.

Wie Sie wissen, umfasst die Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge (EV) Folgendes: das Batteriemodul (für interne Backup-Systeme), Leistungsumwandlungseinheit,  Steuerplatinen und andere Bauteile. Schauen wir uns nun die Herausforderungen an und wie wir Lösungen dafür anbieten können.

1. Leistungsumwandlungseinheit & Modul (Wechselrichter/DC-DC-Wandler)

Dies ist das Herzstück der Ladestation, wo hohe Ströme geschaltet und umgewandelt werden, wodurch in Bauteilen wie IGBTs, MOSFETs und Dioden erhebliche Wärme entsteht.

• Herausforderung:Effiziente Wärmeableitung von Leistungshalbleitern bei gleichzeitiger Gewährleistung einer robusten elektrischen Isolation vom Kühlkörper und Vermeidung elektromagnetischer Störungen (EMI).

• Lösungen:

  • Wärmeschnittstelle & Isolierung: Glimmerplatten und Graphitplatten sind hier ideal. Eine Glimmerplatte, die als Isolierpad zwischen einem Leistungsbauteil und dem Kühlkörper verwendet wird, bietet eine ausgezeichnete Durchschlagsfestigkeit und thermische Belastbarkeit, indem sie Wärme durchlässt und gleichzeitig den Stromfluss blockiert. Für Anwendungen, die eine überlegene flächige Wärmeverteilung zur Vermeidung von Hotspots erfordern, sind unsere Graphitplatten bieten eine außergewöhnliche Leitfähigkeit in der Ebene. Sie können in Verbindung mit einer Isolierschicht für optimale Leistung verwendet werden.

  • Strukturelle Isolierung & Spulen: Epoxidharzplatten und Vulkanisiertes Faserpapier (Fischpapier) bieten eine hohe mechanische Stabilität und Durchschlagsfestigkeit. Sie eignen sich ideal zur Herstellung von Isolierbarrieren, Montageplatten und Spulenkörpern für Transformatoren und Induktivitäten innerhalb des Leistungsmoduls und gewährleisten so die sichere Isolation der Komponenten.

  • EMI-Unterdrückung:Das schnelle Schalten von Leistungshalbleitern erzeugt erhebliches elektromagnetisches Rauschen. UnsereWellenabsorberplatten kann über diesen Bauteilen oder in Gehäuseabdeckungen angebracht werden, um hochfrequente abgestrahlte Emissionen zu absorbieren, elektromagnetische Störungen zu reduzieren und einen stabilen Betrieb sowie die Einhaltung gesetzlicher Normen zu gewährleisten.

2. Batteriemodul (für Backup-Systeme oder Pufferspeicher)

Einige Ladestationen verfügen über Akkus zur Energiespeicherung oder als Notstromversorgung. Diese Module erfordern ein sorgfältiges Wärmemanagement und entsprechende Sicherheitsmaßnahmen.

• Herausforderung:Verhinderung des thermischen Durchgehens, Ableitung der während der Lade-/Entladezyklen entstehenden Wärme und Dämpfung gegen Vibrationen und Stöße.

• Lösungen:

  • Zell-zu-Zell-Isolierung und -Barriere: Nomex-Papier ist aufgrund seiner inhärenten Flammwidrigkeit, Hochtemperaturstabilität und hervorragenden dielektrischen Eigenschaften ein ausgezeichnetes Material für Batterieseparatoren und die Zellzwischenisolierung. Es dient als wichtige Sicherheitsbarriere und verhindert Kurzschlüsse zwischen den Zellen selbst unter extremen Bedingungen.

  • Dämpfung & Spaltfüllung: Poron-Schaum und Silikonschaum sind für die Zellstapelung unerlässlich. Sie bieten eine langfristige, dauerhafte Druckverformungsbeständigkeit und absorbieren die Ausdehnung und Kontraktion während des Lade- und Entladezyklus. Dadurch wird ein gleichmäßiger Druck auf die Zellen aufrechterhalten, die Belastung minimiert und durch Vibrationen verursachte Bewegungen verhindert, wodurch die Batterielebensdauer verlängert wird.

  • Stromschienen- und Modulisolierung: Mylar-Isolatoren (PET-Folie) und PC Films werden zur Isolierung von Stromschienen und Modulgehäusen verwendet. Sie bieten eine ausgezeichnete Durchstoßfestigkeit und zuverlässige Isolierung in einem dünnen, formbaren Profil.

3. Steuer- und Hauptplatinen (PCBs)

Das Herzstück der Ladestation beherbergt empfindliche Mikroprozessoren, Sensoren und Kommunikationsmodule.

• Herausforderung:Schutz empfindlicher Bauteile vor Kurzschlüssen, Ableitung lokaler Wärme von Steuergeräten, Dämpfung von Vibrationen und Abschirmung vor externen elektromagnetischen Störungen.

• Lösungen:

  • Komponentenisolierung: Mylar-Isolatoren (McLaren) und PC/PP/PET-Folien werden häufig als Isoliermasken und Schutzschichten auf Leiterplatten eingesetzt. Sie verhindern Lötbrücken und Kurzschlüsse zwischen eng beieinander liegenden Bauteilen und Leiterbahnen und verbessern so die Fertigungsausbeute und die Zuverlässigkeit im Feld.

  • Lokalisierte Wärmeausbreitung:Für Hotspots wie Prozessoren oder Spannungsregler sind kleine Teile vonGraphitplatte kann zur seitlichen Wärmeverteilung eingesetzt werden, wodurch die Spitzentemperatur reduziert und die Bauteilstabilität verbessert wird.

  • Strukturelle Unterstützung & Isolation: Epoxidharzplatten werden als Versteifungen für größere Leiterplatten oder als isolierende Abstandshalter verwendet, um den Kontakt zwischen der Leiterplatte und dem Metallgehäuse zu verhindern.

  • Schwingungsdämpfung & Abdichtung: Universell einsetzbar Schaum oder Poron-Schaum kann als Polsterung unter Platinen oder als Dichtung um Steckverbinder herum verwendet werden. Silikonschaum eignet sich ideal zur Herstellung einer wetter- und staubdichten Abdichtung zwischen dem Hauptgehäuse und seinem Deckel und schützt so die interne Elektronik vor rauen Umgebungsbedingungen.

Fazit:

Die wahre Stärke unseres Portfolios liegt in der synergistischen Anwendung dieser Materialien zur Schaffung eines ganzheitlichen Schutzsystems. Arbeiten Sie mit uns zusammen, um diese fortschrittlichen Materiallösungen zu integrieren und die nächste Generation einer kühleren, sichereren und zuverlässigeren Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge zu entwickeln.