Wie funktionieren flüssigkeitsgekühlte Schnellladegeräte?

Flüssigkeitsgekühlte Schnellladegeräte verwenden flüssigkeitsgekühlte Kabel, um die hohen Temperaturen zu bekämpfen, die mit hohen Ladegeschwindigkeiten verbunden sind. Die Kühlung erfolgt im Stecker selbst, wobei Kühlmittel durch das Kabel und in den Kontakt zwischen Auto und Stecker fließt. Da die Kühlung im Stecker stattfindet, verteilt sich die Hitze fast sofort, während das Kühlmittel zwischen der Kühleinheit und dem Stecker hin- und herfließt. Wassergekühlte Systeme können die Wärme bis zu 10-mal effizienter ableiten, und andere Flüssigkeiten können die Kühlleistung weiter verbessern. Daher gewinnt die Flüssigkeitskühlung als effizienteste verfügbare Lösung immer mehr an Bedeutung.

 

Durch die Flüssigkeitskühlung können die Ladekabel dünner und leichter sein, wodurch das Kabelgewicht um etwa 40% reduziert wird. Dies erleichtert die Handhabung für den durchschnittlichen Verbraucher beim Laden seines Fahrzeugs.

 

Flüssigkeitsgekühlte Steckverbinder sind darauf ausgelegt, langlebig zu sein und äußeren Bedingungen wie hohen Temperaturen, Kälte, Feuchtigkeit und Staub standzuhalten. Sie sind auch dafür konzipiert, hohem Druck standzuhalten, um Lecks zu vermeiden und während langer Ladezeiten stabil zu bleiben.

 

Der Flüssigkeitskühlprozess für Elektrofahrzeug-Ladegeräte umfasst typischerweise ein geschlossenes System. Das Ladegerät ist mit einem Wärmetauscher ausgestattet, der an ein Kühlsystem angeschlossen ist, das entweder luft- oder flüssigkeitsgekühlt sein kann. Die beim Laden entstehende Wärme wird auf den Wärmetauscher übertragen, der sie dann an das Kühlmittel weiterleitet. Das Kühlmittel besteht typischerweise aus einer Mischung von Wasser und einem Kühlmittelzusatz wie Glykol oder Ethylenglykol. Das Kühlmittel zirkuliert durch das Kühlsystem des Ladegeräts, absorbiert Wärme und leitet sie an einen Kühler oder Wärmetauscher weiter. Die Wärme wird dann je nach Design des Ladegeräts entweder an die Luft abgegeben oder an ein Flüssigkeitskühlsystem weitergeleitet.

Durch die Flüssigkeitskühlung der Kontakte und das hochleistungsfähige Kühlmittel kann die Leistung auf bis zu 500 kW (500 A bei 1000 V) gesteigert werden, wodurch eine Reichweite von 60 Meilen in nur drei bis fünf Minuten geladen werden kann. 

Das Innere eines Hochleistungs-CSS-Steckers zeigt die AC-Kabel (grün) und die Flüssigkeitskühlung für die DC-Kabel (rot). 

 

Ladekabel-Parameter

Parameter Spezifikation
Nennspannung 1000V Max
Kabelbiegeradius ≤300mm
Nennstrom 500A Max(Dauerstrom)
Kabellänge 5 Meter Max
Maximale Leistung 500KW Max
Kabelgewicht 1.5kg/m
Durchschlagsspannung 3500V AC/1 Minute
Betriebshöhe ≤2000m
Isolationswiderstand(bei Raumtemperatur) ≥2000MQ
Kunststoffmaterial Thermoplast
Einhaltung von IEC 62196-1 unter heißen und feuchten Bedingungen Kapitel 21 Anforderungen
Anschlussmaterial T2 Kupfer/Messing
Oberflächenbehandlung der Anschlüsse Versilberung
Temperatursensortyp PT1000
Größe des Flüssigkeitskühlsystems 415mm*494mm*200mm(B*H*T)
Interventionswert des Temperatursensors 90
Betriebsspannung des Flüssigkeitskühlsystems 24V DC
Schutzart des Steckerkopfes IP55
Betriebsstrom des Flüssigkeitskühlsystems 12A
Schutzart des Flüssigkeitskühlsystems Pumpe, Lüfter:IP54 /Kein Schutz
Leistung des Flüssigkeitskühlsystems 288W
Ein- und Auszugskraft ≤100N
Steckzyklen 10.000 Mal(Ohne Last)
Gewicht des Flüssigkeitskühlsystems 20kg
Betriebsumgebungstemperatur -30~50
Kühlmittel Isolierendes Silikonöl
Flammhemmklasse UL 94-V0
Flammpunkt des Kühlmittels >200
Leiterquerschnitt 35mm²(Flüssigkeitskühlung)
Dielektrische Festigkeit des Kühlmittels 15KV
Leiterwärmeverlust 1300KW(5 Meter Kabel, 500A Strom)
Betriebsdurchflussmenge 3-6LPM(25 Umgebung)
Kabelfarbe Schwarz
Betriebsdruck des Flüssigkeitskühlsystems 0.7MPa Max
Kabelaußendurchmesser Ø33.5±1mm
Maximal zulässiger Druck 0.8MPa Max
Kabelummantelungsmaterial TPU
Maximale Temperatur des Kühlmittels 80