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Anzahl Durchsuchen:0 Autor:Site Editor veröffentlichen Zeit: 2025-12-16 Herkunft:Powered
Der Markt für Elektrofahrzeuge (EV) wächst schnell. Elektrofahrzeuge brauchen hohe Leistung. Das bedeutet große Reichweiten und schnelle Ladezeiten. Diese beiden Faktoren erfordern eine hohe Leistungsdichte. Eine hohe Leistungsdichte führt zu enormen Herausforderungen beim Wärmemanagement. Die Batteriepacks und die Leistungselektronik (Wechselrichter) müssen in einem engen Temperaturbereich gehalten werden.
Die Kühlplatte ist eine kritische Komponente. Es hat zwei Hauptaufgaben. Erstens muss eine gleichmäßige Temperaturkontrolle in allen Zellen gewährleistet sein. Zweitens muss es eine hohe strukturelle Zuverlässigkeit bieten , um den Straßenbedingungen standzuhalten.
Wir führen Vakuumlöten als zentrale Fertigungstechnik ein. Es handelt sich um einen Fügeprozess im flüssigen Zustand. Es zeichnet sich durch die Schaffung komplexer interner Strukturen aus . Darüber hinaus ist es überlegen, den thermischen Widerstand der Grenzfläche zu minimieren.
In diesem Artikel wird die Rolle des Vakuumlötens im Elektrofahrzeugsektor analysiert. Wir vergleichen es mit dem Friction Stir Welding (FSW). Wir erläutern den einzigartigen Wert des Hartlötens. Wir erklären die besten Anwendungsszenarien.
Dieser Abschnitt konzentriert sich auf die Grundprinzipien des Hartlötens. Es erklärt, wie dieser Prozess entscheidende Leistungsverbesserungen für EV-Kühlplatten liefert.
Vakuumlöten ist eine präzise Fügemethode. Es wird in einem kontrollierten Vakuumofen durchgeführt. Diese Ofenumgebung ist unerlässlich.
Vorbereitung: Die Komponenten (Grundplatte und Finnen) werden zusammengebaut. Dazwischen wird ein Zusatzwerkstoff, das Hartlot, eingebracht. Die Lotlegierung hat einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Grundmaterial (normalerweise Aluminium).
Vakuum: Die Baugruppe gelangt in den Vakuumofen. Das Vakuum verhindert Oxidation. Dadurch entfällt die Notwendigkeit eines korrosiven chemischen Flussmittels.
Verklebung: Die Temperatur steigt. Die Lotlegierung schmilzt. Es fließt in die Zwischenräume zwischen den Lamellen und der Grundplatte. Es nutzt die Kapillarwirkung , um die gesamte Fuge zu füllen.
Erstarrung: Die Legierung kühlt ab. Es bildet eine perfekte metallurgische Verbindung zwischen den Komponenten.
Der entscheidende Vorteil ist die Sauberkeit. Dieser Prozess entfernt Hohlräume und Flussmittelrückstände. Es stellt sicher, dass der Wärmepfad vollständig und robust ist.
Die metallurgische Bindung bietet erhebliche thermische Vorteile.
Beim Hartlöten wird ein nahezu 100-prozentiger Metall-auf-Metall-Kontakt erreicht . Das Zusatzmetall füllt alle mikroskopisch kleinen Lücken. Dies gewährleistet den geringstmöglichen thermischen Grenzflächenwiderstand ($ ext{R}_{ ext{Schnittstelle}}$). Dies ist wichtig, um die Wärme schnell von der Basis auf die Kühlkanäle zu übertragen.
Durch Hartlöten ist die Integration komplexer innerer Strukturen möglich. Es kann gewellte Rippen oder spezielle Mikrokanalgeometrien enthalten. Diese komplexen Konstruktionen vergrößern die konvektive Wärmeübertragungsoberfläche ($ ext{A}_{ ext{conv}}$) erheblich. Diese Flächenvergrößerung verbessert direkt die thermische Leistung der Kühlplatte.
Die Wahl des richtigen Herstellungsverfahrens ist eine wichtige technische Entscheidung. Wir müssen den einzigartigen Wert des Vakuumlötens mit dem Reibrührschweißen (FSW) vergleichen.
FSW ist ein Festkörperfügeverfahren. Es handelt sich um eine weithin akzeptierte Technik in der Elektrofahrzeugindustrie, insbesondere für Aluminium.
Hohe Festigkeit: FSW erzeugt eine starke, fehlerfreie Schweißnaht. Dies ist wichtig für die strukturelle Integrität.
Kein Füllmaterial: Es wird kein Füllmaterial verwendet. Dies reduziert mögliche Materialunverträglichkeiten.
Kostengünstig im Maßstab: Es ist schnell und skalierbar für große, einfache Teile.
FSW eignet sich am besten für große, flache, einschichtige Grundplatten für Elektrofahrzeugbatterien. Bei diesen Anwendungen stehen strukturelle Zuverlässigkeit und Skaleneffekte im Vordergrund. Sie erfordern einfache, starke Strömungswege.
Vakuumlöten bietet spezielle Möglichkeiten, die FSW nicht bieten kann. Diese Fähigkeiten sind für Hochleistungskomponenten von entscheidender Bedeutung.
Wechselrichtermodule (mit IGBT- oder SiC-Chips) weisen eine extreme Wärmeflussdichte auf. Sie erfordern den absolut niedrigsten Wärmewiderstand ($ ext{R}_{th}$). Hier sind gelötete Kühlplatten (insbesondere solche aus Kupfer oder Hybrid-Kupfer/Aluminium) die beste Wahl.
Durch Hartlöten können Kupfer- und Aluminiumkomponenten zuverlässig verbunden werden. Dies ist beim FSW- oder Standardschweißen nahezu unmöglich. Diese Funktion ist für Hybriddesigns von entscheidender Bedeutung. Diese Designs verwenden eine Kupferbasis (für eine hohe Wärmeleitfähigkeit in der Nähe des Chips) und eine Aluminium-Durchflussplatte (für geringes Gewicht und niedrige Kosten). Das Hartlöten sorgt für den robusten Wärmepfad, der zwischen den beiden unterschiedlichen Metallen erforderlich ist.
Durch Hartlöten können Ingenieure mehrere Schichten von Strömungskanälen in einem Durchgang verbinden. Dadurch entstehen hochintegrierte, multifunktionale Kühlstrukturen. Dies wird für die Kühlung zwischen Zelle und Platte verwendet , wenn eine beidseitige Wärmeabfuhr erforderlich ist. Diese strukturelle Komplexität ist mit den einfachen Schweißnähten von FSW nur schwer zu erreichen.
Hartlöten bietet eine hohe Leistung. Es bringt jedoch spezifische Designherausforderungen in der EV-Anwendungsumgebung mit sich. Winshare Thermal ist auf die Bewältigung dieser Herausforderungen spezialisiert.
Die hohe Leistung gelöteter Kühlplatten beruht auf der komplexen Innengeometrie.
Komplexe Rippen (z. B. Wellrippen) erhöhen die Effizienz der Wärmeübertragung erheblich. Allerdings verursachen sie auch einen deutlichen Anstieg des Druckabfalls ($Delta ext{P}$). Hohes $Delta ext{P}$ erhöht den Pumpleistungsverbrauch. Das Design muss den optimalen Kompromisspunkt finden. Winshare verwendet eine fortschrittliche CFD-Simulation (Computational Fluid Dynamics). Dieses Tool hilft Ingenieuren bei der Analyse des Strömungswegs. Es gewährleistet eine maximale Wärmeübertragung innerhalb des verfügbaren $Delta ext{P}$-Budgets des Kunden.
Komplexe gelötete Kanäle können unter ungleichmäßiger Strömung leiden. Fluid bevorzugt den Weg des geringsten Widerstands. Dies führt zu überlasteten Kanälen und Hotspots. Winshare entwickelt präzise interne Verteiler und Strömungsteiler. Dadurch wird sichergestellt, dass jeder Kanal die gleiche Durchflussrate erhält. Es garantiert eine gleichmäßige Kühleffizienz über die gesamte Fläche.
Die Elektrofahrzeugindustrie hat strenge Qualitätsstandards (wie TS16949). Das Hartlöten muss diese Standards für die Massenproduktion erfüllen.
Der Lötprozess ist äußerst empfindlich auf Sauberkeit. Eventuelle Verunreinigungen oder Ölrückstände auf dem Rohmaterial verdampfen im Vakuum. Dadurch entstehen Mängel. Es verhindert, dass das Lot richtig fließt. Winshare setzt strenge, mehrstufige Reinigungsverfahren ein. Wir stellen sicher, dass die Materialien makellos sind, bevor sie in den Ofen gelangen. Diese strenge Qualitätskontrolle garantiert fehlerfreie Lötverbindungen.
Bei der Verwendung von Kupfer-Aluminium-Hybrid-Kühlplatten besteht die Gefahr galvanischer Korrosion. Beim Hartlöten muss eine geeignete, inerte Lotlegierung verwendet werden. Das Design muss auch die Materialien isolieren. Dadurch wird verhindert, dass das Lot selbst zu einer Korrosionsstelle wird. Die richtige Material- und Kühlmittelauswahl ist von entscheidender Bedeutung. Es gewährleistet die langfristige Zuverlässigkeit, die für die 10-jährige Lebensdauer eines Fahrzeugs erforderlich ist.
Die Prozessauswahl für EV-Kühlplatten ist ein grundlegender technischer Kompromiss.
FSW ist die erste Wahl für die Kühlung großer, leichter und skalierbarer Batteriebasis. Es bietet eine robuste Struktur und niedrige Volumenkosten.
Vakuumlöten ist die entscheidende Wahl für extreme Leistung, hohe strukturelle Integration und Anwendungen mit gemischten Materialien. Dazu gehören Hochleistungs-Wechselrichter und hochdichte Schnellladebatterien.
Der Trend auf dem EV-Markt ist klar. 800-V-Architektur und ultraschnelles Laden werden zum Standard. Dadurch steigen die thermischen Anforderungen an Kühlplatten drastisch. Die Forderung nach einem geringeren Wärmewiderstand wird in diesen Hochleistungsbereichen bald die einfache strukturelle Festigkeit überwiegen. Vakuumlöten wird für diese Komponenten mit hoher Leistungsdichte immer wichtiger.
Winshare Thermal ist führend in der Herstellung moderner Kühlsysteme. Wir beherrschen sowohl die FSW- als auch die Vakuumlöttechnologie. Wir bieten eine präzise Prozessauswahl basierend auf Ihrer TDP, Ihren Materialpräferenzen und Ihren Kostenanforderungen. Kontaktieren Sie uns, um eine maßgeschneiderte Kühllösung zu entwickeln, die den Anforderungen des Elektrofahrzeugmarktes 2025 und darüber hinaus gerecht wird.
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