Ein Kühlkreislauf in Elektrofahrzeugen dient auch der Vermeidung von Überhitzung. Dieser Kreislauf verläuft üblicherweise in der Nähe von Hochspannungsbereichen und hochempfindlichen Bauteilen. Bei einem Leck, selbst bei kleinsten Löchern, kann die Wärmeübertragung erheblich reduziert, die Korrosion verstärkt und – als Sicherheitsrisiko – eine elektrische Gefährdung in großer Entfernung von der Leckstelle entstehen.

Die Wärmemanagementdichtungen von Elektrofahrzeugen stützen den Kreislauf an verschiedenen Stellen entlang der Verbindungen, Verteiler, Pumpen, Kühler, Batterieplatten und Elektronikgehäuse. Die Situation variiert je nach Stelle erheblich aufgrund des Zusammenspiels von Kühlmittel, Temperaturschwankungen, Druckpulsationen, Anzugsmomenten und Umwelteinflüssen.

Am Schlauchanschluss

Standardmäßig werden O-Ringe durch eine gefräste Nut, ausreichende Schmierung und kontrolliertes Einsetzen verwendet. In modernen, kompakten Kühlkreisläufen können die Verbindungen jedoch sehr klein sein und sogar mit hoher Geschwindigkeit montiert werden. Das Vorhandensein oder Fehlen einer Ringverdrehung und Kompression sind Probleme, die selbst nach dem Anbringen eines Befestigungselements wahrscheinlich noch unentdeckt bleiben.

Parker erklärt, wie eine Dichtungsscheibe in Form von Steckverbindern für die Klimaanlage und den Batteriekühler von Elektrofahrzeugen mit einer Metalldichtungsscheibe verbunden werden kann, um ohne Nutbearbeitung abzudichten. Die Kompression des Elastomers ergibt sich aus der bereits vorhandenen Geometrie des Produkts. Es handelt sich hierbei um eine Lieferantenrichtlinie und nicht um ein Garantiedokument des Originalherstellers für dieses Produkt. [2]

Über die Batteriekühlplatte

Der Umfang eines Batteriekühlsystems kann extrem groß sein oder mehrere Anschlüsse aufweisen. Kühlplatten und Gehäuse können dünnwandig gefertigt werden, um die Gesamtmasse zu minimieren. Dadurch wird die Flanschbewegung durch den Schraubenabstand und die Wärmeausdehnung beeinflusst. Eine Dichtung muss sich dem Spalt anpassen, ohne dabei übermäßige Kräfte auszuüben, die die Platte verformen könnten.

Das Renault-Projekt von DuPont befasste sich mit einem speziellen Wärmeleitmaterial und nicht mit einer Gummidichtung. Dennoch verdeutlicht der Kontext, wie das umgebende System die Entscheidungsfindung beeinflusst. Ein kleiner Teil dieses Materials wird zwischen den Zellen und den Kühlplatten eingebettet. Daher muss das Material die Wärme von der Batteriezelle zur Kühlplatte leiten. Es muss in hohem Maße dosiert werden, und Reparaturmöglichkeiten sollten in die Produktkonstruktion einfließen. [1]

Bei Wärmemanagement-Gummidichtungen gilt die Auffassung, dass die Dichtung untrennbar mit dem Wärmetransport und der Bauteilmontage verbunden sein muss. Eine Dichtung kann sehr dick sein und dennoch den Kontakt zwischen den Teilen behindern oder die Belastung eines Teils ungleichmäßig verteilen. Daher sollten Dichtungs- und Kühlkonstruktionen im Allgemeinen auf der gleichen Gehäusegeometrie basieren.

In der Nähe des Wechselrichters

Stromanschlüsse müssen bei hohen Spannungen und Strömen umweltgeschützt sein. Das bei der Montage verwendete Schmiermittel kann auch bei Temperaturen oberhalb der normalen Kabinentemperaturen mit dem Elastomer in Kontakt bleiben. Die chemische Verträglichkeit zwischen Fett und Dichtung trägt zur elektrischen Zuverlässigkeit bei.

DuPont berichtet über einen Fall eines chinesischen Fahrzeugherstellers, bei dem es um EPDM- und Silikon-O-Ringe um Wechselrichter-Stromkabel ging. Das Team von DuPont lagerte Proben 250 Stunden lang bei 85 Grad Celsius und Raumtemperatur und verglich die mechanischen Eigenschaften mit einem Kontrollschmierstoff. [3]

Das Gehäuse unterstützt zwar die Schmierstoffprüfung, gibt aber keine Auskunft über die Lebensdauer jedes einzelnen Steckverbinders. Gummidichtungen für Elektrofahrzeuge müssen zudem nach der Montage auf Kompression, Feuchtigkeitseintritt, Temperaturwechselbeständigkeit, Vibrationsfestigkeit und den eigentlichen Montageprozess geprüft werden.

Die chemische Zusammensetzung des Kühlmittels verändert sich im Laufe der Zeit

Kühlmitteldichtungen von Elektrofahrzeugen können mit Wasser-Glykol-Gemischen, Inhibitoren, Ölspuren, Reinigungsflüssigkeiten und Luft in Kontakt kommen. Die Konzentration kann sich durch Verunreinigungen im Betrieb oder bei der Herstellung verändern. Temperatur beschleunigt das Quellen, Herauslösen und Aushärten, daher liefert das Eintauchen bei Raumtemperatur allein nur bedingt aussagekräftige Ergebnisse.

Dokumentieren Sie die Art des Kühlmittels, die Konzentration, den Lieferanten und die Revisionsnummer. Geben Sie sowohl neue als auch gealterte Flüssigkeiten an, wenn im Rahmen des Wartungsprogramms chemische Veränderungen zu erwarten sind. Eine allgemeine Aussage wie „glykolbeständig“ ist weniger aussagekräftig als die Testbedingungen und zulässigen Änderungen von Volumen, Härte und Zugfestigkeit.

Temperaturwechsel bewegen das Gelenk

Metall, Kunststoff und Gummi dehnen sich unterschiedlich stark aus. Schnelles Laden, Kaltlaufen und die Erwärmung des Kühlmittels können die Nut verschieben und die Kompression verändern. Ein großes Batteriegehäuse kann sich zwischen den Schrauben ebenfalls verformen. Die Dichtung muss bei minimalem Spalt den Kontakt halten, ohne bei maximalem Anpressdruck überfüllt zu werden.

Die Dichtungen des Wärmemanagements von Elektrofahrzeugen benötigen Zyklen, die Temperatur und Druck kombinieren. Eine sequentielle Einwirkung kann Wechselwirkungen übersehen: Ein Bauteil kann sich in heißem Kühlmittel ausdehnen, in einer komprimierten Nut abkühlen und dann einem Druckimpuls ausgesetzt sein, bevor es sich erholt.

Elektrischer Kontext fügt neue Grenzen hinzu

Leckageverhinderung ist notwendig, aber nicht ausreichend. Materialien in der Nähe von Hochspannung müssen möglicherweise hinsichtlich ionischer Verunreinigung, Entflammbarkeit, Leitfähigkeit oder Kompatibilität mit dielektrischen Beschichtungen eingeschränkt sein. Diese Anforderungen sind standortabhängig und sollten nicht fahrzeugweit verallgemeinert werden.

Bei der Fehleranalyse von Batteriekühlsystemen sollte zwischen internem Kühlmittelverlust, externem Wassereintritt und Permeation unterschieden werden. Für jeden dieser Wege werden unterschiedliche Prüfvorrichtungen und Akzeptanzkriterien verwendet. Farbstoffspuren oder Druckabfall können helfen, den Leckagepfad nach dem Lade-/Entladezyklus zu lokalisieren.

Stelle die vollständige Verbindung frei

Verwenden Sie für die Serienproduktion vorgesehene Kühlmitteldichtungen, Gehäuse, Befestigungselemente, Schmierstoffe und Anzugsmomente für Elektrofahrzeuge. Prüfen Sie die Kühlmittelbeständigkeit, Druckpulsationen, Vakuumbefüllung (falls verwendet), Temperaturschocks, Vibrationen und Leckrate. Untersuchen Sie die Gummi- und Dichtflächen nach der Demontage.

Die Prüfung sollte nach der Lagerung und nach realistischer Montage wiederholt werden. Eine Dichtung, die in einer neuen Laborvorrichtung einwandfrei funktioniert, kann durch eine Kante eines Produktionsanschlusses beschädigt oder während der Schlauchmontage verschoben werden. Der Validierungsprozess muss die Rückverfolgbarkeit von Kavität und Materialcharge gewährleisten.

Eine zweite Überprüfung der Gummidichtungen für Elektrofahrzeuge sollte den Austausch im Servicefall umfassen. Es sollte festgelegt werden, ob die Dichtung wiederverwendbar ist, wie die Oberfläche gereinigt wird und welches Schmiermittel zulässig ist. Diese Anweisungen gewährleisten die gleichen thermischen und elektrischen Grenzwerte, die bei der Produktion festgelegt wurden.

Yida kann Gummikomponenten für das Wärmemanagement prüfen, sobald der Kunde Angaben zu Kühlmittelart, Konzentration, Temperaturen, Druckzyklen, Flanschbewegung, Hardware, Leckagegrenze und Anforderungen an die elektrische Reinheit macht. Diese Informationen machen die Dichtung zu einem qualifizierten Bestandteil des Kreislaufs und nicht zu einem generischen Zubehörteil.