Kühlung der Extraklasse – Flex-Cooling-Power-Modul
Hirschvogel präsentiert mit dem „Flex-Cooling-Power-Modul“ eine maßgeschneiderte Lösung für das Kühlen von Power-Modulen in Traktionsinvertern. Kunden liefern die Basisgeometrie des Bauteils, und Hirschvogel entwickelt die Kühlstruktur mittels CFD-Simulation (Computational Fluid Dynamics).
Grundsätzliches Konzept
Das Flex-Cooling-Power-Modul basiert auf einem innovativen Pin-Fin-Kühlkörper-Design, das speziell für die effiziente Kühlung von Leistungsmodulen in Traktionswechselrichtern entwickelt wurde. Das Design umfasst eine kaltumgeformte Lösung, die Aluminium-Knetlegierungen mit hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet. Die dabei eingesetzte Kanalstruktur des Kühlkörpers leitet den Kühlmittelstrom gezielt, um eine maximale Kühlleistung zu erreichen und verwendet dafür eine parallele Ausrichtung des Kühlmittelflusses. Dadurch wird die Wärme effizienter abgeführt und eine gleichmäßigere Temperaturverteilung über die Leistungsmodule gewährleistet.
Engineering
Die in der Entwicklung eingesetzten Simulationstools ermöglichen die präzise Auslegung und Optimierung der Kühlstruktur und stellen sicher, dass die thermischen und strukturmechanischen Anforderungen der Kunden erfüllt werden. Ist das Design festgelegt, wird der Herstellungsprozess für die Großserienfertigung ausgelegt und umgesetzt. Für den Kunden kann dabei eine hohe Produktionsqualität auf Basis von einheitlichen Fertigungsstandards unabhängig vom Produktionsstandort in Deutschland oder China gewährleistet werden.
Bild: Entwicklung von Kühlkörpern bei Hirschvogel
Vorteile des Flex-Cooling-Power-Moduls
Das Flex-Cooling-Power-Modul bietet entscheidende Vorteile gegenüber üblich eingesetzten Kühlkörpern mit seriellem Kühlmittelfluss:
Verbesserte Kühlungsleistung: Durch die gezielt parallele Anströmung der spezifisch zu kühlenden Bereiche kann eine höhere Kühleffizienz erreicht werden.
Homogenere Kühlung: Der parallele Kühlmittelfluss sorgt außerdem für eine gleichmäßigere Temperaturverteilung über die Leistungsmodule. Dies erhöht die Effizienz und Zuverlässigkeit der Module, da thermische Hotspots reduziert werden.
Geringerer Druckabfall: Die eingesetzte Kühlstruktur führt zu einem geringeren Druckabfall, was die Effizienz des Kühlmittelflusses verbessert und den Energieverbrauch für die Kühlmittelpumpe reduziert.
Bild: Umsetzungsbeispiel eines Flex-Cooling-Power-Moduls
Zusammenfassend ist das Kühlkonzept von Hirschvogel eine innovative Lösung für das Thermomanagement in Power-Modulen von Traktionsinvertern batterieelektrischer Fahrzeuge. In Kundenprojekten wurde dies bereits umgesetzt, und es konnte eine hohe Kühlperformance bei geringem Druckverlust nachgewiesen werden.
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