Die Mobilitätswende ist ins Stocken geraten. Gründe dafür sind die hohen Anschaffungspreise, begrenzte Reichweiten, fehlende Infrastruktur und lange Ladezeiten. Ein Zusammenschluss aus Experten von GG Group, VOSS Automotive und Amphenol-Tuchel Electronics ist der Lösung für kürzere Ladezeiten nun einen entscheidenden Schritt nähergekommen: Der fahrzeugseitige Hochvolt-Ladeleitungssatz umfasst unter anderem die innovative Ladeleitung Power2Flow®, die CCS2-Ladebuchse CHARGESOK®, eine auf das Fahrzeug abgestimmte Batterieanbindung sowie ein leistungsfähiges Thermomanagementsystem zur effizienten Kühlung der Komponenten. Durch die integrierte Wärmeableitung im Inneren des Ladesystems kann die Stromtragfähigkeit bei deutlich reduziertem Leiterquerschnitt um rund 70 Prozent erhöht werden. Das Ziel: Die Ladezeit von Pkws auf unter 5 Minuten verringern.
Die Challenge: Überhitzung des Ladeleitungssatzes
Bisher werden in Elektrofahrzeugen die einzelnen Antriebssystemkomponenten, wie der Inverter, die E-Maschine oder die HV-Batterie, flüssigkeitsgekühlt. Die elektrischen Leitungen zwischen den Systemen, genauso wie auch die Ladeleitung zwischen Batteriepack und Ladeinlet, bleiben jedoch ungekühlt. Das führt zu starken Einschränkungen bei der Ladezeit, da die Ladeströme so dosiert werden müssen, dass keine Überhitzung droht. Bestehende Lösungen arbeiten mit einer erheblichen Querschnittserhöhung, beispielsweise bei Busbars – das Ergebnis sind jedoch ein erhöhtes Gewicht und unflexible Leitungen, was sich nachteilig auf die Verarbeitung und das Handling auswirkt.
Drei Branchengrößen haben nun ihre Kräfte gebündelt und durch eine enge Zusammenarbeit der Experten in kürzester Zeit eine Lösung für diese zentrale Herausforderung der E-Mobilität entwickelt. Damit entstand eine Partnerschaft, die von ihrer vielseitigen Erfahrung und Expertise für die Automobilbranche lebt: mit der GG Group für technologisch anspruchsvolle Kabel und Leitungssysteme, VOSS Automotive für individuelle Thermomanagementlösungen sowie Amphenol für innovative Hochstrom-Steckverbindungen und Ladeinfrastruktur.
Die Lösung: Eine integrierte Kühlung für Ladeleitung und -buchse
Ein zentraler Bestandteil des innovativen Hochvolt-Ladeleitungssatzes ist die Power2Flow® Ladeleitung der GG Group. Die hochqualitative HV-Ladeleitung ist von einer robusten Isolationsschicht umhüllt. Die darunterliegende Litze aus Aluminium oder auch wahlweise Kupfer übertragt die elektrische Leistung und gewährleistet durch einen reduzierten Querschnitt eine hohe Flexibilität und Beweglichkeit der Leitung. Im „Inneren“ dieser Ladeleitung befindet sich der sogenannte VOSS Kunststoffwärmetauscher, ein mehrschichtiges Kunststoffrohr in Kombination mit etablierten VOSS Stecksystemen. Es transportiert das Kühlmedium und sorgt so für eine ausreichende Kühlung von der Batterieanbindung direkt bis in die Ladebuchse, wo die größte Wärme entsteht. Der Kunststoffwärmetauscher ist sowohl für das Medium Kühlwasser als auch für die verschiedenen Immersionsflüssigkeiten geeignet und kann damit unterschiedlichste Anforderungen erfüllen. Die innere Schicht ist elektrisch ableitfähig, die Äußere ist thermisch sehr gut leitfähig und stellt die elektrische Isolierung ein. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit der weichen Außenschicht wird ein sehr guter Wärmeübertrag und dadurch eine Querschnittsreduzierung des elektrischen Leiters ermöglicht. Innerhalb des Systems stellt die GG Group mit ihrer Erfahrung in der Industrialisierung und Kontaktierung die elektrischen Eigenschaften der Ladeleitung sicher – gemeinsam mit den Experten von VOSS auch die fluidischen Anforderungen.
Die Schnittstelle zur Ladeinfrastruktur erfolgt über den leistungsoptimierten CCS2-Ladeanschluss CHARGESOK® von Amphenol-Tuchel Electronics, der über ein innovatives Direktkühlungskonzept durch den VOSS Wärmetauscher verfügt. Dabei werden die Gleichstrom-Kontaktkammern aktiv von einem Kühlmedium umströmt. Die Buchse ist sowohl mit konventionellen Wasser-Glykol-Gemischen als auch mit Immersionsflüssigkeiten kompatibel. Diese gezielte Kühlung führt zu einer effizienteren Wärmeabfuhr direkt an der Entstehungsstelle – also dort, wo der Stromfluss für höchste thermische Belastung sorgt.
Die Vision: Laden in weniger als 5 Minuten
Der neuartige Hochvolt-Ladeleitungssatz hat das Potenzial, die Leistungsfähigkeit von Elektrofahrzeugen signifikant zu verbessern. Deutlich höhere Ströme über den gesamten Ladevorgang hinweg ermöglichen eine erheblich verkürzte Ladezeit. Dies stellt einen wichtigen Fortschritt für die praktische Nutzbarkeit und Alltagstauglichkeit von Elektrofahrzeugen dar. Auch das geringe Gewicht, die hohe Flexibilität der Leitung sowie die daraus resultierende Montagefreundlichkeit tragen dazu wesentlich bei. Die Vielseitigkeit in Bezug auf die Medienflexibilität des Systems erlaubt eine einfache Integration in unterschiedliche Kühlsystemarchitekturen und erhöht die Zukunftsfähigkeit der Lösung im Hinblick auf neue Fahrzeugkonzepte und Ladeumgebungen.
