Polyamid kühlt Laderegler im E-Porsche

Laderegler in Elektroautos müssen gekühlt werden. Porsche wählt hierfür ein Kühlelement aus einem thermisch leitfähigen Polyamid 6 von Lanxess.

Das Kühlelement eines Ladereglers in einem vollelektrischen Porsche ist aus thermisch leitfähigem Polyamid 6 (PA6), genauer aus Durethan BTC965FM30 von Lanxess. Aufgabe des Kühlelements ist, die Wärme abzuführen, die beim Laden der Batterien in den Steckerkontakten des Reglers entsteht.

„Unser Konstruktionswerkstoff verhindert nicht nur ein Überhitzen des Ladereglers, sondern erfüllt auch die strengen Anforderungen an die Flammwidrigkeit, Kriechstromfestigkeit und Formgebung“, erklärt Dr. Bernhard Helbich, technischer Key Account Manager bei Lanxess. Hersteller des kompletten Ladesystems für den Elektro-Sportwagen ist die Firma Leopold Kostal in Lüdenscheid, ein Systemlieferant von Automobil-, Industrie- und Solarelektrik sowie elektrischen Kontaktsystemen.

Laderegler haben die Aufgabe, den von der Ladestation eingespeisten Dreh- oder Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln und den Ladevorgang zu kontrollieren. So begrenzen sie zum Beispiel Ladespannung und -strom, um ein Überladen der Batterie zu verhindern. Durch die Steckerkontakte im Laderegler des Sportwagens fließt ein Strom mit einer Stärke von bis zu 48 Ampere, was beim Laden zu einer beträchtlichen Wärmeentwicklung führt.

„Unser Polyamid ist mit speziellen mineralischen Wärmeleitpartikeln gefüllt, die diese Wärme effizient abführen“, so Helbich. Das Compound hat dank der Partikel eine hohe Wärmeleitfähigkeit von 2,5 W/(m∙K) in Fließrichtung seiner Schmelze (in plane) bzw. von 1,3 W/(m∙K) senkrecht dazu (through plane).

Das halogenfrei flammgeschützte Polyamid 6 sorgt außerdem für eine hohe Brandwidrigkeit des Kühlelements. Wie gefordert besteht er den UL 94-Brandtest des US-Prüfinstituts Underwriters Laboratories mit der besten Einstufung V-0 (0,75 mm). Zu mehr Sicherheit trägt auch seine hohe Kriechstromfestigkeit bei. Sie zeigt sich in einem CTI A-Wert von 600 V (Comparative Tracking Index, IEC 60112).

Helbich: „Die Kriechstromfestigkeit eröffnet dem Konstrukteur mehr Freiheiten in der Formgebung des Bauteils, da er elektrische Baugruppen noch kompakter anordnen kann, ohne Kurzschlüsse und Gerätedefekte durch Kriechströme befürchten zu müssen.“ So ist das Kühlelement neben Führungen und Rippen mit sechs eng aneinander liegenden Kammern zur Aufnahme der Steckerkontakte ausgestattet.

Trotz des hohen Gehalts an wärmeleitfähigen Mineralpartikeln (68 Gew.-%) zeigt das Polyamid 6 noch eine gute Fließfähigkeit. „In seinem Verarbeitungsverhalten ähnelt das Material hochverstärkten Polyamid 6-Typen, die bis zu 60 Gewichtsprozent Glasfasern enthalten“, erläutert Helbich.

Das Kühlelement aus Polyamid im Laderegler zeigt: Thermisch leitfähig eingestellte Kunststoffe haben im Wärmemanagement bei Elektrofahrzeugen ein großes Einsatzpotenzial. Wärmeleitenden Thermoplasten können auch bei Bauteilen für die Batterie wie Steckern, Kühlkörpern, Wärmetauschern und Trägern von Leistungselektronik zum Einsatz kommen.

Nähere Informationen zu thermoplastischen Compounds und Composites von Lanxess für die Elektromobilität finden sich hier.

mg