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Automotive & Mobilität

Industrie / Märkte

Gerade in Deutschland hat die Automotive-Branche eine sehr lange Tradition und einen hohen Stellenwert in Industrie und Gesellschaft. Die KERATHERM® Produkte von KERAFOL® werden gemäß den Vorgaben der IATF 16949, die wichtigste Qualitätsnorm im Bereich Automotive, gefertigt.
Diese Norm ist speziell auf die Automobilindustrie zugeschnitten und enthält wichtige Anforderungen an das Qualitätsmanagementsystem, wodurch eine stetige Verbesserung in Form von Prozessverbesserungen und Verhinderung von Abweichungen und Fehlern in der Lieferkette erfolgt.

Schon vor Erhalt des Zertifikats war KERAFOL® lange als Zulieferer der Automotive Branche tätig, bei einem der größten Tier 1 weltweit wurde sogar der Status „preferred supplier“ erreicht.

KERAFOL® versorgt seit vielen Jahren Tier 1 und Tier 2 in Form von Produkten mit „Made in Germany“ Qualität
Gerade die Elektrifizierung von Fahrzeugen bringt viele Herausforderungen, aber auch neue Anwendungsfelder mit sich. Der elektrifizierte Antriebsstrang und die Batterie sind dabei die zwei Kernelemente eines Elektroautos. Durch die hohe Leistungsdichte und hohen Leistungsanforderungen spielen hier Gewicht, Performance und auch Thermal Management eine große Rolle. Die Korrelation zwischen der Temperatur und Lebensdauer von Elektronik ist unlängst bekannt, der Zusammenhang zwischen der Temperatur einer Batterie und der entsprechenden Reichweite des Fahrzeugs sowie der maximalen Zyklenzahl ist nicht überraschend und äußerst wichtig zu verstehen und zu beachten.

Anwendungs­gebiete

Automotive & Mobilität

Batterie und Batterie Management System

(BMS)

Die Batterien von Elektroautos bestehen aus vielen einzelnen Modulen, welche sich wiederum aus vielen einzelnen Zellen zusammensetzen. Die Bauform der Zelltypen reicht von prismatischen, zylindrischen bis hin zu Pouch-Zellen. Aufgrund der hohen Energie- und Leistungsdichte werden meist Batterien auf Lithium Ionen Basis verbaut.

Die in Deutschland am häufigsten vorkommenden Formen der Zellchemie sind NMC (Nickel, Mangan, Kobalt) oder LFP (Lithium-Eisenphosphat). NMC-Zellen haben eine sehr gute Energiedichte und sind sehr leistungsfähig. Sie arbeiten aber nur bei „Wohlfühltemperatur“ optimal, weswegen die Zellen aufwendig temperiert werden müssen und dadurch relativ teuer sind.

Das BMS sorgt dabei durch eine intelligente Steuerung auch für ein effizientes Battery Thermal Management.

Battery Pack
Energiespeichermodul

Durch das BMS wird der Schutz der Batterie vor Fehlbedienungen sowie die optimale Aussteuerung von Lade- und Entladeprozessen ermöglicht. Ein aktives BMS setzt dabei auf mehrere Komponenten gleichzeitig und wird so zu einem smart BMS. Es überwacht Alterungs- und Ladezustand sowie Entladungstiefe der Batteriemodule. Es steuert die Ladezyklen intelligent und optimal hinsichtlich Geschwindigkeit, Wärmemanagement oder Überladung.

Da es sich sowohl bei der Batterie als auch bei dem BMS um die zentralen Bestandteile des Elektroautos handelt, ist das Angebot im Bezug auf die Technologie und der eingesetzten Materialien noch sehr breit gestreut.

Das wiederum führt zu einer Vielzahl verschiedener Thermal Management Lösungen, die angewandt werden können. Die effektivste Lösung besteht darin, die Wärme der Zellen an die Unterseite des Moduls zu leiten und ein Wärmeleitmaterial zwischen dem Modul und dem Gehäuse zu verwenden, ein sogenanntes Thermal Interface Material. Aufgrund der relativ großen Fläche die dabei abgedeckt werden muss, sind Gap Filler Liquids aufgrund ihres guten Preis-/Leistungsverhältnisses und der Möglichkeit, das Auftragen des Materials mit Hilfe von Dispensanlagen zu automatisieren, die gängigste Lösung dafür.

Case Study

Erfahre mehr über die Optimierung eines Batterie Management Systems (BMS) mithilfe der KERAMOLD® Produktreihe

Lösungen

für Batterie und Batterie Management System

Mit KERATHERM® und KERAMOLD® bietet Kerafol verschiedene Lösungsansätze im Bereich der Thermal Interface Materials an. Weitere Informationen finden Sie in unserer Produktgruppenbeschreibung. Neben den entsprechenden Materialien bietet KERAFOL® auch einen Service für das Auftragen und Verarbeiten der Materialien an.

Power Conversion

On Board Charger

(OBC)

Die Nutzung elektrisch betriebener Fahrzeuge bedarf verschiedener Energiewandlungsprozesse. Dies beginnt schon beim Ladevorgang selbst, da die Anforderung besteht, dass Elektroautos sowohl mit Gleich- als auch mit Wechselstrom geladen werden können. Der OBC kommt nur bei Ladevorgängen an einer Ladesäule oder Wallbox des AC-Netzes mit bis zu 22 kW zum Einsatz. Der Ladevorgang dauert dabei ca. 6 bis 8 Stunden. Handelt es sich bei der Ladestation um eine DC-Ladelösung, einen Schnellladevorgang in rund 40 Minuten, stellt die Ladesäule eine direkte Verbindung mit der Hochvoltbatterie des Fahrzeugs her. Hierbei wird der On-Board Lader automatisch vom BMS umgangen, da bereits Gleichstrom anliegt. Die im OBC verbaute Leistungselektronik erwärmt sich sehr schnell sehr stark, wodurch eine passende Thermal Management Lösung für die Performance ausschlaggeben ist. Durch die KERATHERM® Produktreihe können z.B. SiC MOSFETs effizient und beständig gekühlt werden, auch unter rasch wechselnden Lastzyklen und Leistungspeaks.
On Board Charger
Keratherm® GFL 3030

DC/DC Converter

Einen weiteren Baustein der Energiewandlungssysteme im Elektroauto stellt der DC/DC Wandler dar. Die Umwandlung der Leistung einer Hochvoltbatterie in ein niedrigeres Spannungsniveau ist erforderlich, um alle restlichen Verbraucher im niedrigen Spannungsbereich (z.B. 12V) des Autos mit Energie zu versorgen, Bsp. Bordcomputer oder Innenlicht. Auch in dieser Baugruppe entsteht ein hohes Maß an Wärme, welches über Thermal Interface Materials in Richtung Kühlkörper abgeführt wird.

Inverter

Neben der Batterie ist der Inverter (bzw. die Leistungselektronik), welcher zwischen Batterie und Motor sitzt und das Zusammenspiel dieser beiden regelt, das Herzstück des Elektroautos. Der Inverter überwacht und regelt den Elektromotor, ist also für dessen Drehmoment- und Drehzahlsteuerung zuständig. Darüber hinaus wandelt er die Gleichspannung der Batterie, in Wechselspannung um. Das gleiche läuft im Falle des Rekuperierens entgegengesetzt herum – der Wechselstrom des Generators wird in Gleichstrom für den Akku umgewandelt. Viele deutsche Hersteller und Zulieferer sind in diesem Segment führend und arbeiten gerade an der Umsetzung der 800V-Technologie, welche sich künftig durchzusetzen scheint. Neben den ohnehin schon anspruchsvollen Anforderungen an die Kühlung der Leistungselektronik, erfordert die 800V- Technologie eine sehr hohe elektrische Isolationsfestigkeit.

Für die Anbindung der Leistungselektronik an den entsprechende Kühlkörper (z.B. Gehäuse) werden Thermal Interface Materials eingesetzt, gerade die Gap Filler Liquids und Gap Pad Serie der KERATHERM® Produktreihe eignet sich hierfür besonders gut. Für die Kapselung kompletter Baugruppen können auch Produkte der KERAMOLD® Serie zum Einsatz kommen.

Inverter

Lösungen

für Power Conversion

Neben passenden Lösungen im Bereich Thermal Interface Materials bietet KERAFOL® auch verschiedene Dienstleitungen an, welche gerade in Bezug auf das Applizieren und Verarbeiten dieser Materialien hilfreich sind.

Elektrische Heizer

Während bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor ausreichend Abwärme vorhanden ist, bedarf es bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen eines zusätzlichen Heizsystems. Hierbei kommen, neben dem Hochvoltheizer für den Fahrerraum an sich, auch „elektrische Zuheizer“ (12V) für das Thermo Management der Batterie zum Einsatz, ein wichtiger Bestandteil zur Reduzierung der Reichweitenverluste.

Deutsche Hersteller sind in dem Segment der Hochvoltheizer, welche in der Regel für eine 400V oder 800V Architektur ausgelegt sind, marktführend. Auch wenn sich die Konzepte zum Teil unterscheiden, in beiden Fällen entscheidet auch das entsprechende Thermal Management über die Effizienz und Verlässlichkeit der Baugruppe.

Elektrischer Heizer
Keratherm® 86/50

Für die Anbindung der Leistungselektronik an den entsprechende Kühlkörper (z.B. Gehäuse) werden Thermal Interface Materials eingesetzt, gerade die Gap Filler Liquids und Gap Pad Serie der KERATHERM® Produktreihe eignet sich hierfür besonders gut. Für die Kapselung kompletter Baugruppen können auch Produkte der KERAMOLD® Serie zum Einsatz kommen.

Lösungen

für Elektrische Heizer

Neben passenden Lösungen im Bereich Wärmeleitmaterial bietet KERAFOL® auch verschiedene Dienstleitungen an, welche gerade in Bezug auf das Applizieren und Verarbeiten dieser Materialien hilfreich sind.

Service

eBikes

Die Elektrifizierung von Fahrrädern ermöglicht vielen Leuten eine neue Form von Mobilität, sowohl im Alltag als auch in der Freizeitbeschäftigung. Neben der Integration des Elektromotors spielt auch das Batteriemodul inklusive intelligenten Batterie Management System (BMS), welches die Batterie vor Schäden schützt, eine entscheidende Rolle in Bezug auf den Fahrkomfort. Die Anforderungen an die zusätzlichen Komponenten sind klar definiert:

E-Bike Batterie
und Antrieb