Wie funktionieren Schnellladegeräte mit Flüssigkeitskühlung?

Schnellladegeräte mit Flüssigkeitskühlung nutzen flüssigkeitsgekühlte Kabel, um die bei hohen Ladegeschwindigkeiten entstehende Wärmeentwicklung zu reduzieren. Die Kühlung erfolgt im Stecker selbst, indem Kühlmittel durch das Kabel und zum Kontakt zwischen Fahrzeug und Stecker zirkuliert. Da die Kühlung im Stecker stattfindet, wird die Wärme nahezu sofort abgeführt, während das Kühlmittel zwischen Kühleinheit und Stecker hin und her zirkuliert. Wasserbasierte Flüssigkeitskühlsysteme können Wärme bis zu zehnmal effizienter abführen, und andere Flüssigkeiten können die Kühlleistung weiter steigern. Daher gewinnt die Flüssigkeitskühlung als effizienteste verfügbare Lösung zunehmend an Bedeutung.

Die Flüssigkeitskühlung ermöglicht dünnere und leichtere Ladekabel, wodurch deren Gewicht um etwa 40 % reduziert wird. Dies erleichtert dem durchschnittlichen Verbraucher die Handhabung beim Laden seines Fahrzeugs.

Anschlüsse für Flüssigkeitskühlmittel sind robust und widerstandsfähig gegenüber äußeren Einflüssen wie Hitze, Kälte, Feuchtigkeit und Staub. Sie sind zudem so konstruiert, dass sie hohem Druck standhalten, um Leckagen zu vermeiden und auch bei langen Ladezeiten zuverlässig zu funktionieren.

Die Flüssigkeitskühlung von Ladegeräten für Elektrofahrzeuge erfolgt typischerweise in einem geschlossenen Kreislauf. Das Ladegerät ist mit einem Wärmetauscher ausgestattet, der an ein Kühlsystem angeschlossen ist, welches entweder luft- oder flüssigkeitsgekühlt sein kann. Die beim Ladevorgang entstehende Wärme wird an den Wärmetauscher abgegeben, der sie wiederum an das Kühlmittel weiterleitet. Das Kühlmittel ist üblicherweise ein Gemisch aus Wasser und einem Kühlmittelzusatz wie Glykol oder Ethylenglykol. Es zirkuliert durch das Kühlsystem des Ladegeräts, nimmt Wärme auf und gibt sie an einen Kühler oder Wärmetauscher ab. Je nach Bauart des Ladegeräts wird die Wärme dann an die Umgebungsluft abgegeben oder an ein Flüssigkeitskühlsystem weitergeleitet.

Im Inneren eines Hochleistungs-CSS-Steckers sind die Wechselstromkabel (grün) und die Flüssigkeitskühlung für die Gleichstromkabel (rot) zu sehen.

Mit Flüssigkeitskühlung für die Kontakte und dem Hochleistungskühlmittel kann die Nennleistung auf bis zu 500 kW (500 A bei 1000 V) gesteigert werden, was eine Ladung für eine Reichweite von 60 Meilen in nur drei bis fünf Minuten ermöglicht.