Nachhaltiges Transportwesen

Kühlmodule schützen Batterie und Leistungselektronik, indem sie einen Großteil der im System gesammelten Wärme an die Umgebung abgeben. Je nach Kühlungsstrategie bestehen die Module aus weiteren Kühlmittelkühlern. Seit über 100 Jahren treibt MAHLE die Entwicklung vom einfachen Kühler hin zum komplexen Thermomanagement entscheidend mit voran.

n der kalten Jahreszeit hebt der Hochvolt-Heizer die Kühlmitteltemperatur aktiv an und stellt die optimale Arbeitstemperatur und lange Lebensdauer der Li-Ionen-Batterie sicher. Die Batterie arbeitet nur in einem engen Temperaturfenster von ca. 10 bis 40°C optimal. In batterie-elektrisch angetriebenen Fahrzeugen fällt nur wenig Abwärme an. Das erhöht zwar den Wirkungsgrad und die Reichweite des Fahrzeugs, ist aber gleichzeitig eine Herausforderung in den Wintermonaten. Ein weiterer Hochvolt-Heizer sorgt mit einer Leistung von bis zu 8 kW durch das Aufheizen des Kühlmittels zusätzlich für eine komfortable Temperatur im Innenraum.

Die hocheffiziente Klimatisierung von MAHLE sorgt für einen perfekt klimatisierten Fahrerarbeitsplatz bei geringstem Energiebedarf. So kann sich der Fahrer bei angenehmer Temperatur besser konzentrieren und sicher durch den Verkehr navigieren. Zusätzlich hält die Innenraumfiltration CareMetix® den Arbeitsplatz frei von Feinstaub und Schadstoffen und schützt somit die Gesundheit des Fahrers.

Der Klimakompressor liefert die erforderliche Leistung, um die Batterie zu kühlen und ist damit die Grundlage für eine lange Lebensdauer des gesamten Klimasystems. MAHLE bietet als einziger Hersteller besonders leistungsstarke 800-Volt-Kompressoren an und ebnet damit den Weg für das Schnellladen und den Volllastbetrieb schwerer, elektrifizierter Nutzfahrzeuge.

Über den Chiller von MAHLE wird die Li-Ionen-Batterie auch bei hohen Außentemperaturen optimal gekühlt. Denn die Li-Ionen-Batterie ist temperaturempfindlich und muss immer unterhalb von 40°C gehalten werden. Insbesondere in den Sommermonaten ist das über das Kühlmittel allein nicht mehr möglich. Deshalb übernimmt der Kältekreislauf der Klimaanlage diese wichtige Aufgabe. Im Chiller wird dabei Wärme vom Batterie-Kühlkreislauf auf den Kältekreislauf übertragen.

MAHLE entwickelt seit über einem Jahrzehnt Systeme für die Kühlung von Li-Ionen-Batterien und ist damit einer der Pioniere in diesem Technologiefeld. Die Batterie-Kühlplatte steht in thermischem Kontakt mit den Zellen der Li-Ionen-Batterie und hält den elektrischen Energiespeicher jederzeit im optimalen Temperaturfenster. Dafür fließt das Kühlmittel innerhalb der Kühlplatte in individuell auf die jeweilige Batterie-Architektur abgestimmten Fluid-Kanälen.

Die langjährige Erfahrung von MAHLE in der Entwicklung für die Kühlung von Li-Ionen-Batterien fließt in die Entwicklung von Elektronik-Kühlplatten ein. Neben dem elektrischen Antriebsstrang müssen weitere elektronische Komponenten, wie zum Beispiel der Inverter, gekühlt werden. Diese werden durch die Elektronik-Kühlplatten und den Kühlmittelkreislauf vor Überhitzung geschützt

Die 24V-Kühlmittelpumpe ist der Antrieb der Kühlmittelkreisläufe. Die Pumpenleistung erfolgt dabei bedarfsgerecht mit bis zu 700 W. Das heißt die Pumpe läuft immer nur so schnell, wie es die Bedingungen erfordern, um elektrische Energie zu sparen. Bei MAHLE Kühlmittelpumpen kühlt das Kühlmittel zudem aktiv den Pumpenantrieb, damit diese weniger verschleißen und eine lange Lebensdauer haben.

Der Traktionsmotor ist ein „Kraftpaket“ und muss deshalb vor Überhitzung geschützt werden. Das integrierte und kompakte Ölmanagementmodul von MAHLE kühlt den Motor, indem ein Wärmeübertrager die Wärme vom Öl auf den Kühlmittelkreislauf überträgt. Die dafür benötigte Ölpumpe ist bereits im Modul bereits integriert.

Brennstoffzellen sind technisch sehr komplex und äußerst empfindlich. Um optimal arbeiten zu können, brauchen sie feuchte Luft. Die Flachmembranbefeuchter von MAHLE erhöhen die Effizienz und schützen die Zellen vor Beschädigungen. Darüber hinaus ist eine zuverlässige Befeuchtung wichtig für den Wirkungsgrad und die Lebensdauer der wertigen Schlüsselkomponente. Die Entwicklung des Flachmembranbefeuchters mit weiteren Partnern wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert.

Damit Brennstoffzellen optimal arbeiten können, müssen sie vor Partikeln und Schadgasen geschützt werden. MAHLE Luftfilter schützen die Brennstoffzellen zuverlässig nicht nur vor Staub und Partikeln, sondern auch vor Schadgasen wie Schwefel oder Stickstoffverbindungen – Und das über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs hinweg. Ein modulares Konzept macht den Einsatz einfach und günstig.

In Brennstoffzellenfahrzeugen versorgen die Brennstoffzelle und eine Pufferbatterie mit elektrischer Leistung die elektrischen Verbraucher wie z.B. den Traktionsmotor. Dabei sind die Ausgangsspannungen nicht immer gleich. Diese hängen von den aktuellen Lade- bzw.- Lastzuständen ab. Ähnlich wie bei einem Getriebe muss die Ausgangsspannung an mindestens einer Spannungsquelle mit einem DC/DC-Wandler angepasst werden. Der Hochvolt-DC/DC-Wandler von MAHLE zeichnet sich durch seine sehr hohe Leistung von bis zu 180 kW bei einer Effizienz von mehr als 97 % und eine besonders hohe Leistungsdichte aus.

Die Brennstoffzelle ist das Herzstück des Brennstoffzellenantriebs und muss ständig gekühlt werden. Das Kühlmittel darf jedoch nicht elektrisch leitend sein, da sonst die Brennstoffzelle irreparable geschädigt wird. Im Wasser-zu-Wasser-Kühler von MAHLE wird deshalb die Wärme vom Kühlmittel der Brennstoffzelle auf das Kühlmittel des Antriebsstrangs übertragen. So wird eine Durchmischung vermieden, die das Wasser leitfähig macht, und das Volumen des Brennstoffzellenkreislaufs bleibt möglichst klein.

Die optimale Temperatur innerhalb der Brennstoffzelle liegt bei circa 70 °C. Sie ist wichtig für deren Wirkungsgrad und Langlebigkeit. Der hocheffiziente Kühlmittekühler und der leistungsstarke Lüfter von MAHLE sind auch bei hohen Außentemperaturen perfekt darauf abgestimmt.

Die Brennstoffzelle bedarf einer hohen Kühlleistung und damit auch einer hohen Kühlmittelpumpenleistung. Die 800-V-Hochleistungs-Kühlmittelpumpen von MAHLE fördern mit bis zu 5 kW elektrischer Leistung, bis zu 500 Liter Kühlmittel pro Minute. Kühlkonzept, Motorkonzept und Werkstoffauswahl sind für den Betrieb in Brennstoffzellensystemen optimiert. Das ultraflexible Designkonzept ermöglicht den Verbau der Pumpen in einer Vielzahl von Einbaukonfigurationen.

MAHLE nutzt die Expertise für Verbrennungsmotoren, um seine Komponenten für den klimaneutralen Betrieb mit Wasserstoff zu optimieren. Wasserstoffmotoren können eine wichtige Technologie auf dem Weg zum breiten Einsatz von Wasserstoff sein. Mit über 100 Jahren Erfahrung entwickelt MAHLE Motorkomponenten, die in der Lage sind, den kohlestofffreien Kraftstoff hoch effizient und bei langer Lebensdauer zu nutzen. Die niedrigeren Spitzendrücke ermöglichen, Aluminium statt Stahl als Werkstoff zu nutzen. Die Power Cell Unit reduziert den so genannten Blow-By, also die geringfügige Leckage von Wasserstoff ins Kurbelgehäuse auf ein Minimum.

Wasserstoff bildet über einen weiten Konzentrationsbereich ein zündfähiges Gemisch. Während der Verbrennung im Kolben gelangt ein kleiner Teil der Gase in das Kurbelgehäuse – das so genannte Blow-By-Gas. Der Hochdruck-Impaktor spült das Kurbelgehäuse aktiv mit Luft und verhindert so, dass sich dort zündfähiger Wasserstoff anreichern kann.

Zur Sicherstellung der optimalen Temperatur innerhalb einer Brennstoffzelle, sowie zur Kühlung einer Batterie, ist außer einem hocheffizienten Kühler ein leistungsstarker Elektrolüfter erforderlich. MAHLEs Produktfamilie von Hochvoltlüftern wurde eigens für diese Anwendungen entwickelt. Die Bandbreite der Produktfamilie deckt den Einsatz im Hauptkühlmodul bis hin zu Nebenkühlmodulen für die Kühlung von Elektronikkomponenten ab.