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Nov 28, 2023

IDTechEx: Motoren mit Ölkühlung wurden im ersten Halbjahr 2022 zur dominierenden Form auf dem Elektroautomarkt

Im ersten Halbjahr 2022 setzten sich Motoren mit Ölkühlung durch

Laut einem Bericht von IDTechEx wurden im ersten Halbjahr 2022 Motoren mit Ölkühlung zur dominierenden Form auf dem Markt für Elektroautos und eroberten einen Marktanteil von 50 %. Der Nachteil der Ölkühlung besteht in der Hinzufügung zusätzlicher Komponenten. Normalerweise bleibt der Wasser-Glykol-Kreislauf bestehen, um die Wärme aus dem Öl abzuleiten und mit dem restlichen Wärmesystem des Fahrzeugs zu interagieren.

Dennoch überwiegen laut IDTechEx die Leistungsvorteile die Komplexität. IDTechEx geht davon aus, dass Öl einen noch größeren Marktanteil gewinnen wird, wobei rein wassermantelgekühlte Motoren weiterhin einen erheblichen Anteil haben werden.

Ölkühlung wurde im Jahr 2022 zur dominierenden Form der Motorkühlung für Elektroautos. Quelle: IDTechEx – „Thermal Management for Electric Vehicles 2023-2033“

Die Wärmemanagementtechnologie für Elektrofahrzeuge ist entscheidend, um den Betrieb der verschiedenen Komponenten auf der optimalen Temperatur zu halten. Aktive Kühlung mit Kühlmitteln vom Typ Wasser-Glykol ist die vorherrschende Wärmemanagementstrategie für die Batterie. Doch während die optimale Betriebstemperatur für die Batterie der eines Menschen ähnelt (~15–30 °C), liegen die optimalen Betriebstemperaturen für Motoren und Leistungselektronik höher, wobei der Betrieb oft über 60 °C liegt.

Dies bedeutet im Allgemeinen, dass sich die Motoren und der Wechselrichter in einem von der Batterie getrennten Kühlkreislauf befinden, obwohl diese interagieren können, um Wärme zwischen ihnen zu übertragen und so für eine optimale Fahrzeugeffizienz zu sorgen. Der Umgang mit der Wärme innerhalb des Motors ist von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich, wobei die Optionen im Allgemeinen in wasser-glykol- und/oder ölgekühlte Motoren unterteilt sind.

Ein Wassermantel ist eine häufig verwendete Methode, bei der Wasser-Glykol-Kühlmittel in einem Mantel um die Außenseite des Stators fließt. Dadurch werden die Kupferwicklungen im Stator gekühlt, die die elektrischen Felder erzeugen, die zum Antrieb des Rotors verwendet werden. Einige haben alternative Wasserkühlungsgeometrien übernommen; Beispielsweise verwendet Audi einen wassergekühlten Kanal durch die Mitte des Rotors sowie den Wassermantel, was eine effektivere thermische Kontrolle des Rotors ermöglicht.

Die größte Einschränkung von Wasserglykol ist seine elektrische Leitfähigkeit; Dies schränkt seine Verwendung ein, so dass es nicht in direktem Kontakt mit elektrischen Bauteilen verwendet werden kann. Hier kommt die Ölkühlung ins Spiel.

Öl kann im Elektromotor verwendet werden, um die Rotor- oder Statorwicklungen direkt zu kühlen. Dies kann in einigen wenigen Geometrien erfolgen und der Wassermantel kann bestehen bleiben, aber der übergeordnete Vorteil besteht darin, dass durch den direkten Kontakt die Wärme effektiver von den internen Komponenten des Motors abgeführt werden kann und das Öl auch für die Schmierung sorgt. Wenn der Wassermantel entfällt, kann dies auch zu einem kleineren und damit leistungsdichteren Motor führen.

Wechselrichter. Während die Ölkühlung heute die vorherrschende thermische Strategie für Elektromotoren ist, werden die Si-IGBTs oder SiC-MOSFETs des Wechselrichters fast immer durch Wasser-Glykol-Kühlplatten auf einer oder beiden Seiten der Wechselrichtermodule gekühlt. Es besteht jedoch ein gewisses Interesse an einer direkten Ölkühlung des Wechselrichters.

Da der Wechselrichter normalerweise neben dem Motor in einer Antriebseinheit untergebracht ist, könnte man sich vorstellen, dass der Wegfall eines Wasser-Glykol-Kreislaufs innerhalb der Antriebseinheit das Antriebssystem vereinfachen und dennoch die Vorteile einer direkten Ölkühlung im Motor und Wechselrichter bieten würde , IDTechEx-Notizen.

Zur Untersuchung dieser Strategie wurde ein Konsortium gebildet. Das Projekt trägt den Namen SingleOilCnL und zielt darauf ab, Antriebssysteme mit höherer Dichte zu entwickeln, indem das Wasser-Glykol-System eliminiert wird und Motor und Wechselrichter direkt mit dem Schmieröl gekühlt werden. Zu diesem Projekt gehören Dana, Diabatix, Lubrizol, Siemens und Flanders Make. Das Projekt startete im September 2020 und soll bis August 2023 laufen.

IDTechEx hält dies für einen vielversprechenden Ansatz, insbesondere da sich der Elektrofahrzeugmarkt weiterhin in Richtung eines effizienter integrierten Antriebsstrangs entwickelt. Obwohl dieser Ansatz noch nicht übernommen wurde und IDTechEx nicht damit rechnet, dass er sich in naher Zukunft zur vorherrschenden Strategie entwickeln wird, gibt es für diesen Ansatz ein vielversprechendes Potenzial.

IDTechEx prognostiziert, dass die Märkte für Elektrofahrzeuge zu Lande, zu Wasser und in der Luft bis 2042 2,6 Billionen US-Dollar erwirtschaften werden. Auch wenn die Ölkühlung nur einen sehr geringen Marktanteil einnimmt, kann sie dennoch erhebliche Chancen für Materialformulierer und -lieferanten bieten, stellt das Unternehmen fest.

Gepostet am 30. Januar 2023 in Elektrik (Batterie), Prognosen, Markthintergrund, Motoren | Permalink | Kommentare (0)