Die elektrische Isolierung einer Kühlplatte ist ebenso wichtig wie ihre thermische Leistung. Ohne sie riskiert selbst das beste flüssigkeitsgekühlte Akkupaket Kurzschlüsse oder Sicherheitsausfälle. Deshalb ist die Prüfung der Spannungsfestigkeit - auch Durchschlagfestigkeitsprüfung genannt - ein wichtiger Validierungsschritt bei jeder XD THERMAL-Kühllösung.
Nachfolgend finden Sie eine vollständige Aufschlüsselung der Funktionsweise der Stehspannungsprüfung, der beteiligten Geräte und der Gründe, warum sie für sichere, hochzuverlässige Kühlsysteme unerlässlich ist.
Eine Flüssigkeitskühlplatte besteht in der Regel aus Aluminium, das ein hervorragender Leiter ist. In einem Elektrofahrzeug oder einem ESS befindet sie sich nur wenige Zentimeter von Hochspannungsschaltkreisen entfernt. Die Isolierung muss daher über die gesamte Lebensdauer hinweg gegen Spannungsbelastungen, Feuchtigkeit, Vibrationen und Kühlflüssigkeit beständig sein.
Bei der Spannungsfestigkeitsprüfung wird ermittelt, ob die Isolierschicht, die Lötnähte und die internen Kanäle der Kühlplatte einer bestimmten Spannung standhalten können, ohne dass es zu elektrischen Lecks kommt. Sie simuliert die rauen Betriebsbedingungen, denen ein Elektrofahrzeug oder Energiespeichersystem ausgesetzt sein kann.
Dieser Test schützt vor einer der gefährlichsten Fehlerarten in Batteriesystemen: Leckstrom zwischen Kühlkanälen und Zellspannung. Leckagen können elektrochemische Korrosion, eine Verschlechterung der Isolierung oder sogar ein thermisches Durchgehen verursachen. Durch die Überprüfung der dielektrischen Integrität vor der Auslieferung gewährleistet das XD THERMAL die langfristige Zuverlässigkeit jeder Kühlplatte - unabhängig davon, wo sie installiert wird.
Genaue Ergebnisse hängen von präzisen Geräten und standardisierten Verfahren ab. Das Prüfverfahren von XD THERMAL kombiniert Instrumente in Laborqualität mit produktionsgerechter Automatisierung.
Zu den typischen Werkzeugen gehören ein Spannungs-Widerstands-Prüfgerät (z. B. Hioki 3153), leitfähige Sonden oder Schwämme, Isolationsvorrichtungen und parametergesteuerte Stromquellen, die eine Prüfspannung von 1-5 kV mit Echtzeit-Stromüberwachung liefern können.
Jedes Gerät hat eine bestimmte Funktion.
Der Spannungsfestigkeitsprüfer erzeugt eine kontrollierte Hochspannung und misst den Ableitstrom in Mikroampere.
● Leitfähige Watte oder Schwämme simulieren Kontaktflächen, ohne empfindliche Beschichtungen zu zerkratzen.
● Halterungen halten die Platten in Position, um einen stabilen Druck und gleichmäßigen Kontakt zu gewährleisten.
● Automatische Alarmsysteme stoppen den Test sofort, wenn die Leckage den voreingestellten Wert überschreitet, um sowohl den Bediener als auch die Probe zu schützen.
XD THERMAL kalibriert jedes Gerät regelmäßig, um die Rückverfolgbarkeit gemäß den Anforderungen des Qualitätsmanagements nach IATF 16949 zu gewährleisten.
Vor dem Übergang zur Massenproduktion führen die Ingenieure Stichprobentests in kleinen Stückzahlen durch, um die Gültigkeit des Isolationsdesigns zu bestätigen.
Das Verfahren läuft in folgenden Schritten ab:
1. Stellen Sie die Durchbruchspannung, den zulässigen Ableitstrom und die Prüfdauer ein.
2. Verbinden Sie die Sonde und die leitende Watte mit der Oberfläche der Kühlplatte.
3. Legen Sie die Spannung allmählich an, während Sie den Ableitstrom überwachen.
4. Aufzeichnung der Testdaten und Bestimmung des Status "bestanden/nicht bestanden".
Übersteigt die Leckage den Schwellenwert, löst das Prüfgerät einen Alarm aus, und das Teil wird als nicht konform eingestuft. Tritt innerhalb der Prüfzeit keine Leckage oder kein Durchbruch auf, ist die Probe qualifiziert.
Die Stichprobenprüfung dient nicht nur der Validierung der elektrischen Sicherheit, sondern auch der Überprüfung, ob Beschichtungsdicke, Lötqualität und Versiegelung gleichbleibend sind. Dies ist ein entscheidender Kontrollpunkt, bevor die Produktion hochgefahren wird.
Sobald das Isolationsdesign verifiziert ist, verwendet XD THERMAL eine automatisierte Stehspannungsplattform, um jede Produktionseinheit zu prüfen.
Bei der Massenproduktion wird die Kühlplatte in einer Prüfvorrichtung befestigt und zwischen zwei leitende Schwämme in der Spannungsprüfkammer gedrückt. Das System legt automatisch Spannung über die gesamte Plattenoberfläche an.
Im Gegensatz zur manuellen Sondenprüfung gewährleistet das automatisierte System einen vollflächigen Kontakt und Wiederholbarkeit. Der leitfähige Schwamm verteilt den Druck der oberen Pressmaschine gleichmäßig und garantiert, dass selbst kleinste Oberflächenunregelmäßigkeiten geprüft werden.
Das Gerät misst die Leckage in Echtzeit und speichert alle Ergebnisse im digitalen Rückverfolgbarkeitssystem. Sobald der Leckstrom den Grenzwert überschreitet, gibt das System einen Alarm aus und markiert das Produkt für eine erneute Inspektion.
Dieses Verfahren minimiert menschliche Fehler, beschleunigt die Prüfgeschwindigkeit und gewährleistet eine gleichbleibende Durchschlagfestigkeit für jede weltweit versandte Platte.
Verschiedene Anwendungen erfordern unterschiedliche Prüfniveaus. EV-Batterien, Hybridsysteme und stationäre Energiespeicher haben jeweils einzigartige Isolationsanforderungen.
Zu den üblichen Testparametern gehören:
Spannungsbereich: 1000-5000 V DC oder AC;
Testdauer: 1-60 Sekunden;
Leckstromgrenze: Normalerweise unter 1 mA;
Akzeptanzkriterien: Keine Stromspitzen, Lichtbögen oder hörbare Entladungen
XD THERMAL befolgt bei der Festlegung der Spannungspegel kundenspezifische Normen wie GB/T 31467, IEC 60664 und UL 2202. Die Ingenieure simulieren auch Worst-Case-Bedingungen wie Feuchtigkeit oder Kühlmitteleinwirkung, um sicherzustellen, dass die Isolierung auch unter realen Bedingungen wirksam bleibt.
Selbst gut gebaute Kühlplatten können bei einer Spannungsprüfung durchfallen, wenn kleine Prozessfehler unbemerkt bleiben.
Typische Fehlerursachen sind mikroskopisch kleine Löcher in den Lötnähten, unvollständige Oberflächenisolierung, eingeschlossene Kühlmittelrückstände oder unsachgemäße Reinigung vor der Prüfung.
XD THERMAL verhindert diese Probleme durch strenge Prozesskontrolle:
Jedes nicht konforme Ergebnis löst eine Ursachenanalyse aus, um festzustellen, ob es sich um eine Design-, Prozess- oder Materialabweichung handelt.
Hochspannungstests bergen bei unsachgemäßer Handhabung elektrische Gefahren. Die Sicherheit des Bedieners ist nicht verhandelbar.
Die Prüfleitungen von XD THERMAL verfügen über verriegelte Sicherheitsabdeckungen, Not-Aus-Schalter und Erdungssysteme. Die Bediener müssen isolierte Handschuhe tragen und vor jedem Test die Erdung überprüfen.
Automatisierte Vorrichtungen minimieren den direkten Kontakt von Menschen mit stromführenden Schaltkreisen. Die gesamte Plattform ist mit Warnleuchten und akustischen Signalen ausgestattet, wenn Spannung angelegt wird. Nach jeder Prüfung sorgt ein automatischer Entladekreis dafür, dass die Restladung abgebaut wird, bevor das Teil entnommen wird. Die Sicherheitsverfahren entsprechen den CE- und ISO 12100-Normen für Maschinensicherheit.
Elektrische Tests allein sind nicht genug. Sie müssen mit mechanischen und thermischen Bewertungen abgestimmt werden, um ein vollständiges Bild der Zuverlässigkeit zu erhalten.
Das XD THERMAL integriert Spannungsfestigkeitsprüfungen mit Kühlmitteldruck-, Berst- und Temperaturwechseltests, um sowohl die elektrische als auch die mechanische Integrität zu bewerten.
Beispielsweise kann eine Platte zunächst einem Hochdruckwassertest unterzogen werden, um die Dichtungsfestigkeit zu prüfen, und anschließend einem dielektrischen Test, um zu bestätigen, dass die Isolierung nicht beeinträchtigt wurde. Schließlich wird die Langzeitstabilität der Isoliermaterialien durch Temperaturwechsel zwischen -40 °C und 120 °C geprüft.
Durch die Kombination dieser Methoden wird sichergestellt, dass jede Kühlplatte bei Vibrationen, Temperaturschwankungen und kontinuierlicher elektrischer Belastung sicher funktioniert.
Für die Integratoren von Batteriesystemen ist eine zuverlässige Isolierung nicht nur eine Frage der Einhaltung von Vorschriften - sie wirkt sich direkt auf die Wirtschaftlichkeit des Projekts und die Betriebszeit des Systems aus.
Eine ordnungsgemäß geprüfte Kühlplatte minimiert die Ausfallraten, Garantieansprüche und Ausfallzeiten. Sie gewährleistet eine reibungslose Integration mit Hochspannungsmodulen und unterstützt eine schnellere Produktzertifizierung.
Kunden aus den Bereichen EV, Hybrid und ESS verlassen sich auf das Prüfverfahren von XD THERMAL, um internationale Sicherheitsvorschriften und OEM-Anforderungen zu erfüllen. Jede Platte verlässt das Werk mit rückverfolgbaren Prüfdaten, was bei Systemprüfungen und -validierungen für Vertrauen sorgt.
Prüfpräzision kommt von technischer Stärke. Die drei Werke von XD THERMAL und die fortschrittlichen Bearbeitungszentren bieten eine vollständige Kontrolle vom Entwurf bis zur Prüfung.
Die firmeneigene Extrusion, CNC und das Vakuumlöten ermöglichen es dem Unternehmen, eine Maßgenauigkeit von ±0,05 mm einzuhalten. Automatisierte Prüfvorrichtungen werden für jede Kühlplattengeometrie maßgeschneidert und ermöglichen eine schnelle Umstellung zwischen verschiedenen Projekten.
Diese vertikale Integration verkürzt die Vorlaufzeit und sorgt dafür, dass die Testparameter vom Prototyp bis zur Massenproduktion gleich bleiben. Mit mehr als 300 erfolgreichen Kühlungsprojekten weltweit bietet XD THERMAL sowohl den Produktionsumfang als auch das technische Vertrauen, das globale Kunden erwarten.
Da die EV-Spannungen auf über 800 V steigen und die Energiespeichersysteme immer größer werden, müssen die Isolationsprüfungen weiterentwickelt werden.
Künftige Spannungsfestigkeitsprüfungen werden intelligente Sensoren, maschinelles Lernen und Echtzeitdiagnosen integrieren, um Ausfälle vorherzusagen, bevor sie auftreten.
XD THERMAL entwickelt intelligente Prüfstationen, die in der Lage sind, adaptive Spannungsrampen zu erzeugen und Fehler automatisch zu lokalisieren. Diese Systeme verkürzen die Validierungszeit und verbessern die Rückverfolgbarkeit. In Kombination mit Beschichtungen und Phasenwechselmaterialien der nächsten Generation werden die Kühlplatten von morgen leichter, sicherer und intelligenter als je zuvor sein.
Die Spannungsfestigkeitsprüfung stellt sicher, dass jede Kühlplatte Strom sicher isolieren und gleichzeitig Wärme effizient ableiten kann. Mit präzisen Instrumenten, automatisierten Vorrichtungen und strengen Sicherheitsstandards garantiert XD THERMAL, dass jedes Produkt die globalen Anforderungen an die Zuverlässigkeit von Elektrofahrzeugen und ESS erfüllt - mit einer Isolationsleistung, die Sie messen, der Sie vertrauen und die Sie skalieren können.
