Pierburg - Neue elektrische Kühlmittelpumpe für 48 Volt-Bordnetze

Das Bordnetz von Automobilen hat bereits seit mehr als vierzig Jahren zwölf Volt. Bei immer mehr Systemen, die hohen Strom verbrauchen, gerät es jedoch zunehmend an seine Grenzen. Die Automobilhersteller haben deshalb vermehrt 48 Volt-Netze im Blick. Die Pierburg GmbH hat speziell dafür die elektrische Kühlmittelpumpe CWA 950-48V entwickelt. Sie hat die gleichen Merkmale wie die Modelle CWA 200 und 400, bringt dank der höheren Versorgungsspannung aber eine Leistung von 950 Watt. Zukünftig soll dieser Pumpentyp Leistungen von bis zu 1.600 Watt abdecken können.

Die Verbesserung der Treibstoffeffizienz und die Reduzierung von Emissionen sind derzeit die treibenden Kräfte für neue Entwicklungen im Automobilbereich. In diesem Zusammenhang spielt die Elektrifizierung von Nebenaggregaten eine zentrale Rolle. Sie können unabhängig vom Verbrennungsmotor betrieben werden und ermöglichen es, die Leistungsaufnahme des Motors zu verringern. Im Zuge dieser Entwicklung haben elektrisch angetriebene Kühlmittelpumpen Vorteile: Sie können sowohl zur Kühlung des Verbrennungsmotors sowie für weitere Kühlungsaufgaben eingesetzt werden. Gerade bei der Motorkühlung spielen 48 Volt-Bordnetze eine Rolle. Da der notwendige Leistungsbedarf elektrischer Pumpen stetig ansteigt, konnte mit ihm die Pumpenleistung des neusten Pierburg-Modells im ersten Schritt auf 950 Watt gesteigert werden.

Produktfamilie für verschiedene Anforderungen

Der Zulieferer deckt mit vier Haupttypen die Kundenanforderungen im kleinen, mittleren und höheren Leistungsbereich elektrischer Kühlmittelpumpen ab; die CWA 950-48V ergänzt dieses Produktportfolio nach oben. Ein weiteres "Familienmitglied" am unteren Ende des Leistungsspektrums ist die WUP (Wasserumwälzpumpe), die im Bereich von 15 bis 20 Watt elektrischer Leistung liegt, einen 1-Phasen-EC-Motor hat und mit einem Hallsensor für die Kommutierung ausgestattet ist.

CWP 35, CWA 50 und CWA 100 decken einen Leistungsbereich von 35 bis 100 Watt elektrisch ab. Sie verfügen über einen sensorlosen 3-Phasen-EC-Motor und werden für die indirekte Ladeluftkühlung von Turbomotoren eingesetzt. Ein weiterer Einsatzbereich ist die Kühlung von Nebenaggregaten sowie bei Hybriden und elektrisch betriebenen Fahrzeugen.

CWA 200 und 400 haben ebenfalls einen sensorlosen 3-Phasen-EC Motor und agieren im Leistungsbereich von 200 bis 400 Watt. Diese Pumpen werden heute zur Hauptkühlung des Verbrennungsmotors eingesetzt, ebenso kühlen sie erste FuelCell Stacks von Fahrzeugen mit Brennstoffzelle.

Langjährige Entwicklungen

Eine elektrisch angetriebene Wasserpumpe besteht aus drei Subsystemen: Hydraulik, Motor und elektronische Steuerung. Bei jeder Neuentwicklung wird auf die Integration dieser Module geachtet, um Größe, Gewicht und Anzahl der Komponenten weiter zu reduzieren. Pierburg hat eine zwei Jahrzehnte lange Erfahrung in der Entwicklung und Produktion elektrischer Kühlmittelpumpen und hat anfänglich gesteckte Entwicklungsziele, wie beispielsweise die Haltbarkeit der Elektronik, bei extremen Umgebungstemperaturen und ebensolchen Vibrationsprofilen schon länger erreicht. Auch fortgeschrittene Kommunikations- und Diagnosefunktionen wurden systematisch weiterentwickelt, so dass Kunden heute von zahlreichen Diagnoseinformationen der Pumpe profitieren. Wichtig ist auch die geringe Geräuschemission dieses Pumpentyps, die durch Motoroptimierungen bei der Kommutierung und Druckpulsationsverringerung mit einer gezielten hydraulischen Auslegung erreicht werden konnte, so dass elektrische Pumpen selbst bei abgestelltem Motor kaum hörbar sind.

Hintergrundinformation: Elektrische Kühlmittelpumpen

Die Einsatzgebiete elektrischer Wasserpumpen sind vielfältig. Beispielsweise dienen sie in Verbrennungsmotoren dazu, ein optimales Thermomanagement während des Motorbetriebs, als auch bei den Zuständen, in denen der Motor abgestellt ist, zu ermöglichen. Bei laufendem Motor sorgen die elektrischen Hauptkühlungspumpen für genau den notwendigen Kühlvolumenstrom, welcher vom Antriebsaggregat in seinem jeweiligen Betriebszustand benötigt wird. Der Vorteil elektrischer Pumpen gegenüber mechanischen Pendants, also per Riemen angetriebenen Pumpen ist, dass sie unabhängig von der Motordrehzahl in jeder Situation eine bedarfsgerechte Kühlung ermöglichen. Die Kaltstartphase des Motors wird verkürzt, nachdem die Betriebstemperatur erreicht ist wird der Motor gekühlt und selbst in einem Betriebsmodus, bei dem der Verbrenner abgestellt wird, ist weiterhin eine Kühlung möglich, so zum Beispiel in neuen Betriebsmodi wie "Start-Stopp-Automatik" und "Segeln". Während diesen kühlen elektrische Pumpen thermisch kritische Bauteile weiterhin und halten die Klimatisierung des Fahrgastraumes für den Komfort der Passagiere aufrecht. Selbst nach dem Abstellen des Fahrzeuges werden elektrische Pumpen eingesetzt, um kritische Hotspots zu vermeiden, so zum Beispiel bei der Lagerungskühlung von Turboladern.

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