Immersionskühlung

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System technisch fertig entwickelt, abgenommen bzw. zertifiziert

Beschreibung

Batteriezellen in batterieelektrischen Fahrzeugen (battery electric vehicle, BEV) werden während des Fahrens und Ladens hoch beansprucht. Dies erfordert eine anspruchsvolle Temperierung der Zellen, um diese innerhalb eines bestimmten thermischen „Wohlfühl-Korridors“ zu halten und insbesondere die Überhitzung der Zellen zu vermeiden. Heutige Lösungsansätze zur Batteriekühlung basieren vereinzelt auf Luftkühlungen und häufig auf Wasserkühlungen. Bei letztgenannter Kühlungsmethodik erfolgt die Temperierung mittels Bodenplatten am Batteriepack oder durch Kühlkanäle zwischen den Zellen.

Im Unterschied zu den beschriebenen Lösungsansätzen werden die Batteriezellen bei der Immersionskühlung direkt in eine dielektrische Flüssigkeit getaucht. Der Immersionskühlungsansatz hat zum Vorteil, dass der direkte thermische Kontakt zwischen Kühlflüssigkeit und Batteriezellen eine homogene Temperaturverteilung der Batteriezellen ermöglicht. Darüber hinaus kann die Immersionskühlung dazu beitragen, das Problem des „thermischen Durchgehens“ („thermal runaway“) zu vermeiden.

Die Anwendung der Immersionskühlung ist in Nischenanwendungen bereits getestet, wie etwa in Luxusfahrzeugen von Faraday Future. Weitere Akteure der Automobilindustrie arbeiten gegenwärtig an der Technologieentwicklung. Zu diesen zählen u.a. Mahle, Xing Mobility und Gentherm bzw. Carrar.  

Chancen
  • Homogene Temperaturverteilung
  • Vermeidung von Temperaturgradienten innerhalb des Batteriesystems
  • Bisher erforderliche Kühlkomponenten könnten wegfallen (z.B. Kühlplatte)
  • Schnelllade-Vorgänge werden aus thermischer Sicht unbedenklicher
  • Beitrag zur Vermeidung des thermischen Durchgehens von Batterien in batterieelektrischen Fahrzeugen
Herausforderungen
  • Gewichtssteigerung durch den erhöhten Flüssigkeitsanteil. Vermutlich lässt sich dieses jedoch durch den Wegfall anderer Komponenten kompensieren
  • Zusätzlicher Bauraumbedarf zwischen den Zellen könnte zu Verringerung der volumetrischen Energiedichte führen
  • Bedarf auslegungstechnischer Anpassungen an gegenwärtig verwendeten Batteriemodulen, um Flüssigkeitsaustritt und Korrosion zu verhindern
Quellen:

Trend

[dazugehoerige-techprozesstrends]
[dazugehoerige-techprodukttrends]
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System technisch fertig entwickelt, abgenommen bzw. zertifiziert