Wednesday, 12 April 2023 11:47

Immersionskühlung

Written by  Gennadi Zikoridse
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Dielektrische Thermofluide, auch E-Fluide genannt, sollen hier einen Vorteil bieten und die Zellen effizienter temperieren und mehr Sicherheit gewährleisten, mit einem weniger komplexen Akkuaufbau und mit geringeren Kosten.
Das Wirkprinzip eines dielektrischen Thermofluides ist sehr simpel. Die zu kühlende bzw. temperierende (elektrische) Anlage wird teilweise oder meist vollständig von der Flüssigkeit umspült, sodass der Wärmeübergang zwischen dem Ort der Wärmeerzeugung und dem Kühlmedium optimal ist. Deshalb wird dieses System auch Immersionskühlung genannt. Ein solches System ist in der linken Abbildung vereinfacht dargestellt. Die allgemein niedrigeren Zelltemperaturen und die homogenere Temperaturverteilung in den Zellen durch die Anwendung von E-Fluiden trägt zu einer längeren Zelllebensdauer bei, auch bei hohen Leistungsanforderungen wie dem Schnellladen.
Die dielektrische Natur dieser Fluide ist wichtig, um die Funktion der Anlage zu gewährleisten. Die ersten Anwendungen dieser Flüssigkeiten waren vor allem Hochspannungstransformatoren. Mittlerweile eröffnet sich ein Markt für Thermomanagementsysteme mit E-Fluiden in batterieelektrischen Fahrzeugen und z.B. auch in tauchgekühlten Rechenzentren. Die direkte Umspülung der Zellen hilft bei einer Akkuanwendung im Falle des thermischen Durchgehens außerdem dabei, die Flammenausbreitung von Zelle zu Zelle zu vermeiden und schützt so vor einem Totalausfall.

Weiterhin ist es möglich, auch die E-Motoren und die Leistungselektronik in einem Elektrofahrzeug mit einem E-Fluid zu kühlen, um deren Effizienz zu erhöhen. Damit stehen E-Fluide natürlich auch vor Herausforderungen, welche bisherige Thermofluide nicht bewältigen mussten. Im Falle des Elektromotors sollte das E-Fluid ebenfalls schmieren können, es muss vor Korrosion schützen (vor allem bei Kupfer), mit möglichst vielen Kunststoffen (z.B. Leiterplatten) kompatibel und wenn möglich auch biologisch abbaubar sein. Die dielektrischen Eigenschaften sind eine Grundvoraussetzung, der große Betriebsbereich auch bei sehr niedrigen Temperaturen ein weiteres Wunschkriterium.
Bisherige Anwendungen finden E-Fluide z.B. bei Luxus- und Sportfahrzeugen, aber auch bei Nutzfahrzeugen.