Immersionskühlung: die Zukunft der Kühltechnologie von Batterien in Elektroautos
Batteriemodule können auf unterschiedliche Weise gekühlt werden. Neben der klassischen Kühlplattentechnologie gibt es auch die Möglichkeit der Tauchkühlung – die Immersionskühlung.
Immersionskühlung: die Zukunft der Kühltechnologie von Batterien in Elektroautos
Batteriemodule können auf unterschiedliche Weise gekühlt werden. Neben der klassischen Kühlplattentechnologie gibt es auch die Möglichkeit der Tauchkühlung – die Immersionskühlung. Sie ist eine vielversprechende Antwort auf schnellere Ladezeiten und höhere Reichweiten von Lithium-Ionen-Batterien in Elektroautos. Wir bei VOSS können hierzu umfassende Systemlösungen für das Thermomanagement von immersionsgekühlten Batteriemodulen anbieten.
Die Herausforderung: Optimale Temperatur, Abdichtung und ein geringer Bauraum
Damit eine Batterie ihr volles Potenzial ausschöpfen kann, muss sie eine Temperatur von ca. 25 °C beibehalten. Nur so können Elektro- und Hybrid-Fahrzeuge eine maximale Reichweite und Leistung erzielen. Die Batterie muss daher bei jeder Außentemperatur an die jeweilige Einsatzsituation konditioniert werden.
Bei der Arbeit mit Flüssigkeiten stellt sich eine sorgfältige Abdichtung als große Herausforderung dar. Zusätzlich ist eine einfache und sicher montierbare bzw. demontierbare Verbindungstechnik unerlässlich. Aufgrund des begrenzten Bauraums und der Gewichtseinschränkungen werden platz- und gewichtssparende Komponenten benötigt.
Was ist Immersionskühlung und wie funktioniert sie?
Die Kühlplatte ist bisher die gängige Methode zur Batteriekühlung in Elektrofahrzeugen. Durch sie zirkuliert ein Kühlmittel, welches die Wärme über die medienführenden Leitungssysteme abführt. Kühlflüssigkeit und Batteriezellen werden dabei streng getrennt. Die Immersionskühlung geht gegensätzlich vor. Bei dieser Methode werden die Batteriezellen in eine elektrisch nicht leitende Kühlflüssigkeit getaucht – daher der Name Tauchkühlung – und von dieser umströmt, so dass die Wärme direkt an den Zellen konditioniert wird. Dadurch wird eine gleichmäßigere Temperaturverteilung und eine effizientere Wärmeabfuhr innerhalb der Batterie gewährleistet.
Die große Herausforderung der gleichmäßigen Temperaturverteilung über alle Batteriezellen wird durch die Immersionskühlung sichergestellt. Sie verringert das Risiko von Hotspots und Brandgefahr. Gleichzeitig erhöht sie die Gesamtleistung und Lebensdauer der Batterien. Die direkte Integration der Kühlung an die Batteriezellen ermöglicht zudem ein kompakteres Gesamtsystem. Somit werden Platz und Gewicht gespart.
Eine weitere Thematik bei der Immersionskühlung ist die Zugänglichkeit der Module bei der Montage und Wartung. Hierfür haben wir bei VOSS sichere, leckagefreie und leicht montierbare Leitungssysteme entwickelt. Sie bieten unseren Kunden praxisnahe Lösungen.
Die Lösung: Stecksystem 272 von VOSS
Bei VOSS haben wir uns auf die Entwicklung und Produktion von Leitungs- und Verbindungssystemen für die Immersionskühlungstechnologie spezialisiert. Für unsere Produktlösungen verwenden wir elektrisch leitfähige Materialien. Sie verhindern die statische Aufladung, die durch die permanente Reibung von Kunststoffrohr und Flüssigkeit entsteht, und leiten die entstehende Spannung sicher an einen Erdungspunkt ab. Bei der Materialauswahl spielt auch die Sicherheit gegen Materialauswaschung, was zu einer erhöhten Leitfähigkeit des Mediums führen kann, eine große Rolle. Daher setzen wir auf faserverstärkte, recyclingfähige Kunststoffe. Diese tragen zusätzlich zur Gewichtsreduktion bei.
Kreisläufe mit einem Kühlmedium sind meist sehr komplex. Sie beinhalten eine steigende Anzahl von Komponenten und fluidischen Schnittstellen. Eine sichere Montage und Handhabung dieser Vielzahl an Verbindungen sind daher von großer Bedeutung in batterieelektrischen Fahrzeugen. Mit der steigenden Komplexität der Kreisläufe nimmt jedoch der Bauraum innerhalb des E-Fahrzeugs ab. Kompakte Komponenten müssen dadurch auf den jeweiligen Bauraum angepasst werden. Das VOSS Stecksystem 272 erfüllt all diese Kriterien. Es überzeugt durch sein funktionsoptimiertes Handling und ermöglicht eine schnelle und sichere Verbindung von Kühlmittelleitungen.
Viele auf dem Markt befindliche Stecksysteme haben insbesondere bei größeren Abmessungen sehr hohe Steckkräfte, was die Ergonomie-Anforderungen der OEMs nicht erfüllt. Dichtelemente müssen daher häufig gefettet oder durch Formdichtungen ausgetauscht werden. Wir konnten mit unserem VOSS Stecksystem 272 durch einen in Wellen gelegten Standard-Rundschnur-O-Ring diese Nachteile lösen und umgehen.
Der Vorteil: doppelseitiges Auslaufstoppventil
Bei VOSS verwenden wir ein neues kompaktes und robustes doppelseitiges Auslaufstoppventil für unser Leitungssystem. Dieses sorgt für einen leckagefreien Wechsel oder Wartung der Batteriemodule sowie der Komponenten des Kühlkreislaufes. Das Ventil findet in verschiedenen VOSS Stecksystemen sowie deren Gegenkonturen Anwendung. Es schließt und öffnet sich automatisch durch die gegenseitige Betätigung beim De- bzw. Montieren des Stecksystems. Dadurch wird das Auslaufen des Temperiermediums verhindert.
Der Vorteil des doppelseitigen Auslaufstoppventils besteht im anwenderfreundlichen Montageverhalten. Dadurch kann es auch für enge, begrenzte Bauräume verwendet werden. Zusätzlich garantiert es einen beständigen Durchfluss mit sehr geringem Druckverlust.
Zukünftige Entwicklungen in der Elektromobilität
Derzeit arbeiten wir an fortgeschrittenen Projekten mit einem internationalen Sportwagenhersteller und einem Landmaschinenhersteller, was die vielfältigen und breiten Einsatzmöglichkeiten der Immersionskühlung zeigt. Die anhaltende Entwicklung der Immersionskühlung könnte einen großen Einfluss auf die Elektromobilität haben. Sie zeichnet sich schon jetzt durch kürzere Ladezeiten, erhöhte Sicherheit und eine ressourcenschonendere Produktion von Batterien aus. Die Nachfrage nach leistungsfähigen und umweltfreundlichen Elektrofahrzeugen steigt weiterhin. Dies weist darauf hin, dass die Immersionskühlung voraussichtlich eine Schlüsselrolle in der zukünftigen Gestaltung der Mobilitätswende spielen wird.
Für was?
Kühlplattentechnologie bei der Flüssigkeitskühlung von Batteriemodulen
Leitungs- und Verbindungssysteme für die Immersionskühlungstechnologie
Für wen?
- Konstrukteure und Entwickler, die nach Fortschritten und Lösungen in der Kühltechnologie von Elektrofahrzeugen suchen
Super, weil…?
Einfache und schnelle Montage und Demontage
Platz- und gewichtssparende Komponenten
Elektrisch leitfähige Systeme, die eine statische Aufladung verhindern
Immersionskühlung – eine vielversprechende Lösung zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit und Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien