BYD möchte die Batteriekühlung auf ein neues Niveau heben: Sein neuer Patent schützt sie durch direktes Eintauchen in Flüssigkeit.

BYD forscht weiterhin nach neuen Wegen, die Temperatur ihrer Energiespeichersysteme zu steuern. Eine ihrer neuesten Patente schlägt eine Lösung vor, die weitaus radikaler ist als die derzeit verwendeten Flüssigkühlsysteme. Das chinesische Unternehmen hat ein Design registriert, bei dem die Batteriemodule direkt von einer Kühlmittelflüssigkeit umgeben sind, während die Elektronik in einem trockenen Bereich isoliert bleibt.

Es handelt sich um einen Patenantrag für ein stationäres Speichersystem, doch er ist interessant, weil er zeigt, wie weit die Suche nach Lösungen zur Temperaturkontrolle der Batterien gehen kann – und gleichzeitig eines der größten Probleme dieser Technologie unter Kontrolle hält: die Dichtigkeit.

Der Antrag wurde Anfang dieses Oktobers in China eingereicht. Das Dokument beschreibt einen Schrank, der in zwei separate Fächer unterteilt ist – eines für die elektrischen Komponenten und ein weiteres, in dem sich die Batteriemodule direkt mit der Kühlmittelflüssigkeit in Berührung befinden.

BYD bringt die Tauchkühlung auf ein neues Niveau

Die meisten aktuellen Systeme zur Flüssigkeitskühlung bringen das Kühlmittel nicht direkt in Berührung mit den Zellen. Die Flüssigkeit zirkuliert durch Schaltkreise und Metallplatten, die neben den Modulen angeordnet sind, sodass die von der Batterie erzeugte Wärme zunächst auf diese Oberflächen übertragen und anschließend auf das Kühlmittel. Es handelt sich dabei um eine Lösung, die es ermöglicht, die Temperatur recht präzise zu steuern, ohne Flüssigkeit in den Bereich mit den elektrischen Verbindungen einzubringen.

Das Patent von BYD stellt ein anderes Konzept vor. Die Batteriemodule würden direkt in eine leitfreie Kühlmittelflüssigkeit getaucht, sodass die Flüssigkeit mit ihnen in Kontakt kommt und die Wärme auf direktere Weise abführen kann. In der Patentdokumentation selbst wird erklärt, dass das System ein Kühlmittel verwendet, das in direkten Kontakt mit dem Batteriemodul tritt.

Der offensichtliche Vorteil ist, dass der Weg verkürzt wird, den die Wärme zurücklegen muss, bevor sie das Kühlmittel erreicht. Doch diese Lösung bringt ein weiteres Problem mit sich: Wenn die Batterien von Flüssigkeit umgeben sind, muss gewährleistet werden, dass diese Flüssigkeit nicht zu den elektrischen Anschlüssen, der Steuerelektronik oder nach außerhalb des Gehäuses gelangt.

Darin liegt genau einer der interessantesten Aspekte des Vorschlags von BYD. Das Unternehmen beschränkt sich nicht darauf, die Batterien in einen mit Flüssigkeit gefüllten Behälter zu platzieren, sondern schlägt vor, den feuchten Bereich physisch vom trockenen Bereich zu trennen, um die elektrischen Komponenten geschützt zu halten.

Der Behälter ist in zwei Kammern unterteilt. Im unteren Bereich befinden sich die Batteriemodule, die vom Kühlmittel umgeben sind, während sich im oberen Bereich die elektrischen Komponenten befinden. Die Verbindungen zwischen den beiden Bereichen müssen diese Trennlinie überqueren, ohne einen Schwachpunkt zu schaffen, durch den die Flüssigkeit entweichen könnte.

Die vorgeschlagene Lösung besteht darin, die Kabel von der Kammer, in der sich die Module befinden, über die Oberfläche des Flüssigkeitsbereichs zur trockenen Kammer zu führen. Auf diese Weise wird der Punkt, an dem die Verbindungen herausführen, von der Unterseite des Behälters entfernt, wodurch die Wahrscheinlichkeit verringert wird, dass er direkt der Flüssigkeit ausgesetzt ist. Das Patent weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Anordnung dazu dient, das Risiko von Leckagen zu verringern und die Dichtigkeit der Verbindungen zu verbessern.

Auch aus Sicht des Drucks ist die Lage wichtig. Je größer die Tiefe einer Flüssigkeit ist, desto höher ist der Druck, den sie auf die Wände und Dichtstellen ausübt. Deshalb ermöglicht es das Platzieren der Verbindungen in einer höheren Position, die Belastung des Dichtbereichs zu verringern.

Dieses Konzept ist von besonderem Interesse, da es ein Problem löst, das genau dann auftritt, wenn eine Tauchkühlung verwendet wird. Es reicht nicht aus, ein nicht leitfähiges Fluid zu verwenden – auch der Behälter, die Dichtungen sowie alle Bereiche, durch die Kabel und Verbindungen führen müssen, müssen sorgfältig gestaltet werden.

BYD setzt bereits fortschrittliche Wärmemanagementsysteme in seinen aktuellen Produkten ein, wobei die Architektur dieser Patentlösung unterschiedlich ist. Das Unternehmen verwendet seine Blade-Battery-Technologie in Speichersystemen sowie in seinen Elektrofahrzeugen, während andere Hersteller wie CATL ebenfalls verschiedene Lösungen zur Flüssigkeitskühlung anwenden, um die Temperatur ihrer Batterien zu kontrollieren.

In herkömmlichen Systemen bleibt das Kühlmittel innerhalb eines genau definierten Kreislaufs und kommt nicht in direkten Kontakt mit den Zellen. Der in CN 122868832 A vorgeschlagene Ansatz ändert genau diese Beziehung: Das Kühlmittel umgibt nun direkt die Batteriemodule, während die Elektronik in einem separaten Gehäuse untergebracht ist.

Auch das Dokument von BYD beinhaltet verschiedene Komponenten im trockenen Bereich, darunter elektronische Elemente sowie Kühlsysteme. Alles ist in einem Schrank integriert, der Teil einer Energiespeichereinrichtung sein kann.