BYD patentoi upotusjäähdytteisen akkukotelon Kiinassa

Kiinan suurin autonvalmistaja BYD on hakenut patenttia akkukotelolle, jossa kennomoduulit upotetaan suoraan sähköä eristävään nesteeseen ja sähkölaitteet sijoitetaan erilliseen kuivaan kammioon. Hakemuksessa kuvataan kaksiosainen kotelo, ja siinä keskitytään tekniseen haasteeseen: kuinka sähköliitännät johdetaan märän alakammion ja kuivan yläkammion välisen rajan läpi.

Rakenne, jäähdytysratkaisu ja tekniset kompromissit

Useimmissa nykyaikaisissa akuissa käytetään epäsuoraa nestejäähdytystä. Tällöin jäähdytysneste kiertää akkukennojen tai -moduulien vieressä olevissa alumiinisissa jäähdytyslevyissä, joten lämmön on kuljettava kennokotelon ja rajapintamateriaalien läpi ennen siirtymistään jäähdytysnesteeseen. Upotusjäähdytyksessä moduulit sijoitetaan suoraan dielektriseen eli sähköä eristävään nesteeseen. Lämpö siirtyy tällöin nesteelle alttiilta moduulipinnoilta suoraan ympäröivään nesteeseen. Ratkaisu lyhentää lämmönsiirtoreittiä, mutta tekee akuston rakenteesta monimutkaisemman: neste on pidettävä kotelon sisällä, ja sellaiset sähkökomponentit, joita ei ole suunniteltu toimimaan nesteessä, on eristettävä siitä.

BYD:n patentti vertaa upotusratkaisua yhtiön omiin sekä alalla käytössä oleviin tuotantoratkaisuihin. BYD:n MC Cube -järjestelmä yhdistää blade-kennot kenno-järjestelmä-rakenteeseen, kun taas MC Cube-T on nimenomaisesti nestejäähdytteinen versio. CATL:n EnerOne- ja EnerC-energiavarastotuotteissa käytetään moduulien ulkopuolisia jäähdytyslevyjä, ja CATL:n henkilöautoihin tarkoitettu Qilin-akku sijoittaa nestejäähdytyslevyn monitoimiseksi välikerrokseksi vierekkäisten kennojen väliin. Näissä ratkaisuissa jäähdytysneste kulkee määritellyissä kanavissa tai kerroksissa eikä ympäröi moduuleja kokonaan. BYD:n keksinnössä moduulit puolestaan sijaitsevat nesteellä täytetyssä alakammiossa, kun taas tehoelektroniikka on eristetyssä kuivassa yläkammiossa.

Patenttiasiakirjassa CN 122868832 A kotelo jaetaan kahteen erilliseen osastoon: sähkövarusteille tarkoitettuun kuivaan yläkammioon ja alakammioon, jossa kennomoduulit ovat upotettuina dielektriseen nesteeseen. Sen sijaan, että johdot ja signaalilinjat vietäisiin märän kammion pohjan tai sivuseinien läpi, rakenne ohjaa sähköliitännät ylöspäin nestekammion yläosan kautta. Näin ne saadaan kuivaan osastoon pääasiallisen nestetilavuuden yläpuolella. Hakemuksen mukaan sijoittelu on tärkeä, sillä hydrostaattinen paine kasvaa upotussyvyyden myötä. Kotelon yläosaan sijoitetut tiivisteet joutuvat siten pienemmän hydrostaattisen paineen rasittamiksi kuin syvemmällä sijaitsevat tiivisteet.

Kun liitäntärajapinnat sijoitetaan korkeammalle ja kuivemmalle alueelle, sähkölaitteet voidaan pitää fyysisesti nesteen ulkopuolella samalla, kun yhteys upotettuihin moduuleihin säilyy suorana. Patentissa hyödynnetään siis nesteen dielektristen ja jäähdyttävien ominaisuuksien lisäksi myös akuston fyysistä rakennetta nesteenkestävien sähköliitäntöjen toteuttamiseksi.

Asiakirja koskee nimenomaisesti akkukoteloita ja energiavarastolaitteistoja, eikä siinä nimetä erityistä henkilöautokäyttöä. Hakemuksessa luetellaan dielektrisiä nesteitä, kuten hiilivety- ja esteripohjaisia koostumuksia, jotka erotetaan tavanomaisissa epäsuorissa jäähdytyslevyjärjestelmissä käytettävistä jäähdytysnesteistä.