BYD patenterar batterikabinett med nedsänkningskylning

Kinas största biltillverkare BYD har ansökt om patent på ett batterihus där cellmodulerna sänks ned direkt i en elektriskt isolerande vätska, medan den elektriska utrustningen hålls i ett separat torrt fack. Ansökan beskriver ett hölje med två fack och fokuserar på den tekniska utmaningen att dra elektriska anslutningar över gränsen mellan det våta undre facket och det torra övre.

Design, kylmetod och ingenjörsmässiga avvägningar

De flesta moderna batteripaket använder indirekt vätskekylning. Då cirkulerar kylvätskan genom kylplattor i aluminium intill cellmodulerna, vilket innebär att värmen måste passera genom cellhöljet och gränssnittsmaterial innan den når kylvätskan. Nedsänkningskylning förändrar förutsättningarna genom att modulerna placeras direkt i en dielektrisk, elektriskt isolerande vätska. Värmen överförs då direkt från modulernas ytor till den omgivande vätskan. Den termiska vägen blir kortare, men paketeringen mer komplex eftersom vätskan måste hållas inkapslad och elektriska komponenter som inte är avsedda att fungera i vätska måste isoleras.

BYD:s patent ställs i kontrast till vissa av företagets egna och branschens befintliga produktarkitekturer. BYD:s MC Cube-system integrerar bladceller i en cell-till-system-arkitektur, medan MC Cube-T är en variant som uttryckligen använder vätskekylning. CATL:s energilagringsprodukter EnerOne och EnerC använder vätskekylning med kylplattor utanför modulerna, och CATL:s Qilin-batteri för personbilar har en vätskekylplatta som ett multifunktionellt mellanskikt mellan intilliggande celler. I dessa lösningar hålls kylvätskan i definierade kanaler eller lager och omger inte modulerna helt. BYD:s uppfinning beskriver i stället moduler i det vätskefyllda undre facket samt kraft- och styrelektronik i ett isolerat, torrt övre fack.

Patentdokumentet, CN 122868832 A, delar höljet i två tydligt åtskilda fack: ett övre torrt utrymme för elektrisk utrustning och ett undre vätskefyllt utrymme med cellmoduler nedsänkta i den dielektriska vätskan. I stället för att dra kraft- och signalkablar genom golvet eller sidoväggarna i det våta facket leds de elektriska anslutningarna uppåt genom den övre delen av vätskefacket, så att de når det torra facket ovanför den huvudsakliga vätskevolymen. Ansökan förklarar att placeringen är viktig eftersom det hydrostatiska trycket ökar med nedsänkningsdjupet. Tätningar högre upp i kapslingen utsätts därför för lägre hydrostatiskt tryck än tätningar längre ned.

Genom att placera anslutningsgränssnitten i en högre och torrare zon ska konstruktionen hålla den elektriska utrustningen fysiskt skild från vätskan, samtidigt som direkta elektriska anslutningar till de nedsänkta modulerna bibehålls. Patentet förlitar sig alltså inte enbart på vätskans dielektriska och kylande egenskaper, utan även på batteripaketets fysiska layout för att säkerställa vätsketäta elektriska gränssnitt.

Dokumentet omfattar uttryckligen batterihus och energilagringsutrustning, men anger ingen specifik tillämpning för personbilar. Ansökan listar dielektriska vätskor, bland annat kolväte- eller esterbaserade formuleringar, och skiljer dem från konventionella kylmedel som används i indirekta system med kylplattor.