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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Kühlen von zumindest einem elektrisch betriebenen wärmeerzeugenden Bauteil, insbesondere zum Kühlen eines solchen Bauteils in einer elektrischen Hochleistungswandlerschaltung.
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Die Verlustwärme von elektronischen bzw. elektromechanischen Bauteilen muss häufig abgeführt werden, um ein Überhitzen der entsprechenden Bauteile zu verhindern. Hierbei ist es bekannt, Kühlplatten zum Kühlen dieser Bauteile einzusetzen. Ein Kühlmittelkanal kann in eine Kühlplatte eingebettet sein und von einem Kühlmittel durchströmt werden. Die Wärme von elektrischen Bauteilen muss über den Kühlkörper in die Kühlflüssigkeit übertragen werden. Häufig werden Materialien mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit eingesetzt, beispielsweise Kupfer. Eine Kühlplatte vollständig aus Kupfer herzustellen, führt dazu, dass die Kühlplatte sehr teuer und schwer wird. Es sind Ansätze bekannt, bei denen Kupferelemente in ein Material mit schlechterer Wärmeleitfähigkeit eingebettet werden. Beispielsweise ist es bekannt, Kupferelemente in Aluminiumplatten einzubetten. In der Regel werden sowohl Kupferelemente als auch Aluminiumelemente an den Kühlkanal angeschlossen bzw. fließt Kühlmittel sowohl durch die Kupferelemente als auch durch die Aluminiumplatten. Es kann dabei schwierig sein, ein geeignetes Kühlmittel zu finden, um in beiden Materialien eine Korrosion gering zu halten. Die nicht veröffentlichte Patentanmeldung
DE 10 2017 218 225.3 schlägt vor, als Material für den Kühlmittelkanal Edelstahl zu verwenden, so dass auch korrosive Kühlmittel eingesetzt werden können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung zum Kühlen bereitzustellen, die mit unterschiedlichsten Kühlmitteln gekühlt werden kann.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Anordnung zum Kühlen von zumindest einem elektrisch betriebenen wärmeerzeugenden Bauteil, insbesondere zum Kühlen eines solchen Bauteils in einer elektrischen Hochleistungswandlerschaltung, mit
- a) einer Kühlanordnung mit
- i) einem Kühlkörper aus einem ersten Material,
- ii) einer Kühlmittelführung aus einem zweiten Material,
- iii) wobei die Kühlmittelführung wärmeleitend in oder an dem Kühlkörper angeordnet ist,
- b) wobei die Kühlanordnung ausgelegt ist, dass das elektrisch betriebene Bauteil im Bereich der Kühlanordnung, insbesondere am Kühlkörper, angeordnet werden kann,
- c) wobei das zweite Material elektrisch isolierend und/oder beständig gegen eine ionisierende Flüssigkeit ausgebildet ist.
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Mit einer solchen Anordnung, insbesondere wenn ein elektrisch isolierend ausgebildetes zweites Material für die Kühlmittelführung vorgesehen ist, besteht eine sehr große Auswahl an Materialien, die gegen unterschiedlichste Kühlmittel resistent sind. Insbesondere besteht nicht die Gefahr, dass eine Korrosion aufgrund eines korrosiven Kühlmittels erfolgt.
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Ein elektrisch isolierendes Material weist einen sehr hohen elektrischen Widerstand auf. Dieser Widerstand kann beispielsweise größer als 1 MΩ (Megaohm), insbesondere größer als 10 MΩ sein. Das zweite Material für die Kühlmittelführung kann dazu einen sehr hohen spezifischen Widerstand aufweisen, insbesondere ≥ 1 MΩcm, besonders bevorzugt ≥ 10 MΩcm, besonders bevorzugt ≥ 100 MΩcm.
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Als wärmeerzeugende Bauteile können beispielsweise Halbleiterbauelemente, schaltende oder verstärkende Elemente, Transistoren, Widerstände, Transformatoren, hohe Ströme führende Leiterbahnen, insbesondere Wechselstrom mit Frequenzen größer 10 kHz führende Leiterbahnen etc. in Frage kommen. Insbesondere bei hohe Ströme führenden Leiterbahnen kann es durch Induktion zu einer hohen Hitzeentwicklung kommen.
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Eine Hochleistungswandlerschaltung im Sinne der Erfindung ist eine Schaltung, die ausgelegt ist, Leistung größer oder gleich 1 kW, insbesondere größer oder gleich 10 kW, vorzugsweise größer oder gleich 50 kW zu wandeln.
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Wandeln bedeutet, dass eine Spannung oder ein Strom hoch oder tief gesetzt wird. Außerdem kann Wandeln bedeuten, dass die Frequenz der Spannung oder des Stroms von Gleichstrom bis zur Hochfrequenz verändert wird. Beispiele für Hochleistungswandlerschaltungen sind Leistungswandler zum Laden und Entladen von Batterien, insbesondere Flussbatterien, vorzugsweise Redox-Flow-Batterien. Außerdem kann es sich um Leistungswandler zum Einspeisen von Strom in das Stromversorgungsnetz handeln. Weiterhin können Hochleistungswandlerschaltungen Leistungsgeneratoren zum Erzeugen von Wärme, Plasma, Laser oder zum Galvanisieren sein.
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Bei Hochleistungswandlerschaltungen ist eine Kühlung mit Kühlmittel aufgrund der hohen Leistung häufig unerlässlich. Auch die mit den Hochleistungswandlerschaltungen betriebenen Anwendungen benötigen häufig eine Kühlmittelkühlung. Eine Kombination der beiden Kühlsysteme kann Probleme verursachen, wenn das Kühlmittel elektrisch leitfähig ist. Ein Stromfluss von der Anwendung zur Hochleistungswandlerschaltung kann zu Störungen führen. Diese Störungen werden mit der erfindungsgemäßen Anordnung vermieden. Solche elektrischen Ströme können nicht nur zu elektrischen Störungen führen, sondern auch zu einer erhöhten Korrosion durch den elektrischen Strom führen. Eine Beschränkung auf elektrisch nicht oder schlecht leitfähige Kühlflüssigkeiten ist häufig nicht zu realisieren oder sehr unerwünscht. Mit einer Kühlmittelführung aus elektrisch nicht leitendem Material kann auch diese Korrosion unterdrückt werden.
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Die erfindungsgemäße Kühlanordnung umfasst einen aus mehreren Materialien aufgebauten Körper, der geeignet ist, Wärme von in seiner Nähe oder direkt an ihm angeordneten elektrisch betriebenen Bauteilen und/oder an ihm vorbeiströmender Umgebungsluft abzuführen. Dazu weist die Kühlanordnung einen Kühlkörper und eine Kühlmittelführung auf. Die Wärme kann an das Kühlmittel, das in der Kühlmittelführung fließt, abgeführt werden. Der Kühlkörper und die Kühlmittelführung stehen dazu in Wärme leitender Verbindung. Dies bedeutet, dass Wärme, die beispielsweise ein Wärme erzeugendes Bauteil oder die Umgebungsluft an den Kühlkörper abgibt, weiter abgeleitet wird an die Kühlmittelführung und dann weitergeleitet werden kann an ein Kühlmittel, das die Kühlmittelführung durchströmt. Bisher bestanden Vorbehalte, elektrisch nicht leitfähige Materialen für eine Kühlmittelführung einzusetzen, da es nur sehr wenige elektrisch nicht leitfähige Materialien gibt, die einen geringen Wärmewiderstand aufweisen, also in der Lage sind, ausreichend Wärme zu transportieren. Häufig sind solche Materialien auch sehr schwer zu verarbeiten, insbesondere ist es schwierig, diese in einen guten Wärme leitenden Kontakt mit dem Kühlkörper zu bringen, insbesondere zu verbinden. Durch die Verwendung eines elektrisch isolierenden Materials können zusätzlich Undichtigkeiten aufgrund von Korrosion vermieden werden.
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Das zweite Materiale kann beständig gegen eine ionisierende Flüssigkeit ausgebildet sein. Ionisierende Flüssigkeiten sind beispielsweise eine salzhaltige Lösung, eine Lauge, ein Elektrolyt einer Flussbatterie, insbesondere einer Redox-Flow-Batterie, insbesondere einer Vanadium-Redox-Flow-Batterie, eine Säure, insbesondere eine Schwefelsäure, insbesondere mit einer mindestens 30%igen Konzentration Schwefelsäure, und ein Salzsäuregemisch, insbesondere mit einer mindestens 30%igen Konzentration von Salzsäure.
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Das zweite Material kann aus Kunststoff, insbesondere einem Polymer, vorzugsweise aus PTFE (Polytetrafluorethylen) ausgebildet sein oder einen Kunststoff, insbesondere ein Polymer, vorzugsweise PTFE, aufweisen. Ein solches Material ist beständig gegen eine ionisierende Flüssigkeit und somit besonders geeignet, bei einer erfindungsgemäßen Anordnung eingesetzt zu werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann das zweite Material aus Keramik ausgebildet sein oder eine Keramik aufweisen. Auch ein solches Material ist besonders beständig gegen ionisierende Flüssigkeiten.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das zweite Material Graphit und/oder ein Nitrid, insbesondere Bornitrid, aufweist. Auch durch ein solches Material kann eine hohe Beständigkeit gegen ionisierende Flüssigkeiten erreicht werden.
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Die Kühlmittelführung kann als Schlauch ausgebildet sein. Dadurch kann die Kühlmittelführung flexibel verlegt werden. Außerdem kann sie gut in entsprechende Ausnehmungen des Kühlkörpers eingelegt werden.
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Die Kühlmittelführung kann eine Wandstärke kleiner 1 mm, vorzugsweise kleiner 0,5 mm aufweisen. Bei einer so geringen Wandstärke können Kühlmittelführungen aus einem Material verwendet werden, das eine relativ schlechte Wärmeleitfähigkeit aufweist. Aufgrund der dünnen Wandstärke ist trotzdem ein hinreichend guter Wärmeübergang vom Kühlkörper in die Kühlmittelführung bzw. zum Kühlmittel, welches in der Kühlmittelführung geführt wird, möglich.
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Die Anordnung kann das elektrisch betriebene Bauteil aufweisen, das an dem Kühlkörper in Wärme leitendem Kontakt angeordnet ist.
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Ein besonders guter Wärme leitender Kontakt kann erreicht werden, wenn das elektrisch betriebene Bauteil an dem Kühlkörper befestigt, insbesondere mit diesem verschraubt, geklammert, geklemmt, in den Kühlkörper eingebettet und/oder von diesem umschlossen ist.
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Der Kühlkörper kann zum überwiegenden Teil aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet sein. Der Begriff „überwiegender Teil“ bedeutet, dass mehr als 50 % seines Leergewichts (ohne Kühlflüssigkeit) oder mehr als 50 % seines Volumens aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet ist.
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Der Kühlkörper kann zum überwiegenden Teil aus Metall, insbesondere Aluminium und/oder Kupfer, ausgebildet sein. Durch diese Materialien kann eine besonders gute Wärmeleitung hin zur Kühlmittelführung erreicht werden.
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Der Kühlkörper kann eine Ausnehmung aufweisen und die Kühlmittelführung kann mittels einer Presspassung in der Ausnehmung angeordnet sein. Durch eine Presspassung erfolgt ein großflächiger Kontakt der Kühlmittelführung zum Kühlkörper, so dass auf weitere Wärme leitende Medien zwischen Kühlmittelführung und Kühlkörper verzichtet werden kann. Insbesondere kann auf eine Wärmeleitpaste verzichtet werden. Außerdem sind keine weiteren Befestigungsmittel notwendig, da die Kühlmittelführung aufgrund der Presspassung sicher am Kühlkörper gehalten ist.
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Zumindest bereichsweise kann zwischen der Kühlmittelführung und dem Kühlkörper eine Wärmeleitpaste vorgesehen sein. Dadurch kann der Wärmeübergang vom Kühlkörper zur Kühlmittelführung verbessert werden. Die Kühlmittelführung kann in den Kühlkörper eingeschrumpft werden. Einschrumpfen ist ein technisches Verfahren zum kraftschlüssigen Verbinden von zwei Teilen, dem das Prinzip der Wärmeausdehnung zu Grunde liegt. Es wird die Eigenschaft ausgenutzt, dass sich Stoffe mit zunehmender Wärme ausdehnen. Die miteinander zu verbindenden Teile werden mit einer Übermaßpassung gefertigt. Beide Teile können bei gleicher Temperatur nicht oder nur unter großer Krafteinwirkung miteinander verbunden oder miteinander getrennt werden. Wird das äußere Teil, also z. B. der Kühlkörper, auf eine höhere Temperatur als das innere Teil, also z. B. die Kühlmittelführung, gebracht, was zur Ausdehnung des äußeren Teils führt und anschließend auf das zu umschließende innere Teil gezogen, schrumpft es beim Erkalten wieder und presst sich so dem inneren Teil auf und bleibt dadurch mit diesem verbunden. Das gegenteilige Verfahren ist das so genannte Kalt- oder Eindehnen. Beide Verfahren können miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann ein Keramikrohr als Kühlmittelführung in einen Aluminiumkörper auf diese Art und Weise eingebracht werden.
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Die Anordnung kann ein hermetisches Gehäuse aufweisen, wobei die Kühlanordnung in dem Gehäuse angeordnet ist. Beispielsweise kann die Kühlanordnung ein Blechgehäuse aufweisen. Durch ein hermetisches Gehäuse, d. h. ein luftdicht abgeschlossenes Gehäuse, kann verhindert werden, dass aggressive Umgebungsluft in das Gehäuse und somit an die Kühlanordnung gelangt.
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Der Kühlkörper kann zwei Kühlplatten umfassen, wobei die Kühlmittelführung zwischen den Kühlplatten angeordnet ist. Dadurch kann der Kühlkörper besonders einfach hergestellt werden bzw. die Kühlmittelführung in den Kühlkörper eingebettet werden.
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Die Kühlmittelführung kann an einen Elektrolytspeicher einer Redox-Flow-Batterie angeschlossen sein. Somit kann der Elektrolyt der Redox-Flow-Batterie als Kühlmittel verwendet werden.
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In den Rahmen der Erfindung fällt außerdem eine Redox-Flow-Batterie mit einer erfindungsgemäßen Anordnung, wobei die Kühlmittelführung an einen Elektrolytspeicher der Redox-Flow-Batterie angeschlossen ist. Somit können elektronische Bauteile, beispielsweise eines Hochleistungswandlers der Redox-Flow-Batterie, auf einem Kühlkörper angeordnet werden und mit dem Elektrolyt des Elektrolytspeichers der Redox-Flow-Batterie gekühlt werden.
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In den Rahmen der Erfindung fällt außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung mit den Verfahrensschritten:
- - Anordnen eines zum kühlenden, elektrisch betreibbaren Bauteil an einem Kühlkörper,
- - Anordnen einer Kühlmittelführung aus einem elektrisch isolierenden Material in oder an dem Kühlkörper.
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Eine so hergestellte Anordnung ist geeignet, mit einem hochkorrosiven Kühlmittel, insbesondere einer ionisierenden Flüssigkeit, gekühlt zu werden.
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Die Kühlmittelführung kann in eine Ausnehmung des Kühlkörpers eingepresst werden. Dadurch kann die Kühlmittelführung auf besonders einfache Art und Weise mit dem Kühlkörper verbunden werden. Zusätzliche Befestigungsmittel sind nicht notwendig.
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Die Kühlmittelführung kann in den Kühlkörper eingegossen oder eingeschrumpft werden. Eine Ausnehmung kann in dem Kühlkörper mechanisch oder chemisch, beispielsweise durch Fräsen oder Ätzen, erzeugt werden. In diese Ausnehmung kann die Kühlmittelführung eingebracht werden.
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Weiterhin fällt in den Rahmen der Erfindung die Verwendung eines Elektrolyts eines elektrochemischen Speichers, insbesondere einer Redox-Flow-Batterie, als Kühlmittel in einer erfindungsgemäßen Anordnung. Flow-Batterien, insbesondere Redox-Flow-Batterien, besonders bevorzugt Vanadium-Redox-Flow-Batterien, können das Elektrolyt, in dem die Energie gespeichert wird, und das von einem Tank zu den Batteriezellen gepumpt wird, als Kühlmittel verwenden. Dieser Elektrolyt besteht häufig aus einer sauren Lösung, die Materialien, mit denen es in Berührung kommt, chemisch zersetzen kann. Dies gilt insbesondere für Metalle aller Art. Diese sind besonders korrosionsgefährdet. Ganz besonders gefährdet sind Anschlüsse von unterschiedlichen Metallen. Eine Korrosionsgefährdung liegt auch bei gleichen Metallen vor, wenn die Verbindung zwischen diesen mit einem weiteren Metall erfolgt, wie z. B. Löten mit Zinn, Zink, Blei von Kupferrohren oder Kupferkühlelementen.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft deswegen auch die Verwendung eines Elektrolyts eines elektrochemischen Speichers, insbesondere einer Flow-Batterie, als Kühlmedium in einer oben beschriebenen Anordnung.
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Das Elektrolyt einer Redox-Flow-Batterie besteht aus in einem Lösungsmittel gelösten Salzen. Die Zusammensetzung des Elektrolyts, genauer die Konzentration, bestimmt maßgeblich mit der Zellenspannung die Energiedichte der Redox-Flow-Batterie. Als Lösungsmittel werden häufig entweder anorganische oder organische Säuren verwendet. Die Lösungsmittel können sehr aggressiv sein. Häufig weisen sie Schwefelsäure oder Salzsäure auf oder ein Gemisch aus zumindest diesen beiden Bestandteilen. In anderen Systemen, wie der polymerbasierten Batterie, können auch einfache Kochsalzlösungen eingesetzt werden. Als verwendbare Redox-Paare kommen unter anderem Vanadium (V)-Oxid (im Vanadium-Redox-Akkumulator) oder Natriumbromid (im Natriumbromid-Redox-Akkumulator) in Kombination mit weiteren chemischen Verbindungen zur Anwendung.
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Die Verwendung einer nicht-metallischen Kühlmittelführung kann Korrosion durch das Elektrolyt verhindern oder zumindest reduzieren.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, sowie aus den Ansprüchen. Die dort gezeigten Merkmale sind nicht notwendig maßstäblich zu verstehen und derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.
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In der schematischen Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine stark schematisierte Ansicht einer Anordnung zum Kühlen von elektrisch betriebenen Wärme erzeugenden Bauteilen;
- 2 schematisiert ein Redox-Flow-Batteriesystem.
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Die 1 zeigt eine Anordnung 1 zum Kühlen von zumindest einem elektrisch betriebenen Wärme erzeugenden Bauteil 2. Die Anordnung 1 weist eine Kühlanordnung 3 auf, mit einem Kühlkörper 4 aus einem ersten Material und einer Kühlmittelführung 5 aus einem zweiten Material. Die Kühlmittelführung 5 ist Wärme leitend an, insbesondere abschnittsweise in, dem Kühlkörper 4 angeordnet. Die Kühlmittelführung 5 ist aus einem elektrisch isolierenden Material und oder einem Material, das beständig gegen eine ionisierende Flüssigkeit ist, ausgebildet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kühlmittelführung 5 in einer Ausnehmung 6 des Kühlkörpers 4 angeordnet.
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Der Kühlkörper 4 weist im Ausführungsbeipiel zwei Kühlplatten 4a, 4b auf, wobei die Kühlmittelführung 5 zwischen den Kühlplatten 4a, 4b angeordnet ist. Dazu können eine oder beide Kühlplatten 4a, 4b jeweils eine Ausnehmung 6 aufweisen. Die Kühlplatten 4a, 4b können miteinander verbunden, insbesondere geklemmt, geschweißt, gelötet, genietet oder verschraubt, sein.
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Die Kühlmittelführung 5 kann, insbesondere, wenn sie aus Kunststoff ausgebildet ist, als Schlauch ausgebildet sein. Sie kann mittels einer Presspassung in der Ausnehmung 6 angeordnet sein.
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Die Kühlmittelführung 5 kann als Kunststoffkompositrohr, insbesondere aus 20 % PP (Polypropylen) und 80 % Graphit ausgebildet sein.
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Die Kühlmittelführung 5 kann mit Spiel in der Ausnehmung 6 angeordnet sein, wobei der Zwischenraum zwischen Kühlmittelführung 5 und Ausnehmung 6 mit einer Wärmeleitpaste gefüllt sein kann.
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Die Kühlmittelführung 5 kann beispielsweise aus Keramik ausgebildet sein, und/oder insbesondere rohrförmig ausgebildet sein. Die Kühlmittelführung 5 kann, insbesondere dann, in die Aufnahme 6 eingegossen sein.
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Die Anordnung 1 kann ein Gehäuse 10 aufweisen, wobei die Kühlanordnung 3 im Gehäuse 10 angeordnet ist. Das Gehäuse 10 kann hermetisch abgeschlossen sein, so dass keine Umgebungsluft, insbesondere keine korrosive Umgebungsluft, in den Bereich der Kühlanordnung 3 gelangen kann und dort die verwendeten Materialien beschädigen kann.
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Als Material für den Kühlkörper 4 kann beispielsweise Aluminium und/oder Kupfer zum Einsatz kommen.
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2 zeigt ein Redox-Flow-Batteriesystem 301 mit hier einem bidirektionalen Wechselrichter 302. Der bidirektionale Wechselrichter 302 umfasst einen AC/DC-Wandler 303, der mit einem Netzanschluss 304 des Wechselrichters 302 verbunden ist. An den AC/DC-Wandler 303 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel drei DC/DC-Wandler 305 bis 307, die als Hochleistungswandlerschaltung ausgebildet sind oder eine solche aufweisen, angeschlossen, die jeweils an einen Batterieanschluss 308 bis 310 des Wechselrichters 302 angeschlossen sind. An die Batterieanschlüsse 308 bis 310 ist jeweils eine Batterie 311 bis 313 angeschlossen. Die Batterien 311 bis 313 können tatsächlich als Stacks, bestehend aus mehreren Flow-Batterie-Zellen, ausgebildet sein. An den Batterieanschlüssen 308 bis 310 sind jeweils erste Messeinrichtungen 314 bis 316 angeordnet, mit denen die Spannung an den Batterieanschlüssen 308 bis 310 überwacht bzw. erfasst werden kann. Dadurch wird gleichzeitig die Spannung an den Batterien 311 bis 313 überwacht. Damit kann dann auch der Ladezustand ermittelt werden. Die ersten Messeinrichtungen 314 bis 316 sind mit einer Steuerung 317 signaltechnisch verbunden. Die Steuerung 317 ist weiterhin signaltechnisch mit dem AC/DC-Wandler 303 und den DC/DC-Wandlern 305 bis 307 verbunden. Die Steuerung 317 wird durch eine Hilfsstromversorgung 318 mit Leistung versorgt. Die Stromversorgung 318 ist im Ausführungsbeispiel mit dem Netzanschluss 304 verbunden.
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Ein oder mehrere bidirektionale Wechselrichter 302, ein oder mehrere AC/DC-Wandler 303 und/oder ein oder mehrere DC/DC-Wandlern 305 bis 307 können alle allein für sich oder in Kombination jeweils ein Stromwandler sein.
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Weiterhin weist jeder Batterieanschluss 308, 309, 310 eine zweite Messeinrichtung 330 auf, die zur Strommessung am Batterieanschluss 308, 309, 310 dient. In der 3 ist nur exemplarisch eine zweite Messeinrichtung 330 für den Batterieanschluss 308 eingezeichnet. Die Batterieanschlüsse 309, 310 weißen jedoch ebenfalls entsprechende zweite Messeinrichtungen auf.
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Das Redox-Flow-Batteriesystem 301 umfasst Elektrolyt-Tanks 320, 321. Pumpen 322, 323 können Elektrolyt aus den Elektrolyt-Tanks 320, 321 zu den Batterien 311 bis 313 pumpen. Hierfür ist ein entsprechendes Leitungssystem vorgesehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist - um die Übersichtlichkeit zu wahren - nur das Leitungssystem gezeigt, mit dem die Batterie 311 versorgt wird. Weiterhin ist eine Messzelle 324 gezeigt, die zur Ladezustandsüberwachung dienen kann.
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Das Redox-Flow-Batteriesystem 301 weist weiterhin eine übergeordnete Steuerung 325 auf, mit der nicht nur der Wechselrichter 302, sondern auch beispielsweise die Pumpen 322, 323 gesteuert werden können. Die übergeordnete Steuerung 325 könnte auch im Wechselrichter 303 angeordnet sein. Insbesondere könnte sie in der Steuerung 317 angeordnet sein. Alternativ wäre es denkbar, die Steuerung 317 in die übergeordnete Steuerung 325 zu integrieren.
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Das Elektrolyt wird hier auch mittels der Kühlmittelführung durch die Kühlanordnung 332 geführt. An der Kühlanordnung 332 können zu kühlende elektrische oder elektronische Bauteile 333 angeordnet sein. Sie kann im Stromwandler also hier im bidirektionalen Wechselrichter 302 angeordnet sein. Genauer kann sie in einem oder mehreren der DC/DC-Wandler 305 bis 307 und/oder im AC/DC-Wandler 303 angeordnet sein.
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So kann das Elektrolyt zum Kühlen verwendet werden. So kann das Elektrolyt zugleich auf eine Temperatur vorgewärmt werden, die zur Umwandlung der chemischen Energie in elektrische Energie besonders gut geeignet ist. So kann der Wirkungsgrad verbessert werden. Ein Bypass 334 mit einer temperaturgesteuerten Strömungsregelungsanordnung 335 kann dafür sorgen, das bei unterschiedlichen Temperaturen des Elektrolyts und bei unterschiedlichen Wärmeentwicklungen in dem Stromwandler das Elektrolyt stets in einem Bereich gehalten wird, in dem eine energieeffiziente Umwandlung erfolgen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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