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Die Erfindung betrifft ein Entfeuchtungsverfahren für eine dielektrische Flüssigkeit eines Immersionstemperierkreislaufs, sowie einen Immersionstemperierkreislauf für einen elektrifizierten Antrieb.
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Es ist bekannt, dass elektrische Komponenten eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug immersionsgekühlt werden, also mit einer dielektrischen Flüssigkeit, das ist in der Regel ein Öl. Diese dielektrische Flüssigkeit kommt mit elektrisch-leitfähigen Bestandteilen, beispielsweise Zellen einer Hochvoltbatterie oder einer Statorwicklung einer elektrischen Antriebsmaschine, unmittelbar oder zumindest in einem möglichen Schadensfall einer elektrischen Isolierung in Kontakt. Die Isolationswirkung und die Durchschlagfestigkeit einer dielektrischen Flüssigkeit sind (neben anderen Faktoren) stark abhängig von dem aktuellen Wassergehalt. Eine dielektrische Flüssigkeit mit einem zu hohen Wassergehalt ist unbrauchbar und muss nach aktuellem technischen Stand ausgewechselt werden. Es ist daher gefordert, dass bei Bedarf Wasser aus der dielektrischen Flüssigkeit separiert und damit die Lebensdauer der dielektrischen Flüssigkeit verlängert wird. Derzeit wird dies mittels Wasserabsorber, wie beispielsweise ein Silikagel, gelöst. Ein Nachteil dabei ist jedoch, dass nicht bekannt ist, wann das eingesetzte Silikagel gesättigt ist, zumal die ursächlichen Effekte für ein Eindringen von Wasser und dessen Volumen über eine Betriebsdauer in einen Kühlkreis von Fertigungsfehlern und Toleranzen abhängen und damit nicht ausreichend genau vorhersagbar sind.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Erfindung betrifft ein Entfeuchtungsverfahren für eine dielektrische Flüssigkeit eines Immersionstemperierkreislaufs, wobei das Entfeuchtungsverfahren in einem Kühlkreis mit zumindest den folgenden Komponenten ausführbar ist:
- - einem Temperierkreislauf für ein Kühlmittel, welcher mit zumindest einer zu temperierenden Einheit mittelbar oder unmittelbar zum Übertragen von Wärme mittels des Kühlmittels thermisch verbindbar oder verbunden ist;
- - zumindest einem Chiller in dem Temperierkreislauf zum mittelbaren oder unmittelbaren Kühlen der dielektrischen Flüssigkeit eines Immersionstemperierkreislaufs;
- - zumindest einer Pumpe zum Umwälzen der dielektrischen Flüssigkeit in dem Immersionstemperierkreislauf; und
- - einem Wasserabscheider in dem Immersionstemperierkreislauf, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst:
- a. in einem Betriebszustand, in welchem Wasser aus der dielektrischen Flüssigkeit des Immersionstemperierkreislaufs entfernt werden soll, derartiges Herunterkühlen desjenigen den Chiller durchströmenden Kühlmittels, dass diese dielektrische Flüssigkeit eine Temperatur mit einer gewünscht geringen Löslichkeit für Wasser aufweist; und
- b. mittels des Wasserabscheiders, Abscheiden von ausfallendem Wasser aus der dielektrischen Flüssigkeit in dem Immersionstemperierkreislauf.
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In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
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Der Kühlkreis beziehungsweise dessen Immersionstemperierkreislauf ist beispielsweise in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs einsetzbar, beispielsweise zum Temperieren einer Hochvoltbatterie und/oder einer elektrischen Antriebsmaschine. In einer Ausführungsform umfasst der Kühlkreis mehrere Teilkreisläufe, von welchen zumindest der hier beschriebene Immersionstemperierkreislauf zum (sogenannten direkten) Temperieren eine dielektrische Flüssigkeit als Temperiermedium nutzt. Beispielsweise ist ein Teilkreislauf des Kühlkreises ein Kältemittelkreis, beispielsweise zum Klimatisieren eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs. Beispielsweise ist für eine Hochvoltbatterie ein eigener Teilkreislauf und für zumindest eine elektrische Antriebsmaschine zumindest ein separater Teilkreislauf vorgesehen, bevorzugt ebenfalls ausgeführt als Immersionstemperierkreislauf zum direkten Temperieren der zumindest einen Hochvoltbatterie beziehungsweise der zumindest einen elektrischen Antriebsmaschine. Es sei darauf hingewiesen, dass Immersionstemperieren oder Immersionskühlen bedeutet, dass das Temperiermedium in unmittelbarem Kontakt mit elektrisch-leitfähigen Elementen kommt oder kommen kann, bevorzugt für eine hohe Temperierleistung und/oder Temperaturänderungsgeschwindigkeit in dauerhaftem Kontakt mit solchen Elementen steht.
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Der hier beschriebene Temperierkreislauf ist in einer Ausführungsform dauerhaft oder schaltbar mit einer zu temperierenden Einheit unmittelbar verbunden. Der hier beschriebene Temperierkreislauf ist in einer anderen Ausführungsform dauerhaft oder schaltbar mittelbar über einen Wärmetauscher mit einer zu temperierenden Einheit, also mittelbar, verbunden. Eine solche Einheit ist beispielsweise eine Hochvoltbatterie oder eine elektrische Antriebsmaschine, aber auch eine Leistungselektronik (beispielsweise ein Pulswechselrichter, ein sogenannter OnBoard-Charger [OBC]), ein AC/DC-Wandler oder anderes. Auch als eine zu temperierende Einheit in dieser Betrachtung ist ein Wärmetauscher und ein Kondensator anzusehen, zum Austauschen von Wärme (beziehungsweise Kälte) mit einem anderen Teilkreislauf des Kühlkreises und/oder eines angeschlossenen Temperierkreislaufs und/oder mit der Umgebung.
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Der Chiller ist mit einem Kältemittelkreislauf verbunden, sodass mittels Verdampfen eines Kältemittels (mittelbar oder unmittelbar) die dielektrische Flüssigkeit des Immersionstemperierkreislaufs kühlbar ist. Der Kältemittelkreislauf ist mit einem Wärmetauscher zu der Umgebung und/oder zu einer weiteren Komponente beziehungsweise eines weiteren Teilkreis eines Kraftfahrzeugs thermisch verbunden, beispielsweise wie oben erwähnt zum Klimatisieren eines Innenraums. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Chiller auch zum Aufwärmen der dielektrischen Flüssigkeit eingerichtet. Dieser Betriebsmodus ist aber für das Entfeuchtungsverfahren, oder zumindest Schritt a. nicht erforderlich.
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Mittels der Pumpe ist die dielektrische Flüssigkeit in dem Immersionstemperierkreislauf umwälzbar, also ein erforderlicher Volumenstrom beziehungsweise ein erforderliches Druckgefälle erzeugbar. In einer Ausführungsform ist die Pumpe selbst auf unterschiedliche Volumenströme einstellbar. Alternativ ist die Pumpe volumengeregelt oder druckgeregelt und ein Volumenstrom mittels eines Regelventils einstellbar.
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Weiterhin ist ein Wasserabscheider vorgesehen, welcher dazu eingerichtet ist, abgeschiedenes (also in der dielektrischen Flüssigkeit nicht gelöstes) Wasser aufzunehmen, beispielsweise in einem Sammelbereich beziehungsweise Sammelbecken. Aufgrund der in der Regel größeren Dichte von Wasser als derjenigen der dielektrischen Flüssigkeit ist dieser Sammelbereich beispielsweise ein tiefster Bereich eines Siphon-förmigen Leitungsabschnitts für die dielektrische Flüssigkeit, bevorzugt mit einer verschließbaren Öffnung zum Ablassen von angesammeltem abgeschiedenem Wasser. Bevorzugt ist der Wasserabscheider in oder unmittelbar hinter dem Chiller angeordnet, sodass die Temperatur dort so niedrig wie möglich ist. Es sei darauf hingewiesen, dass der Wasserabscheider kein (reiner) Wasserabsorber beziehungsweise Wasseradsorber mit einem Wasser chemisch bindenden Material ist, bevorzugt kein solches chemisch bindendes Material umfasst. In einer Ausführungsform ist der Immersionstemperierkreislauf frei von einem Wasserabsorber beziehungsweise Wasseradsorber. In einer Ausführungsform ist ein (im Vergleich zu vorbekannten Lösungen) sehr klein dimensionierter Wasserabsorber beziehungsweise Wasseradsorber vorgesehen, bevorzugt unmittelbar vor der immersionsgekühlten (und zu isolierenden) Einheit, sodass eine weitere dauerhaft und damit ad-hoc wirkende Sicherheit gegen einen elektrischen Durchschlag oder ähnliches unerwünschte Folgen geschaffen ist.
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Hier ist nun also vorgeschlagen, dass zum Abscheiden von Wasser die Löslichkeit für Wasser von der dielektrischen Flüssigkeit mittels Herunterkühlen der dielektrischen Flüssigkeit mittels der Kühlleistung des Chillers heruntergesetzt wird. Der Chiller ist vorteilhafterweise bereits für andere Funktionen in dem Temperierkreislauf angeordnet, sodass keine weitere Vorrichtung vorgesehen werden muss. Damit werden Aufwand und Kosten gespart. Weiterhin ist über einen Wasserabscheider mit klarer Trennung von (ausgefälltem) Wasser und dielektrischer Flüssigkeit nachvollziehbar, wie viel Wasser abgeschieden wird. Alternativ oder zusätzlich ist mittels Überwachen der Feuchte (also des Wassergehalts) der dielektrischen Flüssigkeit nachvollziehbar, wie viel Wasser abgeschieden wird. Vor allem ist damit aber ein Trocknen der dielektrischen Flüssigkeit über eine nahezu beliebige Lebensdauer des Immersionstemperierkreislaufs möglich, während ein Trocknungsmittel, wie beispielsweise Silikagel, nach einer gewissen und in diesem Fall unbekannten Zeit gesättigt ist.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Entfeuchtungsverfahrens vorgeschlagen, dass weiterhin zumindest ein Drosselventil umfasst ist,
wobei weiterhin in einem Schritt c. während Schritt a. das Drosselventil derart geschaltet wird, dass ein Volumenstrom durch den Chiller im Vergleich zu einem zeitlich außerhalb von Schritt c. geförderten Volumenstrom durch den Chiller zumindest halbiert, bevorzugt auf 10 % bis 25 % reduziert wird, und bei dem Chiller eine Temperaturdifferenz von 15 K bis 25 K zwischen dem einströmenden und dem ausströmenden Kühlmittel erzielt wird.
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Bei vielen Anwendungsfällen ist ein Chiller derart dimensioniert, dass damit für einen maximalen oder vorherrschend vorliegenden Volumenstrom eine Temperaturdifferenz von 4 K [vier Kelvin] bis 6 K in der dielektrischen Flüssigkeit erzielbar ist. Für eine schnelle oder ausreichende Trocknung ist es vorteilhaft, eine größere Temperaturdifferenz zu erzeugen, beispielsweise von 15 K bis 25 K. Damit aber kein größer dimensionierter Chiller notwendig ist, ist hier vorgeschlagen, den Volumenstrom, welcher während des Entfeuchtungsverfahrens durch den Chiller strömt, zu verringern. Für das Entfeuchtungsverfahren ist es einzig eine Zeitfrage, aber keine Einstellung, welche die Funktionsfähigkeit beeinträchtigen könnte. Für manche Anwendungen oder Umgebungsbedingungen (beispielsweise kalte Außentemperaturen) ist es ausreichend, die Temperatur der dielektrischen Flüssigkeit nicht oder nicht weit über die normalen Betriebsanforderungen zum Temperieren der zumindest einen zu temperierenden Einheit herunterzukühlen. Sofern dies aber notwendig ist, ist mit dem Reduzieren des Volumenstroms auf 25 % oder sogar 10 % des sonst üblichen oder maximalen Volumenstroms durch den Chiller zu reduzieren.
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Weil eine Wasserbelastung der dielektrischen Flüssigkeit sich in der Regel nicht schlagartig ändert, kann mit einem ausreichenden Puffer zu einer kritischen Feuchte in der dielektrischen Flüssigkeit ein Zeitpunkt für das Durchführen des Entfeuchtungsverfahrens ausgewählt werden, in welchem zumindest der Chiller nicht zum Kühlen benötigt wird. Beispielsweise wird bei ausreichend kalter Umgebungsluft und ohne oder einem geringen Kühlbedarf an der zumindest einen zu temperierenden Einheit die dielektrische Flüssigkeit zwar mittels der Kühlleistung des Chillers heruntergekühlt, jedoch ohne oder nur vernachlässigbarem Effekt auf die betreffende Einheit. Dies ist darum der Fall, weil der Volumenstrom beziehungsweise der gekühlte Anteil von der dielektrischen Flüssigkeit im Vergleich zu der Masse der Einheit und/oder des nicht gekühlten (beispielsweise sogar aktiv mittels einer Heizeinrichtung aufgeheizten) Anteils der dielektrischen Flüssigkeit zu gering ist, um eine Kühlung der betreffenden Einheit zu bewirken. Dies gilt genauso für ein anderes Kühlmittel und davon temperierte Einheiten, wenn dieses Kühlmittel als Mittler für den Wärmeaustausch zwischen dem Chiller und der dielektrischen Flüssigkeit in einem separaten Teilkreis genutzt wird.
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Der Wasserabscheider ist zu diesem Zweck in Strömungsrichtung möglichst nah bei dem Wärmetauscher beziehungsweise Chiller, bevorzugt vor einem Zusammenführen des gekühlten Anteils der dielektrischen Flüssigkeit und dem nicht gekühlten Anteil der dielektrischen Flüssigkeit angeordnet. Bevorzugt ist auch der Wärmetauscher eines separaten Immersionstemperierkreislaufs möglichst nah hinter dem Chiller des Temperierkreislaufs mit dem (beispielsweise nicht dielektrischen) Kühlmittel angeordnet. Es sei darauf hingewiesen, dass die Strömungsrichtung in einer Ausführungsform umkehrbar ist. In einer Ausführungsform ist dennoch die Strömungsrichtung in dem Wärmetauscher beziehungsweise Chiller unveränderbar. In einer Ausführungsform ist der Wasserabscheider in der Strömungsrichtung während des oder eines besonders vorteilhaften Betriebs des Entfeuchtungsverfahrens wie beschrieben angeordnet. Alternativ ist sowohl vor als auch hinter dem Wärmetauscher beziehungsweise Chiller ein Wasserabscheider angeordnet.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Entfeuchtungsverfahrens vorgeschlagen, dass während Schritt c. ein größerer Anteil desjenigen in dem Temperierkreislauf umgewälzten Kühlmittels über eine Bypass-Leitung an dem Chiller vorbeigeleitet wird,
wobei bevorzugt der in Summe durch den Chiller und die Bypass-Leitung umgewälzte Volumenstrom im Vergleich zu einem zeitlich außerhalb von Schritt c. geförderten Volumenstrom konstant ist.
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Wie bereits oben mit dem Drosselventil beschrieben, ist hier zu dem gleichen Zweck vorgeschlagen, dass während des Ausführens des Entfeuchtungsverfahrens nur ein geringerer Anteil des Kühlmittels durch den Chiller und/oder der dielektrischen Flüssigkeit durch den Wärmetauscher geleitet wird. Dabei ist ein Mischventil und/oder ein steuerbares Drosselventil eingesetzt, um den Chiller und die Bypass-Leitung mit einem geeigneten Volumenstrom zu versorgen. Im Vergleich zu einer reinen Drosselung beziehungsweise Verminderung des gesamten Volumenstroms in dem Immersionstemperierkreislauf beziehungsweise Temperierkreislauf ist damit ein normaler, beispielsweise ein konstanter, Volumenstrom umsetzbar, während in dem Immersionstemperierkreislauf das Entfeuchtungsverfahren ausgeführt wird. Beispielsweise ist dann eine Entfeuchtung während eines ansonsten normalen Betriebs des Temperierkreislaufs und/oder des Immersionstemperierkreislaufs ermöglicht.
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Aber auch in einem Nebenbetrieb, wenn also kein Temperierbedarf oder zumindest kein Kühlbedarf vorliegt, ist damit der Vorteil erzielbar, dass der geringere kalte Anteil des Kühlmittels wieder von dem übrigen nicht gekühlten, sondern durch die Bypass-Leitung geförderten, Kühlmittel wieder erwärmt wird. Dadurch werden die Einheiten nicht übermäßig gekühlt beziehungsweise auch ein Wärmeübertrag auf das Kühlmittel, und besonders auf die zu trocknende dielektrische Flüssigkeit, aufgrund des geringeren Temperaturgefälles von der Wärme der Einheiten aufgewärmt. Zudem wird ausgefälltes Wasser, das nicht in dem Wasserabscheider abgeschieden worden ist, wieder in der insgesamt wärmeren dielektrischen Flüssigkeit gelöst, sodass es nicht an einem anderen Hinterschnitt in dem Temperierkreislauf beziehungsweise einer Einheit abgeschieden wird. Alternativ oder zusätzlich wird solches ausgefälltes Wasser, welches nicht abgeschieden worden ist, zwar nicht sofort wieder (vollständig) in der dielektrische Flüssigkeit gelöst, aber der Volumenstrom weist eine solche Geschwindigkeit auf, dass ausgefällte Wassertropfen (zumindest mit hoher Wahrscheinlichkeit oder zum größten Teil) mitgerissen werden und damit auch ein Abscheiden an anderer Stelle in dem Temperierkreislauf beziehungsweise einer der Einheiten unterbunden ist.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Entfeuchtungsverfahrens vorgeschlagen, dass vor Beginn von Schritt a. in einem Schritt d. die zumindest eine zu temperierende Einheit in dem Temperierkreislauf auf eine vorbestimmte Temperatur oberhalb von Raumtemperatur aufgeheizt wird.
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Bei dieser Ausführungsform wird erzielt, dass in einem Betriebsmodus die Einheiten nicht zu sehr heruntergekühlt werden, sondern aufgrund ihrer Trägheit trotz Kühlung mittels dem für das Entfeuchtungsverfahren heruntergekühlten Kühlmittel nicht übermäßig gekühlt werden. In einer Ausführungsform werden dabei die Umgebungsbedingungen, die Leistungsabfrage und/oder der Kühlungsbedarf an anderer Stelle des Kühlkreises genutzt, um einen Wärmeabfuhrbedarf in ein Aufheizen der zumindest einen zu temperierenden Einheit in dem Kühlkreis umzusetzen.
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Alternativ oder zusätzlich ist die Wärme der zumindest einen aufgeheizten Einheit dazu eingesetzt, die Löslichkeit von Wasser in der dielektrischen Flüssigkeit zu erhöhen und eben das oben erwähnte unerwünschte Abscheiden von ausgefälltem Wasser an anderer Stelle als dem Wasserabscheider zu vermeiden. Auch ist es vorteilhaft, die Temperatur zu erhöhen, um eventuell ausgefälltes und an anderer Stelle abgeschiedenes Wasser in der dielektrischen Flüssigkeit zu lösen und somit ebenfalls über das Entfeuchtungsverfahren in dem Wasserabscheider zielgerichtet abzuscheiden.
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Es sei darauf hingewiesen, dass mit Raumtemperatur hier der physikalische Richtwert von 20 °C [zwanzig Grad Celsius] gemeint ist. In einer Ausführungsform ist die zu temperierende Einheit auf bis zu ihrer maximal zulässigen Betriebstemperatur, beispielsweise 60 °C, aufgeheizt.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Entfeuchtungsverfahrens vorgeschlagen, dass weiterhin zumindest ein Schaltventil umfasst ist,
wobei weiterhin in einem Schritt e. während Schritt a. das Schaltventil derart geschaltet wird, dass weniger bis keine der zu temperierenden Einheiten in dem Temperierkreislauf mit dem in Schritt a. gekühlten Kühlmittel beströmt werden, wobei bevorzugt die Kälteleistung des Chillers mittels eines internen Kondensators zumindest zu einem Teil entzogen, und besonders bevorzugt einem separaten Kühlkreis zugeführt wird.
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Bei diesem Zustand wird das Entfeuchtungsverfahren besonders energieeffizient ausgeführt, indem die Einheiten insgesamt oder weniger Einheiten oder auch kleinere Einheiten mit dem gekühlten Kühlmittel beaufschlagt werden und damit ein größerer Wärmeeintrag in das Kühlmittel stattfinden würde. In einer bevorzugten Ausführungsform wird diejenige in diesem verkleinerten Temperierkreislauf umgewälzte dielektrische Flüssigkeit mittels des Entfeuchtungsverfahrens getrocknet, also das Wasser ausgefällt und abgeschieden.
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Anschließend wird der beströmte Teil des Kühlkreises wieder vergrößert, sodass die frisch aufbereitete wasserarme dielektrische Flüssigkeit in die anderen Abschnitte des Immersionstemperierkreislaufs gefördert und noch nicht aufbereitete dielektrische Flüssigkeit in den Abschnitt des verkleinerten Immersionstemperierkreislaufs gefördert wird. Sobald die frische gegen die noch nicht aufbereitete dielektrische Flüssigkeit ausgetauscht oder zumindest zu einem großen Teil ersetzt ist, wird das Verfahren gemäß Schritt e. wiederholt, also nun dieser Teil der noch nicht aufbereiteten dielektrischen Flüssigkeit getrocknet. Das wiederum wird so lange wiederholt, bis die gesamte dielektrische Flüssigkeit aufbereitet ist und/oder eine geschätzte oder erfasste Feuchte der dielektrischen Flüssigkeit, beispielsweise 20 ppm [zwanzig Parts per million] oder weniger, bevorzugt bei anzunehmender relevanter Menge von ausgefälltem Wasser in dem Temperierkreislauf oder zum Vorhalten eines Puffers von 10 ppm oder weniger, erzielt ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die zugeführte Kälte zum Trocknen der dielektrischen Flüssigkeit über einen internen (ersten) Kondensator wieder abgeführt, also über den Kondensator wieder Wärme zugeführt. Damit ist die bereitgestellte Kälte für andere Zwecke nutzbar machbar und/oder schnell (beispielsweise an die Umgebung) abführbar, sodass die zu temperierenden Einheiten nicht oder nicht übermäßig entgegen den aktuellen Bedarf gekühlt werden. Beispielsweise ist der zusätzliche interne Kondensator in den Kältemittelkreis des Chillers eingebunden, sodass auch dort die (dort als Wärme eingebrachte) Leistung wieder neutralisierbar oder reduzierbar ist.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Entfeuchtungsverfahrens vorgeschlagen, dass eine Mehrzahl von Einheiten in dem Temperierkreislauf beziehungsweise Immersionstemperierkreislauf angeordnet sind, welche während Schritt a. jeweils separat von demjenigen mittels des Chillers gekühlten Kühlmittel beziehungsweise dielektrischen Flüssigkeit durchströmt werden, wobei bevorzugt die Dauer von Schritt a. abhängig von der notwendigen Zeit zum zumindest einmaligen Austauschen von demjenigen in der jeweiligen Einheit aufnehmbaren Flüssigkeitsvolumen von dem Kühlmittel festgesetzt wird.
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Bei dieser Ausführungsform wird ein jeweils einheiten-spezifischer Trocknungsvorgang ausgeführt. Dabei ist das in einer Einheit aufnehmbare Volumen des Kühlmittels beziehungsweise der dielektrischen Flüssigkeit stark unterschiedlich. Indem diese Einheiten separat oder in kleineren Gruppen beströmt werden, ist eine dedizierte Trocknung ermöglicht. Das ist beispielsweise vorteilhaft für eine gezielte Temperaturführung, bevorzugt während eines Leistungsbetriebs an der betreffenden Einheit und/oder an den jeweils anderen Einheiten. Ebenso ist es vorteilhaft für unterschiedlich hohe beziehungsweise tiefe Grenztemperaturen für die jeweiligen Einheiten. Weiterhin ist es in dem Immersionstemperierkreislauf vorteilhaft für ein stückweises Trocknen, vor allem mit dem Fokus auf gegebenenfalls ausgefälltes und in den betreffenden Einheiten und/oder deren spezifischen Zuleitungen und Ableitungen abgeschiedenes Wasser.
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Wenn die Dauer des Ausführens des Entfeuchtungsverfahren separat für einzelne oder Gruppen von Einheiten ausgeführt wird, dann ist zum einen das Entfeuchtungsverfahren einfach und sicher bis zu einem gewünschten Trocknungsgrad beziehungsweise eine gewünschte maximale Restfeuchte (beispielsweise von 20 ppm oder weniger) erzielbar, bevorzugt ohne die Notwendigkeit einer Überwachung der tatsächlichen Restfeuchte. Es ist dann ausreichend, das in dem Wasserabscheider gesammelte ausgefällte Wasser zu leeren, und zwar selbsttätig geregelt, regelmäßig in Wartungszyklen und/oder nach einem jeweiligen Füllgrad. Eine Leerung des Wasserabscheiders beziehungsweise ein Abführen des gesammelten ausgefällten Wassers ist in einer Ausführungsform vollautomatisch ausgeführt, beispielsweise bei ausreichender Reinheit des Wassers an die Umgebung, oder eine Aufforderung zum Leeren von Hand, bevorzugt verbunden mit einem Betriebsstopp für die mittels der dielektrischen Flüssigkeit zu temperierenden Einheiten, wenn eine erforderliche Leerung nicht vorgenommen worden ist.
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Alternativ wird ein Feuchtegehalt nicht dauerhaft beziehungsweise in kurzen Abständen (beispielsweise gemäß einer Regelkreisfrequenz) überwacht, sondern in Stichproben ermittelt. Dann ist es auch vorteilhaft, die Dauer des Entfeuchtungsverfahrens von dem aufnehmbaren Flüssigkeitsvolumen abhängig zu machen und anschließend eine Messung durchzuführen, welche mit hoher Wahrscheinlichkeit ein gewünschtes Ergebnis aufzeigt.
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Es sei darauf hingewiesen, dass nicht zwangsläufig ein einziger Umlauf, also ein einmaliges Austauschen des Kühlmittels beziehungsweise der dielektrischen Flüssigkeit in der betreffenden Einheit oder Gruppe von Einheiten und zugehörigen spezifischen Zuleitungen und Ableitungen ausreichend ist. Oftmals ist ein mehrfaches Austauschen notwendig, beispielsweise drei bis vier Umläufe. In einer Ausführungsform ist dies auch dann ausreichend, wenn lediglich ein Teilvolumenstrom durch den Chiller geleitet wird, wie beispielsweise oben bei der Ausführungsform mit der Bypass-Leitung beschrieben. Alternativ wird die Anzahl der Umläufe dann mit dem Divisor oder einer davon abweichenden Zahl als Faktor multipliziert, also beispielsweise 15 [fünfzehn] Umläufe durchgeführt, wenn 20 % [zwanzig Prozent] des Volumenstroms (Divisor ist dann 5) durch den Chiller geleitet werden und 3 [drei] Umläufe gewünscht sind.
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Alternativ oder zusätzlich ist der Volumenstrom bereits durch das separate Trocknen von der dielektrischen Flüssigkeit nach den Einheiten derart verringert, dass in dieser Ausführungsform der gesamte (verringerte) Volumenstrom oder ein größerer Anteil des (verringerten) Volumenstroms durch den Chiller geleitet wird. Dadurch werden wiederum weniger Umläufe benötigt. In einer Ausführungsform ist die Gesamtdauer bei einem Trocknen der gesamten dielektrischen Flüssigkeit beziehungsweise aller Einheiten in dem Immersionstemperierkreislauf im Vergleich zu einem Verfahren, bei welchem alle Einheiten gleichzeitig beströmt werden, verringert, weil die Effizienz im Vergleich dazu gesteigert ist. Das liegt zum Beispiel daran, dass der Wärmeeintrag der jeweiligen Einheiten geringer ist als von allen Einheiten gleichzeitig, sodass schneller die gewünscht niedrige Ausfälltemperatur der dielektrischen Flüssigkeit erreicht wird. Weiterhin liegt es zum Beispiel daran, dass bei den Einheiten unterschiedliche Grenztemperaturen anfahrbar sind, also eine Einheit aufgrund einer tieferen zulässigen Temperatur schneller als eine andere mit einer höheren unteren Grenztemperatur getrocknet werden kann. Weitere Gründe ergeben sich aus der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Entfeuchtungsverfahrens vorgeschlagen, dass die Schritte so lange wiederholt werden, bis mittels des Chillers eine Temperatur von 10 °C, bevorzugt von 6 °C, oder weniger in der dielektrischen Flüssigkeit erzielt ist,
und bevorzugt dann noch mindestens einen vollen Umlauf, bevorzugt mehrere Umläufe, der dielektrischen Flüssigkeit in dem Immersionstemperierkreislauf auf dieser Temperatur gehalten wird.
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Bei dieser Ausführungsform wird das Entfeuchtungsverfahren Temperatur-geregelt ausgeführt. Hierbei ist die Annahme, dass das Wasser sicher in ausreichender Menge ausgefällt ist, sowie das ausgefällte Wasser zu einem ausreichend hohen Anteil in dem Wasserabscheider abgeschieden ist. In einer Ausführungsform wird dies ausschließlich derart geregelt. Alternativ wird währenddessen oder anschließend eine Feuchte der dielektrischen Flüssigkeit überwacht beziehungsweise ermittelt und das Entfeuchtungsverfahren solange ausgeführt, bis ein gewünschter Trocknungsgrad überprüft oder mit hoher Wahrscheinlichkeit (beispielsweise mit einer entsprechenden zeitlichen Verlängerung) erzielt ist.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die Dauer und die Feststellung eines vollständigen Umlaufs in einer Ausführungsform geschätzt, berechnet oder empirisch ermittelt ist. In einer Ausführungsform ist zudem der Trocknungsgrad für einen oder eine Mehrzahl von geeigneten Messpunkten festgelegt, mit der Annahme oder empirischen Erfahrung, dass die gewünschte elektrische Isolationseigenschaft dann im gesamten Immersionstemperierkreislauf wie gewünscht eingestellt ist. Beispielsweise ist der Trocknungsgrad höher, also der Wasseranteil geringer, ausgelegt als dies für einen optimalen Betrieb der einzelnen Einheiten notwendig ist.
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In einer Ausführungsform ist die gewünschte niedrige Temperatur für eine Einheit des Temperierkreislaufs zu niedrig, zumindest in einem aktuellen Betriebszustand. Dann ist es vorteilhaft, diese Einheit während des Entfeuchtungsverfahrens wie oben beschrieben nicht zu beströmen und ein Trocknen entweder bei einer höheren Temperatur in dieser Einheit durchzuführen oder diese Einheit einzig durch ein Austauschen der dielektrischen Flüssigkeit zu trocknen. In letzterem Fall wird also diese Einheit nicht einer solchen geringen Temperatur ausgesetzt und stattdessen ein ausreichend guter Trocknungsgrad durch Austauschen der dielektrischen Flüssigkeit in der betreffenden Einheit erzielt, ähnlich wie dies bereits oben mit Bezug auf die vorteilhaft verringerten Volumina beschrieben ist. Um einen ausreichenden Trocknungsgrad zu erzielen, ist es unter Umständen vorteilhaft, diesen Vorgang aufgrund von Mischungseffekten mehrfach zu wiederholen.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Entfeuchtungsverfahrens vorgeschlagen, dass für einen Betriebszustand, in welchem Wasser aus der dielektrischen Flüssigkeit entfernt werden soll, zumindest eine der folgenden Bedingungen in dem Temperierkreislauf beziehungsweise Immersionstemperierkreislauf vorliegt:
- - eine mittels eines Sensors erfasster zu hoher Anteil von gelöstem Wasser in der dielektrischen Flüssigkeit, bevorzugt von mehr als 30 ppm, besonders bevorzugt von 20 ppm oder weniger;
- - ein Kühlungsbedarf an zumindest einer der zu temperierenden Einheiten;
- - eine geringe Leistungsabfrage an der zumindest einen zu temperierenden Einheit;
- - ein Ladebetriebszustand einer Hochvoltbatterie für einen elektrifizierten Antrieb eines Kraftfahrzeugs; und
- - ein Wartungszustand eines Kraftfahrzeugs mit diesem Immersionstemperierkreislauf.
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Hier ist vorgeschlagen, dass bestimmte Randbedingungen vorliegen, während das Entfeuchtungsverfahren ausgeführt wird. Diese und die Vorteile sind bereits teilweise vorhergehend erwähnt worden. Wie bereits erwähnt, steigt eine in der dielektrischen Flüssigkeit gelöster Wassermenge in der Regel langsam an. Es besteht also meist nicht die Notwendigkeit, innerhalb eines engen Zeitfensters das Entfeuchtungsverfahren auszuführen. Vielmehr kann zum Sparen von Energie, zur Steigerung von einem Komfort und/oder zum Beibehalten einer gewünschten Leistungsfähigkeit der zu temperierenden Einheiten vorteilhaft, einen Zeitpunkt auszuwählen, in welchem zumindest eine der oben genannten Randbedingungen erfüllt ist.
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In einer Ausführungsform wird das Entfeuchtungsverfahren ohne (direkte) Messungen des Wasseranteils in der dielektrischen Flüssigkeit regelmäßig, beispielsweise in Wartungsintervallen, ausgeführt. Alternativ oder zusätzlich wird die Feuchte überwacht oder regelmäßig gemessen und einzig bei Überschreiten eines festgelegten Grenzwerts (beispielsweise mehr als 30 ppm [dreißig Parts per million] oder mehr als 20 ppm) das Entfeuchtungsverfahren möglich beziehungsweise zwangsläufig ausgeführt.
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In einer Ausführungsform wird ausgenutzt, dass an zumindest einer Einheit in dem Temperierkreislauf und/oder in dem Immersionstemperierkreislauf ein Kühlen erforderlich ist. Dann wird das Entfeuchtungsverfahren zusätzlich zum Kühlen der betreffenden Einheit genutzt. Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist zudem die erhöhte Löslichkeit für möglicherweise an anderen Stellen (beispielsweise in der betreffenden warmen Einheit) abgeschiedenem Wasser gegeben, sodass dieses Wasser zu dem Wasserabscheider verbessert hinführbar und dort abscheidbar ist.
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In einer Ausführungsform liegt gerade an zumindest einer der Einheiten in dem Temperierkreislauf und/oder in dem Immersionstemperierkreislauf eine geringe Leistungsabfrage vor, beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug ein Halten an einer Ampel, ein Abstellen auf einem Parkplatz oder ein Segelbetrieb beziehungsweise eine Bergab-Fahrt (bevorzugt ohne Rekuperation). Beispielsweise bei einer Hochvoltbatterie ist eine kritische untere Temperatur aufgrund der gewünschten Performance im Betriebszustand deutlich höher als ohne Nutzung, bei welcher diese Temperaturgrenze dann beispielsweise allein von den eingesetzten Materialien abhängt. Wenn die Leistungsabfrage aber gering oder nicht vorhanden ist, ist auch ein Unterschreiten einer ansonsten im Betrieb unerwünscht niedrigen Temperaturgrenze unkritisch.
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Besonders vorteilhaft ist es, das Entfeuchtungsverfahren während eines Ladebetriebszustands eines elektrifizierten Kraftfahrzeugs durchzuführen. Dabei ist sichergestellt, dass kein übermäßiges Entladen stattfinden kann und zudem oftmals die Einheiten nicht auf einer erhöhten Temperatur für eine gute Performance gehalten werden müssen, weil diese sich bis zu einer Betriebsaufnahme wieder ausreichend durch die Umgebung aufwärmen werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird (wie bereits oben beschrieben aber im Gegenteil) die Wärme einer Stromzufuhr in die Hochvoltbatterie und gegebenenfalls beteiligte Leistungselektronik genutzt, um die Vorteile einer hohen Löslichkeit für Wasser im Großteil des Immersionstemperierkreislauf nutzen zu können, bei gleichzeitig einer geringen Temperatur in dem Chiller zum effizienten Abscheiden von Wasser gezielt in dem Wasserabscheider.
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In einer Ausführungsform wird ein Wartungszustand erkannt oder von Hand eingegeben, dass ein solcher vorliegt, oder ein Wartungsmitarbeiter mittels eines Wartungsprotokolls angewiesen, das Entfeuchtungsverfahren von Hand zu starten. Bei einem ausreichend geringen Anstieg der Feuchte der dielektrischen Flüssigkeit ist es ausreichend, das Entfeuchtungsverfahren, bevorzugt ausschließlich, im Rhythmus der Wartungsintervalle auszuführen. Es sei darauf hingewiesen, dass dies nicht zwangsläufig bedeutet, dass die Einheiten während des Ausführens des Entfeuchtungsverfahrens im Wartungszustand nicht (beispielsweise zu Prüfungszwecken) betrieben werden dürfen. Vielmehr ist auch eine Kombination mit einer der vorgenannten Bedingungen vorteilhaft.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Entfeuchtungsverfahrens vorgeschlagen, dass der Chiller in dem Immersionstemperierkreislauf angeordnet ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist die dielektrische Flüssigkeit mit dem Chiller unmittelbar temperierbar, also für das Entfeuchtungsverfahren herunterkühlbar. Damit ist das Entfeuchtungsverfahren mit einer hohen Effizienz ausführbar und es sind (je nach Ausführungsform und Anordnung der zu temperierenden Einheiten) weniger Nebeneinflüsse beim Ausführen des Entfeuchtungsverfahrens zu beachten, wie beispielsweise die zulässige untere Grenztemperatur und/oder die aktuell vorliegende Wärme (-kapazität) in einer Einheit, welche nicht in dem Immersionstemperierkreislauf angeordnet ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Immersionstemperierkreislauf für einen elektrifizierten Antrieb vorgeschlagen eines Kraftfahrzeugs, wobei der Immersionstemperierkreislauf zumindest die folgenden Komponenten umfasst:
- - einen Temperierkreislauf, welcher mit zumindest einer zu temperierenden Einheit verbindbar oder verbunden ist;
- - zumindest einen Wärmetauscher zum Kühlen der dielektrischen Flüssigkeit, wobei der Wärmetauscher selbst ein Chiller oder mittels eines Chillers eines separaten Temperierkreislaufs mit Kälte versorgbar ist;
- - einen Wasserabscheider zum Abführen von Wasser in flüssiger Form.
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Der Immersionstemperierkreislauf ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserabscheider in dem Immersionstemperierkreislauf in Strömungsrichtung unmittelbar hinter dem Wärmetauscher angeordnet ist.
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Hier ist ein Immersionstemperierkreislauf beschrieben, wie beispielsweise bereits oben mit Bezug auf das Entfeuchtungsverfahren beschrieben. Es wird insoweit und vor allem auf die optionalen Merkmale des dortigen Immersionstemperierkreislaufs Bezug genommen. Es sei darauf hingewiesen, dass das Entfeuchtungsverfahren zwar einzig mit dem Einsatz eines Fördermittels für die dielektrische Flüssigkeit, also einer Pumpe, ausführbar ist, jedoch der hier vorgeschlagene Immersionstemperierkreislauf lediglich bevorzugt eine eigene separate Pumpe aufweist. Der Wasserabscheider (bevorzugt der gesamte Immersionstemperierkreislauf) ist hier nicht allein mit einem chemischen Trocknungsmittel, bevorzugt ohne, ausgeführt. Beispielsweise ist der Wasserabscheider nach Art eines Siphons ausgeführt, bei welchem sich das ausgefällte Wasser aufgrund der größeren Dichte im Vergleich zu der dielektrischen Flüssigkeit im tiefsten Bereich absetzt und somit aus der umgewälzten Flüssigkeit abgeschieden ist. In einer Ausführungsform ist zudem eine Abtrennvorrichtung vorgesehen, welche ein zurückfließen des abgeschiedenen Wassers als Strömungsbarriere unterbindet oder zumindest erschwert. Besonders bevorzugt ist das dort abgeschiedene Wasser selbsttätig oder von Hand ohne oder mit einem ausreichend geringen Anteil von der dielektrischen Flüssigkeit abführbar. Damit ist zumindest die Menge an nachzufüllender dielektrischer Flüssigkeit erheblich reduziert im Vergleich zu einem vollständigen Austauschen der dielektrischen Flüssigkeit.
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Hier ist nun zudem vorgeschlagen, dass der Wasserabscheider sich in Strömungsrichtung unmittelbar hinter dem (bevorzugt als Chiller ausgeführten) Wärmetauscher befindet, sodass dort noch eine tiefe Temperatur oder genau dort die tiefste Temperatur vorliegt. Damit ist eine Wahrscheinlichkeit eines Abscheidens von ausgefälltem Wasser in dem Wasserabscheider besonders hoch. Es sei darauf hingewiesen, dass also nicht allein in Kombination mit dem Ausführen des zuvor beschriebenen Entfeuchtungsverfahrens ein Vorteil erzielt wird. Vielmehr ist auch zumindest bei extremen Betriebszuständen ein Vorteil erzielt. Beispielsweise ist dann in diesen Betriebszuständen ein (gegebenenfalls kurzes) Entfeuchtungsverfahren ausgeführt. Vor allem ist aber bei einer Kombination von einem unerwünscht hohen gelösten Wasseranteil in der dielektrischen Flüssigkeit und einer aufgrund des vorliegenden Kühlungsbedarfs von der zumindest einen zu temperierenden Einheit erforderlichen niedrigen Temperatur der dielektrischen Flüssigkeit ein Abscheiden von Wasser in anderen Abschnitten des Temperierkreislaufs vermieden oder zumindest erheblich reduziert.
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Es sei darauf hingewiesen, dass das Wasser hier in flüssiger, bevorzugt chemisch reinen, Form (Viskosität beispielsweise zwischen etwa 0,8 mPAs [acht Zehntel Milli-Pascal Sekunden] bis etwa 1,5 mPas) abgeführt wird, also nicht chemisch an einen Feststoff oder ein hochviskoses Gel gebunden beziehungsweise absorbiert oder adsorbiert ist. Damit ist das Wasser wieder nutzbar, kein zusätzliches teures und/oder bedenkliches Material eingesetzt und die Wassermenge einfach messbar.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Immersionstemperierkreislaufs vorgeschlagen, dass weiterhin zumindest ein Sensor zum Überwachen von gelöstem Wasser in der dielektrischen Flüssigkeit, bevorzugt von 20 ppm oder weniger, vorgesehen ist,
wobei bevorzugt weiterhin eine Wassermenge in einem Sammelbereich des Wasserabscheiders überwacht wird mittels zumindest einer der folgenden Komponenten:
- - ein elektrischer Kontakt;
- - einen Lichtsensor zum Erfassen einer optischen Eigenschaft der Flüssigkeit in dem Sammelbereich des Wasserabscheiders; und
- - einen Schwimmkörper zum Erfassen eines Wasserspiegels in dem Sammelbereich.
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Bei dieser Ausführungsform ist ein Sensor vorgesehen, mit welchem ein Wasseranteil in der dielektrischen Flüssigkeit überwachbar ist. Hier und allgemein wird unter einem Überwachen ein selbstständig (bevorzugt regelmäßig) wiederholtes, bevorzugt in einer Regelungsfrequenz ausgeführtes, Messen von dem Wasseranteil in der dielektrischen Flüssigkeit verstanden. Wenn ein Grenzwert überschritten wird, wird das Entfeuchtungsverfahren gestartet, ein Hinweis gegeben, dass ein Entfeuchtungsverfahren zeitnah ausgeführt werden wird oder werden sollte, und/oder ein Betriebsstopp der zumindest einen zu temperierende Einheit ausgelöst. Beispielsweise liegt ein solcher Grenzwert bereits bei 20 ppm [zwanzig Parts per million] oder weniger. Damit ist eine Beschädigung oder eine geringe Performance der Einheit vermieden und/oder für eine empirisch festgestellte lokale und/oder potenziell schädliche Abweichung der tatsächlichen Feuchte der dielektrischen Flüssigkeit nach oben ein Puffer gebildet.
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Unabhängig davon ist in einer vorteilhaften Ausführungsform eine Wassermenge in dem Sammelbereich, beispielsweise dem tiefsten Bereich eines Siphon-artigen Abschnitts, des Wasserabscheiders mittels eines Lichtsensors und/oder eines Schwimmkörpers überwacht. Beispielsweise wird damit eine Überfüllung des Wasserabscheiders vermieden. Alternativ oder zusätzlich ist damit eine Effizienz der Durchführung eines Entfeuchtungsverfahrens überwacht, beispielsweise die Zunahmegeschwindigkeit der Wassermenge überwacht. Wenn die Zunahmegeschwindigkeit ausreichend gering ist oder eine Zunahme gestoppt ist, wird das Entfeuchtungsverfahren gestoppt, bevorzugt ohne dass dabei eine Feuchte der dielektrischen Flüssigkeit gemessen oder überwacht wird. Der elektrische Kontakt ist beispielsweise bei einer vorbestimmten maximalen Füllhöhe positioniert, sodass ein deutlich abgegrenzt erhöhter Stromfluss detektiert wird, wenn diese maximale Füllhöhe mit dem deutlich besser elektrisch-leitfähigen Wasser in Kontakt kommt. Der Lichtsensor ist beispielsweise zum Messen einer Farbe, einer Helligkeit und/oder eines Brechungswinkels eingerichtet, welche bei dem Wasser und der dielektrischen Flüssigkeit unterschiedlich sind. Der Schwimmkörper weist eine Dichte auf, welche auf Wasser schwimmt, aber nicht in der dielektrischen Flüssigkeit. Verbunden mit einem Lagesensor des Schwimmkörpers ist somit der Füllstand ermittelbar. Bevorzugt werden diese Messverfahren über eine minimale Dauer und/oder gemeinsam mit einer Messung der aktuell anliegenden Beschleunigung ausgeführt, um Fehlermeldungen aufgrund von Bewegungen des Wasserabscheiders weitestgehend ausschließen zu können.
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Es sei darauf hingewiesen, dass der tiefste Abschnitt des Wasserabscheiders bezogen auf das Erdschwerefeld und eine zu dem Erdschwerefeld in einem normalen Zustand befindlichen Immersionstemperierkreislauf definiert ist, beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug auf geradem Untergrund. Bevorzugt ist der tiefste Abschnitt auch in anderen räumlichen Lagen des Immersionstemperierkreislauf der tiefste beziehungsweise ein räumlich lokales Minimum des Wasserabscheiders. Es sei darauf hingewiesen, dass es nicht erforderlich ist, dass in anderen Abschnitten des Immersionstemperierkreislaufs tiefere Abschnitte für die dielektrische Flüssigkeit vorliegen. Bevorzugt ist in Strömungsrichtung zwischen dem (bevorzugt als Chiller ausgeführten) Wärmetauscher und dem Wasserabscheider kein tieferer Abschnitt vorgesehen, also der Abschnitt des Immersionstemperierkreislaufs zwischen dem Wärmetauscher und dem Wasserabscheider frei von tieferliegenden Hinterschnitten als dem tiefsten Abschnitt des Wasserabscheiders, besonders bevorzugt frei von jeglichen Hinterschnitten, zumindest in Form von räumlichen lokalen Minima bezogen auf das Erdschwerefeld.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
- 1 ein Schaltbild eines Temperierkreislaufs in einem Immersionstemperierkreislauf;
- 2 ein Schaltbild eines Temperierkreislaufs mit einem separaten Batteriekühlkreis;
- 3 in einem Diagramm von einer dielektrischen Flüssigkeit eine Sättigungskurve für Wasser;
- 4 in einer Teilschnittansicht ein Wasserabscheider in einer ersten Ausführungsform;
- 5 in einer Teilschnittansicht ein Wasserabscheider in einer zweiten Ausführungsform; und
- 6 in einem Flussdiagramm ein Entfeuchtungsverfahren.
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In 1 ist ein Schaltbild eines Temperierkreislaufs 4, welcher in einen Immersionstemperierkreislauf 2 mit jeweils nur angeschnitten gezeigten Teilkreisläufen, nämlich hier rein optional einem Kältemittelkreis 14 und einem (bevorzugt ebenfalls immersionsgekühlten) Maschinenkühlkreis 16, verbunden über einen Wärmetauscher 26 und einen (zweiten) Kondensator 27 beziehungsweise einen Chiller 6 eingebunden ist. Mittels des Kältemittelkreises 14 ist beispielsweise ausschließlich oder unter anderem ein Innenraum eines Kraftfahrzeugs temperierbar. Mittels des Maschinenkühlkreises 16 ist beispielsweise zumindest eine (bevorzugt elektrische) Antriebsmaschine temperierbar, beispielsweise zwei elektrische Antriebsmaschinen, nämlich je eine für eine Hinterachse und für eine Vorderachse mit Vortriebsrädern eines Kraftfahrzeugs. Der hier einfach als Temperierkreislauf 4 bezeichnete und vollständig dargestellte Teilkreislauf ist zum Temperieren einer Hochvoltbatterie 18 eingerichtet und daher auch als HV-Teilkreislauf bezeichenbar. Wie bereits erwähnt ist ein solcher Temperierkreislauf 4 ebenso separat oder umfassend für das Temperieren anderer Einheiten 5, beispielsweise eine Antriebsmaschine, eingerichtet.
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Der Maschinenkühlkreis 16 ist (in der Darstellung mittig oben) über einen (ersten, flüssig-flüssig) Wärmetauscher 26 zum Austauschen von Wärme mit dem Temperierkreislauf 4 für die Hochvoltbatterie 18 verbunden. Der Kältemittelkreis 14 ist (in der Darstellung rechts oben) über einen (zweiten) Kondensator 27, sowie (in der Darstellung rechts unten) über einen Chiller 6 zum Austauschen von Wärme mit dem Temperierkreislauf 4 für die Hochvoltbatterie 18 verbunden. Der (zweite) Kondensator 27 zum Kältemittelkreis 14 sind hier rein optional mit einem Ventilator 23 ausgestattet. Im Wärmeaustausch, bevorzugt in dem Luftstrom des Ventilators 23 oder einem Fahrtwind eines Kraftfahrzeugs, ist in dem Kältemittelkreis 14 ein (dritter) Kondensator 30 angeordnet, wobei hier rein optional der (zweite) Kondensator 27 hin zu dem Kältemittelkreis 14 in der gezeigten Strömungsrichtung 20 dem ersten Wärmetauscher 26 hin zu dem Maschinenkühlkreis 16 nachgeschaltet sind.
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Der Temperierkreislauf 4 umfasst neben der Hochvoltbatterie 18 weiterhin einen HV-Heizer 29, welcher zum Aufheizen der dielektrischen Flüssigkeit 1 und damit zum Aufheizen der Hochvoltbatterie 18 eingerichtet ist. Weitere Elemente in dem Temperierkreislauf 4 sind (in der Darstellung links oben) ein Ausgleichsbehälter 25 zum Abscheiden von Luft aus der dielektrischen Flüssigkeit 1, unmittelbar vor der Hochvoltbatterie 18 ein Ölfilter 31 zum Abscheiden von Schmutz und Partikeln vor dem Eintreten in die Hochvoltbatterie 18, drei Pumpen 7 zum Umwälzen der dielektrischen Flüssigkeit 1 und drei Schaltventile 12 zum Einstellen von verschiedenen Betriebszuständen des Temperierkreislaufs 4. Bei dem Chiller 6 ist zudem ein schaltbares beziehungsweise steuerbares Drosselventil 11, eine Bypass-Leitung 28 und ein Wasserabscheider 8 vorgesehen, wobei der Wasserabscheider 8 in der gezeigten Strömungsrichtung 20 dem Chiller 6 unmittelbar nachgeschaltet ist. Hier in der gezeigten Strömungsrichtung 20 hinter der Bypass-Leitung 28 und dem Wasserabscheider 8 in der wieder gemeinsamen Leitung des Temperierkreislaufs 4 ist rein optional ein Sensor 17 zum Erfassen, bevorzugt zum dauerhaften Überwachen, von dem Wasseranteil 24 in der dielektrischen Flüssigkeit 1 vorgesehen.
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Es sei darauf hingewiesen, dass hier auch die Wärmetauscher 19,26, der (zweite) Kondensator 27 und der HV-Heizer 29 als zu temperierende Einheiten 5 zu betrachten sind, auch wenn es dort im Regelbetrieb um einen Wärmeeintrag oder einen Wärmeaustrag in die dielektrische Flüssigkeit 1 geht. Aber auch diese weisen einen Betriebstemperaturbereich, in welchem sie eingeregelt bleiben müssen, und eine eigene Wärmekapazität auf, mittels welcher sie einen Wärmespeicher mit während eines Ausführens des Entfeuchtungsverfahrens zu berücksichtigendem Wärmeeintrag in die dielektrische Flüssigkeit 1 bilden.
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Das Schaltventil 12 vor dem Ausgleichsbehälter 25 ist ein, bevorzugt manuell betätigbares, Absperrventil, mittels welchem lufthaltige dielektrische Flüssigkeit 1 dem Ausgleichsbehälter 25 zur Luftabscheidung und Rückführung von entlüfteter dielektrischer Flüssigkeit 1 in den übrigen Temperierkreislauf 4 zuführbar ist beziehungsweise eine solche Verbindung absperrbar und damit die Funktion der Luftabscheidung abstellbar ist.
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Das (Vierfach-) Schaltventil 12 in der Darstellung etwa zwischen dem Wärmetauscher 26 und dem zweiten Kondensator 27 ist ein reines Umschaltventil oder (bevorzugt) ein Mischventil. Damit ist ein separater Kreis über den ersten Wärmetauscher 26 und den zweiten Kondensator 27 einstellbar, wobei dann die dielektrische Flüssigkeit 1 mittels der Pumpe 7 vor dem ersten Wärmetauscher 26 (Maschinenkühlkreis 16) umwälzbar ist und/oder die Hochvoltbatterie 18 wird nicht oder separat beströmt. Weiterhin ist entweder der erste Wärmetauscher 26 oder der zweite Kondensator 27 mit dem Chiller 6 und gegebenenfalls der Hochvoltbatterie 18 und/oder dem HV-Heizer 29 verbindbar.
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Das (Dreichfach-) Schaltventil 12 in der Darstellung in der gezeigten Strömungsrichtung 20 hinter dem HV-Heizer 29 und der Hochvoltbatterie 18 ist ein reines Umschaltventil oder (bevorzugt) ein Mischventil. Damit ist ein separater Kreis über den HV-Heizer 29 oder einzig über die Hochvoltbatterie 18 einstellbar, wobei dann die in der gezeigten Strömungsrichtung 20 vor der Hochvoltbatterie 18 angeordnete Pumpe 7 zum Umwälzen der dielektrischen Flüssigkeit 1 in diesem separaten Kreis eingesetzt ist. Weiterhin ist ein Beströmen allein der Hochvoltbatterie 18, allein des HV-Heizers 29 oder beider Einheiten 5 mit der dielektrischen Flüssigkeit 1 kommend aus dem Chiller 6 einstellbar.
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In der kombinierten Verschaltung von den Vierfach- und Dreifach-Schaltventilen 12 ist beispielsweise der Chiller 6 separat, also unter Umgehung der Hochvoltbatterie 18 und des HV-Heizers 29, für allein den ersten Wärmetauscher 26, also zum Temperieren des Maschinenkühlkreises 16 einsetzbar. In einer anderen Verschaltung wird keine der genannten Einheiten 5 beströmt und allein von der Pumpe 7 in der gezeigten Strömungsrichtung 20 vor dem Chiller 6 eben dieser allein beströmt. Dies ist beispielsweise für ein Ausführen des Entfeuchtungsverfahrens nutzbar.
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Es sei darauf hingewiesen, dass weitere Schaltzustände möglich und hier nur nicht explizit genannt sind, wobei nicht jeder theoretisch mögliche Schaltzustand auch wirklich genutzt werden muss, beispielsweise in einer Ausführungsform sogar gar nicht einstellbar ist.
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Beim Ausführen des Entfeuchtungsverfahrens wird nun mittels des Chillers 6 die dielektrische Flüssigkeit 1 heruntergekühlt, beispielsweise auf 5 °C [sechs Grad Celsius], und damit in der dielektrischen Flüssigkeit 1 gelöstes Wasser 9 ausgefällt. Indem sich in der gezeigten Strömungsrichtung 20 der Wasserabscheider 8 unmittelbar an den Chiller 6 anschließt, wird das ausgefällte Wasser 9 dann dort abgeschieden, also aus der umgewälzten Flüssigkeit 1 entfernt. Mittels der Bypass-Leitung 28 und/oder mittels des steuerbaren Drosselventils 11 in der gezeigten Strömungsrichtung 20 vor dem Chiller 6 ist der Volumenstrom derart verringerbar, beispielsweise auf 20 % [zwanzig Prozent], des Volumenstroms ohne Nutzung der Bypass-Leitung 28 beziehungsweise ohne Drosselung mittels des Drosselventils 11. Bei geeigneten Schaltzuständen mittels der Schaltventile 12 sind während des Entfeuchtungsverfahrens die zu temperierenden Einheiten 5 in dem Temperierkreislauf 4 in kleineren Gruppen oder auch jeweils einzeln in die Umwälzung von der dielektrischen Flüssigkeit 1 eingebunden (vergleiche Schritt e.). Mittels des HV-Heizers 29, der Abwärme von dem Maschinenkühlkreis 16 und/oder dem Kältemittelkreis 14 (über den ersten Wärmetauscher 26 beziehungsweise den zweiten Kondensator 27) ist im Vorfeld oder während des Ausführens des Entfeuchtungsverfahrens (vergleiche Schritt d.) eine Einheit 5 aufheizbar, beispielsweise um so die unter Temperaturgrenze der betreffenden Einheit 5 einzuhalten und/oder die Löslichkeit für Wasser 9 zumindest in der betreffenden Einheit 5 oder im gesamten Temperierkreislauf 4 jenseits des Vorgangs des Abscheidens von Wasser 9 in dem Wasserabscheider 8 hochzuhalten, um ein unerwünschtes Abscheiden an einer anderen Stelle in dem Temperierkreislauf 4 zu unterbinden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist weiterhin ein (erster, hier gestrichelt dargestellter) Kondensator 13 hinter dem Wasserabscheider 8 angeordnet, wobei dieser eingerichtet ist, die gewünschte Temperatur 10 in der dielektrischen Flüssigkeit 1 einzuregeln, und zwar unabhängig von der an dem Chiller 6 eingestellten Temperatur 10. Somit ist das Entfeuchtungsverfahren temperaturneutral für die übrigen Komponenten hinter dem (ersten) Kondensator 13 ausführbar, wie hier dargestellt bevorzugt für alle zu temperierenden Einheiten 5 und damit liegt die zum Entfeuchten benötigte niedrige Temperatur 10 einzig im Bereich des Wasserabscheiders 8 vor.
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In 2 ist ein Schaltbild eines Ausschnitts eines Temperierkreislaufs 4, welcher hier beispielsweise ein Kühlkreis 3 mit einem nicht (zwangsläufig) dielektrischen Kühlmittel betrieben ist, und über einen (zweiten) Wärmetauscher 19 mit einem separaten Batteriekühlkreis 15 thermisch verbunden ist. Der Batteriekühlkreis 15 (gegebenenfalls auch ersatzweise oder zusätzlich mit einer anderen zu temperierenden Einheit 5) ist als Immersionstemperierkreislauf 2 ausgeführt. Der Temperierkreislauf 4 ist beispielsweise von seiner Architektur abgesehen von der Trennung von dem Batteriekühlkreis 15 wie in 1 dargestellt ausgeführt, wobei beispielsweise der dortige Maschinenkühlkreis 16 in analoger Weise in diesen Temperierkreislauf 4 unmittelbar integriert ist, also nicht über einen Wärmetauscher getrennt thermisch verbunden ist. Der Temperierkreislauf 4 (und hier rein optional nicht der Batteriekühlkreis 15) umfasst einen HV-Heizer 29, welcher dadurch nur mittelbar zum Aufheizen der Hochvoltbatterie 18 eingerichtet ist.
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Der Batteriekühlkreis 15 umfasst neben der Hochvoltbatterie 18 weiterhin einen Ölfilter 31, einen Wasserabscheider 8, eine Pumpe 7, einen Sensor 17 (beispielsweise für die Temperatur 10 und/oder den Trockenheitsgrad der dielektrischen Flüssigkeit 1) und der bereits erwähnte (zweite) Wärmetauscher 19, sowie gegebenenfalls weitere zu temperierende Komponenten. Ein weiteres Element in dem Batteriekühlkreis 15 ist (in der Darstellung links oben) ein Ausgleichsbehälter 25 zum Abscheiden von Luft aus der dielektrischen Flüssigkeit 1, unmittelbar vor der Pumpe 7 und dem Wasserabscheider 8. Der Ölfilter 31 ist auch hier zum Abscheiden von Schmutz und Partikeln unmittelbar vor der Hochvoltbatterie 18 angeordnet. Der Wasserabscheider 8 ist nah hinter dem (zweiten) Wärmetauscher 19 angeordnet und auch hier ist in dem Immersionstemperierkreislauf 2 das zuvor und nachfolgend beschriebene Entfeuchtungsverfahren entsprechend, jedoch mit der Kälteleistung des Chillers 6 in dem Temperierkreislauf 4 mittelbar über den (zweiten) Wärmetauscher 19, ausführbar. Bevorzugt sind unmittelbar vor und unmittelbar hinter der Hochvoltbatterie 18 jeweils ein Temperatursensor vorgesehen, um die Wärmeleistung über der Hochvoltbatterie 18 möglichst störungsfrei zu erfassen.
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Auch hier sind insgesamt drei Pumpen 7 zum Umwälzen der jeweiligen Kühlmittel in einem dauerhaft separierten oder einem schaltbar separierbaren Kreis vorgesehen. Hier ist ein (einziges) Schaltventil 12 zum Einstellen von drei verschiedenen Betriebszuständen in dem gezeigten Ausschnitt des Temperierkreislaufs 4 vorgesehen. Nämlich ist das Kühlmittel des Temperierkreislaufs 4 in einem ersten Zustand (das gezeigte Schaltventil 12 ist bei dem darstellungsgemäß obigen Anschluss geschlossen) allein über den Zweig mit dem (rein optional vorgesehenen) HV-Heizer 29 leitbar, wobei dieser auch abschaltbar ist und/oder als passiver Wärmespeicher nutzbar ist. In einem zweiten Zustand (das gezeigte Schaltventil 12 ist bei dem darstellungsgemäß linken Anschluss geschlossen) ist das Kühlmittel durch den HV-Heizer 29 und den (zweiten) Wärmetauscher 19 mittels der Pumpe 7 in dem (ByPass-) Zweig mit dem (zweiten) Wärmetauscher 19 zirkulierbar und somit die Hochvoltbatterie 18 mittelbar erwärmbar. In einem dritten Zustand (das gezeigte Schaltventil 12 ist bei dem darstellungsgemäß rechten Anschluss geschlossen) ist das Kühlmittel des Temperierkreislaufs 4 an dem Zweig mit dem (rein optional vorgesehenen) HV-Heizer 29 vorbei allein über den (zweiten) Wärmetauscher 19 (mit oder ohne Leistungsabgabe der dortigen Pumpe 7 in dem Temperierkreislauf 4) führbar und somit die Hochvoltbatterie 18 mittelbar temperierbar.
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In 3 ist in einem Diagramm von einer dielektrischen Flüssigkeit 1 eine Sättigungskurve 32 für Wasser 9 gezeigt. Dabei ist auf der Abszisse die von links nach rechts ansteigende Temperatur 10 in °C [Grad Celsius] und auf der Ordinate der von unten nach oben ansteigende Wasseranteil 24 in ppm [Parts per million] abgetragen. Beispielsweise ist bei der gezeigten Sättigungskurve 32 einer geeigneten dielektrischen Flüssigkeit 1 bei 10 °C eine Sättigung für einen Wasseranteil 24 von weniger als 30 ppm und bei 5 °C eine Sättigung für einen Wasseranteil 24 von weniger als 20 ppm gegeben. Wenn eine größere Menge von Wasser 9, als bei der aktuell vorliegenden Temperatur 10 lösbar ist, vorliegt, so wird dieses ausgefällt und ist damit abscheidbar. Ein Wasseranteil 24 von maximal 20 ppm entspricht für viele Anwendungsfälle dem Neuzustand einer dielektrischen Flüssigkeit 1 und stellt damit einen geeigneten Trocknungsgrad dar.
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In 4 ist in einer Teilschnittansicht ein beispielhafter Wasserabscheider 8 in einer ersten Ausführungsform gezeigt. Dieser ist Siphon-artig aufgebaut, wobei also die dielektrische Flüssigkeit 1 entlang der beispielhaft gezeigten Strömungsrichtung 20 zu einem Sammelbereich 22 im tiefsten Punkt (das Erdschwerefeld weist in der Darstellung von oben nach unten) geleitet und von dort wieder aufwärts ausgeleitet. Das deutlich dichtere, also schwerere ausgefällte Wasser 9 wird dadurch in dem Sammelbereich 22 zurückgehalten. Dies wird bevorzugt durch eine Leitungsaufweitung und damit eine Verlangsamung der Strömung durch den Sammelbereich 22 unterstützt. Der Sammelbereich 22 ist hier mit einer Wassermenge 21 gezeigt, bevorzugt unterhalb einer maximalen Füllhöhe in dem Sammelbereich 22. Von Hand oder automatisch ist über einen Wasserablass 33 das abgeschiedene Wasser 9 nahezu ohne eine Verunreinigung mit dielektrischer Flüssigkeit 1, und somit auch ohne ein Abführen von der dielektrischen Flüssigkeit 1, beispielsweise bei einer Wartung abführbar. Veranlasst wird ein Abführen des abgeschiedenen Wassers 9 bevorzugt mittels einer hier nicht dargestellten Einrichtung zum Überwachen der Wassermenge 21 in dem Sammelbereich 22, beispielsweise ein elektrischer Kontakt bei oder oberhalb des gezeigten Wasserspiegels des abgeschiedenen Wassers 9 in dem Sammelbereich 22.
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In 5 ist in einer Teilschnittansicht ein beispielhafter Wasserabscheider 8 ausschnittsweise in einer zweiten Ausführungsform gezeigt. Es wird hinsichtlich der Funktionen und Bezeichnungen auf die Beschreibung zu 4 verwiesen und lediglich auf die Unterschiede dazu eingegangen. Hier ist eine Abtrennvorrichtung 34 vorgesehen, welche eine im Betrieb (dauerhaft oder zumindest im Stand eines Kraftfahrzeugs mit dem Wasserabscheider 8) im Erdschwerefeld höchste Erhebung 35 beim Einlass 36 für die (potenziell) mit Wasser 9 versetzte dielektrische Flüssigkeit 1 aufweist. Von dieser höchsten Erhebung 35 verläuft die Abtrennvorrichtung 34 in Richtung des Erdschwerefelds (auf eine Achse parallel zur Ausrichtung des Erdschwerefelds) radial auswärts rampenartig abwärts bis zu einer Öffnung 37 hin zu dem Sammelbereich 22 für das abzuscheidende beziehungsweise abgeschiedene Wasser 9. Das in dem Sammelbereich 22 aufgefangene Wasser 9 kann aufgrund der Abtrennvorrichtung 34 auch beim Schütteln des Wasserabscheiders 8 (Vibrationen beim Fahren eines Kraftfahrzeugs) nicht hin zu dem Auslass 38 gelangen und ist damit effektiv vor einem Zurücküberführen in die dielektrische Flüssigkeit 1 geschützt.
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In 6 ist in einem Flussdiagramm ein Entfeuchtungsverfahren gezeigt. Sobald zumindest eine entsprechende Bedingung, also beispielsweise ein Bedarf aufgrund von einem festgestellten zu hohen elektrischen Leitfähigkeit der (mit gelösten Wasser 9 kontaminierten) dielektrischen Flüssigkeit 1, und/oder ein geeigneter Zeitpunkt (beispielsweise ein Ladebetriebszustand eines Kraftfahrzeugs) vorliegt, wird das Entfeuchtungsverfahren, hier mit dem optionalen Schritt d., gestartet. In Schritt d. wird die zumindest eine zu temperierende Einheit 5 in dem Temperierkreislauf 4, beispielsweise die Hochvoltbatterie 18 in dem Immersionstemperierkreislauf 2 gemäß 1, auf eine vorbestimmte Temperatur 10 oberhalb von Raumtemperatur aufgeheizt, beispielsweise auf 40 °C, sodass trotz einer mehrere Umläufe langen Beströmung mit heruntergekühlter dielektrischer Flüssigkeit 1 eine minimale Temperaturgrenze, beispielsweise von 15 °C, der Hochvoltbatterie 18 nicht unterschritten wird.
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Kurz bevor oder gleichzeitig mit dem Beginn von Schritt a. (dem Kühlen) wird in einem rein optionalen Schritt e. ein Schaltventil 12 derart geschaltet, dass weniger bis keine der zu temperierenden Einheiten 5 in dem Temperierkreislauf 4 mit der in Schritt a. gekühlten dielektrischen Flüssigkeit 1 beströmt werden. Beispielsweise wird in dem Temperierkreislauf 4 gemäß 1 einzig die Hochvoltbatterie 18 beströmt und die übrigen Einheiten 5 (beispielsweise dort der HV-Heizer 29, der erste Wärmetauscher 26 und der zweiter Kondensator 27) nicht beströmt werden. Alternativ wird eine andere Einheit 5, eine Gruppe von Einheiten 5 oder keine der Einheiten 5 mit der zu trocknenden dielektrischen Flüssigkeit 1 beströmt. Der Schaltzustand wird für eine geeignete Zeit eingehalten und gegebenenfalls verändert, um auch andere Einheiten 5 zu entfeuchten.
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Kurz bevor, danach oder gleichzeitig mit dem Beginn von Schritt a. (dem Kühlen) und bis zu dem Ende von Schritt a. oder Schritt b. (dem Abscheiden), bis kurz vor diesem Ende oder kurz darüber hinaus wird in einem rein optionalen Schritt c. der Volumenstrom mittels eines schaltbaren oder steuerbaren Drosselventil 11 durch den Chiller 6 gedrosselt (beispielsweise auf 20 %), bevorzugt ein Anteil des gesamten Volumenstroms über eine Bypass-Leitung 28 an dem Chiller 6 vorbei gefördert. Damit ist in Schritt a. eine größere Temperaturdifferenz in dem Chiller 6 erzielbar, beispielsweise bis zu 25 K. Damit ist also eine beispielsweise eine 30 °C warme in den Chiller 6 eintretende dielektrische Flüssigkeit 1 am Ausgang des Chillers 6 auf 5 °C abkühlbar. Damit ist mit einer Sättigungskurve 32 gemäß 3 ein Wasseranteil 24 von weniger als 20 ppm in der dielektrischen Flüssigkeit 1 lösbar. Ein größerer Wasseranteil 24 wird dann ausgefällt. In dem möglichst nah an dem Chiller 6, also mit etwa der oder unter technischer Betrachtung ausreichend genauer Einhaltung der erzielten geringen Temperatur 10 der dielektrischen Flüssigkeit 1, nachgeschalteten Wasserabscheider 8, beispielsweise gemäß 4, ist dann dieses ausgefällte Wasser 9 abscheidbar. Es sei darauf hingewiesen, dass ausgefälltes Wasser 9 aufgrund der Trägheit der Lösung von Wasser 9 in der dielektrischen Flüssigkeit 1 selbst bei einer wieder erhöhten Temperatur 10 der dielektrischen Flüssigkeit 1 und damit erhöhten Sättigungsgrenze nicht direkt wieder gelöst wird. Es ist daher ein gewisser Abstand, beispielsweise von mehr als 100 mm [einhundert Millimeter] Leitungslänge, und/oder eine Temperaturerhöhung um 0,5 K [ein halbes (Grad) Kelvin] bis 2 K eine zufriedenstellende Ausführung des Entfeuchtungsverfahrens umsetzbar.
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Die Erfindung betrifft ein Entfeuchtungsverfahren für eine dielektrische Flüssigkeit eines Immersionstemperierkreislaufs, wobei das Entfeuchtungsverfahren in einem Kühlkreis mit zumindest den folgenden Komponenten ausführbar ist:
- - einem Temperierkreislauf für ein Kühlmittel;
- - zumindest einem Chiller in dem Temperierkreislauf zum mittelbaren oder unmittelbaren Kühlen der dielektrischen Flüssigkeit eines Immersionstemperierkreislaufs;
- - zumindest einer Pumpe zum Umwälzen der dielektrischen Flüssigkeit in dem Immersionstemperierkreislauf; und
- - einem Wasserabscheider in dem Immersionstemperierkreislauf, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst:
- a. in einem Betriebszustand, in welchem Wasser aus der dielektrischen Flüssigkeit des Immersionstemperierkreislaufs entfernt werden soll, derartiges Herunterkühlen desjenigen den Chiller durchströmenden Kühlmittels, dass diese dielektrische Flüssigkeit eine Temperatur mit einer gewünscht geringen Löslichkeit für Wasser aufweist; und
- b. mittels des Wasserabscheiders, Abscheiden von ausfallendem Wasser aus der dielektrischen Flüssigkeit in dem Immersionstemperierkreislauf.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Entfeuchtungsverfahren und dem Immersionstemperierkreislauf ist eine dielektrische Flüssigkeit über eine Lebensdauer des Immersionstemperierkreislaufs trocken haltbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- dielektrische Flüssigkeit
- 2
- Immersionstemperierkreislauf
- 3
- Kühlkreis
- 4
- Temperierkreislauf
- 5
- zu temperierende Einheit
- 6
- Chiller
- 7
- Pumpe
- 8
- Wasserabscheider
- 9
- Wasser
- 10
- Temperatur
- 11
- Drosselventil
- 12
- Schaltventil
- 13
- erster Kondensator
- 14
- Kältemittelkreis
- 15
- Batteriekühlkreis
- 16
- Maschinenkühlkreis
- 17
- Sensor
- 18
- Hochvoltbatterie
- 19
- zweiter Wärmetauscher
- 20
- Strömungsrichtung
- 21
- Wassermenge
- 22
- Sammelbereich
- 23
- Ventilator
- 24
- Wasseranteil
- 25
- Ausgleichsbehälter
- 26
- erster Wärmetauscher
- 27
- zweiter Kondensator
- 28
- Bypass-Leitung
- 29
- HV-Heizer
- 30
- dritter Kondensator
- 31
- Ölfilter
- 32
- Sättigungskurve
- 33
- Wasserablass
- 34
- Abtrennvorrichtung
- 35
- Erhebung
- 36
- Einlass
- 37
- Öffnung
- 38
- Auslass