DE102011100602A1

DE102011100602A1 - Kühlvorrichtung und Verfahren zur Kühlung eines elektrochemischen Energiespeichers

Info

Publication number: DE102011100602A1
Application number: DE201110100602
Authority: DE
Inventors: Tim Schäfer; Dr.-Ing. Lachenmeier Walter
Original assignee: Li Tec Battery GmbH
Current assignee: Li Tec Battery GmbH
Priority date: 2011-05-05
Filing date: 2011-05-05
Publication date: 2012-11-08
Also published as: KR20140028042A; WO2012150016A1; JP2014520353A; EP2705566A1; CN103503226A

Abstract

Bei einem Verfahren zum Kühlen eines elektrochemischen Energiespeichers (1) fließt eine erste, magnetische Kühlflüssigkeit in einem Primärkreislauf wenigstens zeitweise durch ein erstes Magnetfeld (5) und wenigstens zeitweise durch den elektrochemischen Energiespeicher.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung und ein Verfahren zur Kühlung eines elektrochemischen Energiespeichers. Derartige Vorrichtungen und Verfahren sind grundsätzlich in unterschiedlichen Ausführungen bekannt.
So beschreibt die DE 102009038065 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kühlen eines elektrochemischen Energiespeichers, insbesondere einer Lithium enthaltenden galvanischen Zelle, bei der bzw. dem ein Kühlmittel den Energiespeicher, dessen Gehäuse oder Teile des Energiespeichers oder seines Gehäuses umströmt oder durchströmt, welches beim Auftreten eines Brandes eine Löschwirkung entfaltet.
Die DE 102009016867 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie mit einer Wärmeleiteinrichtung, die geeignet ist, dieser Zelle Wärmeleistung zuzuführen und/oder aus dieser abzuführen. Eine erste Messeinrichtung erfasst die Temperatur an einer vorgegebenen Stelle, und eine zweite Messeinrichtung erfasst die Stärke des elektrischen Stroms. Eine Steuerungseinrichtung bestimmt die Temperaturdifferenz aus dieser erfassten Temperatur und einer dazu vorgegebenen Temperatur und schaltet, abhängig von der gemessenen Temperatur, der ermittelten Temperaturdifferenz und einer erfassten Stromstärke, eine Wärmeleiteinrichtung und eine Fördereinrichtung für ein Fluid ein oder aus.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, die Eigenschaften bekannter Vorrichtungen und ein Verfahren zum Kühlen eines elektrochemischen Energiespeichers weiter zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch ein Erzeugnis oder ein Verfahren nach einem der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die Unteransprüche sollen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung unter Schutz stellen.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum Kühlen eines elektrochemischen Energiespeichers vorgesehen, die einen Primärkreislauf aufweist, in dem eine erste, magnetische Kühlflüssigkeit wenigstens zeitweise durch ein erstes Magnetfeld und wenigstens zeitweise durch den elektrochemischen Energiespeicher fließt oder fließen kann.
In diesem Zusammenhang ist unter einem elektrochemischen Energiespeicher ein Energiespeicher zu verstehen, welcher Energie in elektrischer Form aufnehmen, in chemischer Form speichern und gespeicherte Energie in elektrischer Form an einen Verbraucher abgeben kann. Wichtige Beispiele solcher elektrochemischen Energiespeicher sind galvanische Zellen oder aus mehreren galvanischen Zellen aufgebaute Batterien, insbesondere auf der Grundlage der Lithium-Chemie.
In diesem Zusammenhang ist unter einem Primärkreislauf ein System zur Führung einer Kühlflüssigkeit, zu verstehen, bei dem diese erste Kühlflüssigkeit ohne Vermittlung durch ein weiteres flüssiges oder gasförmiges Wärmetransportmedium in einem Wärmeaustausch mit einer zu kühlenden Wärmequelle oder einer zu wärmenden Wärmesenke steht. Die Kühlflüssigkeit kann also vorzugsweise nicht nur zur Kühlung einer Wärmequelle, sondern vorzugsweise auch zur Erwärmung einer Wärmesenke dienen. Die in einem Primärkreislauf zirkulierende erste Kühlflüssigkeit wird ihrerseits vorzugsweise von einem in einem Sekundärkreislauf zirkulierenden zweiten Wärmetransportmedium gekühlt oder erwärmt.
In diesem Zusammenhang ist unter einer Kühlflüssigkeit ein flüssiges Medium zu verstehen, dessen physikalische Eigenschaften dazu führen, dass dieses Medium zum Transport von Wärme geeignet ist. Beispiele für solche physikalischen Eigenschaften sind eine gute Wärmeleitfähigkeit, eine große spezifische Wärme oder auch solche dynamischen Eigenschaften des Mediums, die dazu führen, dass das Medium Wärme von einem Ort zum anderen transportieren kann. Nicht alle diese physikalischen Eigenschaften muss eine Kühlflüssigkeit gleichzeitig oder in gleichem Maße aufweisen.
In diesem Zusammenhang ist unter einer magnetischen Flüssigkeit bzw. Kühlflüssigkeit eine Flüssigkeit bzw. Kühlflüssigkeit mit wenigstens einer physikalischen Eigenschaft zu verstehen, die durch ein Magnetfeld beeinflusst werden kann, vorzugsweise, weil diese magnetische Kühlflüssigkeit eine Vielzahl von magnetischen Momenten aufweist. Wichtige Beispiele magnetischer Flüssigkeiten sind die sogenannten Ferrofluide. Andere Beispiele sind Flüssigkeiten, die den sogenannten magnetokalorischen Effekt zeigen. Besonders bevorzugt werden im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung magnetokalorische Ferrofluide eingesetzt.
Ein Ferrofluid ist ein Beispiel einer Flüssigkeit, die auf ein magnetisches Feld reagiert. Ferrofluide Stoffe bestehen aus vorzugsweise wenige Nanometer großen, vorzugsweise in einer Trägerflüssigkeit suspensiertern magnetischen Partikeln. Diese Flüssigkeiten sind vorzugsweise Suspensionen von magnetischen Partikeln, die in einer Trägerflüssigkeit, vorzugsweise in Wasser oder Öl, schweben. Besonders vorzugsweise bestehen diese Partikel aus einem Material mit thermokalorischen Eigenschaften. Die vorzugsweise festen Teilchen werden vorzugsweise mit einer polymeren Oberflächenbeschichtung stabilisiert. Ferrofluide sind vorzugsweise stabile Dispersionen, bei denen sich die festen Teilchen nicht mit der Zeit absetzen und sich auch in extrem starken Magnetfeldern nicht aneinander anlagern oder sich von der Flüssigkeit als gesonderte Phase abscheiden. Das Buch „Ferrohydrodynamics" (EA 1985, Ronald E. Rosensweig: Ferrohydrodynamics. Dover Publications, Mineola NY 1997, ISBN 0-486-67834-2) von Ronald Rosenzweig führt in die Materie der Ferrofluide ein.
Der Ausdruck „Magnetorheologische Flüssigkeit” (MRF) bezeichnet Flüssigkeiten, die ähnlich wie Ferrofluide auf ein Magnetfeld reagieren, sich aber im Gegensatz zu diesen dabei verfestigen. Magnetorheologische Fluide bestehen jedoch aus einer Suspension von Mikrometer großen magnetischen Teilchen, die größer sind als die typischerweise Nanometer großen Teilchen der Ferrofluide. Die größeren Teilchen der MRF neigen zur Bildung von Ketten, wenn sie einem Magnetfeld ausgesetzt werden. Dann wird die Viskosität („Zähigkeit”) der MRF erhöht, so dass sie sich sogar verfestigen können, insbesondere wenn eine auf sie einwirkende Druckkraft nicht groß genug ist, um die Ketten zu brechen. Im Gegensatz zu einer magnetorheologischen Flüssigkeit bildet ein Ferrofluid vorzugsweise keine Ketten. Die zufällige Bewegung der Teilchen überwiegt bei einem Ferrofluid die Kraft, die die Teilchen zusammenzieht. Ihre Viskosität ändert sich in magnetischen Feldern nicht oder fast nicht, aber sie neigen dazu, in hochmagnetischen Feldern zu bleiben oder in diese hineinzufließen. Der Magnetorheologische Effekt beginnt oberhalb einer Teilchengröße von 10 Nanometern, weshalb im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung Ferrofluide mit einer Teilchengröße unter 10 Nanometern bevorzugt werden.
Ferrofluide sind vorzugsweise superparamagnetisch und besitzen eine geringe bis sehr geringe Hysterese. Die Teilchen bestehen vorzugsweise aus Eisen, Magnetit oder Cobalt und sind vorzugsweise kleiner als eine magnetische Domäne, typischerweise 5–10 nm (Nanometer) im Durchmesser. Die umgebende Flüssigkeit ist vorzugsweise Öl oder Wasser, möglicherweise auch Wachs. Tenside werden vorzugsweise zugesetzt um die Suspension zu stabilisieren, indem sich die in Mizellen gebundenen Teilchen aufgrund sterischer Wechselwirkungen gegenseitig abstoßen.
Der Superparamagnetismus, auch superparamagnetischer Effekt genannt, bezeichnet die magnetischen Eigenschaften sehr kleiner Teilchen eines ferromagnetischen Materials, die auch bei Temperaturen unterhalb der Curie-Temperatur keine bleibende Magnetisierung halten, wenn ein zuvor angelegtes Magnetfeld abgeschaltet wurde. Dieses Phänomen beruht auf der sogenannten Brown-Relaxation und auf der sogenannten Néel-Relaxation, durch die sich die magnetischen Momenten der Teilchen durch thermische Einflüsse (ohne Einfluss eines Magnetfeldes) verändern.
Eine Ansammlung solcher Teilchen verhält sich makroskopisch wie ein Paramagnet, besitzt aber dennoch die hohe magnetische Sättigung eines Ferromagneten. Im Gegensatz zu einem echten Paramagneten sind es nicht einzelne Atome, sondern kleine magnetische Partikel, die ihre Magnetisierungsrichtung unabhängig voneinander verändern.
Superparamagnetismus tritt in Abhängigkeit von dem betrachteten Material unterhalb einer bestimmten Partikelgröße auf. Voraussetzung hierfür ist, dass die Partikel des Stoffes so klein sind, dass sie lediglich eine magnetische Domäne ausbilden, sie also keine oder eine geringe magnetische Anisotropie ausfweisen. In diesem Fall ist es besonders einfach, alle magnetischen Momente durch ein äußeres Magnetfeld in eine einheitliche Richtung auszurichten. Werden die Partikel auf oder unter die stoffabhängige Größe der magnetischen Domänen verkleinert, tritt das Phänomen des Superparamagnetismus auf. Diese stoffabhängige Partikelgröße wird auch als „superparamagnetisches Limit” bezeichnet.
Wichtige Beispiele von Ferrofluiden sind wässrige oder ölige Suspensionen von Nanopartikeln, die vorzugsweise MnZnFe2O4 oder Gadolinium oder Verbindungen des Gadoliniums enthalten. in den US-Patentschriften 5,958,282 und US 5,322,756 werden mehrere Beispiele für die Herstellung einer magnetischen Flüssigkeit offenbart. Die Offenbarungen dieser Schriften werden hiermit ausdrücklich und vollständig zum Bestandteil der vorliegenden Beschreibung gemacht.
Unter dem magnetokalorischen Effekt versteht man ein Phänomen, bei dem sich ein Material erwärmt, wenn man es einem starken Magnetfeld aussetzt, und es sich abkühlt, wenn man das Magnetfeld entfernt. Der Effekt entsteht durch die Ausrichtung der magnetischen Momente des Materials durch das Magnetfeld, die mit abnehmendem Magnetfeld auch ihrerseits wieder abnimmt. Die Ausrichtungsgeschwindigkeit der magnetischen Momente zeigt meist ein deutliches Hysterese-Verhalten, das vom jeweiligen Material abhängig ist. Durch eine zielgerichtete Auswahl von geeigneten Legierungen mit geringer Hysterese fandet der Fachmann Materialien, die sich als Kühlmittel eignen: Durch periodische Magnetisierung und gleichzeitiges Abführen der entstehenden Wärme kann mit ihnen eine Kühlwirkung erreicht werden.
Der magnetokalorische Effekt ist ein magneto-thermodynamisches Phänomen, bei dem ein veränderliches magnetisches Feld eine reversible Temperaturänderung eines Materials bewirkt, insbesondere sofern dieses Material keine Wärme mit seiner Umgebung austauschen kann. In der Tieftemperaturphysik wird dieser Effekt auch als adiabatische Entmagnetisierung bezeichnet. Der magnetokalorische Effekt eignet sich zur Kühlung magnetokalorischer Materialien, wie bzw. magnetokalorischer Flüssigkeiten, vorzugsweise Ferrofluiden. Die magnetokalorische Flüssigkeit durchläuft oder durchfließt dabei ein Magnetfeld, welches die magnetischen Partikel beim Eintritt in das Magnetfeld bevorzugt in Richtung des magnetischen Feldes ausrichtet. Wird beim Austritt der Flüssigkeit aus dem Magnetfeld ein Wärmeaustausch der Flüssigkeit mit der Umgebung ganz oder teilweise vermieden, führt die mit dem Austritt der Flüssigkeit aus dem Magnetfeld einhergehende Umorientierung der magnetischen Partikel in Richtung auf eine zufälligere Anordnung der magnetischen Momente der magnetischen Partikel zu einer Senkung der Temperatur der Flüssigkeit. Die magnetischen Partikel entziehen der Flüssigkeit also diejenige Energie oder einen Teil der Energie, die zur Herstellung der zufälligeren Anordnung der magnetischen Momente der magnetischen Partikel benötigt wird.
Vorzugsweise wird zum Aufbau einer erfindungsgemäßen magnetischen Kühlung ein geschlossener Kreislauf eines strömenden Ferrofluides verwendet. Die magnetische (erste) Kühlflüssigkeit strömt durch das Magnetfeld. Dabei werden die magnetischen Momente der magnetischen Partikel der Flüssigkeit durch das Magnetfeld ausgerichtet. Vorzugsweise steht die magnetische Flüssigkeit während der Ausrichtung der magnetischen Momente durch das Magnetfeld in wärmeleitendem Kontakt mit einem Kühler, vorzugsweise über einen Sekundärkreislauf, der von einer zweiten Kühlflüssigkeit durchströmt wird, an welche die erste Kühlflüssigkeit Wärme abgeben kann, damit sich ihre Temperatur bei der Ausrichtung der magnetischen Momente in Richtung des Magnetfeldes nicht oder möglichst wenig erhöhen kann. Eine mit der Ausrichtung der magnetischen Momente in Richtung des Magnetfeldes bei thermischer Isolation möglicherweise einhergehende Temperaturerhöhung wird also vorzugsweise vermieden, in dem diese Energie als Wärme möglichst vollständig – vorzugsweise über ein durch einen Sekundärkreislauf fließendes zweites Wärmetransportmedium – an einen Kühler, und damit an die Umgebung abgegeben wird.
Besonders vorzugsweise findet während der Ausrichtung der magnetischen Momente der ersten (magnetischen) Kühlflüssigkeit durch das Magnetfeld, beim Einschalten des Magnetfeldes oder beim Eintritt oder Einfließen der ersten (magnetischen) Kühlflüssigkeit in das Magnetfeld ein Wärmeautausch zwischen der ersten (magnetischen) Kühlflüssigkeit und einem Kühler – vorzugsweise über ein durch einen Sekundärkreislauf fließendes zweites Wärmetransportmedium – statt, so dass die Temperatur der ersten (magnetischen) Kühlflüssigkeit sich beim Einschalten des Magnetfeldes oder beim Eintritt oder Einfließen der ersten (magnetischen) Kühlflüssigkeit in das Magnetfeld möglichst nicht oder möglichst wenig ändert. Dabei gibt die erste (magnetische) Kühlflüssigkeit Wärme an den Kühler – vorzugsweise über ein durch einen Sekundärkreislauf fließendes zweites Wärmetransportmedium – ab. Vorzugsweise ist dazu ein Wärmeaustauscher vorgesehen, der sich vorzugsweise in dem Magnetfeld befindet, und welcher den Wärmeaustausch zwischen der ersten (magnetischen) Kühlflüssigkeit und dem Kühler bzw. dem durch einen Sekundärkreislauf fließenden zweiten Wärmetransportmedium ermöglicht.
Beim Verlassen oder Abschalten des Magnetfeldes wird ein Wärmeaustausch der ersten Kühlflüssigkeit mit dem Kühler bzw. dem durch einen Sekundärkreislauf fließenden zweiten Wärmetransportmedium, also mit der Umgebung, so weit wie möglich vermieden. Bei völliger oder teilweiser thermischer Isolation der ersten Kühlflüssigkeit beim Verlassen oder Abschalten des Magnetfeldes fällt die Temperatur der ersten Kühlflüssigkeit ab. Bringt man die erste Kühlflüssigkeit während oder nach dem Verlassen oder Abschalten des Magnetfeldes aber in einen wärmeleitenden Kontakt mit einem zu kühlenden Objekt, vorzugsweise mit einem zu kühlenden elektrochemischen Energiespeicher oder mit einem Kühler eines Fahrzeugkühlkreislaufs, dann kann die erste Kühlflüssigkeit über diesen wärmeleitenden Kontakt Wärme aufnehmen und dabei den zu kühlenden elektrochemischen Energiespeicher oder den Kühler eines Fahrzeugkühlkreislaufs kühlen, so dass der bei thermischer Isolation eintretende Temperaturabfall ganz oder teilweise ausbleiben kann oder durch die Wärmeaufnahme rückgängig gemacht wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung oder das erfindungsgemäße Verfahren kann nicht nur zur Kühlung eingesetzt werden. Es eignet sich besonders bei tiefen Umgebungstemperaturen, beispielsweise im Winter, auch zur Temperierung der Batterie. Vorzugsweise geschieht dies, indem der Kühler im Sekundärkreislauf durch ein Dreiwege-Ventil, vorzugsweise mit Stellantrieb, vom Sekundärkreislauf abgekoppelt wird. In diesem Betriebszustand zirkuliert die zweite Kühlflüssigkeit am Kühler des Sekundärkreislaufs vorbei in dem Sekundärkreislauf. Die durch Irreversibilitäten erzeugte Wärme bleibt in dieser Betriebsart im Sekundärkreislauf, von wo sie über den Primärkreislauf an die Batterie abgegeben werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, deren Merkmale auch mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, ist es vorgesehen, dass das erste Magnetfeld wenigstens teilweise von einem Elektromagneten erzeugt wird, der wenigstens teilweise und/oder zeitweise von dem elektrochemischen Energiespeicher mit Strom versorgt wird. Diese Ausführungsform der Erfindung ist mit dem Vorteil verbunden, dass das Magnetfeld, mit dem die Eigenschaften der magnetischen Kühlflüssigkeit beeinflusst werden, durch eine geeignete Veränderung der Magnetfeldstärke und/oder Richtung des Magnetfeldes in einfacher Weise gesteuert oder beeinflusst werden können. Wenn der zur Erzeugung des Magnetfeldes benötigte Strom dem elektrochemischen Energiespeicher entnommen werden kann, ist eine Kühlung des elektrochemischen Energiespeichers durch die magnetische Kühlflüssigkeit auch dann möglich, wenn keine äußere Stromquelle zur Verfügung steht. Dies ist insbesondere bei mobilen Anwendungen, beispielsweise in der Fahrzeugtechnik, regelmäßig der Fall.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, deren Merkmale auch mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, ist es vorgesehen, dass die erste Kühlflüssigkeit wenigstens zeitweise von einer elektrisch angetriebenen, vorzugsweise magnetischen Pumpe durch den Primärkreislauf gefördert wird, die wenigstens teilweise und/oder zeitweise von dem elektrochemischen Energiespeicher mit Strom versorgt wird. Diese Ausführungsform der Erfindung ist mit dem Vorteil verbunden, dass die Förderung der ersten Kühlflüssigkeit durch eine Pumpe auch dann erfolgen kann, wenn keine externen Stromquellen zum Antrieb einer solchen Pumpe zur Verfügung stehen.
In diesem Zusammenhang ist unter einer Pumpe eine Fördereinrichtung für Flüssigkeiten zu verstehen, welche dazu eingerichtet ist, einen Strom der geförderten Flüssigkeit zu erzeugen oder aufrechtzuerhalten. In diesem Zusammenhang ist unter einer magnetischen Pumpe eine Pumpe zu verstehen, welche die magnetischen Eigenschaften einer magnetischen Flüssigkeit dazu verwendet, diese Flüssigkeit zu fördern, d. h. einen Strom der geförderten Flüssigkeit erzeugen oder aufrechtzuerhalten. Wichtige Beispiele von magnetischen Pumpen sind so genannte magnetokalorische Pumpen. Magnetokalorische Pumpen basieren auf den magnetokalorischen Eigenschaften magnetokalorischer Flüssigkeiten.
Setzt man eine durch ein Rohr fließende magnetokalorische Flüssigkeit in einem Abschnitt des Rohrs einem Magnetfeld aus, dann bildet sich ein Temperaturgradient aus. In dem sich die magnetokalorische Flüssigkeit erwärmt verliert sie ihre Anziehungskraft auf das magnetische Feld wenigstens teilweise, und die erwärmte Flüssigkeit wird durch kühlere Flüssigkeit ersetzt, welche noch eine starke Anziehungskraft auf das Magnetfeld ausübt. Auf diese Weise übt eine magnetokalorische Pumpe eine Vortriebskraft auf eine durch das Rohr fließende Magnetokalorische Flüssigkeit aus, die zur Förderung der Flüssigkeit durch das Rohr dienen kann. Auf diesem physikalischen Grundprinzip beruht die Wirkungsweise der magnetokalorischen Pumpen. Ein Beispiel für den Aufbau einer Magnetokalorischen Pumpe findet sich in der US 2006/0292013 A1 , deren Offenbarung hiermit ausdrücklich und vollständig zum Bestandteil der vorliegenden Beschreibung gemacht wird. Ein weiteres Beispiel einer Magnetokalorischen Pumpe wird in der US 3,819,299 beschrieben. Auch die Offenbarung dieser Schrift wird hiermit ausdrücklich und vollständig zum Bestandteil der vorliegenden Beschreibung gemacht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, deren Merkmale auch mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, ist es vorgesehen, dass die erste Kühlflüssigkeit wenigstens zeitweise durch thermische, vorzugsweise freie, Konvektion durch den Primärkreislauf gefördert wird. Damit ist der Vorteil verbunden, dass die Förderung der ersten Kühlflüssigkeit durch den Primärkreislauf auch dann erfolgen kann, wenn keine Energie zum Antrieb einer Pumpe zur Verfügung steht, insbesondere also in solchen Fällen, in denen externe Energiequellen nicht zur Verfügung stehen und der Ladungszustand des elektrochemischen Energiespeichers eine Energieentnahme nicht erlaubt oder nicht wünschenswert erscheinen lässt. Diese Situation liegt bei mobilen Anwendungen, insbesondere auch in der Fahrzeugtechnik, häufig vor.
In diesem Zusammenhang ist unter dem Begriff der thermischen Konvektion ein Mechanismus zur Übertragung von Wärme von einem Ort zu einem anderen Ort zu verstehen. Konvektion wird durch eine Strömung hervorgerufen, die Teilchen befördert. Ursache für die transportierende Strömung können unterschiedliche Kräfte sein, wie z. B. die Schwerkraft oder Kräfte, die von Druck-, Dichte-, Temperatur- oder Konzentrationsunterschieden herrühren.
Man unterscheidet dabei die freie oder natürliche Konvektion, bei der der Teilchentransport ausschließlich durch Auswirkungen des Temperaturgradienten, also zum Beispiel durch Auf- bzw. Abtrieb des Fluids infolge der durch die Temperaturänderung hervorgerufenen Dichteunterschiede bewirkt wird, von der erzwungenen Konvektion, bei der der Teilchentransport durch äußere Einwirkung, zum Beispiel ein Gebläse oder eine Pumpe, hervorgerufen wird. Freie Konvektion aufgrund thermischer Dichteunterschiede beruht darauf, dass Stoffe sich bei Erwärmung in der Regel ausdehnen. Unter Einwirkung der Gravitationskraft steigen innerhalb eines Fluids Bereiche mit geringerer Dichte gegen das Gravitationsfeld auf (Auftrieb), während Bereiche mit höherer Dichte darin absinken.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, deren Merkmale auch mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, ist es vorgesehen, dass die erste Kühlflüssigkeit wenigstens zeitweise durch einen ersten Wärmetauscher fließt, in dem die erste Kühlflüssigkeit Wärme mit einer zweiten Kühlflüssigkeit austauscht, die durch einen Sekundärkreislauf fließt. Diese Art der Wärmeabfuhr aus der ersten Kühlflüssigkeit, bei der erste Kühlflüssigkeit durch Wärmeabgabe an eine zweite Kühlflüssigkeit gekühlt wird, ist in vielen Fällen wirksamer als beispielsweise eine Luftkühlung der ersten Kühlflüssigkeit. Besonders wirksam ist diese Kühlung, wenn sie während oder vor der Ausrichtung der magnetischen Momente der magnetischen Partikel der ersten Kühlflüssigkeit durch das Magnetfeld stattfindet. Besonders bevorzugt ist der Wärmeaustauscher deshalb in dem Magnetfeld angeordnet.
in diesem Zusammenhang ist unter einem Wärmetauscher eine Einrichtung zu verstehen, die thermische Energie von einem Stoffstrom auf einen anderen überträgt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, deren Merkmale auch mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, ist es vorgesehen, dass der erste Wärmetauscher wenigstens teilweise und/oder wenigstens zeitweise dem ersten Magnetfeld ausgesetzt ist. Diese Ausführungsform der Erfindung ist mit dem Vorteil verbunden, dass die erste (magnetische) Kühlflüssigkeit während der Ausrichtung der magnetischen Momente der magnetischen Partikel durch das Magnetfeld Wärme mit einem Wärmereservoir, vorzugsweise mit der Umgebung, besonders vorzugsweise über einen Kühler in einem Sekundärkreislauf, austauschen kann, wodurch eine Temperaturerhöhung der ersten Kühlflüssigkeit während der Ausrichtung der magnetischen Momente der magnetischen Partikel durch das Magnetfeld ganz oder teilweise vermieden werden kann. Je geringer der Temperaturanstieg der ersten Kühlflüssigkeit während der Ausrichtung der magnetischen Momente der magnetischen Partikel durch das Magnetfeld, desto mehr Wärmeenergie wird der ersten Kühlflüssigkeit während der Ausrichtung der magnetischen Momente der magnetischen Partikel entzogen und desto größer kann die Kühlwirkung sein, welche die erste Kühlflüssigkeit nach der oder während der Beseitigung der Ausrichtung der magnetischen Momente der magnetischen Partikel durch ein Abschalten oder Verlassen des Magnetfelds auf ein zu kühlenden Objekt ausüben kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, deren Merkmale auch mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, ist ein Dreiwege-Ventil in dem Sekundärkreislauf vorgesehen ist, mit dem die zweite Kühlflüssigkeit wenigstens zeitweise durch einen Kühler, aber auch wenigstens zweitweise an dem Kühler vorbei geleitet werden kann.
In diesem Zusammenhang ist unter einen Kühler eine Einrichtung zu verstehen, die dazu dient, ein erstes Wärmetransportmedium oder eine Wärmequelle durch einen Wärme leitenden Kontakt mit einem zweiten Wärmetransportmedium oder mit einer Wärmesenke zu kühlen. Ein Kühler wird zur Wärmeabfuhr eingesetzt, die eine mehr oder weniger große Temperaturverringerung mit sich bringt. Ein Kühlkörper nimmt die Wärme auf ein Kühlmedium (meist Luft oder Wasser) sorgt für den Abtransport der Wärme. Bei Bedarf können Kühler in einer anderen Betriebsart auch in einer anderen Richtung wirken, so dass ein erstes Wärmetransportmedium oder eine Wärmesenke durch Wärme leitenden Kontakt mit einem zweiten Wärmetransportmedium oder einer Wärmequelle erwärmt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, deren Merkmale auch mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, ist es vorgesehen, dass die zweite Kühlflüssigkeit eine magnetische Kühlflüssigkeit ist, die im Sekundärkreislauf ein zweites Magnetfeld durchfließen kann. Bei diesen Ausführungsformen der Erfindung ist der Sekundärkreislauf wie der Primärkreislauf ein magnetisch gekühlter Kühlmittelkreislauf. Das darin fließende zweite Kühlmittel kann durch einen tertiären Kühlkreislauf gekühlt werden. Auf diese Weise ist eine einer Mehrzahl von Kühlkreisläufen möglich, von denen einige Stufen magnetisch gekühlt werden und andere Stufen auf konventionelle Weise gekühlt werden. Diese Ausführungsform der Erfindung entsprechen also einer mehrstufigen Anordnung magnetischer und oder nicht magnetischer Kühlkreisläufe.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, deren Merkmale auch mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, ist es vorgesehen, dass die erste Kühlflüssigkeit wenigstens zeitweise durch einen zweiten Wärmetauscher fließt oder fließen kann, in dem die erste Kühlflüssigkeit Wärme mit dem Kühlkreislauf des Innenraums eines Fahrzeugs austauschen kann. Diese Ausführungsform der Erfindung ist mit dem Vorteil verbunden, dass die Kühlwirkung des magnetischen Kühlkreislaufes für andere Zwecke verwendet werden kann, wenn eine Kühlung des elektrochemischen Energiespeicher nicht benötigt wird. Eine bevorzugte Möglichkeit, die Kühlwirkung des magnetischen Kühlkreislaufes in anderer Weise zu verwenden, besteht darin, den Innenraum eines Fahrzeugs, vorzugsweise über den Fahrzeugkühlkreislauf zu temperieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, deren Merkmale auch mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, ist es vorgesehen, dass der Kühler im Sekundärkreislauf, vorzugsweise mit einem Dreiwege-Ventil, vorzugsweise durch einen Umgehungspfad („By-Pass”) in dem Sekundärkreislauf, abgekoppelt werden kann. Die Ausführungsform der Erfindung ist mit dem Vorteil verbunden, dass die irreversibel erzeugte Wärme im System verbleibt und zur Temperierung der Batterie, d. h. des elektrochemischen Energiespeichers, genutzt werden kann. Bei der Temperierung der Batterie mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung fließt Wärme aus dem „Kühlsystem” in die Batterie.
Außerdem ist erfindungsgemäß ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorgesehen. Besonders die Ausführungsformen der Erfindung, bei denen das Magnetfeld durch einen Elektromagneten erzeugt wird, der von einem einem elektrochemischen Energiespeicher entnommenen elektrischen Strom durchflossen wird, sind für Anwendungen im Zusammenhang mit elektrochemischen Energiespeichern von Fahrzeugen mit besonderen Vorteilen verbunden, weil sie unabhängig von der Verfügbarkeit anderer Energiequellen eine erfindungsgemäße Kühlung eines elektrochemischen Energiespeichers ermöglichen.
Ferner ist erfindungsgemäß ein Verfahren zum Kühlen eines elektrochemischen Energiespeichers vorgesehen, bei dem eine erste, magnetische Kühlflüssigkeit in einem Primärkreislauf wenigstens zeitweise durch ein erstes Magnetfeld und wenigstens zeitweise durch den elektrochemischen Energiespeicher fließt oder fließen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, deren Merkmale auch mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, ist ein Verfahren vorgesehen, bei dem das erste Magnetfeld wenigstens teilweise von einem Elektromagneten erzeugt wird, der wenigstens teilweise und/oder zeitweise von dem elektrochemischen Energiespeicher mit Strom versorgt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, deren Merkmale auch mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, ist ein Verfahren vorgesehen, bei dem die erste Kühlflüssigkeit wenigstens zeitweise von einer elektrisch angetriebenen, vorzugsweise magnetischen Pumpe durch den Primärkreislauf gefördert wird, die wenigstens teilweise und/oder zeitweise von dem elektrochemischen Energiespeicher mit Strom versorgt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, deren Merkmale auch mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, ist ein Verfahren vorgesehen, bei dem die erste Kühlflüssigkeit wenigstens zeitweise durch thermische Konvektion durch den Primärkreislauf gefördert wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, deren Merkmale auch mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, ist ein Verfahren vorgesehen, bei dem die erste Kühlflüssigkeit wenigstens zeitweise durch einen ersten Wärmetauscher fließt, in dem die erste Kühlflüssigkeit Wärme mit einer zweiten Kühlflüssigkeit austauscht, die durch einen Sekundärkreislauf fließt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, deren Merkmale auch mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, ist ein Verfahren vorgesehen, bei dem der erste Wärmetauscher wenigstens teilweise und/oder wenigstens zeitweise dem ersten Magnetfeld ausgesetzt ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, deren Merkmale auch mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, ist ein Verfahren vorgesehen, bei dem ein Dreiwege-Ventil in dem Sekundärkreislauf vorgesehen ist, mit dem die zweite Kühlflüssigkeit wenigstens zeitweise durch einen Kühler, aber auch wenigstens zeitweise an dem Kühler vorbei geleitet werden kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, deren Merkmale auch mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, ist ein Verfahren vorgesehen, bei dem die zweite Kühlflüssigkeit eine magnetische Kühlflüssigkeit ist, die im Sekundärkreislauf ein zweites Magnetfeld durchfließen kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, deren Merkmale auch mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, ist ein Verfahren vorgesehen, bei dem die erste Kühlflüssigkeit wenigstens zeitweise durch einen zweiten Wärmetauscher fließt oder fließen kann, in dem die erste Kühlflüssigkeit Wärme mit dem Kühlkreislauf des Innenraums eines Fahrzeugs austauschen kann.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und mit Hilfe von Figuren näher beschrieben.
Dabei zeigt:
1 in schematischer Weise ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 in schematischer und idealisierter Weise ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
3 in schematischer und idealisierter Weise ein Ablaufdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
4 in schematischer und idealisierter Weise ein Ablaufdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
Die Erfindung kann an dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verdeutlicht werden. Eine erste, magnetische Kühlflüssigkeit, vorzugsweise ein Ferrofluid, strömt durch einen Primärkreislauf 2, 3, 4, durch einen elektrochemischen Energiespeicher 1, vorzugsweise eine Batterie aus galvanischen Zellen, in dessen Innerem 3 die magnetische Kühlflüssigkeit Wärme von der Batterie oder den sie konstituierenden Zellen aufnimmt. In Fällen, in denen der Primärkreislauf, zur Erwärmung einer unterkühlten Batterie oder einer anderen Wärmesenke, wie beispielsweise einem zu kühlen Fahrzeuginneren betrieben wird, wirkt die erste Kühlflüssigkeit als Wärmeträger und gibt Wärme an die zu erwärmende Wärmesenke ab.
Vorzugsweise sind dazu Kanäle 3 in dem elektrochemischen Energiespeicher oder in der Wärmequelle bzw. Wärmesenke vorgesehen, durch die die erste Kühlflüssigkeit strömen und dabei Wärme mit der Wärmesenke bzw. Wärmequelle austauschen kann.
Vorzugsweise wird die erste, magnetische Kühlflüssigkeit von einer Pumpe 4 durch den Primärkreiskauf gefördert. Diese Pumpe ist vorzugsweise eine magnetische Pumpe. Nach dem Verlassen des elektrochemischen Energiespeichers 1 oder der Wärmequelle 1 bzw. Wärmesenke 1 fließt die erste Kühlflüssigkeit in einen Wärmetauscher 12, in dem die erste Kühlflüssigkeit Wärme vorzugsweise mit einer zweiten Kühlflüssigkeit oder mit Luft oder einem anderen Gas austauschen kann. Die zweite Kühlflüssigkeit fließt vorzugsweise durch einen Sekundärkreislauf 6, 7, 8, 10, zu dem ein Kühler 9 gehört, der vorzugsweise durch Luft 11 gekühlt wird. In dem Kühler 9 sind vorzugsweise Kühlkanäle 10 vorgesehen, durch die die zweite Kühlflüssigkeit strömt. Im Sekundärkreislauf fördert vorzugsweise eine Pumpe 7 die zweite Kühlflüssigkeit.
Das Wärmeaustausch 12 zwischen der ersten, magnetischen, und der zweiten Kühlflüssigkeit finden in einem Magnetfeld 5 statt, das vorzugsweise von einem Elektromagneten 5a, 5b erzeugt wird, der vorzugsweise von dem elektrochemischen Energiespeicher mit Strom versorgt wird.
In dem in der 2 gezeigten idealisierten Ausführungsbeispiel durchläuft die erste, magnetische Kühlflüssigkeit beim Passieren des Primärkreislaufs einen idealisierten magnetothermodynamischen Kreisprozess, bei dessen einmaligem Durchlauf die erste Kühlflüssigkeit einer Wärmequelle bei der Temperatur T1 in einem isothermen Wärmeaustausch die Wärmemenge T1·DS entzieht und die Wärmemenge T2·DS in einem ebenfalls isothermen Wärmeaustausch an eine Wärmesenke mit der niedrigeren Temperatur T2 abgibt. Zwischen den beiden isothermen Schritten b und des Kreisprozesses liegen die adiabatischen (isentropen) Schritte a und c. Im Schritt a wird die Temperatur der Kühlflüssigkeit von der niedrigeren Temperatur T2 der Wärmesenke auf die höhere Temperatur der Wärmequelle angehoben. Dies geschieht beim magnetothermodynamischen Kreisprozess nicht – wie beim gewöhnlichen Carnot-Prozess – durch eine adiabatische (isentrope) Kompression eines Arbeitsgases, sondern durch eine adiabatische (isentrope) Magnetisierung der magnetischen ersten Kühlflüssigkeit, in dem diese von einem Raum ohne Magnetfeld (H2 = 0) in ein Magnetfeld der Stärke H1 eintritt. Bei dieser adiabatischen (isentropen) Magnetisierung der magnetischen ersten Kühlflüssigkeit wird deren Temperatur von der niedrigen Temperatur T2 der Wärmesenke auf die höhere Temperatur T1 der Wärmequelle erhöht. In dem anderen adiabatischen (isentropen) Prozessschritt c tritt die magnetische erste Kühlflüssigkeit aus dem Magnetfeld aus, wobei sich ihre Temperatur von T1 auf T2 verringert, weil die magnetische erste Kühlflüssigkeit in diesem Prozessschritt c adiabatisch (isentrop) entmagnetisiert wird.
Isotherme Wärmeaustauschvorgänge würde in der Realität unendlich langsam ablaufen, weil man für einen in endlicher Zeit ablaufenden Wärmeaustausch eine endliche Temperaturdifferenz benötigt. Ein realistischerer Kreisprozess wird in der 3 gezeigt, in welcher der Wärmeaustausch b mit der Wärmequelle nicht Isotherm verläuft. Stattdessen wird die Temperatur der ersten Kühlflüssigkeit bei diesem Wärmeaustausch b' mit der Wärmequelle von der Temperatur T3 auf T2 angehoben. Dabei nimmt die magnetischer erste Kühlflüssigkeit eine Wärmemenge von der Wärmequelle auf, die der Fläche zwischen der horizontalen Koordinatenachse und dem Kurvenstück b' entspricht. Im Prozessschritt d' gibt die magnetische erste Kühlflüssigkeit eine Wärmemenge an die Wärmesenke ab, die der Fläche zwischen der horizontalen Koordinatenachse und dem Kurvenstück d' entspricht.
Auch bei dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgen die Wärmeaustauschvorgänge 3, 10 und 12 nicht streng isotherm. Stattdessen wird die magnetische erste Kühlflüssigkeit beim Durchgang durch den elektrochemischen Energiespeicher 1 Wärme unter Erhöhung ihrer Temperatur aufnehmen. Ohne ein Magnetfeld H würde sie beim Durchgang durch den ersten Wärmetauscher 12 unter Abnahme ihrer Temperatur abgeben. Bei angelegtem und ausreichend hohem Magnetfeld H wird die Magnetisierung der Temperaturabnahme entgegenwirken und diese je nach Stärke des Magnetfeldes und nach den magnetischen Eigenschaften der Kühlflüssigkeit diese Temperaturabnahme gar überkompensieren. Bei der in der 1 gezeigten Vorrichtung erfolgt die Magnetisierung jedenfalls nicht unbedingt adiabatisch, sondern eventuell sogar näherungsweise isotherm, wenn nämlich die durch das Magnetfeld bei der Ausrichtung der Magnetischen Momente zugeführte Energie bei dem Wärmeaustausch 12 mit der zweiten Kühlflüssigkeit an diese erste Kühlflüssigkeit abgeführt werden kann.
Beim Verlassen des Magnetfeldes 5, beim Austritt der magnetischen ersten Kühlflüssigkeit aus dem Magnetfeld, entzieht das Magnetfeld der magnetischen ersten Kühlflüssigkeit durch Entmagnetisierung die Energie, die es ihr beim Ausrichten der magnetischen Momente zugeführt hat. Dieser Prozessschritt erfolgt näherungsweise adiabatisch (isentrop), damit die Temperatur der ersten Kühlflüssigkeit möglichst stark reduziert wird, oder in möglichst gutem Kontakt mit der zu kühlenden Wärmequelle, damit die magnetische Kühlflüssigkeit möglichst viel Wärme von der Wärmequelle aufnehmen kann.
Die Prozessschritte eines magnetothermodynamischen Kreisprozesses müssen im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung also nicht unbedingt möglichst streng adiabatisch oder isotherm erfolgen. 4 zeigt ein Beispiel eines Kreisprozesses, bei dem die beiden Prozessschritte e und f weder adiabatisch noch isotherm verlaufen. Trotzdem entzieht die magnetische erste Kühlflüssigkeit der Wärmequelle, deren Temperatur T4 ist, Wärme und gibt Wärme an die Wärmesenke bei der Temperatur T2 ab. Die Kühlwirkung wird dabei umso besser sein, je mehr Wärme die Kühlflüssigkeit von der Wärmequelle aufnehmen und an die Wärmesenke abgeben kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009038065 A1 [0002]
DE 102009016867 A1 [0003]
US 5958282 [0016]
US 5322756 [0016]
US 2006/0292013 A1 [0026]
US 3819299 [0026]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Ferrohydrodynamics” (EA 1985, Ronald E. Rosensweig: Ferrohydrodynamics. Dover Publications, Mineola NY 1997, ISBN 0-486-67834-2) [0010]

Claims

Vorrichtung zum Kühlen eines elektrochemischen Energiespeichers (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Primärkreislauf (2, 3, 4) aufweist, in dem eine erste, magnetische Kühlflüssigkeit wenigstens zeitweise durch ein erstes Magnetfeld (5) und wenigstens zeitweise durch den elektrochemischen Energiespeicher fließt oder fließen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Magnetfeld wenigstens teilweise von einem Elektromagneten (5a, 5b) erzeugt wird, der wenigstens teilweise und/oder zeitweise von dem elektrochemischen Energiespeicher mit Strom versorgt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kühlflüssigkeit wenigstens zeitweise von einer elektrisch angetriebenen, vorzugsweise magnetischen Pumpe (4) durch den Primärkreislauf gefördert wird, die wenigstens teilweise und/oder zeitweise von dem elektrochemischen Energiespeicher mit Strom versorgt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kühlflüssigkeit wenigstens zeitweise durch thermische Konvektion durch den Primärkreislauf gefördert wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kühlflüssigkeit wenigstens zeitweise durch einen ersten Wärmetauscher (12) fließt, in dem die erste Kühlflüssigkeit Wärme mit einer zweiten Kühlflüssigkeit austauscht, die durch einen Sekundärkreislauf (8, 9, 10) fließt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmetauscher wenigstens teilweise und/oder wenigstens zeitweise dem ersten Magnetfeld ausgesetzt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dreiwege-Ventil (6) in dem Sekundärkreislauf vorgesehen ist, mit dem die zweite Kühlflüssigkeit wenigstens zeitweise durch einen Kühler, aber auch wenigstens zweitweise an dem Kühler vorbei geleitet werden kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kühlflüssigkeit eine magnetische Kühlflüssigkeit ist, die im Sekundärkreislauf ein zweites Magnetfeld durchfließen kann.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kühlflüssigkeit wenigstens zeitweise durch einen zweiten Wärmetauscher fließt oder fließen kann, in dem die erste Kühlflüssigkeit Wärme mit dem Kühlkreislauf des Innenraums eines Fahrzeugs austauschen kann.
Fahrzeug mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Kühlen eines elektrochemischen Energiespeichers dadurch gekennzeichnet, dass eine erste, magnetische Kühlflüssigkeit in einem Primärkreislauf wenigstens zeitweise durch ein erstes Magnetfeld und wenigstens zeitweise durch den elektrochemischen Energiespeicher fließt oder fließen kann.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Magnetfeld wenigstens teilweise von einem Elektromagneten erzeugt wird, der wenigstens teilweise und/oder zeitweise von dem elektrochemischen Energiespeicher mit Strom versorgt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kühlflüssigkeit wenigstens zeitweise von einer elektrisch angetriebenen, vorzugsweise magnetischen Pumpe durch den Primärkreislauf gefördert wird, die wenigstens teilweise und/oder zeitweise von dem elektrochemischen Energiespeicher mit Strom versorgt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kühlflüssigkeit wenigstens zeitweise durch thermische Konvektion durch den Primärkreislauf gefördert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kühlflüssigkeit wenigstens zeitweise durch einen ersten Wärmetauscher fließt, in dem die erste Kühlflüssigkeit Wärme mit einer zweiten Kühlflüssigkeit austauscht, die durch einen Sekundärkreislauf fließt.