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Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für wenigstens ein Batteriemodul oder ein Batteriesystem umfassend wenigstens eine innerhalb des Gehäuses angeordnete Trocknungseinheit zur Reduzierung der Luftfeuchtigkeit innerhalb des Gehäuses, wobei die Trocknungseinheit ein Feuchtigkeit absorbierendes Trocknungsmittel beinhaltet und eine Temperiereinheit zur Regenerierung des Trocknungsmittels aufweist.
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Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Batteriepack umfassend ein Batteriesystem und ein das Batteriesystem umgebendes Gehäuse.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Regenerierung eines in einer Trocknungseinheit eines Gehäuses angeordneten Trocknungsmittels.
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Stand der Technik
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Zur Bereitstellung der für den Betrieb von Hybrid-, Plug-In-Hybrid- oder Elektrofahrzeugen erforderlichen Energie werden Batteriesysteme eingesetzt. Diese Batteriesysteme weisen üblicherweise eine Mehrzahl von elektrisch miteinander verschalteten Batteriezellen auf, insbesondere eine Mehrzahl von nachladbaren Lithium-Ionen-Zellen. Die Batteriezellen werden dabei üblicherweise zu sogenannten Batteriemodulen elektrisch miteinander verschaltet, wobei ein Batteriesystem wiederum mehrere Batteriemodule umfassen kann. Um das Batteriesystem beziehungsweise die Batteriemodule des Batteriesystems zu schützen, wird das Batteriesystem beziehungsweise werden die einzelnen Batteriemodule in einem Gehäuse angeordnet. Das Gehäuse dient dabei insbesondere dem Schutz vor mechanischen Belastungen, wie Stößen, und/oder dem Schutz vor Feuchtigkeit.
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Da bekannte Gehäuse für Batteriemodule oder Batteriesysteme üblicherweise ein Eindringen von Luftfeuchtigkeit in das Gehäuse nicht oder nicht vollständig verhindern können, insbesondere da diese Gehäuse einen Druckausgleich zwischen dem Innenraum des Gehäuses und der Umgebung des Gehäuses ermöglichen müssen, besteht das Problem, dass in das Gehäuse eingebrachte Luftfeuchtigkeit an Komponenten des Batteriesystems beziehungsweise an Komponenten eines Batteriemoduls kondensieren kann. Die kondensierte Feuchtigkeit kann dabei insbesondere zu Korrosionsschäden und/oder zu Kurzschlüssen führen und das Batteriesystem beziehungsweise das Batteriemodul hierdurch schädigen.
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Um diesem Problem entgegenzutreten ist es bekannt, ein Trocknungsmittel, beispielsweise ein Silicagel, in den Gehäuseinnenraum einzubringen, wobei das Trocknungsmittel die Feuchtigkeit aus der Luft absorbiert und somit ein Kondensieren der Luftfeuchtigkeit an Komponenten des Batteriesystems beziehungsweise Batteriemoduls verhindert. Problematisch hierbei ist wiederum, dass das Trocknungsmittel nur eine begrenzte Menge an Feuchtigkeit aufnehmen kann. Aus der Druckschrift
DE 10 2010 028 861 A1 ist zur Lösung dieses Problems bekannt, ein Sensorsignal zu erzeugen, wenn die Sättigung des Trocknungsmittels erreicht ist, sodass das gesättigte Trocknungsmittel gegen ein neues Trocknungsmittel ausgetauscht werden kann. Da für den Austausch des Trocknungsmittels bei in Fahrzeugen eingesetzten in einem Gehäuse angeordneten Batteriesystemen üblicherweise ein Werkstattbesuch erforderlich ist, ist ein sofortiger Austausch des Trocknungsmittels dabei nicht ermöglicht. Darüber hinaus ist ein solcher Austausch mit einem Arbeitsaufwand verbunden. Um die Austauschintervalle zudem gering zu halten, ist es zudem erforderlich, eine große Menge von Trocknungsmittel in das Gehäuse einzubringen, wodurch sich das Gewicht erhöht, was insbesondere beim Einsatz in Fahrzeugen unerwünscht ist.
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Zur Meidung dieser Nachteile ist es bekannt, das Trocknungsmittel durch Wärmezufuhr zu regenerieren, wobei durch die Wärmezufuhr das von dem Trocknungsmittel gebundene Wasser verdampft und wieder freigesetzt wird. So ist aus der Druckschrift
DE 10 2008 034 698 A1 eine Batterie mit einem Batteriegehäuse umfassend eine Trockenpatrone mit einem Feuchtigkeit absorbierenden Mittel bekannt. Mittels einer Hitzewendel kann das Trocknungsmittel dabei periodisch erhitzt werden, um hierdurch von dem Trocknungsmittel gebundene Feuchtigkeit freizusetzen.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2009 032 463 A1 ist ferner ein Batteriesystem mit einer Trocknungseinheit und einem Gehäuse mit mindestens einer Gehäuseöffnung für einen Austausch eines Gases zwischen dem Inneren des Gehäuses, der äußeren Umgebung des Gehäuses und der Trocknungseinheit bekannt. Zum Erwärmen des Trocknungsmittels und zum Austreiben der Feuchtigkeit aus dem Trocknungsmittel kann eine Gehäuseöffnung dabei einen Heizdraht aufweisen, wobei vorgeschlagen wird, den Heizdraht zur Regenerierung des Trocknungsmittels in konstanten zeitlichen Abständen zu erhitzen.
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Problematisch bei der Lösung gemäß der Druckschrift
DE 10 2008 034 698 A1 und der Lösung gemäß der Druckschrift
DE 10 2009 032 463 A1 ist, dass sich die beim Regenerieren des Trocknungsmittels freigesetzte Feuchtigkeit an Komponenten des Batteriesystems beziehungsweise eines Batteriemoduls niederschlagen kann und hierdurch wiederum die Gefahr von Korrosionsschäden oder Kurzschlüssen besteht.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung ein eingangs genanntes Gehäuse zu verbessern, insbesondere dahingehend, dass im Zusammenhang mit der Regenerierung eines in dem Gehäuse angeordneten Trocknungsmittels ein in dem Gehäuse angeordnetes Batteriesystem beziehungsweise Batteriemodul verbessert vor von dem Trocknungsmittel freigesetzter Feuchtigkeit geschützt ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Gehäuse für wenigstens ein Batteriemodul oder ein Batteriesystem umfassend wenigstens eine innerhalb des Gehäuses angeordnete Trocknungseinheit zur Reduzierung der Luftfeuchtigkeit innerhalb des Gehäuses vorgeschlagen, wobei die Trocknungseinheit ein Feuchtigkeit absorbierendes Trocknungsmittel beinhaltet und eine Temperiereinheit zur Regenerierung des Trocknungsmittels aufweist, und wobei das Gehäuse wenigstens eine Gehäuseöffnung aufweist, an welcher die wenigstens eine Trocknungseinheit angeordnet ist, wobei die wenigstens eine Gehäuseöffnung mit einem Verschlusselement verschlossen ist, welches ausgebildet ist, die Gehäuseöffnung bei der Regenerierung des Trocknungsmittels freizugeben. Dadurch, dass das Verschlusselement ausgebildet ist, die Gehäuseöffnung bei der Regenerierung des Trocknungsmittels freizugeben, ist vorteilhafterweise eine Abgabe der von dem Trocknungsmittel während der Regenerierung freigesetzten Feuchtigkeit an die Umgebung außerhalb des Gehäuses ermöglicht. Die von dem Trocknungsmittel während der Regenerierung freigesetzte Feuchtigkeit verbleibt dabei vorteilhafterweise nicht als Luftfeuchtigkeit in dem Gehäuse, wo sie sich als Kondensat an Komponenten eines in dem Gehäuse angeordneten Batteriemoduls oder Batteriesystems niederschlagen kann. Das Trocknungsmittel kann insbesondere Zeolith, Silicagel, Phosphorpentoxid, Bariumoxid und/oder Kalziumoxid umfassen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gehäuses ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Trocknungseinheit als Behälter ausgebildet ist, welcher wenigstens eine Behälteröffnung aufweist, über welche das Trocknungsmittel dem Inneren des Gehäuses Luftfeuchtigkeit entziehen kann. Das Innere des Gehäuses meint dabei den von dem Gehäuse umschlossenen Innenraum, in dem ein Batteriesystem oder ein Batteriemodul anordbar ist. Die wenigstens eine Behälteröffnung der Trocknungseinheit ist vorzugsweise mittels einer feuchtigkeitsdurchlässigen Membran bespannt, welche vorteilhafterweise einen Austritt des Trocknungsmittels aus der Trocknungseinheit verhindert aber zugleich eine Aufnahme von außerhalb der Trocknungseinheit befindlicher Feuchtigkeit und/oder eine Abgabe von Feuchtigkeit aus der Trocknungseinheit nach außen ermöglicht. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die wenigstens eine Trocknungseinheit als zylindrischer Behälter ausgebildet.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Temperiereinheit innerhalb der wenigstens einen Trocknungseinheit angeordnet ist. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Temperiereinheit an der Innenseite der wenigstens einen Trocknungseinheit angeordnet ist. Insbesondere ist wenigstens eine Heizfolie als Temperiereinheit vorgesehen. Gemäß weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvarianten ist die Temperiereinheit als Heizwendel, Heizdraht oder Heizplatte ausgebildet. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Temperiereinheit in der Wandung der Trocknungseinheit angeordnet ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die wenigstens eine Trocknungseinheit aus einem wärmedämmenden Material ist und/oder ein wärmedämmendes Material um die wenigstens eine Trocknungseinheit angeordnet ist. Ein wärmedämmendes Material ist dabei insbesondere ein Material, welches eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Ist die Temperiereinheit in oder an der wenigstens einen Trocknungseinheit angeordnet, ist durch das wärmedämmende Material vorteilhafterweise ein Schutz für die Batteriezellen eines innerhalb des Gehäuses angeordneten Batteriemoduls oder Batteriesystems vor von der Temperiereinheit beim Regenerieren des Trocknungsmittels erzeugter Wärme bereitgestellt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Gehäuse wenigstens eine Positioniereinrichtung umfasst, wobei die wenigstens eine Trocknungseinheit mittels der wenigstens einen Positioniereinrichtung von einer ersten Position in eine zweite Position verbringbar ist, wobei die wenigstens eine Trocknungseinheit in der ersten Position mit einer Wandung der Trocknungseinheit an der wenigstens einen Gehäuseöffnung angeordnet ist, sodass die Wandung als Verschlusselement die wenigstens eine Gehäuseöffnung verschließt, und die wenigstens eine Trocknungseinheit in der zweiten Position mit der wenigstens einen Behälteröffnung an der wenigstens einen Gehäuseöffnung angeordnet ist. Bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung kann das Trocknungsmittel über die wenigstens eine Behälteröffnung dem Gehäuseinnenraum vorteilhafterweise Luftfeuchtigkeit entziehen, wenn die wenigstens eine Trocknungseinheit sich in der ersten Position befindet. In der zweiten Position ist das Trocknungsmittel dagegen quasi von dem Gehäuseinnenraum abgekapselt, da die Behälteröffnung nicht mehr dem Gehäuseinnenraum zugewandt ist, sondern der Gehäuseöffnung. Diese zweite Position wird dabei vorteilhafterweise zur Regenerierung des Trocknungsmittels eingenommen.
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Wird das Trocknungsmittel durch die Temperiereinheit erwärmt, wird somit die von dem Trocknungsmittel durch die Erwärmung freigesetzte Feuchtigkeit nicht in das Innere des Gehäuses abgegeben, sondern über die wenigstens eine Gehäuseöffnung an die Umgebung außerhalb des Gehäuses. Das Einbringen von Feuchtigkeit in das Innere des Gehäuses und ein Niederschlagen von Feuchtigkeit an Komponenten eines in dem Gehäuse angeordneten Batteriemoduls oder Batteriesystems werden somit vorteilhafterweise verhindert.
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Vorteilhafterweise ist die Trocknungseinheit in der zweiten Position zudem einfach mit einem Trocknungsmittel befüllbar. In der zweiten Position ist vorteilhafterweise auch ein einfacher Austausch des Trocknungsmittels ermöglicht, beispielsweise im Zusammenhang mit einer Wartung eines in dem Gehäuse angeordneten Batteriemoduls beziehungsweise Batteriesystems.
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Vorzugsweise umfasst die Positioniereinrichtung wenigstens einen Elektromotor, welcher derart ansteuerbar ist, dass die Trocknungseinheit zur Regenerierung des Trocknungsmittels automatisch von der ersten Position in die zweite Position verbracht wird sowie nach erfolgter Regenerierung des Trocknungsmittels automatisch wieder von der zweiten Position in die erste Position verbracht wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gehäuses ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Trocknungseinheit als zylindrischer Behälter ausgebildet ist und die Trocknungseinheit eine Behälteröffnung in der Mantelfläche aufweist, wobei die Trocknungseinheit mittels der wenigstens einen Positioniereinrichtung um die Längsachse der Trocknungseinheit zwischen der ersten Position und der zweiten Position verdrehbar ist, derart, dass in der ersten Position über die wenigstens eine Behälteröffnung das Trocknungsmittel dem Inneren des Gehäuses Luftfeuchtigkeit entziehen kann und die Mantelfläche der Trocknungseinheit die wenigstens eine Gehäuseöffnung als Verschlusselement verschließt, und in der zweiten Position die Gehäuseöffnung freigegeben ist, indem die Behälteröffnung an der Gehäuseöffnung angeordnet ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Gehäusewandung, an der die wenigstens eine Trocknungseinheit angeordnet ist, eine Aussparung aufweist, in welcher die Trocknungseinheit vorzugsweise formschlüssig angeordnet ist. Durch die zylindrische Ausgestaltung der Trocknungseinheit ist vorteilhafterweise ein besonders einfaches Verbringen der Trocknungseinheit von der ersten Position in die zweite Position durch eine rotatorische Bewegung um die Längsachse der Trocknungseinheit ermöglicht. Insbesondere ist vorgesehen, dass um die wenigstens eine Behälteröffnung ein Dichtungselement angeordnet ist, sodass die wenigstens eine Behälteröffnung in der zweiten Position dicht an der wenigstens einen Gehäuseöffnung angeordnet ist und somit ein Einströmen von Luftfeuchtigkeit in das Gehäuseinnere während des Regenerierens des Trocknungsmittels verhindert wird. Vorzugsweise entspricht die Größe der wenigstens einen Behälteröffnung der Größe der wenigstens einen Gehäuseöffnung.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Trocknungseinheit wenigstens eine erste Behälteröffnung und wenigstens eine zweite Behälteröffnung aufweist, wobei an der wenigstens einen ersten Behälteröffnung ein Gebläse angeordnet ist und die wenigstens eine zweite Behälteröffnung mit der wenigstens einen Gehäuseöffnung verbunden ist. Vorzugsweise ist die Trocknungseinheit mit der wenigstens einen zweiten Behälteröffnung an der wenigstens einen Gehäuseöffnung angeordnet. Das Gebläse ist vorteilhafterweise derart an der wenigstens einen ersten Behälteröffnung angeordnet, dass ein in die Trocknungseinheit gerichteter Luftstrom erzeugt werden kann. Insbesondere kann das Gebläse auch in die Behälteröffnung eingesetzt sein. Vorzugsweise liegen die wenigstens eine erste Behälteröffnung und die wenigstens eine zweite Behälteröffnung einander gegenüber. Insbesondere ist vorgesehen, dass beim Betrieb des Gebläses Luft aus dem Inneren des Gehäuses durch die Trocknungseinheit strömt und die Luft durch die zweite Behälteröffnung aus der Trocknungseinheit und somit aus dem Gehäuse ausströmt. Vorzugsweise ist die Trocknungseinheit zylindrisch ausgebildet, besonders bevorzugt als zylindrisches Rohr, wobei die einander gegenüberliegenden Rohröffnungen die erste und die zweite Behälteröffnung sind.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gehäuses sieht vor, dass das Gehäuse eine Regeleinrichtung umfasst, welche die Regenerierung des Trocknungsmittels regelt. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Regeleinrichtung wenigstens einen Sensor zur Erfassung eines die Regenerierung des Trocknungsmittels beeinflussenden Parameters umfasst. Dieser wenigstens eine erfasste Parameter wird vorteilhafterweise an eine Steuergeräteeinheit der Regeleinrichtung übertragen, welche die Regenerierung in Abhängigkeit von dem wenigstens einen erfassten Parameter regelt.
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Vorteilhafterweise ist die Regeleinrichtung ausgebildet, eine Regenerierung des Trocknungsmittels dann zu initiieren, wenn die Menge der von dem Trocknungsmittel aufgenommenen Feuchtigkeit einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet und/oder wenn die Luftfeuchtigkeit innerhalb des Gehäuses größer ist als die Luftfeuchtigkeit in der Umgebung außerhalb des Gehäuses und/oder die Luftfeuchtigkeit im Inneren des Gehäuses einen vordefinierten Wert überschreitet. Zur Bestimmung der von dem Trocknungsmittel aufgenommenen Feuchtigkeit kann insbesondere eine Gewichtsmessung durchgeführt werden, wobei sich die Masse der von dem Trocknungsmittel aufgenommene Feuchtigkeit aus der Differenz des aktuellen Wertes der Masse des Trocknungsmittels und eines anfangs festgelegten Wertes der Masse des Trocknungsmittels, welches noch keine Feuchtigkeit aufgenommen hat, gebildet wird. Gemäß einer vorteilhaften Alternative erfolgt eine Messung der Menge der von dem Trocknungsmittel aufgenommenen Feuchtigkeit durch eine Ermittlung der elektrischen Leitfähigkeit des Trocknungsmittels. Zur Messung der Luftfeuchtigkeit im Inneren des Gehäuses ist insbesondere vorgesehen, dass ein entsprechender Sensor zur Ermittlung der Luftfeuchtigkeit in dem Gehäuse angeordnet ist. Ein weiterer Sensor zur Ermittlung der Luftfeuchtigkeit außerhalb des Gehäuses ist vorteilhafterweise an der Außenwand des Gehäuses angeordnet.
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Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird des Weiteren ein Batteriepack umfassend ein Batteriesystem und ein das Batteriesystem umgebendes Gehäuse vorgeschlagen, wobei das Gehäuse ein erfindungsgemäßes Gehäuse ist. Das Batteriesystem kann dabei insbesondere eine Mehrzahl von elektrisch miteinander verschalteten Batteriezellen, insbesondere eine Mehrzahl von elektrisch miteinander verschalteten Lithium-Ionen-Zellen umfassen. Darüber hinaus kann das Batteriesystem insbesondere eine Kühlvorrichtung zur Kühlung der Batteriezellen umfassen. Ferner kann das Batteriesystem insbesondere ein Batteriemanagementsystem zur Überwachung und Regelung der Batteriezellen des Batteriesystems umfassen.
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Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird des Weiteren ein Verfahren zur Regenerierung eines in einer Trocknungseinheit eines erfindungsgemäßen Gehäuses angeordneten Trocknungsmittels vorgeschlagen, wobei dem Trocknungsmittel mittels der Temperiereinheit des Gehäuses Wärme zugeführt wird, sodass die von dem Trocknungsmittel absorbierte Feuchtigkeit freigesetzt wird, wobei während der Regenerierung die wenigstens eine Gehäuseöffnung zumindest zeitweise freigegeben wird. Hierdurch ist vorteilhafterweise ermöglicht, dass von dem Trocknungsmittel freigesetzte Feuchtigkeit aus dem Gehäuse entweichen kann und nicht in dem Gehäuseinneren verbleibt. Insbesondere ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Gehäuseöffnung während des gesamten Regenerierungsvorgangs freigegeben ist.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Trocknungseinheit vor der Wärmezufuhr mittels der wenigstens einen Positioniereinrichtung von der ersten Position in die zweite Position verbracht wird. Hierdurch ist die wenigstens eine Behälteröffnung der Trocknungseinheit vorteilhafterweise direkt an der wenigstens einen Gehäuseöffnung angeordnet, sodass bei der Regenerierung des Trocknungsmittels freigesetzte Feuchtigkeit über die wenigstens einen Behälteröffnung und die wenigstens eine Gehäuseöffnung ausschließlich in die Umgebung außerhalb des Gehäuses entweicht und nicht in das Innere des Gehäuses eindringt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass mittels des an der wenigstens einen Trocknungseinheit angeordneten Gebläses ein Luftstrom erzeugt wird, welcher von dem Trocknungsmittel während der Regenerierung freigesetzte Feuchtigkeit durch die wenigstens eine Gehäuseöffnung ausbringt. Die von dem Trocknungsmittel freigesetzte Feuchtigkeit wird somit quasi von dem Gebläse aus der Trocknungseinheit und somit aus dem Gehäuse ausgeblasen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die von dem Trocknungsmittel aufgenommene Feuchtigkeit erfasst wird und/oder die Luftfeuchtigkeit innerhalb des Gehäuses sowie die Luftfeuchtigkeit außerhalb des Gehäuses erfasst wird, vorzugsweise jeweils mittels eines Sensors der Regeleinrichtung des Gehäuses, wobei eine Regenerierung des Trocknungsmittels dann initiiert wird, wenn die Menge der von dem Trocknungsmittel aufgenommenen Feuchtigkeit einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet und/oder wenn die Luftfeuchtigkeit im Inneren des Gehäuses größer ist als die Luftfeuchtigkeit in der Umgebung außerhalb des Gehäuses und/oder die Luftfeuchtigkeit im Inneren des Gehäuses einen vordefinierten Wert überschreitet. Mit Luftfeuchtigkeit ist dabei insbesondere die relative Luftfeuchtigkeit gemeint. Eine derartige Regelung hat gegenüber einer in zeitlich konstanten Abständen erfolgenden Regenerierung des Trocknungsmittels den Vorteil, dass eine Regenerierung des Trocknungsmittels dann erfolgt, wenn tatsächlich eine Regenerierung des Trocknungsmittels erforderlich ist. Hierdurch ist vorteilhafterweise Energie einsparbar. Darüber hinaus wird zudem vorteilhafterweise die Wahrscheinlichkeit weiter reduziert, dass Luftfeuchtigkeit an Komponenten eines in dem Gehäuse angeordneten Batteriemoduls oder Batteriesystems kondensiert, wenn das Trocknungsmittel bereits von Feuchtigkeit gesättigt ist, aber das zeitliche Intervall zur Durchführung einer Regenerierung noch nicht abgelaufen ist.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten, Merkmale und Ausgestaltungsdetails der Erfindung werden im Zusammenhang mit den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Batteriepack;
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2 in einer schematischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Batteriepack; und
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3 in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für eine Trocknungseinheit eines erfindungsgemäßen Gehäuses.
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Das in 1 dargestellte Batteriepack 11 umfasst ein Batteriesystem 2 sowie ein das Batteriesystem 2 umgebendes Gehäuse 1. Das Batteriesystem 2 weist dabei eine Mehrzahl von elektrisch miteinander verschalteten Batteriezellen 10 auf. Die Batteriezellen 10 können insbesondere Lithium-Ionen-Zellen sein.
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Innerhalb des Gehäuses 1 ist eine Trocknungseinheit 3 angeordnet, welche zur Reduzierung der Luftfeuchtigkeit innerhalb des Gehäuses 1 ein Feuchtigkeit absorbierendes Trocknungsmittel 4 beinhaltet, vorzugsweise ein Silicagel. Die Trocknungseinheit 3 ist dabei als zylindrischer Behälter ausgebildet. An der Innenwandung der Trocknungseinheit 3 ist eine Heizfolie 5 angeordnet, welche als Temperiereinheit ausgebildet ist, dass Trocknungsmittel 4 zu erwärmen. Die Heizfolie 5 wird dabei von der Regeleinrichtung 13 gesteuert.
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Damit die Batteriezellen 10 des Batteriesystems 2 verbessert vor der von der Heizfolie 5 beim Erwärmen des Trocknungsmittels 4 erzeugten Wärme geschützt sind, ist die Trocknungseinheit 3 vorteilhafterweise mit einem schlecht wärmeleitfähigen Material wärmegedämmt.
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An den Stirnseiten der Trocknungseinheit 3 weist die Trocknungseinheit 3 eine erste Behälteröffnung 7 und eine zweite Behälteröffnung 8 auf. Über die erste Behälteröffnung 7 ist die Trocknungseinheit 3 mit einer Gehäuseöffnung 6 des Gehäuses 1 verbunden. Die Gehäuseöffnung 6 ist dabei mit einem Ventil, vorzugsweise einem Magnetventil, verschlossen, welches von einer Regeleinrichtung 13 des Gehäuses 1 steuerbar ist. An der zweiten Behälteröffnung 8 der Trocknungseinheit 3 ist ein Gebläse 9 angeordnet. Das Gebläse 9 ist dabei derart angeordnet, dass mittels des Gebläses 9 ein Luftstrom 12 erzeugt werden kann, welcher von dem Trocknungsmittel 4 während einer Regenerierung des Trocknungsmittels 4 freigesetzte Feuchtigkeit durch die erste Behälteröffnung 7 und die während der Regenerierung von dem Ventil freigegebene Gehäuseöffnung 6 ausbringt.
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Die in dem Gehäuse 1 angeordnete Regeleinrichtung 13 umfasst mehrere Sensoren (in 1 nicht explizit dargestellt), wobei einer der Sensoren ausgebildet ist, die Masse des Trocknungsmittels 4 innerhalb der Trocknungseinheit 3 zu erfassen. Die Ermittlung der Trocknungsmittelmasse kann dabei über Gewichtsmessung nach bekannten Methoden erfolgen. Darüber hinaus ist vorgesehen, dass mittels wenigstens eines Hygrometers (in 1 nicht explizit dargestellt) die relative Luftfeuchtigkeit im Inneren des Gehäuses 1 bestimmt wird. Mittels eines weiteren, vorzugsweise an der Außenwandung des Gehäuses 1 angeordneten Hygrometers (in 1 nicht explizit dargestellt) wird die Luftfeuchtigkeit außerhalb des Gehäuses 1 ermittelt. Um das Trocknungsmittel 4 zu regenerieren ist dabei insbesondere vorgesehen, dass die Regeleinrichtung 13 einen der nachfolgend genannten Verfahrensabläufe initiiert:
- 1. Die Absorptionskapazität des Trocknungsmittels 4 wird erfasst. Überschreitet der erfasste Wert einen vordefinierten Grenzwert, so wird eine Regenerierung des Trocknungsmittels 4 initiiert. Als Referenzwert kann insbesondere ein Massenwert angesetzt werden, der vor Einbau des Trocknungsmittelbehälters mit Hilfe einer Messung bei 0% feuchtem und einer weiteren Messung bei 100% feuchtem Trocknungsmittel 4 entsprechend interpoliert wurde.
- 2. Eine Regenerierung wird dann initiiert, wenn die relative Luftfeuchtigkeit außerhalb des Gehäuses 1 kleiner ist, als die relative Luftfeuchtigkeit innerhalb des Gehäuses 1. Hierdurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass die von dem Trocknungsmittel 4 freigesetzte Feuchtigkeit verbessert abgeführt werden kann. Sollte dieser Zustand nicht erreicht werden und die relative Luftfeuchtigkeit innerhalb des Gehäuses 1 einen fest definierten kritischen Wert, vorzugsweise 80% relative Luftfeuchte, erreichen beziehungsweise überschreiten, erfolgt dennoch eine Regenerierung des Trocknungsmittels 4.
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Bei dem in 2 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel eines Batteriepacks 11 ist wiederum ein eine Mehrzahl von Batteriezellen 10 umfassendes Batteriesystem 2 von einem Gehäuse 1 umgeben. Das Gehäuse 1 weist dabei eine als zylindrischer Behälter ausgebildete Trocknungseinheit 3 auf. Zur Reduzierung der Luftfeuchtigkeit innerhalb des Gehäuses 1 beinhaltet die Trocknungseinheit 3 ein Feuchtigkeit absorbierendes Trocknungsmittel, vorzugsweise ein Silicagel. Darüber hinaus umfasst die Trocknungseinheit 3 vorteilhafterweise eine Temperiereinheit zur Regenerierung des innerhalb der Trocknungseinheit 3 angeordneten Trocknungsmittels durch Wärmezufuhr.
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Die Trocknungseinheit 3 ist an einer Gehäuseöffnung 6 des Gehäuses 1 angeordnet. Die Wandung des Gehäuses 1, an der die Trocknungseinheit 3 angeordnet ist, weist eine entsprechende Aussparung zur Aufnahme der Trocknungseinheit 3 auf. Mittels einer Positioniereinrichtung (in 2 nicht explizit dargestellt), ist die Trocknungseinheit 3 um deren Längsachse 14 verdrehbar, insbesondere zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position.
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Eine mögliche vorteilhafte Ausgestaltung der Trocknungseinheit 3 wird dabei unter Bezugnahme auf 3 näher erläutert. Die in 3 dargestellte Trocknungseinheit 3 ist als zylindrischer Behälter ausgebildet. An der Gehäuseinnenwand der Trocknungseinheit 3 ist dabei eine Heizfolie als Temperiereinheit angeordnet (in 3 nicht explizit dargestellt). In der Mantelfläche 15 der Trocknungseinheit 3 ist eine Behälteröffnung 7 eingebracht, über welche ein Trocknungsmittel (in 3 nicht explizit dargestellt) in die Trocknungseinheit 3 eingebracht werden kann. Die Behälteröffnung 7 kann eine feuchtigkeitsdurchlässige Membran (in 3 nicht explizit dargestellt) aufweisen, welche ein Austreten von in die Trocknungseinheit 3 eingebrachtem Trocknungsmittel aus der Trocknungseinheit 3 verhindert. Vorzugsweise ist die Trocknungseinheit 3 aus einem schlecht wärmeleitenden beziehungsweise wärmedämmenden Material, um ein Abstrahlen von Wärme nach Außen durch die im Inneren der Trocknungseinheit 3 angeordnete Temperiereinheit zu verhindern. Um die Behälteröffnung 7 ist vorteilhafterweise ein Dichtungselement 16 angeordnet, vorzugsweise eine Gummidichtung. Darüber hinaus weist die Trocknungseinheit 3 an deren Stirnseiten jeweils eine Achse 14 auf, mittels der die Trocknungseinheit 3 von einer ersten Position in eine zweite Position verdrehbar ist.
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Das Verdrehen der Trocknungseinheit 3 in einem Gehäuse 1 wird mit Bezugnahme auf 2 näher erläutert. Es ist vorgesehen, dass mittels eines Elektromotors (in 2 nicht explizit dargestellt), welcher an der Achse 14 der Trocknungseinheit 3 eingreift, die Trocknungseinheit 3 zwischen der ersten Position und der zweiten Position rotatorisch bewegt werden kann. Befindet sich die Trocknungseinheit 3, wie in 2 dargestellt, in der ersten Position, so weist die Behälteröffnung 7 der Trocknungseinheit zum Inneren des Gehäuses 1. Das in der Trocknungseinheit 3 angeordnete Trocknungsmittel kann dabei vorteilhafterweise Luftfeuchtigkeit aus dem Inneren des Gehäuses 1 aufnehmen. Die Rückseite der Trocknungseinheit 3 verschließt dabei in dieser ersten Position die Gehäuseöffnung 6 des Gehäuses 1. Das Gehäuse 1 ist dabei im Wesentlichen luftdicht verschlossen.
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Die Trocknungseinheit 3 wird in die zweite Position verbracht, wenn eine Regenerierung des innerhalb der Trocknungseinheit 3 angeordneten Trocknungsmittels erforderlich ist. Dazu wird die Trocknungseinheit 3 um die Achse 14 von der ersten Position in die zweite Position gedreht. In der zweiten Position ist die Behälteröffnung 7 an der Gehäuseöffnung 6 angeordnet, wobei die Gehäuseöffnung 6 in etwa gleich groß ausgebildet ist, wie die Behälteröffnung 7. Das Dichtungselement 16, welches um die Behälteröffnung 7 angeordnet ist, verschließt dabei vorteilhafterweise den Übergang von der Behälteröffnung 7 zu der Gehäuseöffnung 6 dicht. Das Trocknungsmittel ist dabei vorteilhafterweise von dem Inneren des Gehäuses 1 abgekapselt. Wird das Trocknungsmittel unter Nutzung der in der Trocknungseinheit 3 integrierten Temperiereinheit ausgeheizt, sodass die von dem Trocknungsmittel gebundene Feuchtigkeit wieder freigesetzt wird, kann die freigesetzte Feuchtigkeit vorteilhafterweise nicht in das Innere des Gehäuses 1 ausströmen, sondern entweicht über die Behälteröffnung 7 und die Gehäuseöffnung 6 in die Umgebung außerhalb des Gehäuses 1.
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Gemäß einer nicht dargestellten Ausgestaltungsvariante kann vorgesehen sein, dass die Trocknungseinheit 3 eine weitere Behälteröffnung aufweist, welche vorzugsweise der Behälteröffnung 7 gegenüberliegt. In diese weitere Behälteröffnung ist dabei vorteilhafterweise ein Gebläse eingelassen. Dieses Gebläse kann dabei vorteilhafterweise einen Luftstrom erzeugen, welcher durch die Behälteröffnung 7 austritt. Hierdurch wird vorteilhafterweise von dem Trocknungsmittel bei der Regenerierung freigesetzte Feuchtigkeit verbessert abgeführt. Bei dieser Ausgestaltung ist insbesondere vorgesehen, dass die Gehäuseöffnung 6 von einem Ventil oder dergleichen Verschlusselement verschlossen ist, wobei das Verschlusselement entweder unter Einwirkung des von dem Gebläse erzeugten Luftstroms öffnet oder ein Öffnen des Verschlusselementes von einer in 2 nicht explizit dargestellten Regeleinrichtung gesteuert wird.
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Die in den Figuren dargestellten und im Zusammenhang mit diesen erläuterten Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend. Insbesondere sind die in den Figuren dargestellten Komponenten nicht maßstabsgetreu dargestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010028861 A1 [0006]
- DE 102008034698 A1 [0007, 0009]
- DE 102009032463 A1 [0008, 0009]