CN116207419A - 气候模块、电池壳体和高压电池箱 - Google Patents

Abstract

电池壳体的气候模块包括用于在气候模块的吸附模式期间吸附湿气的吸附器单元、用于在气候模块的再生模式期间再生吸附器单元的加热器单元、可流体连接到电池壳体的入口的出口、气流发生器、以及用于将气候模块从吸附模式切换到吸附模式且反之亦然的阀系统。气候模块在吸附模式期间吸入环境空气，并且气流发生器迫使吸入的环境空气穿过吸附器单元以对环境空气进行除湿，并且在吸附模式期间将经除湿的环境空气经由出口和电池壳体的入口引导到电池壳体中。气候模块是可附接到电池壳体的外部装置。

Description

气候模块、电池壳体和高压电池箱

技术领域

本发明涉及气候模块、包括这种气候模块的电池壳体以及包括这种气候模块和/或这种电池壳体的高压电池箱。

背景技术

高压电池、例如用于电动汽车中的高压电池需要在限定的环境条件下操作。这些条件可以包括限定的湿度、限定的温度等。为了创造限定的湿度，可以使用干燥剂。干燥剂需要不时地更换或再生。再生可以通过引导干燥和热空气穿过干燥剂来完成。干燥剂然后将湿气释放到干燥和热空气中。

EP 2 533 325 B1描述了一种用于控制电池组外壳内相对湿度的电池组除湿器系统。该系统以预定的时间间隔或当系统内的湿度达到预设水平时，加热并再激活包含在电池组内的干燥剂，从而允许干燥剂恢复其吸收/吸附水蒸气的潜力。

发明内容

在此背景下，本发明的一个目的是提供一种改进的气候模块。

因此，提供了一种电池壳体的气候模块。气候模块包括用于在气候模块的吸附模式期间吸附湿气的吸附器单元、用于在气候模块的再生模式期间再生吸附器单元的加热器单元、可流体连接到电池壳体的入口的出口、气流发生器和用于将气候模块从吸附模式切换到再生模式以及反之亦然的阀系统，其中气候模块在吸附模式期间吸入环境空气，并且其中气流发生器迫使吸入的环境空气通过吸附器单元以对环境空气进行除湿，并且在吸附模式期间将经除湿的环境空气经由出口和电池壳体的入口引导到电池壳体中。气候模块是可附接到电池壳体的外部装置。

由于气候模块在吸附模式期间吸入环境空气，因此在吸附模式期间引导使用过的空气从电池壳体通过吸附器单元是消耗性的。

电池壳体可以是高压电池箱（HV电池箱）的一部分。HV电池箱包括电池壳体和包围在电池壳体中的电池单元。电池单元是可再充电的。电池组电池可以被命名为可再充电电池、存储电池或二次电池单元。优选地，气候模块包括出口和入口。气候模块的出口可连接到电池壳体的入口。因此，气候模块的入口可连接到电池壳体的出口。在本文中，“可连接”可以意味着可以建立气候模块的出口和电池壳体的入口之间以及气候模块的入口和电池壳体的出口之间的流体连接。气候模块的出口和电池壳体的入口可以是空气气候模块的同一个部件。因此，气候模块的入口和电池壳体的出口可以是空气调节模块的同一个部件。

气候模块被配置或设计成气候调节或调节供应到电池壳体并因此供应到电池单元的空气。特别是，气候模块是针对湿度管理而设计的。换句话说，根据本发明的气候模块作为电池壳体的湿气进入保护装置来操作。

在本文中的“气候调节”或“调节”是指气候模块被配置成向电池壳体、以及特别是电池单元供应具有限定湿度的空气。“湿度”在下文中应理解为空气中水蒸气的浓度。本文中的“限定”意味着湿度、特别是相对湿度被保持在工程公差范围内。“工程公差”可以理解为湿度变化的一个或多个容许极限。空气-水混合物的“相对湿度”可以限定为混合物中水蒸气的分压与给定温度下纯水平坦平面上水的平衡蒸气压之比。

吸附器单元包括干燥剂，例如硅凝胶。干燥剂可以具有可更换筒的形式，例如颗粒筒。干燥剂从吸入的环境空气和/或来自电池壳体的使用过的空气中吸附水。干燥剂在再生模式下释放水。在吸附模式下，干燥剂借助于吸入的环境空气再生。附加地或替代地，干燥剂可以借助于来自电池壳体的使用过的空气再生。例如，当环境空气的湿度高于使用过的空气的湿度时，使用来自电池壳体的使用过的空气来再生干燥剂会是必要的。吸附器单元可以包括一个或多个传感器。例如，吸附器单元可以具有温度传感器。

加热器单元可以包括正温度系数加热器（PTC加热器）。干燥剂的再生是通过引导被加热的空气通过吸附器单元来完成的。温暖的空气从干燥剂中带走湿气。这种现在潮湿的空气可以被排出到气候模块的环境中。在吸附模式中，加热器单元布置在吸附器单元的下游。因此，在再生模式中，加热器单元布置在吸附器单元的上游。这可以通过使被引导通过气候模块的空气的流动方向反向来实现。借助于阀系统和/或气流发生器来实现流动方向的反向。阀系统还负责在再生模式期间吸入环境空气、将使用过的空气排出到气候模块的环境中和/或引导使用过的空气从电池壳体通过加热器单元。加热器单元可以包括传感器，例如温度传感器。

气流发生器可以是风扇，特别是轴流式风扇，或者是叶轮或被设计成生成通过气候模块的气流的任何其他装置。气流发生器被配置成使空气的流动方向反向。特别地，空气在吸附模式期间的流动方向与在再生模式期间的流动方向相反。气流发生器“迫使”空气通过吸附器单元意味着气流发生器被配置成生成气流并泵送空气通过吸附器单元。质量空气流量计（MAF）可以布置在气流发生器的上游或下游。特别地，空气质量流量计布置在气流发生器和阀系统的阀、特别是旋转阀或反向节流阀之间。

该阀系统包括多个阀。例如，阀系统包括至少两个阀。借助于这些阀，可以使气流的方向反向，并因此将气候模块从吸附模式切换到再生模式，且反之亦然。再生模式也可以替代地称为解吸模式。借助于阀系统，再生模式期间产生的加湿空气可以排出到气候模块的环境中。

在实施例中，当吸附器单元达到预定饱和水平时，阀系统自动将气候模块从吸附模式切换到再生模式，或者其中阀系统独立于预定饱和水平自动将气候模块从吸附模式切换到再生模式。预定饱和水平可以借助于合适的传感器来感测。可以设置传感器，该传感器被设计成感测被供应给电池壳体的经除湿的空气的相对湿度。替代地，在预定的时间间隔之后，阀系统将气候模块从吸附模式切换到再生模式。

在实施例中，当吸附器单元的干燥剂被湿气饱和时，达到预定的饱和水平。如前所述，干燥剂可以以可更换筒的形式提供。干燥剂可以是硅树脂凝胶颗粒。干燥剂以及吸附器单元被放置在电池壳体的外部。

在实施例中，当将气候模块从吸附模式切换到再生模式时，阀系统使通过吸附器单元的气流方向反向。如前所述，这种气流方向的反向可以借助于阀系统和/或气流发生器来执行。

在实施例中，当气候模块从吸附模式切换到再生模式时，气流发生器的工作方向反向。本文中的“工作方向”意味着气流发生器生成的气流的方向。这可以通过使气流发生器的驱动元件（例如电动马达）的极性反向来实现。

在实施例中，当电池壳体中存在负压时，可经由出口执行压力补偿，或者其中当电池壳体中存在正压时，可经由气候模块的入口执行压力补偿。因此，气候模块被设计成当电池壳体中存在相对正压或相对负压时运行压力补偿。气候模块的入口用于通过从电池壳体吸入空气来补偿正压。因此，气候模块的出口可以用于通过向电池壳体供应空气来补偿电池壳体中的负压。可以提供压力传感器，该压力传感器被设计成感测电池壳体的入口和出口之间的压力差。本文中的“负压”应理解为低于环境压力的压力。本文中的“正压”应理解为高于环境压力的压力。压力补偿防止了压力引起的电池壳体损坏。当气候模块在克服高度差期间操作时，压力补偿会是必要的。当包括气候模块或HV电池箱的交通工具在山区中操作时，可能会出现高度差。此外，空气运输可能需要压力补偿。

在实施例中，气候模块在吸附模式期间从电池壳体吸入穿过吸附器单元并经由出口和入口与吸入的环境空气一起进入电池壳体的使用过的空气。替代地，只有使用过的空气可以被吸入到吸附器单元中。当环境空气的湿度高于来自电池壳体的使用过的空气的湿度时，这会是必要的。例如，在空气湿度高的地区，例如在热带地区，从使用过的空气中吸附湿气会是必要的。热带地区的一个任意的示例是新加坡。

在实施例中，气候模块在再生模式期间从电池壳体吸入环境空气抑或使用过的空气，其中气候模块被配置成识别环境空气是否足够干燥以再生吸附器单元，并且其中当环境空气不够干燥时，仅来自电池壳体的使用过的空气被用于再生吸附器单元。此外，环境空气和来自电池壳体的使用过的空气的混合物可以用于吸附器单元的再生。借助于传感器，特别是湿度传感器，可以识别环境空气是否足够干燥以再生吸附器单元。可以提供用于感测来自电池壳体的使用过的空气的湿度的传感器和用于感测环境空气的湿度的传感器。

在实施例中，气候模块还包括用于将湿气排出到气候模块的环境中以及用于从环境中吸入环境空气的接口。可以提供多于一个的接口。例如，有一个接口用于吸入环境空气，并且一个接口用于将湿气排出到环境中。也可以有一个公共接口。在再生模式期间，借助于排出被从吸附器单元解吸的水饱和的空气来排出湿气。在最简单的情况下，接口可以是在气候模块的外壳中提供的开口。然而，该接口也可以具有更复杂的设计，例如包括壳体、不同的流体路径、不同的开口、传感器等。

在实施例中，接口包括完全覆盖接口的流体横截面的分隔元件。如前所述，接口可以是设置在气候模块的壳体中的开口。在这种情况下，接口的流体横截面与开口的横截面积相同。分隔元件可以是膜。特别地，分隔元件可以是半透膜。本文中的“半透膜”可以理解为仅允许某些分子或离子通过其的类型的膜。通过率取决于两侧分子或溶质的压力、浓度和温度，以及膜对每种溶质的渗透性。例如，膜可以由聚四氟乙烯（PTFE）制成。在这种情况下，膜可以命名为PTFE膜。其他材料也是合适的。分隔元件可以具有小于1 mm的厚度，优选地小于0.5 mm。分隔元件可以借助于保护盖来保护，该保护盖可以卡扣到气候模块的壳体或接口的壳体。保护盖保护分隔元件免受损坏，例如免受高压水射流的损坏。分隔元件可以包括承载分隔元件的框架。框架可以连接到接口。

在实施例中，阀系统包括第一阀和第二阀，其中每个阀包括吸附位置和再生位置。在吸附模式下，两个阀都处于吸附位置。在吸附模式中，环境空气和/或来自电池箱的使用过的空气穿过第二阀，并且然后被引导通过吸附器单元、加热器单元和气流发生器到达第一阀。然后，第一阀将经除湿的空气引导至电池壳体。因此，在再生模式中，环境空气和/或来自电池箱的使用过的空气穿过第一阀，并且然后被引导通过气流发生器、加热器单元和吸附器单元到达第二阀。第二阀经由接口将加湿空气排出到周围环境中。环境空气优选借助于被接口吸入。

在实施例中，每个阀包括阀体和用于将阀体旋转到吸附位置或再生位置中的致动器。致动器可以包括电动马达。致动器还可以包括压电元件。致动器机械地联接到阀体。致动器可以有两个位置。因此，致动器被配置成将阀体移动到两个位置中，即前述的吸附位置和再生位置。

在实施例中，阀中的至少一个包括阻挡和释放机构，特别是止回阀。止回阀、逆止阀、回流阀、滞留阀、底阀或单向阀是通常允许流体沿仅一个方向流过的阀。止回阀可以包括例如呈球形式的阀体和偏压阀体的弹簧元件。当压力足够高时，流体压力可以沿一个方向打开止回阀。用于打开止回阀的压力可以借助于弹簧元件的设计来调节。

在实施例中，气候模块还包括压力释放阀，该压力释放阀被配置成当达到预定压力时释放电池模块内部的压力。压力释放阀用于确定电池壳体内部的压力条件，使得例如可以在一定的正压下触发压力补偿和/或可以设定特定的内部压力。

在实施例中，压力释放阀基于来自压力传感器的传感器信号打开和关闭。压力传感器优选是气候模块的一部分。例如，压力传感器被配置成感测气候模块的入口和出口之间的压力差。

此外，提供了一种高压电池箱的电池壳体。HV电池箱包括如前所述的气候模块和可移除地附接到气候模块出口的入口。例如，气候模块用螺栓固定到电池壳体。如前所述，气候模块包括壳体。该壳体可以可移除地附接到电池壳体。优选地，气候模块布置在电池壳体外部。

在实施例中，电池壳体还包括紧急脱气单元，用于在高压电池箱热失控的情况下对电池壳体进行脱气。这防止了电池壳体由于热失控在电池壳体内部生成的正压而损坏。在本文中，“热失控”描述因温度升高、进而释放出进一步升高温度的能量而加速的过程。热失控发生在温度升高以导致温度进一步升高的方式改变条件的情形中，这常常导致破坏性的结果。紧急脱气单元是单独的装置，并且在功能上可以独立于气候模块。特别地，紧急脱气单元可以附接到不同的壳体接口，并且位于壳体的不同位置处。其基本思想是将正常操作条件下的“呼吸”功能与紧急（热失控）条件下的紧急脱气功能分开。这给了根据气候模块和紧急脱气单元的核心功能定制气候模块和紧急脱气单元两者的机会。

在实施例中，气候模块被配置成检测显著的压力增加和/或危险气体，以便早期识别威胁性的热失控。这种检测可以借助于传感器来执行。该传感器可以是设计成检测氢气、二氧化碳、温度、压力等的组合式传感器。该传感器可以布置在气候模块的入口和阀系统的第一阀之间。特别是，气候模块被设计成在热失控之前早期检测危险气体，如氢气或二氧化碳和/或电池壳体内的显著压力增加。

在实施例中，气候模块被配置成当检测到热失控时发出警告信号。警告信号可以是视觉的和/或听觉的。可以提供信号单元来生成报警信号。因此，根据标准GB38031-2020（电动车辆牵引电池安全要求），气候模块被设计成在高压电池箱发生故障之前的五分钟内警告车辆的所有乘客撤离车辆。

另外，还提供了一种高压电池箱。高压电池箱包括如前所述的气候模块和/或如前所述的电池壳体。如上所述，高压电池箱包括包围在电池壳体中的电池单元。

附图说明

这些图示出了：

图1 气候模块的一个实施例的示意图；

图2 根据图1的气候模块的另一示意图；

图3 根据图1的气候模块的另一示意图；

图4 气候模块的另一个实施例的示意图；

图5 根据图4的气候模块的另一示意图；和

图6 根据图4的气候模块的另一示意图。

在附图中，除非另有指示，否则相同或功能相同的元件被给予相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了气候模块1A的一个实施例。气候模块1A被设计成为高压蓄电池箱2 （HV电池箱）供应新鲜干燥的空气。HV电池箱2具有电池壳体3。电池壳体3包围多个电池单元B。HV电池箱2具有紧急脱气单元4。来自HV电池箱2的空气或气体可以被供应给紧急脱气单元4。在热失控的情况下，来自HV电池箱2的空气或气体可以经由紧急脱气单元4供应到气候模块1A的环境5。

现在回到气候模块1A，气候模块1A可以是交通工具的一部分。交通工具可以是电动车辆或混合电动车辆。交通工具是轿车或汽车。然而，交通工具也可以是飞机、轮船或商用车辆。交通工具具有借助于HV电池箱2供电的电动马达。

气候模块1A包括连接到HV电池箱2的入口7的出口6。气候模块1A包括连接到HV电池箱2的出口9的入口8。出口6经由入口7向HV电池箱2供应干燥清洁的空气10。本文中的“连接”意味着在出口6和入口7之间以及入口8和出口9之间至少产生了流体连接。入口8经由出口9从HV电池箱2吸入使用过的空气11。出口6和入口7不一定必须是两个单独的部件，而是可以由共同的部件形成。因此，入口8和出口9同样不一定必须是两个单独的部件，而是可以由共同的部件形成。

出口6借助于导管13连接到第一旋转阀12。第一旋转阀12具有包覆成型的硅树脂垫圈。导管13具有传感器14。传感器14是多传感器或组合式传感器。传感器14被设计成检测氢气、二氧化碳、温度和/或压力。传感器14经由线路16连接到报警单元15。特别地，传感器14可以检测HV电池箱2的电池壳体3内部的危险气体、温度和/或压力。传感器14确保在热失控事件期间警告乘客撤离包括HV电池箱2的交通工具。传感器14可以附接到HV电池箱2。

第一旋转阀12具有致动器17。致动器17被设计成旋转或移动第一旋转阀12的阀体。致动器17被设计成将阀体移动到两个不同的位置中。致动器17包括用于操纵第一旋转阀12的两个位置的电动马达。马达可以是直流（DC）马达。

传感器18布置在第一旋转阀12和气流发生器19之间。气流发生器19被设计成产生气流。气流发生器19可以是叶轮或风扇，或者可以命名为叶轮或风扇。气流发生器19可以是轴流式风扇。传感器18被设计成检测由气流发生器19输送的气体（即空气）的体积流量。传感器18可以是质量空气流量（MAF）传感器。气流发生器19是双向气流发生器。这意味着由气流发生器19输送的气体的流动方向可以转向。第一旋转阀12借助于导管20连接到传感器18。传感器18借助于导管21连接到气流发生器19。

气流发生器19借助于导管23连接到加热器单元22。加热单元22可以包括正温度系数（PTC）加热器。加热器单元22具有温度传感器24。温度传感器24可以检测加热器单元22内部的温度。

吸附器单元25经由导管26连接到加热器单元22。吸附器单元25可以包括可更换的硅树脂颗粒筒。吸附器单元25包括温度传感器27。温度传感器27可以检测吸附器单元25的温度。加热器单元22可以用于再生吸附器单元25。

吸附器单元25借助于导管29连接到第二旋转阀28。第二旋转阀28具有致动器30。致动器30被设计成旋转或移动第二旋转阀28的阀体。致动器30被设计成将阀体移动到两个不同的位置中。第二旋转阀28具有包覆成型的硅树脂垫圈。第二旋转阀28经由导管31连接到入口8。第一旋转阀12和第二旋转阀28可以相同地设计。旋转阀12、28一起形成气候模块1A的阀系统V1。

提供传感器32，其被设计成感测导管13和导管31之间的压力差。传感器32是压力传感器。因此，可以监测气候模块1A的出口6和入口8之间的压力差。导管31具有压力释放阀33。压力释放阀33被设计成用于在HV电池箱2和气候模块1A的操作期间的压力安全补偿。导管31具有传感器34。传感器34是多传感器或组合式传感器。传感器34被设计成检测氢气、二氧化碳、温度和/或压力。传感器34经由线路35连接到报警单元15。

气候模块1A还具有接口36。借助于接口36，气候模块1A可以从环境5中吸入环境空气A或者将空气排出到环境5中。可以提供正好一个接口36。然而，可以提供多于一个的接口36。接口36包括分隔元件。分隔元件是膜。分隔元件是半透性的。分隔元件可以包括聚四氟乙烯（PTFE）。接口36经由导管37连接到第一旋转阀12。导管37具有传感器38。传感器38是多传感器或组合式传感器。传感器38被设计成检测相对湿度、温度和/或压力。

接口36经由导管39连接到第二旋转阀28。导管39具有传感器40。传感器40是多传感器或组合式传感器。传感器40被设计成检测相对湿度、温度和/或压力。传感器38、40可以相同地设计。

气候模块1A的功能将在下面参照图1至图3进行解释。在图1至3中，活动流体路径用实线指示，而不活动的流体路径用虚线指示。本文中的“活动”意味着空气被引导通过借助于实线指示的流体路径。“不活动”意味着没有空气被引导通过由虚线指示的流体路径。本文中的“流体路径”可以意味着导管13、20、21、23、26、29、31、37、39中的一者或多者。

图1示出了处于标准模式或吸附模式M1的气候模块1A，图2示出了处于充电模式或再生模式M2的气候模块1A，以及图3示出了处于脱气模式或紧急模式M3的气候模块1A，其可以在热失控的情况下使用。在下文中，将同时参考图1至图3。

在如图1所示的吸附模式M1中，由于上坡和下坡行驶和/或飞机运输，气候模块1A确保在标准交通工具操作期间HV电池箱2和环境5之间的永久压力补偿。气候模块1A还确保在压力补偿期间通过吸附器单元25的吸附过程的湿气进入减少。气候模块1A还通过接口36的分隔元件确保保护而免受水进入。借助于保护盖，分隔元件被强有力地保护而免受高压水射流。

在吸附模式M1期间，HV电池箱2在正常工作条件下工作，并呼吸干燥清洁的空气10，该空气10经由出口6提供给HV电池箱2的入口7。被引导通过气候模块1A的空气在图1中借助于箭头指示。气候模块1A可以从HV电池箱2的出口9吸入使用过的空气11。第二旋转阀28让使用过的空气11进入，同时让来自环境5的环境空气A进入。吸入使用过的空气11是任选的。两个旋转阀12、28都处于再生位置中。使用过的空气11也可以经由接口36排出到环境5中。

来自环境5的环境空气A穿过接口36，并且然后被引导至第二旋转阀28。接口36对于特定物质（如水）是不可渗透的。从第二旋转阀28，环境空气A被引导通过吸附器单元25。吸附器单元25从环境空气A中分离湿气。吸附器单元25可以具有可更换的硅树脂颗粒筒。吸附器单元25处于温度传感器27的监视下。

在吸附器单元25下游，环境空气A穿过在吸附模式M1中关闭的加热器单元22。气流发生器19经由传感器18、第一旋转阀12和出口6将环境空气A作为干燥清洁的空气10发送到HV电池箱2。在吸附模式M1中，传感器32可以捕获出口6和入口8之间的压力差。在干燥的清洁空气10和/或使用过的空气11不符合要求的情况下，传感器14、34可以经由警报单元15给予警报。

吸附模式M1可以在开路中执行。在这种情况下，环境空气A被吸入。该吸入的环境空气A然后借助于吸附器单元25被干燥，并被输送到HV电池箱2。气流发生器19顺时针工作。替代地，吸附模式M1可以在闭合回路中执行。这可以在压力平衡的情况下完成。在这种情况下，来自HV电池箱2的使用过的空气11被引导通过吸附器单元25。气流发生器19也顺时针工作。

在再生模式M2（图2）中，气候模块1A通过加热来自环境5的环境空气A来确保吸附器单元25的再生。在充电操作期间，加热的环境空气A被用于干燥吸附器单元25的硅树脂颗粒筒。气候模块1A被配置成识别用于再生过程的环境空气A是否具有合适的湿度以覆盖吸附器单元25的干燥剂的适当干燥。在环境空气A的湿度高的情况下，气候模块1A将使用来自HV电池箱2的已经干燥的使用过的空气11用于再生目的。

如借助于图2中箭头所示，第一旋转阀12经由接口36和导管37让来自环境5的环境空气A进入。同时，来自HV电池箱2的使用过的空气11可以被排出到第一旋转阀12中，并被供应给加热器单元22，以生成用于再生吸附器单元25的热空气。然而，使用使用过的空气11进行再生是任选的。在穿过传感器18之后，气流发生器19迫使环境空气A穿过现在开启的加热器单元22。加热器单元22加热来自气流发生器19的环境空气A。因此，与吸附模式M1相比，在再生模式M2中，气流发生器19的工作方向反向。

来自加热器单元22的环境空气A加热吸附器单元25，特别是吸附器单元25的干燥剂。因此，水从吸附器单元25中释放出来，并被来自加热器单元22的温暖的环境空气A带离吸附器单元25。再生的成功可以经由温度传感器27来控制。第二旋转阀28将潮湿的环境空气A从吸附器单元25排出回到环境5中，如图2中借助于箭头所指示的。这可以经由接口36来完成。当再生成功时，气候模块1A可以借助于阀系统V1和气流发生器19从再生模式M2切换回吸附模式M1。

在紧急模式M3中（图3），气候模块1A与紧急脱气单元4一起工作。紧急脱气单元4包括气密膜。紧急脱气单元4覆盖在HV电池箱2的热失控事件的情况下的紧急脱气。气候模块1A被配置成在热失控发生之前早期检测危险气体（如，例如氢气或二氧化碳）和/或显著的压力增加。借助于警报单元15，气候模块1A可以在HV电池箱2发生故障之前的五分钟内警告乘客撤离交通工具。这符合GB38031-2020标准对电动车辆牵引电池的安全要求。

在紧急模式M3期间，出口6、9和入口7、8可以流体分离。这是借助于阀系统V1完成的。然而，这种分离是任选的。来自HV电池箱2的空气被供应给紧急脱气单元4，如图3中由箭头41所指示的。紧急脱气单元4将空气释放到环境5中，如箭头42所指示的。

图4示出了气候模块1B的另一个实施例。气候模块的两个实施例1A、1B的设计基本相同。因此，在下文中，将仅解释气候模块1B和气候模块1A之间的差异。

气候模块1B与气候模块1A的不同之处在于气候模块1B没有旋转阀12、28。代替旋转阀12、28，气候模块1B具有第一反向节流阀43和第二反向节流阀44。每个反向节流阀43、44包括阻挡和释放机构45、46。每个阻挡和释放机构45、46可以包括或者可以是止回阀。反向节流阀43、44一起形成气候模块1B的阀系统V2。气候模块1B的功能与气候模块1A的功能基本相同。

阀系统V2和任选的气流发生器19确保气候模块1B可以从吸附模式M1切换到再生模式M2，且反之亦然。每个反向节流阀43、44可以切换到两个位置中，即吸附位置和再生位置中。每个反向节流阀43、44可以包括用于致动反向节流阀43、44的致动器（未示出）。

在吸附模式M1期间，气流发生器19顺时针工作。因此，气流主要从环境5流向HV电池箱2的电池壳体3。当HV电池箱2内存在正压时，第二反向节流阀44打开，且压力平衡。因此，气候模块1B产生的电路变成闭合。

在再生模式M2期间，气流发生器19逆时针工作。因此，气流主要从HV电池箱2流向环境5。当在HV电池箱2内部存在负压时，第一反向节流阀43打开并且压力平衡。因此，电路被断开。

总之，气候模块1A、1B是可以附接到HV电池箱2的电池壳体3的外部装置。气候模块1A、1B具有传感器集成。如前所述，气候模块1A、1B可以与包括HV电池箱2的交通工具一起使用。气候模块1A、1B的主要功能是在来自环境5的持续压力补偿期间，例如在上坡和下坡行驶和/或飞机运输期间，减少进入HV电池箱2的空气湿度进入。这意味着危险的湿气不能进入HV电池箱2中。电池单元B因此被保护免受湿气。

在标准车辆操作期间，即在吸附模式M1期间，降低吸入的环境空气A的湿度被吸附过程覆盖。吸附器单元25通过在充电交通工具操作期间加热来自环境5的新鲜环境空气A或来自HV电池箱2的使用过的空气11而再生。在高环境湿度的情况下，使用过的空气11被供应给吸附器单元25。此外，气候模块1A、1B借助于半透膜确保保护而防止水进入，该半透膜通过前面提到的保护盖提供强有力的保护而免受高压水射流。

外部气候模块1A、1B可以包括壳体，该壳体具有用于将气候模块1A、1B连接到HV电池箱2的接口。壳体可以由塑料制成。壳体可以是注射成型部分。气候模块1A、1B的壳体优选地由两个盖封闭，这两个盖具有用于致动器17、30的接口，致动器17、30驱动阀系统V1、V2。致动器17、30由多传感器驱动。阀系统V1、V2和/或气流发生器取决于操作模式M1、M改变气流方向。

气候模块1A、1B包括在两个方向上工作的气流发生器19。气流发生器19位于气候模块1A、1B的壳体中，并且也由多传感器驱动。气候模块1A、1B的壳体具有吸附室，吸附器单元25和加热器单元22位于该吸附室中。吸附器单元25的吸附器筒确保流入HV电池箱2中的湿空气的干燥，并且具有自己的寿命。因此，吸附器单元25是可维修的部件。气候模块1A、1B的壳体也可以用作湿度、压力和温度检测的所有多传感器的母板。所有传感器14、18、24、27、32、34、38、40、致动器17、30、气流发生器19和加热器单元22根据功能机电方案一起工作。

当热失控事件发生时，气候模块1A、1B将通过传感器14、34检测危险气体，如例如氢气和二氧化碳，并将经由警报单元15警告车辆中的乘客。在发生热失控事件的情况下，气候模块1A、1B使用带有气密膜的紧急脱气单元4。当HV电池箱2的故障导致压力增加时，该膜将会撕裂塑料销，并且危险气体会在短时间内释放到环境5中。

气候模块1A、1B的一个优点是主动吸附器单元25不会将潮湿空气传递到HV电池箱2中。本文中的“主动”意味着吸附器单元25可以再生，并且干燥剂的更换是可消耗的。通过在入口和出口接口36上使用半透膜形式的分隔元件，气候模块1A、1B的整个系统是不透水的。由于吸附器单元25可以再生，所以不需要如此频繁地更换吸附器单元25的干燥筒，因为干燥剂在给定的循环中再生，即在HV电池箱2的充电模式中再生。然而，一段时间后，吸附器筒可以更换。

额外的优点是外部气候模块1A、1B的智能功能，其完全由多传感器驱动。如果发生热失控事件，气候模块1A、1B就与紧急脱气单元4一起工作。气候模块1A、1B因此将不会受到危险气体的袭击。HV电池箱2的寿命可以借助于气候模块1A、1B来延长。

附图标记

1A 气候模块

1B 气候模块

2 HV电池箱

3 电池壳体

4 紧急脱气单元

5 环境

6 出口

7 入口

8 入口

9 出口

10 清洁空气

11 使用过的空气

12 旋转阀

13 导管

14 传感器

15 报警单元

16 线路

17 致动器

18 传感器

19 气流发生器

20 导管

21 导管

22 加热器单元

23 导管

24 传感器

25 吸附器单元

26 导管

27 传感器

28 旋转阀

29 导管

30 致动器

31 导管

32 传感器

33 压力释放阀

34 传感器

35 线路

36 接口

37 导管

38 传感器

39 导管

40 传感器

41 箭头

42 箭头

43 反向节流阀

44 反向节流阀

45 阻挡和释放机构

46 阻挡和释放机构

A 环境空气

B 电池单元

M1模式

M2模式

M3模式

V1阀系统

V2阀系统。

Claims (18)

1.一种电池壳体（3）的气候模块（1A、1B），包括：

吸附器单元（25），其用于在所述气候模块（1A、1B）的吸附模式（M1）期间吸附湿气；

加热器单元（22），其用于在所述气候模块（1A、1B）的再生模式（M2）期间再生所述吸附器单元（25）；

出口（6），其能够流体地连接到所述电池壳体（3）的入口（7）；

气流发生器（19）；和

阀系统（V1、V2），其用于将所述气候模块（1A、1B）从吸附模式（M1）切换到再生模式（M2），且反之亦然，

其中，所述气候模块（1A、1B）在所述吸附模式（M1）期间吸入环境空气（A），

其中，在所述吸附模式（M1）期间，所述气流发生器（19）迫使吸入的环境空气（A）通过所述吸附器单元（25）以对所述环境空气（A）进行除湿，并且将经除湿的环境空气（A）经由出口（6）和所述电池壳体（3）的入口（7）引导到所述电池壳体（3）中，并且

其中，所述气候模块（1A、1B）是能够附接到所述电池壳体（3）的外部装置。

2.根据权利要求1所述的气候模块（1A、1B），其中，当所述吸附器单元（25）达到预定饱和水平时，所述阀系统（V1、V2）自动将所述气候模块（1A、1B）从吸附模式（M1）切换到所述再生模式（M2），或者

其中，所述阀系统（V1、V2）独立于预定的饱和水平自动地将所述气候模块（1A、1B）从所述吸附模式（M1）切换到所述再生模式（M2）。

3.根据权利要求2所述的气候模块（1A、1B），其中，当所述吸附器单元（25）的干燥剂被湿气饱和时，达到预定的饱和水平。

4.根据权利要求1所述的气候模块（1A、1B），其中，当将所述气候模块（1A、1B）从所述吸附模式（M1）切换到所述再生模式（M2）时，所述阀系统（V1、V2）使通过所述吸附器单元（25）的气流方向反向。

5.根据权利要求4所述的气候模块（1A、1B），其中，当所述气候模块（1A、1B）从所述吸附模式（M1）切换到所述再生模式（M2）时，所述气流发生器（19）的工作方向反向。

6.根据权利要求1所述的气候模块（1A、1B），其中，当所述电池壳体（3）中存在负压时，压力补偿能够经由所述出口（6）执行，或者

其中，当所述电池壳体（3）内存在正压时，压力补偿能够经由所述气候模块（1A、1B）的入口（8）执行。

7.根据权利要求1所述的气候模块（1A、1B），其中，所述气候模块（1A、1B）在吸附模式（M1）期间从所述电池壳体（3）吸入使用过的空气（11），其穿过吸附器单元（25）并经由所述出口（6）和所述入口（7）与所述吸入的环境空气（A）一起进入电池壳体（3）。

8.根据权利要求1所述的气候模块（1A、1B），其中，所述气候模块（1A、1B）在所述再生模式（M2）期间从所述电池壳体（3）吸入环境空气（A）抑或使用过的空气（11），

其中，所述气候模块（1A、1B）被配置成识别环境空气（A）是否足够干燥以用于再生所述吸附器单元（25），以及

其中，当所述环境空气（A）不够干燥时，仅来自所述电池壳体（3）的使用过的空气（11）被用于再生所述吸附器单元（25）。

9.根据权利要求1所述的气候模块（1A、1B），还包括接口（36），用于将湿气排出到所述气候模块（1A、1B）的环境（5）中，并用于从所述环境（5）吸入环境空气（A）。

10.根据权利要求9所述的气候模块（1A、1B），其中，所述接口（36）包括完全覆盖所述接口（36）的流体横截面的分隔元件。

11.根据权利要求1所述的气候模块（1A、1B），其中，所述阀系统（V1、V2）包括第一阀（12、43）和第二阀（28、44），并且其中，每个阀（12、43、28、44）包括吸附位置和再生位置。

12.根据权利要求11所述的气候模块（1A、1B），其中，每个阀（12、28）包括阀体和用于将所述阀体旋转到吸附位置或再生位置中的致动器（17、30）。

13.根据权利要求11所述的气候模块（1A、1B），其中，所述阀（43、44）中的至少一个包括阻挡和释放机构（45、46），所述阻挡和释放机构包括止回阀。

14.根据权利要求1所述的气候模块（1A、1B），进一步包括压力释放阀（33），其被配置成当达到预定压力时释放所述电池模块（1A、1B）内部的压力，

其中，所述压力释放阀（33）基于来自所述压力传感器（32）的传感器信号打开和关闭。

15.一种高压电池箱（2）的电池壳体（3），包括：

根据权利要求1所述的气候模块（1A、1B）；和

可移除地附接到所述气候模块（1A、1B）的出口（6）的入口（7）。

16.根据权利要求15所述的电池壳体（3），还包括紧急脱气单元（4），用于在所述高压电池箱（2）热失控的情况下对所述电池壳体（3）进行脱气。

17.根据权利要求16所述的电池壳体（3），其中，所述气候模块（1A、1B）被配置成检测显著的压力增加和/或危险气体，用于早期识别危险的热失控，以及

其中，所述气候模块（1A、1B）被配置成当检测到热失控时发出警告信号。

18.一种高压电池箱（2），包括：

根据权利要求1所述的气候模块（1A、1B）；和

根据权利要求15所述的电池壳体（3）。

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