DE102008034698A1 - Batterie mit einem Batteriegehäuse - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (1) mit einem Batteriegehäuse (2), umfassend ein Feuchtigkeit sorbierendes Element. Erfindungsgemäß ist das Feuchtigkeit sorbierende Element mittels einer lösbaren kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung in ein Inneres des Batteriegehäues (2) ragend an diesem befestigt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einem Batteriegehäuse, umfassend ein Feuchtigkeit sorbierendes Element.
  • Ein Batteriegehäuse lässt sich aufgrund von Durchführungen von Steckern und/oder Kühlmittelleitungen sowie aufgrund von Ventingöffnungen, die beim Platzen von Einzelzellen einen entstehenden Überdruck abbauen, nicht vollständig dicht ausführen. Durch Schwankungen des Umgebungsdruckes der Batterie und einer Ausdehnung der Luft im Inneren des Batteriegehäuses bei Temperaturschwankungen kann es ständig zum Luftaustausch mit der Umgebung kommen. Besonders an kalten Teilen einer Batteriekühlung bildet sich dabei Kondenswasser, welches in nachteiliger Weise zu elektrischen Kurzschlüssen und zu elektrochemischer Korrosion führen kann.
  • Zur Behebung dieser Nachteile ist aus der DE 102 61 873 64 eine nichtwässrige Elektrolytbatterie bekannt. Die Elektrolytbatterie umfasst einen Batteriekörper mit einer Kathode, einer Anode und einem nichtwässrigen Elektrolyten für den Durchgang elektrischen Stromes zwischen Kathode und Anode, ein Laminatgehäuse mit thermisch geschmolzener Peripherie und ein Feuchtigkeit absorbierendes Element oder Feuchtigkeits-Absorptionsmittel. Das Feuchtigkeit absorbierende Element oder Feuchtigkeits-Absorptionsmittel erstreckt sich entlang von Randstreifenabschnitten der laminierten Folien und ist zwischen diesen eingelagert und abgedichtet, um ein Eindringen von externem Wasser zu vermeiden. Nachteilig ist jedoch, dass die Absorptionsfähigkeit des Feuchtigkeit absorbierenden Elements oder Feuchtigkeits-Absorptionsmittels begrenzt ist, so dass eine Absorption von eindringendem Wasser über den Zeitraum der Lebensdauer der Batterie nicht sichergestellt ist.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Batterie mit einem Batteriegehäuse anzugeben, mittels welchem über die gesamte Lebensdauer der Batterie eine Sorption, d. h. Adsorption und/oder Absorption, von eindringendem Wasser und sich bildendem Kondenswasser sichergestellt ist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Batterie mit einem Batteriegehäuse gelöst, welche die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei der erfindungsgemäßen Batterie mit einem Batteriegehäuse, umfassend ein Feuchtigkeit sorbierendes Element, ist das Feuchtigkeit sorbierende Element mittels einer lösbaren kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung in ein Inneres des Batteriegehäuses ragend an diesem befestigt. Durch diese lösbare Verbindung ist es möglich, das Feuchtigkeit sorbierende Element zu entnehmen und zu regenerieren, so dass während der gesamten Lebensdauer der Batterie eine Sorption von Feuchtigkeit und somit ein Schutz vor elektrischen Kurzschlüssen und elektrochemischer Korrosion im Inneren der Batterie sichergestellt ist.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Feuchtigkeit sorbierende Element als Trockenpatrone ausgeführt, wobei in eine perforierte Patronenhülse ein Feuchtigkeits-Sorptionsmittel eingebracht ist. Eine derartige Trockenpatrone stellt eine einfach handhabbare und wirkungsvolle Vorrichtung zur Sorption von Feuchtigkeit dar.
  • Die Trockenpatrone ist dabei nach außerhalb des Batteriegehäuses dicht ausgeführt. Bei dieser dichten Ausführung ist es vorteilhaft, dass lediglich eine beispielsweise über Stecker- oder Kühlkanalöffnungen eintretende Luftfeuchte zu binden ist.
  • Alternativ ist die Trockenpatrone nach außerhalb des Batteriegehäuses geöffnet ausgebildet. Hierbei ist die von außen in das Batteriegehäuse eindringende Luft über das Feuchtigkeits-Sorptionsmittel leitbar, so dass diese bereits vor Eintritt in das Batteriegehäuse getrocknet ist. Dabei ist ein Querschnitt der Öffnung vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Strömungswiderstand für eindringende Luft geringer ist als über andere Öffnungen des Batteriegehäuses.
  • Gemäß einer gewinnbringenden Ausgestaltung der Erfindung ist in der Trockenpatrone eine Vorrichtung zur Erwärmung des Feuchtigkeits-Sorptionsmittels angeordnet, so dass dieses ohne Entnahme der Trockenpatrone aus der Batterie in dieser getrocknet werden kann.
  • Zusätzlich oder alternativ ist in der Trockenpatrone ein Indikatormittel zur Anzeige eines Feuchtegehaltes des Feuchtigkeits-Sorptionsmittels vorgesehen. In Verbindung mit einem an der Trockenpatrone befindlichen Schauglas ist der Feuchtegehalt des Feuchtigkeits-Sorptionsmittels einfach feststellbar, so dass frühzeitig Maßnahmen zur Regeneration des Feuchtigkeits-Sorptionsmittel einleitbar sind.
  • Das Feuchtigkeits-Sorptionsmittel ist ein Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel und/oder Feuchtigkeits-Absorptionsmittel und ist vorzugsweise aus einem Feststoff gebildet, wobei dieser z. B. Zeolith, Silicagel, Phosphorpentoxid, Bariumoxid und/oder Kalziumoxid umfasst. Diese chemischen Verbindungen stellen hochwirksame Trocknungsmittel dar und sind einfach zu handhaben und regenerieren.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 schematisch eine perspektivische Ansicht einer Batterie mit einem Batteriegehäuse und eine in diesem angeordnete Trockenpatrone,
  • 2 schematisch eine Explosionsdarstellung der Batterie gemäß 1,
  • 3 schematisch eine Trockenpatrone,
  • 4 schematisch eine Schnittdarstellung einer geschlossenen Trockenpatrone, und
  • 5 schematisch eine Schnittdarstellung einer Trockenpatrone mit einer Öffnung.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In den 1 und 2 sind eine Batterie 1 mit mehreren in einem Batteriegehäuse 2 angeordneten Einzelzellen 3 und eine in einem Deckel 2.1 des Batteriegehäuses 2 angeordnete Trockenpatrone 4 dargestellt. Die Batterie 1 ist insbesondere zu einer Verwendung in einem Fahrzeug vorgesehen. An dem Batteriegehäuse 2 sind ein Hochvoltstecker 5 zur elektrischen Anbindung der Batterie 1 und zwei Kühlmittelanschlüsse 6 zur Führung von Kühlmittel vorgesehen. Mittels dieser Kühlmittelanschlüsse 6 ist die Batterie 1 beispielsweise in einen nicht näher dargestellten Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage des Fahrzeuges einbindbar, so dass eine von den Einzelzellen 3 erzeugte Verlustwärme abführbar ist.
  • Aufgrund von Durchführungen für den Hochvoltstecker 5 und die Kühlmittelanschlüsse 6 sowie nicht näher dargestellter Ventingöffnungen, mittels welcher bei einer Zerstörung der Einzelzellen 3 ein Überdruck aus dem Batteriegehäuse 2 ableitbar ist, ist das Batteriegehäuse 2 nicht vollständig dicht ausführbar. Durch Schwankungen eines Außenluftdruckes kommt es zum ständigen Luftaustausch mit einer Umgebung der Batterie 1.
  • Dabei kann sich insbesondere an kalten Teilen der Batterie 1, beispielsweise an nicht näher dargestellten, in dem Batteriegehäuse 2 verlaufenden Kühlkanälen, Kondenswasser bilden. Dies kann zu Kurzschlüssen der Einzelzellen 3 und anderer nicht näher dargestellter Batteriekomponenten oder zu elektrochemischer Korrosion bis hin zu einem Totalausfall der Batterie führen.
  • Um alle im Inneren des Batteriegehäuses 2 angeordneten Komponenten vor Feuchtigkeit zu schützen ist es aus dem Stand der Technik bekannt, diese mit einer Vergussmasse zu versehen. Dieses Verfahren ist aufgrund der Materialkosten aber sehr teuer und kann zu mechanischen Beschädigungen der Einzelzellen 3 und der Komponenten führen.
  • Aus diesem Grund sieht die Erfindung vor, ein Feuchtigkeit sorbierendes Element, insbesondere die Trockenpatrone 4, in das Innere des Batteriegehäuses 2 ragend an diesem anzuordnen. Die Trockenpatrone 4 ist vorzugsweise mittels einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung, beispielsweise einer Schraubverbindung, in dem Deckel 2.1 des Batteriegehäuses 2 wieder lösbar befestigt.
  • Die Trockenpatrone 4 ist dabei aus einem Verschlusselement 4.1, welches vorzugsweise ein nicht näher dargestelltes Gewinde zur Verschraubung im Deckel 2.1 des Batteriegehäuses 2 aufweist, und einer Patronenhülse 4.2 gebildet. Dabei ragt die Patronenhülse 4.2 vorzugsweise vollständig in das Innere des Batteriegehäuses 2.
  • Die 3 zeigt die Trockenpatrone 4 in einer detaillierten Ansicht und die 4 in einer Schnittdarstellung. Die Patronenhülse 4.2 ist perforiert ausgeführt und beinhaltet ein nicht näher dargestelltes Feuchtigkeits-Sorptionsmittel zur Absorption und/oder Adsorption von Wasser. Das Feuchtigkeits-Sorptionsmittel ist aus einem Feststoff, der beispielsweise Zeolith, Silicagel, Phosphorpentoxid, Bariumoxid und/oder Kalziumoxid umfasst, gebildet.
  • Aufgrund der Perforation ist das Feuchtigkeits-Sorptionsmittel mit der im Inneren des Batteriegehäuses 2 vorhandenen Luft durchströmbar, so dass die in dieser gebundene Feuchtigkeit sorbierbar ist. Das Feuchtigkeits-Sorptionsmittel besitzt eine begrenzte Aufnahmefähigkeit für Wasser, z. B. bei Silicagel bis zu 2/3 seines Eigengewichtes, so dass nach einer bestimmten Zeitdauer nicht mehr möglich ist, Feuchtigkeit aus der Luft zu binden.
  • Aufgrund der wieder lösbaren Verbindung ist es jedoch möglich, die Trockenpatrone 4 auszutauschen und/oder zu regenerieren. Dies kann vorzugsweise im Rahmen eines Kundendienstes oder einer Wartung des Fahrzeuges geschehen.
  • Zur Anzeige eines Feuchtegrades des Feuchtigkeits-Sorptionsmittels ist dieses gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mit einem Indikatormittel versetzt oder ein Indikatormittel ist zusätzlich in die Patronenhülse 4.2 eingebracht. Bei dem Indikatormittel handelt es sich insbesondere um ein Farbumschlagmittel, welches je nach Feuchtegrad eine andere Färbung aufweist.
  • Um diese Färbung auch ohne einen Ausbau der Trockenpatrone 4 zu erkennen, ist diese vorzugsweise mit einem nicht näher dargestellten Schauglas versehen. Das Schauglas kann beispielsweise im Verschlusselement 4.1 der Trockenpatrone 4 angeordnet sein. Es ist alternativ auch möglich, das Schauglas in der Patronenhülse 4.2 anzuordnen, wobei vorzugsweise ein weiteres Schauglas derart in dem Batteriegehäuse 2 angeordnet ist, dass die Färbung des Indikatormittels von außen durch beide Schaugläser sichtbar ist.
  • Wie bereits beschrieben, besteht die Möglichkeit des Austauschs und/oder der Regeneration der Trockenpatrone 4. Zur Regeneration kann einerseits die Trockenpatrone 4 ausgebaut und erhitzt werden, so dass das Feuchtigkeits-Sorptionsmittel getrocknet wird und seine ursprüngliche Aufnahmefähigkeit für Wasser wiedererlangt.
  • Andererseits ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eine nicht näher dargestellte Vorrichtung zur Erwärmung des Feuchtigkeits-Sorptionsmittels in der Patronenhülse angeordnet. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Hitzewendel handeln, mittels welcher das Feuchtigkeits-Sorptionsmittel periodisch erhitzbar ist und somit trocknet.
  • Sowohl die Intervalle zur Trocknung anhand der Erhitzung der gesamten Trockenpatrone 4 als auch die Perioden zur Erhitzung mittels der Heizwendel sind in Abhängigkeit von einem Einsatzgebiet des Fahrzeuges und die in diesem Gebiet herrschenden klimatischen Bedingungen vorgebbar, so dass stets eine wirkungsvolle Funktion der Trockenpatrone 4 sichergestellt ist.
  • 5 zeigt eine Schnittdarstellung der Trockenpatrone 4, wobei diese nicht nach außerhalb des Batteriegehäuses 2 geschlossen ausgeführt ist, sondern über eine Öffnung 0 im Verschlusselement 4.1 verfügt. Dabei ist die Patronenhülse 4.2 an ihrer Oberseite derart, insbesondere perforiert, ausgeführt, dass kein Feuchtigkeits-Sorptionsmittel durch die Öffnung O nach außen dringen kann.
  • Ist ein Querschnitt der Öffnung O derart ausgebildet, dass der Strömungswiderstand für eindringende Luft geringer ist als über die anderen Öffnungen des Batteriegehäuses 2, ist die von außen eindringende Luft hauptsächlich durch die Öffnung über das Feuchtigkeits-Sorptionsmittel leitbar, so dass diese bereits vor Eintritt in das Batteriegehäuse 2 getrocknet ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 1026187364 [0003]

Claims (9)

  1. Batterie (1) mit einem Batteriegehäuse (2), umfassend ein Feuchtigkeit sorbierendes Element, dadurch gekennzeichnet, dass das Feuchtigkeit sorbierende Element mittels einer lösbaren kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung in ein Inneres des Batteriegehäuses (2) ragend an diesem befestigt ist.
  2. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Feuchtigkeit sorbierende Element als Trockenpatrone (4) ausgeführt ist, wobei in eine perforierte Patronenhülse (4.2) ein Feuchtigkeits-Sorptionsmittel eingebracht ist.
  3. Batterie (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenpatrone (4) nach außerhalb des Batteriegehäuses (2) dicht oder geöffnet ausgebildet ist.
  4. Batterie (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trockenpatrone (4) eine Vorrichtung zur Erwärmung des Feuchtigkeits-Sorptionsmittels angeordnet ist.
  5. Batterie (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trockenpatrone (4) ein Indikatormittel zur Anzeige eines Feuchtegehaltes des Feuchtigkeits-Sorptionsmittels vorgesehen ist.
  6. Batterie (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenpatrone (4) ein Schauglas umfasst.
  7. Batterie (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Feuchtigkeits-Sorptionsmittel ein Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel und/oder Feuchtigkeits-Absorptionsmittel ist.
  8. Batterie (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Feuchtigkeits-Sorptionsmittel aus einem Feststoff gebildet ist.
  9. Batterie (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Feuchtigkeits-Sorptionsmittel Zeolith, Silicagel, Phosphorpentoxid, Bariumoxid und/oder Kalziumoxid umfasst.
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