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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung betrifft Systeme und Verfahren zum Reduzieren oder Verhindern der Bildung von Kondensat in einem Batteriefach, in dem eine Entfeuchtungskammer bereitgestellt wird, in der Luft vor Eintritt in das Batteriefach konditioniert wird.
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HINTERGRUND
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Kraftfahrzeuge weisen oftmals elektrische Batterien zum Betrieb elektrischer Systeme sowie Antriebsstrangsysteme von Fahrzeugen auf. Beispielsweise weisen Fahrzeuge üblicherweise eine 12 V-Blei-Kraftfahrzeugbatterie auf, die derart konfiguriert ist, elektrische Energie an Fahrzeuganlassersysteme (z. B. einen Anlassermotor), Beleuchtungssysteme und/oder Zündsysteme zu liefern. In Elektro-, Brennstoffzellen-(”FC”)- und/oder Hybridfahrzeugen kann ein Hochspannungs-(”HV”)-Batteriesystem verwendet werden, um elektrische Antriebsstrangkomponenten des Fahrzeugs (z. B. elektrische Fahrmotoren und dergleichen) mit Leistung zu beaufschlagen. Ferner kann das HV-Batteriesystem einen Verdichter und/oder eine Heizeinrichtung mit Leistung beaufschlagen, die in einem Klimasteuersystem für einen Fahrzeuginnenraum verwendet ist.
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Verschiedene Batteriesysteme können Belüftungen aufweisen, die ermöglichen, dass Umgebungsluft in Abschnitte eines Batteriesystems eintreten kann. Wasser, das von der Umgebungsluft mitgeführt ist, kann in dem Batteriesystem kondensieren. Kondensat in dem Batteriesystem kann Korrosion und/oder Probleme mit elektrischen Schaltungen in dem Batteriesystem bewirken. Korrosion und/oder elektrische Probleme, die durch Kondensat erzeugt werden, können in Mängeln des Batteriesystems, einer Verschlechterung, einem dauerhaften Schaden und/oder einer verkürzten Lebensdauer des Batteriesystems resultieren.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Reduzieren der Bildung von Kondensat in einem Batteriefach unter Verwendung einer Entfeuchtungskammer, in der Luft vor Eintritt in das Batteriefach konditioniert wird. Bei einer Ausführungsform kann ein Kühlsystem derart konfiguriert sein, eine Kühlmittelströmung zu erzeugen und eine Entfeuchtungskammer kann derart konfiguriert sein, eine Umgebungsluftströmung von einer Umgebung aufzunehmen. Die Umgebungsluftströmung kann die Bewegung von Wasserdampf entweder durch Bewegung von Luft, die Wasserdampf enthält, oder durch Diffusion (z. B. eine Differenz der Wasserdampfkonzentration zwischen innen und außen der Entfeuchtungskammer) betreffen. Bei einigen Ausführungsformen kann ein Trocknungsmittel in der Entfeuchtungskammer angeordnet sein. Das Trocknungsmittel kann derart konfiguriert sein, Wasser von der Umgebungsluftströmung zu absorbieren.
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Eine Wärmeübertragungsvorrichtung kann in thermischer Kommunikation mit der Entfeuchtungskammer stehen und derart konfiguriert sein, die Kühlmittelströmung aufzunehmen. Die Wärmeübertragungsvorrichtung kann eine Strömung von konditionierter Luft von einer thermischen Wechselwirkung zwischen der Kühlmittelströmung und der Umgebungsluftströmung erzeugen. Die Umgebungsluftströmung kann durch eine Druckdifferenz zwischen der Umgebung und der Entfeuchtungskammer erzeugt werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Druckdifferenz durch einen Lüfter oder durch eine Temperaturdifferenz zwischen der Umgebung und der Temperatur in der Entfeuchtungskammer erzeugt werden.
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In einigen Fällen kann sogar ohne eine Luftströmung Wasserdampf in die Batterie aufgrund von Diffusion eintreten (d. h. eine Differenz der Wasserdampfkonzentration innen und außen eines Batteriefachs).
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Das Batteriefach kann eine Batterie enthalten und die Strömung von konditionierter Luft und die Kühlmittelströmung aufnehmen. In einigen Ausführungsformen kann die Kühlmittelströmung durch die Wärmeübertragungsvorrichtung strömen, bevor die Kühlmittelströmung durch das Batteriefach strömt. Bei anderen Ausführungsformen kann die Kühlmittelströmung durch die Wärmeübertragungsvorrichtung strömen, nachdem die Kühlmittelströmung durch die Batterie gelangt ist. Die Strömung von Kühlmittel kann die Batterie kühlen. Das Kühlsystem kann in einigen Ausführungsformen eine erste Temperatur in der Entfeuchtungskammer unter einer zweiten Temperatur in dem Batteriefach beibehalten, während die Batterie in einem stabilen Zustand arbeitet. Bei einer spezifischen Ausführungsform kann das Kühlsystem eine Temperatur der Batterie zwischen etwa 5°C und etwa 35°C beibehalten. Bei anderen Ausführungsformen sind auch Temperaturbereiche, die sich über etwa 5°C und etwa 35°C hinaus erstrecken, denkbar. Beispielsweise kann sich bei verschiedenen Ausführungsformen der Temperaturbereich zwischen etwa 2°C und etwa 45°C erstrecken. Die Batterie kann eine Lithiumionenbatterie oder irgendeinen anderen Typ von Batterie umfassen.
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Einige Ausführungsformen umfassen eine Belüftung, die derart konfiguriert ist, eine Umgebungsluftströmung von einer Umgebung zum Eintritt in die Entfeuchtungskammer zuzulassen, und derart konfiguriert ist, ein Ablassen von in der Entfeuchtungskammer gebildeten Kondensat zuzulassen. Ferner kann die Belüftung derart konfiguriert sein, ein Ablassen von Kondensat von der Entfeuchtungskammer unter dem Einfluss von Schwerkraft zuzulassen. In einigen Ausführungsformen kann eine Membran über der Belüftung angeordnet sein. Die Membran kann für Luft und/oder Wasser durchlässig sein, kann jedoch einen Eintritt von Schmutz und anderen Objekten in die Entfeuchtungskammer verhindern.
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Eine luftdurchlässige Membran kann zwischen der Entfeuchtungskammer und dem Batteriefach angeordnet sein, wobei die luftdurchlässige Membran derart konfiguriert ist, zu ermöglichen, dass die Strömung von konditionierter Luft zwischen der Entfeuchtungskammer und dem Batteriefach strömen kann. In einigen Ausführungsformen ist die luftdurchlässige Membran undurchlässig gegenüber Flüssigkeit.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Nicht beschränkende und nicht erschöpfende Ausführungsformen der Offenbarung sind einschließlich verschiedener Ausführungsformen der Offenbarung mit Bezug auf die Figuren beschrieben, in welchen:
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1 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Batteriesystems in einem Fahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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2 ein Funktionsblockdiagramm eines Systems mit einem Entfeuchtungskammersystem gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
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3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Behandeln von Umgebungsluft in einer Entfeuchtungskammer eines Batteriesystems gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die Ausführungsformen der Offenbarung werden am besten durch Bezug auf die Zeichnungen verständlich, in denen gleiche Teile insgesamt mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Es ist leicht zu verstehen, dass die Komponenten der offenbarten Ausführungsformen, wie allgemein in den Figuren hier beschrieben und gezeigt ist, in einer breiten Vielzahl verschiedener Konfigurationen angeordnet und ausgelegt sein können. Somit ist die folgende detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen der Systeme und Verfahren der Offenbarung nicht dazu bestimmt, den Schutzumfang der Offenbarung, wie beansprucht ist, zu beschränken, sondern ist lediglich repräsentativ für mögliche Ausführungsformen der Offenbarung. Zusätzlich müssen die Schritte eines Verfahrens nicht unbedingt in einer spezifischen Reihenfolge oder sogar sequentiell ausgeführt werden, noch müssen die Schritte nur einmal ausgeführt werden, sofern es nicht anders festgelegt ist.
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In einigen Fällen sind gut bekannte Merkmale, Strukturen und Betriebsabläufe im Detail nicht gezeigt oder beschrieben. Ferner können die beschriebenen Merkmale, Strukturen oder Betriebsabläufe in einer beliebigen geeigneten Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert sein. Es sei auch leicht zu verstehen, dass die Komponenten gewisser Ausführungsformen, wie allgemein in den Figuren hier beschrieben und gezeigt ist, in einer breiten Vielzahl verschiedener Konfigurationen angeordnet und ausgelegt sein können.
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1 zeigt ein Blockdiagramm eines beispielhaften Batteriesystems 102 in einem Fahrzeug 100 gemäß hier offenbarten Ausführungsformen. Das Fahrzeug 100 kann ein Kraftfahrzeug, ein Marinefahrzeug, ein Flugzeug und/oder irgendein anderer Typ von Fahrzeug sein und kann einen Antriebsstrang mit Brennkraftmaschine (”ICE”), einen Antriebsstrang mit Elektromotor, einen Hybrid-Kraftmaschinenantriebsstrang, einen FC-Antriebsstrang oder irgendeinen anderen Typ von Antriebsstrang aufweisen, der für den Einbau der hier offenbarten Systeme und Verfahren geeignet ist. Das Fahrzeug 100 kann ein Batteriesystem 102 aufweisen, das bei gewissen Ausführungsformen ein HV-Batteriesystem sein kann. Das HV-Batteriesystem kann dazu verwendet werden, elektrische Antriebsstrangkomponenten (z. B. wie in einem Elektro-, Hybrid- oder FC-Leistungssystem) und ein Kabinenklimasteuersystem des Fahrzeugs mit Leistung zu beaufschlagen, das einen Heizer und/oder Verdichter aufweisen kann. Bei weiteren Ausführungsformen kann das Batteriesystem 102 eine Niederspannungsbatterie (z. B. eine 12 V-Blei-Kraftfahrzeugbatterie) sein, und kann derart konfiguriert sein, elektrische Energie an eine Vielzahl von Systemen 100 des Fahrzeugs zu liefern, beispielsweise einschließlich Fahrzeuganlassersystemen (z. B. einem Anlassermotor), Beleuchtungssystemen, Zündsystemen und/oder dergleichen. Noch ferner kann bei einigen Ausführungsformen das Batteriesystem so konfiguriert sein, dass es in Mild-Hybrid-Anwendungen arbeitet, und kann eine Spannung im mittleren Bereich aufweisen (z. B. etwa 42 Volt).
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Ein Kühlsystem 110 kann derart konfiguriert sein, eine Kühlmittelströmung (z. B. Wasser-Glykol, dielektrische Flüssigkeit, Kältemittel, Luft) zu erzeugen, die dazu verwendet wird, eine Temperatur des Batteriesystems 102 in einem festgelegten Bereich beizubehalten. Das Kühlsystem 110 kann in Fluidkommunikation mit dem Batteriesystem 102 durch eine oder mehrere Kühlmittelleitungen 116 stehen. Bei gewissen Ausführungsformen kann ein Kühlmittel Wärme von dem Batteriesystem 102 absorbieren, wenn es durch das Batteriesystem 102 strömt. Das erwärmte Kühlmittel kann zurück in das Kühlsystem 110 strömen, wo die von dem Kühlmittel absorbierte Wärme an die Umgebung übertragen wird. Wie nachfolgend detaillierter beschrieben ist, kann das Kühlsystem 110 ferner in Verbindung mit einem Entfeuchtungssystem verwendet werden (wie dem System, das in 2 gezeigt ist), das vor dem Eintritt in das Batteriesystem 102 Umgebungsluft konditioniert.
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Das Batteriesystem 102 kann ein Batteriesteuersystem 104 aufweisen. Das Batteriesteuersystem 104 kann derart konfiguriert sein, gewisse Betriebsabläufe des Batteriesystems 102 zu überwachen und zu steuern. Beispielsweise kann das Batteriesteuersystem 104 derart konfiguriert sein, Lade- und Entladebetriebsabläufe des Batteriesystems 102 zu überwachen und zu steuern. Bei gewissen Ausführungsformen kann das Batteriesteuersystem 104 kommunikativ mit einem oder mehreren Sensoren 106 (z. B. Spannungssensoren, Stromsensoren, Temperatursensoren, Feuchtesensoren und/oder dergleichen, etc.) und/oder anderen Systemen gekoppelt sein, die dazu konfiguriert sind, das Batteriesteuersystem 104 in die Lage zu versetzen, Betriebsabläufe des Batteriesystems 102 zu überwachen und zu steuern.
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Information von Sensoren 106 kann von dem Steuersystem 104 verwendet werden, um das Kühlsystem 110 so zu betreiben, dass Luft aus der Umgebung konditioniert wird, die in das Batteriesystem 102 strömt. Temperatur- und/oder Feuchtesensoren 106 können Daten für das Batteriesteuersystem 104 bereitstellen, das seinerseits derart konfiguriert sein kann, die Feuchte in dem Batteriesystem 102 zu überwachen und das Kühlsystem 110 geeignet zu betreiben, um Umgebungsluft, die in das Batteriesystem 102 eintritt, zu entfeuchten, um eine Kondensation in dem Batteriesystem 102 zu verhindern.
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Das Batteriesteuersystem 104 kann ferner derart konfiguriert sein, Information an andere, in dem Fahrzeug 100 enthaltene Systeme zu liefern und/oder Information von anderen, in dem Fahrzeug 100 enthaltenen Systemen zu empfangen. Beispielsweise kann das Batteriesteuersystem 104 kommunikativ mit einem internen Fahrzeugcomputersystem 108 und/oder dem Kühlsystem 110 gekoppelt sein. Bei gewissen Ausführungsformen kann das Batteriesteuersystem 104 zumindest teilweise so konfiguriert sein, Information bezüglich des Batteriesystems 102 an einen Nutzer des Fahrzeugs 100, ein Fahrzeugcomputersystem 108 und/oder das Kühlsystem 110 zu liefern. Derartige Information kann beispielsweise Batterieladezustandsinformation, Batteriebetriebszeitinformation, Batteriebetriebstemperaturinformation und/oder jegliche Information bezüglich des Batteriesystems 102 aufweisen.
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Das Batteriesystem 102 kann eine oder mehrere Batteriepackungen 112 aufweisen, die geeignet bemessen sind, um elektrische Leistung an das Fahrzeug 100 zu liefern. Jede Batteriepackung 112 kann eine oder mehrere Unterteilungen 114 aufweisen. Die Unterteilungen 114 können Teilpackungen umfassen, von denen jede eine oder mehrere Batteriezellen umfassen kann, die eine beliebige geeignete Batterietechnologie verwendet. Geeignete Batterietechnologien umfassen beispielsweise Blei-Säure-, Nickel-Metallhydrid-(”NiMH”), Lithiumionen (”Li-Ion”), Li-Ionenpolymer-, Lithium-Luft-, Nickel-Cadmium-(”NiCad”), ventilregulierte Blei-Säure-(”VRLA”) einschließlich absorbierter Glasmatte (”AGM”), Nickel-Zink-(”NiZn”), Schmelzsalz (z. B. eine ZEBRA-Batterie), Nickel-Mangan-Kobalt (”NMC”), Lithiumeisenphosphat (”LFP”), Lithiummanganoxid (”LMO”) und/oder andere geeignete Batterietechnologien und Kombinationen daraus umfassen (z. B. Mischchemiebatterietechnologien).
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Jeder Unterteilung 114 kann ein Sensor 106 zugeordnet sein, der derart konfiguriert ist, einen oder mehrere Parameter zu messen (z. B. Spannung, Strom, Impedanz, Temperatur, etc.), die jeder Batterieunterteilung 114 zugeordnet sind. Obwohl 1 separate Sensoren 106 zeigt, die jedem Batterieteil 114 zugeordnet sind, kann bei einigen Ausführungsformen ein Sensor, der derart konfiguriert ist, verschiedene Parameter zu messen, die eine Mehrzahl von Unterteilungen 114 zugeordnet sind, ebenfalls verwendet werden. Die Parameter, die von den Sensoren 106 gemessen werden, können an ein Batteriesteuersystem 104 geliefert werden. Unter Verwendung der elektrischen Parameter können das Batteriesteuersystem 104 und/oder jedes andere geeignete System den Betrieb des Batteriesystems 102 koordinieren.
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Bei einer spezifischen Ausführungsform kann das Batteriesystem 102 eine Li-Ionen-Batterie umfassen, die derart konfiguriert ist, bei einer Temperatur von kleiner als 35°C zu arbeiten. Da sich die Batterietechnologie entwickelt, können höhere Temperaturbereiche für Li-Ionenbatteriesysteme praktikabel werden. Beispielsweise ist es denkbar, dass gewisse Ausführungsformen derart konfiguriert sein können, bei einer Temperatur von größer als 35°C zu arbeiten.
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In einigen Situationen kann das Batteriesystem 102 oder Teile desselben (z. B. Kühlmittelverrohrung) bei einem geringeren Temperaturniveau liegen, als Umgebungsluft. Die Dampfkapazität der Luft in dem Batteriesystem 102 kann geringer als die Umgebungsdampfdichte sein, da die Dampfkapazität eine Funktion der Temperatur ist. In einem solchen Umstand kann Umgebungsluft, die in das Batteriesystem 102 kommt, einer Reduzierung in ihrer Dampfkapazität ausgesetzt sein, und es kann sich Kondensat in der Nähe der Batterie bilden. Wie in 2 detaillierter diskutiert ist, kann eine Entfeuchtungskammer dazu verwendet werden, Luft, die in ein Batteriefach eintritt, zu konditionieren und die Bildung von Kondensat in der Nähe des Batteriesystems 102 zu reduzieren oder zu beseitigen.
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2 zeigt ein Funktionsblockdiagramm eines Systems 200 mit einem System einer Entfeuchtungskammer 218 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Ein Batteriefach 202 kann eine Batterie 214 einschließen, die eine Mehrzahl von Batterieunterteilungen 214a–214f aufweist, die in Reihe elektrisch angeordnet sind. Bei einigen Ausführungsformen können die Batterieunterteilungen 214a–214f jeweils eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweisen. Ein Kühlsystem 210 kann einen geschlossenen Kreislauf bereitstellen, durch den Kühlmittel durch das System 200 strömen kann. Eine Temperatur einer Batterie 214 kann in einem Temperaturbereich durch Steuern der Kühlmittelströmung, die an die Batterie 214 durch das Kühlsystem 210 geliefert wird, beibehalten werden.
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Das Kühlmittel kann an das System 200 durch die Kühlmittelleitung 216a (wie durch Pfeil 217a angegeben ist) strömen, und kann von dem System 200 durch die Kühlmittelleitung 216b (wie durch Pfeil 217b angegeben ist) strömen. Bei der gezeigten Ausführungsform strömt Kühlmittel, das durch die Kühlmittelleitung 216a gelangt, in die Entfeuchtungskammer 218, bevor sie in das Batteriefach 202 strömt. Bei der gezeigten Ausführungsform verzweigt sich die Kühlmittelleitung 216 in dem Batteriefach 202 und strömt in eine Mehrzahl paralleler Kanäle durch die Mehrzahl von Batterieunterteilungen 214a–214f. Bei alternativen Ausführungsformen kann Kühlmittel seriell durch die Mehrzahl von Batterieunterteilungen 214a–214f strömen. Ferner kann bei alternativen Ausführungsformen die Richtung der Kühlmittelströmung umgekehrt sein (d. h. die Richtung der Pfeile 217a, 217b kann umgekehrt sein), so dass die Strömung von Kühlmittel in das Batteriefach 202 eintritt, bevor sie in die Entfeuchtungskammer 218 eintritt. Noch ferner kann bei verschiedenen Ausführungsformen die Kühlmittelleitung 216b auch das Batteriefach 202 durch die Entfeuchtungskammer 218 verlassen.
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Ein Wärmetauscher 220 kann die Übertragung von Wärme von der Umgebungsluft in der Entfeuchtungskammer 218 unterstützen. Eine eintretende Strömung von Umgebungsluft 206 kann in die Entfeuchtungskammer 218 durch eine Durchbrechung 224 eintreten. Die eintretende Strömung von Umgebungsluft 206 kann durch Konvektion bei einigen Ausführungsformen erzeugt werden, während aktive Komponenten bei anderen Ausführungsformen verwendet werden können, um die Strömung von Umgebungsluft 206 zu erzeugen. Die Strömung von Umgebungsluft 206 kann in die Entfeuchtungskammer 218 durch die Durchbrechung 224 eintreten und kann durch den Wärmetauscher 220 gelangen. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann eine Membran (nicht gezeigt) teilweise oder vollständig über die Durchbrechung 224 angeordnet sein. Die Membran kann bei einigen Ausführungsformen eine flüssigkeitsdurchlässige Membran umfassen. Bei anderen Ausführungsformen kann die Durchbrechung 224 durch ein poröses Material ersetzt werden, das derart konfiguriert ist, um zu ermöglichen, dass die Strömung von Umgebungsluft 206 in die Entfeuchtungskammer 218 eintritt.
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Die Kühlmittelströmung durch die Kühlmittelleitung 216a kann die eintretende Strömung von Umgebungsluft 206 kühlen. Das Kühlen der eintretenden Strömung von Umgebungsluft 206 kann die Wasserdampfkapazität der eintretenden Strömung von Umgebungsluft 206 reduzieren. Wenn die Temperatur der eintretenden Strömung von Umgebungsluft 206 unter den Taupunkt fällt, kann eine Kondensation auftreten. Demgemäß kann überschüssiges Wasser, das von der eintretenden Umgebungsluftströmung 206 mitgeführt ist, zu flüssigem Wasser kondensieren und Kondensat bilden. Kondensat, das in der Entfeuchtungskammer 218 gebildet ist, kann von der Entfeuchtungskammer 218 durch die Durchbrechung 224 ablaufen.
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Die Entfeuchtungskammer 218 kann eine geringere Temperatur aufweisen, als das Batteriefach 202, da Kühlmittel von dem Kühlsystem 210 durch die Entfeuchtungskammer 218 gelangt, bevor es durch das Batteriefach 202 strömt. Ferner kann das Batteriefach 202 eine höhere Temperatur als die Entfeuchtungskammer 218 aufgrund des Betriebs der Batterie 214 beibehalten, die Wärme infolge eines Speicherns und Freigebens elektrischer Energie durch elektrochemische Reaktionen erzeugen kann. Infolgedessen kann sich in der Entfeuchtungskammer 218, anstatt in dem Batteriefach 202, Kondensat, wenn überhaupt, bilden.
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Eine luftdurchlässige Membran 222 kann die Entfeuchtungskammer 218 von dem Batteriefach 202 trennen. Die luftdurchlässige Membran 222 kann ermöglichen, dass konditionierte Luft (z. B. gekühlte und entfeuchtete Luft), die von dem Wärmetauscher 220 gekühlt worden ist, von der Entfeuchtungskammer 218 zu dem Batteriefach 202 strömt. Bei einer Ausführungsform kann die luftdurchlässige Membran 222 aus Polytetrafluorethylen hergestellt sein, die für Luft und Dampf durchlässig ist, jedoch für Flüssigkeit undurchlässig ist. Bei anderen Ausführungsformen können alternative Materialien verwendet werden. Ferner können derartige Materialien flüssigkeitsdurchlässig oder flüssigkeitsundurchlässig sein. Bei anderen Ausführungsformen kann die Membran 222 weggelassen werden, und einer Durchbrechung kann ermöglicht werden, konditionierte Luft von der Entfeuchtungskammer 218 zu dem Batteriefach 202 zu führen. Eine austretende Luftströmung 212 kann die Batteriekomponente durch die luftdurchlässige Membran 222 und in die Entfeuchtungskammer 218 verlassen.
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Bei einigen Ausführungsformen kann ein Trocknungsmittel 226 in der Entfeuchtungskammer 218 angeordnet sein, um die Entfeuchtung der eintretenden Umgebungsluftströmung 206 weiter zu unterstützen. Das Trocknungsmittel 226 kann Silikagel oder eine andere hygroskopische Substanz (z. B. Zinkchlorid und Kalziumchlorid wie auch Kaliumhydroxid und Natriumhydroxid) wie auch jeden anderen Typ von Sikkativ umfassen. Bei der gezeigten Ausführungsform umfasst die Entfeuchtungskammer 218 zwei Techniken zum Entfeuchten der eintretenden Umgebungsluftströmung 206, nämlich das Trocknungsmittel 226 und die Kühlmittelströmung 217a. Bei anderen Ausführungsformen kann nur eine Entfeuchtungstechnik verwendet werden. Das Trocknungsmittel 226 kann periodisch ersetzt oder regeneriert werden.
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3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 300 zum Behandeln von Umgebungsluft in einer Entfeuchtungskammer eines Batteriesystems gemäß der vorliegenden Offenbarung, das bei 302 beginnen kann. Bei 304 kann eine Entfeuchtungskammer vorgesehen werden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Entfeuchtungskammer ähnlich der Entfeuchtungskammer sein, die in dem Batteriesystem enthalten ist, das oben beschrieben und in Verbindung mit 2 gezeigt ist.
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Bei 306 kann eine Umgebungsluftströmung durch eine Durchbrechung und in die Entfeuchtungskammer aufgenommen werden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Umgebungsluftströmung passiv beispielsweise unter Verwendung einer Druckdifferenz zwischen der Umgebung und der Entfeuchtungskammer erzeugt werden. Die Druckdifferenz kann auf eine Differenz der Temperatur zwischen der Entfeuchtungskammer und der Umgebung zurückführbar sein. Die Druckdifferenz kann eine Luftströmung von der Umgebung in oder aus der Entfeuchtungskammer bewirken. Ferner kann die Luftströmung durch Änderungen des atmosphärischen Drucks bewirkt werden, wenn eine geographische Höhe des Fahrzeugs zunimmt oder abnimmt. Beispielsweise steigt, wenn die geographische Höhe des Fahrzeugs abnimmt, der atmosphärische Druck. Infolge des erhöhten atmosphärischen Drucks kann Luft in die Entfeuchtungskammer strömen. Derselbe Prozess findet in umgekehrter Richtung statt, wenn die geographische Höhe des Fahrzeugs zunimmt. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Umgebungsluftströmung passiv erzeugt werden, während bei anderen Ausführungsformen die Umgebungsluftströmung aktiv unter Verwendung einer Luftzirkulationsvorrichtung (z. B. eines Lüfters) erzeugt werden kann, während bei anderen Ausführungsformen die Umgebungsluftströmung passiv erzeugt werden kann.
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Bei 308 kann die Kühlmittelströmung unter Verwendung eines Kühlsystems erzeugt werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlsystem als ein Kältesystem mit geschlossenem Kreislauf ausgeführt sein. Bei 310 kann eine Strömung von konditionierter Luft in der Entfeuchtungskammer durch eine thermische Wechselwirkung zwischen der Kühlmittelströmung und der Umgebungsluftströmung erzeugt werden. Bei einer Ausführungsform kann das Kühlmittel durch einen Wärmetauscher, der in der Entfeuchtungskammer angeordnet ist, strömen, wodurch die umliegende Luft in der Entfeuchtungskammer gekühlt wird. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der Wärmetauscher als ein Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher ausgeführt sein, der eine Mehrzahl von Rippen aufweist, um eine große Oberfläche bereitzustellen. Das Kühlmittel kann durch den Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher strömen und kann die Luft, die den Wärmetauscher umgibt, kühlen, wenn die Luft thermisch mit der Mehrzahl von Rippen in Wechselwirkung steht. Bei einem anderen Beispiel kann ein Aluminiumschaum in Verbindung mit dem Wärmetauscher verwendet werden, um die Oberfläche zur thermischen Wechselwirkung zwischen dem Wärmetauscher und der Luft in der Entfeuchtungskammer anzuheben. Infolge des Kühlens der Luft in der Entfeuchtungskammer kann die Dampfkapazität der Luft reduziert sein. Kondensat kann sich in der Entfeuchtungskammer bilden, falls die Temperatur der konditionierten Luft unter den Taupunkt fällt. Bei einigen Ausführungsformen kann das Kondensat von der Entfeuchtungskammer unter dem Einfluss von Schwerkraft abfließen. Bei einer bestimmten Ausführungsform kann Kondensat von der Belüftung abfließen, durch die die Umgebungsluftströmung in die Entfeuchtungskammer eintritt. Bei einigen Ausführungsformen kann eine Membran über der Belüftung angeordnet sein. Die Membran kann für Luft und/oder Wasser durchlässig sein und kann einen Eintritt von Schmutz und anderen Objekten in die Entfeuchtungskammer verhindern.
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Bei 312 kann die Strömung konditionierter Luft zu einem Batteriefach durch eine luftdurchlässige Membran strömen. Die luftdurchlässige Membran kann bei einigen Ausführungsformen gegenüber Flüssigkeit undurchlässig sein. Bei einigen Ausführungsformen kann die Temperatur des Batteriefachs größer als die Temperatur der Entfeuchtungskammer sein. Die höhere Temperatur in dem Batteriefach kann in einer erhöhten Dampfkapazität resultieren. Somit kann die Bildung von Kondensat in der Batteriekammer reduziert oder in der Batteriekammer beseitigt sein. Die höhere Temperatur der Batteriekammer kann aus Wärme resultieren, die von einer in der Batteriekammer angeordneten Batterie erzeugt wird. Die Batterie kann Wärme infolge eines Speicherns und Freisetzens elektrischer Energie durch elektrochemische Reaktionen erzeugen. Bei einigen Ausführungsformen kann die höhere Temperatur in dem Batteriefach dadurch beibehalten werden, dass bewirkt wird, dass die Kühlmittelströmung zunächst durch die Batterieentfeuchtungskammer und anschließend durch die Batteriekammer strömt. Selbstverständlich kann bei alternativen Ausführungsformen die Strömung von Kühlmittel zunächst durch die Batteriekammer und anschließend durch die Entfeuchtungskammer strömen.
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Bei 314 kann die Kühlmittelströmung die Batterie, die in dem Batteriefach untergebracht ist, kühlen. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Kühlmittelströmung derart konfiguriert sein, die Batterietemperatur innerhalb eines vorbestimmten Bereiches beizubehalten. Bei einer spezifischen Ausführungsform umfasst der vorbestimmte Bereich zwischen etwa 5°C und etwa 45°C.
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Während spezifische Ausführungsformen und Anwendungen der Offenbarung gezeigt und beschrieben worden sind, sei zu verstehen, dass die Offenbarung nicht auf die präzisen Konfigurationen und Komponenten, wie hier offenbart ist, beschränkt ist. Demgemäß können viele Änderungen in Bezug auf die Details der oben beschriebenen Ausführungsformen ohne Abweichung von dem zugrundeliegenden Grundsätzen dieser Offenbarung ausgeführt werden. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung sei daher nur durch die folgenden Ansprüche bestimmt.
