ES3055259T3

ES3055259T3 - Battery drying device

Info

Publication number: ES3055259T3
Application number: ES23158678T
Authority: ES
Inventors: Markus Kolczyk
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2023-02-27
Filing date: 2023-02-27
Publication date: 2026-02-10
Anticipated expiration: 2043-02-27
Also published as: US20240291082A1; EP4421956A1; EP4421956B1; CN118554096A

Abstract

Un dispositivo de secado de baterías incluye una membrana externa a la carcasa de la batería, configurada para impedir el paso de agua líquida y permitir el paso de agua gaseosa; un adsorbedor de humedad externo a la carcasa de la batería y aguas abajo de la membrana, configurado para absorber la humedad del agua gaseosa; y una válvula de conexión ajustable, adyacente a la carcasa de la batería y aguas abajo del adsorbedor de humedad, configurada para estar abierta, en modo normal, y permitir la entrada de aire, del cual el adsorbedor absorbe la humedad, en modo de regeneración, y cerrada. El dispositivo de secado de baterías incluye además una válvula de regeneración ajustable interpuesta entre la membrana y el adsorbedor de humedad. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Dispositivo de secado de baterías

[0003] Campo técnico

[0004] Realizaciones de un dispositivo de secado de baterías para una batería, de una batería con un dispositivo de secado de baterías, de un vehículo que tiene una batería con un dispositivo de secado de baterías, y de un método de funcionamiento de un dispositivo de secado de baterías.

[0005] Técnica anterior

[0006] En el documento DE 10 2014 203 927 A1 se conoce un dispositivo de secado de baterías para una batería. El dispositivo de secado de baterías tiene una carcasa que se inserta en una abertura de la carcasa de una batería, de ahí que el dispositivo de secado de baterías esté totalmente integrado en la carcasa de batería. El dispositivo de secado de baterías incluye un agente de secado que adsorbe la humedad que entra en el dispositivo de secado de baterías a través del aire entrante desde el interior de la carcasa de batería.

[0007] El dispositivo de secado de baterías está equipado con un dispositivo de calentamiento con el que se puede calentar el agente de secado y liberar la humedad adsorbida. Durante este proceso de regeneración, una abertura en el dispositivo de secado de baterías hacia el interior de la carcasa de batería está cerrada y, al mismo tiempo, se abre una abertura de salida a través de la cual la humedad del agente de secado puede escapar al medio ambiente. Es un objeto de las realizaciones operar un dispositivo de secado de baterías con alta eficiencia durante un largo período de tiempo.

[0008] El documento CN 113571833 A describe un paquete de baterías que comprende un cuerpo de paquete de baterías, un BMS dispuesto en el cuerpo de paquete de baterías, y una válvula a prueba de explosiones de deshumidificación. Un primer extremo de la cubierta del paquete de baterías está provisto de un orificio de ventilación comunicado con una cavidad hueca. Una parte deshumidificadora está dispuesta en la cubierta y se coloca en una posición aguas abajo de una salida de aire. Un miembro de calentamiento se proporciona en la cubierta y en la parte deshumidificadora, estando el miembro de calentamiento conectado eléctricamente al BMS. Una válvula de sellado regenerativa está conectada eléctricamente al BMS, y un conjunto de cuerpo de válvula a prueba de explosiones está dispuesto en el primer extremo de la cubierta.

[0009] El documento DE 102009050878 A1 se refiere a una batería que tiene una carcasa de batería y un elemento de filtro deshumidificado que está dispuesto fuera de la carcasa de batería. Un elemento de filtro separa el interior de la carcasa de batería de la conducción de aire ambiental. El elemento de filtro presenta componentes unidos con materiales gaseosos, orgánicos y/o inorgánicos. El elemento de filtro presenta una capa, que está diseñada como una banda o membrana fibrosa. El elemento de filtro presenta otra capa, que está diseñada como masa de materiales adsorbentes. El elemento de filtro presenta una tercera capa, que está diseñada como una película microporosa.

[0010] El documento US 2021/098842 A1 describe un sistema de batería que incluye una carcasa de batería, un dispositivo de igualación de presión y un circuito. En la carcasa de batería puede alojarse al menos una célula de batería recargable. Un gas puede fluir a través del dispositivo de igualación de presión para igualar una presión entre la carcasa de batería y un entorno dispuesto fuera de la carcasa de batería. Un líquido refrigerante puede circular por el circuito durante el funcionamiento. La carcasa de batería puede estar integrada en el circuito de tal manera que el líquido refrigerante fluya alrededor de al menos una célula de batería durante el funcionamiento. El dispositivo de igualación de presión puede estar configurado de tal manera que el dispositivo de igualación de presión sea impermeable al líquido refrigerante que fluye desde el circuito en una dirección del entorno.

[0011] Sumario

[0012] El dispositivo de secado de baterías según las realizaciones puede usarse para secar una batería, por ejemplo, una batería de vehículo en vehículos. La batería de vehículo se usa para el suministro general de energía en el vehículo y/o para accionar un motor eléctrico usado para conducir el vehículo.

[0013] El dispositivo de secado de baterías puede usarse para eliminar eficazmente la humedad antes de que penetre en el interior de una batería o desde el interior de la batería. Para este fin, el dispositivo de secado de baterías tiene una carcasa de secado en la que se aloja un agente adsorbente de humedad o un agente de secado. La carcasa de secado dispone de una abertura de entrada, que está cubierta por una membrana que impide la entrada de líquidos, en particular, agua, pero podría ser permeable al agua en estado gaseoso. La membrana en la abertura de entrada permite compensar la presión en el interior de una carcasa de batería de una batería, por ejemplo, en caso de diferencias de presión debidas a un cambio de temperatura del aire en la carcasa de batería. Al mismo tiempo, la membrana impide la entrada de agua del exterior en el dispositivo de secado de batería y en la batería.

[0014] En la carcasa de secado hay también una abertura de conexión, permitiendo la abertura de conexión una conexión de flujo a la carcasa de batería. Un medio adsorbedor de humedad está dispuesto en la trayectoria de flujo entre la abertura de entrada y la abertura de conexión, dividiendo el medio adsorbedor de humedad el interior de la carcasa de secado en cámaras separadas. Se inserta una válvula de conexión ajustable en la abertura de conexión, que puede ajustarse entre una posición cerrada y una posición abierta.

[0015] La abertura de entrada y la abertura de conexión están situadas en la carcasa de secado de tal manera que el adsorbente de humedad está dispuesto en la trayectoria de flujo entre estas aberturas. Esto garantiza que tanto el aire del exterior que fluye hacia dentro a través de la abertura de entrada como el aire de la carcasa de batería que fluye hacia fuera a través de la abertura de conexión sean adsorbidos en el medio adsorbedor de humedad.

[0016] El dispositivo de secado de baterías lleva integrado un dispositivo de calentamiento, mediante el cual el medio adsorbedor de humedad puede ser calentado para eliminar la humedad adsorbida del medio adsorbedor de humedad y de este modo regenerar el medio adsorbedor de humedad. En particular, el medio de calentamiento está diseñado para ser accionado eléctricamente. Durante el funcionamiento normal, el medio de calentamiento no es activo de modo que humedad pueda ser adsorbida en el medio adsorbedor de humedad. Este estado corresponde al modo de funcionamiento en el que la válvula de conexión está en posición abierta.

[0017] Otra abertura está integrada en la carcasa de secado, que tiene la función de abertura de regeneración y que no está conectada a la carcasa de batería. En particular, a través de la abertura de regeneración puede establecerse una conexión de flujo con el entorno. En la abertura de regeneración se inserta una válvula de regeneración ajustable, que puede ajustarse entre una posición cerrada y una posición abierta. En el modo de funcionamiento, la válvula de regeneración está cerrada.

[0018] Para regenerar el medio adsorbedor de humedad, se activa un modo de regeneración en el que la válvula de conexión situada en la abertura de conexión a la carcasa de batería se coloca en posición cerrada y, al mismo tiempo, la válvula de regeneración en la abertura de regeneración se coloca en posición abierta. El dispositivo de calentamiento se acciona en el modo de regeneración. Debido a la válvula de conexión cerrada, se garantiza que el aire de la carcasa de secado cargado de humedad procedente del medio adsorbedor de humedad no entre en la carcasa de batería, sino que se descarga al entorno a través de la válvula de regeneración abierta y la abertura de regeneración. En cuanto finaliza el modo de regeneración, el dispositivo de calentamiento se apaga, se cierra la válvula de regeneración y se vuelve a abrir la válvula de conexión, con lo que el dispositivo de secado de baterías vuelve a estar en modo de funcionamiento.

[0019] En una realización ventajosa, la abertura de regeneración y la abertura de entrada cubierta por la membrana están situadas en el mismo lado del medio adsorbedor de humedad. Sin embargo, también es posible una configuración en la que la abertura de entrada y la abertura de regeneración estén situadas en lados opuestos del medio adsorbedor de humedad. El dispositivo de calentamiento, que sirve para calentar el medio adsorbedor de humedad en el modo de regeneración, está diseñado, por ejemplo, como una varilla de calentamiento eléctrico.

[0020] El dispositivo de secado de baterías incluye una bomba accionada eléctricamente que sirve para generar un flujo de aire en el modo de regeneración. El flujo de aire puede dirigirse a través del medio adsorbedor de humedad, de este modo aumentando significativamente la eficacia de secar el medio adsorbedor de humedad en el modo de regeneración. El flujo de aire se dirige a través del medio adsorbedor de humedad y puede descargarse en el entorno a través de la abertura de regeneración abierta.

[0021] Ventajosamente, la bomba accionada eléctricamente está integrada en la carcasa de secado. Esto tiene la ventaja de que la bomba está protegida de las influencias ambientales y no se necesita espacio adicional para la bomba.

[0022] De acuerdo con una realización ventajosa adicional, la carcasa de secado tiene una abertura de ventilación con una válvula de ventilación ajustable dispuesta en su interior, estando situadas la abertura de ventilación y la abertura de regeneración en lados opuestos del medio adsorbedor de humedad. En el modo de funcionamiento, la abertura de ventilación está cerrada, y en el modo de regeneración, la abertura de ventilación está abierta para que un flujo de aire procedente del entorno pueda dirigirse a través del medio adsorbedor de humedad a través de la abertura de regeneración y descargarse de nuevo en el entorno a través de la abertura de ventilación. Este diseño con abertura de ventilación y abertura de regeneración en lados opuestos del medio adsorbedor de humedad se combina en particular con la bomba accionada eléctricamente, que se sitúa, por ejemplo, en el mismo lado que el medio adsorbedor de humedad, así como la abertura de regeneración. Cuando se acciona la bomba, se aspira aire del entorno y se hace pasar por el medio adsorbedor de humedad, a continuación, el aire cargado de humedad se devuelve al entorno a través de la abertura de regeneración. En modo de funcionamiento, tanto la abertura de ventilación como la abertura de regeneración están cerradas.

[0023] Una unidad de control y una unidad de fuente de alimentación pueden estar asociadas al dispositivo de secado de baterías, en donde las unidades controlables individuales del dispositivo de secado de baterías se controlan a través de la unidad de control, en particular las válvulas y el dispositivo de calentamiento. La energía eléctrica necesaria para el control y el cambio de estado de las unidades controlables individuales se suministra a través de la unidad de fuente de alimentación.

[0024] Otro aspecto de las realizaciones se refiere a una batería, en particular una batería de vehículo que tiene un dispositivo de secado de baterías como se ha descrito anteriormente. El dispositivo de secado de baterías se encuentra fuera de la carcasa de batería, la carcasa de secado y la carcasa de batería siendo ventajosamente adyacentes entre sí. La conexión de flujo se realiza a través de la abertura de conexión, que se encuentra en la carcasa de secado. La carcasa de batería puede tener también una abertura de conexión correspondiente.

[0025] Las realizaciones se refieren además a un vehículo que tiene una batería descrita previamente a la que está asociado un dispositivo de secado de baterías descrito previamente.

[0026] Finalmente, las realizaciones se refieren a un método de funcionamiento de un dispositivo de secado de baterías descrito previamente. En el método, el medio adsorbedor de humedad se seca en un modo de regeneración moviendo la válvula de conexión a la posición cerrada y la válvula de regeneración a la posición abierta, tras lo cual se acciona el medio de calentamiento. Por el contrario, el dispositivo de secado de baterías puede funcionar en un modo de funcionamiento sin regenerar el medio adsorbedor de humedad y sin accionar el medio de calentamiento, siempre que la válvula de conexión esté en posición abierta y la válvula de regeneración en posición cerrada.

[0027] Breve descripción de los dibujos

[0028] A continuación se describirá a modo de ejemplo no limitativo una forma de varias realizaciones de un dispositivo de secado de baterías. Se hará referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

[0029] la figura 1 es una representación esquemática de un dispositivo de secado de baterías junto a una carcasa de batería;

[0030] la figura 2 es un dispositivo de secado de baterías en otra realización; y

[0031] la figura 3 un dispositivo de secado de baterías en otra realización más

[0032] En las figuras, los mismos componentes están provistos de los mismos números de referencia.

[0033] Descripción detallada

[0034] La figura 1 representa esquemáticamente una batería 1, por ejemplo, una batería de vehículo para un motor de accionamiento eléctrico de un vehículo. La batería 1 incluye una carcasa de batería 2 en la que se alojan las células de batería. Una válvula de alivio de presión 3 está integrada en la carcasa de batería 2, que sirve como unidad de desgasificación de emergencia para reducir un aumento de la presión interna en la carcasa de batería 2.

[0035] Un dispositivo de secado de baterías 4 está asociado a la batería 1 para adsorber la humedad del aire que pasa a través del dispositivo de secado de baterías 4. En una carcasa de secado 5 del dispositivo de secado de baterías 4, se dispone una abertura de entrada 6 con una membrana 7, a través de la cual el aire ambiente fluye hacia el dispositivo de secado de baterías 4 y, posteriormente, hacia el interior de la carcasa de batería 2. La membrana 7 impide el paso del agua en forma líquida, pero es posible que el agua en forma gaseosa atraviese la membrana 7. El agua en forma gaseosa se elimina al menos parcialmente del flujo de aire a través del dispositivo de secado de baterías 4.

[0036] En la carcasa de secado 5 del dispositivo de secado de baterías 4, se ha previsto también una abertura de conexión 8 opuesta a la abertura de entrada 6 y alineada con una abertura correspondiente de la carcasa de batería 2. En la abertura de conexión 8 se inserta una válvula de conexión ajustable 9, que puede ajustarse entre una posición abierta y una posición cerrada.

[0037] En el interior de la carcasa de secado 5 se dispone un medio adsorbedor de humedad 10 en la trayectoria del flujo de aire que atraviesa la carcasa de secado 5, que adsorbe la humedad del flujo de aire. Un dispositivo de calentamiento 11 está integrado en el medio adsorbedor de humedad 10, por ejemplo, una varilla de calentamiento.

[0038] En la carcasa de secado 5 hay una abertura de regeneración 12, en la que está integrada una válvula de regeneración ajustable 13. La abertura de regeneración 12 y la abertura de entrada 6 están situadas en el mismo lado del medio adsorbedor de humedad 10, con respecto al flujo de aire que pasa a su través, y por lo tanto se sitúa en el lado opuesto a la abertura de conexión 8.

[0039] El dispositivo de secado de baterías 4 puede funcionar en un modo de funcionamiento normal y en un modo de regeneración. En el modo de funcionamiento normal, la válvula de conexión 9 está abierta y la válvula de regeneración 13 está cerrada, para que el aire ambiente pueda pasar por la abertura de entrada 6 con la membrana 7. El medio adsorbedor de humedad 10 adsorbe la humedad en el aire, y posteriormente el aire limpiado de la humedad entra en el interior de la carcasa de batería 2.

[0040] En el modo de regeneración, la válvula de conexión 9 está cerrada y la válvula de regeneración 13 está abierta. Al mismo tiempo, el dispositivo de calentamiento 11 se acciona de modo que el medio adsorbedor de humedad 10 se calienta y la humedad se libera del medio adsorbedor de humedad 10 al aire en la carcasa de secado 5, que puede liberarse al entorno a través de la abertura de regeneración 12 abierta. Una vez finalizado el proceso de regeneración, que se lleva a cabo, por ejemplo, a intervalos regulares de tiempo, la válvula de regeneración 13 se cierra de nuevo y la válvula de conexión 9 se abre y el dispositivo de calentamiento 11 se apaga. El dispositivo de secado de baterías 4 se encuentra ahora de nuevo en el modo de funcionamiento.

[0041] La figura 2 muestra otra realización de un dispositivo de secado de baterías 4 que, como en la primera realización, se encuentra en el lado de la carcasa de batería 2 de una batería 1. El dispositivo de secado de baterías 4 tiene una abertura de entrada 6 con una membrana 7 en una carcasa de secado 5. En el extremo distal, la carcasa de batería 2 tiene una abertura de conexión 8 con una válvula de conexión 9. Entre la abertura de entrada 6 y la abertura de conexión 8 se encuentra un medio absorbedor de humedad 10 con un dispositivo de calentamiento 11 integrado. Una abertura de regeneración 12 con una válvula de regeneración 13 está situada junto a la abertura de entrada 6. En este aspecto, el diseño corresponde al de la primera realización.

[0042] Asimismo, el dispositivo de secado de baterías 4 tiene una abertura de ventilación 14 con una válvula de ventilación 15 ajustable e integrada, estando la abertura de ventilación 14 situada en el extremo de una cavidad de alojamiento 16 formada integralmente con la carcasa de secado 5 y se ramifica entre el medio adsorbedor de humedad 10 y la abertura de conexión 8. Una bomba eléctrica 17 está integrada en la cavidad de alojamiento 16. Al activar la bomba 17, se genera un flujo de aire desde el entorno a través de la cavidad de alojamiento 16 hacia el interior del dispositivo de secado de baterías 4.

[0043] En el modo de funcionamiento normal, la válvula de regeneración 13 y la válvula de ventilación 15 están cerradas y la válvula de conexión 9 está abierta. Tanto el dispositivo de calentamiento 11 como la bomba eléctrica 17 están apagados. A través de la abertura de entrada 6 y la membrana 7 puede entrar aire del entorno en el dispositivo de secado de baterías 4.

[0044] En el modo de regeneración, se cierra la válvula de conexión 9 y, al mismo tiempo, se abren la válvula de regeneración 13 y la válvula de ventilación 15. Por lo demás, el dispositivo de calentamiento 11 se enciende y la bomba eléctrica 17 se acciona para que un flujo de aire sea aspirado desde el entorno hacia la cavidad de alojamiento 16. Este flujo de aire pasa a través del medio adsorbedor de humedad 10, garantizando de este modo un secado eficaz del medio adsorbedor de humedad 10.

[0045] En la realización de ejemplo de acuerdo con la figura 3, también se proporciona una bomba eléctrica 17, que se encuentra en una cavidad de alojamiento 16 con una abertura de ventilación 14 en su extremo. En este ejemplo de realización, la cavidad de alojamiento 16 se ramifica aguas arriba del medio adsorbedor de humedad 10. La cavidad de alojamiento 16 con la abertura de ventilación 14 está situada frente a la abertura de regeneración 12 y se encuentra en el mismo lado del medio adsorbedor de humedad 10 que la abertura de regeneración 12, así como la abertura de entrada 6.

[0046] Números de referencia

[0047] 1 batería

[0048] 2 carcasa de batería

[0049] 3 válvula de alivio de presión

[0050] 4 dispositivo de secado de baterías

[0051] 5 carcasa de secado

[0052] 6 abertura de entrada

[0053] 7 membrana

[0054] 8 abertura de conexión

[0055] 9 válvula de conexión

[0056] 10 medio absorbedor de humedad

[0057] 11 dispositivo de calentamiento

[0058] 12 abertura de regeneración

[0059] 13 válvula de regeneración

[0060] 14 abertura de ventilación

[0061] 15 válvula de ventilación

[0062] 16 cavidad de alojamiento

[0063] 17 bomba

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de secado de baterías (4) que comprende:

una membrana (7) dispuesta en el exterior de la carcasa de batería (2) de una batería (1), y configurada para impedir el paso de agua líquida a través de la membrana (7) y permitir el paso de agua gaseosa a través de la membrana (7);

un medio adsorbedor de humedad (10) dispuesto fuera de la carcasa de batería (2) y aguas abajo de la membrana (7), y configurado para adsorber la humedad del agua gaseosa;

una válvula de conexión ajustable (9) dispuesta junto a la carcasa de batería (2) y aguas abajo del medio adsorbedor de humedad (10), y configurada para:

en modo de funcionamiento normal, estar abierta y permitir que el aire del que se adsorbe la humedad por el medio adsorbedor de humedad (10) entre en la carcasa de batería (2); y

en modo de regeneración, estar cerrada;

una válvula de regeneración ajustable (13) interpuesta entre la membrana (7) y el medio adsorbedor de humedad (10) y configurada para:

en el modo de regeneración, estar abierta y permitir que el aire entre la membrana (7) y el medio adsorbedor de humedad (10) salga a un entorno externo a la carcasa de batería (2); y

en el modo de funcionamiento normal, estar en posición cerrada; y

una bomba accionada eléctricamente (17) interpuesta entre el medio adsorbedor de humedad (10) y la válvula de conexión ajustable (9), y configurada para:

en el modo de regeneración, generar un flujo de aire de secado para el medio adsorbedor de humedad (10); y en el modo de funcionamiento normal, apagarse.

2. El dispositivo de secado de baterías (4) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un dispositivo de calentamiento (11) integrado en el medio adsorbedor de humedad (10), y configurado para:

en el modo de regeneración, calentar el medio adsorbedor de humedad (10) de modo que la humedad se libere del medio adsorbedor de humedad (10) en el aire entre la membrana (7) y el medio adsorbedor de humedad (10); y

en el modo de funcionamiento normal, apagarse.

3. El dispositivo de secado de baterías (4) de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que comprende además una carcasa de secado (5) dispuesta en el exterior de la carcasa de batería (2), y que comprende:

una abertura de entrada (6) en la que está dispuesta la membrana (7);

una abertura de conexión (8) en la que está dispuesto el medio adsorbedor de humedad (10); y

una abertura de regeneración (12) interpuesta entre la abertura de entrada (6) y la abertura de conexión (8) y en la que está dispuesta la válvula de regeneración ajustable (13).

4. El dispositivo de secado de baterías (4) de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la carcasa de secado (5) comprende además una abertura de ventilación (14), la abertura de ventilación (14) y la abertura de regeneración (12) dispuestas respectivamente en lados opuestos del medio adsorbedor de humedad (10),

el dispositivo de secado de baterías comprende además una válvula de ventilación ajustable (15) dispuesta junto a la abertura de ventilación (14), y configurada para:

en el modo de regeneración, estar abierta y permitir la entrada de aire del entorno en la abertura de ventilación (14); y

en el modo de funcionamiento normal, estar cerrada, y

la bomba accionada eléctricamente (17) está dispuesta aguas abajo de la abertura de ventilación (14), y está configurada además para aspirar el aire permitido en la abertura de ventilación (14).

5. Una batería (1) con el dispositivo de secado de baterías (4) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.

6. Un vehículo que comprende la batería (1) de acuerdo con la reivindicación 5.

7. Un método de funcionamiento del dispositivo de secado de baterías (4) de acuerdo con la reivindicación 2, comprendiendo el método el secado del medio adsorbedor de humedad (10) al:

cerrar la válvula de conexión ajustable (9);

abrir la válvula de regeneración ajustable (13); y

encender el dispositivo de calentamiento (11).