WO2012167812A1 - Energiespeichereinheit und/oder-wandlereinheit - Google Patents

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WO2012167812A1
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housing
compensation element
energy storage
pressure
storage unit
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Dirk Schröter
Barbara Seling
Andreas WARKENTIN
Norbert Wiesheu
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to an energy storage unit and / or converter unit according to the features of the preamble of claim 1.
  • a container in which an electrolyte circulates.
  • the container has a device for preventing pressure changes in the container.
  • the device comprises a pressure compensation element, which as an elastic hollow body of a
  • acid-resistant and airtight material is formed and disposed in a gas-filled region of the container.
  • An interior of the pressure compensation element is in contact with an external environment of the container, so that the
  • the invention has for its object to provide an improved energy storage unit and / or converter unit.
  • An energy storage unit and / or energy converter unit has at least one pressure compensation element configured as an elastic hollow body, d. H. the
  • Pressure compensation element has an elastic, in particular expandable wall, so that it, like a balloon, can inflate and contract again and formed in this way a variable volume fluid reservoir, in particular gas storage.
  • At least one opening of the pressure compensation element is connected to at least one housing opening of a housing of the energy storage unit and / or converter unit, wherein the housing opening through the
  • Energy storage unit and / or converter unit is sealed fluid-tight, d. H. the pressure compensation element acts as a fluid-tight closure of an interior of the
  • the energy storage unit and / or converter unit may be provided for mobile and / or stationary uses. It is for example one
  • electrochemical energy storage unit and / or -wandleraji in particular an electrochemical battery with at least one single cell or with a plurality of parallel and / or series electrically interconnected single cells.
  • electrochemical battery energy storage unit and / or -wandleraji is for example a vehicle battery, in particular a battery for a
  • Hybrid vehicle a fuel cell vehicle or an electric vehicle.
  • Such an entry of moisture can lead to damage, in particular in the form of corrosion, to parts of the energy storage unit and / or converter unit arranged in the housing.
  • the moisture can shorts on the housing arranged portions of the energy storage unit and / or -wandleratti cause and / or lead to an increase in electrical resistance to the arranged in the housing parts of the energy storage unit and / or -wandleriens and thereby to a higher heat loss.
  • the housing and / or the pressure compensation element are formed at least within a predetermined housing inner pressure range fluid-tight against an outer environment of the housing. This is possible because of the
  • Pressure compensation at least within the predetermined housing internal pressure range, only by the pressure compensation element can be realized.
  • fluids in particular ambient air and
  • the housing and / or the pressure compensation element preferably has at least one overpressure and / or vacuum valve. If a maximum expansion size of the pressure compensation element is limited, for example due to a limited installation space in which it can expand, then the pressure compensation element can realize the pressure compensation only within certain limits, for example tuned to main operating conditions of the energy storage unit and / or
  • the overpressure and / or vacuum valve is, for example, by means of a
  • Measuring device controllable, for example by a pressure sensor, by means of which the pressure and / or vacuum valve is switchable.
  • Vacuum valve is closed, for example, in the de-energized state and by
  • the vacuum valve preferably runs over or through one with a
  • Moisture binding agent for example so-called SILICA particles, filled
  • Drying cartridge to extract moisture in the housing inflowing air moisture and to prevent moisture entry into the housing even with the pressure relief and / or vacuum valve open or at least significantly reduced.
  • a gas-permeable, in particular air-permeable and liquid-impermeable membrane for example
  • PTFE Polytetrafluoroethylene
  • the pressure compensation element is expediently formed from plastic and / or metal, for example from one or more fabrics and / or from one or more films. For stability reasons, for example, a layer structure of several film and / or fabric layers of plastic and / or metal is possible.
  • the pressure compensation element is arranged in an advantageous embodiment within and in a further advantageous embodiment outside of the housing. When using a plurality of pressure compensation elements is also a
  • Pressure equalization elements are within and one or more further
  • Pressure compensation elements arranged outside the housing.
  • Pressure compensation elements can be used. Furthermore, for example, even in a housing having a plurality of separate internal spaces the
  • Connected housing opening which seals it, as in the pressure compensation element is a shielded from the interior of the housing and connected via the opening in the pressure compensation element connected to the external environment variable air volume, whereby a separation required for the pressure equalization
  • Pressure compensation element in the housing immediately compensated, so that the pressure difference is always close to zero.
  • the pressure compensation element is arranged outside the housing and connected to the housing opening which seals it, a variable fluid volume which is shielded from the outside environment of the housing and connected to the interior of the housing via the opening in the pressure compensation element is present in the pressure compensation element. If the housing internal pressure rises above the
  • Pressure compensation element in the housing immediately compensated, so that the pressure difference is close to zero at all times.
  • the opening of the pressure compensation element is arranged in an advantageous embodiment of the housing opening and connected in a further advantageous embodiment by a connecting line with the housing opening.
  • a combination of the two embodiments is possible when using a plurality of pressure compensation elements.
  • connection of the opening of the pressure-equalizing element with the housing opening via a connecting line is advantageous in order to be able to position the pressure-equalizing element at a favorable position at which, in particular, unimpeded expansion of the
  • Pressure equalization element is possible.
  • the pressure compensation element can be positioned in this way at a sheltered location in order to avoid or at least significantly reduce the risk of damage to the pressure compensation element.
  • the housing opening has a connection unit for connecting the pressure compensation element, either directly or indirectly via the connecting line, on, wherein the connection unit is gas-permeable and sealing against liquids and solids, in particular in the form of dust, is formed.
  • the connection unit has, for example, a gas-permeable, in particular
  • connection unit is both an ingress of liquids and contaminants in the pressure compensation element as well as their penetration into the interior of the housing in case of damage to the pressure compensation element, such as bursting, tearing or complete removal of the
  • Pressure compensation element prevented or at least greatly reduced.
  • the housing opening may have an emergency shut-off valve, which closes the housing opening in the event of damage to the pressure compensation element, for example when it burst, tears or completely clears the housing
  • Pressure compensation element closes and in this way an intrusion of
  • pressure compensation element is for example by means of a
  • Damage to the pressure compensation element by damage to the metal foil and a resulting change in a monitored current, voltage, and / or resistance in the monitoring circuit determined and then the
  • Emergency shut-off valve can be activated and closed.
  • the housing is preferably filled with an inert gas or protective gas, for example with nitrogen, carbon dioxide and / or with a noble gas.
  • Protective gas or inert gas is for example a risk of fire in the interior of the housing arranged parts of the energy storage unit and / or -wandleratti prevented or at least reduced. Since a gas exchange with the outer environment of the housing is prevented or at least significantly reduced by the pressure compensation element, a dilution of the protective gas or inert gas with
  • the housing and / or the pressure compensation element has a valve for filling and / or suction of a fluid, for example for filling and / or suction of the inert gas or inert gas or of air.
  • This valve can be any valve for filling and / or suction of a fluid, for example for filling and / or suction of the inert gas or inert gas or of air.
  • the pressure and / or vacuum valve or a separate valve.
  • the filling of the inert gas or protective gas or the air should be carried out such that the pressure compensation element is filled and inflated in accordance with the prevailing pressure conditions and temperatures during filling. Ie. a respective filling volume must be adjusted accordingly.
  • Fig. 1 shows schematically an inner air volume change in a battery after
  • Fig. 2 shows schematically an internal pressure change in a battery after
  • FIG. 3 shows schematically a first exemplary embodiment of an energy storage unit and / or converter unit in a first operating state
  • 4 schematically shows a first exemplary embodiment of an energy storage unit and / or converter unit in a second operating state
  • FIG. 5 schematically shows a second embodiment of an energy storage unit and / or converter unit
  • FIG. 6 shows schematically a third exemplary embodiment of an energy storage unit and / or converter unit
  • Fig. 7 shows schematically a housing internal pressure change in a
  • FIG. 1 schematically shows an inner air volume change dVB as a function of a change in a battery temperature TB in a battery according to the prior art with a battery housing not sealed to an environment.
  • the battery had an internal volume of air in a battery compartment, for example, ten liters. This inside air volume results from a free space which is still present in the battery housing and is filled with air.
  • Ambient pressure d. H. a pressure difference between internal pressure in the battery case and ambient pressure is zero.
  • Fluid volume change of a relation to an external environment fluid-sealed fluid at least within a predetermined volume range and thereby within a predetermined temperature range is made possible, whereby the described disadvantages of batteries are avoided according to the prior art.
  • Figure 7 a housing internal pressure change dPE in
  • converter volume 1 and in FIG. 8 a fluid volume change dVE as a function of the temperature TE of the energy storage unit and / or converter unit 1.
  • the energy storage unit and / or converter unit 1 may be provided for mobile and / or stationary uses. It is for example one
  • electrochemical energy storage unit and / or -wandleriens in particular, as in the embodiments shown here, an electrochemical battery with at least one single cell or with a plurality of parallel and / or series electrically interconnected single cells.
  • electrochemical battery energy storage unit and / or -wandleriens 1 is for example a vehicle battery, in particular a battery for a hybrid vehicle, a
  • Fuel cell vehicle or an electric vehicle Fuel cell vehicle or an electric vehicle.
  • the energy storage unit and / or -wandleratti 1 has, as shown in Figures 3 to 6, at least one designed as an elastic hollow body
  • Pressure equalization element 2 that is, the pressure compensation element 2 has an elastic, in particular expandable wall, so that it, analogous to a balloon, can inflate and contract again and in this way one
  • volume variable fluid reservoir in particular gas accumulator forms.
  • Pressure compensation element 2 is formed, for example, from plastic and / or metal, for example from one or more fabrics and / or from one or more films. For stability reasons, for example, a layer structure of several film and / or fabric layers of plastic and / or metal is possible.
  • An opening of the pressure compensation element 2 is connected to a housing opening of a housing 3 of the energy storage unit and / or converter unit 1 in such a way that the housing opening is closed in a fluid-tight manner by the pressure compensation element 2 with respect to the external environment of the energy storage unit and / or converter unit 1, d. H. the pressure compensation element 2 acts as a fluid-tight closure of a
  • the housing 3 is closed at all other locations at least largely closed to the outside environment. Fiuiddicht means in this context that an exchange of liquids and gases, in particular of air and moisture, for example in the form of humidity, between the interior 4 of the housing 3 and the external environment is at least largely prevented.
  • the pressure compensation element 2 is arranged inside the housing 3 and fastened to a connection unit 5 of the housing opening, via which the pressure compensation element 2 is connected to the external environment, i. H. is connected to outside air in the external environment.
  • a connection unit 5 of the housing opening via which the pressure compensation element 2 is connected to the external environment, i. H. is connected to outside air in the external environment.
  • Pressure compensation element 2 largely pressure-difference-free connected to the external environment and thereby the volume work with the external environment, d. h with the outside air.
  • connection unit 5 is gas-permeable and sealing against liquids and solids, in particular in the form of dust formed.
  • the connection unit 5 for example, a gas-permeable, in particular air-permeable and liquid-impermeable membrane, for example of polytetrafluoroethylene (PTFE). This can for example be combined with an additional dust filter.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • Pressure compensation element 2 prevented or at least greatly reduced.
  • Such battery for example, a plurality of electrically series and / or parallel interconnected individual cells.
  • these may be, for example, one or more tempering devices for tempering the individual cells, for example heat-conducting plates, and furthermore, alternatively or additionally, for example electrical connection devices and / or
  • a fluid exchange in particular an air or gas exchange, between the housing 3 and the external environment of
  • Ambient pressure relative to the housing internal pressure for example due to a downhill and / or a slight drop in the housing internal pressure relative to the ambient pressure, for example due to a decrease in temperature in the interior 4, by an influx of ambient air into the pressure compensation element 2 and an expansion of the pressure compensation element 2 in the housing 3 immediately compensated.
  • This is schematically indicated in FIG. 4 by a second arrow P2 directed into the pressure compensation element 2.
  • the expanded pressure compensation element 2 replaces the volume of the compressed fluid, d. H.
  • the pressure compensation element 2 as shown in Figure 5, attached directly to the terminal unit 5 of the housing opening or, as in 6, connected via a connecting line 7, which is fixed to the connection unit 5, connected to the housing opening.
  • the connection line 7 formed, for example, as a pipe or hose and, for example, made of plastic or metal, is advantageous, for example, in order to be able to position the pressure compensation element 2 at a favorable position, on which, in particular, unimpeded expansion of the pressure compensation element 2 is possible.
  • the pressure compensation element 2 can be positioned in this way at a protected location to reduce the risk of
  • connection unit 5 shown in FIGS. 5 and 6 may have a similar structure as already described with reference to FIGS. H. gas-permeable and in particular sealing against liquids, for example by means of the gas-permeable, in particular air-permeable and liquid-impermeable membrane, for example of polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • Pressure equalization element 2 for example, in a burst, tearing or
  • the dust filter may also be present to even a penetration of dust into the interior 4 of the housing 3 or usefully already a pollution and clogging of the gas-permeable and
  • the housing opening a not shown here
  • Notab gleichventil have, which the housing opening in case of damage to the pressure compensation element 2, for example, in a burst, tearing or
  • Damage to the metal foil and a resulting change in a monitored current, voltage, and / or resistance in the monitoring circuit can be determined and then the emergency shut-off valve controlled and closed.
  • Analog is already a slight increase in the ambient pressure compared to the internal pressure of the housing and / or a slight drop in the housing internal pressure relative to the ambient pressure, for example, due to the reasons already mentioned above, by a compression of the pressure compensation element 2 and a
  • the interior 4 of the housing 3 is preferably filled with an inert gas or inert gas, for example with nitrogen, carbon dioxide and / or with a noble gas.
  • Protective gas or inert gas for example, a risk of fire in the interior 4 of the housing 3 arranged parts 6 of the energy storage unit and / or -wandleratti 1 can be prevented or at least reduced. Since a gas exchange with the outer environment of the housing 3 is prevented or at least significantly reduced by the pressure compensation element 2, a dilution of the protective gas or inert gas with
  • Fire protection effect is maintained over a very long service life of the energy storage unit and / or -wandlerica 1 away.
  • the housing 3 and / or the pressure compensation element 2 has a valve, not shown here, for filling and / or aspirating a fluid, in particular for filling in the inert gas or protective gas.
  • a valve not shown here, for filling and / or aspirating a fluid, in particular for filling in the inert gas or protective gas.
  • the filling of the inert gas or inert gas or, if this is not used, the filling of air should be carried out such that the pressure compensation element 2 according to the pressure conditions prevailing during filling and
  • Temperatures are filled and bloated. Ie. a respective filling volume must be adjusted accordingly.
  • the pressure compensation element 2 should be inflated, for example, up to half the maximum permissible size. In this way, it can, for example, with housing internal pressure changes dPE and / or fluid volume changes dVE, for example, due to temperature changes, still sufficiently expand or contract.
  • Corrosion protection requirements for the arranged in the interior 4 of the housing 3 parts 6 of the energy storage unit and / or -wandleratti 1 reduced, so that the corrosion protection requirements are already met with simple constructive measures. As a result, manufacturing facilitation and cost and weight savings can be realized.
  • Pressure equalization element 2 does not occur, there is a risk of explosion or
  • transducer unit 1 not present or at least considerably reduced.
  • Interior space filled inert or inert gas is very large and / or a maximum expansion size of the pressure compensation element 2 is limited, for example, due to a limited space in which it can expand, the pressure compensation element 2 can realize the pressure compensation only within certain limits, for example, tuned to main operating conditions of the
  • the housing 3 and / or the pressure compensation element 2 preferably at least one not shown here overpressure and / or vacuum valve to an explosion or implosion of the housing 3 and the resulting strong
  • the overpressure and / or vacuum valve is, for example, by means of a
  • Measuring device controllable, for example by a pressure sensor, by means of which the pressure and / or vacuum valve is switchable.
  • Vacuum valve is closed, for example, in the de-energized state and by
  • the vacuum valve preferably runs over or through one with a
  • Moisture binding agent for example so-called SILICA particles, filled
  • Drying cartridge to extract moisture in the housing 3 incoming air moisture and moisture entry into the housing 3, d. H. in the interior 4, even when the pressure relief and / or vacuum valve is open to avoid or at least significantly reduce.
  • a gas-permeable, in particular air-permeable and liquid-impermeable membrane for example made of polytetrafluoroethylene (PTFE) may be arranged.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • volume curve VK As can be seen from the curves DK, VK, this results in a compromise between an isobaric and an isochoric operation of the energy storage unit and / or converter unit 1, the isobaric operation being possible in a temperature range in which the energy storage unit and / or converter unit 1 by default, d. H. within a normal operating temperature range of the energy storage unit and / or converter unit 1.
  • the pressure compensation element 2 is able by its volume change the pressure balance between the
  • Pressure compensation element 2 to compensate for the fluid volume changes dVE in
  • Pressure compensation element 2 in a medium normal operating temperature range, between 0.35 L and -0.35 L.
  • Pressure equalization element 2 more possible, for example, because it is already fully compressed or maximally possible inflated, enters the energy storage unit and / or converter unit 1 in the isochoric operation, ie the housing internal pressure increases with further temperature changes, in the example shown here Temperatures TE of 30 ° C and higher, or falls, in the example shown here from TE temperatures of 10 ° C and lower.
  • Outflow housing 3 and outside air from the outer environment of the housing 3 can flow into the interior 4 of the housing 3, whereby a stabilization of the housing internal pressure takes place at the respective level and the risk of explosion or implosion of the housing 3 and the damage in the interior 4 of the housing 3 arranged parts 6 of the energy storage unit and / or converter unit 1 is prevented or at least significantly reduced.
  • the flow path of the compensating air flow through the overpressure and / or vacuum valve preferably via or through a filled with a moisture-binding agent, for example so-called SILICA particles

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit (1) mit zumindest einem als elastischer Hohlkörper ausgebildeten Druckausgleichselement (2). Erfindungsgemäß ist zumindest eine Öffnung des Druckausgleichselementes (2) mit zumindest einer Gehäuseöffnung eines Gehäuses (3) der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit (1) verbunden, wobei die Gehäuseöffnung durch das Druckausgleichselement (2) gegenüber einer äußeren Umgebung der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit (1) fluiddicht verschlossen ist.

Description

Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit
Die Erfindung betrifft eine Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik ist, wie in der US 2003/0022059 A1 beschrieben, ein Behälter bekannt, in welchem ein Elektrolyt zirkuliert. Der Behälter weist eine Vorrichtung zur Verhinderung von Druckveränderungen im Behälter auf. Die Vorrichtung umfasst ein Druckausgleichselement, welches als ein elastischer Hohlkörper aus einem
säurebeständigen und luftdichten Material ausgebildet ist und in einem mit Gas gefüllten Bereich des Behälters angeordnet ist. Ein Innenraum des Druckausgleichselementes steht in Kontakt zu einer äußeren Umgebung des Behälters, so dass das
Druckausgleichselement sich in Abhängigkeit vom Druck im Behälter und vom
Umgebungsdruck ausdehnt oder zusammenzieht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Energiespeichereinheit und/oder - wandlereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine Energiespeichereinheit und/oder Energiewandlereinheit weist zumindest ein als elastischer Hohlkörper ausgebildetes Druckausgleichselement auf, d. h. das
Druckausgleichselement weist eine elastische, insbesondere dehnbare Wandung auf, so dass es sich, analog eines Luftballons, aufblähen und wieder zusammenziehen kann und auf diese Weise einen volumenveränderlichen Fluidspeicher, insbesondere Gasspeicher bildet.
Erfindungsgemäß ist zumindest eine Öffnung des Druckausgleichselementes mit zumindest einer Gehäuseöffnung eines Gehäuses der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit verbunden, wobei die Gehäuseöffnung durch das
Druckausgleichselement gegenüber einer äußeren Umgebung der
Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit fluiddicht verschlossen ist, d. h. das Druckausgleichselement wirkt als fluiddichter Verschluss eines Innenraums des
Gehäuses gegenüber der äußeren Umgebung der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit.
Die Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit kann für mobile und/oder für stationäre Verwendungszwecke vorgesehen sein. Sie ist beispielsweise eine
elektrochemische Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit, insbesondere eine elektrochemische Batterie mit zumindest einer Einzelzelle oder mit einer Mehrzahl parallel und/oder seriell elektrisch miteinander verschalteter Einzelzellen. Eine derartige, als elektrochemische Batterie ausgebildete Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit ist beispielsweise eine Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Batterie für ein
Hybridfahrzeug, ein Brennstoffzellenfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug.
Mittels des Druckausgleichselementes ist ein Fluidaustausch, insbesondere ein Luft- oder Gasaustausch, zwischen dem Gehäuse und der äußeren Umgebung des Gehäuses bei einer Änderung eines Gehäuseinnendrucks gegenüber einem Umgebungsdruck des Gehäuses oder bei einer Änderung des Umgebungsdrucks gegenüber dem
Gehäuseinnendruck vermieden oder zumindest deutlich reduziert, da ein Druckgefälle zwischen einem Innenraum des Gehäuses und dessen äußerer Umgebung nahezu gegen Null geht. Auf diese Weise erfolgt kein Luftaustausch durch in das Gehäuse nachströmende Luft.
Dadurch ist ein Eintrag von Feuchtigkeit, insbesondere von Luftfeuchtigkeit in das
Gehäuse vermieden oder zumindest deutlich reduziert. Insbesondere ist eine
Ansammlung von Flüssigkeit im Gehäuse vermieden.
Ein derartiger Eintrag von Feuchtigkeit kann zu Beschädigungen, insbesondere in Form von Korrosion, an im Gehäuse angeordneten Teilen der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit führen. Zudem kann die Feuchtigkeit Kurzschlüsse an den im Gehäuse angeordneten Teilen der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit verursachen und/oder zu einer Erhöhung eines elektrischen Widerstands an den im Gehäuse angeordneten Teilen der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit und dadurch zu einer höheren Abwärme führen.
Da dies durch das Druckausgleichselement vermieden oder zumindest deutlich reduziert ist, sind beispielsweise Korrosionsschutzanforderungen an die im Innenraum des
Gehäuses angeordneten Teile reduzierbar, so dass die Korrosionsschutzanforderungen bereits mit einfachen konstruktiven Maßnahmen erfüllbar sind. Dadurch sind
Fertigungserleichterungen sowie Kosten- und Gewichtseinsparungen realisierbar.
Da, wie bereits erwähnt, das Druckgefälle zwischen dem Innenraum des Gehäuses und dessen äußerer Umgebung nahezu gegen Null geht, sind zudem keine aufwändigen und kostenintensiven konstruktiven Maßnahmen zu treffen, um das Gehäuse und die im Gehäuse angeordneten Teilen der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit ausreichend druckbeständig gegenüber auftretenden Druckschwankungen auszulegen. Dadurch sind Fertigungserleichterungen sowie Kosten- und Gewichtseinsparungen realisierbar. Da derartige Druckschwankungen aufgrund des Druckausgleichselementes nicht auftreten, ist eine Gefahr einer Explosion oder Implosion der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit sowie Beschädigung der im Gehäuse angeordneten Teile der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit nicht vorhanden oder zumindest erheblich reduziert.
Zweckmäßigerweise sind das Gehäuse und/oder das Druckausgleichselement zumindest innerhalb eines vorgegebenen Gehäuseinnendruckbereiches fluiddicht gegenüber einer äußeren Umgebung des Gehäuses ausgebildet. Dies ist ermöglicht, da der
Druckausgleich, zumindest innerhalb des vorgegebenen Gehäuseinnendruckbereiches, ausschließlich durch das Druckausgleichselement realisierbar ist. Durch das fluiddichte Gehäuse ist ein Eintrag von Fluiden, insbesondere von Umgebungsluft und
Luftfeuchtigkeit, in das Gehäuse vermieden.
Vorzugsweise weist das Gehäuse und/oder das Druckausgleichselement zumindest ein Überdruck- und/oder Unterdruckventil auf. Ist eine maximale Ausdehnungsgröße des Druckausgleichselementes beschränkt, beispielsweise aufgrund eines beschränkten Bauraums, in welchen es sich ausdehnen kann, so kann das Druckausgleichselement den Druckausgleich nur innerhalb bestimmter Grenzen realisieren, beispielsweise abgestimmt auf Hauptbetriebsbedingungen der Energiespeichereinheit und/oder
-wandlereinheit.
Diese Grenzen können jedoch beispielsweise in Ausnahmefällen überschritten oder unterschritten werden, zum Beispiel bei starken Umgebungsdruckveränderungen oder bei einer Fehlfunktion der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit, beispielsweise bei einem Kurzschluss, bei einer Überlastung oder bei einer Überladung. Daher ist ein derartiges Überdruck- und/oder Unterdruckventil vorteilhaft, um eine Explosion oder Implosion des Gehäuses und daraus resultierende starke Beschädigungen der
Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit und Gefährdungen von Personen sowie des Weiteren eine Beschädigung der im Innenraum angeordneten Teile der
Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit zu verhindern oder zumindest deutlich zu reduzieren.
Das Überdruck- und/oder Unterdruckventil ist beispielsweise mittels einer
Messvorrichtung steuerbar, zum Beispiel durch einen Drucksensor, mittels welchem das Überdruck- und/oder Unterdruckventil schaltbar ist. Das Überdruck- und/oder
Unterdruckventil ist beispielsweise im stromlosen Zustand geschlossen und durch
Anlegen von Strom zu öffnen.
Ein Strömungsweg eines Ausgleichsluftstroms durch das Überdruck- und/oder
Unterdruckventil verläuft dabei vorzugsweise über bzw. durch eine mit einem
Feuchtebindungsmittel, zum Beispiel so genannte SILICA-Teilchen, gefüllte
Trockenpatrone, um in das Gehäuse einströmender Luft Feuchtigkeit zu entziehen und einen Feuchtigkeitseintrag in das Gehäuse auch bei geöffnetem Überdruck- und/oder Unterdruckventil zu vermeiden oder zumindest deutlich zu reduzieren. Alternativ oder zusätzlich kann im Strömungsweg beispielsweise eine gasdurchlässige, insbesondere luftdurchlässige und flüssigkeitsundurchlässige Membran, zum Beispiel aus
Polytetrafluorethen (PTFE), angeordnet sein.
Das Druckausgleichselement ist zweckmäßigerweise aus Kunststoff und/oder Metall gebildet, beispielsweise aus einem oder mehreren Geweben und/oder aus einer oder mehreren Folien. Aus Stabilitätsgründen ist beispielsweise ein Schichtaufbau aus mehreren Folien- und/oder Gewebeschichten aus Kunststoff und/oder Metall möglich. Das Druckausgleichselement ist in einer vorteilhaften Ausführungsform innerhalb und in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform außerhalb des Gehäuses angeordnet. Bei einer Verwendung einer Mehrzahl von Druckausgleichselementen ist auch eine
Kombination der beiden Ausführungsformen möglich, d. h. ein oder mehrere
Druckausgleichselemente sind innerhalb und ein oder mehrere weitere
Druckausgleichselemente außerhalb des Gehäuses angeordnet.
Die Verwendung mehrerer Druckausgleichselemente kann beispielsweise aufgrund eingeschränkter Platzverhältnisse im Gehäuse und/oder außerhalb des Gehäuses vorteilhaft sein, da dann anstatt eines großen beispielsweise mehrere kleinere
Druckausgleichselemente einsetzbar sind. Des Weiteren kann beispielsweise auch bei einem Gehäuse mit einer Mehrzahl voneinander abgetrennter Innenräume die
Verwendung mehrerer Druckausgleichselemente sinnvoll sein, wobei dann für jeden Innenraum des Gehäuses zumindest ein Druckausgleichselement vorgesehen sein sollte.
Ist das Druckausgleichselement innerhalb des Gehäuses angeordnet und mit der
Gehäuseöffnung verbunden, welche es abdichtet, so ist im Druckausgleichselement ein gegenüber dem Innenraum des Gehäuses abgeschirmtes und über die Öffnung im Druckausgleichselement mit der äußeren Umgebung verbundenes variables Luftvolumen vorhanden, wodurch eine Trennung einer für den Druckausgleich erforderlichen
Fluidmenge, d. h. insbesondere Außenluftmenge, von einer sich im Gehäuse
befindenden Fluidmenge, insbesondere Luft- oder Gasmenge, realisiert ist. Dadurch ist ein Fluidaustausch, insbesondere ein Luft- oder Gasaustausch, zwischen dem Gehäuse und der äußeren Umgebung des Gehäuses bei einer Änderung des Gehäuseinnendrucks gegenüber dem Umgebungsdruck des Gehäuses und/oder bei einer Änderung des Umgebungsdrucks gegenüber dem Gehäuseinnendruck vermieden oder zumindest deutlich reduziert. Auf diese Weise erfolgt insbesondere kein Luftaustausch durch in das Gehäuse nachströmende Luft.
Steigt der Gehäuseinnendruck gegenüber dem Umgebungsdruck an und/oder fällt der Umgebungsdruck gegenüber dem Gehäuseinnendruck ab, so wird dies durch ein
Zusammenpressen des Druckausgleichselementes und ein Ausströmen der Luft aus dem Druckausgleichselement in die äußere Umgebung sofort kompensiert. Analog wird, wenn der Umgebungsdruck gegenüber dem Gehäusesinnendruck ansteigt und/oder wenn der Gehäuseinnendruck gegenüber dem Umgebungsdruck abfällt, dies durch ein Einströmen von Umgebungsluft in das Druckausgleichselement und ein Ausdehnen des
Druckausgleichselementes im Gehäuse sofort kompensiert, so dass die Druckdifferenz jederzeit nahe Null ist.
Ist das Druckausgleichselement außerhalb des Gehäuses angeordnet und mit der Gehäuseöffnung verbunden, welche es abdichtet, so ist im Druckausgleichselement ein gegenüber der äußeren Umgebung des Gehäuses abgeschirmtes und über die Öffnung im Druckausgleichselement mit dem Innenraum des Gehäuses verbundenes variables Fluidvolumen vorhanden. Steigt der Gehäuseinnendruck gegenüber dem
Umgebungsdruck an und/oder fällt der Umgebungsdruck gegenüber dem
Gehäuseinnendruck ab, so wird dies durch ein Einströmen des Fluids aus dem
Innenraum des Gehäuses in das Druckausgleichselement und ein Ausdehnen des Druckausgleichselementes sofort kompensiert. Analog wird, wenn der Umgebungsdruck gegenüber dem Gehäusesinnendruck ansteigt und/oder wenn der Gehäuseinnendruck gegenüber dem Umgebungsdruck abfällt, dies durch ein Zusammenpressen des
Druckausgleichselementes und ein Zurückströmen des Fluids aus dem
Druckausgleichselement in das Gehäuse sofort kompensiert, so dass die Druckdifferenz jederzeit nahe Null ist.
Die Öffnung des Druckausgleichselementes ist in einer vorteilhaften Ausführungsform an der Gehäuseöffnung angeordnet und in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform durch eine Verbindungsleitung mit der Gehäuseöffnung verbunden. Auch hier ist bei einer Verwendung einer Mehrzahl von Druckausgleichselementen auch eine Kombination der beiden Ausführungsformen möglich.
Die Verbindung der Öffnung des Druckausgleichselementes mit der Gehäuseöffnung über eine Verbindungsleitung, beispielsweise ein Rohr oder einen Schlauch, ist vorteilhaft, um das Druckausgleichselement an einer günstigen Stelle positionieren zu können, an welcher insbesondere ein ungehindertes Ausdehnen des
Druckausgleichselementes möglich ist. Zudem ist das Druckausgleichselement auf diese Weise an einer geschützten Stelle positionierbar, um die Gefahr von Beschädigungen des Druckausgleichselementes zu vermeiden oder zumindest deutlich zu reduzieren.
Vorzugsweise weist die Gehäuseöffnung eine Anschlusseinheit zum Anschließen des Druckausgleichselementes, entweder direkt oder indirekt über die Verbindungsleitung, auf, wobei die Anschlusseinheit gasdurchlässig sowie dichtend gegenüber Flüssigkeiten und Festkörpern, insbesondere in Form von Staub, ausgebildet ist. Zu diesem Zweck weist die Anschlusseinheit beispielsweise eine gasdurchlässige, insbesondere
luftdurchlässige und flüssigkeitsundurchlässige Membran auf, zum Beispiel aus
Polytetrafluorethen (PTFE). Diese kann beispielsweise mit einem zusätzlichen Staubfilter kombiniert sein. Durch die Anschlusseinheit ist sowohl ein Eindringen von Flüssigkeiten und Verschmutzungen in das Druckausgleichselement als auch deren Eindringen in den Innenraum des Gehäuses bei einer Beschädigung des Druckausgleichselementes, beispielsweise bei einem Platzen, Reißen oder vollständigen Entfernen des
Druckausgleichselementes, verhindert oder zumindest stark vermindert.
Alternativ oder zusätzlich kann die Gehäuseöffnung ein Notabschlussventil aufweisen, welches die Gehäuseöffnung bei einer Beschädigung des Druckausgleichselementes, beispielsweise bei einem Platzen, Reißen oder vollständigen Entfernen des
Druckausgleichselementes verschließt und auf diese Weise ein Eindringen von
Feuchtigkeit in den Innenraum des Gehäuses verhindert. Die Beschädigung oder das Entfernen des Druckausgleichselementes ist beispielsweise mittels entsprechender Sensoren ermittelbar, welche beispielsweise eine plötzliche starke Druckveränderung im Innenraum des Gehäuses registrieren können, um daraufhin das Notabschlussventil anzusteuern und zu schließen. Insbesondere bei einem zumindest teilweise aus
Metallfolien gefertigten Druckausgleichselement ist beispielsweise mittels eines
Überwachungsstromkreises, in welchen die Metallfolie eingebunden ist, eine
Beschädigung des Druckausgleichselementes durch eine Beschädigung der Metallfolie und eine draus resultierende Änderung eines überwachten Strom-, Spannungs-, und/oder Widerstandswertes im Überwachungsstromkreis ermittelbar und daraufhin das
Notabschlussventil ansteuerbar und verschließbar.
Bevorzugt ist das Gehäuse mit einem Inertgas oder Schutzgas gefüllt, beispielsweise mit Stickstoff, Kohlenstoffdioxid und/oder mit einem Edelgas. Mittels eines derartigen
Schutzgases oder Inertgases ist beispielsweise eine Brandgefahr der im Innenraum des Gehäuses angeordneten Teile der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit verhinderbar oder zumindest reduzierbar. Da durch das Druckausgleichselement ein Gasaustausch mit der äußeren Umgebung des Gehäuses verhindert oder zumindest deutlich reduziert ist, ist eine Verdünnung des Schutzgases oder Inertgases mit
Umgebungsluft verhindert oder zumindest deutlich reduziert, wodurch dessen Brandschutzwirkung auch über eine sehr lange Einsatzdauer der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit hinweg erhalten bleibt.
Zweckmäßigerweise weist das Gehäuse und/oder das Druckausgleichselement ein Ventil zum Einfüllen und/oder Absaugen eines Fluids auf, beispielsweise zum Einfüllen und/oder Absaugen des Inertgases oder Schutzgases oder von Luft. Dieses Ventil kann
beispielsweise das Überdruck- und/oder Unterdruckventil oder ein separates Ventil sein.
Insbesondere das Einfüllen des Inertgases oder Schutzgases oder auch der Luft sollte dabei derart erfolgen, dass das Druckausgleichselement entsprechend den während des Einfüllens herrschenden Druckverhältnissen und Temperaturen gefüllt und aufgebläht ist. D. h. ein jeweiliges Füllvolumen ist entsprechend anzupassen.
Herrschen beispielsweise durchschnittliche Umgebungs- und Innendruckverhältnisse und Umgebungs- und Innenraumtemperaturen, so sollte das Druckausgleichselement beispielsweise bis zu einer halben zulässigen Maximalgröße aufgebläht sein. Auf diese Weise kann es sich beispielsweise bei Druck- und/oder Volumenveränderungen, zum Beispiel aufgrund von Temperaturänderungen, noch ausreichend ausdehnen oder zusammenziehen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Innenluftvolumenänderung bei einer Batterie nach dem
Stand der Technik,
Fig. 2 schematisch eine Innendruckveränderung in einer Batterie nach dem
Stand der Technik,
Fig. 3 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit in einem ersten Betriebszustand, Fig. 4 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit in einem zweiten Betriebszustand,
Fig. 5 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit,
Fig. 6 schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel einer Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit,
Fig. 7 schematisch eine Gehäuseinnendruckveränderung in einer
Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit und
Fig. 8 schematisch eine Fluidvolumenänderung eines Fluids einer
Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt schematisch eine Innenluftvolumenänderung dVB in Abhängigkeit einer Änderung einer Batterietemperatur TB bei einer Batterie nach dem Stand der Technik mit einem nicht gegenüber einer Umgebung abgedichteten Batteriegehäuse. Bei einem Verschluss des Batteriegehäuses, welcher im hier dargestellten Beispiel bei einer Batterietemperatur TB von 20°C stattfand, hatte die Batterie ein Innenluftvolumen in einem Batterieinnenraum von beispielsweise zehn Litern. Dieses Innenluftvolumen ergibt sich aus einem Freiraum, welcher im Batteriegehäuse noch vorhanden ist und mit Luft gefüllt ist.
In einem Betrieb der Batterie ist diese stets Temperaturveränderungen ausgesetzt, beispielsweise durch Erwärmung während des Ladens und Entladens und durch
Abkühlung in ungenutzten Phasen der Batterie. Zudem wirken auch äußere
Temperaturveränderungen auf die Batterie ein und erwärmen diese oder kühlen sie ab.
Bei einer steigenden Batterietemperatur TB findet, wie in Figur 1 dargestellt, eine
Ausdehnung und dadurch eine Innenluftvolumenvergrößerung der im Batteriegehäuse vorhandenen Innenluft statt, bei einer Batterietemperatur TB von 60°C beispielsweise um 1 ,4 Liter, so dass aufgrund des nicht abgedichteten Batteriegehäuses Innenluft in die Umgebung entweicht. Bei einer sinkenden Batterietemperatur TB findet, wie ebenfalls in Figur 1 dargestellt, eine Innenluftvolumenverkleinerung der im Batteriegehäuse vorhandenen Innenluft statt, bei einer Batterietemperatur TB von -40°C beispielsweise um -2 Liter, so dass aufgrund des nicht abgedichteten Batteriegehäuses Umgebungsluft aus der Umgebung der Batterie in das Batteriegehäuse nachströmt.
Bei diesem Einströmen von Umgebungsluft aus der Umgebung der Batterie in das Batteriegehäuse findet auch ein Eintrag von Luftfeuchtigkeit in das Batteriegehäuse statt. Sich dadurch im Batteriegehäuse ansammelnde Feuchtigkeit kann zu Korrosionsschäden führen, so dass aufwändige und kostenintensive Korrosionsschutzvorkehrungen zu treffen sind. Zudem kann die Feuchtigkeit Kurzschlüsse an im Batteriegehäuse angeordneten Batterieteilen verursachen und/oder zu einer Erhöhung eines elektrischen Widerstands an den im Batteriegehäuse angeordneten Batterieteilen und dadurch zu einer höheren Abwärme führen.
Um dies zu vermeiden, ist das Batteriegehäuse vollständig gegenüber der Umgebung abzudichten, so dass kein Luftaustausch zwischen dem Batterieinnenraum und der Umgebung stattfindet. Dies führt allerdings, wie in Figur 2 dargestellt, zu
Innendruckveränderungen dPB im Batterieinnenraum bei den schon beschriebenen Temperaturänderungen. Ist die Batterie beispielsweise bei einer Umgebungstemperatur, welche dann der Batterietemperatur TB entspricht, von 20°C gefertigt, so entspricht ein Innendruck im Batteriegehäuse bei der Batterietemperatur TB von 20°C einem
Umgebungsdruck, d. h. eine Druckdifferenz zwischen Innendruck im Batteriegehäuse und Umgebungsdruck ist Null.
Bei Temperaturerhöhungen findet, da die Luft nicht aus dem Batteriegehäuse entweichen kann, eine Innendruckerhöhung gegenüber dem Umgebungsdruck statt, bei einer Batterietemperatur TB von 60°C beispielsweise um 140 mbar. Bei Temperatursenkungen findet entsprechend, da keine Luft aus der Umgebung in das Batteriegehäuse einströmen kann, eine Innendruckabsenkung gegenüber dem Umgebungsdruck statt, bei einer Batterietemperatur TB von -40°C beispielsweise um -200 mbar.
Diese Innendruckveränderungen dPB können zu einer Explosion bzw. zu einer Implosion der Batterie führen, d. h. zu erheblichen Beschädigungen oder zur vollständigen
Zerstörung der Batterie, und zudem Personen in der Umgebung der Batterie gefährden. Des Weiteren können diese Innendruckveränderungen dPB, selbst wenn das Batteriegehäuse diesen standhält, zu Beschädigungen oder zur Zerstörung von im Batteriegehäuse angeordneten Batterieteilen führen.
Um dies zu vermeiden, sind aufwändige und kostenintensive konstruktive Maßnahmen erforderlich, beispielsweise ein entsprechend verstärktes Batteriegehäuse, welches den Innendruckveränderungen dPB standhält, und entsprechend den auftretenden
Innendruckveränderungen dPB ausgelegte Batterieteile. Alternativ ist ab vorgegebenen Innendruckwertebereichen wieder ein Druckausgleich mit der Umgebung zu ermöglichen, woraus allerdings wieder ein Eintrag von Feuchtigkeit in das Batteriegehäuse mit den bereits geschilderten Nachteilen resultiert.
In den Figuren 3 bis 6 sind Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen
Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 dargestellt, mittels welcher, wie in den Figuren 7 und 8 dargestellt, ein konstanter Gehäuseinnendruck und eine
Fluidvolumenveränderung eines gegenüber einer äußeren Umgebung fluiddicht abgeschlossenen Fluids zumindest innerhalb eines vorgegebenen Volumenbereiches und dadurch innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches ermöglicht ist, wodurch die geschilderten Nachteile von Batterien nach dem Stand der Technik vermieden sind. Um dies zu verdeutlichen, ist in Figur 7 eine Gehäuseinnendruckveränderung dPE in
Abhängigkeit von einer Temperatur TE der Energiespeichereinheit und/oder
-wandlereinheit 1 und in Figur 8 eine Fluidvolumenänderung dVE in Abhängigkeit von der Temperatur TE der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 dargestellt.
Die Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 kann für mobile und/oder für stationäre Verwendungszwecke vorgesehen sein. Sie ist beispielsweise eine
elektrochemische Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 , insbesondere, wie in den hier dargestellten Ausführungsbeispielen, eine elektrochemische Batterie mit zumindest einer Einzelzelle oder mit einer Mehrzahl parallel und/oder seriell elektrisch miteinander verschalteter Einzelzellen. Eine derartige, als elektrochemische Batterie ausgebildete Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 ist beispielsweise eine Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Batterie für ein Hybridfahrzeug, ein
Brennstoffzellenfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug.
Die Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 weist, wie in den Figuren 3 bis 6 dargestellt, zumindest ein als elastischer Hohlkörper ausgebildetes
Druckausgleichselement 2 auf, d. h. das Druckausgleichselement 2 weist eine elastische, insbesondere dehnbare Wandung auf, so dass es sich, analog eines Luftballons, aufblähen und wieder zusammenziehen kann und auf diese Weise einen
volumenveränderlichen Fluidspeicher, insbesondere Gasspeicher bildet. Das
Druckausgleichselement 2 ist zum Beispiel aus Kunststoff und/oder Metall gebildet, beispielsweise aus einem oder mehreren Geweben und/oder aus einer oder mehreren Folien. Aus Stabilitätsgründen ist beispielsweise ein Schichtaufbau aus mehreren Folien- und/oder Gewebeschichten aus Kunststoff und/oder Metall möglich.
Eine Öffnung des Druckausgleichselementes 2 ist mit einer Gehäuseöffnung eines Gehäuses 3 der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 derart verbunden, dass die Gehäuseöffnung durch das Druckausgleichselement 2 gegenüber der äußeren Umgebung der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 fiuiddicht verschlossen ist, d. h. das Druckausgleichselement 2 wirkt als fluiddichter Verschluss eines
Innenraums 4 des Gehäuses 3 gegenüber der äußeren Umgebung der
Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1. Das Gehäuse 3 ist auch an allen anderen Stellen zumindest weitgehend fiuiddicht gegenüber der äußeren Umgebung verschlossen. Fiuiddicht bedeutet in diesem Zusammenhang, dass ein Austausch von Flüssigkeiten und Gasen, insbesondere von Luft und Feuchtigkeit, zum Beispiel in Form von Luftfeuchtigkeit, zwischen dem Innenraum 4 des Gehäuses 3 und der äußeren Umgebung zumindest weitestgehend unterbunden ist.
In den Figuren 3 und 4 ist das Druckausgleichselement 2 innerhalb des Gehäuses 3 angeordnet und an einer Anschlusseinheit 5 der Gehäuseöffnung befestigt, über welche das Druckausgleichselement 2 mit der äußeren Umgebung, d. h. mit einer Außenluft in der äußeren Umgebung verbunden ist. Über diese Anschlusseinheit 5 ist das
Druckausgleichselement 2 weitgehend druckdifferenzfrei mit der äußeren Umgebung verbunden und kann dadurch die Volumenarbeit mit der äußeren Umgebung, d. h mit der Außenluft leisten.
Die Anschlusseinheit 5 ist gasdurchlässig sowie dichtend gegenüber Flüssigkeiten und Festkörpern, insbesondere in Form von Staub, ausgebildet. Zu diesem Zweck weist die Anschlusseinheit 5 beispielsweise eine gasdurchlässige, insbesondere luftdurchlässige und flüssigkeitsundurchlässige Membran auf, zum Beispiel aus Polytetrafluorethen (PTFE). Diese kann beispielsweise mit einem zusätzlichen Staubfilter kombiniert sein. Durch die Anschlusseinheit 5 ist sowohl ein Eindringen von Flüssigkeiten und
Verschmutzungen in das Druckausgleichselement 2 als auch deren Eindringen in den Innenraum 4 des Gehäuses 3 bei einer Beschädigung des Druckausgleichselementes 2, beispielsweise bei einem Platzen, Reißen oder vollständigen Entfernen des
Druckausgleichselementes 2, verhindert oder zumindest stark vermindert.
Im Innenraum 4 des Gehäuses 3 sind Teile 6 der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 angeordnet. Diese sind hier aus Gründen der vereinfachten Darstellung lediglich schematisch angedeutet.
Bei einer als Batterie ausgebildeten Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 sind derartige Teile 6, d. h. derartige Batterieeinbauten, beispielsweise eine Mehrzahl von elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschaltete Einzelzellen. Zusätzlich können dies beispielsweise eine oder mehrere Temperiereinrichtungen zur Temperierung der Einzelzellen sein, beispielsweise Wärmeleitplatten, und des Weiteren, alternativ oder zusätzlich, beispielsweise elektrische Anschlusseinrichtungen und/oder
Überwachungseinrichtungen. Diese Teile 6 im Innenraum 4 des Gehäuses 3 sind zumindest weitgehend volumenfest, d. h. sie verändern ihr Volumen nicht oder zumindest nicht wesentlich.
Da das Druckausgleichselement 2 in dem in Figur 3 und 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel innerhalb des Gehäuses 3 angeordnet und mit der Gehäuseöffnung verbunden ist, wobei es den Innenraum 4 des Gehäuses 3 gegenüber der äußeren Umgebung abdichtet, ist im Druckausgleichselement 2 ein gegenüber dem Innenraum 4 des Gehäuses 3 abgeschirmtes und über die Öffnung im Druckausgleichselement 2 mit der äußeren Umgebung verbundenes variables Luftvolumen vorhanden, wodurch eine Trennung einer für den Druckausgleich erforderlichen Fluidmenge, d. h. insbesondere Außenluftmenge, von einer sich im Gehäuse 3 befindenden Fluidmenge, insbesondere Luft- oder Gasmenge, realisiert ist. Dadurch ist ein Fluidaustausch, insbesondere ein Luftoder Gasaustausch, zwischen dem Gehäuse 3 und der äußeren Umgebung des
Gehäuses 3 bei einer Änderung des Gehäuseinnendrucks gegenüber dem
Umgebungsdruck des Gehäuses 3 und/oder bei einer Änderung des Umgebungsdrucks gegenüber dem Gehäuseinnendruck vermieden oder zumindest deutlich reduziert. Auf diese Weise erfolgt insbesondere kein Luftaustausch durch in das Gehäuse 3
nachströmende Luft.
Mittels des Druckausgleichselementes 2 ist, wie in Figur 3 dargestellt, bereits ein geringfügiger Anstieg des Gehäuseinnendrucks gegenüber dem Umgebungsdruck, zum Beispiel aufgrund einer Temperaturerhöhung im Innenraum 4 des Gehäuses 3 und/oder ein geringfügiger Abfall des Umgebungsdrucks gegenüber dem Gehäuseinnendruck, zum Beispiel aufgrund einer Bergauffahrt eines Fahrzeugs, welches eine derartige als
Fahrzeugbatterie ausgebildete Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 aufweist, durch ein Zusammenpressen des Druckausgleichselementes 2 und ein
Ausströmen der Luft aus dem Druckausgleichselement 2 in die äußere Umgebung sofort kompensierbar. Dies ist in Figur 3 durch einen in die äußere Umgebung gerichteten ersten Pfeil P1 schematisch angedeutet. Dabei erfolgt kein Ausströmen von Fluid, beispielsweise Luft, aus dem das Druckausgleichselement 2 umgebenden Innenraum 4 des Gehäuses 3 in die äußere Umgebung, da dieser fluiddicht verschlossen ist.
Analog ist, wie in Figur 4 dargestellt, bereits ein geringfügiger Anstieg des
Umgebungsdrucks gegenüber dem Gehäusesinnendruck, zum Beispiel aufgrund einer Bergabfahrt und/oder ein geringfügiger Abfall des Gehäuseinnendrucks gegenüber dem Umgebungsdruck, zum Beispiel aufgrund einer Temperaturabsenkung im Innenraum 4, durch ein Einströmen von Umgebungsluft in das Druckausgleichselement 2 und ein Ausdehnen des Druckausgleichselementes 2 im Gehäuse 3 sofort kompensierbar. Dies ist in Figur 4 durch einen in das Druckausgleichselement 2 gerichteten zweiten Pfeil P2 schematisch angedeutet. Dabei ersetzt das ausgedehnte Druckausgleichselement 2 das Volumen des komprimierten Fluids, d. h. der Luft oder des Gases, im Innenraum 4 des Gehäuses 3. Während dieses Vorgangs erfolgt kein Einströmen von Umgebungsluft und Luftfeuchtigkeit aus der äußeren Umgebung in den das Druckausgleichselement 2 umgebenden Innenraum 4 des Gehäuses 3, da dieser fluiddicht verschlossen ist.
In beiden Fällen ist aufgrund der Wirkung des Druckausgleichselementes 2 die
Druckdifferenz zwischen dem Gehäuseinnendruck und dem Umgebungsdruck in der äußeren Umgebung des Gehäuses 3 jederzeit nahe Null.
In den Figuren 5 und 6 sind alternative Ausführungsbeispiele dargestellt, bei welchen das Druckausgleichselement 2 außerhalb des Gehäuses 3 angeordnet und mit der
Gehäuseöffnung verbunden ist, wobei auch hier das Gehäuse 3 sowie durch die fluiddichte Verbindung des Druckausgleichselementes 2 mit der Gehäuseöffnung auch ein Inneres des Druckausgleichselementes 2 fluiddicht gegenüber der äußeren
Umgebung verschlossen sind. Dabei ist das Druckausgleichselement 2, wie in Figur 5 dargestellt, direkt an der Anschlusseinheit 5 der Gehäuseöffnung befestigt oder, wie in Figur 6 dargestellt, über eine Verbindungsleitung 7, welche an der Anschlusseinheit 5 befestigt ist, mit der Gehäuseöffnung verbunden. Die beispielsweise als Rohr oder Schlauch und zum Beispiel aus Kunststoff oder Metall ausgebildete Verbindungsleitung 7 ist zum Beispiel vorteilhaft, um das Druckausgleichselement 2 an einer günstigen Stelle positionieren zu können, an welcher insbesondere ein ungehindertes Ausdehnen des Druckausgleichselementes 2 möglich ist. Zudem ist das Druckausgleichselement 2 auf diese Weise an einer geschützten Stelle positionierbar, um die Gefahr von
Beschädigungen des Druckausgleichselementes 2 zu vermeiden oder zumindest deutlich zu reduzieren.
Die in den Figuren 5 und 6 dargestellte Anschlusseinheit 5 kann ähnlich aufgebaut sein wie bereits zu den Figuren 3 und 4 beschrieben, d. h. gasdurchlässig und insbesondere dichtend gegenüber Flüssigkeiten, beispielsweise mittels der gasdurchlässigen, insbesondere luftdurchlässige und flüssigkeitsundurchlässige Membran, zum Beispiel aus Polytetrafluorethen (PTFE). Der Staubfilter zum Zurückhalten von Staubpartikeln ist hier nicht unbedingt erforderlich, da die Anschlusseinheit 5 in den in Figur 5 und 6
dargestellten Ausführungsbeispielen insbesondere ein Eindringen von Flüssigkeiten in den Innenraum 4 des Gehäuses 3 bei einer Beschädigung des
Druckausgleichselementes 2, beispielsweise bei einem Platzen, Reißen oder
vollständigen Entfernen des Druckausgleichselementes 2, verhindern oder zumindest stark vermindern soll. Der Staubfilter kann jedoch ebenfalls vorhanden sein, um auch ein Eindringen von Staub in den Innenraum 4 des Gehäuses 3 oder sinnvollerweise bereits eine Verschmutzung und Verstopfung der gasdurchlässigen und
flüssigkeitsundurchlässige Membran zu verhindern.
Alternativ oder zusätzlich kann die Gehäuseöffnung ein hier nicht dargestelltes
Notabschlussventil aufweisen, welches die Gehäuseöffnung bei einer Beschädigung des Druckausgleichselementes 2, beispielsweise bei einem Platzen, Reißen oder
vollständigen Entfernen des Druckausgleichselementes 2 verschließt und auf diese Weise ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Innenraum 4 des Gehäuses 3 verhindert. Dies gilt sowohl für die in den Figuren 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiele als auch für das in den Figuren 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel.
Die Beschädigung oder das Entfernen des Druckausgleichselementes 2 ist
beispielsweise mittels entsprechender Sensoren ermittelbar, welche beispielsweise eine plötzliche starke Druckveranderung im Innenraum 4 des Gehäuses 3 registrieren können, um daraufhin das Notabschlussventil anzusteuern und zu schließen. Insbesondere bei einem zumindest teilweise aus Metallfolien gefertigten Druckausgleichselement 2 ist beispielsweise mittels eines Überwachungsstromkreises, in welchen die Metallfolie eingebunden ist, eine Beschädigung des Druckausgleichselementes 2 durch eine
Beschädigung der Metallfolie und eine draus resultierende Änderung eines überwachten Strom-, Spannungs-, und/oder Widerstandswertes im Überwachungsstromkreis ermittelbar und daraufhin das Notabschlussventil ansteuerbar und verschließbar.
Durch die Anordnung des Druckausgleichselementes 2 außerhalb des Gehäuses 3 ist im Druckausgleichselement 2 ein gegenüber der äußeren Umgebung des Gehäuses 3 abgeschirmtes und über die Öffnung im Druckausgleichselement 2 mit dem Innenraum 4 des Gehäuses 3 verbundenes variables Fluidvolumen vorhanden. Auf diese Weise ist bereits ein geringer Anstieg des Gehäuseinnendrucks gegenüber dem Umgebungsdruck und/oder ein geringer Abfall des Umgebungsdruck gegenüber dem Gehäuseinnendruck, beispielsweise aufgrund der oben bereits genannten Gründe, durch ein Einströmen des Fluids aus dem Innenraum 4 des Gehäuses 3 in das Druckausgleichselement 2 und ein Ausdehnen des Druckausgleichselementes 2 sofort kompensierbar. Dabei erfolgt kein Ausströmen von Fluid, beispielsweise Luft, aus dem Innenraum 4 des Gehäuses 3 in die äußere Umgebung, da dieser fluiddicht verschlossen ist.
Analog ist bereits ein geringfügiger Anstieg des Umgebungsdrucks gegenüber dem Gehäusesinnendruck und/oder ein geringfügiger Abfall des Gehäuseinnendruckes gegenüber dem Umgebungsdruck, beispielsweise aufgrund der oben bereits genannten Gründe, durch ein Zusammenpressen des Druckausgleichselementes 2 und ein
Zurückströmen des Fluids aus dem Druckausgleichselement 2 in das Gehäuse 3 sofort kompensierbar. Dabei erfolgt kein Einströmen von Umgebungsluft und Luftfeuchtigkeit aus der äußeren Umgebung in den Innenraum 4 des Gehäuses 3, da dieser fluiddicht verschlossen ist.
In beiden Fällen ist aufgrund der Wirkung des Druckausgleichselementes 2 die
Druckdifferenz zwischen dem Gehäuseinnendruck und dem Umgebungsdruck in der äußeren Umgebung des Gehäuses 3 jederzeit nahe Null. In allen in den Figuren 3 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Innenraum 4 des Gehäuses 3 bevorzugt mit einem Inertgas oder Schutzgas gefüllt, beispielsweise mit Stickstoff, Kohlenstoffdioxid und/oder mit einem Edelgas. Mittels eines derartigen
Schutzgases oder Inertgases ist beispielsweise eine Brandgefahr der im Innenraum 4 des Gehäuses 3 angeordneten Teile 6 der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 verhinderbar oder zumindest reduzierbar. Da durch das Druckausgleichselement 2 ein Gasaustausch mit der äußeren Umgebung des Gehäuses 3 verhindert oder zumindest deutlich reduziert ist, ist eine Verdünnung des Schutzgases oder Inertgases mit
Umgebungsluft verhindert oder zumindest deutlich reduziert, wodurch dessen
Brandschutzwirkung auch über eine sehr lange Einsatzdauer der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 hinweg erhalten bleibt.
Zweckmäßigerweise weist das Gehäuse 3 und/oder das Druckausgleichselement 2 ein hier nicht dargestelltes Ventil zum Einfüllen und/oder Absaugen eines Fluids auf, insbesondere zum Einfüllen des Inertgases oder Schutzgases. Insbesondere das Einfüllen des Inertgases oder Schutzgases oder, wenn dieses nicht verwendet wird, das Einfüllen von Luft, sollte dabei derart erfolgen, dass das Druckausgleichselement 2 entsprechend den während des Einfüllens herrschenden Druckverhältnissen und
Temperaturen gefüllt und aufgebläht ist. D. h. ein jeweiliges Füllvolumen ist entsprechend anzupassen.
Herrschen beispielsweise durchschnittliche Umgebungs- und Innendruckverhältnisse und Umgebungs- und Innenraumtemperaturen, so sollte das Druckausgleichselement 2 beispielsweise bis zu einer halben zulässigen Maximalgröße aufgebläht sein. Auf diese Weise kann es sich beispielsweise bei Gehäuseinnendruckveränderungen dPE und/oder bei Fluidvolumenänderungen dVE, zum Beispiel aufgrund von Temperaturänderungen, noch ausreichend ausdehnen oder zusammenziehen.
Mittels des Druckausgleichselementes 2 sind, wie bereits beschrieben, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermeidbar, da ein Druckgefälle zwischen dem Innenraum 4 des Gehäuses 3 und dessen äußerer Umgebung nahezu gegen Null geht und dadurch ein Fluidaustausch, insbesondere ein Luft- oder Gasaustausch, zwischen dem Gehäuse 3 und der äußeren Umgebung des Gehäuses 3 bei einer Änderung des Gehäuseinnendrucks gegenüber dem Umgebungsdruck des Gehäuses 3 und/oder bei einer Änderung des Umgebungsdrucks gegenüber dem Gehäuseinnendruck vermieden oder zumindest deutlich reduziert ist. Auf diese Weise erfolgt insbesondere kein
Luftaustausch durch in das Gehäuse 3 nachströmende Luft.
Dadurch ist der Eintrag von Feuchtigkeit, insbesondere von Luftfeuchtigkeit in das Gehäuse 3 vermieden oder zumindest deutlich reduziert. Insbesondere ist eine
Ansammlung von Flüssigkeit im Gehäuse 3 vermieden. Da dies und die damit
verbundenen, bereits beschriebenen Nachteile durch das Druckausgleichselement 2 vermieden oder zumindest deutlich reduziert sind, sind beispielsweise
Korrosionsschutzanforderungen an die im Innenraum 4 des Gehäuses 3 angeordneten Teile 6 der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 reduzierbar, so dass die Korrosionsschutzanforderungen bereits mit einfachen konstruktiven Maßnahmen erfüllbar sind. Dadurch sind Fertigungserleichterungen sowie Kosten- und Gewichtseinsparungen realisierbar.
Da, wie bereits erwähnt, das Druckgefälle zwischen dem Innenraum 4 des Gehäuses 3 und dessen äußerer Umgebung nahezu gegen Null geht, sind zudem keine aufwändigen und kostenintensiven konstruktiven Maßnahmen zu treffen, um das Gehäuse 3 und die im Gehäuse 3 angeordneten Teile 6 der Energiespeichereinheit und/oder
-wandlereinheit 1 ausreichend druckbeständig gegenüber auftretenden
Gehäuseinnendruckveränderungen dPE auszulegen. Dadurch sind
Fertigungserleichterungen sowie Kosten- und Gewichtseinsparungen realisierbar. Da derartige Gehäuseinnendruckveränderungen dPE aufgrund des
Druckausgleichselementes 2 nicht auftreten, ist eine Gefahr einer Explosion oder
Implosion der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 sowie Beschädigung der im Gehäuse 3 angeordneten Teile 6 der Energiespeichereinheit und/oder
-wandlereinheit 1 nicht vorhanden oder zumindest erheblich reduziert.
Ist der Innenraum 4 im Gehäuse 3, insbesondere ein nicht durch die Teile 6 der
Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 , sondern durch Luft oder das
Inert- oder Schutzgas gefüllter Innenraumbereich sehr groß und/oder ist eine maximale Ausdehnungsgröße des Druckausgleichselementes 2 beschränkt, beispielsweise aufgrund eines beschränkten Bauraums, in welchen es sich ausdehnen kann, so kann das Druckausgleichselement 2 den Druckausgleich nur innerhalb bestimmter Grenzen realisieren, beispielsweise abgestimmt auf Hauptbetriebsbedingungen der
Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1. Diese Hauptbetriebsbedingungen werden beispielsweise entsprechend auftretenden Jahresmittelwerten der Temperaturen vorgegeben.
Diese Grenzen können jedoch beispielsweise in Ausnahmefällen überschritten oder unterschritten werden, zum Beispiel bei starken Umgebungsdruckveränderungen oder bei einer Fehlfunktion der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 , beispielsweise bei einem Kurzschluss, bei einer Überlastung, bei einer Überladung oder in einem
Brandfall der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 oder beispielsweise des Fahrzeugs, in welchem die Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 angeordnet ist. Daher weist das Gehäuse 3 und/oder das Druckausgleichselement 2 vorzugsweise zumindest ein hier nicht dargestelltes Überdruck- und/oder Unterdruckventil auf, um eine Explosion oder Implosion des Gehäuses 3 und daraus resultierende starke
Beschädigungen der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 und
Gefährdungen von Personen sowie des Weiteren eine Beschädigung der im Innenraum 4 angeordneten Teile 6 der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 zu verhindern oder zumindest deutlich zu reduzieren.
Das Überdruck- und/oder Unterdruckventil ist beispielsweise mittels einer
Messvorrichtung steuerbar, zum Beispiel durch einen Drucksensor, mittels welchem das Überdruck- und/oder Unterdruckventil schaltbar ist. Das Überdruck- und/oder
Unterdruckventil ist beispielsweise im stromlosen Zustand geschlossen und durch
Anlegen von Strom zu öffnen.
Ein Strömungsweg eines Ausgleichsluftstroms durch das Überdruck- und/oder
Unterdruckventil verläuft dabei vorzugsweise über bzw. durch eine mit einem
Feuchtebindungsmittel, zum Beispiel so genannte SILICA-Teilchen, gefüllte
Trockenpatrone, um in das Gehäuse 3 einströmender Luft Feuchtigkeit zu entziehen und einen Feuchtigkeitseintrag in das Gehäuse 3, d. h. in dessen Innenraum 4, auch bei geöffnetem Überdruck- und/oder Unterdruckventil zu vermeiden oder zumindest deutlich zu reduzieren. Alternativ oder zusätzlich kann im Strömungsweg beispielsweise eine gasdurchlässige, insbesondere luftdurchlässige und flüssigkeitsundurchlässige Membran, zum Beispiel aus Polytetrafluorethen (PTFE), angeordnet sein.
Ist die Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 derart, d. h. mit dem
Druckausgleichselement 2 und zusätzlich mit dem Überdruck- und/oder Unterdruckventil ausgebildet, so ergibt sich eine in Figur 7 beispielhaft schematisch dargestellte
Druckkurve DK und eine in Figur 8 beispielhaft schematisch dargestellte
Volumenkurve VK. Wie aus den Kurven DK, VK ersichtlich, ergibt sich dadurch ein Kompromiss aus einem isobaren und einem isochoren Betrieb der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 , wobei der isobare Betrieb in einem Temperaturbereich ermöglicht ist, in welchem sich die Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 standardmäßig befindet, d. h. innerhalb eines normalen Betriebstemperaturbereiches der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1.
Innerhalb dieses normalen Betriebstemperaturbereiches, im hier dargestellten Beispiel im Temperaturbereich zwischen 10°C und 30°C, ist das Druckausgleichselement 2 in der Lage, durch seine Volumenänderung den Druckausgleich zwischen dem
Umgebungsdruck und dem Gehäuseinnendruck sicherzustellen, so dass der isobare Betrieb der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 sichergestellt ist und kein Fluidaustausch zwischen dem Innenraum 4 des Gehäuses 3 und der äußeren Umgebung stattfindet. D. h. in diesem normalen Betriebstemperaturbereich und damit in normalen Hauptbetriebsbedingungen der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 sind die Vorteile durch das Vermeiden des Fluidaustausches vollständig realisierbar. Im hier dargestellten Beispiel beträgt die mögliche Volumenänderung des
Druckausgleichselementes 2 zum Ausgleich der Fluidvolumenänderungen dVE im
Innenraum 4 des Gehäuses 3, ausgehend von einem ca. zur Hälfte gefüllten
Druckausgleichselement 2 in einem mittleren normalen Betriebstemperaturbereich, zwischen 0,35 L und -0,35 L.
In Ausnahmefällen, wie bereits beschrieben, beispielsweise bei starken
Umgebungsdruckveränderungen oder bei einer Fehlfunktion der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 , beispielsweise bei einem Kurzschluss, bei einer Überlastung oder bei einer Überladung, können diese Hauptbetriebsbedingungen jedoch verlassen werden, so dass die daraus resultierenden Fluidvolumenänderungen dVE nicht mehr durch das Ausdehnen oder Zusammenziehen des Druckausgleichselementes 2 kompensierbar sind. Ist keine weitere Volumenänderung des
Druckausgleichselementes 2 mehr möglich, beispielsweise weil es bereits vollständig zusammengedrückt oder maximal möglich aufgebläht ist, tritt die Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 in den isochoren Betrieb ein, d. h. der Gehäuseinnendruck steigt bei weiteren Temperaturveränderungen an, im hier dargestellten Beispiel ab Temperaturen TE von 30°C und höher, bzw. fällt ab, im hier dargestellten Beispiel ab Temperaturen TE von 10°C und tiefer.
Um in diesen Fällen die Explosion bzw. Implosion des Gehäuses 3 mit den bereits beschriebenen Folgen sowie eine Beschädigung der im Innenraum 4 des Gehäuses 3 angeordneten Teile 6 der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 zu vermeiden, öffnet bei vorgegebenen Innendruckwerten, im hier dargestellten Beispiel bei einem Überdruck im Innenraum 4 des Gehäuses 3 gegenüber der äußeren Umgebung von 100 mbar und bei einem Unterdruck im Innenraum 4 des Gehäuses 3 gegenüber der äußeren Umgebung von -175 mbar, das Überdruck- und/oder Unterdruckventil, so dass Fluid, beispielsweise Luft oder Schutz- bzw. Inertgas aus dem Innenraum 4 des
Gehäuses 3 ausströmen bzw. Außenluft aus der äußeren Umgebung des Gehäuses 3 in den Innenraum 4 des Gehäuses 3 einströmen kann, wodurch eine Stabilisierung des Gehäuseinnendrucks auf dem jeweiligen Niveau stattfindet und die Gefahr der Explosion bzw. Implosion des Gehäuses 3 sowie die Beschädigung der im Innenraum 4 des Gehäuses 3 angeordneten Teile 6 der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 verhindert oder zumindest deutlich reduziert ist.
Da, wie bereits beschrieben, der Strömungsweg des Ausgleichsluftstroms durch das Überdruck- und/oder Unterdruckventil vorzugsweise über bzw. durch eine mit einem Feuchtebindungsmittel, zum Beispiel so genannte SILICA-Teilchen, gefüllte
Trockenpatrone und/oder durch eine gasdurchlässige, insbesondere luftdurchlässige und flüssigkeitsundurchlässige Membran, zum Beispiel aus Polytetrafluorethen (PTFE) verläuft, ist auch in diesen Fällen außerhalb der Hauptbetriebsbedingungen und dadurch im isochoren Betrieb der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit 1 der
Feuchtigkeitseintrag in das Gehäuse 3 vermieden oder zumindest deutlich reduziert.
Bezugszeichenliste
1 Energiespeicher- und/oder -wandlereinheit
2 Druckausgleichselement
3 Gehäuse
4 Innenraum
5 Anschlusseinheit
6 Teil
7 Verbindungsleitung
DK Druckkurve
dPB Innendruckveränderung
dPE Gehäuseinnendruckveränderung
dVB Innenluftvolumenänderung
dVE Fluidvolumenänderung
P1 erster Pfeil
P2 zweiter Pfeil
TB Batterietemperatur
TE Temperatur
VK Volumenkurve

Claims

Patentansprüche
1. Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit (1 ) mit zumindest einem als elastischer Hohlkörper ausgebildeten Druckausgleichselement (2),
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eine Öffnung des Druckausgleichselementes (2) mit zumindest einer Gehäuseöffnung eines Gehäuses (3) der Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit (1 ) verbunden ist, wobei die Gehäuseöffnung durch das
Druckausgleichselement (2) gegenüber einer äußeren Umgebung der
Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit (1 ) fluiddicht verschlossen ist.
2. Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (3) und/oder das Druckausgleichselement (2) zumindest innerhalb eines vorgegebenen Gehäuseinnendruckbereiches fluiddicht gegenüber einer äußeren Umgebung des Gehäuses (3) ausgebildet sind/ist.
3. Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (3) und/oder das Druckausgleichselement (2) zumindest ein Überdruck- und/oder Unterdruckventil aufweisen/aufweist.
4. Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Druckausgleichselement (2) aus Kunststoff und/oder Metall gebildet ist. Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit (1 ) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Druckausgleichselement (2) innerhalb oder außerhalb des Gehäuses (3) angeordnet ist.
Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit (1 ) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Öffnung des Druckausgleichselementes (2) an der Gehäuseöffnung angeordnet ist oder durch eine Verbindungsleitung (7) mit der Gehäuseöffnung verbunden ist.
Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit (1 ) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Gehäuseöffnung eine Anschlusseinheit (5) zum Anschließen des
Druckausgleichselementes (2) aufweist, welche gasdurchlässig sowie dichtend gegenüber Flüssigkeiten und Festkörpern ausgebildet ist.
Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit (1 ) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Gehäuseöffnung ein Notabschlussventil aufweist.
Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit (1 ) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (3) mit einem Inertgas gefüllt ist.
Energiespeichereinheit und/oder -wandlereinheit (1 ) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (3) und/oder das Druckausgleichselement (2) ein Ventil zum Einfüllen und/oder Absaugen eines Fluids aufweisen/aufweist.
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