WO2018215374A1 - Lufttrocknerkartusche und vorrichtung umfassend eine lufttrocknerkartusche - Google Patents

Lufttrocknerkartusche und vorrichtung umfassend eine lufttrocknerkartusche Download PDF

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WO2018215374A1
WO2018215374A1 PCT/EP2018/063217 EP2018063217W WO2018215374A1 WO 2018215374 A1 WO2018215374 A1 WO 2018215374A1 EP 2018063217 W EP2018063217 W EP 2018063217W WO 2018215374 A1 WO2018215374 A1 WO 2018215374A1
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WO
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air dryer
desiccant
cartridge
housing
dryer cartridge
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PCT/EP2018/063217
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Prasad PORE
Markus Beylich
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Mann+Hummel Gmbh
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
    • G01N21/81—Indicating humidity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
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    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3554—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for determining moisture content

Definitions

  • the present invention relates to an air dryer cartridge and apparatus comprising an air dryer cartridge, and a use of the air dryer cartridge and / or the device, in particular in a battery housing of a vehicle, and a method for determining a moisture content.
  • air dryer cartridges which dehumidify air in the housing interior. This air is taken up by the battery due to heating processes during operation of the battery from the environment. The air humidity condenses on battery parts during cooling, which is prevented by the dehumidifying effect of the air dryer cartridge.
  • the air dryer cartridge during maintenance of the vehicle for. For example, during regular inspections, be replaced. However, it may happen that the saturation of the desiccant in the air dryer cartridge is already reached before a maintenance time.
  • DE 10 2014 015 188 A1 discloses a monitoring system of an air dryer cartridge based on a capacitor with two measuring electrodes. Furthermore, from DE 10 2008 034 698 A1 discloses an air dryer cartridge for a traction battery of a motor vehicle is known which has a hollow cylindrical housing having an air-permeable lateral surface. Inside the housing there is a dry bulk bed which is coated with a moisture-resistant color change agent so that the color of the color change agent can be viewed through a sight glass on the housing to estimate a moisture content.
  • such an air dryer cartridge is not suitable for integration into an automatic data acquisition system.
  • DE 10 2014 21 1 959 A1 discloses a drying system for a battery, which has an air conveying device for providing an air flow into the battery housing, a filter and a desiccant chamber. Furthermore, a color indicator or humidity sensor is provided for monitoring the desiccant content of the desiccant.
  • the drying system is located outside of the battery housing, so that the air is supplied via a hose to the battery housing.
  • the present invention solves this object by an air dryer cartridge having the features of claim 1 and by a device having the features of claim 8.
  • An air dryer cartridge according to the invention for reducing the humidity of an electronics housing feedable air has a cartridge housing. Through the cartridge housing air is routable. Within the cartridge housing a drying agent is arranged.
  • the desiccant may preferably be formed as a solid-dry agent. Further preferably, this solids drying agent may be arranged in the form of a bed comprising a plurality of desiccant grains in the cartridge housing.
  • desiccant grain, desiccant granules and / or desiccant beads are to be understood as synonymous.
  • an inorganic desiccant or a polymer, in particular a silica gel can be used.
  • the desiccant can also have a color indicator with one or more color change points at different moisture contents.
  • the cartridge housing can be tubular and have a lateral surface, also called a tube lateral surface.
  • the air dryer cartridge has at least one component of an optical measuring system with which the moisture content of the desiccant can be determined. is tunable.
  • the optical measuring system is thus in this variant of the invention at least partially a part of the air dryer cartridge.
  • An optical measuring system can u. a. a sensor unit, also called sensor, and an evaluation and / or display unit, also called transducer or Transmit ter, include.
  • the sensor unit of the optical measuring system can be arranged in a preferred embodiment of the invention in or on a lateral surface of the cartridge housing.
  • the sensor unit of the optical measuring system can also be present on or in a grain of the desiccant in a further likewise preferred embodiment variant.
  • the grain embedded in the desiccant sensor can also be based on a non-optical principle, for example, inductive, capacitive or conductivity-based.
  • the entire measuring system is part of the air dryer cartridge.
  • an infrared measuring system an infrared measuring system, a UV-Vis measuring system, a color sensor and / or a turbidity sensor can be used with particular preference.
  • a sensor according to the invention refers to a sensor or sensor which converts an optical signal into a further processable electrical signal.
  • Chemical color indicators which produce a color change due to a change in humidity, are not sensors in the sense of the present application, since they do not provide an electrical signal which can be tapped for further processing. According to the invention, however, it would be possible to process such a chemical color change (indicator reaction) with a suitably appearing optoelectronic measuring device, for example a photocell, a color sensor and the like.
  • a device for determining a moisture content of an air dryer cartridge is provided for installation on or in a housing, in particular in an electronics housing.
  • the device comprises an air dryer cartridge and a housing-fixed optical measuring system.
  • housing resistance means that the optical measuring system or at least its sensor unit is or is arranged on or in the housing in which the air dryer cartridge is installed.
  • the air dryer cartridge is preferably separated from the optical measuring system, in particular of its individual components, arranged in the housing.
  • the air dryer cartridge is equipped to reduce the humidity of air, in particular for reducing the humidity of an electronics housing feedable air, wherein the air dryer cartridge has a cartridge housing through which air is conductive, and wherein a desiccant is disposed within the cartridge housing.
  • the housing-mounted optical measuring system serves to determine the moisture content of the desiccant.
  • the optical measuring system is provided for emitting an optical signal, which defines a beam path, wherein the air dryer cartridge is arranged to the optical measuring system, that the air dryer cartridge is arranged in the beam path of the optical measuring system.
  • an infrared measuring system As an optical measuring system, an infrared measuring system, a UV-Vis measuring system, a color sensor and / or a turbidity sensor can also be used with particular preference in the device according to the invention.
  • the infrared measuring system and / or the UV-Vis measuring system preferably defines a beam path which penetrates the medium.
  • the beam path is changed at a turbidity and / or color sensor, z.
  • the optical signal is reflected, diffracted and / or scattered.
  • the beam path can also only partially, z. B. until its impact on the desiccant, have a straight course.
  • the structural design of the air dryer cartridge according to the invention can, except for the arrangement of the optical measuring system, be designed analogous to the air dryer cartridge of the device according to the invention.
  • the state of the desiccant can be monitored in terms of its degree of moisture, for example, to indicate that an exchange of the air dryer cartridge is necessary.
  • Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • the component of the measuring system in particular the sensor unit, can be arranged on the cartridge housing, preferably on a lateral surface section, in particular on a lateral surface section of an inner wall side of the cartridge housing.
  • the component of the measuring system can be arranged on or in the desiccant, preferably on or in a single dry medium grain of the desiccant.
  • the cartridge housing has a light-permeable wall section for passing an optical signal emitted by a component of the optical measuring system.
  • the translucent wall section can preferably also be designed as an air-permeable wall section.
  • the optical signal is sent, for example, by a transmission module of the optical measuring system.
  • the term of the optical signal comprises both a transmission signal, which is emitted by a transmission module of an optical measuring system, and the reception signal, which after passing through the drying agent, after the reflection on the desiccant, after the scattering by the Desiccant and the like is detected by a receiving module.
  • the sensor unit of the optical measuring system does not necessarily have to have a transmitting module and a receiving module.
  • the sensor unit is a transmitting or receiving module which can be operated in a transmitting or a receiving mode.
  • the optical measuring system may comprise at least one color sensor, preferably a color sensor with a light source, for determining the spectral range of the desiccant as a function of the moisture content.
  • the light source or transmission module for illuminating the desiccant one or more broadband light sources can preferably be used in the color sensor. This can be in the form of one or more LEDs.
  • One or more photodiodes, particularly preferably with integrated color filters, may preferably be used as detector or receiver module for the color sensor.
  • the color filters can work on an interference basis.
  • the photocurrents received by the detector can be converted into voltages, possibly filtered and possibly amplified.
  • a transimpedance converter can be used.
  • a computing unit of an evaluation unit of the color sensor a digitized value can be converted into a color metric and transformed into Lab color spaces.
  • the arithmetic unit can perform a comparison of the current color metric with tolerance values stored in a table and / or further comparison color metric values. Finally, so-called color detection takes place.
  • the optical measuring system may comprise at least one sensor unit with a transmission module for emitting an optical signal in the form of a transmission signal, in particular an infrared signal, into the desiccant and with a reception module for receiving the optical signal, as a reception signal associated with the transmission signal , after passing through the desiccant.
  • a transmission module for emitting an optical signal in the form of a transmission signal, in particular an infrared signal
  • reception module for receiving the optical signal, as a reception signal associated with the transmission signal , after passing through the desiccant.
  • the mode of action of this optical measuring system can be carried out analogously to an infrared spectrometer.
  • This variant of the optical measuring system is advantageous because the individual sensor components are readily available and the measuring method is very well established.
  • the cartridge housing may advantageously be tubular and have a longitudinal axis A, wherein the cartridge housing has an air-permeable lateral surface portion, through which air, in particular in the radial direction to the longitudinal axis A, to the desiccant is flowed. As a result, an optimal air supply to the desiccant is achieved.
  • the cartridge housing may advantageously also be designed as a slippery housing, preferably a screen mesh, particularly preferably of metal and / or polymer material, or the cartridge housing may have such a material at least in regions.
  • the signal removal of a measurement signal can be advantageously carried out by one or more energy and / or data line (s), in particular at a terminal end face, from the cartridge housing.
  • Other locations of the discharge and data / energy flows are possible, for example on a lateral surface.
  • the sensor unit can additionally have a signal processing unit, wherein a measurement signal which can be tapped or determined on the sensor unit is a voltage and / or current equivalent measurement signal which can be determined by the signal processing unit from the optical signal, in particular from the transmit and / or receive signal , As a result, the measurement signal can also be forwarded to an evaluation or display unit.
  • the sensor unit can have a communication interface for releasable contacting with a display and / or evaluation unit or for wireless communication with the display and / or evaluation unit, wherein the measurement signal can be diverted from the cartridge housing by the communication interface ,
  • the communication interface may be detachably connected to a communication interface on the housing, e.g. As the elec- ronikgenosuse, be connected, for. B. in the form of a connector. However, it may also be a contacting of the communication interfaces without their mechanical connection, z. Example, by contacting contact elements on a board, or even a wireless or contactless communication between the aforementioned communication interfaces, eg. B. in the form of a radio link.
  • the air dryer cartridge in particular the air dryer cartridge according to the invention, have a power supply unit for supplying power to the sensor unit.
  • the air dryer cartridge of the device according to the invention is advantageously arranged exchangeably in the device.
  • the optical measuring system preferably the sensor unit, can be fixed in the device and in particular also in the housing in which the device is arranged.
  • the use of the air dryer cartridge according to the invention and / or the device according to the invention for dehumidifying the in a Battehe housing, in particular a Lithiumionen-Battehe, air of a vehicle is also possible.
  • a method according to the invention for determining the moisture content of the desiccant of an air dryer cartridge according to the invention or an air dryer cartridge of a device according to the invention comprises the following steps:
  • Determining the moisture content of the desiccant by comparing the measured value with a data set comprising measured value-specific values for different moisture contents of the desiccant and / or by using a calculation rule concerning the moisture content of the desiccant depending on the measured value.
  • step b it is possible to compare the measured transmission signal with the received signal.
  • the determination of the moisture content can be done in different ways.
  • a variant is the comparison based on existing data.
  • Another variant is the application of a calculation rule using the measured value to determine the moisture content.
  • the measured value-specific values may advantageously comprise extinction values, transmission values and / or wavelengths of the visible spectral range for different moisture levels of the desiccant.
  • the process according to the invention can advantageously be carried out at intervals or discontinuously.
  • a measurement of the moisture content z. B. only when starting and stopping the vehicle.
  • FIGS. 3a-3c show a plurality of schematically illustrated sensor units for arrangement in a third embodiment of an air dryer cartridge according to the invention.
  • High-voltage batteries are used, for example, for driving electric, hybrid or plug-in hybrid vehicles, in particular motor vehicles.
  • the service life of the air dryer cartridge depends essentially on the moisture content of a located in the air dryer cartridge dry means.
  • 1 a shows a first exemplary embodiment of an air dryer cartridge 1 according to the invention.
  • the air dryer cartridge 1 has a tubular cartridge housing 20 with a longitudinal axis A.
  • the cartridge housing 20 may at least partially, in particular along the tubular jacket 3 of the tubular cartridge housing 20 made of an air-permeable material, such as a mesh material, more preferably made of a metal, in particular stainless steel, or of a polymer material.
  • the cartridge housing 20 can also have a framework structure 19, preferably made of plastic, particularly preferably of a thermoplastic material, in order to stabilize the air-permeable material.
  • the framework structure 19 comprises, for example, longitudinal struts 14, which run parallel to the longitudinal axis A of the cartridge housing 20, and arcuate transverse struts 4, which are spaced from each other, each arranged on a plane perpendicular to the longitudinal axis A cross-sectional plane.
  • the framework structure 19 encloses the air-permeable material and stabilizes it.
  • Two adjacent longitudinal struts 14 and two adjacent transverse struts 4 define a lateral surface portion 18 as a window.
  • the grid material and / or another transparent material is arranged, which allows the passage of an optical signal through the window.
  • the air dryer cartridge 1 has at least one terminal element 12 arranged on the cartridge housing 20, for example a flange, a recess, a projection, a bayonet closure element or a thread for connection to a connecting piece of a housing, in particular a battery housing.
  • the air dryer cartridge 1 may be closed terminally in the region of the connecting element 12 and have a screw head with a tool engagement, for screwing the air dryer cartridge 1 in the aforementioned connection of the housing.
  • connection element 2 At the terminal connection element 2 can also sealing elements, for. B. seals, be provided.
  • a second connection element 2 can be arranged at the second end of the cartridge housing 20.
  • the cartridge 1 By means of the second connection element 2, the cartridge 1 can be mechanically supported at a further attachment point within the housing or else a further cartridge 1 can be connected via this, in order to obtain a quasi-series connection of cartridges 1.
  • the flow of air to the cartridge housing 20 and the outflow of the dehumidified air can from and in the radial direction to the cartridge housing 20, in particular by the aforementioned lateral surface portion 18, take place.
  • the transmitter module 5, 7 and 9 is assigned to the air dryer cartridge 20 according to the invention and is part of an optical measuring system.
  • the optical signal may preferably have a wavelength between 1 nm and 10 6 nm, preferably between 380 nm and 10 6 nm, in particular between 650 nm and 10 5 nm.
  • the transmitting modules 5, 7 and 9 are each assigned a receiving module 6, 8, 10 on the respective cross-sectional plane perpendicular to the longitudinal axis A.
  • the receiving module 6, 8, 10 may for example be arranged on the diametrically opposite side of the respective transmitter module 5, 7, 9 and is also part of the air dryer cartridge first
  • the transmitting and receiving modules are fixed in Fig. 1 a on the cartridge housing 20.
  • a desiccant 15 for dehumidifying air is arranged inside the cartridge housing 20.
  • the optical signal then impinges on the desiccant 15 and can finally be received and evaluated by a receiving module 6, 8, 10.
  • the receiving module is arranged in the same way on a further lateral surface portion of the cartridge housing 20.
  • the desiccant 15, which is also referred to as a desiccant in the present invention, can remove the water preferably by chemical bonding, by incorporation into a crystal structure of the material and / or by an adsorption from the air.
  • a desiccant may preferably be used a silica gel.
  • the optical measuring system is preferably based on an infrared measurement.
  • the optical measuring system can determine the transmission and / or extinction of the optical signal, in particular of the infrared signal, which changes as a function of the moisture level of the desiccant 15.
  • the extent of the water content in a material can also be determined from the area of the H2O band in an IR spectrum.
  • a comparable evaluation can be based on the infrared measurement of the desiccant 15. If the transmission and / or extinction reaches a certain limit, the desiccant 15 is considered saturated and must be replaced.
  • a data record with a plurality of transmission and / or extinction values for a plurality of moisture contents can also be stored in a data memory and determined on the basis of the determined measured values.
  • the user can be given a prediction of the probable life of the air dryer cartridge 1 (English, predictive maintenance).
  • the two energy and / or data lines 1 1 and 13 open into a respective energy and / or communication interface 16, 17 or in a common energy and / or communication interface, which are designed to be detachable.
  • the energy and / or communication interface can be part of a plug connection, ie plug or socket, or via a metallic contacting point, which can be arranged, for example, on a printed circuit board.
  • the energy and / or data lines 1 1 and 13 emerge from the cartridge housing 20 in FIG. 1 a in the region of an end face, so that the evaluation unit 27 can be connected to the lines in an uncomplicated manner, possibly even without the communication interfaces 16, 17 can be connected.
  • a communication interface for. B. a radio module to provide wireless data transmission of the data to the display and / or evaluation unit, not shown.
  • the solubility of the communication interface is advantageous for a straightforward interchangeability of the air dryer cartridge in a housing, provided that the evaluation unit is installed in the housing.
  • This can be z. B. for the embodiments of an air dryer cartridge shown in Fig. 3a - c with at least one arranged in the cartridge housing optical sensor unit of an optical measuring system apply.
  • the first and / or second energy and / or data line 1 1, 13 is in each case arranged along a longitudinal strut 14 of the framework structure 19, which protects the respective energy and / or data line 1 1, 13 from mechanical damage.
  • the moisture absorption of the desiccant 15 along the longitudinal axis A can be determined.
  • the desiccant may already have reached a higher degree of saturation in some areas of the air dryer cartridge 1 than in other areas of the air dryer cartridge 1.
  • By distributing a plurality of sensor units at different positions along the longitudinal axis A is advantageously avoided that individual particles of the desiccant with a locally higher moisture content already trigger a warning to replace the air dryer cartridge 1.
  • a locally lower moisture content gives the appearance, as if the absorption capacity for air moisture through the air dryer cartridge 1 still sufficient.
  • the saturation of the desiccant 15, which is preferably used in granular or coarse-grained form, in particular as a bed, at different points of the air dryer cartridge 1 is different, the measurement allows a higher accuracy at several positions - visibly the statement of the average moisture content of the desiccant 15 in the entire air dryer cartridge.
  • FIG. 1 b shows a second variant of the invention, in which a device 80 with an air dryer cartridge V is shown.
  • the air dryer cartridge has, apart from the arrangement of the transmitting and / or receiving modules 5'-10 'and their energy and / or data line, an analogous structure to the air dryer cartridge 1 of FIG. 1 a.
  • the energy and / or data lines are not shown here, but they can be arranged in the device 80 outside the air dryer cartridge V.
  • a transmission module 5', 7 'and 9' arranged for emitting an optical signal.
  • the transmitter modules 5 ', 7' and 9 ' are associated with the device 80 according to the invention and are part of an optical measuring system.
  • the transmitting modules 5 ', 7' and 9 ' is assigned a respective receiving module 6', 8 ', 10' on the respective cross-sectional plane perpendicular to the longitudinal axis A.
  • the receiving module 6 ', 8', 10 ' can for example be arranged on the diametrically opposite side of the respective transmitting module 5', 7 ', 9' and is also part of the device 80, but not the air dryer cartridge V.
  • the transmitting and receiving modules are arranged in FIG. 1 very close to a wall of the cartridge housing 20 ', but not connected to the cartridge housing, so that the air dryer cartridge V is separate from the sensor units 5-6', 7-8 ', 9 -10 'is replaceably arranged in the device 80.
  • the optical measuring system or at least components thereof, in particular the transmitting and receiving modules, can be arranged rigidly in the device 80 or can be arranged interchangeably in the device 80 separately from the air dryer cartridge 1.
  • the device 80 is connected to a housing 100.
  • the housing 100 is shown greatly simplified in FIG. 1 b;
  • the housing may be an electronics housing.
  • a housing 100 may also be arranged in FIGS. 1 a and 2.
  • grid material of the cartridge housing may be formed as a closed grid sack.
  • the housing structure 19 may be formed in several parts and by loosening the parts of the housing structure 19, the lattice bag with the desiccant 15 of the housing structure 19 can be removed.
  • the grid sack which preferably consists of a metal grid, together with the desiccant 15, a recycling step, in particular a heat treatment, be subjected, in which the desiccant is regenerated and the absorbed water molecules again releases.
  • a number of dry agents is known which can be regenerated by a heat treatment. Due to the separability between the grid sack and the housing structure, the plastic material of the housing structure is not thermally stressed in this recycling step. However, it is also possible to subject the entire air dryer cartridge 1 to the aforementioned recycling step, without the grid material being separated from the housing structure 19.
  • 2 shows an exemplary embodiment of an air dryer cartridge 1 "according to the invention with a construction substantially analogous to that of FIG
  • the color sensor is firmly connected to the cartridge wall, in this case inside the cartridge housing 20. Thus, the color sensor is part of the air filter cartridge 1 ".
  • Color sensors are known per se, they detect the color of a surface.
  • the sensors send light, for example red, green, blue, to the objects to be tested and calculate the color value components from the reflected radiation. Subsequently, a comparison is made of the color value components determined with data records stored in a data store with respect to reference color values, which in the present case are additionally assigned specific saturation degrees of the desiccant.
  • the degree of saturation of the desiccant in moisture can thus be determined.
  • the desiccant 15 "of the air dryer cartridge 1" of Fig. 2 may preferably be formed analogously to the desiccant 15, 15 'of Fig. 1 a and 1 b.
  • the dry agent 15 or 15 'can itself already produce a color change, which is detectable.
  • the desiccant may also have an indicator dye which indicates the degree of water absorption.
  • Typical indicator dyes which have a different color depending on the water content, are, for example, cobalt salts, such. Cobalt (II) chloride, or copper salts, e.g. B. copper sulfate.
  • Both the transmitting and / or receiving module of FIGS. 1 a and 1 b, as well as the color sensor of FIG. 2, can alternatively also be arranged as an optical measuring system separate from an air dryer cartridge in a preferred variant of a device according to the invention.
  • the air dryer cartridge can be arranged interchangeably in a battery housing, with sensor units of the optical measuring system being fixedly or also exchangeably arranged in the battery housing.
  • the air dryer cartridge and the optical measuring system can, for. B. form or frictional connection, form a structural unit, these two components of the structural unit are detachable from each other.
  • Corresponding coupling agents for. As locking means or a bayonet lock, are known per se.
  • the device according to the invention can be introduced as a structural unit in the battery case or the air dryer cartridge and the optical measuring device can be set separately from each other in the battery case.
  • the sensor unit or the sensor units can be arranged as so-called embedded sensor elements in the desiccant or else in a material of the cartridge housing 19.
  • each transmitting and / or receiving module can have such a signal processing unit.
  • the air dryer cartridge of Fig. 1 a, 1 b and 2 may also have a power supply unit, not shown, for powering the sensor unit or sensor units.
  • 3a shows a further variant of the detection of desiccant saturation by an optical measuring system, for example by an already described dyeing sensor as a sensor unit, in particular in a microelectronic mechanical construction, as a so-called MEMS chip with a space requirement of less than 20 mm 3 , preferably less than 10 mm 3 .
  • the miniaturized sensor unit 21 within a desiccant grain 22 or granules is introduced, which may optionally additionally have a color indicator for displaying the water saturation level.
  • a channel 23 is arranged in the desiccant grain 22 for arranging the sensor unit of the optical measuring system.
  • the sensor unit 21 is arranged within the channel 23.
  • the channel 23 is closed on both sides with a sealing compound 25 terminal. From the sensor unit 21 extends at least one data and / or signal line 24 for data exchange and / or energy supply through the sealant to the outside.
  • the sensor unit 21 within the channel 23 can determine the moisture content of the desiccant grain by optical measurement, for example based on the color change of the desiccant.
  • FIG. 3b shows a similar arrangement of the sensor unit of the optical measuring system, but within a blind hole 26, which is introduced into the dry medium grain.
  • the sensor unit 21 is also possible to arrange the sensor unit 21 on the surface of the desiccant grain or in the channel 23 or the blind hole 26 and then to embed the sensor unit in the sealing compound 25.
  • the miniaturized sensor unit 21 can determine the moisture content of the respective individual desiccant grain 22. This measurement is very accurate with respect to the moisture level of the respective desiccant grain 22 due to the small distance to the surface of the desiccant, but has disadvantages with respect to the determination of a mean moisture level of all desiccant grains in an air dryer cartridge 1.
  • the arrangement of the sensor unit 21 in a dry medium grain 22 is particularly advantageous since the sensor unit 21 is better protected in this way in a work-up process under the influence of heat and under extreme storage conditions from temperature and environmental influences.
  • the data line between the aforementioned sensor units of Fig. 1 a, 1 b, 2 and 3a - 3c may optionally also by wireless transmission, for. B. by radio transmission to an evaluation unit.
  • the regeneration of the desiccant for the aforementioned embodiments can be carried out by heat treatment and can be checked by optical measurement or by gravimetric measurement.
  • the measurement for determining the degree of moisture of the desiccant may preferably take place at intervals or discontinuously in order to ensure an energy-efficient operation of the optical measuring system.
  • the air dryer cartridge 1 shown in the figures has a substantially cylindrical shape.
  • the invention is not limited thereto; Rather, designs are conceivable in which the air dryer cartridge 1 has a prismatic shape, in particular with a polygonal base, or embodiments in which the air dryer cartridge 1 has a flexible, pliable jacket, for example in the form of an air- and light-permeable material.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lufttrocknerkartusche (1, 1'') zur Reduzierung der Luftfeuchtigkeit von einem Elektronikgehäuse zuführbarer Luft. Die Lufttrocknerkartusche (1, 1'') weist ein Kartuschengehäuse (20, 20'') auf, durch das Luft leitbar ist, wobei innerhalb des Kartuschengehäuses (20, 20'') ein Trockenmittel (15, 15'') angeordnet ist, und wobei die Lufttrocknerkartusche (20, 20'') einen Bestandteil eines optischen Messsystems, insbesondere eine Sensoreinheit (5-6, 7-8, 9-10, 7'', 21), aufweist, mit welchem der Feuchtigkeitsgehalt des Trockenmittels (15, 15'') bestimmbar ist.Das Kar- tuschengehäuse (20, 20'') hat zumindest bereichsweise einen lichtdurchlässigen Mantelflächenabschnitt (18, 18'') zum Durchleiten eines von einem Bestandteil des optischen Messsystems ausgesandten optischen Signals.Ferner werden eine Vorrichtung (80) mit einer Lufttrocknerkartusche (1') und einem Bestandteil eines optischen Messsystems, eine Verwendung der Lufttrocknerkartusche und der Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Ermittlung des Feuchtegehaltes des Trockenmittels offenbart.

Description

Beschreibung
Lufttrocknerkartusche und Vorrichtung umfassend eine Lufttrocknerkartusche Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lufttrocknerkartusche und Vorrichtung umfassend eine Lufttrocknerkartusche, sowie eine Verwendung der Lufttrocknerkartusche und/oder der Vorrichtung, insbesondere in einem Batteriegehäuse eines Fahrzeugs, und ein Verfahren zur Ermittlung eines Feuchtegehaltes.
Stand der Technik
Im Batteriebau, insbesondere zur Anwendung in Fahrzeugen, werden zurzeit Lufttrocknerkartuschen genutzt, welche Luft im Gehäuseinnenraum entfeuchten. Diese Luft wird durch die Batterie aufgrund von Erwärmungsprozessen im Betrieb der Batterie aus der Umgebung aufgenommen. Die Luftfeuchte kondensiert beim Abkühlen an Batterieteilen, was allerdings durch die Entfeuchtungswirkung der Lufttrocknerkartusche verhindert wird.
Typischerweise kann die Lufttrocknerkartusche bei Wartungsarbeiten des Fahrzeugs, z. B. bei regelmäßigen Inspektionen, ausgewechselt werden. Es kann allerdings vor- kommen, dass die Sättigung des Trockenmittels in der Lufttrocknerkartusche bereits vor einem Wartungszeitpunkt erreicht ist.
Die DE 10 2015 204 678 A1 offenbart ein solches Luftentfeuchtungssystem. Die Luftfeuchtigkeit des Trockenmittels wird dabei durch einen Gewichtssensor, also gravimet- risch, bestimmt.
Die DE 10 2014 015 188 A1 offenbart ein Überwachungssystem einer Lufttrocknerkartusche auf Basis eines Kondensators mit zwei Messelektroden. Ferner ist aus der DE 10 2008 034 698 A1 eine Lufttrocknerkartusche für eine Fahrbatterie eines Kraftfahrzeugs bekannt, die ein hohlzylindrisches Gehäuse aufweist, das eine luftdurchlässige Mantelfläche aufweist. In dem Gehäuse befindet sich eine Tro- ckenmittelschüttung, die mit einem feuchteabhängigen Farbumschlagmittel versetzt ist, sodass über ein Schauglas an dem Gehäuse die Farbe des Farbumschlagmittels ein- gesehen werden kann, um einen Feuchtegehalt abzuschätzen. Nachteilig eignet sich eine derartige Lufttrocknerkartusche jedoch nicht zur Integration in ein automatisches Messwerterfassungssystem. Schließlich offenbart die DE 10 2014 21 1 959 A1 ein Trocknungssystem für eine Batterie, das eine Luftfördereinrichtung zum Bereitstellen eines Luftstroms in das Batteriegehäuse, einen Filter und eine Trockenmittelkammer aufweist. Ferner ist ein Farbindikator oder Feuchtesensor zur Überwachung des Trockenmittelgehalts des Trockenmittels vorgesehen. Das Trocknungssystem liegt außerhalb des Batteriegehäuses vor, sodass die Luft über eine Schlauchleitung dem Batteriegehäuse zugeführt wird.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bessere Möglichkeit der Überwachung des Feuchtegehaltes in einer Lufttrockner- kartusche zu ermöglichen.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Lufttrocknerkartusche mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des An- Spruchs 8.
Eine erfindungsgemäße Lufttrocknerkartusche zur Reduzierung der Luftfeuchtigkeit von einem Elektronikgehäuse zuführbarer Luft, weist ein Kartuschengehäuse auf. Durch das Kartuschengehäuse ist Luft leitbar. Innerhalb des Kartuschengehäuses ist ein Tro- ckenmittel angeordnet.
Das Trockenmittel kann vorzugsweise als ein Feststoff-Trocken mittel ausgebildet sein. Weiterhin bevorzugt kann dieses Feststoff-Trocken mittel in Form einer Schüttung umfassend eine Mehrzahl von Trockenmittelkörnern im Kartuschengehäuse angeordnet sein. Die Begriffe Trockenmittelkorn, Trockenmittelgranulat und/oder Trockenmittelperle sind dabei synonym zu verstehen.
Besonders bevorzugt als Trockenmittel kann ein anorganisches Trockenmittel oder ein Polymer, insbesondere ein Silikagel, eingesetzt werden. Vorteilhaft kann das Trocken- mittel zudem einen Farbindikator mit einem oder mehreren Farbumschlagspunkten bei unterschiedlichen Feuchtegehalten aufweisen.
Vorzugsweise kann das Kartuschengehäuse rohrförmig ausgebildet sein und eine Mantelfläche, auch Rohrmantelfläche genannt, aufweisen.
Erfindungsgemäß weist die Lufttrocknerkartusche zumindest einen Bestandteil eines optischen Messsystems auf, mit dem der Feuchtigkeitsgehalt des Trockenmittels be- stimmbar ist. Das optische Messsystem ist somit in dieser Variante der Erfindung zumindest teilweise ein Bestandteil der Lufttrocknerkartusche.
Ein optisches Messsystem kann u. a. eine Sensoreinheit, auch Messaufnehmer ge- nannt, und eine Auswerte- und/oder Anzeigeneinheit, auch Messwandler oder Transmit- ter genannt, umfassen.
Die Sensoreinheit des optischen Messsystems kann in einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung in oder an einer Mantelfläche des Kartuschengehäuses ange- ordnet sein.
Die Sensoreinheit des optischen Messsystems kann in einer weiteren ebenfalls bevorzugten Ausführungsvariante auch an oder in einem Korn des Trockenmittels vorliegen. In einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform kann der in das Trockenmittel korn eingebettete Sensor auch auf einem nicht-optischen Prinzip beruhen, beispielsweise induktiv, kapazitiv oder leitfähigkeitsbasiert.
In den vorgenannten Varianten ist lediglich die Sensoreinheit als Bestandteil des Messsystems ein Teil der Lufttrocknerkartusche. Es ist allerdings auch möglich, dass das gesamte Messsystem Teil der Lufttrocknerkartusche ist.
Als optisches Messsystem kann besonders bevorzugt ein Infrarot-Messsystem, ein UV- Vis-Messsystem, ein Farbsensor und/oder ein Trübungssensor genutzt werden. Unter einem Sensor wird erfindungsgemäß ein Aufnehmer bzw. Messfühler bezeichnet, der ein optisches Signal in ein weiterverarbeitbares elektrisches Signal wandelt. Chemische Farbindikatoren, die aufgrund einer veränderten Feuchte einen Farbumschlag erzeugen, sind keine Sensoren im Sinne der vorliegenden Anmeldung, da sie kein zur Weiterverarbeitung abgreifbares elektrisches Signal bereitstellen. Erfindungsgemäß wäre es jedoch möglich, einen solchen chemischen Farbumschlag (Indikatorreaktion) mit ei- ner geeignet erscheinenden opto-elektronischen Messeinrichtung, beispielsweise einer Fotozelle, einem Farbsensor und dergleichen, weiterzuverarbeiten.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung eines Feuchtegehalts einer Lufttrocknerkartusche ist vorgesehen zur Installation an oder in einem Gehäuse, insbeson- dere in einem Elektronikgehäuse. Die Vorrichtung umfasst eine Lufttrocknerkartusche und ein gehäusefestes optisches Messsystem. Gehäusefest bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das optische Messsystem oder zumindest deren Sensoreinheit an oder in dem Gehäuse, in welchem die Lufttrocknerkartusche installiert ist, festgelegt ist bzw. angeordnet ist. Die Lufttrocknerkartusche ist dabei bevorzugt getrennt von dem optischen Messsystem, insbesondere von dessen einzelnen Bauteilen, im Gehäuse angeordnet.
Die Lufttrocknerkartusche ist dabei ausgerüstet zur Reduzierung der Luftfeuchtigkeit von Luft, insbesondere zur Reduzierung der Luftfeuchtigkeit von einem Elektronikgehäuse zuführbarer Luft, wobei die Lufttrocknerkartusche ein Kartuschengehäuse auf- weist, durch welches Luft leitbar ist, und wobei innerhalb des Kartuschengehäuses ein Trockenmittel angeordnet ist.
Das gehäusefeste optische Messsystem dient der Ermittlung des Feuchtegehaltes des Trockenmittels.
Das optische Messsystem ist vorgesehen zum Aussenden eines optischen Signals, welches einen Strahlengang definiert, wobei die Lufttrocknerkartusche derart zum optischen Messsystem angeordnet ist, dass die Lufttrocknerkartusche im Strahlengang des optischen Messsystems angeordnet ist.
Als optisches Messsystem kann auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders bevorzugt ein Infrarot-Messsystem, ein UV-Vis-Messsystem, ein Farbsensor und/oder ein Trübungssensor genutzt werden. Dabei definiert das Infrarot-Messsystem und/oder das UV-Vis-Messsystem bevorzugt einen Strahlengang, welcher das Medium durchdringt. Demgegenüber wird der Strahlengang bei einem Trübungs- und/oder Farbsensor verändert, z. B. wird das optische Signal reflektiert, gebeugt und/oder gestreut. Somit kann der Strahlengang auch nur bereichsweise, z. B. bis zu dessen Auftreffen auf das Trockenmittel, einen geradlinigen Verlauf aufweisen.
Der konstruktive Aufbau der erfindungsgemäßen Lufttrocknerkartusche kann, abgesehen von der Anordnung des optischen Messsystems, analog zur Lufttrocknerkartusche der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgebildet sein.
Durch die Kombination zumindest aus einem Bestandteil des optischen Messsystems und des Trockenmittel in der erfindungsgemäßen Lufttrocknerkartusche und/oder in einer Vorrichtung mit dem Bestandteil des optischen Messsystems und der Lufttrock- nerkartusche kann der Zustand des Trockenmittels hinsichtlich seines Feuchtegrades überwacht werden, beispielsweise um anzuzeigen, dass ein Austausch der Lufttrocknerkartusche notwendig ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der Bestandteil des Messsystems, insbesondere die Sensoreinheit, kann am Kartuschengehäuse, vorzugsweise an einem Mantelflächenabschnitt, insbesondere an einem Mantelflächenabschnitt einer Innenwandseite des Kartuschengehäuses, angeordnet sein.
Alternativ oder zusätzlich kann der Bestandteil des Messsystems an oder in dem Trockenmittel, vorzugsweise an oder in einem einzelnen Trocken mittelkorn des Trockenmittels, angeordnet ist.
Nachfolgend werden einige vorteilhafte Ausgestaltungen näher erläutert, welche sowohl in der erfindungsgemäßen Lufttrocknerkartusche aber auch in der erfindungsgemäßen Vorrichtung angewandt werden können. Das Kartuschengehäuse weist zumindest bereichsweise einen lichtdurchlässigen Wandabschnitt auf, zum Durchleiten eines von einem Bestandteil des optischen Messsystems ausgesandten optischen Signals. Der lichtdurchlässige Wandabschnitt kann vorzugsweise auch als luftdurchlässiger Wandabschnitt ausgebildet sein. Das optische Signal wird beispielsweise von einem Sendemodul des optischen Messsystems ausge- sandt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff des optischen Signals sowohl ein Sendesignal, welches von einem Sendemodul eines optischen Messsystems ausgesandt wird, als auch das Empfangssignal, welches nach Durchtritt durch das Tro- ckenmittel, nach der Reflexion am Trockenmittel, nach der Streuung durch das Trockenmittel und dergleichen von einem Empfangsmodul erfasst wird.
Die Sensoreinheit des optischen Messsystems muss jedoch nicht zwingend ein Sende- und ein Empfangsmodul aufweisen. So ist es beispielsweise möglich, dass es sich bei der Sensoreinheit um ein Sende- oder Empfangsmodul handelt, welches in einem Sende- oder einem Empfangsmodus betreibbar ist. Das optische Messsystem kann zumindest einen Farbsensor, bevorzugt einen Farbsensor mit einer Lichtquelle, zur Ermittlung des Spektralbereichs des Trockenmittels in Abhängigkeit vom Feuchtegehalt umfassen. Als Lichtquelle bzw. Sendemodul zur Beleuchtung des Trockenmittels kann im Farbsensor bevorzugt eine oder mehrere breit- bandige Lichtquellen eingesetzt werden. Diese kann in Form einer oder mehrerer LEDs ausgebildet sein. Als Detektor bzw. Empfangsmodul kann für den Farbsensor bevorzugt eine oder mehrere Fotodioden, besonders bevorzugt mit integrierten Farbfiltern verwendet werden. Die Farbfilter können auf Interferenzbasis arbeiten. Die vom Detektor empfangenen Fotoströme können in Spannungen umgewandelt, ggf. gefiltert und ggf. verstärkt werden. Hierfür kann ein Transimpedanzwandler genutzt werden. Mittels einer Recheneinheit einer Auswerteeinheit des Farbsensors kann ein digitalisierter Wert in eine Farbmaßzahl überführt und in Lab-Farbräume transformiert werden. Schließlich kann durch die Recheneinheit ein Vergleich der aktuellen Farbmaßzahl mit in einer Tabelle hinterlegten Toleranzwerten und/oder weiteren Vergleichsfarbmaßzahlen erfolgen. Schließlich erfolgt die sogenannte Farbdetektion.
Alternativ oder zusätzlich kann das optische Messsystem zumindest eine Sensoreinheit mit einem Sendemodul zum Aussenden eines optischen Signals in Form eines Sendesignals, insbesondere eines Infrarot-Signals, in das Trockenmittel und mit einem Emp- fangsmodul zum Empfang des optischen Signals, als ein dem Sendesignal zugeordnetes Empfangssignal, nach dessen Durchleiten durch das Trockenmittel aufweisen. Die Wirkungsweise dieses optischen Messsystems kann analog zu einem Infrarotspektrometer erfolgen. Diese Variante des optischen Messsystems ist vorteilhaft, da die einzelnen Sensorbestandteile leicht verfügbar sind und das Messverfahren sehr etab- liert ist.
Das Kartuschengehäuse kann vorteilhaft rohrförmig ausgebildet sein und eine Längsachse A aufweisen, wobei das Kartuschengehäuse einen luftdurchlässigen Mantelflächenabschnitt aufweist, durch welchen Luft, insbesondere in radialer Richtung zur Längsachse A, an das Trockenmittel anströmbar ist. Dadurch wird eine optimale Luftzuführung an das Trockenmittel erreicht.
Das Kartuschengehäuse kann vorteilhaft auch als ein biegeschlaffes Gehäuse, vorzugsweise ein Siebgewebe, besonders bevorzugt aus Metall- und/oder Polymermateri- al, ausgebildet sein oder das Kartuschengehäuse kann zumindest bereichsweise ein solches Material aufweisen. Die Signalabführung eines Messsignals, insbesondere eines ström- und/oder spannungsäquivalenten Messsignals, kann vorteilhaft durch eine oder mehrere Energie- und/oder Datenleitung(en), insbesondere an einer endständigen Stirnfläche, aus dem Kartuschengehäuse ausgeführt werden. Andere Orte der Ausleitung o. g. Daten-/Ener- gieströme sind möglich, beispielsweise an einer Mantelfläche.
Die Sensoreinheit kann zudem eine Signalverarbeitungseinheit aufweisen, wobei ein an der Sensoreinheit abgreifbares bzw. ermitteltes Messsignal ein spannungs- und/oder stromäquivalentes Messsignal ist, welches aus dem optischen Signal, insbesondere aus dem Sende- und/oder dem Empfangssignal, durch die Signalverarbeitungseinheit ermittelbar ist. Dadurch kann das Messsignal auch an eine Auswerte- oder Anzeigeneinheit weitergeleitet werden.
Zur unkomplizierten Abführung des Messsignals aus dem Kartuschengehäuse kann die Sensoreinheit eine Kommunikationsschnittstelle zur lösbaren Kontaktierung mit einer Anzeige- und/oder Auswerteeinheit oder zur drahtlos-Kommunikation mit der Anzeige- und/oder Auswerteeinheit aufweisen, wobei durch die Kommunikationsschnittstelle das Messsignal aus dem Kartuschengehäuse ausleitbar ist. Die Kommunikationsschnittstelle kann lösbar mit einer Kommunikationsschnittstelle an dem Gehäuse, z. B. dem Elekt- ronikgehäuse, verbunden sein, z. B. in Form einer Steckverbindung. Es kann allerdings auch nur eine Kontaktierung der Kommunikationsschnittstellen ohne deren mechanische Verbindung, z. B. durch Kontaktierung von Kontaktelementen auf einer Platine, erfolgen oder aber auch eine drahtlose oder kontaktlose Kommunikation zwischen den vorgenannten Kommunikationsschnittstellen, z. B. in Form einer Funkverbindung.
Weiterhin kann die Lufttrocknerkartusche, insbesondere die erfindungsgemäße Lufttrocknerkartusche, eine Energieversorgungseinheit zur Energieversorgung der Sensoreinheit aufweisen. Die Lufttrocknerkartusche der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dabei vorteilhaft austauschbar in der Vorrichtung angeordnet.
Demgegenüber kann das optische Messsystem, vorzugsweise die Sensoreinheit, in der Vorrichtung und insbesondere auch im Gehäuse, in welchem die Vorrichtung angeordnet ist, festgelegt sein.
Weiterhin erfindungsgemäß ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Lufttrocknerkartusche und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Luftentfeuchtung der in einem Battehegehäuse, insbesondere einer Lithiumionen-Battehe, eines Fahrzeugs befindlichen Luft.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Ermittlung des Feuchtegehaltes des Trockenmit- tels einer erfindungsgemäßen Lufttrocknerkartusche oder einer Lufttrocknerkartusche einer erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die folgenden Schritte:
a. Aussenden eines optischen Signals, insbesondere als Sendesignal, von einem Sendemodul auf oder durch das Trocken mittel;
b. Empfang des optischen Signals, insbesondere als Empfangssignal, durch ein Empfangsmodul unter Ermittlung eines Messwertes;
c. Ermittlung des Feuchtigkeitsgehaltes des Trockenmittels durch Vergleich des Messwertes mit einem Datensatz umfassend messwertspezifische Werte für unterschiedliche Feuchtegehalte des Trockenmittels und/oder durch Anwendung einer Rechenvorschrift betreffend den Feuchtegehalt des Trockenmittels in Abhängigkeit vom Messwert.
In Schritt b. kann vorzugsweise ein Vergleich des gemessenen Sendesignals mit dem Empfangssignal erfolgen. Die Ermittlung des Feuchtegehaltes kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Eine Variante ist der Vergleich anhand von bestehenden Daten. Eine weitere Variante ist die Anwendung einer Rechenvorschrift mithilfe des Messwertes zur Ermittlung des Feuchtegehaltes. Die messwertspezifischen Werte können vorteilhaft Extinktionswerte, Transmissionswerte und/oder Wellenlängen des sichtbaren Spektralbereichs für unterschiedliche Feuchtigkeitsgrade des Trockenmittels umfassen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft intervallartig oder diskontinuierlich durchgeführt werden. So kann eine Messung des Feuchtegehaltes z. B. lediglich beim Starten und Abstellen des Fahrzeugs erfolgen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Zuhilfe- nähme der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen enthalten dabei auch Merkmale, welche für sich genommen in naheliegender Weise mit den anderen dargestellten oder weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kombinierbar sind. Die Ausführungsbeispiele in ihrer Gesamtheit sind dabei keineswegs beschränkend für den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verstehen.
eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lufttrocknerkartusche; eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Lufttrocknerkartusche; eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lufttrocknerkartusche; und Fig. 3a - 3c mehrere schematisch dargestellte Sensoreinheiten zur Anordnung in einem dritten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lufttrocknerkartusche.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Hochvoltbatterien werden beispielsweise zum Antrieb von Elektro-, Hybrid- oder Plug-in Hybrid-Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, eingesetzt.
Eine Vielzahl der Hochvoltbatterien basiert auf Lithiumionen-Batterien, welche vor Feuchtigkeit geschützt werden müssen. Da sich Batterien typischerweise im Betrieb erhitzen, kann Luftfeuchtigkeit an Schnittstellen, z. B. in Verbindungsbereichen von Batteriegehäuseteilen, in den Innenraum eines Batteriegehäuse eindringen. Diese Luftfeuchtigkeit würde sich beim Erkalten der Batterie als Kondenswasser im Innenraum des Batteriegehäuses an Bauteilen abscheiden, was langfristig zur Schädigung oder Leistungsverringerung der Batterie führt.
Aus diesem Grund werden zum Entfeuchten von Luft im Innenraum des Batteriegehäuses Lufttrocknerkartuschen eingesetzt, deren Aufgabe es ist, die Luftfeuchtigkeit der im Innenraum des Batteriegehäuses befindlichen Luft und/oder der dem Innenraum des Batteriegehäuses zugeführten Luft zu senken, sodass es beim Erkalten nicht zum Kon- densieren von Feuchtigkeit an den innenliegenden Batteriebauteilen kommt.
Die Lebensdauer der Lufttrocknerkartusche hängt dabei wesentlich von dem Feuchtegehalt eines in der Lufttrocknerkartusche befindlichen Trocken mittels ab. Fig. 1 a zeigt ein erstes exemplarisches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lufttrocknerkartusche 1 . Die Lufttrocknerkartusche 1 weist ein rohrförmiges Kartuschengehäuse 20 mit einer Längsachse A auf. Das Kartuschengehäuse 20 kann zumindest bereichsweise, insbesondere entlang des Rohrmantels 3 des rohrförmigen Kar- tuschengehäuses 20 aus einem luftdurchlässigen Material, beispielsweise einem Gittermaterial, besonders bevorzugt aus einem Metall, insbesondere aus Edelstahl, oder aus einem Polymermaterial, bestehen.
Das Kartuschengehäuse 20 kann zudem zur Stabilisierung des luftdurchlässigen Mate- rials eine Gerüststruktur 19, vorzugsweise aus Kunststoff, besonders bevorzugt aus einem thermoplastischen Material, aufweisen. Die Gerüststruktur 19 umfasst beispielsweise Längsstreben 14, welche parallel zur Längsachse A des Kartuschengehäuses 20 verlaufen, und bogenförmige Querstreben 4, welche beabstandet zueinander, jeweils auf einer senkrecht zur Längsachse A verlaufenden Querschnittsebene angeordnet sind. Die Gerüststruktur 19 fasst dabei das luftdurchlässige Material ein und stabilisiert dieses.
Zwei benachbarte Längsstreben 14 und zwei benachbarte Querstreben 4 definieren einen Mantelflächenabschnitt 18 als ein Fenster. Innerhalb dieses Fensters ist das Git- termaterial und/oder ein anderes transparentes Material angeordnet, welches den Durchtritt eines optischen Signals durch das Fenster erlaubt.
Die Lufttrocknerkartusche 1 weist zumindest ein am Kartuschengehäuse 20 angeordnetes endständiges Anschlusselement 12 auf, beispielsweise einen Flansch, eine Aus- nehmung, einen Vorsprung, ein Bajonettverschlusselement oder ein Gewinde zum An- schluss an einen Anschlussstutzen eines Gehäuses, insbesondere eines Batteriegehäuses. Die Lufttrocknerkartusche 1 kann im Bereich des Anschlusselements 12 endständig verschlossen sein und einen Schraubenkopf mit einem Werkzeugeingriff aufweisen, zum Einschrauben der Lufttrocknerkartusche 1 in den vorgenannten Anschluss- stutzen des Gehäuses.
An dem endständigen Anschlusselement 2 können zudem Dichtelemente, z. B. Dichtringe, vorgesehen sein. Optional kann am zweiten Ende des Kartuschengehäuses 20 ein zweites Anschlusselement 2 angeordnet sein. Mittels des zweiten Anschlusselements 2 kann die Kartusche 1 an einem weiteren Befestigungspunkt innerhalb des Gehäuses mechanisch abgestützt werden oder aber es kann hierüber auch eine weitere Kartusche 1 angebunden werden, um quasi eine Reihenschaltung von Kartuschen 1 zu erhalten. Die Anströmung der Luft an das Kartuschengehäuse 20 und die Abströmung der entfeuchteten Luft kann aus und in radialer Richtung zum Kartuschengehäuse 20, insbesondere auch durch den vorgenannten Mantelflächenabschnitt 18, erfolgen.
Im oberen Drittel, im mittleren Drittel und im unteren Drittel des Kartuschengehäuses 20 ist jeweils ein Sendemodul 5, 7 und 9 zur Aussendung eines optischen Signals angeordnet. Das Sendemodul 5, 7 und 9 ist dabei der erfindungsgemäßen Lufttrocknerkartusche 20 zugeordnet und ist Teil eines optischen Messsystems.
Das optische Signal kann vorzugsweise eine Wellenlänge zwischen 1 nm bis 106 nm, vorzugsweise zwischen 380 nm bis 106 nm, insbesondere zwischen 650 nm bis 105 nm haben. Den Sendemodulen 5, 7 und 9 ist auf der jeweiligen Querschnittsebene senkrecht zur Längsachse A jeweils ein Empfangsmodul 6, 8, 10 zugeordnet. Das Empfangsmodul 6, 8, 10 kann beispielsweise an der diametral entgegengesetzten Seite des jeweiligen Sendemoduls 5, 7, 9 angeordnet sein und ist ebenfalls Teil der Lufttrocknerkartusche 1 . Die Sende- und Empfangsmodule sind in Fig. 1 a am Kartuschengehäuse 20 festgelegt.
Im Inneren des Kartuschengehäuses 20 ist ein Trockenmittel 15 zur Entfeuchtung von Luft angeordnet. Dabei ist das jeweilige Sendemodul 5, 7, 9 in dem Mantelflächenabschnitt 18 angeordnet oder derart zum Mantelflächenabschnitt 18 angeordnet, dass das optische Signal des Sendemoduls 5, 7, 9 durch das Fenster hindurchtreten kann. Das optische Signal trifft sodann auf das Trockenmittel 15 und kann schließlich durch ein Empfangsmodul 6, 8, 10 empfangen und ausgewertet werden. Hierzu ist das Empfangsmodul auf gleiche Weise an einem weiteren Mantelflächenabschnitt des Kartuschengehäuses 20 angeordnet.
Das Trockenmittel 15, welches im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch als Trocknungsmittel bezeichnet ist, kann das Wasser vorzugsweise durch chemische Bindung, durch eine Einlagerung in eine Kristallstruktur des Materials und/oder durch eine Adsorption aus der Luft entfernen.
Als Trockenmittel kann bevorzugt ein Silikagel genutzt werden. Ein Sendemodul 5, 7, 9 und ein jeweils dem Sendemodul zugeordnetes Empfangsmodul 6, 8, 10 bilden im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Sensoreinheit eines optischen Messsystems. Das optische Messsystem der Fig. 1 weist, wie dargestellt, drei Sensoreinheiten 5-6, 7- 8, 9-10 auf, es kann allerdings auch nur eine oder zwei Sensoreinheiten aufweisen.
Das optische Messsystem basiert dabei bevorzugt auf einer Infrarotmessung. Dabei kann das optische Messsystem die Transmission und/oder Extinktion des optischen Signals, insbesondere des Infrarotsignals, ermitteln, welche sich in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgrad des Trockenmittels 15 ändert.
Aus der Infrarotspektroskopie ist bekannt, dass Wassermoleküle breitflächige Banden in einem IR-Spektrum erzeugen. Somit kann unter anderem auch aus der Fläche der H2O Bande in einem IR-Spektrum der Umfang des Wasseranteils in einem Material bestimmt werden. Eine vergleichbare Auswertung kann der Infrarotmessung des Trockenmittels 15 zugrunde gelegt werden. Erreicht die Transmission und/oder Extinktion einen gewissen Grenzwert, so gilt das Trockenmittel 15 als gesättigt und muss ausgetauscht werden.
Neben dem Vergleich anhand eines einzelnen Grenzwertes kann auch ein Datensatz mit mehreren Transmissions- und/oder Extinktionswerten für mehrere Feuchtigkeitsge- halte in einem Datenspeicher hinterlegt und anhand der ermittelten Messwerte bestimmt werden. So kann dem Nutzer eine Vorhersage der vermutlichen Lebensdauer der Lufttrocknerkartusche 1 gegeben werden (engl, predictive maintenance).
Die Energieversorgung und/oder Datenübertragung des Sendemoduls 5, 7, 9 erfolgt über eine erste Energie- und/oder Datenleitung 1 1 . Die Energie- und/oder Datenversorgung der Empfangsmodule 6, 8, 10 erfolgt über eine zweite Energie- und/oder Datenleitung 13. Die beiden Energie- und/oder Datenleitungen 1 1 und 13 münden in jeweils eine Energie- und/oder Kommunikationsschnittstelle 16, 17 oder in eine gemeinsame Energie und/oder Kommunikationsschnittstelle, welche lösbar ausgebildet sind. Bei der Energie- und/oder Kommunikationsschnittstelle kann es sich um einen Teil einer Steckverbindung, also Stecker oder Steckbuchse, handeln oder über einen metallischen Kon- taktierungspunkt, welcher beispielsweise auf einer Leiterplatte angeordnet sein kann. Dies ermöglicht einerseits die Datenübertragung an eine interne oder externe Anzeige- und/oder Auswerteeinheit 27, welche in Fig. 1 a der Lufttrocknerkartusche zugeordnet ist, aber auch einem Bauteil des Fahrzeugs, z. B. dem Batteriegehäuse, zugeordnet sein kann.
Die Energie- und/oder Datenleitungen 1 1 und 13 treten in Fig. 1 a im Bereich einer end- ständigen Stirnfläche aus dem Kartuschengehäuse 20 aus, so dass an die Leitungen unkompliziert, ggf. auch ohne die Kommunikationsschnittstellen 16, 17, die Auswerteeinheit 27 angeschlossen werden kann.
Alternativ zu den Energie- und/oder Datenleitungen 1 1 und 13 ist es jedoch auch mög- lieh, eine Kommunikationsschnittstelle, z. B. ein Funkmodul, zur Drahtlos-Datenüber- tragung der Daten an die nicht dargestellte Anzeige- und/oder Auswerteeinheit vorzusehen.
Die Lösbarkeit der Kommunikationsschnittstelle ist von Vorteil für eine unkomplizierte Austauschbarkeit der Lufttrocknerkartusche in ein Gehäuse, sofern die Auswerteeinheit in dem Gehäuse verbaut ist. Dies kann z. B. für die in Fig. 3a - c dargestellten Ausführungsvarianten einer Lufttrocknerkartusche mit zumindest einer im Kartuschengehäuse angeordneten optischen Sensoreinheit eines optischen Messsystems zutreffen. Die erste und/oder zweite Energie- und/oder Datenleitung 1 1 , 13 ist jeweils entlang einer Längsstrebe 14 der Gerüststruktur 19 angeordnet, welche die jeweilige Energie- und/oder Datenleitung 1 1 , 13 vor mechanischer Schädigung schützt.
Durch die Verteilung von zwei oder im vorliegenden Fall von drei Sensoreinheiten an unterschiedlichen Positionen entlang der Längsachse A kann die Feuchtigkeitsaufnahme des Trockenmittels 15 entlang der Längsachse A ermittelt werden. So kann das Trockenmittel in einigen Bereichen der Lufttrocknerkartusche 1 bereits einen höheren Sättigungsgrad erreicht haben als in anderen Bereichen der Lufttrocknerkartusche 1 . Durch die Verteilung mehrerer Sensoreinheiten an unterschiedlichen Positionen entlang der Längsachse A wird vorteilhaft vermieden, dass einzelne Partikel des Trockenmittels mit einem lokal höheren Feuchtigkeitsgehalt bereits eine Warnung zum Austausch der Lufttrocknerkartusche 1 auslösen. Umgekehrt wird auch vermieden, dass ein lokal geringerer Feuchtigkeitsgehalt den Anschein erweckt, als wäre die Aufnahmekapazität für Luftfeuchte durch die Lufttrocknerkartusche 1 noch hinreichend.
Da es möglich und auch wahrscheinlich ist, dass die Sättigung des Trockenmittels 15, welches bevorzugt in körniger oder grobkörniger Form, insbesondere als Schüttung, eingesetzt wird, an unterschiedlichen Stellen der Lufttrocknerkartusche 1 unterschiedlich hoch ist, erlaubt die Messung an mehreren Positionen eine höhere Genauigkeit hin- sichtlich der Aussage des mittleren Feuchtigkeitsgehaltes des Trockenmittels 15 in der gesamten Lufttrocknerkartusche 1 .
Fig. 1 b zeigt eine zweite Variante der Erfindung, in welcher eine Vorrichtung 80 mit ei- ner Lufttrocknerkartusche V dargestellt ist. Die Lufttrocknerkartusche weist, abgesehen von der Anordnung der Sende- und/oder Empfangsmodule 5'-10' und deren Energie- und/oder Datenleitung, einen analogen Aufbau zur Lufttrocknerkartusche 1 der Fig. 1 a auf. Gleiches gilt für das Trockenmittel 15', welches analog zum Trockenmittel 15 ausgebildet ist. Die Energie- und/oder Datenleitungen sind vorliegend nicht dargestellt, sie können allerdings in der Vorrichtung 80 außerhalb der Lufttrocknerkartusche V angeordnet sein.
Im oberen Drittel, im mittleren Drittel und im unteren Drittel des Kartuschengehäuses 20' ist jeweils ein Sendemodul 5', 7' und 9' zur Aussendung eines optischen Signals angeordnet. Die Sendemodule 5', 7' und 9' sind dabei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 80 zugeordnet und sind Teil eines optischen Messsystems.
Den Sendemodulen 5', 7' und 9' ist auf der jeweiligen Querschnittsebene senkrecht zur Längsachse A jeweils ein Empfangsmodul 6', 8', 10' zugeordnet. Das Empfangsmodul 6', 8', 10' kann beispielsweise an der diametral entgegengesetzten Seite des jeweiligen Sendemoduls 5', 7', 9' angeordnet sein und ist ebenfalls Teil der Vorrichtung 80, jedoch nicht der Lufttrocknerkartusche V.
Die Sende- und Empfangsmodule sind in Fig. 1 sehr nahe zu einer Wandung des Kar- tuschengehäuses 20' angeordnet, allerdings nicht mit dem Kartuschengehäuse verbunden, so dass die Lufttrocknerkartusche V getrennt von den Sensoreinheiten 5-6', 7-8', 9-10' auswechselbar in der Vorrichtung 80 angeordnet ist.
Das optische Messsystem oder zumindest Bestandteile davon, insbesondere die Sen- de- und Empfangsmodule, können starr in der Vorrichtung 80 angeordnet sein oder getrennt von der Lufttrocknerkartusche 1 auswechselbar in der Vorrichtung 80 angeordnet sein.
Weiterhin ist die Vorrichtung 80 mit einem Gehäuse 100 verbunden. Das Gehäuse 100 ist in der Fig. 1 b stark vereinfacht dargestellt; bei dem Gehäuse kann es sich um ein Elektronikgehäuse handeln. Analog kann ein Gehäuse 100 auch in den Fig. 1 a und 2 angeordnet sein. In einer weiteren Ausführungsvariante kann Gittermaterial des Kartuschengehäuses als ein geschlossener Gittersack ausgebildet sein. Die Gehäusestruktur 19 kann mehrteilig ausgebildet sein und durch Lösen der Teile der Gehäusestruktur 19 kann der Gittersack mit dem Trockenmittel 15 der Gehäusestruktur 19 entnommen werden. So kann der Gittersack, welcher bevorzugt aus einem Metallgitter besteht, gemeinsam mit dem Trockenmittel 15 einem Recyclingschritt, insbesondere einer Wärmebehandlung, unterzogen werden, in welcher das Trockenmittel regeneriert wird und die aufgenommenen Wassermoleküle wieder abgibt. Eine Reihe von Trocken mitteln ist bekannt, welche durch eine Wärmebehandlung regenerierbar sind. Durch die Trennbarkeit zwischen dem Gittersack und der Gehäusestruktur wird das Kunststoffmaterial der Gehäusestruktur in diesem Recyclingschritt nicht thermisch belastet. Es ist allerdings auch möglich, die gesamte Lufttrocknerkartusche 1 dem vorgenannten Recyclingschritt zu unterziehen, ohne dass das Gittermaterial von der Gehäusestruktur 19 getrennt wird. Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lufttrocknerkartusche 1 " mit einem im Wesentlichen zur Fig. 1 analogen Aufbau. Die Lufttrocknerkartusche 1 " unterscheidet sich von der Lufttrocknerkartusche 1 der Fig. 1 a jedoch dadurch, dass anstelle der Sensoreinheiten umfassend jeweils ein Empfangs- und ein Sendemodul lediglich eine Sensoreinheit 7" in Form eines sogenannten Farbsensors eingesetzt wird. Der Farbsensor ist fest mit der Kartuschenwandung, hier innerhalb des Kartuschengehäuses 20, verbunden. Somit ist der Farbsensor Teil der Luftfilterkartusche 1 ". Farbsensoren sind an sich bekannt, sie erfassen die Farbe einer Oberfläche. Die Sensoren senden dabei Licht, beispielsweise rot, grün, blau, auf die zu prüfenden Objekte und berechnen aus der reflektierten Strahlung die Farbwertanteile. Anschließend erfolgt ein Vergleich der ermittelten Farbwertanteile mit in einem Datenspeicher hinterlegten Datensätzen bezüglich Referenzfarbwerten, welche im vorliegenden Fall zusätzlich bestimmten Sättigungsgraden des Trockenmittels zugeordnet sind.
Für die Sensoreinheit 7" wird auch lediglich eine Energie- und/oder Datenleitung 16" benötigt, welche im Kartuschengehäuse angeordnet ist und endständig, analog zu Fig. 1 a, an einer Stirnfläche aus dem Kartuschengehäuse 20" ausgeführt wird.
Anhand der gemessenen Farbwertanteile kann somit der Sättigungsgrad des Trockenmittels an Feuchtigkeit bestimmt werden.
Das Trockenmittel 15" der Lufttrocknerkartusche 1 " der Fig. 2 kann vorzugsweise analog zum Trockenmittel 15, 15' der Fig. 1 a und 1 b ausgebildet sein. Das Trocken mittel 15 bzw. 15' kann selbst bereits von sich aus einen Farbumschlag erzeugen, welcher detektierbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Trockenmittel auch noch einen Indikator-Farbstoff aufweisen, weicher den Grad der Wasseraufnahme anzeigt. Typische Indikator-Farbstoffe, welche je nach Wassergehalt eine unterschiedli- che Farbe aufweisen, sind beispielsweise Kobaltsalze, so z. B. Cobalt(ll)-chlorid, oder Kupfersalze, z. B. Kupfersulfat.
Sowohl das Sende- und/oder das Empfangsmodul der Fig. 1 a und 1 b, als auch der Farbsensor der Fig. 2 kann alternativ als ein optisches Messsystem auch getrennt von einer Lufttrocknerkartusche in einer bevorzugten Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet sein.
Bei der vorgenannten Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Lufttrocknerkartusche austauschbar in einem Batteriegehäuse angeordnet sein, wobei Sensoreinheiten des optischen Messsystems fest oder ebenfalls austauschbar im Batteriegehäuse angeordnet sind. Die Lufttrocknerkartusche und das optische Messsystem können dabei, z. B. mittels Form- oder Reibschluss, eine bauliche Einheit bilden, wobei diese beiden Bauelemente der baulichen Einheit voneinander lösbar sind. Entsprechende Kopplungsmittel, z. B. Rastmittel oder ein Bajonettverschluss, sind an sich be- kannt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann als bauliche Einheit in das Batteriegehäuse eingeführt werden oder die Lufttrocknerkartusche und das optische Messgerät können getrennt voneinander im Batteriegehäuse festgelegt sein.
Es ist allerdings auch möglich, dass die Sensoreinheit oder die Sensoreinheiten als so- genannte eingebettete Sensorelemente im Trockenmittel oder aber in einem Material des Kartuschengehäuses 19 angeordnet sind.
In den Fig. 1 a, 1 b und 2 ist jeweils an einer Sensoreinheit eine Signalverarbeitungseinheit 28, 28' 28" angeordnet. Diese dient der Umwandlung eines durch die eine oder die mehreren Sensoreinheiten abgegriffenen optischen Signals in ein spannungs- und/oder stromäquivalentes Messsignal. Selbstverständlich kann jedes Sende- und/oder Empfangsmodul eine solche Signalverarbeitungseinheit aufweisen.
Die Lufttrocknerkartusche der Fig. 1 a, 1 b und 2 kann zudem eine nicht dargestellte Energieversorgungseinheit zur Energieversorgung der Sensoreinheit oder Sensoreinheiten aufweisen.
Fig. 3a zeigt eine weitere Variante der Detektion der Trockenmittelsättigung durch ein optisches Messsystem, beispielsweise durch einen bereits vorbeschriebenen Färb- sensor als Sensoreinheit, insbesondere in mikroelektronnechanischer Bauweise, als sogenannter MEMS-Chip mit einem Platzbedarf von weniger als 20 mm3, vorzugsweise weniger als 10 mm3. Hierbei ist die miniaturisierte Sensoreinheit 21 innerhalb eines Trockenmittel korns 22 oder -granulats eingebracht, welches ggf. zusätzlich einen Farbindikator zur Anzeige des Wassersättigungsgrades aufweisen kann.
In Fig. 3a ist zur Anordnung der Sensoreinheit des optischen Messsystems ein Kanal 23 in dem Trockenmittelkorn 22 angeordnet. Innerhalb des Kanals 23 ist die Sensoreinheit 21 angeordnet. Der Kanal 23 ist endständig auf beiden Seiten mit einer Dichtmasse 25 verschlossen. Von der Sensoreinheit 21 verläuft zumindest eine Daten- und/oder Signalleitung 24 zum Datenaustausch und/oder zur Energieversorgung durch die Dichtmasse nach außen. Die Sensoreinheit 21 innerhalb des Kanals 23 kann durch op- tische Messung beispielsweise anhand der Farbänderung des Trockenmittels den Feuchtigkeitsgehalt des Trockenmittel kornes bestimmen.
Fig. 3b zeigt eine ähnliche Anordnung der Sensoreinheit des optischen Messsystems, allerdings innerhalb eines Sackloches 26, welches in dem Trocken mittelkorn einge- bracht ist.
Es ist alternativ auch möglich, die Sensoreinheit 21 an der Oberfläche des Trockenmittelkornes oder in dem Kanal 23 oder dem Sackloch 26 anzuordnen und die Sensoreinheit anschließend in der Dichtmasse 25 einzubetten.
Die miniaturisierte Sensoreinheit 21 kann den Feuchtigkeitsgehalt des jeweiligen einzelnen Trockenmittelkornes 22 ermitteln. Diese Messung ist bezüglich des Feuchtigkeitsgrades des jeweiligen Trockenmittelkornes 22 aufgrund des geringen Abstands zur Oberfläche des Trockenmittels sehr genau, hat allerdings Nachteile bezüglich der Er- mittlung eines mittleren Feuchtigkeitsgrades aller Trockenmittelkörner in einer Lufttrocknerkartusche 1 .
Weiterhin ist die Anordnung der Sensoreinheit 21 in einem Trocken mittelkorn 22 besonders von Vorteil, da die Sensoreinheit 21 auf diese Weise in einem Aufarbeitungs- prozess unter Wärmeeinfluss und bei extremen Lagerbedingungen besser vor Temperatur- und Umwelteinflüssen geschützt ist. Die Datenleitung zwischen den vorgenannten Sensoreinheiten der Fig. 1 a, 1 b, 2 und 3a - 3c kann optional auch durch drahtlose Übertragung, z. B. durch Funkübertragung, zu einer Auswerteeinheit erfolgen. Die Regeneration des Trockenmittels für die vorgenannten Ausführungsvarianten kann durch Wärmebehandlung erfolgen und kann durch optische Messung oder durch gravi- metrische Messung überprüft werden.
Die Messung zur Ermittlung des Feuchtegrades des Trockenmittels kann in der vorlie- genden Erfindung bevorzugt intervallartig oder diskontinuierlich erfolgen, um so eine energieeffiziente Arbeitsweise des optischen Messsystems zu gewährleisten.
Die in den Figuren gezeigte Lufttrocknerkartusche 1 hat eine im Wesentlichen zylindrische Form. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt; vielmehr sind Bauformen denkbar, bei denen die Lufttrocknerkartusche 1 eine prismatische Form hat, insbesondere mit einer polygonalen Grundfläche, oder Ausführungsformen, bei denen die Lufttrocknerkartusche 1 eine flexible, biegeschlaffe Ummantelung aufweist, beispielsweise in Form eines luft- und lichtdurchlässigen Materials.

Claims

Ansprüche
1 . Lufttrocknerkartusche (1 , 1 ") zur Reduzierung der Luftfeuchtigkeit von einem Elektronikgehäuse zuführbarer Luft, wobei die Lufttrocknerkartusche (1 , 1 ") ein Kartu- schengehäuse (20, 20") aufweist, durch welches Luft leitbar ist, und wobei innerhalb des Kartuschengehäuses (20, 20") ein Trocken mittel (15, 15") angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufttrocknerkartusche (20, 20") einen Bestandteil eines optischen Messsystems, nämlich eine Sensoreinheit (5-6, 7-8, 9-10, 7", 21 ), aufweist, mit welchem der Feuchtigkeitsgehalt des Trockenmittels (15, 15") be- stimmbar ist, wobei das Kartuschengehäuse (20, 20") zumindest bereichsweise einen lichtdurchlässigen Mantelflächenabschnitt (18, 18") aufweist, zum Durchleiten eines von einem Bestandteil des optischen Messsystems ausgesandten optischen Signals.
2. Lufttrocknerkartusche nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (5-6, 7-8, 9-10, 7", 21 ) am Kartuschengehäuse (20, 20") oder an oder in dem Trockenmittel (15, 15"), vorzugsweise an oder in einem Trockenmittelkorn (22) des Trocken mittels (15, 15"), angeordnet ist.
3. Lufttrocknerkartusche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (7", 21 ) des optischen Messsystems als ein Farbsensor, bevorzugt ein Farbsensor mit einer Lichtquelle, zur Ermittlung des Spektralbereichs des Trockenmittels in Abhängigkeit vom Feuchtegehalt ausgebildet ist und/oder dass die Sensoreinheit (5-6, 7-8, 9-10) des optischen Messsystems ein Sendemodul (5, 7, 9) aufweist zum Aussenden eines optischen Signals in Form eines Sendesignals, insbesondere eines Infrarot-Signals, in das Trockenmittel (15, 15") und ein Empfangsmodul (6, 8, 10) aufweist zum Empfang eines optischen Signals, als ein dem Sendesignal zugeordnetes Empfangssignal, nach dessen Durchleiten durch das Trockenmittel (15, 15").
4. Lufttrocknerkartusche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kartuschengehäuse (20, 20") rohrformig ausgebildet ist und eine Längsachse (A) aufweist und dass das Kartuschengehäuse (20, 20") einen luftdurchlässigen Mantelflächenabschnitt (18, 18"), durch welchen Luft, insbe- sondere in radialer Richtung zur Längsachse (A), an das Trockenmittel (15, 15") anströmbar ist, aufweist.
Lufttrocknerkartusche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (5-6, 7-8, 9-10, 7") eine Signalverarbeitungseinheit (28, 28") aufweist, wobei ein an der Sensoreinheit (5-6, 7-8, 9-10, 7") abgreifbares Messsignal ein spannungs- und/oder stromäquivalentes Messsignal ist, welches aus dem optischen Signal, insbesondere aus dem Sende- und/oder dem Empfangssignal, durch die Signalverarbeitungseinheit (28, 28") ermittelbar ist.
Lufttrocknerkartusche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (5-6, 7-8, 9-10, 7") eine Kommunikationsschnittstelle (16, 17, 16") zur lösbaren Kontaktierung mit einer Anzeige- und/oder Auswerteeinheit (27) oder zur drahtlos-Kommunikation mit der Anzeige- und/oder Auswerteeinheit (27) aufweist, wobei durch die Kommunikationsschnittstelle (16, 17, 16") das Messsignal aus dem Kartuschengehäuse (20, 20") ausleitbar ist und/oder wobei die Sensoreinheit (5-6, 7-8, 9-10, 7") eine oder mehrere Energie- und/oder Datenleitungen (1 1 , 13, 1 1 ') aufweist, welche innerhalb des Kartuschengehäuses (20, 20") verlaufen und welche bevorzugt an einer endständigen Stirnseite des Kartuschengehäuses (20, 20") aus dem Kartuschengehäuse (20, 20") austreten und mit welchen das spannungs- und/oder stromäquivalente Messsignal aus dem Kartuschengehäuse (20, 20") ableitbar ist.
Lufttrocknerkartusche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufttrocknerkartusche (1 , 1 ") eine Energieversorgungseinheit zur Energieversorgung der Sensoreinheit (5-6, 7-8, 9-10, 7") und/oder eine Auswerte- und/oder Anzeigeneinheit (27) zur Verarbeitung und/oder Darstellung des Messsignals aufweist.
Vorrichtung (80) zur Bestimmung eines Feuchtegehalts einer Lufttrocknerkartusche (1 ') zur Installation an oder in einem Gehäuse (100), insbesondere einem Elektronikgehäuse, umfassend
eine Lufttrocknerkartusche (1 ') zur Reduzierung der Luftfeuchtigkeit von einem Gehäuse (100) zuführbarer Luft, wobei die Lufttrocknerkartusche (1 ') ein Kartuschengehäuse (20') aufweist, durch welches Luft leitbar ist, und wobei innerhalb des Kartuschengehäuses (20') ein Trockenmittel (15') angeordnet ist und
zumindest einen gehäusefesten Bestandteil eines optischen Messsystems zur Ermittlung des Feuchtegehaltes des Trocken mittels (15'),
wobei das optische Messsystem vorgesehen ist zum Aussenden eines optischen Signals, welches einen Strahlengang definiert, und wobei die Luft- trocknerkartusche (1 ') derart zum optischen Messsystem angeordnet ist, dass die Lufttrocknerkartusche (1 ') im Strahlengang des optischen Messsystems angeordnet ist,
wobei das Kartuschengehäuse (20') zumindest bereichsweise einen lichtdurch- lässigen Wandabschnitt (18') aufweist, zum Durchleiten eines vom optischen Messsystem ausgesandten optischen Signals.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufttrocknerkartusche (1 ') austauschbar in der Vorrichtung angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (5-6', 7-8', 9-10') des optischen Messsystems als ein Farbsensor, bevorzugt ein Farbsensor mit einer Lichtquelle, zur Ermittlung des Spektralbereichs des Trockenmittels in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt aus- gebildet ist und/oder dass das optische Messsystem eine Sensoreinheit (5-6', 7-8', 9-10') mit einem Sendemodul (5', 7', 9') aufweist zum Aussenden eines optischen Signals in Form eines Sendesignals, insbesondere eines Infrarot-Signals, in das Trockenmittel (15') und mit einem Empfangsmodul (6', 8', 10') zum Empfang eines optischen Signals, in Form eines dem Sendesignal zugeordneten Empfangssignals, nach dessen Durchleiten durch das Trockenmittel (15').
1 1 . Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kartuschengehäuse (20') rohrförmig ausgebildet ist und eine Längsachse (A) aufweist und dass das Kartuschengehäuse (20') einen luftdurchlässigen Mantelflächenabschnitt, durch welchen Luft, insbesondere in radialer Richtung zur Längsachse (A), an das Trockenmittel (15') anströmbar ist, aufweist.
12. Verwendung der Lufttrocknerkartusche (1 , 1 ") und/oder der Vorrichtung (80) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Luftentfeuchtung der in einem Batterie- gehäuse, insbesondere einer Lithiumionen-Batterie, eines Fahrzeugs befindlichen Luft.
13. Verfahren zur Ermittlung des Feuchtegehaltes des Trockenmittels (15, 15', 15") einer Lufttrocknerkartusche (1 , 1 ") nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder einer Lufttrocknerkartusche (1 ') einer Vorrichtung (80) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die folgenden Schritte: a. Aussenden eines optischen Signals von einem Sendemodul (5, 7, 9, 5', 7', 9', 5", 7", 9") auf oder durch ein Trockenmittel (15, 15', 15"); b. Empfang des optischen Signals durch ein Empfangsmodul (6, 8, 10, 6', 8', 10', 6", 8", 10") unter Ermittlung eines Messwertes; und
c. Ermittlung des Feuchtigkeitsgehaltes des Trockenmittels (15, 15', 15") durch Vergleich des Messwertes mit einem Datensatz umfassend mess- wertspezifische Werte für unterschiedliche Feuchtegehalte des Trockenmittels und/oder durch Anwendung einer Rechenvorschrift betreffend den Feuchtgehalt des Trockenmittels in Abhängigkeit vom Messwert.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die messwertspezi- fischen Werte Extinktionswerte, Transmissionswerte und/oder Wellenlängen des sichtbaren Spektralbereichs für unterschiedliche Feuchtigkeitsgehalte des Trockenmittels (15, 15', 15") umfassen.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren intervallartig oder diskontinuierlich durchgeführt wird.
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