專利名稱：用于減小在罩殼內(nèi)部空間中的氣體的濕度的方法以及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種用于減小在罩殼內(nèi)部空間中、尤其地在電池罩殼內(nèi)部空間中的氣體的濕度的方法以及設(shè)備。優(yōu)選地，使用該方法以及設(shè)備以用于減小電池電芯或電池布置在其中的罩殼內(nèi)部空間的濕度。電池電芯以及由電池電芯組合成的電池以已知的方式形成一個或多個蓄電池，可為其充電并且又可將其放電。在此，電池電芯為單個的原電池，其根據(jù)電芯的電極的材料的組合提供特征化的電壓。電池電芯可相互串聯(lián)或并聯(lián)地形成電池。
背景技術(shù)：
近來，尤其是鋰離子電池更多地應(yīng)用在手機(jī)、筆記本電腦和其它可攜帯的電子設(shè)備中。此外，鋰離子電池越來越多地用作在電驅(qū)動的機(jī)動車中的能量儲存器。為了滿足足 夠的工作安全性以及功率儲備，在此，使鋰離子電池在優(yōu)化的溫度范圍中工作，因此在緊鄰電池的環(huán)境中常常布置一個或多個用于冷卻電池的冷卻系統(tǒng)。該冷卻系統(tǒng)通常同樣布置在包圍電池或電池電芯的罩殼中。罩殼承擔(dān)固定、相對于環(huán)境密封的保護(hù)以及電池的電絕緣的功能。此外，在電池罩殼中除了電池模塊和設(shè)計(jì)成熱管理系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)之外通常布置功率電子器件以及用于在充電和放電過程中控制電池的電導(dǎo)線。由于電池罩殼的尺寸需要一個用于平衡壓カ的裝置，因?yàn)榉駝t在壓カ不同時(shí)會出現(xiàn)過強(qiáng)的負(fù)載。在帶有承受溫度和/或體積變化的封閉的氣體體積的罩殼中，有時(shí)應(yīng)用膜片(Membran)作為壓カ平衡兀件，該膜片由聚四氟こ烯制成或至少具有聚四氟こ烯。這種類型的膜片雖然擋住了液體例如水，然而對于水蒸汽來說是可滲透的。因此，在外部大氣潮濕的情況下，潮濕的空氣可侵入罩殼中。因此，在罩殼內(nèi)的被冷卻的區(qū)域中(例如用于調(diào)整優(yōu)化的電池工作溫度的作為溫度管理系統(tǒng)的冷卻裝置)，會出現(xiàn)空氣濕度在罩殼內(nèi)部中冷凝。在冷凝時(shí)累積的冷凝水會導(dǎo)致容納在罩殼內(nèi)部中的電子器件的短路和/或構(gòu)件的腐蝕。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供ー種用于減小在罩殼內(nèi)部空間中、尤其是在電池罩殼內(nèi)部空間中的氣體的濕度的方法，其中，通過第一選擇性滲透的膜片將氣體引導(dǎo)到中間空間中，中間空間具有第一選擇性滲透的膜片作為進(jìn)氣部并且具有第二選擇性滲透的膜片作為排氣部，并且之后借助于在中間空間中的冷卻裝置冷卻氣體，使氣體的水蒸汽成分冷凝成水并且通過第二選擇性滲透的膜片將帶有減小的水蒸汽含量的氣體引導(dǎo)到罩殼內(nèi)部空間中。所使用的這種選擇性滲透的膜片也可稱為半透膜，其對于氣體可滲透而對于液體不滲透。此外，除了如必要時(shí)可能布置的排出管，通過膜片限制的中間空間基本上實(shí)施成氣體和液體密封的。在此，在填充帶有減小的水蒸汽成分的氣體之前容納在罩殼中的氣體通常為空氣。根據(jù)本發(fā)明的方法不限制為導(dǎo)入和導(dǎo)出純的氣體上，按照本發(fā)明的構(gòu)思中，氣體也可理解為氣體混合物。將在冷凝時(shí)產(chǎn)生的冷凝水從在膜片之間的中間空間中導(dǎo)出。該方法尤其適合用于干燥外部空氣，并且通過第二膜片將干燥的外部空氣引入到罩殼中。通過將干燥的氣體引入到罩殼中，使之前在罩殼中存在的氣體或者與干燥的氣體混合，或者通過干燥的氣體排擠，使得此時(shí)得到的位于罩殼中的氣體具有比原來容納在罩殼中的氣體更少的水蒸汽成分。根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)尤其在于，帶有一定量的水蒸汽成分的外部空氣可通過第一選擇性滲透的膜片到達(dá)在膜片之間的中間空間中，并且首先在進(jìn)氣部通過第二膜片防止流入到罩殼內(nèi)部空間中。由于水與氣體的分離，利用帶有與外部空氣相比更小的水蒸汽成分的氣體填充由兩個膜片和中間空間的基本上不滲透壁限定的空間，冷卻裝置位于該空間中。僅僅該減小濕度的氣體可通過第二膜片到達(dá)罩殼內(nèi)部空間中。此外，第二膜片相對于積累的冷凝水密封罩殼內(nèi)部空間。由此，結(jié)果是將相對干燥的氣體引入到罩殼中，并且避免了將液體和/或水蒸汽引入到罩殼中。該方法可用于減小尤其是在這樣的電池罩殼中的 濕度，即，在該電池罩殼中布置有被冷卻的用作用于驅(qū)動目的的能量源的鋰離子蓄電池。有利地，當(dāng)需要在提高的環(huán)境空氣壓カ和與環(huán)境空氣壓カ相比更低的罩殼內(nèi)部空間壓カ之間的壓力平衡吋，實(shí)施該方法，其中，以壓カ平衡為目的將由冷卻裝置干燥的氣體引入到罩殼中。也就是說，根據(jù)本發(fā)明的方法不僅用于使罩殼中的濕度最小化，而且用于實(shí)現(xiàn)壓カ平衡，其中，打開設(shè)置在罩殼上的壓カ平衡閥并且將由冷卻裝置產(chǎn)生的干燥的氣體引入到罩殼中。為了該目的，可以在氣體流動方向上在第一膜片之后布置調(diào)節(jié)閥，該調(diào)節(jié)閥在必要的壓カ平衡時(shí)調(diào)節(jié)干燥的氣體到罩殼內(nèi)部空間中的流動。為了實(shí)現(xiàn)在罩殼內(nèi)部空間中的優(yōu)化的干燥和方法有效的實(shí)施，相應(yīng)于引導(dǎo)通過或待引導(dǎo)通過第一選擇性滲透的膜片的氣體的濕度和/或相應(yīng)于在氣體內(nèi)部空間和環(huán)境之間的壓力差控制或調(diào)節(jié)冷卻裝置的冷卻功率。此外，根據(jù)本發(fā)明提供ー種用于減小在罩殼內(nèi)部空間中、尤其是在電池罩殼內(nèi)部空間中的氣體的濕度的設(shè)備，該設(shè)備包括中間空間，中間空間具有第一選擇性滲透的膜片作為進(jìn)氣部并且具有第二選擇性滲透的膜片作為排氣部，并且在中間空間中在膜片之間布置有冷卻裝置，借助于該冷卻裝置可冷卻環(huán)境空氣，使得可產(chǎn)生作為冷凝液體的水和水蒸汽成分減少的氣體，其中，第一和第二選擇性滲透的膜片分別可滲透氣體并且至少第二選擇性滲透的膜片不可滲透液體、尤其是水。在此，優(yōu)選地設(shè)置成，第一選擇性滲透的膜片不可滲透液體。在此，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可設(shè)計(jì)成其包括罩殼，或者作為代替方案，其僅僅可聯(lián)接到已有的罩殼、尤其是蓄電池罩殼上。在此，該設(shè)備也可包括壓カ平衡閥，該壓力平衡閥在流入到罩殼內(nèi)部空間中的氣體的方向上可布置在第一選擇性滲透的膜片之前、在第一和第二選擇性滲透的膜片之間或第二選擇性滲透的膜片之后。由此，僅僅當(dāng)尤其是在罩殼之內(nèi)和之外不同的溫度和/或壓カ情況下進(jìn)行壓カ平衡時(shí)，才將干燥的氣體引入罩殼內(nèi)部空間中。冷卻裝置布置成其在氣體流動方向上位于膜片之間，其中，冷卻裝置不一定布置在一個或兩個膜片的投影區(qū)域中，而是當(dāng)通過第一膜片被引導(dǎo)到中間空間中的氣體與冷卻裝置接觸，并且通過第二膜片可漏出到罩殼內(nèi)部空間中時(shí)就足以。通過根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備實(shí)現(xiàn)，在進(jìn)入到罩殼中之前，冷卻流入到罩殼內(nèi)部空間中的氣體(例如環(huán)境空氣)，使得氣體中的水蒸汽作為冷凝水分離，并且將帶有減小的水蒸汽含量的氣體引導(dǎo)到罩殼內(nèi)部空間中，從而很大程度上減小在罩殼內(nèi)部空間中的濕度。通過第二選擇性滲透的膜片防止產(chǎn)生的冷凝水進(jìn)入中內(nèi)部空間中。在此，基本上僅僅干燥位于兩個膜片之間的氣體，因?yàn)榈谝荒て黠@地減小位于罩殼之外的氣體到氣體填充的中間空間中的體積流量，由此，設(shè)備可非常有效地工作。在此優(yōu)選地設(shè)置成，至少ー個膜片包括聚四氟こ烯作為過濾材料。這種類型的膜片也稱為Gore-Tex，其中該膜片具有細(xì)的毛孔，其足夠大以使得可能也具有水蒸汽的氣體通過，然而對于水不滲透。在替代的設(shè)計(jì)方案中，膜片也可包括與聚四氟こ烯不同的過濾材料，例如其它塑料或陶瓷或同樣網(wǎng)眼細(xì)密的金屬格柵，其中，膜片構(gòu)造成，其作為對于氣體在用于氣體方向上滲透氣體的過濾器起作用。那么，該設(shè)備尤其有利地設(shè)計(jì)成，其冷卻裝置包括至少ー個珀耳帖效應(yīng)元件或者通過珀耳帖效應(yīng)元件構(gòu)成。通過引導(dǎo)經(jīng)過珀耳帖效應(yīng)元件的流動可實(shí)現(xiàn)珀耳帖效應(yīng)元件的冷卻。在此，珀耳帖效應(yīng)元件可布置成，其可在一側(cè)地進(jìn)入中間空間的壁的深度使得將在珀耳帖效應(yīng)元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱排出到環(huán)境，并且由此不會負(fù)面地影響在中間空間中的氣體 的冷卻。由此，在使用珀耳帖效應(yīng)元件時(shí)僅需要以所描述的形式布置珀耳帖效應(yīng)元件并且引導(dǎo)經(jīng)過珀耳帖效應(yīng)元件的流動，由此，冷卻珀耳帖效應(yīng)元件的表面并且導(dǎo)致所提及的冷凝。在設(shè)備的另一有利的設(shè)計(jì)方案中設(shè)置成，在膜片之間的中間空間處布置有至少ー個排出管路以排出在冷卻時(shí)產(chǎn)生的冷凝水。該排出管路將冷凝物排出到環(huán)境，以避免冷凝物在中間空間中積累。在另ー設(shè)計(jì)方案中可設(shè)置成，在排出管路中布置止回閥，利用該止回閥可避免位于排出管路中的液體回流到中間空間中。由此保證，冷凝水不會回流到中間空間中。為了實(shí)現(xiàn)成本經(jīng)濟(jì)的設(shè)備和特別的冷卻裝置，冷卻裝置為用于冷卻在罩殼內(nèi)部空間中的電池的冷卻系統(tǒng)的旁路。在根據(jù)本發(fā)明的用于干燥在電池罩殼內(nèi)部空間(在其中布置有借助于冷卻系統(tǒng)冷卻的電池)中的空氣的設(shè)備的應(yīng)用中，可將電池冷卻系統(tǒng)的線路或分支置于中間空間中，其利用與其相連接的冷凝水形成實(shí)現(xiàn)氣體的所描述的冷卻。由此，可避免在中間空間中布置額外的冷卻裝置。尤其地在罩殼中應(yīng)用電池的主動液體冷卻時(shí)提出該設(shè)計(jì)方案。為了相應(yīng)于引導(dǎo)通過或待引導(dǎo)通過第一選擇性滲透的膜片的氣體的濕度和/或相應(yīng)于在罩殼內(nèi)部空間和環(huán)境之間的壓力差來控制或調(diào)節(jié)冷卻裝置的冷卻功率，設(shè)置控制和調(diào)節(jié)單元，其在必要時(shí)可以與冷卻裝置相似地為用于控制電池的整個調(diào)節(jié)和控制單元的組成部分。為了進(jìn)一步減小在罩殼內(nèi)部空間中的濕度可設(shè)置成，在罩殼內(nèi)部空間和/或中間空間中布置干燥劑以用于吸收濕氣。例如，該干燥劑可為硅酮。由此，根據(jù)本發(fā)明提供ー種方法和一種設(shè)備，借助于該方法和設(shè)備，尤其是在壓力平衡時(shí)可以簡單的方式將容納在罩殼內(nèi)部空間中的氣體的濕度保持在臨界的值之下。


下面根據(jù)附圖描述本發(fā)明。在此，唯一的附圖顯示了聯(lián)接到罩殼10上的根據(jù)本發(fā)明的用于減小濕度的設(shè)備20。
具體實(shí)施例方式罩殼10包圍罩殼內(nèi)部空間11，用于減小濕度的設(shè)備20聯(lián)接到罩殼內(nèi)部空間11上。該設(shè)備20包括中間空間21，通過中間空間壁22以及作為進(jìn)氣部23的第一膜片24和作為排氣部25的第二膜片26限制中間空間21。冷卻裝置27位于中間空間21中。通過排出管路28中斷中間空間壁22。可看出的是，第一膜片 24與環(huán)境空氣鄰接，其中，第一膜片24由于其選擇性的滲透性允許氣體、并且由此允許外部空氣到達(dá)中間空間21中，然而，相對于液體密封中間空間21。通過冷卻裝置27的工作將現(xiàn)在容納在中間空間21中的氣體冷卻成，氣體的水蒸汽成分冷凝成水，其中，通過排出管路28將該冷凝水導(dǎo)出到環(huán)境。為了排出冷凝水并且為了相對于大氣密封，在排出管路28中可布置未不出的止回閥。位于中間空間21中的帶有減小的水蒸汽含量的氣體可通過由第二選擇性的滲透的膜片26形成的排氣部25流入罩殼內(nèi)部空間11中。通過第二膜片26同樣為滲透氣體的且不滲透液體的膜片保證了，積累在中間空間21中的冷凝水不會到達(dá)罩殼內(nèi)部空間11中。此外，在中間空間21上可布置未示出的壓カ平衡閥，該壓力平衡閥使得，在罩殼內(nèi)部空間和環(huán)境之間壓カ不同時(shí)干燥的氣體從中間空間21到達(dá)罩殼內(nèi)部空間11中。由此，在冷卻裝置工作吋，僅僅將在水蒸汽含量方面減小的氣體引導(dǎo)到罩殼內(nèi)部空間11中，由此，位于罩殼內(nèi)部空間中的氣體具有極小的濕度含量，從而避免在罩殼內(nèi)部空間中的冷凝水的生成和/或腐蝕。為了進(jìn)一步減小在罩殼內(nèi)部空間中的濕度，如所示出的那樣，可使用干燥粉12。除了導(dǎo)出冷凝水，排出管路28也可用于引導(dǎo)用于優(yōu)選設(shè)計(jì)成珀耳帖效應(yīng)元件的冷卻裝置27的電導(dǎo)線。在此，本發(fā)明不限制為將珀耳帖效應(yīng)元件設(shè)置為冷卻裝置27，而是也可設(shè)置成，冷卻裝置27為布置在罩殼內(nèi)部空間11中的且未不出的用于冷卻電池電芯的冷卻系統(tǒng)的分支或組成部分。
權(quán)利要求
1.ー種用于減小在罩殼內(nèi)部空間(11)中、尤其是在電池罩殼內(nèi)部空間中的氣體的濕度的方法，在所述方法中，通過第一選擇性滲透的膜片(24)將氣體引導(dǎo)到中間空間(21)中，所述中間空間具有所述第一選擇性滲透的膜片(24)作為進(jìn)氣部(23)并且具有第二選擇性滲透的膜片(26)作為排氣部(25)，并且之后借助于在所述中間空間(21)中的冷卻裝置(27)冷卻所述氣體，使得所述氣體的水蒸汽成分冷凝成水，并且通過所述第二選擇性滲透的膜片(26)將帶有減小的水蒸汽含量的氣體引導(dǎo)到所述罩殼內(nèi)部空間(11)中。
2.按照權(quán)利要求I所述的用于減小在罩殼內(nèi)部空間(11)中的氣體的濕度的方法，其特征在于，當(dāng)需要在提高的環(huán)境空氣壓カ和與環(huán)境空氣壓カ相比更低的罩殼內(nèi)部空間壓カ之間的壓力平衡時(shí)，實(shí)施所述方法，其中，為了壓力平衡將由所述冷卻裝置(27)干燥的氣體引入到所述罩殼(10)中。
3.按照前述權(quán)利要求中至少ー項(xiàng)所述的用于減小在罩殼內(nèi)部空間(11)中的氣體的濕度的方法，其特征在于，相應(yīng)于引導(dǎo)通過或待引導(dǎo)通過所述第一選擇性滲透的膜片(24)的氣體的濕度和/或相應(yīng)于在所述氣體內(nèi)部空間(11)和環(huán)境之間的壓力差來控制或調(diào)節(jié)所述冷卻裝置(27)的冷卻功率。
4.ー種用于減小在罩殼內(nèi)部空間(11)中、尤其是在電池罩殼內(nèi)部空間中的氣體的濕度的設(shè)備(20)，其特征在于，所述設(shè)備(20)包括中間空間(21)，所述中間空間(21)具有第一選擇性滲透的膜片(24)作為進(jìn)氣部(23)并且具有第二選擇性滲透的膜片(26)作為排氣部(25)，并且在所述膜片(24、26)之間布置有冷卻裝置(27)，借助于所述冷卻裝置(27)能將環(huán)境空氣冷卻，使得能夠產(chǎn)生作為冷凝液體的水和帶有減小的水蒸汽成分的氣體，其中，所述第一選擇性滲透的膜片(24)和第二選擇性滲透的膜片(26)分別滲透氣體并且至少所述第二選擇性滲透的膜片(26)不滲透液體、尤其是水。
5.按照權(quán)利要求4所述的用于減小在罩殼內(nèi)部空間(11)中的氣體的濕度的設(shè)備(20)，其特征在于，所述膜片(24，26)中的至少ー個包括聚四氟こ烯作為過濾材料。
6.按照權(quán)利要求4或5中至少ー項(xiàng)所述的用于減小在罩殼內(nèi)部空間(11)中的氣體的濕度的設(shè)備(20)，其特征在于，所述冷卻裝置(27)包括至少ー個珀耳帖效應(yīng)元件。
7.按照權(quán)利要求4至6中至少ー項(xiàng)所述的用于減小在罩殼內(nèi)部空間(11)中的氣體的濕度的設(shè)備(20)，其特征在于，在所述膜片(24，26)之間的中間空間(21)上布置有至少ー個排出管路(28)以導(dǎo)出在冷卻時(shí)產(chǎn)生的冷凝水。
8.按照權(quán)利要求7所述的用于減小在罩殼內(nèi)部空間(11)中的氣體的濕度的設(shè)備(20)，其特征在于，在所述排出管路(28)中布置止回閥，利用所述止回閥能避免位于所述排出管路(28)中的液體回流到所述中間空間(21)中。
9.按照權(quán)利要求4，5，7和8中至少ー項(xiàng)所述的用于減小在罩殼內(nèi)部空間(11)中的氣體的濕度的設(shè)備(20)，其特征在于，所述冷卻裝置(27)為用于冷卻在所述罩殼內(nèi)部空間(11)中的電池的冷卻系統(tǒng)的旁路。
10.按照權(quán)利要求4至9中至少ー項(xiàng)所述的用于減小在罩殼內(nèi)部空間(11)中的氣體的濕度的設(shè)備(20)，其特征在于，所述設(shè)備(20)具有控制和調(diào)節(jié)單元，利用所述控制和調(diào)節(jié)単元能相應(yīng)于引導(dǎo)通過或待引導(dǎo)通過所述第一選擇性滲透的膜片(24)的氣體的濕度和/或相應(yīng)于在所述罩殼內(nèi)部空間(11)和環(huán)境之間的壓力差來控制或調(diào)節(jié)所述冷卻裝置(27)的冷卻功率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于減小在罩殼內(nèi)部空間(11)中、尤其是在電池罩殼內(nèi)部空間中的氣體的濕度的方法以及設(shè)備(20)，其中，通過第一選擇性滲透的膜片(24)將氣體引導(dǎo)到中間空間(21)中，中間空間具有第一選擇性滲透的膜片(24)作為進(jìn)氣部(23)并且具有第二選擇性滲透的膜片(26)作為排氣部(25)，并且之后借助于在中間空間(21)中的冷卻裝置(27)冷卻氣體，使得氣體的水蒸汽成分冷凝成水，并且通過第二選擇性滲透的膜片(26)將帶有減小的水蒸汽含量的氣體引導(dǎo)到罩殼內(nèi)部空間(11)中。
文檔編號B01D53/26GK102656738SQ201080057907
公開日2012年9月5日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者A·賴茨勒, U·齊默爾曼 申請人:Sb鋰摩托德國有限公司, Sb鋰摩托有限公司