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1. (WO2018215374) LUFTTROCKNERKARTUSCHE UND VORRICHTUNG UMFASSEND EINE LUFTTROCKNERKARTUSCHE
Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

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.