AT528575B1 - Energiespeicherentgasungsvorrichtung für ein aus einem Energiespeicher austretendes und mit Partikeln beladenes Gas - Google Patents

Abstract

Es sind Energiespeicherentgasungsvorrichtungen für ein aus einem Energiespeicher austretendes und mit Partikeln beladenes Gas mit einem Entgasergehäuse (20), zumindest einer Einströmöffnung (18), die am Entgasergehäuse (20) ausgebildet ist, und mit dem Energiespeicher (10) verbindbar ist, mindestens einer Ausströmöffnung (30), die am Entgasergehäuse (20) ausgebildet ist, zumindest zwei Leitplatten (22, 23, 36, 38, 56), die im Entgasergehäuse (20) angeordnet sind oder das Entgasergehäuse (20) zumindest teilweise bilden, und den zumindest einen Strömungskanal (26) begrenzen, und zumindest einem Faserfilter (28) bekannt. Um bei verringertem Druckverlust dennoch eine gute Abscheidung der Partikel im Gasstrom zu erreichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass sich von einer den zumindest einen Strömungskanal (26) begrenzenden Leitplatte (22, 23 36, 38, 56) ein Faserfilter (28) in den Strömungskanal (26) erstreckt, welcher im Querschnitt des Strömungskanals (26) betrachtet zu der gegenüberliegenden den Strömungskanal (26) begrenzenden Leitplatte (22, 23, 36, 38, 56) beabstandet angeordnet ist.

Description

Beschreibung

ENERGIESPEICHERENTGASUNGSVORRICHTUNG FÜR EIN AUS EINEM ENERGIESPEICHER AUSTRETENDES UND MIT PARTIKELN BELADENES GAS

[0001] Die Erfindung betrifft eine Energiespeicherentgasungsvorrichtung für ein aus einem Energiespeicher austretendes und mit Partikeln beladenes Gas mit einem Entgasergehäuse, zumindest einer Einströmöffnung, die am Entgasergehäuse ausgebildet ist, und mit dem Energiespeicher verbindbar ist, mindestens einer Ausströmöffnung, die am Entgasergehäuse ausgebildet ist, zumindest zwei Leitplatten, die im Entgasergehäuse angeordnet sind oder das Entgasergehäuse zumindest teilweise bilden, und die zumindest einen Strömungskanal begrenzen, und zumindest einem Faserfilter.

[0002] Derartige Vorrichtungen werden genutzt, um im Falle eines thermischen Durchgehens eines Energiespeichers, insbesondere einer Hochvolt-Lithium-lonen Batterie, die Anzahl der austretenden heißen Partikel zu reduzieren, das Gas vor dem Austreten abzukühlen und/oder ein Austreten des heißen Gas-Partikel-Mischstroms zumindest teilweise zu verhindern.

[0003] Durch ein Überladen einer Batterie über ihre sichere Maximalspannung hinaus, mehrere aufeinanderfolgende Tiefentladungen, gefolgt von einer Aufladung, zu schnelles Laden mit übermäßigen Strömen, sehr hohe Umgebungstemperaturen, oder eine hohe Feuchtigkeit können in Batterien ebenso lokale Temperaturen über 60°C entstehen, wie durch mechanische Schäden an der Batterie durch Quetschen oder Durchstechen, Verunreinigungen des Separators durch eingeschlossene Partikel oder Beschädigungen beispielsweise durch einen Unfall, durch die ein interner oder externer Kurzschluss entsteht, bei dessen Auftreten aufgrund des Kurzschlussstroms durch den inneren Widerstand die Umgebung der Schadstelle entsprechend lokal aufgeheizt wird. Ab einer Temperatur von über 60°C kann ein thermisches Durchgehen der Batterie entstehen, welches sich beispielsweise durch eine strahlförmige Flamme und/oder stark überhöhten Druck im Batteriegehäuse zeigen kann. Dabei stoßen die Batteriezellen neben dem entstehenden Gas Batteriepartikel aus. Die Temperaturen des Gases und der Partikel können dabei deutlich ansteigen und ab einer Temperatur von etwa 500 °C auch zu einem Brand der Batteriezellen und/oder des Gases führen, wobei insbesondere auch Temperaturen von mehr als 1200 °C entstehen können.

[0004] Um weitergehende Schäden durch die entstehenden Temperaturen, ein Selbstentzünden des austretenden Gasstroms und/oder ein Ausbreiten eines Feuers oder ein Ausströmen glühender Partikel auf nebengeordnete Aggregate zu vermeiden, sind verschiedene Vorrichtungen zur Partikelabscheidung und zum Druck- und Temperaturabbau bekannt geworden.

[0005] Diese weisen zumeist mehrere Prallbleche auf, die entweder innerhalb oder außerhalb des Batteriegehäuses einen solchen Gasstrom leiten sollen, wobei durch eine entsprechende Anordnung der Prallbleche eine Vielzahl an Strömungsrichtungsumkehrungen erzeugt werden.

[0006] So wird in der DE 10 2021 102 908 A1 eine Entgasungseinrichtung beschrieben, die zentral innerhalb eines Batteriegehäuses angeordnet ist und als Partikelfalle ausgebildet ist, die aus Blechen mit mehreren Umlenkungen besteht, über die das Gas aus einem oberen Einströmbereich über die Umlenkungen zu einem unteren Ausströmbereich strömt, wo die Partikel gesammelt werden sollen. Zusätzlich kann diese Partikelfalle einen Strömungspfad enthalten, in dem ein Filter aus Stahlwolle angeordnet ist, über den zusätzlich Partikel gefiltert werden. Am Boden wird die Partikelfalle gekühlt, um einerseits die Partikel und andererseits den Gasstrom vor dem Austritt aus der Batterie abzukühlen und den vorhandenen Druck abzubauen.

[90007] Nachteilig an diesen bekannten Ausführungsformen ist es, dass im Fall von durchströmten Filtern innerhalb des Gehäuses ein relativ hoher Druckverlust entsteht, der mit steigender Beladung gegebenenfalls vorhandener Filter noch zunimmt. Gegebenenfalls ist sogar insbesondere bei der Verwendung von Filtern eine vollständige Verstopfung möglich. Wird jedoch das Gas nicht ausreichend schnell abgeführt, steigt der Druck im Batteriegehäuse, welches hierdurch Bersten kann. Wenn anstatt durchströmter Filter die Partikelabscheidung mittels Strömungsumlenkung

erfolgt, werden weniger Partikel abgeschieden, wodurch heiße Partikel ungewollt in die Umgebung gelangen. Des Weiteren sind solche Entgasungseinrichtungen mit Strömungsumkehrblechen sehr aufwendig und somit kostenintensiv in der Herstellung durch ihre komplexe Innenstruktur.

[0008] Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Energiespeicherentgasungsvorrichtung für ein aus einem Energiespeicher austretendes und mit Partikeln beladenes Gas zu schaffen, mit welcher eine sehr schnelle Gasabfuhr mit geringem Druckverlust und ausreichender Kühlung des Gasstroms und gleichzeitig eine Entfernung oder ausreichende Abkühlung der mitgeführten Partikel erreicht wird. Zusätzlich soll die Energiespeicherentgasungsvorrichtung möglichst einfach und kostengünstig herstellbar sein.

[0009] Diese Aufgabe wird durch eine Energiespeicherentgasungsvorrichtung für ein aus einem Energiespeicher austretendes und mit Partikeln beladenes Gas mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.

[0010] Die erfindungsgemäße Energiespeicherentgasungsvorrichtung für ein aus einem Energiespeicher austretendes und mit Partikeln beladenes Gas weist ein Entgasergehäuse auf, welches die Energiespeicherentgasungsvorrichtung begrenzt und entweder separat ausgebildet ist, durch das Batteriegehäuse gebildet ist oder im Batteriegehäuse angeordnet ist. Das Entgasergehäuse weist zumindest eine Einströmöffnung auf, die mit dem Energiespeicher zumindest indirekt verbindbar ist, und über die das Gas mit den Partikeln einströmen kann. Diese Verbindung kann innerhalb oder außerhalb des Batteriegehäuses oder über entsprechende Rohrstutzen erfolgen. Des Weiteren ist am Entgasergehäuse mindestens eine Ausströmöffnung ausgebildet, über die das Gas wieder ausströmen kann. Im Entgasergehäuse sind zumindest zwei Leitplatten angeordnet, welche zumindest einen Strömungskanal ausbilden und Teile des Entgasergehäuses ausbilden können. Die Leitplatten begrenzen den Strömungskanal zu zumindest zwei Seiten. Zusätzlich sind im Entgasergehäuse Faserfilter angeordnet, welche sich erfindungsgemäß von einer der den Strömungskanal begrenzenden Leitplatten in den jeweiligen Strömungskanal erstrecken, wobei die Faserfilter im Querschnitt des Strömungskanals betrachtet zu der gegenüberliegenden den Strömungskanal begrenzenden Leitplatte beabstandet angeordnet sind. Dies bedeutet für einen im Querschnitt rechteckigen Kanal, dass sich beispielsweise ein Faserfilter auf der oberen Leitplatte befindet und ein Abstand dieses Faserfilters zu einer unteren Leitplatte oder einem weiteren auf der unteren Leitplatte angeordneten Faserfilter besteht, oder dass beispielsweise bei einem runden Querschnitt des Strömungskanals sich der Faserfilter entlang der gesamten oder halben Leitplatte erstreckt und in der Mitte des Kanals ein Durchströmungsquerschnitt freigelassen wird, so dass ein Abstand zwischen den gegenüberliegenden Wänden und Filtern vorhanden bleibt. Die Faserfilter sind insbesondere als Fasermatten mit einer geringen Dicke ausgebildet und sind an den Leitplatten befestigt oder bedecken diese zumindest teilweise, wodurch eine vollständige Durchströmung der Faserfilter verhindert wird und stattdessen lediglich eine Anströmung oder abschnittsweise Durchströmung stattfindet. Als geringe Dicke kann insbesondere eine Dicke von weniger als 3/10, bevorzugt von weniger als 1/10 einer Breite der Fasermatte verstanden werden. Die Leitplatten können auch durch gasundurchlässige Beschichtungen der Faserfilter zumindest abschnittsweise gebildet werden. Durch eine solche Ausführung ist der bei der Durchströmung des Kanals vorhandene Druckverlust sehr gering, so dass auch die Strömungsgeschwindigkeit nur gering reduziert wird. Hierdurch verringert sich auch der Druckaufbau in der Batterie und im Entgasergehäuse, da dieser schnell abgeführt wird. Dennoch können lange Durchströmungsstrecken zur Abkühlung zur Verfügung gestellt werden und ein großer Teil der Partikel durch die Filter aufgenommen werden, da die Filter über die gesamte Laufstrecke des Gases wirken können, ohne dass deren höhere Beladung den Gesamtdruckverlust deutlich erhöhen würde. Ein Austreten glühender Partikel oder eines zu heißen Gasstroms kann so zuverlässig ausgeschlossen werden. Eine derartig aufgebaute Energiespeicherentgasungsvorrichtung ist sehr einfach aufgebaut und entsprechend kostengünstig herzustellen, da wenige Teile verwendet werden müssen, die beispielsweise in Stapelbauweise zueinander angeordnet werden können. Zusätzliche Halterungen für die Filter werden nicht benötigt. Die Durchströmungskanäle können auch teilweise durch das Entgasergehäuse begrenzt werden, welches somit an seiner

Innenwand auch mit den Faserfiltern bedeckt sein kann. In diesem Fall dienen die Gehäusewände gleichzeitig als Leitplatten. Als Leitplatte wird insbesondere eine im Wesentlichen flache Struktur verstanden, die zumindest auch zur aktiven Steuerung und Führung eines Gas- und Partikelstroms eingerichtet ist. Sind die Ebenen entsprechender Strukturen unterschiedlich im Raum angeordnet oder weisen einen unterschiedlichen Winkel im Raum auf, sind sie als verschiedene Leitplatten zu verstehen, auch wenn sie miteinander in Verbindung stehen.

[0011] Vorzugsweise ist das Entgasergehäuse in einem Energiespeichergehäuse integriert. Durch eine solche Integration wird Platz eingespart, da keine Verbindungsstutzen zwischen den beiden Gehäusen vorgesehen werden müssen, sondern lediglich eine Einströmöffnung. Des Weiteren können zusätzliche Wände eingespart werden, wenn die Außenwände des Energiespeichergehäuses gleichzeitig als Wände des Entgasergehäuses genutzt werden.

[0012] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind zumindest zwei Leitplatten parallel zueinander angeordnet. Entsprechend wird auf labyrinthartige Strömungsgänge und somit zusätzliche Strömungsumlenkungen verzichtet. Hierdurch wird erneut der Druckverlust gering gehalten, so dass der entstehende Gasstrom mit einem geringen inneren Druckanstieg abgeführt werden kann. Entsprechend wird die Druckbelastung der Gehäuse verringert.

[0013] In einer weiterführenden Ausführungsform ist jedem Strömungskanal zumindest eine Einströmöffnung zugeordnet. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass allen Strömungskanälen ein weitestgehend gleich großer Gas- und Partikelstrom zugeführt wird. Entsprechend ist auch die Belastung der Filter und der vorhandene Innendruck in den Strömungskanälen annähernd gleich, so dass Druck- und Belastungsspitzen in bestimmten Regionen des Entgasergehäuses vermieden werden.

[0014] Vorzugsweise sind jedem Strömungskanal mehrere Einströmöffnungen zugeordnet, welche an der zum Faserfilter gegenüberliegenden und vom Faserfilter beabstandeten Leitplatte ausgebildet sind. Durch diese gegenüberliegende Anordnung der Einströmöffnungen wird eine direkte Anströmung des Faserfilters sichergestellt, so dass die Partikel aufgrund ihrer Trägheit immer auch auf den Faserfilter treffen und herausgefiltert werden.

[0015] In einer weiterführenden Ausführung schließen Mittelachsen der Einströmöffnungen einen Winkel zur Haupterstreckungsebene des Faserfilters ein, der zwischen 30° und 90° beträgt. Hierdurch wird ebenfalls sichergestellt, dass der Partikelstrom im Gasstrom unter einem Winkel auf den Faserfilter trifft. Über Einstellung dieses Winkels kann auch der entstehende Druckverlust geändert werden.

[0016] In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind mehrere Strömungskanäle mit Faserfiltern und Einströmöffnungen kaskadenartig in Reihe geschaltet. Durch eine solche Schaltung können auch kleinste Partikel sicher abgeschieden werden. Des Weiteren wird es möglich, die Faserfilter an die unterschiedlichen Temperaturen des Gasstroms und die Partikelgrößen im Gasstrom anzupassen.

[0017] Entsprechend sind in einer weiterführenden Ausführungsform die Faserfilter in den verschiedenen Stufen der kaskadenartig geschalteten Strömungskanäle aus unterschiedlichen Materialien hergestellt. Durch den Einsatz verschiedener hintereinander geschalteter Filter kann der Filterwirkungsgrad und dessen Temperaturbeständigkeit über die Strömungsstrecke in Abhängigkeit der herrschenden Bedingungen unterschiedlich eingestellt werden.

[0018] Des Weiteren erstreckt sich der Faserfilter vorzugsweise über die gesamte Ausdehnung der Leitplatte, von der aus sich der Faserfilter in den Strömungskanal erstreckt. Entsprechend erfolgt über den gesamten Strömungsweg im Strömungskanal eine Filterung der Partikel über den Faserfilter, wodurch ein hoher Abscheidegrad erzielt wird, obwohl der Filter lediglich angeströmt und nicht vollständig durchströmt wird.

[0019] Auch ist es vorteilhaft, wenn sich in allen Strömungskanälen von zumindest zwei gegenüberliegenden Seiten Faserfilter von den Leitplatten in den Strömungskanal erstrecken. Auf diese Weise wird über den Strömungsweg mehr Filterfläche zur Verfügung gestellt. Auch wird verhindert, dass sich gegebenenfalls beispielsweise durch die Schwerkraft die Partikel an einer nicht

vom Faserfilter bedeckten Seite absetzen und so ohne Kontakt zur Filterfläche ungefiltert den Strömungskanal entlang strömen und nach außen dringen können.

[0020] Vorteilhafterweise sind die Faserfilter aus einem Drahtgeflecht, Glasfasern oder Kunststofffasern hergestellt. Diese Fasern eignen sich sehr gut zur Filterung von Partikeln aus einem heißen Gasstrom. Während das Drahtgeflecht den höchsten Schmelzpunkt aufweist und somit seine Struktur beim Überströmen in der Regel nicht ändert, können die Glas- und Kunststofffasern entweder in kühleren Abschnitten verwendet werden oder genutzt werden, um die Energie der heißen Partikel durch ihr Schmelzen aufzunehmen und gleichzeitig die Partikel vollständig einzuschließen.

[0021] In einer hierzu weiterführenden Ausführung werden die Faserfilter aus Nylonfasern als Kunststoffasern hergestellt. Diese sind im Vergleich zu anderen Kunststofffiltern besonders stabil und langlebig.

[0022] Vorzugsweise sind mehrere Faserfilter, welche aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind, bezüglich der Strömung hintereinander geschaltet. Durch den Einsatz verschiedener hintereinander geschalteter Filter kann der Filterwirkungsgrad und dessen Temperaturbeständigkeit über die Strömungsstrecke in Abhängigkeit der herrschenden Bedingungen unterschiedlich eingestellt werden.

[0023] In einer hierzu weiterführenden Ausführung der Erfindung sinken die Schmelzpunkte der verwendeten Faserfilter in der Reihenfolge ihrer vorgesehenen Anströmung. So können die Faserfilter entsprechend der herrschenden Temperaturen des Gasstroms angepasst werden und so die Filterwirkung und die Haltbarkeit des Filters für jeden Abschnitt maximiert werden. So ist es möglich, den guten Wirkungsgrad von Filtern, welche einen geringeren Schmelzpunkt haben, im kälteren Bereich zu nutzen und ein Aufschmelzen der Filter zu verhindern.

[0024] In einer hierzu wiederum weiterführenden Ausführungsform ist ein erster angeströmter Faserfilter aus Drahtgeflecht hergestellt, ein zweiter angeströmter Faserfilter aus Glasfasern hergestellt und ein dritter angeströmter Faserfilter aus Nylonfasern hergestellt. Da das Drahtgeflecht den höchsten Schmelzpunkt besitzt, jedoch einen geringeren Wirkungsgrad als die anderen Filtermaterialien aufweist, wird dieser im Strömungskanal in der Nähe zum Energiespeicher angeordnet, wo die höchsten Gastemperaturen herrschen, während der leichter schmelzende, jedoch besser filternde Nylonfilter im kühleren Bereich des Strömungskanals eingesetzt wird und zuletzt angeströmt wird.

[0025] In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die Schmelzpunkte der Materialien der Faserfilter oberhalb der entlang des Strömungskanals zu erwartenden Gastemperaturen liegen. So kann ein Aufschmelzen der Filteroberflächen verhindert werden und entsprechend die Filterwirkung länger aufrechterhalten werden.

[0026] Auch ist es nützlich, wenn zumindest ein Schmelzpunkt eines der Materialien zumindest abschnittsweise unterhalb der zu erwartenden Temperatur der im Gas mitgeführten Partikel liegt. Für diesen Fall werden die heißen Partikel zuverlässig im Filtermaterial gebunden, da dieses in dem Bereich, auf den ein heißer Partikel trifft, schmilzt. Es wird jedoch nicht die gesamte Oberfläche des Filters aufgeschmolzen, wie dies beim Auftreffen eines zu heißen Gasstroms passieren könnte.

[0027] Vorzugsweise ist eine Mittelachse der Einströmöffnungen senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Faserfilter im Strömungskanal angeordnet. Es entsteht somit eine zum Kanal senkrechte Einströmung, wodurch die trägeren Partikel im Gasstrom gegen den Faserfilter strömen und zuverlässig herausgefiltert werden.

[0028] Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn zwischen zwei Strömungskanälen jeweils ein Kasten aus Lochblech angeordnet ist, wobei jeder der Kästen mehrere Einströmöffnungen in die Strömungskanäle aufweist und das Lochblech eine Leitplatte bildet. Dies führt dazu, dass zunächst die Kästen durchströmt werden, in denen sich der Gasstrom verteilt. Durch die Löcher im Lochblech gelangt dann ein vorgekühlter Gasstrom zu den Filterflächen, der über die gesamte Länge des Strömungskanals einströmt und so für zusätzliche Turbulenzen zur besseren Verteilung der

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Partikel im Gasstrom sorgt, so dass diese gut herausgefiltert werden können. Erst nach dem Durchströmen der Löcher in den Lochblechen kann der Gasstrom zur Auslassöffnung gelangen. Die Kästen können auch durch zwei übereinanderliegende Lochbleche gebildet werden, welche bis zu den Gehäusewänden des Entgasergehäuses ragen oder die anderweitig an ihren Enden verschlossen sind. Der Einlass kann insbesondere zentral erfolgen. Beim Durchtritt der Strömung durch die Öffnungen der Lochbleche findet eine Beschleunigung und je nach Ausführung der Öffnungen eine Ausrichtung der Strömung statt, wodurch die enthaltenen Partikel beim Eintritt in den Faserfilter eine höhere kinetische Energie aufweisen, und eine besserer Filterwirkung erzielt wird.

[0029] Es wird somit eine Energiespeicherentgasungsvorrichtung für ein aus einem Energiespeicher austretendes und mit Partikeln beladenes Gas zur Verfügung gestellt, mit der bei einem thermischen Durchgehen eines Energiespeichers der entstehende Druck gut abgebaut werden kann und andererseits zuverlässig heiße Partikel abgeschieden werden können, bevor diese in die Umgebung austreten. Die Filterwirkung wird dabei entsprechend der auftretenden Temperaturen auch über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten. Auf diese Weise können weitergehende Schäden durch die entstehenden Temperaturen, ein Selbstentzünden des austretenden Gasstroms und/oder ein Ausbreiten eines Feuers oder ein Ausströmen glühender Partikel auf nebengeordnete Aggregate und damit Folgeschäden an anderen Aggregaten im Fall des thermischen Durchgehens des Energiespeichers vermieden werden.

[0030] Drei nicht beschränkende Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Energiespeicherentgasungsvorrichtungen sind in den Figuren dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.

[0031] Die Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Energiespeicherentgasungsvorrichtung in schematischer Darstellung.

[0032] Die Figur 2 zeigt eine Seitenansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Energiespeicherentgasungsvorrichtung in schematischer Darstellung.

[0033] Die Figur 3 zeigt eine Seitenansicht einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Energiespeicherentgasungsvorrichtung in schematischer Darstellung.

[0034] In der Figur 1 ist ein Energiespeicher 10 dargestellt, der mehrere Energiespeicherzellen 12 aufweist, die in einem Energiespeichergehäuse 14 angeordnet sind. An einer Wand 16 des Energiespeichergehäuses 14 sind mehrere Einströmöffnungen 18 ausgebildet, die in ein Entgasergehäuse 20 führen, wobei die Wand 16 sowohl eine Begrenzungswand des Entgasergehäuses 20 als auch eine Begrenzungswand des Energiespeichergehäuses 14 bildet.

[0035] Das Entgasergehäuse 20 ist im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet und weist im Inneren zwei parallel zueinander verlaufende Leitplatten 22, 23 auf, die in diesem Fall gleichzeitig das Entgasergehäuse 20 begrenzen und von denen eine durch die Wand 16 gebildet wird. Zwischen diesen beiden Leitplatten 22, 23 und der Frontwand und der Rückwand 24 wird ein Strömungskanal 26 ausgebildet.

[0036] Auf der zur Wand 16 gegenüberliegenden Leitplatte 23 ist ein Faserfilter 28 angeordnet, der sich über die gesamte Ausdehnung der Leitplatte 23 erstreckt. Die Einströmöffnungen 18 sind so zum Faserfilter 28 ausgerichtet, dass ihre Mittelachse senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Faserfilters 28 ausgerichtet ist. Die den Strömungskanal 26 zum Energiespeicher 10 begrenzenden Leitplatte 22 ist nicht beschichtet. Der Faserfilter 28 weist einen Abstand zu der den Strömungskanal 26 gegenüberliegend begrenzenden Leitplatte 22 auf, so dass ein frei durchströmbarer Kanalquerschnitt verbleibt.

[90037] Im Fall eines thermischen Durchgehens des Energiespeichers 10 tritt ein heißer und Partikel der Energiespeicherzellen 12 mitführender Gasstrom über die Einströmöffnungen 18 verteilt in das Entgasergehäuse 20 und den Strömungskanal 26 ein. Dort strömt der Gasstrom zunächst etwa senkrecht gegen den Faserfilter 28, bevor er in Richtung einer Ausströmöffnung 30 entlang des Strömungskanals 26 strömt. Durch die Trägheit der schweren Partikel werden diese den Faserfilter 28 direkt anströmen und in diesem gefiltert werden. Im Verlauf des Strömungskanals 26 kühlt der Gasstrom ab und tritt schließlich durch die Ausströmöffnung 30 am Entgasergehäuse

20 gekühlt und weitestgehend von den Partikeln befreit aus. Durch diese Abkühlung und das Filtern der teilweise glühenden Partikel wird die Energie des Gasstroms absorbiert und eine Selbstentzündung des austretenden Gasstroms und/oder eine weitere Entflammung nebengeordneter Aggregate und/oder ein Ausströmen glühender Partikel durch den austretenden Gasstrom verhindert.

[0038] Das Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 2 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass mehrere Strömungskanäle 26 kaskadenartig hintereinander geschaltet sind.

[0039] Hierzu ist die Leitplatte 23, an der der Faserfilter 28.1 angeordnet ist, etwas kürzer ausgebildet und weist entsprechend an einer Seite einen Abstand zum Entgasergehäuse 20 auf. Gegenüberliegend zu diesem freien Bereich sind keine Einströmöffnungen 18 an der Leitplatte 22 ausgebildet. Über einen durch das freie Ende entstehenden Durchgangsquerschnitt 32 gelangt der mit Restpartikeln beladene Gasstrom in einen Verteilerkanal 34, der an einer Seite durch eine Leitplatte 36 begrenzt wird, in der erneut über die Fläche verteilt Einströmöffnungen 18 ausgebildet sind. Über diese Einströmöffnungen gelangt der Gasstrom in einen zweiten Strömungskanal 26, der an der zur Leitplatte 36 gegenüberliegenden Seite durch eine Leitplatte 38 begrenzt wird, auf der ein weiterer Faserfilter 28.2 angeordnet ist, der aus einem anderen Material hergestellt ist.

[0040] Der Faserfilter 28.1, der im Strömungskanal 26 angeordnet ist, in dem im Fall eines thermischen Durchgehens die höchsten Temperaturen herrschen, besteht aus einem Drahtgeflecht 40. Der folgende Faserfilter 28.2 aus Glasfasern 42. Es wäre auch möglich, eine weitere Kaskade mit einem weiteren Faserfilter auszubilden, der beispielsweise aus Nylonfasern hergestellt wird, welche den niedrigsten Schmelzpunkt aufweisen, jedoch eine sehr hohe Filterwirkung auch für kleinere Partikel aufweisen.

[0041] Im Fall eines thermischen Durchgehens des Energiespeichers 10 strömt der Gasstrom mit den Partikeln entsprechend des vorhandenen Druckgefälles aufgrund des im Energiespeichergehäuse 14 steigenden Drucks zu den Einströmöffnungen 18, und in den ersten Strömungskanal 26, wo der Gasstrom gegen den Faserfilter 28.1 strömt. Dabei werden im ersten Faserfilter 28.1 durch das Drahtgeflecht 40 vor allem größere Partikel, die auch eine höhere Energiedichte aufweisen können, gefiltert und deren Energie absorbiert. Im in Strömungsrichtung folgenden zweiten Strömungskanal 26 wird der Faserfilter 28.2. angeströmt und es werden durch die Glasfasern 42 kleinere Partikel aufgrund der geringeren Porengröße des Faserfilters 28.2 herausgefiltert, während gegebenenfalls in einer dritten Stufe auch noch kleinere Partikel aufgrund der nochmals geringeren Porengröße des Faserfilters aus Nylonfasern gefiltert werden. Auch ist es möglich, dass im zweiten und dritten Faserfilter 28.2 das Material des Faserfilters 28.2 teilweise aufgeschmolzen wird, wenn die Gastemperatur oder die Partikeltemperatur den Schmelzpunkt des Materials überschreitet. Hierdurch kann jedoch zusätzlich dem Gasstrom und den Partikeln Energie entzogen werden, so dass eine bessere Abkühlung stattfindet. Der gekühlte und gefilterte Gasstrom kann anschließend durch die Ausströmöffnung 30 in die Umgebung abgeführt werden.

[0042] Beim dritten Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 3 ist lediglich die Energiespeicherentgasungsvorrichtung dargestellt. An der Rückwand 24 des Entgasergehäuses sind drei EinlassÖffnungen 44 ausgebildet, die in Kästen 46 aus Lochblech 48 angeordnet sind, welche an ihrer Front- und Rückseite sowie an den Seiten durch die Frontwand, die Rückwand 24 und die Seitenwände 50, 52 des Entgasergehäuses 20 und nach oben und unten jeweils durch ein Lochblech 48 begrenzt sind. Die Ausströmöffnungen 30 befinden sich an der Seitenwand 50 des Entgasergehäuses 20 jedoch jeweils zwischen einem der Lochbleche 48 und einer der Leitplatten 22, 23, 36, 38.

[0043] Im Fall eines Durchgehens des Energiespeichers 10 gelangt das heiße Gas mit den Partikeln zunächst über die Einlassöffnungen 44 in den Bereich zwischen den Lochblechen 48 und in die Kästen 46. Hier kann der Gasstrom bereits teilweise abkühlen.

[0044] Im Folgenden strömt das Gas mit den noch nicht in den Kästen 46 abgeschiedenen Par-

tikeln durch Löcher 54 in den Lochblechen 48, welche als Einströmöffnungen 18 dienen, in die Strömungskanäle 26. Entsprechend dienen die Lochbleche 48 im vorliegenden Ausführungsbeispiel gleichzeitig als die Strömungskanäle 26 begrenzende Leitplatten 56. Eine Normale auf den Öffnungsquerschnitt der Löcher 54 ist senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Faserfilter 28 gerichtet, mit denen die Leitplatten 22, 23, 36, 38 bedeckt sind. Der Gasstrom teilt sich über die verschiedenen Löcher 54 auf, so dass die Faserfilter 28 an einer Vielzahl unterschiedlicher Positionen senkrecht durch den die Partikel enthaltenden Gasstrom angeströmt werden. Auf diese Weise werden die heißen Partikel direkt zu den Faserfiltern 28 geleitet, wo sie aufgenommen werden, so dass der weiterführende Gasstrom weitestgehend von Partikeln befreit ist. Durch die unterschiedliche Lage der als Einströmöffnungen 18 dienenden Löcher 54 wird auch verhindert, dass eine zu hohe, die Aufnahmekapazität der Faserfilter 28 übersteigende Anzahl an Partikeln in einem gleichen Bereich auf den Faserfilter 28 treffen. Im Folgenden strömt der Gasstrom weiter entlang der Hauptströmungsrichtung durch die Strömungskanäle 26 zu den Ausströmöffnungen 30.

[0045] Die erfindungsgemäßen Energiespeicherentgasungsvorrichtungen filtern somit zuverlässig vorhandene heiße Partikel aus und entlassen lediglich einen gekühlten Gasstrom, so dass weitergehende Schäden durch die entstehenden Temperaturen, ein Selbstentzünden des austretenden Gasstroms und/oder ein Ausbreiten eines Feuers oder ein Ausströmen glühender Partikel auf nebengeordnete Aggregate und dadurch ein Entzünden folgender Aggregate zuverlässig verhindert wird. Dabei wird ein zu hoher Druckverlust, der auch zu einem erhöhten Druckaufbau im Fall des thermischen Durchgehens entsteht, durch die Anlage der Faserfilter an den Leitwänden und dem zur Verfügung stehenden freien Durchströmungsquerschnitt in den Strömungskanälen vermieden.

[0046] Es sollte deutlich sein, dass die beschriebenen Ausführungsbeispiele auch in unterschiedlicher Weise miteinander kombiniert werden können. Auch können verschiedene andere Materialien zur Herstellung der Faserfilter verwendet werden, die lediglich auf den Leitplatten aufliegen oder auch beispielsweise form-, kraft- oder stoffschlüssig mit den Leitplatten verbunden werden können. Des Weiteren ist es möglich, das Entgasergehäuse zusätzlich mittels einer Kühlflüssigkeit zu kühlen. Auch können die Einströmöffnungen und die Ausströmöffnungen an unterschiedlichen Positionen am Entgasergehäuse angeordnet werden.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Energiespeicherentgasungsvorrichtung für ein aus einem Energiespeicher austretendes und mit Partikeln beladenes Gas mit einem Entgasergehäuse (20), zumindest einer Einströmöffnung (18), die am Entgasergehäuse (20) ausgebildet ist, und mit dem Energiespeicher (10) verbindbar ist, mindestens einer Ausströmöffnung (30), die am Entgasergehäuse (20) ausgebildet ist, zumindest zwei Leitplatten (22, 23, 36, 38, 56), die im Entgasergehäuse (20) angeordnet sind oder das Entgasergehäuse (20) zumindest teilweise bilden, und den zumindest einen Strömungskanal (26) begrenzen, zumindest einem Faserfilter (28), dadurch gekennzeichnet, dass sich von einer den zumindest einen Strömungskanal (26) begrenzenden Leitplatte (22, 23 36, 38, 56) ein Faserfilter (28) in den Strömungskanal (26) erstreckt, welcher im Querschnitt des Strömungskanals (26) betrachtet zu der gegenüberliegenden den Strömungskanal (26) begrenzenden Leitplatte (22, 23, 36, 38, 56) beabstandet angeordnet ist.

   2. Energiespeicherentgasungsvorrichtung für ein aus einem Energiespeicher austretendes und mit Partikeln beladenes Gas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entgasergehäuse (20) in einem Energiespeichergehäuse (14) integriert ist.

   3. Energiespeicherentgasungsvorrichtung für ein aus einem Energiespeicher austretendes und mit Partikeln beladenes Gas nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Leitplatten (22, 23, 36, 38, 56) eines Strömungskanals (26) parallel zueinander angeordnet sind.

   4. Energiespeicherentgasungsvorrichtung für ein aus einem Energiespeicher austretendes und mit Partikeln beladenes Gas nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Strömungskanal (26) zumindest eine Einströmöffnung (18) zugeordnet ist.

   5. Energiespeicherentgasungsvorrichtung für ein aus einem Energiespeicher austretendes und mit Partikeln beladenes Gas nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Strömungskanal (26) mehrere Einströmöffnungen (18) zugeordnet sind, welche an der zum Faserfilter (28) gegenüberliegenden und vom Faserfilter (28) beabstandeten Leitplatte (22, 36, 56) ausgebildet sind.

   6. Energiespeicherentgasungsvorrichtung für ein aus einem Energiespeicher austretendes und mit Partikeln beladenes Gas nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mittelachse der Einströmöffnungen (18) einen Winkel zur Haupterstreckungsebene des Faserfilters (28) einschließen, der zwischen 30° und 90° beträgt.

   7. Energiespeicherentgasungsvorrichtung für ein aus einem Energiespeicher austretendes und mit Partikeln beladenes Gas nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Strömungskanäle (26) mit Faserfiltern (28.1, 28.2) und Einströmöffnungen (18) kaskadenartig in Reihe geschaltet sind.

   8. Energiespeicherentgasungsvorrichtung für ein aus einem Energiespeicher austretendes und mit Partikeln beladenes Gas nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserfilter (28.1, 28.2) in den verschiedenen Stufen der kaskadenartig geschalteten Strömungskanäle (26) aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind.

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   17.

   18.

   AT 528 575 B1 2026-03-15

   Energiespeicherentgasungsvorrichtung für ein aus einem Energiespeicher austretendes und mit Partikeln beladenes Gas nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, dass

   sich die Faserfilter (28) über die gesamte Ausdehnung der Leitplatten (22, 23, 36, 38) erstrecken, von denen aus sich die Faserfilter (28) in die Strömungskanäle (26) erstrecken.

   Energiespeicherentgasungsvorrichtung für ein aus einem Energiespeicher austretendes und mit Partikeln beladenes Gas nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, dass

   sich in allen Strömungskanälen (26) von zumindest zwei gegenüberliegenden Seiten Faserfilter (28) von den Leitplatten (22, 23, 36, 38, 56) in den jeweiligen Strömungskanal (26) erstrecken.

   Energiespeicherentgasungsvorrichtung für ein aus einem Energiespeicher austretendes und mit Partikeln beladenes Gas nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, dass

   der Faserfilter (28) aus einem Drahtgeflecht (40), Glasfasern (42) und/oder Kunststofffasern hergestellt ist.

   Energiespeicherentgasungsvorrichtung für ein aus einem Energiespeicher austretendes und mit Partikeln beladenes Gas nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, dass

   der Faserfilter (28) aus Nylonfasern hergestellt ist.

   Energiespeicherentgasungsvorrichtung für ein aus einem Energiespeicher austretendes und mit Partikeln beladenes Gas nach einem der Ansprüche 7 bis 12,

   dadurch gekennzeichnet, dass

   Schmelzpunkte der verwendeten Faserfilter (28.1, 28.2) in der Reihenfolge ihrer vorgesehenen Anströmung sinken.

   Energiespeicherentgasungsvorrichtung für ein aus einem Energiespeicher austretendes und mit Partikeln beladenes Gas nach einem der Ansprüche 7 bis 13,

   dadurch gekennzeichnet, dass

   ein erster angeströmter Faserfilter (28.1) aus Drahtgeflecht (40) hergestellt ist, ein zweiter angeströmter Faserfilter (28.2) aus Glasfasern (42) hergestellt ist und ein dritter angeströmter Faserfilter aus Nylonfasern hergestellt ist.

   Energiespeicherentgasungsvorrichtung für ein aus einem Energiespeicher austretendes und mit Partikeln beladenes Gas nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, dass

   wenigstens ein Schmelzpunkt eines der Materialien der Faserfilter (28) oberhalb der entlang des Strömungskanals (26) zu erwartenden Gastemperaturen liegt.

   Energiespeicherentgasungsvorrichtung für ein aus einem Energiespeicher austretendes und mit Partikeln beladenes Gas nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, dass

   wenigstens ein Schmelzpunkt eines der Materialien der Faserfilter (28) zumindest abschnittsweise unterhalb einer zu erwartenden Temperatur der im Gas mitgeführten Partikeln liegt.

   Energiespeicherentgasungsvorrichtung für ein aus einem Energiespeicher austretendes und mit Partikeln beladenes Gas nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, dass

   Mittelachsen der Einströmöffnungen (18) senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Faserfilter (28) im Strömungskanal (26) angeordnet sind.

   Energiespeicherentgasungsvorrichtung für ein aus einem Energiespeicher austretendes und mit Partikeln beladenes Gas nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, dass

   zwischen zwei Strömungskanälen (26) jeweils ein Kasten (46) aus Lochblech (48) angeord-

   net ist, wobei jeder der Kästen (46) mehrere Einströmöffnungen (18) in die Strömungskanäle (26) aufweist und das Lochblech (48) eine Leitplatte (56) bildet.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen