DE102012217383A1 - System for degassing of accumulators - Google Patents
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Abstract
System (2) zur Entgasung von Akkumulatoren, aufweisend zumindest eine Akkumulatoreinheit (4), aufweisend ein dichtes Gehäuse (6) mit zumindest einem Akkumulatorelement; dadurch gekennzeichnet, dass das System weiterhin aufweist ein Leitelement (8), und ein Aufnahmeelement (12); wobei das Leitelement (8) anschließbar ist an die Akkumulatoreinheit (4) und das Aufnahmeelement (12); wobei das Leitelement (8) eingerichtet ist, in einem Fehlerfall Akkumulatormaterial der zumindest einen Akkumulatoreinheit (4) aus dem Gehäuse (6) zu dem Aufnahmeelement (12) abzuleiten.System (2) for degassing accumulators, comprising at least one accumulator unit (4), comprising a sealed housing (6) with at least one accumulator element; characterized in that the system further comprises a guide element (8), and a receiving element (12); wherein the guide element (8) is connectable to the accumulator unit (4) and the receiving element (12); wherein the guide element (8) is arranged, in the event of a fault, to discharge accumulator material of the at least one accumulator unit (4) from the housing (6) to the receiving element (12).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Akkumulatortechnologie in Fahrzeugen oder stationären bzw. mobilen Einrichtungen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein System zur Entgasung von Akkumulatoren sowie ein Fahrzeug, insbesondere Elektro- oder Hybridfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen System.The present invention relates to battery technology in vehicles or stationary or mobile devices. In particular, the present invention relates to a system for degassing of batteries and a vehicle, in particular electric or hybrid vehicle with a system according to the invention.
Stand der TechnikState of the art
Elektro- oder Hybridfahrzeuge weisen zur Energiespeicherung Akkumulatoren unterschiedlicher Technologie auf. Beispielsweise können derartige Fahrzeuge Lithiumionenakkus aufweisen, welcher Typ sich durch eine hohe Energiedichte, eine hohe thermischen Stabilität und einen vernachlässigbaren Memoryeffekt auszeichnen. Akkumulatoren zur Verwendung in Fahrzeugen weisen dabei regelmäßig eine Akkumulatoreinheit mit einem dichten Gehäuse auf, in welchem Gehäuse die eigentlichen Akkumulatorelemente angeordnet sind.Electric or hybrid vehicles have accumulators of different technology for energy storage. For example, such vehicles may have lithium ion batteries, which are characterized by high energy density, high thermal stability and negligible memory effect. Accumulators for use in vehicles regularly have an accumulator unit with a sealed housing, in which housing the actual accumulator elements are arranged.
In einem solchen Gehäuse einer Akkumulatoreinheit kann sich jedoch bei internen Fehlern oder auch falscher Beschaltung ein Druck aufbauen, der bis zum Bersten des Gehäuses bzw. der Außenhülle der Akkumulatoreinheit führen kann. Bei einem derartigen Berstvorgang tritt meist Akkumulatormaterial, zum Beispiel Elektrolyt, aus und verunreinigt die Umgebung der Akkumulatoreinheit. Das Akkumulatormaterial kann dabei Lösemittel, zum Beispiel Diethylcarbonat und/oder Leitsalze enthalten, zum Beispiel LiPF6. Die Lösemittel können brennbar sein und insbesondere explosionsgefährliche Lösemitteldampf-Luftgemische erzeugen, während Leitsalze hochaggressive Flusssäure (Fluorwasserstoff – HF) insbesondere durch Reaktion mit Feuchtigkeit abspalten können. In such a housing of a rechargeable battery unit, however, a pressure may build up in the case of internal faults or even incorrect wiring, which pressure can lead to bursting of the housing or of the outer sheath of the rechargeable battery unit. In such a bursting process usually occurs accumulator material, for example, electrolyte, and contaminates the environment of the accumulator. The accumulator material may contain solvents, for example diethyl carbonate and / or conductive salts, for example LiPF6. The solvents can be flammable and in particular generate explosive solvent vapor-air mixtures, while conductive salts can split off highly aggressive hydrofluoric acid (hydrogen fluoride-HF), in particular by reaction with moisture.
Diese und andere Akkumulatormaterialien können in einem Fehlerfall beim Bersten des Gehäuses die Umgebung einer Akkumulatoreinheit verunreinigen und schlimmstenfalls weitere Akkumulatoreinheiten oder benachbarte Steuergeräte in deren Funktion beeinträchtigen.These and other accumulator materials can contaminate the environment of a battery unit in the event of a fault when the housing bursts and, in the worst case, impair the function of further accumulator units or adjacent control units.
Die Gefahr des Berstens des Gehäuses einer Akkumulatoreinheit kann durch Vorsehen einer Berstscheibe in dem Gehäuse verringert werden; eine unter zu hohem Innendruck stehende Akkumulatoreinheit bläst hierdurch an einer vorbestimmten Stelle ab. The risk of bursting of the housing of an accumulator unit can be reduced by providing a rupture disk in the housing; an accumulator unit which is under excessive internal pressure thereby blows off at a predetermined point.
Es wird regelmäßig eine Vielzahl von einzelnen Akkumulatoreinheiten zu Akkumulatorbänken zusammengefasst und eine Vielzahl von Akkumulatorbänken in größeren Anwendungen wiederum zu Akkumulatorschränken. Üblicherweise wird ein Akkumulatorschrank oder die Akkumulatorbank bei erkanntem Abblasen einer Akkumulatoreinheit komplett abgeschaltet, wodurch ein Fahrzeug im Extremfall nicht mehr bewegt werden kann.A large number of individual accumulator units are regularly combined into accumulator banks, and a large number of accumulator banks in larger applications are in turn combined into accumulator cabinets. Usually, a rechargeable battery cabinet or the accumulator bank is completely switched off when it is recognized that an accumulator unit is being blown off, as a result of which a vehicle can no longer be moved in the extreme case.
Akkumulatoreinheiten und insbesondere Lithiumionenakkumulatoren werden in verschiedenen Fahrzeugtypen auf Straße, Schiene, im Wasser oder in der Luft und in stationären oder mobilen Einrichtungen eingesetzt.Accumulator units and in particular lithium ion batteries are used in various types of vehicles on the road, rail, in the water or in the air and in stationary or mobile devices.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung kann somit darin gesehen werden, dass einzelne Akkumulatoreinheiten, insbesondere einer Akkumulatorbank oder eines Akkumulatorschrankes sicher abblasen können, während die verbleibenden Akkumulatoreinheiten zumindest beschränkt weiter genutzt werden können.One aspect of the present invention can thus be seen in the fact that individual accumulator units, in particular an accumulator bank or an accumulator cabinet can safely blow off while the remaining accumulator units can be used at least to a limited extent.
Demgemäß wird ein System zur Entgasung von Akkumulatoren sowie ein Fahrzeug, insbesondere ein Automobil, weiter insbesondere ein Elektro- oder Hybridfahrzeug gemäß der unabhängigen Ansprüche angezeigt. Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Accordingly, a system for degassing of batteries and a vehicle, in particular an automobile, more particularly an electric or hybrid vehicle according to the independent claims is displayed. Preferred embodiments will be apparent from the dependent claims.
Erfindungsgemäß stellt ein derartiges System eine Möglichkeit bereit, aus einer Akkumulatoreinheit austretendes Akkumulatormaterial gezielt zu leiten bzw. zu fördern und in geeignete Auffangbehältnisse einzubringen, wodurch vermieden wird, dass die Umgebung einer Akkumulatoreinheit bzw. eine Akkumulatorbank oder ein Akkumulatorschrank von Akkumulatormaterial verunreinigt wird. Dabei wird zumindest eine Akkumulatoreinheit bzw. alternativ eine Vielzahl von Akkumulatoreinheiten mit einem Aufnahmeelement oder Reservoir zum Auffangen des Akkumulatormaterials verbunden. Hierfür können Leitelemente bzw. Schläuche oder ein Schlauchsystem vorgesehen sein, welches eine Akkumulatoreinheit geeignet mit dem Aufnahmeelement verbindet. According to the invention, such a system provides a possibility of deliberately directing or conveying accumulator material emerging from an accumulator unit and introducing it into suitable collecting containers, thereby avoiding contaminating the surroundings of an accumulator unit or an accumulator bank or accumulator cabinet by accumulator material. In this case, at least one accumulator unit or alternatively a plurality of accumulator units is connected to a receiving element or reservoir for collecting the accumulator material. For this purpose, guide elements or tubes or a hose system can be provided, which connects a battery unit suitable with the receiving element.
Das Akkumulatormaterial kann einerseits fest bzw. (zäh)flüssig und andererseits gasförmig sein. Das Aufnahmeelement kann eingerichtet sein, zumindest eine Art, bevorzugt jedoch alle Arten oder Typen von Akkumulatormaterial aufzunehmen und sicher zu binden. Im Falle von austretendem Elektrolyt kann ein Aufnahmeelement im Weiteren geeignetes Absorptionsmaterial, zum Beispiel Geliermittel, bereitstellen, welches austretenden Elektrolyt sicher bindet.On the one hand, the accumulator material can be solid or (tough) liquid and, on the other hand, gaseous. The receptacle may be configured to receive and securely bind at least one type, but preferably all types or types of accumulator material. In the case of leaking electrolyte, a receiving element may further provide suitable absorbent material, for example gelling agent, which securely binds outgoing electrolyte.
Im Weiteren kann auch Absorptionsmaterial für gasförmiges Akkumulatormaterial vorgesehen sein. Dieses weitere Absorptionsmaterial kann entweder im gleichen Aufnahmeelement oder aber in einem nachgeordneten Aufnahmeelement bzw. Absorberelement vorgesehen sein. Auch kann das System eine Entgasungsöffnung aufweisen, um Druck aus dem System abzubauen, ohne jedoch Akkumulatormaterial entweichen zu lassen. Im Falle, dass auch im Entgasungssystem ein signifikanter Druck aufgebaut wird, kann dieses ebenfalls ein Druckelement, beispielsweise eine Berstfolie aufweisen. In addition, absorption material for gaseous accumulator material can also be provided. This further absorption material can either be in the same receiving element or in a downstream receiving element or Be provided absorber element. Also, the system may include a vent to relieve pressure from the system, but without allowing accumulator material to escape. In the event that a significant pressure is built up in the degassing, this may also have a pressure element, such as a bursting foil.
Die Leitelemente bzw. das Schlauchsystem können/kann bevorzugt transparent ausgebildet sein, so dass sich im Leitelement befindliche Akkumulatormaterialrückstände durch ein Signal, beispielsweise ein optisches Signal, durch Betrachtung des Schlauchsystems detektieren lassen. Weiterhin können Indikatorelemente für Akkumulatormaterial vorgesehen sein, zum Beispiel reagierend auf Elektrolyt, Lösemittel und/oder gasförmiges Akkumulatormaterial.The guide elements or the hose system can / preferably be made transparent so that accumulator material residues located in the guide element can be detected by a signal, for example an optical signal, by viewing the hose system. Furthermore, indicator elements for accumulator material can be provided, for example reacting to electrolyte, solvent and / or gaseous accumulator material.
Durch das erfindungsgemäße System zur Entgasung von Akkumulatoren bleibt die Atmosphäre rund um einen defekten Akkumulator atembar, ist nicht explosionsgefährlich und wirkt auch nicht korrosiv auf Elektronik und Strukturbauteile. Auch mögen nicht beschädigte Akkumulatoreinheiten bis zu einer Reparatur weiter genutzt werden, das heißt, ein System wird bis zu einer Instandsetzung bzw. einem Austausch einer defekten Akkumulatoreinheit stabilisiert und bleibt zumindest teilweise betriebsbereit, so dass ein Fahrzeug, beispielsweise in einem Notlauf, bis zu einer Werkstatt weiterfahren kann. Durch elektrolytkontaminierte Leitelemente bzw. Absorber können, insbesondere aufgrund von vorgesehenen Indikatorelementen, einfach mit dem Auge erkannt werden und sind so sicher tauschbar.The inventive system for degassing of accumulators, the atmosphere around a defective accumulator remains respirable, is not explosive and does not have a corrosive effect on electronics and structural components. Also, non-damaged accumulator units may continue to be used until repaired, that is, a system is stabilized until repair or replacement of a defective accumulator unit, and remains at least partially operational, such that a vehicle, for example, in an emergency, up to one Workshop can continue. By electrolyte-contaminated vanes or absorbers can, especially due to provided indicator elements, are easily recognized by the eye and are safe exchangeable.
Eine exemplarische Ausführungsform der Erfindung ist in der nachfolgenden Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An exemplary embodiment of the invention is illustrated in the following drawings and explained in more detail in the following description.
Es zeigtIt shows
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Des Weiteren ist jede Akkumulatoreinheit
Im Falle eines Defektes einer Akkumulatoreinheit
Das Aufnahmeelement
Zur Abgabe eines sich im System aufbauenden Druckes kann im Absorberelement
Die einzelnen Akkumulatoreinheiten
Die Leitelemente
Ist ein Ventilelement oder eine Berstscheibe an einer Akkumulatoreinheit
Am Übergang vom Leitelement
Leitelemente
Gemäß dem erfindungsgemäßen Konzept kann eine Mehrzahl von Akkumulatoreinheiten
Aufnahmeelement
Leitelemente
Das Bauartprinzip des Aufnahmeelementes
Das Aufnahmeelement
Ein Indikatorelement
Das Abgas des Aufnahmeelementes
Die Ventilelemente
Beim Vorsehen mehrerer Ventilelemente
Als Indikatorelemente können solche für Säure und für Fluorwasserstoff vorgesehen sein. Als Säureindikatoren oder pH-Indikatoren können beispielsweise Thymolblau bzw. Methylorange vorgesehen sein, welche sich beide rot mit Säure färben. Weiterhin denkbar ist Bromthymolblau, welches grün gefärbt im neutralen Zustand, jedoch farblos bei Kontakt mit Säure ist. Als Indikatorelement für Fluorwasserstoff eignet sich beispielsweise rotes Eisenrhodanid, welches sich durch Fluorid entfärbt. Die Indikatoren können hierbei als Papier, als eine dünne Schicht oder in Granulat als Pulver bzw. als Überzug des Absorbergranulates ausgeführt sein. Die Indikatoren können entweder in den Leitelementen
Ein Austritt läßt sich auch über eine elektrische Leitfähigkeitssonde erkennen, hierfür werden
Ein Defektfall stellt sich hierbei wie folgt dar. Eine defekte Akkumulatoreinheit
Im Reparaturfall werden die durch Akkumulatormaterial kontaminierten Bereiche in einem Bereich abgetrennt, welcher noch nicht kontaminiert ist und entfernt, ohne dass Akkumulatormaterial austritt. In anderen Worten wird eine defektes Akkumulatoreinheit, ein kontaminiertes Aufnahmeelement
Claims (10)
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---|---|---|---|
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |