DE102022004065A1 - Particle separator to mitigate the effects of battery pack thermal runaway - Google Patents

Particle separator to mitigate the effects of battery pack thermal runaway Download PDF

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DE102022004065A1 DE102022004065.4A DE102022004065A DE102022004065A1 DE 102022004065 A1 DE102022004065 A1 DE 102022004065A1 DE 102022004065 A DE102022004065 A DE 102022004065A DE 102022004065 A1 DE102022004065 A1 DE 102022004065A1
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Abstract

Es wird ein Partikelabscheidesystem für einen Batteriepack offenbart, das Partikelabscheider 112 umfasst, die in einem Strömungspfad eines aus dem Batteriepack freigesetzten Gasgemisches angeordnet sind. Jeder Partikelabscheider 112 umfasst mindestens einen becherförmigen Partikelsammler 202 zum Abfangen von Partikeln aus dem Gasgemisch. Der Partikelsammler 202 ist so konfiguriert, dass er sich entlang einer kreisförmigen Bahn um eine erste Rotationsachse 214 bewegt und sich außerdem um eine zweite Rotationsachse 216 dreht. Jeder Partikelsammler 202 ist mit einem Partikelsammlerarm 212 gekoppelt, und während der Rotation des Partikelsammlers 202 entlang der kreisförmigen Bahn bewegt sich der Partikelsammlerarm 212 über eine Rampe 218, wodurch der Partikelsammlerarm 212 ausgelenkt wird und elastische Energie speichert, wobei die elastische Energie an einem Ende der Rampe 218 verwendet wird, um die eingeschlossenen Partikel aus dem Partikelsammler 202 wegzuschleudern.A particle separation system for a battery pack is disclosed, which includes particle separators 112 arranged in a flow path of a gas mixture released from the battery pack. Each particle separator 112 includes at least one cup-shaped particle collector 202 for capturing particles from the gas mixture. The particle collector 202 is configured to move along a circular path about a first axis of rotation 214 and also rotate about a second axis of rotation 216 . Each particle collector 202 is coupled to a particle collector arm 212, and as the particle collector 202 rotates along the circular path, the particle collector arm 212 moves over a ramp 218, causing the particle collector arm 212 to deflect and store elastic energy, the elastic energy at one end of the Ramp 218 is used to eject the trapped particles from the particle collector 202.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf das technische Gebiet der Kraftfahrzeuge. Insbesondere betrifft sie einen verbesserten Partikelabscheider zur Abschwächung der Auswirkungen des thermischen Durchgehens eines Batteriepacks.The present disclosure generally relates to the technical field of motor vehicles. In particular, it relates to an improved particle separator for mitigating the effects of battery pack thermal runaway.

Derzeit sind Batteriepacks in verschiedenen Bereichen weit verbreitet, beispielsweise in Elektrofahrzeugen und/oder Hybridfahrzeugen. Ein Batteriepack umfasst eine Vielzahl von wiederaufladbaren Batterien, wie z. B. Lithium-lonen-Batteriezellen, die elektrische Energie für den Betrieb des Elektrofahrzeugs liefern. Es ist bekannt, dass die Batteriezelle Wärme erzeugt, wenn die Batteriezelle über einen längeren Zeitraum verwendet wird, insbesondere wenn die Batteriezelle aggressiv geladen oder entladen wird. Ein Anstieg der Temperatur der Batteriezelle beeinträchtigt nicht nur die Leistung der Batteriezelle, sondern verringert auch die Lebensdauer der Batteriezelle. Daher muss die erzeugte Wärme effizient abgeführt und abgeleitet werden, um die Leistung und Lebensdauer der Batteriezelle zu verbessern. Wenn die von der Batteriezelle erzeugte Wärme nicht schnell abgeführt werden kann, steigt die Temperatur der Batterie an, und wenn eine kritische Temperatur überschritten wird, kommt es zum thermischen Durchgehen.Currently, battery packs are widely used in various fields, such as electric vehicles and/or hybrid vehicles. A battery pack includes a variety of rechargeable batteries such. B. lithium-ion battery cells that provide electrical energy for the operation of the electric vehicle. The battery cell is known to generate heat when the battery cell is used for an extended period of time, particularly when the battery cell is aggressively charged or discharged. An increase in battery cell temperature not only affects battery cell performance, but also reduces battery cell life. Therefore, the heat generated must be dissipated and dissipated efficiently to improve the performance and lifespan of the battery cell. If the heat generated by the battery cell cannot be dissipated quickly, the temperature of the battery will rise, and if it exceeds a critical temperature, thermal runaway will occur.

Bei einem thermischen Durchgehen setzt die Zelle/Batterie heiße Gase und Partikel frei, die über Entlüftungsöffnungen am Gehäuse des Batteriepacks abgeführt werden. Diese während des thermischen Durchgehens aus der Zelle freigesetzten Gase sind selbst brennbar und wenn günstige Bedingungen, z. B. die Zündtemperatur und/oder die Gaskonzentration, erreicht werden, entzünden sich diese Gase spontan und lösen eine Verbrennung und einen Brand aus. Auch wenn die Gase unter die Zündtemperatur abkühlen, sind die Partikel bzw. beladenen Partikel immer noch heiß und entzünden schließlich diese brennbaren Gase. Daher ist es von hoher Priorität, diese Partikel aus den Gasen zu entfernen, bevor sie in die Umwelt gelangen, oder sie unter die Zündtemperaturen abzukühlen.During a thermal runaway, the cell/battery releases hot gases and particles that are vented through vents on the battery pack housing. These gases released from the cell during thermal runaway are themselves combustible and when favorable conditions, e.g. B. the ignition temperature and / or the gas concentration are reached, these gases ignite spontaneously and trigger combustion and fire. Even if the gases cool below the ignition temperature, the particles or loaded particles are still hot and will eventually ignite these combustible gases. It is therefore of high priority to remove these particles from the gases before they are released into the environment or to cool them below the ignition temperatures.

Obwohl Partikelfilter im Inneren des Batteriepacks an den Entlüftungsstellen/-löchern vorgesehen sind, besteht die Gefahr, dass sich die Partikel ansammeln und die Partikelfilter während des thermischen Durchgehens verstopfen. Die Verstopfung kann den sicheren Durchgang dieser Gase verhindern, was zu einem erhöhten Innendruck im Batteriepack und schließlich zur Explosion der Batterie führt. All dies stellt eine ernsthafte Gefahr für Personen innerhalb und außerhalb des Elektrofahrzeugs und/oder des Hybridfahrzeugs dar.Although particulate filters are provided inside the battery pack at the vent points/holes, there is a risk that the particulates will accumulate and clog the particulate filters during thermal runaway. The clogging can prevent the safe passage of these gases, leading to increased internal pressure in the battery pack and eventual battery explosion. All of this poses a serious risk to people inside and outside the electric vehicle and/or hybrid vehicle.

Die Patentschrift DE102013204585A1 offenbart einen Batteriepack mit einem Batteriepackgehäuse und einer Vielzahl von Batteriemodulen, die in dem Batteriepackgehäuse angeordnet sind, wobei jedes Batteriemodul ein Gehäuse aufweist, in dem eine Vielzahl von Batteriezellen angeordnet ist. Jede der Batteriezellen weist einen Überdruckmechanismus auf, um Gas aus ihrem Inneren freizusetzen, wenn ein Überdruck innerhalb der Batteriezelle auftritt. Das aus der Batteriezelle freigesetzte Gas wird in einen freien Raum innerhalb des Batteriepackgehäuses entlassen. Der Batteriepack verfügt über eine Überdruckentladevorrichtung mit einem Partikelabscheider, durch den das Gas aus dem Batteriepackgehäuse nach außen abgeleitet wird, wenn im Batteriepackgehäuse ein Überdruck oberhalb eines Grenzdrucks auftritt. Der Partikelabscheider ist vorgesehen, um Partikel, wie z.B. Graphitstaub, aus dem durchströmenden Gas herauszufiltern. Der Partikelabscheider ist ein Zyklonabscheider, ein Oberflächenfilter mit einem Faserverbund oder einer offenporigen schwammartigen Struktur.The patent specification DE102013204585A1 discloses a battery pack having a battery pack housing and a plurality of battery modules arranged in the battery pack housing, each battery module having a housing in which a plurality of battery cells are arranged. Each of the battery cells has a pressurization mechanism to release gas from its interior when over-pressure occurs within the battery cell. The gas released from the battery cell is released into a free space inside the battery pack housing. The battery pack has an overpressure discharge device with a particle separator, through which the gas is discharged from the battery pack housing to the outside if an overpressure above a limit pressure occurs in the battery pack housing. The particle separator is provided in order to filter out particles, such as graphite dust, from the gas flowing through. The particle separator is a cyclone separator, a surface filter with a fiber composite or an open-pored spongy structure.

Eine weitere Patentschrift DE102019008245A1 offenbart eine Hochspannungsbatterie mit einem Batteriegehäuse zur Aufnahme von Zellen. Das Batteriegehäuse weist eine Entgasungsöffnung auf, zwischen der Entgasungsöffnung und der Umgebung ist ein Partikelabscheider angeordnet. Der Partikelabscheider verfügt über ein Flüssigkeitsbad, das eine flammhemmende Flüssigkeit enthält. Bei einem im Batteriegehäuse auftretenden Überdruck strömt ein durch die Entgasungsöffnung ausströmender Materialstrom/Gas im Partikelabscheider auf eine Flüssigkeitsoberfläche des Flüssigkeitsbades und gelangt dann von dort über eine Abflussöffnung in die Umgebung. Die vom Materialstrom mitgeführten Partikel einschließlich der glühenden Partikel werden daher in dem Flüssigkeitsbad gebunden und zurückgehalten. Die Partikel einschließlich der glühenden Partikel werden entsprechend gekühlt und in dem Flüssigkeitsbad zurückgehalten. Dadurch wird die Gefahr der Selbstentzündung der eingeblasenen Gase durch die im Materialstrom enthaltenen glühenden Partikel deutlich reduziert.Another patent DE102019008245A1 discloses a high voltage battery having a battery case for containing cells. The battery housing has a degassing opening, and a particle separator is arranged between the degassing opening and the environment. The particle separator has a liquid bath containing a flame retardant liquid. In the event of an overpressure occurring in the battery housing, a material flow/gas flowing out through the degassing opening flows in the particle separator onto a liquid surface of the liquid bath and then reaches the environment from there via a drain opening. The particles carried along by the material flow, including the glowing particles, are therefore bound and retained in the liquid bath. The particles, including the glowing particles, are appropriately cooled and retained in the liquid bath. This significantly reduces the risk of the injected gases spontaneously igniting due to the glowing particles contained in the material flow.

Während die genannten Patentdokumente verschiedene Arten von Partikelabscheidern für Batteriepacks offenbaren, gibt es Raum für weitere Verbesserungen, um einen verbesserten und kostengünstigen Partikelabscheider für Batteriepacks bereitzustellen.While the above patent documents disclose various types of battery pack particulate separators, there is room for further improvement in order to provide an improved and cost effective battery pack particulate separator.

Es besteht daher die Notwendigkeit, einen einfachen und kostengünstigen Partikelabscheider für einen Hochspannungsbatteriepack bereitzustellen, um die Auswirkungen des thermischen Durchgehens des Batteriepacks abzuschwächen.Therefore, there is a need to provide a simple and inexpensive particle separator for a high voltage battery pack to mitigate the effects of battery pack thermal runaway.

Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, einen einfachen, effizienten und kostengünstigen Partikelabscheider für Batteriepacks von Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen bereitzustellen.A general object of the present disclosure is to provide a simple, efficient, and inexpensive particulate separator for battery packs of electric vehicles and hybrid vehicles.

Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, einen Partikelabscheider für Batteriepacks von Elektrofahrzeugen bereitzustellen, um die Auswirkungen des thermischen Durchgehens der Batteriepacks abzuschwächen und dadurch die Sicherheit für Fahrgäste und Umstehende zu erhöhen.An object of the present disclosure is to provide a particulate separator for electric vehicle battery packs to mitigate the effects of thermal runaway of the battery packs, thereby enhancing safety for passengers and bystanders.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, einen effizienten und kostengünstigen Partikelabscheider für Batteriepacks bereitzustellen, der Partikel auffängt und sie während des Entlüftungsprozesses eines Gasgemisches im Falle eines thermischen Durchgehens entfernt, wodurch das Risiko einer Explosion der Batteriepacks aufgrund eines Verstopfens des Partikelabscheiders verringert wird.Another object of the present disclosure is to provide an efficient and inexpensive particle separator for battery packs that captures particles and removes them during the venting process of a gas mixture in the event of a thermal runaway, thereby reducing the risk of battery packs exploding due to particle separator clogging.

Aspekte der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf Elektro- oder Hybridfahrzeuge. Insbesondere betrifft sie einen verbesserten Partikelabscheider zur Abschwächung der Auswirkungen des thermischen Durchgehens eines Batteriepacks.Aspects of the present disclosure relate to electric or hybrid vehicles. In particular, it relates to an improved particle separator for mitigating the effects of battery pack thermal runaway.

In einem Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung ein System zur Abscheidung von Partikeln aus einem Gasgemisch bereit. Das System umfasst einen oder mehrere Partikelabscheider, die in einem Strömungsweg des Gasgemisches angeordnet sind. Jeder der Partikelabscheider kann mindestens einen becherförmigen Partikelsammler enthalten, um die Partikel aus dem Gasgemisch abzufangen, wenn das Gasgemisch an dem becherförmigen Partikelsammler vorbeiströmt. Der becherförmige Partikelsammler kann so konfiguriert sein, dass er sich entlang einer Kreisbahn um eine erste Drehachse bewegt. Der becherförmige Partikelsammler kann ferner so konfiguriert sein, dass er sich um eine zweite Rotationsachse (im Folgenden auch als zweite Achse bezeichnet) dreht, die senkrecht zu der ersten Drehachse liegt, so dass sich die Ausrichtung einer Öffnung des becherförmigen Partikelsammlers ändert, wenn sich der becherförmige Partikelsammler entlang der Kreisbahn bewegt.In one aspect, the present disclosure provides a system for separating particles from a gas mixture. The system comprises one or more particle separators arranged in a flow path of the gas mixture. Each of the particle separators may include at least one cup-shaped particle collector for collecting the particles from the gaseous mixture as the gaseous mixture flows past the cup-shaped particle collector. The cup-shaped particle collector may be configured to move along a circular path about a first axis of rotation. The cup-shaped particle collector can be further configured to rotate about a second axis of rotation (hereinafter also referred to as the second axis) that is perpendicular to the first axis of rotation, such that the orientation of an opening of the cup-shaped particle collector changes when the cup-shaped particle collector moves along the circular path.

In einer Ausführungsform kann jeder Partikelsammler an einem äußeren Ende eines sich radial erstreckenden Partikelsammlerarms konfiguriert sein, und während der Rotation des Partikelsammlers entlang der Kreisbahn um die erste Rotationsachse (im Folgenden auch als erste Achse bezeichnet), bewegt sich der Partikelsammlerarm über eine Rampe, die den Partikelsammlerarm dazu veranlasst, sich auszulenken und elastische Energie zu speichern. Diese gespeicherte elastische Energie wird an einem Ende der Rampe verwendet, um die eingefangenen Partikel aus dem becherförmigen Partikelsammler in eine gewünschte Richtung wegzuschleudern.In one embodiment, each particle collector may be configured at an outer end of a radially extending particle collector arm, and during rotation of the particle collector along the circular path about the first axis of rotation (hereinafter also referred to as the first axis), the particle collector arm moves over a ramp that causes the particle collector arm to deflect and store elastic energy. This stored elastic energy is used at one end of the ramp to propel the trapped particles out of the cup-shaped particle collector in a desired direction.

In einer Ausführungsform umfasst der Partikelsammler Perforationen, durch die die Gase des Gasgemisches hindurchtreten können, während die Partikel aufgefangen werden.In one embodiment, the particle collector comprises perforations through which the gases of the gas mixture can pass while the particles are collected.

In einer Ausführungsform kann die Rampe auf einem konzentrisch zur ersten Achse angeordneten Ring angeordnet sein. Das Ende der Rampe kann sich auf dem Ring in einer Winkelposition befinden, in der der Partikelsammler aufgrund der Drehung um die zweite Achse in die gewünschte Richtung ausgerichtet ist.In one embodiment, the ramp can be arranged on a ring arranged concentrically to the first axis. The end of the ramp may be angularly positioned on the ring such that the particle collector is oriented in the desired direction due to rotation about the second axis.

In einer Ausführungsform kann ein inneres Ende des Partikelsammlerarms ein Kegelrad umfassen, das mit einem stationären Kegelrad in Eingriff steht, das entlang der ersten Achse angeordnet ist. Der Eingriff der Kegelräder bewirkt, dass sich der Partikelsammlerarm und der gekoppelte Partikelsammler um die zweite Achse drehen, wenn sich der Partikelsammler auf der Kreisbahn um die erste Achse bewegt. Das am inneren Ende des Partikelsammlerarms befestigte Kegelrad und das stationäre Kegelrad haben die gleiche Größe, um zu einer 360-Grad-Drehung des Partikelsammlers um die zweite Achse zu führen, wenn der Partikelsammler einen vollen Kreis auf der Kreisbahn um die erste Achse macht.In one embodiment, an inner end of the particulate collector arm may include a bevel gear that meshes with a stationary bevel gear disposed along the first axis. The engagement of the bevel gears causes the particulate collector arm and coupled particulate collector to rotate about the second axis as the particulate collector orbits about the first axis. The bevel gear fixed to the inner end of the particle collector arm and the stationary bevel gear are the same size to result in 360 degree rotation of the particle collector about the second axis when the particle collector makes a full circle on the orbit about the first axis.

In einer Ausführungsform kann jeder der Partikelabscheider eine oder mehrere Schaufeln umfassen, die so konfiguriert sind, dass sie sich entlang der Kreisbahn drehen und mit dem Partikelsammlerarm gekoppelt sind, so dass die Strömung des Gasgemisches auf die eine oder die mehreren Schaufeln wirkt, um die eine oder die mehreren Schaufeln und den Partikelsammler entlang der Kreisbahn zu drehen. Die eine oder mehreren Schaufeln können mit dem mindestens einen Partikelsammler über Schaufelarme und ein oder mehrere Lager gekoppelt sein, wobei die Schaufelarme so konfiguriert sind, dass eine Bewegung der Schaufelarme über die Rampe vermieden wird.In one embodiment, each of the particulate separators may include one or more vanes configured to rotate along the orbit and coupled to the particulate collector arm such that the flow of the gas mixture acts on the one or more vanes to form the one or rotate the plurality of vanes and particle collector along the circular path. The one or more paddles may be coupled to the at least one particulate collector via paddle arms and one or more bearings, wherein the paddle arms are configured to avoid movement of the paddle arms across the ramp.

In einer Ausführungsform kann jeder der Partikelabscheider einen Motor zum Drehen des Partikelsammlerarms umfassen. Der Motor ist mit dem Partikelsammler um die erste Achse gekoppelt, um den Partikelsammlerarm um die erste Achse zu drehen. Der Motor ist mit einer Welle gekoppelt, wobei eine Stützstruktur mit der Welle gekoppelt ist. Die Stützstruktur kann dafür konfiguriert sein, den Partikelsammlerarm zu tragen, um den Partikelsammlerarm ohne Drehung der Rampe und des stationären Kegelrads zu drehen.In one embodiment, each of the particulate separators may include a motor for rotating the particulate collector arm. The motor is coupled to the particulate collector about the first axis to rotate the particulate collector arm about the first axis. The motor is coupled to a shaft with a support structure coupled to the shaft. The support structure can be configured to support the particulate collector arm to rotate the particulate collector arm without rotating the ramp and stationary bevel gear.

In einer beispielhaften Ausführungsform kann das System in einem Entlüftungskanal eines Batteriepacks eines Fahrzeugs implementiert werden. Das Gasgemisch kann bei einem thermischen Durchgehen aus einer oder mehreren einer Vielzahl von Batteriezellen, die in einem Batteriegehäuse des Batteriepacks angeordnet sind, freigesetzt werden. Das Gasgemisch wird in den Entlüftungskanal durch ein oder mehrere Entlüftungslöcher am Batteriepackgehäuse freigesetzt und strömt dann über eine Auslassöffnung des Entlüftungskanals in eine Umgebung außerhalb des Batteriepacks.In an exemplary embodiment, the system may be implemented in a vent duct of a battery pack of a vehicle. In the event of a thermal runaway, the gas mixture can be released from one or more of a large number of battery cells which are arranged in a battery housing of the battery pack. The gas mixture is released into the vent duct through one or more vent holes on the battery pack housing and then flows to an environment outside the battery pack via an outlet opening of the vent duct.

In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung einen Batteriepack bereit, der ein Batteriepackgehäuse zur Aufnahme eines oder mehrerer Zellmodule und einen Entlüftungskanal umfasst, der mit dem Batteriepackgehäuse konfiguriert ist. Jedes der Zellmodule umfasst eine Vielzahl von Batteriezellen. Das Batteriepackgehäuse kann ein oder mehrere Entlüftungslöcher aufweisen, die das Batteriepackgehäuse und den Entlüftungskanal fluidisch verbinden, so dass ein Gasgemisch, das während eines thermischen Durchgehens aus einer oder mehreren der Vielzahl von Batteriezellen freigesetzt wird, durch den Entlüftungskanal fließt und dann über eine Auslassöffnung des Entlüftungskanals in die Umgebung fließt. Der Batteriepack kann ferner ein System, wie oben offenbart, umfassen, das in dem Entlüftungskanal zur Abscheidung von Partikeln aus dem freigesetzten Gasgemisch, das durch den Entlüftungskanal strömt, konfiguriert ist.In another aspect, the present disclosure provides a battery pack that includes a battery pack housing for housing one or more cell modules and a vent duct configured with the battery pack housing. Each of the cell modules includes a multiplicity of battery cells. The battery pack housing may include one or more vent holes that fluidly connect the battery pack housing and the vent passage such that a gas mixture released from one or more of the plurality of battery cells during a thermal runaway flows through the vent passage and then via an outlet opening of the vent passage flows into the environment. The battery pack may further include a system as disclosed above configured in the vent duct for separating particulate matter from the released gaseous mixture flowing through the vent duct.

Verschiedene Objekte, Merkmale, Aspekte und Vorteile des Erfindungsgegenstandes werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen zusammen mit den beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Ziffern gleiche Komponenten darstellen, deutlicher.Various objects, features, aspects and advantages of the subject invention will become more apparent from the following detailed description of preferred embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings in which like numerals represent like components.

Die beigefügten Zeichnungen dienen dem weiteren Verständnis der vorliegenden Offenbarung und sind Bestandteil dieser Beschreibung. Die Zeichnungen zeigen beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Grundsätze der vorliegenden Offenbarung.

  • 1 zeigt eine schematische Ansicht des vorgeschlagenen Batteriepacks mit einem Partikelabscheidesystem gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
  • 2 zeigt einen Partikelabscheider eines Partikelabscheidesystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • 3A bis 3X zeigen die Funktionsweise eines in 2 gezeigten Partikelabscheiders gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • 4 zeigt einen Partikelabscheider mit einem Motor eines Partikelabscheidesystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • 5A bis 5X zeigen die Funktionsweise eines in 4 gezeigten Partikelabscheiders gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
The accompanying drawings are provided for further understanding of the present disclosure and are a part of this specification. The drawings illustrate exemplary embodiments of the present disclosure and, together with the description, serve to explain the principles of the present disclosure.
  • 1 FIG. 12 shows a schematic view of the proposed battery pack with a particulate separation system according to the embodiments of the present disclosure.
  • 2 12 shows a particulate trap of a particulate trap system according to an embodiment of the present disclosure.
  • 3A until 3X show how an in 2 shown particle separator according to an embodiment of the present disclosure.
  • 4 FIG. 1 shows a particulate trap with an engine of a particulate trap system according to an embodiment of the present disclosure.
  • 5A until 5X show how an in 4 shown particle separator according to an embodiment of the present disclosure.

Es folgt eine ausführliche Beschreibung der in den begleitenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen der Offenbarung. Die Ausführungsformen sind so ausführlich, dass die Offenbarung klar vermittelt wird. Die Ausführlichkeit ist jedoch nicht dazu gedacht, die erwarteten Variationen der Ausführungsformen einzuschränken; im Gegensatz dazu wird beabsichtigt, alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abzudecken, die in den Geist und den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert sind.A detailed description of the embodiments of the disclosure illustrated in the accompanying drawings follows. The embodiments are detailed in order to clearly convey the disclosure. The level of detail, however, is not intended to limit the anticipated variations in the embodiments; on the contrary, it is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the present disclosure as defined by the appended claims.

Die hierin erläuterten Ausführungsformen beziehen sich auf eine Sicherheitseinrichtung für Batteriepacks von Elektro- und Hybridfahrzeugen. Insbesondere handelt es sich um ein verbessertes Partikelabscheidesystem zur Abschwächung der Auswirkungen des thermischen Durchgehens eines Batteriepacks.The embodiments discussed herein relate to a safety device for battery packs of electric and hybrid vehicles. Specifically, it is an improved particle abatement system to mitigate the effects of battery pack thermal runaway.

In einem Aspekt sammeln die Partikelabscheider des Partikelabscheidesystems Partikel aus dem Gasgemisch, das von einer oder mehreren Batterien des Batteriepacks während des thermischen Durchgehens freigesetzt wird, und schleudern die gesammelten Partikel weg, was das Risiko einer Verstopfung des Partikelabscheiders und einer möglichen Explosion des Batteriepacks verringert.In one aspect, the particulate traps of the particulate abatement system collect particulates from the gas mixture released from one or more batteries of the battery pack during thermal runaway and eject the collected particulates, reducing the risk of particulate trap clogging and potential battery pack explosion.

Es wird darauf hingewiesen, dass, obwohl hier verschiedene Ausführungsformen mit Bezug auf ein Partikelabscheidesystem für einen Batteriepack zum Sammeln von Partikeln aus dem von den Batterien des Batteriepacks freigesetzten Gasgemisch erläutert wurden, das Konzept der vorliegenden Offenbarung in anderen Systemen und Vorrichtungen verwendet werden kann, und alle derartigen Anwendungen ohne jegliche Einschränkungen in den Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung fallen.It should be noted that although various embodiments have been discussed herein with respect to a particle separation system for a battery pack for collecting particles from the gaseous mixture released from the batteries of the battery pack, the concept of the present disclosure can be used in other systems and devices, and all such applications fall within the scope of the present disclosure without any limitations.

Unter Bezugnahme auf 1, in der ein beispielhafter Batteriepack mit einem Partikelabscheidesystem dargestellt ist, umfasst der Batteriepack 100 in einer Ausführungsform Folgendes: ein Batteriepackgehäuse 102, einen mit dem Batteriepackgehäuse 102 gebildeten Entlüftungskanal 104 und eine Vielzahl von Zellmodulen 106, die in dem Batteriepackgehäuse 102 angeordnet sind, wobei der Einfachheit halber nur zwei Zellmodule gezeigt sind. Jedes der Zellmodule 106 kann eine Vielzahl von Batteriezellen (nicht dargestellt) umfassen. Das Batteriepackgehäuse 102 (im Folgenden auch als Gehäuse bezeichnet) 102 kann mit einer oder mehreren Entlüftungsöffnungen 108 versehen sein. Wenn ein Gasgemisch aus einer oder mehreren der Batteriezellen des Batteriepacks 100 während eines thermischen Durchgehens der Batteriezellen freigesetzt wird, sind die Entlüftungslöcher 108 so konfiguriert, dass sie ein Strömen des Gasgemisches aus dem Inneren des Gehäuses 102 in den Entlüftungskanal 104 ermöglichen, um den Druck im Inneren des Gehäuses 102 zu verringern. Das Gasgemisch umfasst heiße Gase und Partikel. Das freigesetzte Gasgemisch strömt durch den Entlüftungskanal 104 und fließt dann über eine Auslassöffnung 110 des Entlüftungskanals 104 in die Umgebung des Batteriepacks 100. Der Batteriepack 100 kann ferner ein Partikelabscheidesystem umfassen, das einen oder mehrere Partikelabscheider wie einen Partikelabscheider 112 umfassen kann, wobei der Einfachheit halber nur ein Partikelabscheider dargestellt ist. Der Partikelabscheider 112 kann beispielsweise zwischen den Entlüftungslöchern 108 und der Auslassöffnung 110 in einem Strömungsweg 114 des Gasgemisches im Entlüftungskanal 104 zur Abscheidung von Partikeln aus dem freigesetzten, durch den Entlüftungskanal 104 strömenden Gasgemisch angeordnet sein, wodurch eine Entzündung der heißen Gase des Gasgemisches vermieden wird. In einer beispielhaften Implementierung kann der Batteriepack 100 in einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug eingesetzt werden.With reference to 1 , which depicts an exemplary battery pack having a particulate separation system, in one embodiment, the battery pack 100 includes: a battery pack housing 102, a vent duct 104 formed with the battery pack housing 102, and a plurality of cell modules 106 disposed within the battery pack housing 102, the For the sake of simplicity, only two cell modules are shown. Each of the cell modules 106 may include a plurality of battery cells (not shown). The battery pack housing 102 (hereinafter also referred to as housing) 102 may be provided with one or more vent openings 108 . When a gaseous mixture is released from one or more of the battery cells of battery pack 100 during a battery cell thermal runaway, vent holes 108 are configured to allow the gaseous mixture to flow from within housing 102 into vent passage 104 to relieve the pressure within Interior of the housing 102 to reduce. The gas mixture includes hot gases and particles. The released gas mixture flows through the ventilation duct 104 and then flows via an outlet opening 110 of the ventilation duct 104 into the surroundings of the battery pack 100. The battery pack 100 can further comprise a particle separation system, which can comprise one or more particle separators such as a particle separator 112, where for the sake of simplicity only one particle separator is shown. The particle separator 112 can be arranged, for example, between the ventilation holes 108 and the outlet opening 110 in a flow path 114 of the gas mixture in the ventilation channel 104 for separating particles from the released gas mixture flowing through the ventilation channel 104, thereby avoiding ignition of the hot gases of the gas mixture. In an example implementation, the battery pack 100 may be deployed in an electric vehicle or a hybrid vehicle.

Unter Bezugnahme auf 2, in der ein Partikelabscheider 112 dargestellt ist, kann der Partikelabscheider 112 in einer Ausführungsform Folgendes umfassen: ein Paar becherförmiger Partikelsammler 202-1 und 202-2 (kollektiv als Partikelsammler 202 bezeichnet und einzeln als Partikelsammler 202 bezeichnet), eine Stange 206 und einem Ring/Sockel 204, der über radiale Vorsprünge 208 mit der Stange 206 verbunden werden kann. Die Partikelsammler 202 sind so konfiguriert, dass sie die Partikel aus dem freigesetzten Gasgemisch auffangen, wenn das Gasgemisch an den Partikelsammlern 202 vorbeiströmt. Die Partikelsammler 202 können Perforationen 210 aufweisen, durch die die Gase im Gasgemisch hindurchströmen können, während die Partikel aufgefangen werden. Die Partikelsammler 202 können an diametral gegenüberliegenden Enden des Rings 204 angeordnet sein, wobei jeder Partikelsammler 202 an einem äußeren Ende eines sich radial erstreckenden Partikelsammlerarms 212 angeordnet sein kann. Der Ring 204 ist mit einer Rampe 218 versehen.With reference to 2 11, which shows a particle separator 112, in one embodiment, the particle separator 112 may include: a pair of cup-shaped particle collectors 202-1 and 202-2 (collectively referred to as particle collector 202 and individually referred to as particle collector 202), a rod 206, and a ring / Socket 204, which can be connected to the rod 206 via radial projections 208. The particle collectors 202 are configured to collect the particles from the released gaseous mixture as the gaseous mixture flows past the particle collectors 202 . The particle collectors 202 may have perforations 210 through which the gases in the gas mixture can flow while the particles are collected. The particulate collectors 202 may be located at diametrically opposite ends of the ring 204, where each particulate collector 202 may be located at an outer end of a radially extending particulate collector arm 212. The ring 204 is provided with a ramp 218 .

In einer Ausführungsform können die Partikelsammler 202 so konfiguriert sein, dass sie sich entlang einer kreisförmigen Bahn um eine erste Drehachse 214 bewegen, die sich entlang einer Länge der Stange 206 erstreckt. Der Ring 204 kann konzentrisch zur ersten Achse 214 angeordnet sein. Die Partikelsammler 202 können ferner so konfiguriert sein, dass sie sich um eine zweite Drehachse 216 drehen, die senkrecht zur ersten Drehachse 214 liegt, so dass sich die Ausrichtung einer Öffnung der becherförmigen Partikelsammler 202 ändert, wenn sich die becherförmigen Partikelsammler 202 entlang der Kreisbahn bewegen. Während der Rotation der Partikelsammler 202 entlang der Kreisbahn um die erste Rotationsachse 214 bewegen sich die Partikelsammlerarme 212 über die am Ring 204 vorgesehene Rampe 218, wodurch einer der Partikelkollektorarme 212 ausgelenkt wird und elastische Energie speichert. Diese gespeicherte elastische Energie wird an einem Ende der Rampe 218 verwendet, um die eingeschlossenen Partikel aus dem entsprechenden becherförmigen Partikelsammler 202 in eine gewünschte Richtung wegzuschleudern, wie in 3S, 3T, 5S und 5T gezeigt. In einer Ausführungsform kann das Ende der Rampe 218 auf dem Ring 204 in einer Winkelposition angeordnet sein, in der die Partikelsammler 202 aufgrund der Drehung um die zweite Achse 216 in die gewünschte Richtung ausgerichtet werden können.In one embodiment, particle collectors 202 may be configured to move along a circular path about a first axis of rotation 214 that extends along a length of rod 206 . Ring 204 may be concentric with first axis 214 . The particle collectors 202 may be further configured to rotate about a second axis of rotation 216 that is perpendicular to the first axis of rotation 214 such that the orientation of an opening of the cup-shaped particle collectors 202 changes as the cup-shaped particle collectors 202 move along the orbit . During the rotation of the particle collector 202 along the circular path about the first axis of rotation 214, the particle collector arms 212 move over the ramp 218 provided on the ring 204, as a result of which one of the particle collector arms 212 is deflected and stores elastic energy. This stored elastic energy is used at one end of the ramp 218 to eject the trapped particles from the corresponding cup-shaped particle collector 202 in a desired direction, as shown in FIG 3S , 3d , 5S and 5d shown. In one embodiment, the end of the ramp 218 may be positioned on the ring 204 in an angular position that allows the particle collectors 202 to be oriented in the desired direction due to rotation about the second axis 216 .

In einer Ausführungsform kann ein inneres Ende jedes der Partikelsammlerarme 212 mit einem Kegelrad 220 versehen sein, das mit einem stationären Kegelrad 222 in Eingriff steht. Das stationäre Kegelrad 222 kann mit der Stange 206 entlang der ersten Achse 214 konfiguriert werden. Der Eingriff der Kegelräder 220, die mit den Partikelsammlerarmen 212 gekoppelt sind, und des stationären Kegelrads 222 bewirkt, dass sich die Partikelsammlerarme 212 und die gekoppelten Partikelsammler 202 um die zweite Achse 216 drehen, wenn sich der Partikelsammler auf der Kreisbahn um die erste Achse 214 bewegt. Die Kegelräder 220, die am inneren Ende der Partikelsammlerarme 212 befestigt sind, und das stationäre Kegelrad 222 können die gleiche Größe aufweisen, um eine Drehung der Partikelsammler 202 um 360 Grad um die zweite Achse zu bewirken, wenn die Partikelsammler 202 einen vollen Kreis auf der Kreisbahn um die erste Achse 214 ausführen.In one embodiment, an inner end of each of the particulate collector arms 212 may be provided with a bevel gear 220 that meshes with a stationary bevel gear 222 . The stationary bevel gear 222 can be configured with the rod 206 along the first axis 214 . The engagement of the bevel gears 220 coupled to the particulate collector arms 212 and the stationary bevel gear 222 causes the particulate collector arms 212 and coupled particulate collectors 202 to rotate about the second axis 216 as the particulate collector orbits about the first axis 214 emotional. The bevel gears 220 fixed to the inner end of the particulate collector arms 212 and the stationary bevel gear 222 may be the same size to cause the particulate collector 202 to rotate 360 degrees about the second axis when the particulate collector 202 makes a full circle on the Execute a circular path around the first axis 214.

In einer Ausführungsform kann der Partikelabscheider 112 ein Paar von Schaufeln 224-1 und 224-2 (zusammen als Schaufeln 224 bezeichnet) umfassen. Die Schaufeln 224 sind mit den äußeren Enden der Schaufelarme 226 verbunden. Die Schaufelarme 226 können über einen Rahmen 228 und Lager 230 mit den Partikelsammlerarmen 212 verbunden sein. Ferner können die Partikelsammlerarme 212 mit Halterungen 232 versehen sein. Der Rahmen (im Folgenden auch als Stützstruktur bezeichnet) 228 und die Halterung können die Partikelsammlerarme tragen und dadurch die Partikelsammler 202 stützen. Die Schaufeln 224 können so konfiguriert sein, dass sie sich zusammen mit den Partikelsammlern 202 entlang der Kreisbahn drehen. Die Strömung des Gasgemisches wirkt auf die Schaufeln 224 und dreht die Schaufeln 224 und die Partikelsammler 202 entlang der Kreisbahn, d. h. die Schaufeln 224 und die Partikelsammler 202 werden durch die Strömung des Gasgemisches, das durch den Entlüftungskanal 104 strömt, gedreht. Die Lager 230 können so konfiguriert sein, dass sie eine Drehung der Schaufeln 224 und des Rahmens 228 um die zweite Rotationsachse 216 während der Rotation der Schaufeln 224 und des Rahmens 228 mit den Partikelsammlern 202 entlang der Kreisbahn um die erste Rotationsachse 214 verhindern. Der Rahmen 228 kann mit der Stange 206 über ein Lager 234 gekoppelt sein, das an der Stange 206 dafür konfiguriert ist, eine Drehung der Stange 206 mit dem Rahmen 228 um die erste Achse 214 zu verhindern.In one embodiment, particulate separator 112 may include a pair of blades 224-1 and 224-2 (collectively referred to as blades 224). The vanes 224 are connected to the outer ends of the vane arms 226 . Scoop arms 226 may be connected to particulate collector arms 212 via frame 228 and bearings 230 . Furthermore, the particle collector arms 212 can be provided with brackets 232 . The frame (also referred to as support structure hereinafter) 228 and bracket may support the particle collector arms and thereby the particles support collector 202. The vanes 224 may be configured to rotate along the orbit along with the particle collectors 202 . The flow of the gas mixture acts on the blades 224 and rotates the blades 224 and the particle collectors 202 along the circular path, ie the blades 224 and the particle collectors 202 are rotated by the flow of the gas mixture flowing through the ventilation duct 104 . Bearings 230 may be configured to prevent rotation of blades 224 and frame 228 about second axis of rotation 216 during rotation of blades 224 and frame 228 with particulate collectors 202 along the orbit about first axis of rotation 214 . The frame 228 may be coupled to the rod 206 via a bearing 234 configured on the rod 206 to prevent rotation of the rod 206 with the frame 228 about the first axis 214 .

In einer Ausführungsform können die Schaufelarme 226 mit Knicken versehen werden, um eine Bewegung der Schaufelarme 226 über die Rampe 218 zu vermeiden.In one embodiment, the scoop arms 226 may be kinked to prevent movement of the scoop arms 226 over the ramp 218 .

3A bis 3X veranschaulichen die Funktionsweise eines Partikelabscheiders 112, wie er oben in 2 beschrieben wurde, wobei die Partikelsammler 202 des Partikelabscheiders 112 die Partikel 302 sammeln und die Partikel 302 mit Hilfe der in den entsprechenden Partikelsammlerarmen 212 gespeicherten elastischen Energie durch Überfahren der Rampe 218 wegschleudern. 3A until 3X illustrate the functioning of a particle separator 112, as described above in 2 was described, wherein the particle collectors 202 of the particle separator 112 collect the particles 302 and hurl the particles 302 away with the aid of the elastic energy stored in the corresponding particle collector arms 212 by driving over the ramp 218 .

In einer alternativen Ausführungsform, wie in 4 gezeigt, kann der Partikelabscheider 112 einen Motor 402 umfassen, um die Partikelsammlerarme 212 um die erste Drehachse 214 zu drehen, wodurch die Partikelsammler 202 in Rotation versetzt werden. In einer Ausführungsform kann der Partikelabscheider 112 eine Welle 404 umfassen, die sich in der ersten Drehachse 214 erstrecken kann. Die Welle 404 ist durch eine zentrale Öffnung des stationären Kegelradgetriebes 222 verlängert, wobei das stationäre Kegelrad 222 auf den radialen Vorsprüngen 208 des Ringes/Sockels 204 abgestützt werden kann. Das stationäre Kegelrad 222 kann in Eingriff mit den Kegelrädern 220 stehen, die mit den Partikelsammlerarmen 212 gekoppelt sind. Der Motor 402 kann mit einem unteren Ende der Welle 404 gekoppelt werden, und der Rahmen/die Stützstruktur 228 kann mit einem oberen Ende der Welle 404 gekoppelt werden. Die Stützstruktur 228 kann so konfiguriert sein, dass sie die Partikelsammlerarme 212 unter Verwendung der Lager 230 und der Befestigungen 232 trägt. Der Motor 402 ist so ausgelegt, dass er die Welle 404 und die Stützstruktur 228 um die erste Drehachse 214 dreht, wodurch die Partikelsammlerarme 212 ohne Drehung der Rampe 218 und des stationären Kegelrads 222 gedreht werden. In einer Ausführungsform kann ein Paar von Beinen 408 vorgesehen sein, um den Ring 204 zu stützen.In an alternative embodiment, as in 4 As shown, the particulate collector 112 may include a motor 402 to rotate the particulate collector arms 212 about the first axis of rotation 214, causing the particulate collectors 202 to rotate. In one embodiment, particulate separator 112 may include a shaft 404 that may extend in first axis of rotation 214 . The shaft 404 is extended through a central opening of the stationary bevel gear 222, whereby the stationary bevel gear 222 can be supported on the radial projections 208 of the ring/socket 204. The stationary bevel gear 222 may mesh with bevel gears 220 coupled to the particulate collector arms 212 . The motor 402 can be coupled to a lower end of the shaft 404 and the frame/support structure 228 can be coupled to an upper end of the shaft 404 . Support structure 228 may be configured to support particulate collector arms 212 using bearings 230 and mounts 232 . Motor 402 is configured to rotate shaft 404 and support structure 228 about first axis of rotation 214 , thereby rotating particulate collector arms 212 without rotating ramp 218 and stationary bevel gear 222 . In one embodiment, a pair of legs 408 may be provided to support ring 204 .

5A bis 5X veranschaulichen die Funktionsweise eines Partikelabscheiders 112, wie er oben in 4 beschrieben wurde, wobei die Partikelsammler 202 des Partikelabscheiders 112 die Partikel 302 sammeln und die eingeschlossenen Partikel 302 mit Hilfe des Elektromotors 402, der die Partikelsammler 202 dreht, wegschleudern. 5A until 5X illustrate the functioning of a particle separator 112, as described above in 4 has been described, wherein the particle collectors 202 of the particle separator 112 collect the particles 302 and the trapped particles 302 are thrown away by means of the electric motor 402 which rotates the particle collectors 202 .

Somit bietet die vorliegende Offenbarung einen verbesserten, einfachen und kostengünstigen Partikelabscheider zur Abschwächung der Auswirkungen des thermischen Durchgehens von Batteriepacken von Elektrofahrzeugen, um die Sicherheit von Fahrzeuginsassen und Umstehenden zu gewährleisten.Thus, the present disclosure provides an improved, simple, and inexpensive particulate collector for mitigating the effects of thermal runaway in electric vehicle battery packs to ensure the safety of vehicle occupants and bystanders.

Während das Vorstehende verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschreibt, können andere und weitere Ausführungsformen der Erfindung erdacht werden, ohne vom grundsätzlichen Umfang der Erfindung abzuweichen. Der Umfang der Erfindung wird durch die folgenden Ansprüche bestimmt. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen, Varianten oder Beispiele beschränkt, die enthalten sind, um eine Person mit normalem Fachwissen auf dem Gebiet der Technik in die Lage zu versetzen, die Erfindung herzustellen und zu verwenden, wenn sie mit Informationen und Wissen kombiniert wird, die der Person mit normalem Fachwissen auf dem Gebiet der Technik zur Verfügung stehen.While the foregoing describes various embodiments of the invention, other and further embodiments of the invention may be devised without departing from the basic scope of the invention. The scope of the invention is determined by the following claims. The invention is not limited to the described embodiments, variants or examples, which are included to enable a person of ordinary skill in the art to make and use the invention when combined with information and knowledge available to the person of ordinary skill in the art.

Die vorliegende Offenbarung stellt einen einfachen, effizienten und kostengünstigen Partikelabscheider für Batteriepacks von Elektro- und Hybridfahrzeugen bereit.The present disclosure provides a simple, efficient, and inexpensive particulate collector for electric and hybrid vehicle battery packs.

Die vorliegende Offenbarung stellt einen Partikelabscheider für Batteriepacks von Elektrofahrzeugen zur Verfügung, um die Auswirkungen des thermischen Durchgehens der Batteriepacks abzuschwächen und dadurch die Sicherheit für Fahrgäste und Umstehende zu erhöhen.The present disclosure provides a particle separator for electric vehicle battery packs to mitigate the effects of thermal runaway of the battery packs, thereby enhancing safety for passengers and bystanders.

Die vorliegende Offenbarung stellt einen effizienten und kostengünstigen Partikelabscheider für Batteriepacks bereit, der Partikel auffängt und sie während des Entlüftungsprozesses eines Gasgemisches im Falle eines thermischen Durchgehens entfernt, wodurch das Risiko einer Explosion der Batteriepacks aufgrund eines Verstopfens des Partikelabscheiders verringert wird.The present disclosure provides an efficient and cost-effective particle separator for battery packs that captures particles and removes them during the venting process of a gas mixture in the event of a thermal runaway, thereby reducing the risk of battery pack explosion due to particle separator clogging.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102013204585 A1 [0005]DE 102013204585 A1 [0005]
  • DE 102019008245 A1 [0006]DE 102019008245 A1 [0006]

Claims (10)

System zur Abscheidung von Partikeln (302) aus einem Gasgemisch, wobei das System Folgendes umfasst: einen oder mehrere Partikelabscheider (112), die in einem Strömungsweg (114) des Gasgemisches angeordnet sind, wobei jeder der einen oder mehreren Partikelabscheider (112) mindestens einen becherförmigen Partikelsammler (202) umfasst, um die Partikel (302) aus dem Gasgemisch abzufangen, wenn das Gasgemisch an dem becherförmigen Partikelsammler (202) vorbeiströmt; wobei der becherförmige Partikelsammler (202) dafür konfiguriert ist, sich entlang einer kreisförmigen Bahn um eine erste Rotationsachse (214) zu bewegen, und ferner dafür konfiguriert ist, sich um eine zweite Rotationsachse (216) zu drehen, die senkrecht zur ersten Rotationsachse (214) liegt, so dass sich die Ausrichtung einer Öffnung des becherförmigen Partikelsammlers (202) ändert, wenn sich der becherförmige Partikelsammler (202) entlang der Kreisbahn bewegt, wobei jeder becherförmige Partikelsammler (202) an einem äußeren Ende eines sich radial erstreckenden Partikelsammlerarms (212) konfiguriert ist, und sich während der Rotation des becherförmigen Partikelsammlers (202) entlang der kreisförmigen Bahn um die erste Rotationsachse (214) der Partikelsammlerarm (212) über eine Rampe (218) bewegt, wodurch der Sammlerarm (212) ausgelenkt wird und elastische Energie speichert, wobei die elastische Energie an einem Ende der Rampe (218) verwendet wird, um die eingeschlossenen Partikel (302) aus dem becherförmigen Partikelsammler (202) in eine gewünschte Richtung wegzuschleudern.A system for separating particles (302) from a gas mixture, the system comprising: one or more particle separators (112) arranged in a flow path (114) of the gas mixture, each of the one or more particle separators (112) comprising at least one cup-shaped particle collector (202) to capture the particles (302) from the gas mixture, when the gas mixture flows past the cup-shaped particle collector (202); wherein the cup-shaped particle collector (202) is configured to move along a circular path about a first axis of rotation (214) and is further configured to rotate about a second axis of rotation (216) perpendicular to the first axis of rotation (214 ) is located so that the orientation of an opening of the cup-shaped particle collector (202) changes when the cup-shaped particle collector (202) moves along the circular path, wherein each cup-shaped particle collector (202) is configured at an outer end of a radially extending particle collector arm (212), and during rotation of the cup-shaped particle collector (202) along the circular path about the first axis of rotation (214), the particle collector arm (212) overhangs moves a ramp (218), thereby deflecting the collector arm (212) and storing elastic energy, using the elastic energy at one end of the ramp (218) to force the trapped particles (302) out of the cup-shaped particle collector (202) into hurl in a desired direction. System nach Anspruch 1, wobei der becherförmige Partikelsammler (202) Perforationen (210) aufweist, die es den Gasen in dem Gasgemisch ermöglichen, hindurchzugehen, während sie die Partikel (302) einfangen.system after claim 1 wherein the cup-shaped particle collector (202) has perforations (210) that allow the gases in the gas mixture to pass through while capturing the particles (302). System nach Anspruch 1, wobei die Rampe (218) auf einem Ring (204) angeordnet ist, der konzentrisch zur ersten Rotationsachse (214) angeordnet ist, und wobei das Ende der Rampe (218) auf dem Ring (204) in einer Winkelposition angeordnet ist, in der der becherförmige Partikelsammler (202) aufgrund der Drehung um die zweite Drehachse (216) in die gewünschte Richtung ausgerichtet ist.system after claim 1 , the ramp (218) being arranged on a ring (204) arranged concentrically with the first axis of rotation (214), and the end of the ramp (218) being arranged on the ring (204) in an angular position in which the cup-shaped particle collector (202) is oriented in the desired direction due to the rotation about the second axis of rotation (216). System nach Anspruch 1, wobei ein inneres Ende des Partikelsammlerarms (212) ein Kegelrad (220) umfasst, das mit einem stationären Kegelrad (222) in Eingriff steht, das entlang der ersten Drehachse (214) angeordnet ist, wobei der Eingriff der Kegelräder den Partikelsammlerarm (212) und den gekoppelten Partikelsammler (202) veranlasst, sich um die zweite Rotationsachse (216) zu drehen, wenn sich der becherförmige Partikelsammler (202) auf der Kreisbahn um die erste Rotationsachse (214) bewegt, und wobei das Kegelrad (220), das an dem inneren Ende des Partikelsammlerarms (212) befestigt ist, und das stationäre Kegelrad (222) die gleiche Größe aufweisen, um eine 360-Grad-Drehung des becherförmigen Partikelsammlers (202) um die zweite Drehachse (216) zu bewirken, wenn der becherförmige Partikelsammler (202) einen vollen Kreis auf der Kreisbahn um die erste Drehachse (214) macht.system after claim 1 wherein an inner end of said particulate collector arm (212) includes a bevel gear (220) meshing with a stationary bevel gear (222) disposed along said first axis of rotation (214), engagement of said bevel gears forming said particulate collector arm (212) and causes the coupled particle collector (202) to rotate about the second axis of rotation (216) when the cup-shaped particle collector (202) moves in the orbit about the first axis of rotation (214), and wherein the bevel gear (220) that at fixed to the inner end of the particulate collector arm (212), and the stationary bevel gear (222) being the same size to effect 360 degree rotation of the particulate cup (202) about the second axis of rotation (216) when the particulate cup (202) makes a full circle on the circular path around the first axis of rotation (214). System nach Anspruch 1, wobei jeder der einen oder mehreren Partikelabscheider (112) eine oder mehrere Schaufeln (224) umfasst, die so konfiguriert sind, dass sie sich entlang der Kreisbahn drehen und mit dem Partikelsammlerarm (212) gekoppelt sind, so dass die Strömung des Gasgemisches auf die eine oder die mehreren Schaufeln (224) wirkt, um die eine oder die mehreren Schaufeln (224) und den becherförmigen Partikelsammler (202) entlang der Kreisbahn zu drehen.system after claim 1 wherein each of the one or more particulate separators (112) includes one or more vanes (224) configured to rotate along the orbit and coupled to the particulate collector arm (212) such that flow of the gaseous mixture onto the one or more vanes (224) acts to rotate the one or more vanes (224) and the cup-shaped particle collector (202) along the orbit. System nach Anspruch 5, wobei die eine oder die mehreren Schaufel (224) mit dem becherförmigen Partikelsammler (202) über Schaufelarme (226) und ein oder mehrere Lager (230) gekoppelt sind, und wobei die Schaufelarme (226) so konfiguriert sind, dass eine Bewegung der Schaufelarme (226) über die Rampe (218) vermieden wird.system after claim 5 wherein the one or more paddles (224) are coupled to the cup-shaped particulate collector (202) via paddle arms (226) and one or more bearings (230), and wherein the paddle arms (226) are configured to allow movement of the paddle arms (226) is avoided via the ramp (218). System nach Anspruch 1, wobei jeder der einen oder mehreren Partikelabscheider (112) einen Motor (402) umfasst, um den Partikelsammlerarm (212) und den gekoppelten becherförmigen Partikelsammler (202) um die erste Drehachse (214) zu drehen.system after claim 1 wherein each of the one or more particulate separators (112) includes a motor (402) for rotating the particulate collector arm (212) and the coupled cup-shaped particulate collector (202) about the first axis of rotation (214). System nach Anspruch 7, wobei der Motor (402) mit einer Welle (404) gekoppelt ist, und wobei eine Stützstruktur (228) mit der Welle (404) gekoppelt ist, wobei die Stützstruktur (228) dafür konfiguriert ist, den Partikelsammlerarm (212) zu tragen, um den Partikelsammlerarm (212) ohne Drehung der Rampe (218) und des stationären Kegelrads (222) zu drehen.system after claim 7 wherein the motor (402) is coupled to a shaft (404), and wherein a support structure (228) is coupled to the shaft (404), the support structure (228) being configured to support the particulate collector arm (212), to rotate the particle collector arm (212) without rotating the ramp (218) and stationary bevel gear (222). System nach Anspruch 1, wobei das System in einem Entlüftungskanal (104) eines Batteriepacks (100) eines Fahrzeugs implementiert ist; und wobei das Gasgemisch aus einer oder mehreren einer Vielzahl von Batteriezellen freigesetzt wird, die in einem Batteriepackgehäuse (102) des Batteriepacks (100) angeordnet sind, wobei das Gasgemisch in den Entlüftungskanal (104) durch ein oder mehrere Entlüftungslöcher (108) an dem Batteriepackgehäuse (102) freigesetzt wird und dann über eine Auslassöffnung (110) des Entlüftungskanals (104) in eine Umgebung strömt.system after claim 1 wherein the system is implemented in a vent duct (104) of a battery pack (100) of a vehicle; and wherein the gaseous mixture is released from one or more of a plurality of battery cells arranged in a battery pack housing (102) of the battery pack (100), the gaseous mixture entering the venting channel (104) through one or more venting holes (108) on the battery pack housing (102) is released and then flows into an environment via an outlet opening (110) of the ventilation channel (104). Batteriepack (100), der Folgendes umfasst: ein Batteriepackgehäuse (102) zur Aufnahme eines oder mehrerer Zellmodule (106), wobei jedes der einen oder mehreren Zellmodule (106) eine Vielzahl von Batteriezellen umfasst, wobei das Batteriepackgehäuse (102) ein oder mehrere Entlüftungslöcher (108) aufweist; einen Entlüftungskanal (104), der mit dem Batteriepackgehäuse (102) konfiguriert ist, so dass der Entlüftungskanal (104) durch das eine oder die mehreren Entlüftungslöcher (108) mit dem Batteriepackgehäuse (102) fluidisch verbunden ist; wobei ein Gasgemisch, das aus einer oder mehreren der Vielzahl von Batteriezellen freigesetzt wird, durch den Entlüftungskanal (104) fließt und dann über eine Auslassöffnung (110) des Entlüftungskanals (104) in eine Umgebung strömt; und ein System, das in dem Entlüftungskanal (104) dafür konfiguriert ist, partikelförmige Stoffe (302) aus dem freigesetzten Gasgemisch, das durch den Entlüftungskanal (104) strömt, abzuscheiden; wobei das System Folgendes umfasst: einen oder mehrere Partikelabscheider (112), die in einem Strömungsweg (114) des Gasgemisches angeordnet sind, wobei jeder der Partikelabscheider (112) mindestens einen becherförmigen Partikelsammler (202) umfasst, um die Partikel (302) aus dem Gasgemisch abzufangen, wenn das Gasgemisch an dem becherförmigen Partikelsammler (202) vorbeiströmt; wobei der becherförmige Partikelsammler (202) dafür konfiguriert ist, sich entlang einer kreisförmigen Bahn um eine erste Rotationsachse (214) zu bewegen, und ferner dafür konfiguriert ist, sich um eine zweite Rotationsachse (216) zu drehen, die senkrecht zur ersten Rotationsachse (214) liegt, so dass sich die Ausrichtung einer Öffnung des becherförmigen Partikelsammlers (202) ändert, wenn sich der becherförmige Partikelsammler (202) entlang der Kreisbahn bewegt, wobei jeder Partikelsammler (202) an einem äußeren Ende eines sich radial erstreckenden Partikelsammlerarms (212) konfiguriert ist, und sich während der Drehung des becherförmigen Partikelsammlers (202) entlang der Kreisbahn um die erste Drehachse (214), der Partikelsammlerarm (212) über eine Rampe (218) bewegt, die den Partikelsammlerarm (212) veranlasst, sich auszulenken und elastische Energie zu speichern, wobei die elastische Energie an einem Ende der Rampe (218) verwendet wird, um die eingeschlossenen Partikel (302) aus dem becherförmigen Partikelsammler (202) in eine gewünschte Richtung wegzuschleudern.A battery pack (100) comprising: a battery pack housing (102) for receiving one or more cell modules (106), each of the one or more cell modules (106) comprising a plurality of battery cells, the battery pack housing (102) having one or more vent holes (108); a vent duct (104) configured with the battery pack housing (102) such that the vent duct (104) is fluidly connected to the battery pack housing (102) through the one or more vent holes (108); wherein a gas mixture released from one or more of the plurality of battery cells flows through the vent duct (104) and then flows into an environment via an outlet opening (110) of the vent duct (104); and a system configured in the vent duct (104) to separate particulate matter (302) from the released gaseous mixture flowing through the vent duct (104); the system comprising: one or more particle separators (112) arranged in a flow path (114) of the gas mixture, each of the particle separators (112) comprising at least one cup-shaped particle collector (202) for collecting the particles (302) from the intercept gas mixture as the gas mixture flows past the cup-shaped particle collector (202); wherein the cup-shaped particle collector (202) is configured to move along a circular path about a first axis of rotation (214) and is further configured to rotate about a second axis of rotation (216) perpendicular to the first axis of rotation (214 ) so that the orientation of an opening of the cup-shaped particle collector (202) changes as the cup-shaped particle collector (202) moves along the circular path, each particle collector (202) configured at an outer end of a radially extending particle collector arm (212). and during rotation of the cup-shaped particle collector (202) along the circular path about the first axis of rotation (214), the particle collector arm (212) moves over a ramp (218) which causes the particle collector arm (212) to deflect and elastic energy using the elastic energy at one end of the ramp (218) to propel the trapped particles (302) out of the cup-shaped particle collector (202) in a desired direction.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102019008245A1 (en) 2019-11-27 2020-07-23 Daimler Ag High-voltage battery with a battery case

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