DE102022116354A1 - Separation device for a battery storage and battery storage - Google Patents

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Philipp Krammer
Pinar Karayaylali
Aljoscha Langer
Etienne Ehkirch
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Faurecia Emissions Control Technologies Germany GmbH
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Faurecia Emissions Control Technologies Germany GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Separationsvorrichtung (10) für einen durch eine dielektrische Flüssigkeit gekühlten Batteriespeicher, mit einem Separationsbehälter (12), der einen Fluideinlass (14), einen Gasauslass (16) und eine sich zwischen dem Fluideinlass (14) und dem Gasauslass (16) erstreckende Separationskammer (13) aufweist, die mit dem Fluideinlass (14) und dem Gasauslass (16) strömungsmäßig in Verbindung steht, wobei der Gasauslass (16) von einem Überdruckventil (18) verschlossen ist, das bei Erreichen eines vorbestimmten Überdrucks in der Separationskammer (13) den Gasauslass (16) freigibt, und wobei die Separationsvorrichtung (10) dazu eingerichtet ist, eine durch den Fluideinlass (14) in die Separationskammer (13) eintretende und unter Druck stehende dielektrische Flüssigkeit von einem Gas zu separieren und das Gas über das Überdruckventil (18) abzuleiten. Ferner ist ein Batteriespeicher (46) mit einer solchen Separationsvorrichtung (10) offenbart.The invention relates to a separation device (10) for a battery storage device cooled by a dielectric liquid, having a separation container (12) which has a fluid inlet (14), a gas outlet (16) and a gas outlet located between the fluid inlet (14) and the gas outlet (16 ) extending separation chamber (13) which is in fluid communication with the fluid inlet (14) and the gas outlet (16), the gas outlet (16) being closed by a pressure relief valve (18) which opens when a predetermined pressure is reached in the separation chamber (13) releases the gas outlet (16), and wherein the separation device (10) is designed to separate a pressurized dielectric liquid entering the separation chamber (13) through the fluid inlet (14) from a gas and to separate the gas via the pressure relief valve (18). A battery storage device (46) with such a separation device (10) is also disclosed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Separationsvorrichtung für einen Batteriespeicher sowie einen Batteriespeicher mit der Separationsvorrichtung.The present invention relates to a separation device for a battery storage device and a battery storage device with the separation device.

Üblicherweise beinhalten Batteriespeicher eine Vielzahl von miteinander verschalteten Batteriezellen, um auf Abruf einem Nutzer eine höhere elektrische Energie bereitzustellen. Aus diesem Grund können Batteriespeicher hohe Leistungsdichten erzielen und sind unter anderem für Hochvoltanwendungen geeignet. Beispielsweise können Batteriespeicher für den Antrieb von Elektrofahrzeugen genutzt werden.Battery storage typically includes a large number of battery cells interconnected to provide a user with higher electrical energy on demand. For this reason, battery storage can achieve high power densities and is suitable for high-voltage applications, among other things. For example, battery storage can be used to drive electric vehicles.

Die am häufigsten verwendete Batteriezelle in einem Batteriespeicher, insbesondere in einem Batteriespeicher für den Betrieb von Elektrofahrzeugen, ist die sogenannte Lithium-lonen-Zelle, auch Lithiumionen-Batterie genannt. Aufgrund der Entwicklung von immer leistungsfähigeren Batteriezellen steigt auch deren Energiedichte weiter an, wodurch diese während des Betriebs, insbesondere beim Ladevorgang, große Mengen an Wärme erzeugen. Um den ordnungsgemäßen Betrieb eines Batteriespeichers mit derartigen hochenergetischen Batteriezellen zu gewährleisten, ist es von Vorteil, die Batteriezellen entsprechend zu kühlen, sodass die entstandene Wärme abgeführt werden kann. Auf diese Weise kann die Zelle vor einer Überhitzung geschützt werden und ist insgesamt leistungsfähiger.The most frequently used battery cell in a battery storage system, especially in a battery storage system for operating electric vehicles, is the so-called lithium-ion cell, also called a lithium-ion battery. Due to the development of ever more powerful battery cells, their energy density continues to increase, which means that they generate large amounts of heat during operation, especially during charging. In order to ensure the proper operation of a battery storage device with such high-energy battery cells, it is advantageous to cool the battery cells accordingly so that the heat generated can be dissipated. In this way, the cell can be protected from overheating and is more efficient overall.

Das Kühlen der Batteriezellen kann entweder mittels Luft, Kühlwasser durchströmte Platten oder durch eine dielektrische Flüssigkeit erfolgen. Letztere Kühlungsmöglichkeit ist auch als Immersionskühlung bekannt. Dabei werden die in einem Batteriespeicher angeordneten Batteriezellen wärmeleitend mit einer dielektrischen Flüssigkeit in Kontakt gebracht, vorzugsweise eingetaucht, und geben die während des Betriebs oder beim Laden entstehende Wärme an die dielektrische Flüssigkeit ab.The battery cells can be cooled either by means of air, plates through which cooling water flows, or by a dielectric liquid. The latter cooling option is also known as immersion cooling. The battery cells arranged in a battery storage unit are brought into thermally conductive contact with a dielectric liquid, preferably immersed, and release the heat generated during operation or charging to the dielectric liquid.

Im Falle eines mechanischen, elektrischen oder thermischen Defekts einer im Batteriespeicher angeordneten Batteriezelle, kann es zur Freisetzung des in der Batteriezelle befindlichen Elektrolyten sowie sonstigen Zellbestandteilen kommen. Im Detail betrachtet führt ein solcher Defekt zu einem thermischen Versagen des Elektrolyten, was wiederum in einer Beschädigung des zwischen Anode und Kathode angeordneten Separators resultiert. Die Folgen sind das Auftreten von Kurzschlüssen sowie eine starke Hitzeentwicklung innerhalb der Zelle, wobei letztlich Gase aus den Elektrolyten oder sonstigen Zellbestandteilen wie Elektrodenmaterialien oder Stromableitern freigesetzt werden. Aufgrund der starken Hitzentwicklung wird auch die dielektrische Flüssigkeit in die Gasphase überführt bzw. die dielektrische Flüssigkeit kann auch selber Gase freisetzen. Dadurch kommt es innerhalb des Batteriespeichers zu einem Druckanstieg, der im äußersten Fall zu einer strukturellen Beschädigung des Batteriespeichers führen kann und damit letztlich zur Freisetzung von den Elektrolytbestandteilen, sonstigen Zellbestandteilen sowie der dielektrischen Flüssigkeit aus dem Batteriespeicher in die unmittelbare Umgebung.In the event of a mechanical, electrical or thermal defect in a battery cell arranged in the battery storage, the electrolyte in the battery cell and other cell components can be released. Viewed in detail, such a defect leads to thermal failure of the electrolyte, which in turn results in damage to the separator arranged between the anode and cathode. The consequences are the occurrence of short circuits and strong heat development within the cell, which ultimately results in the release of gases from the electrolytes or other cell components such as electrode materials or current conductors. Due to the strong heat development, the dielectric liquid is also converted into the gas phase or the dielectric liquid can also release gases itself. This leads to an increase in pressure within the battery storage, which in extreme cases can lead to structural damage to the battery storage and ultimately to the release of the electrolyte components, other cell components and the dielectric fluid from the battery storage into the immediate surroundings.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, im Falle einer derartigen Beschädigung einer Batteriezelle den Übertritt der dielektrischen Flüssigkeit sowie sonstigen Zellbestandteilen in die Umgebung zu verhindern.The invention is therefore based on the object of preventing the dielectric liquid and other cell components from entering the environment in the event of such damage to a battery cell.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Bereitstellen einer Separationsvorrichtung nach Anspruch 1.The object is achieved according to the invention by providing a separation device according to claim 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Separationsvorrichtung sind in den Unteransprüchen gegeben, die wahlweise kombiniert werden können.Advantageous embodiments of the separation device according to the invention are given in the subclaims, which can be optionally combined.

Erfindungsgemäß umfasst die Separationsvorrichtung für einen durch eine dielektrische Flüssigkeit gekühlten Batteriespeicher einen Separationsbehälter. Der Separationsbehälter weist einen Fluideinlass und einen Gasauslass auf. Zwischen dem Fluideinlass und dem Gasauslass erstreckt sich eine Separationskammer, die mit dem Fluideinlass und dem Gasauslass strömungsmäßig in Verbindung steht. Der Gasauslass ist von einem Überdruckventil verschlossen, das bei Erreichen eines vorbestimmten Überdrucks in der Separationskammer den Gasauslass freigibt. Die Separationsvorrichtung ist dazu eingerichtet, eine durch den Fluideinlass in die Separationskammer eintretende und unter Druck stehende dielektrische Flüssigkeit von einem Gas separieren, um das Gas über das Überdruckventil abzuleiten.According to the invention, the separation device for a battery storage cooled by a dielectric liquid comprises a separation container. The separation container has a fluid inlet and a gas outlet. A separation chamber extends between the fluid inlet and the gas outlet and is in fluid communication with the fluid inlet and the gas outlet. The gas outlet is closed by a pressure relief valve, which releases the gas outlet when a predetermined overpressure is reached in the separation chamber. The separation device is designed to separate a pressurized dielectric liquid entering the separation chamber through the fluid inlet from a gas in order to discharge the gas via the pressure relief valve.

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, eine Separationsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, im Falle eines Druckanstiegs innerhalb eines Batteriespeichers, aufgrund einer unter Druck stehenden dielektrischen Flüssigkeit, den Druck über das Überdruckventil abzusenken und dabei die unter Druck stehende dielektrische Flüssigkeit von einem Gas zu separieren.The invention is based on the basic idea of providing a separation device which is able to reduce the pressure via the pressure relief valve in the event of a pressure increase within a battery storage due to a pressurized dielectric liquid and thereby remove the pressurized dielectric liquid from a gas to separate.

Eine solche Separationsvorrichtung bietet daher grundsätzlich den Vorteil, dass ein Übertritt der dielektrischen Flüssigkeit in die Umgebung verhindert wird. Die dielektrische Flüssigkeit verbleibt somit im Batteriespeicher bzw. in der Separationsvorrichtung. Lediglich gasförmige Bestandteile werden über das Überdruckventil abgeleitet. Zudem funktioniert die Separationsvorrichtung passiv, also unabhängig von elektronischen Komponenten und elektrischen Maschinen. Eine solche Separationsvorrichtung ist daher vorteilhafterweise jederzeit einsatzbereit und unabhängig von elektrischen Störungen.Such a separation device therefore fundamentally offers the advantage that the dielectric liquid is prevented from passing into the environment. The dielectric liquid therefore remains in the battery storage or in the separation device. Only gaseous components which is derived via the pressure relief valve. In addition, the separation device works passively, i.e. independently of electronic components and electrical machines. Such a separation device is therefore advantageously ready for use at any time and is independent of electrical faults.

Ein weiteres Ziel ist zudem, ein Eindringen von Umgebungsluft in die Separationsvorrichtung zu verhindern. Umgebungsluft kann im Falle eines thermischen Defekts einer Zelle (auch als „thermal runaway“ bekannt) in unerwünschter Weise mit einem Zellelektrolyten und der dielektrischen Flüssigkeiten chemisch reagieren. Darüber hinaus enthält Umgebungsluft Wasser in Form von Feuchtigkeit, welche ebenfalls in unerwünschten Folgereaktion mit dem Zellelektrolyten und der dielektrischen Flüssigkeiten reagieren kann. Um dies zu verhindern, ist erfindungsgemäß ein Überdruckventil vorgesehen, das den Gasauslass wiederverschließbar verschließt und dazu eingerichtet ist, bei einem Überdruck innerhalb der Separationsvorrichtung den Gasauslass freizugeben, im Normalbetrieb den Gasauslass aber strömungsmäßig, also luftdicht, zu verschließen.Another goal is to prevent ambient air from penetrating into the separation device. In the event of a thermal defect in a cell (also known as “thermal runaway”), ambient air can react chemically in an undesirable manner with a cell electrolyte and the dielectric fluids. In addition, ambient air contains water in the form of moisture, which can also react in undesirable subsequent reactions with the cell electrolyte and the dielectric fluids. In order to prevent this, a pressure relief valve is provided according to the invention, which closes the gas outlet in a resealable manner and is designed to release the gas outlet in the event of excess pressure within the separation device, but to close the gas outlet in terms of flow, i.e. airtight, in normal operation.

Im Folgenden wird unter dem Begriff dielektrische Flüssigkeit eine elektrische schwach bzw. nichtleitende Flüssigkeit verstanden, die im Wesentlichen als ein elektrischer Isolator wirkt.In the following, the term dielectric liquid is understood to mean an electrically weak or non-conductive liquid which essentially acts as an electrical insulator.

Unter einem separierten Gas werden alle gasförmigen Bestandteile verstanden, die zu einem Überdruck innerhalb eines Batteriespeichers führen können. Das kann beispielsweise die dielektrische Flüssigkeit selbst, der Zellelektrolyt oder sonstige Zellbestandteile sein.A separated gas refers to all gaseous components that can lead to excess pressure within a battery storage system. This can be, for example, the dielectric liquid itself, the cell electrolyte or other cell components.

Gemäß einem Aspekt ist der Fluideinlass von einem Sicherheitselement verschlossen, wobei das Sicherheitselement bei Erreichen eines vorbestimmten Überdrucks außerhalb des Separationsbehälters den Fluideinlass freigibt. Unter „außerhalb des Separationsbehälters“ wird insbesondere der Innenraum eines Batteriespeichers verstanden.According to one aspect, the fluid inlet is closed by a security element, wherein the security element releases the fluid inlet when a predetermined overpressure outside the separation container is reached. “Outside the separation container” is understood to mean, in particular, the interior of a battery storage unit.

In Bezug auf das Sicherheitselement ist die Erfindung nicht eingeschränkt. Prinzipiell können alle im Stand der Technik üblichen Sicherheitselemente verwendet werden, unter der Voraussetzung, dass diese beim Erreichen eines vorbestimmten Überdrucks außerhalb des Separationsbehälters den Fluideinlass freigeben.The invention is not restricted with regard to the security element. In principle, all safety elements customary in the prior art can be used, provided that they release the fluid inlet when a predetermined overpressure outside the separation container is reached.

Das Sicherheitselement kann als eine Berstscheibe ausgebildet sein. Vorteilhafterweise sind Berstscheiben aus dem Stand der Technik bekannt, sodass auf vordefinierte Spezifikationen zurückgegriffen werden kann.The security element can be designed as a rupture disk. Bursting disks are advantageously known from the prior art, so that predefined specifications can be used.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist in der Separationskammer mindestens ein Separationselement angeordnet, das wenigstens einen Abschnitt der Separationskammer flüssigkeitsdicht zum Überdruckventil verschließt.According to a further aspect, at least one separation element is arranged in the separation chamber, which closes at least a portion of the separation chamber in a liquid-tight manner to the pressure relief valve.

Bezüglich des Separationselements ist die Erfindung ebenfalls nicht eingeschränkt und es kann jedes im Stand der Technik bekannte Separationselement verwendet werden, das in der Lage ist, einen Abschnitt der Separationskammer flüssigkeitsdicht zum Überdruckventil zu verschließen.With regard to the separation element, the invention is also not limited and any separation element known in the prior art that is capable of closing a section of the separation chamber in a liquid-tight manner to the pressure relief valve can be used.

Flüssigkeitsdicht bedeutet, dass ein Abschnitt der Separationskammer in Strömungsrichtung für Flüssigkeiten im Wesentlichen nahezu gesperrt ist bzw. die Bewegung von Flüssigkeiten in Strömungsrichtung durch den flüssigkeitsdichten Abschnitt zumindest erschwert ist.Liquid-tight means that a section of the separation chamber is essentially almost blocked for liquids in the flow direction or that the movement of liquids in the flow direction is at least made more difficult through the liquid-tight section.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist wenigstens ein Separationselement als eine Trennwand ausgeführt.According to a further aspect, at least one separation element is designed as a partition.

Die Trennwand kann insbesondere als ein im Wesentlichen flacher plattenförmiger Körper ausgeführt sein.The partition can in particular be designed as a substantially flat plate-shaped body.

Beispielsweise kann eine Metallplatte vorgesehen sein.For example, a metal plate can be provided.

Vorteilhafterweise sind gemäß einem anderen Aspekt mehrere flache plattenförmige Körper vorgesehen, wobei die Projektion der mehreren flachen plattenförmigen Körper auf den Gasauslass diesen vollständig verdecken, sodass kein linearer Gasströmungsweg durch alle Platten vorhanden ist. Das Gas muss also längs eines gewundenen Wegs durch oder entlang der Platten strömen, um zum Gasauslass zu gelangen. Dies verhindert ein Entweichen der Flüssigkeit.Advantageously, according to another aspect, a plurality of flat plate-shaped bodies are provided, the projection of the plurality of flat plate-shaped bodies onto the gas outlet completely covering it, so that there is no linear gas flow path through all of the plates. The gas must therefore flow along a tortuous path through or along the plates to reach the gas outlet. This prevents the liquid from escaping.

Mindestens einer der mehreren flachen plattenförmigen Körper kann perforiert ausgeführt sein.At least one of the several flat plate-shaped bodies can be perforated.

Bevorzugt sind mehrere der flachen plattenförmigen Körper perforiert, besonders bevorzugt sind alle flachen plattenförmigen Körper perforiert.Preferably, several of the flat plate-shaped bodies are perforated, particularly preferably all flat plate-shaped bodies are perforated.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens ein Separationselement vorgesehen, das im Wesentlichen als zumindest ein flacher plattenförmiger, gasdurchlässiger Körper ausgeführt ist.In a further development of the invention, at least one separation element is provided, which is essentially designed as at least one flat, plate-shaped, gas-permeable body.

Mindestens einer der oben genannten flachen plattenförmigen Körper kann aus einem Metall oder einer Legierung gefertigt sein.At least one of the above-mentioned flat plate-shaped bodies may be made of a metal or an alloy.

Bezüglich des Metalls oder der Legierung ist die Erfindung nicht eingeschränkt und es kann jedes im Stand der Technik bekannte Metall oder jede Legierung verwendet werden, die gegenüber einer unter Druck stehenden dielektrischen Flüssigkeit mechanisch und chemisch beständig ist. Dabei wird insbesondere vorausgesetzt, dass das Metall oder die Legierung gegenüber bis zu 1200 °C heißen Gasen und bis zu 400 °C heißen dielektrischen Flüssigkeiten beständig ist.The invention is not limited to the metal or alloy and can be any any metal or alloy known in the art that is mechanically and chemically resistant to a pressurized dielectric fluid can be used. In particular, it is assumed that the metal or alloy is resistant to gases up to 1200 °C and dielectric liquids up to 400 °C.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist wenigstens ein Separationselement vorgesehen, das als ein Filterkörper, insbesondere als ein metallischer Filterkörper, ausgeführt ist, der aus einem Geflecht, insbesondere einem Metallgeflecht, einem Gitter, insbesondere einem Metallgitter, einem Schaum, insbesondere einem Metallschaum, einem Schwamm, insbesondere einem Metallschwamm oder einer Hohlkugelstruktur, insbesondere einer metallischen Hohlkugelstruktur, besteht.According to a further aspect, at least one separation element is provided, which is designed as a filter body, in particular as a metallic filter body, which consists of a mesh, in particular a metal mesh, a grid, in particular a metal grid, a foam, in particular a metal foam, a sponge, in particular a metal sponge or a hollow spherical structure, in particular a metallic hollow spherical structure.

Vorzugsweise ist der Filterkörper als ein metallischer Filterkörper ausgeführt.The filter body is preferably designed as a metallic filter body.

Der metallische Filterkörper ist bevorzugt als ein Metallschaum ausgeführt.The metallic filter body is preferably designed as a metal foam.

Der Metallschaum kann insbesondere eine Materialdichte von 0,1 - 2,0 g/cm3 aufweisen, bevorzugt von 0,3 - 1,2 g/cm3, besonders bevorzugt 0,6 - 0,8 g/cm3.The metal foam can in particular have a material density of 0.1 - 2.0 g/cm 3 , preferably 0.3 - 1.2 g/cm 3 , particularly preferably 0.6 - 0.8 g/cm 3 .

Der Metallschaum kann aus einem beliebigen Metall oder einer beliebigen Legierung gefertigt sein, und es kann jedes im Stand der Technik bekannte Metall oder jede Legierung verwendet werden, unter der Voraussetzung, dass diese gegenüber einer unter Druck stehenden dielektrischen Flüssigkeit mechanisch und chemisch beständig sind. Dabei wird insbesondere vorausgesetzt, dass das Metall oder die Legierung gegenüber bis zu 1200 °C heißen Gasen und bis zu 400 °C heißen dielektrischen Flüssigkeiten beständig ist.The metal foam may be made of any metal or alloy, and any metal or alloy known in the art may be used, provided that they are mechanically and chemically resistant to a pressurized dielectric fluid. In particular, it is assumed that the metal or alloy is resistant to gases up to 1200 °C and dielectric liquids up to 400 °C.

Der Metallschaum ist bevorzugt aus einer Legierung hergestellt, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Eisen-Chrom-Aluminium, Nickel-Chrom-Aluminium, Nickel-Chrom-Molybdän und hochligiertem Stahl sowie einer Kombination davon.The metal foam is preferably made from an alloy selected from the group consisting of iron-chromium-aluminum, nickel-chromium-aluminum, nickel-chromium-molybdenum and high-ligated steel and a combination thereof.

Die Legierung kann weitere Zusatzstoffe umfassen, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Kohlenstoff, Silizium, Mangan, Phosphor, Schwefel, Niob, Titan, Aluminium und Eisen sowie einer Kombination davon.The alloy may include further additives selected from the group consisting of carbon, silicon, manganese, phosphorus, sulfur, niobium, titanium, aluminum and iron and a combination thereof.

Die hier vorgeschlagenen Separationselemente bieten den technischen Vorteil, dass diese kostengünstig herstellbar und auf einfacher Weise innerhalb einer Separationskammer befestigbar sind. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die hier vorgeschlagenen Separationselemente vollkommen passiv funktionieren und nicht auf elektronische Komponenten oder technisch komplizierte und damit störanfällige Regelungssysteme angewiesen sind.The separation elements proposed here offer the technical advantage that they can be produced inexpensively and can be easily attached within a separation chamber. Another advantage is that the separation elements proposed here function completely passively and are not dependent on electronic components or technically complicated and therefore fault-prone control systems.

Insbesondere der Metallschaum weist den Vorteil auf, dass dieser neben seiner Funktion als Separator auch als ein Flammhemmer wirken kann, indem er die Ausbreitung von Flammen stromabwärts zum Überdruckventil hemmt oder unterbindet.The metal foam in particular has the advantage that, in addition to its function as a separator, it can also act as a flame retardant by inhibiting or preventing the spread of flames downstream of the pressure relief valve.

Gemäß einem anderen Aspekt weist der Separationsbehälter einen Hauptkanal auf, der sich von dem Fluideinlass aus in den Separationsbehälter hineinerstreckt und in eine Separationskammer mündet, die als ein Totraum ausgebildet ist und einen Flüssigkeitsauffangabschnitt bildet, wobei stromauf des Totraums von dem Fluidkanal aus ein Nebenkanal abzweigt, der in den Gasauslass mündet, wobei sich der Nebenkanal insbesondere in einem rechten Winkel vom Hauptkanal abzweigt.According to another aspect, the separation container has a main channel which extends from the fluid inlet into the separation container and opens into a separation chamber which is designed as a dead space and forms a liquid collecting section, with a secondary channel branching off from the fluid channel upstream of the dead space, which opens into the gas outlet, with the secondary channel branching off from the main channel in particular at a right angle.

Vorteilhafterweise erstreckt sich der Totraum, bezogen auf den Nebenkanal, in vertikaler Richtung der Separationskammer.Advantageously, the dead space extends in the vertical direction of the separation chamber with respect to the secondary channel.

Das Bereitstellen eines Totraums mit einem Flüssigkeitsauffangabschnitt innerhalb des Separationsbehälters bietet den Vorteil, dass keine weiteren Separationselemente notwendig sind, um die dielektrische Flüssigkeit von einem Gas zu trennen. Vorteilhafterweise kann die Bewegungsenergie der unter Druck stehenden dielektrischen Flüssigkeit selbst genutzt werden, um die dielektrische Flüssigkeit ohne Aufwendung weiterer Energie in einen Totraum zu leiten und von einem Gas zu trennen. Das Gas kann so auf einfache Weise über den Nebenkanal und über das Überdruckventil abgeleitet werden.Providing a dead space with a liquid collecting section within the separation container offers the advantage that no further separation elements are necessary to separate the dielectric liquid from a gas. Advantageously, the kinetic energy of the pressurized dielectric liquid itself can be used to direct the dielectric liquid into a dead space and to separate it from a gas without using further energy. The gas can thus be easily drained off via the secondary channel and via the pressure relief valve.

Gemäß einem anderen Aspekt ist die Separationsvorrichtung als ein Zyklonabscheider ausgebildet.According to another aspect, the separation device is designed as a cyclone separator.

Ein solcher Zyklonabscheider ist auch als ein Fliehkraftabscheider bekannt.Such a cyclone separator is also known as a centrifugal separator.

Prinzipiell ist die Erfindung in Bezug auf den Zyklonabscheider nicht eingeschränkt und es kann jedes im Stand der Technik bekannte Konzept für einen Zyklonabscheider verwendet werden.In principle, the invention is not limited in relation to the cyclone separator and any concept for a cyclone separator known in the prior art can be used.

Die Separationsvorrichtung kann insbesondere als ein Tangential-Zyklonabscheider, ein Axialabscheider oder als ein Multizyklonabscheider ausgeführt sein.The separation device can in particular be designed as a tangential cyclone separator, an axial separator or as a multi-cyclone separator.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Zyklonabscheider als ein Tangential-Zyklonabscheider ausgeführt, wobei der Separationsbehälter einen Einlasskanal aufweist, der sich von dem Fluideinlass aus in den Separationsbehälter hinein erstreckt und tangential in eine zylindrisch geformte Separationskammer mündet, wobei die Separationskammer entlang einer axialer Richtung konisch zuläuft und in einen Flüssigkeitsauffangabschnitt mündet, und wobei in der Separationskammer dem Flüssigkeitsauffangabschnitt gegenüberliegend ein zentrales Ablassrohr angeordnet ist, das in den Gasauslass mündet.In one embodiment of the invention, the cyclone separator is a tangential cyclone separator which is carried out, wherein the separation container has an inlet channel which extends from the fluid inlet into the separation container and opens tangentially into a cylindrically shaped separation chamber, the separation chamber tapering along an axial direction and opening into a liquid collecting section, and wherein in the separation chamber A central drain pipe is arranged opposite the liquid collecting section and opens into the gas outlet.

Vorteilhafterweise sind Zyklonabscheider aus dem Stand der Technik bekannt, sodass auf bekannte Spezifikation zurückgegriffen werden kann. Die Erfinder haben erkannt, dass das technische Konzept, welches einen Zyklonabscheider zugrunde liegt, sich auch auf die Separation einer dielektrischen Flüssigkeit von einem Gas übertragen lässt.Cyclone separators are advantageously known from the prior art, so that known specifications can be used. The inventors have recognized that the technical concept on which a cyclone separator is based can also be transferred to the separation of a dielectric liquid from a gas.

Zudem bieten Zyklonabscheider den Vorteil, dass diese in Kombination mit einer unter Druck stehenden dielektrischen Flüssigkeit vollkommen passiv arbeiten, also ohne weitere äußere Energiezufuhr. Auch hier kann die in der unter Druck stehenden dielektrischen Flüssigkeit gespeicherte Bewegungsenergie genutzt werden, um die dielektrische Flüssigkeit von einem Gas zu trennen.Cyclone separators also offer the advantage that, in combination with a pressurized dielectric fluid, they work completely passively, i.e. without any additional external energy supply. Here too, the kinetic energy stored in the pressurized dielectric liquid can be used to separate the dielectric liquid from a gas.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist der Separationsbehälter als ein Auffangbehälter ausgeführt, der eine Gehäuseunterseite und einen Gehäusedeckel umfasst, die beide miteinander verbunden sind und die gemeinsam die Separationskammer einschließen, wobei in dem Gehäusedeckel der Fluideinlass und der Gasauslass vorgesehen sind.According to a further aspect, the separation container is designed as a collecting container which comprises a housing bottom and a housing cover, both of which are connected to one another and which together enclose the separation chamber, the fluid inlet and the gas outlet being provided in the housing cover.

Alternativ kann der Fluideinlass und/oder der Gasauslass auch in einer Gehäusewand oder in der Gehäuseunterseite angeordnet sein. Falls der Gasauslass an der Gehäuseunterseite angeordnet ist, kann das Gas mittels eines Schlauches ausgeleitet werden.Alternatively, the fluid inlet and/or the gas outlet can also be arranged in a housing wall or in the underside of the housing. If the gas outlet is located on the underside of the housing, the gas can be discharged using a hose.

Gemäß einem weiteren Aspekt liegen der Fluideinlass und der Gasauslass in einer gemeinsamen Ebene.According to a further aspect, the fluid inlet and the gas outlet lie in a common plane.

Alternativ können der Fluideinlass und der Gasauslass auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet sein.Alternatively, the fluid inlet and gas outlet may be located on opposite sides.

Ferner betrifft die Erfindung einen Batteriespeicher mit einem Batteriespeichergehäuse und mindestens eine Batteriezelle, die in einem Innenraum des Batteriespeichergehäuses angeordnet ist und mit einem Kühlmittelsystem wärmeleitend in Kontakt steht, wobei das Kühlmittelsystem wenigstens eine dielektrische Flüssigkeit zum Kühlen der Batteriezelle beinhaltet, und wobei der Batteriespeicher wenigstens eine erfindungsgemäße Separationsvorrichtung aufweist, die mit dem Innenraum des Speichergehäuses über den Fluideinlass strömungsmäßig verbunden ist.The invention further relates to a battery storage device with a battery storage housing and at least one battery cell, which is arranged in an interior of the battery storage housing and is in thermally conductive contact with a coolant system, wherein the coolant system contains at least one dielectric liquid for cooling the battery cell, and wherein the battery storage device contains at least one Separation device according to the invention, which is fluidly connected to the interior of the storage housing via the fluid inlet.

Vorteilhafterweise kann der vorgeschlagene Batteriespeicher, im Falle eines elektrischen, mechanischen oder thermischen Defekts einer Batteriezelle, den Übertritt einer unter Druck stehenden dielektrischen Flüssigkeit in die Umgebung mittels der Separationsvorrichtung verhindern.Advantageously, the proposed battery storage can, in the event of an electrical, mechanical or thermal defect in a battery cell, prevent a pressurized dielectric liquid from passing into the environment by means of the separation device.

Bevorzugt ist die dielektrische Flüssigkeit ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus destilliertem Wasser, Mineralöl, Pflanzenöl, Silikonöl, aliphatischen, wahlweise perfluorierten Kohlenwasserstoffen, und aromatischen, wahlweise perfluorierten Kohlenwasserstoffen sowie einer Kombination davon.Preferably, the dielectric liquid is selected from the group consisting of distilled water, mineral oil, vegetable oil, silicone oil, aliphatic, optionally perfluorinated hydrocarbons, and aromatic, optionally perfluorinated hydrocarbons, and a combination thereof.

Die dielektrische Flüssigkeit dient im Falle eines mechanischen, elektrischen oder thermisches Defekts einer Zelle im Batteriespeicher vorrangig dazu, die freigesetzte Energie zu absorbieren. Dies kann beispielsweise durch ein Umpumpen der dielektrischen Flüssigkeit oder einen Phasenübergang vom Flüssigen ins Gasförmige geschehen. Im regulären Betrieb des Batteriespeichers dient die dielektrische Flüssigkeit der Wärmeabfuhr aus den Batteriezellen, also dem Kühlen der Batteriezellen, und wirkt als ein elektrischer Isolator gegenüber der Batteriezelle.In the event of a mechanical, electrical or thermal defect in a cell in the battery storage, the dielectric liquid primarily serves to absorb the energy released. This can be done, for example, by pumping the dielectric liquid or a phase transition from liquid to gaseous. During regular operation of the battery storage system, the dielectric fluid is used to dissipate heat from the battery cells, i.e. to cool the battery cells, and acts as an electrical insulator compared to the battery cell.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist der Gasauslass am Batteriespeichergehäuse an einer vertikalen Oberseite vorgesehen.According to a further aspect, the gas outlet on the battery storage housing is provided on a vertical top.

Auf diese Weise kann eine effiziente Separation von dielektrischer Flüssigkeit und einem Gas mittels der Separationsvorrichtung gewährleistet werden.In this way, an efficient separation of dielectric liquid and a gas can be ensured using the separation device.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

  • - 1 in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Separationsvorrichtung mit mehreren flachen plattenförmigen Körpern als Separationselemente;
  • - 2 in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Separationsvorrichtung mit einem als Metallschaum ausgeführten Separationselement;
  • - 3 in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Separationsvorrichtung mit einer Kombination aus Separationselementen bestehend aus mehreren plattenförmigen Körpern und einem Metallschaum;
  • - 4 in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Separationsvorrichtung mit einem als Metallnetz ausgeführten Separationselement;
  • - 5 in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Separationsvorrichtung mit einem als Metallgeflecht ausgeführten Separationselement;
  • - 6 in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Separationsvorrichtung mit mehreren flachen, plattenförmigen sowie gasdurchlässigen Körpern als Separationselemente;
  • - 7A in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Separationsvorrichtung mit einer als Totraum ausgeführten Separationskammer;
  • - 7B in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Separationsvorrichtung aus 7A, wobei der Nebenkanal vertikal nach oben verläuft;
  • - 8 in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Separationsvorrichtung, die als ein Zyklonabscheider ausgeführt ist;
  • - 9 in einer schematischen Darstellung die Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Separationsvorrichtung mit mehreren flachen, plattenförmigen Körpern sowie einem Metallschaum;
  • - 10 in einem Blockschema einen erfindungsgemäßen Batteriespeicher mit einer Separationsvorrichtung; und
  • - 11 in einer isometrischen Darstellung eine erfindungsgemäße Separationsvorrichtung, bei der der Separationsbehälter als ein Auffangbehälter ausgeführt ist.
The invention is described in more detail below using exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. In the drawings show:
  • - 1 in a schematic representation a separation device according to the invention with several flat plate-shaped bodies as separation elements;
  • - 2 in a schematic representation a separation device according to the invention with a separation element designed as a metal foam;
  • - 3 in a schematic representation of a separation device according to the invention with a combination of separation elements consisting of several plate-shaped bodies and a metal foam;
  • - 4 in a schematic representation a separation device according to the invention with a separation element designed as a metal net;
  • - 5 in a schematic representation a separation device according to the invention with a separation element designed as a metal mesh;
  • - 6 in a schematic representation a separation device according to the invention with several flat, plate-shaped and gas-permeable bodies as separation elements;
  • - 7A in a schematic representation a separation device according to the invention with a separation chamber designed as a dead space;
  • - 7B in a schematic representation of the separation device according to the invention 7A , with the secondary channel running vertically upward;
  • - 8th in a schematic representation a separation device according to the invention, which is designed as a cyclone separator;
  • - 9 in a schematic representation the functionality of a separation device according to the invention with several flat, plate-shaped bodies and a metal foam;
  • - 10 in a block diagram a battery storage device according to the invention with a separation device; and
  • - 11 in an isometric representation of a separation device according to the invention, in which the separation container is designed as a collecting container.

1 zeigt eine Separationsvorrichtung 10, die einen Separationsbehälter 12 umfasst. 1 shows a separation device 10, which includes a separation container 12.

Der Separationsbehälter 12 weist eine langgestreckte, rohrähnliche Form auf.The separation container 12 has an elongated, tube-like shape.

Insbesondere ist der Separationsbehälter 12 aus einem gasundurchlässigen Werkstoff gefertigt. Vorzugsweise ist der Separationsbehälter 12 aus einem Metall oder einer Metalllegierung hergestellt.In particular, the separation container 12 is made of a gas-impermeable material. Preferably, the separation container 12 is made of a metal or a metal alloy.

Ferner weist der Separationsbehälter 12 einen Fluideinlass 14 und einen Gasauslass 16 auf.Furthermore, the separation container 12 has a fluid inlet 14 and a gas outlet 16.

Zwischen dem Fluideinlass 14 und dem Gasauslass 16 erstreckt sich eine Separationskammer 13, die mit dem Fluideinlass 14 und dem Gasauslass 16 strömungsmäßig in Verbindung steht.A separation chamber 13 extends between the fluid inlet 14 and the gas outlet 16 and is in fluid communication with the fluid inlet 14 and the gas outlet 16.

Dabei sind der Fluideinlass 14 und der Gasauslass 16 einander gegenüberliegend angeordnet. Vorzugsweise weist die Separationskammer 13 eine langgestreckte zylindrische Form auf.The fluid inlet 14 and the gas outlet 16 are arranged opposite one another. Preferably, the separation chamber 13 has an elongated cylindrical shape.

Die Separationskammer weist insbesondere einen Durchmesser von 10 - 100 mm auf, bevorzugt von 40 bis 65 mm.The separation chamber in particular has a diameter of 10 - 100 mm, preferably 40 to 65 mm.

Da der Gasauslass 16 die einzige Öffnung des Separationsbehälters 12 darstellt, ist eine Strömungsrichtung SR eines sich durch die Separationskammer 13 bewegenden Gasstroms vorgegeben.Since the gas outlet 16 represents the only opening of the separation container 12, a flow direction S R of a gas stream moving through the separation chamber 13 is predetermined.

Der Gasauslass 16 ist von einem Überdruckventil 18 verschlossen. Das Überdruckventil 18 ist dazu eingerichtet, erst bei Erreichen eines vorbestimmten Überdrucks in der Separationskammer 13 den Gasauslass 16 freizugeben.The gas outlet 16 is closed by a pressure relief valve 18. The pressure relief valve 18 is set up to release the gas outlet 16 only when a predetermined pressure in the separation chamber 13 is reached.

In der gezeigten Ausführungsform ist der Fluideinlass 14 von einem Sicherheitselement 20 verschlossen. Das hier gezeigte Sicherheitselement 20 kann jedoch auch entfallen.In the embodiment shown, the fluid inlet 14 is closed by a security element 20. However, the security element 20 shown here can also be omitted.

Das Sicherheitselement 20 ist dazu eingerichtet, bei Erreichen eines vorbestimmten Überdrucks außerhalb des Separationsbehälters 12 den Fluideinlass 14 freizugeben. Entfällt das Sicherheitselement 20, so kann ein freier Gasaustausch zwischen der Separationskammer 13 und der Umgebung stattfinden.The safety element 20 is set up to release the fluid inlet 14 when a predetermined overpressure outside the separation container 12 is reached. If the safety element 20 is omitted, a free gas exchange can take place between the separation chamber 13 and the environment.

Das Sicherheitselement 20 kann beispielsweise als eine Berstscheibe ausgeführt sein.The security element 20 can be designed, for example, as a rupture disk.

In der gezeigten Ausführungsform sind zwei Separationselemente 22 vorgesehen, die wenigstens einen Abschnitt 24 der Separationskammer 13 flüssigkeitsdicht zum Überdruckventil 18 verschließen. Es kann aber auch ein oder mehr als zwei Separationselemente 22 vorgesehen sein.In the embodiment shown, two separation elements 22 are provided, which close at least one section 24 of the separation chamber 13 in a liquid-tight manner to the pressure relief valve 18. However, one or more than two separation elements 22 can also be provided.

In der dargestellten Ausführungsform sind die Separationselemente 22 als flache, plattenförmige Körper ausgeführt. Dabei sind die beiden flachen, plattenförmigen Körper derart innerhalb der Separationskammer 13 angeordnet, dass die Projektionen derselben auf den Gasauslass 16 diesen vollständig verdecken, sodass kein linearer Gasströmungsweg durch alle Platten gegeben ist.In the embodiment shown, the separation elements 22 are designed as flat, plate-shaped bodies. The two flat, plate-shaped bodies are arranged within the separation chamber 13 in such a way that the projections thereof onto the gas outlet 16 completely cover it, so that there is no linear gas flow path through all the plates.

Die beiden flachen, plattenförmigen Körper werden im Folgendem als Trennwände bezeichnet.The two flat, plate-shaped bodies are referred to below as partitions.

Die Trennwände weisen einen Befestigungsrand 26 auf, über den sie jeweils an einer Innenwand 28 der Separationskammer 13 befestigt sind. Die Trennwände können beispielsweise mit der Innenwand 28 verlötet, verschweißt oder verklebt sein.The partitions have a fastening edge 26, via which they are each attached to an inner wall 28 of the separation chamber 13 are attached. The partitions can, for example, be soldered, welded or glued to the inner wall 28.

Die Trennwände erstrecken sich von dem Befestigungsrand 26 zu ihrem freien Rand schräg vertikal nach unten, also stromaufwärts zum Fluideinlass 14, und ragen somit in die Separationskammer 13 hinein.The partitions extend obliquely vertically downwards from the fastening edge 26 to their free edge, i.e. upstream of the fluid inlet 14, and thus protrude into the separation chamber 13.

Die Trennwände können aus einem Metall oder einer Legierung gefertigt sein.The partitions can be made of a metal or an alloy.

Bezüglich des Metalls oder der Legierung sind die Trennwände nicht eingeschränkt und es kann jedes im Stand der Technik bekannte Metall oder Legierung verwendet werden, die gegenüber einer unter Druck stehenden dielektrischen Flüssigkeit mechanisch und chemisch beständig ist. Dabei wird insbesondere vorausgesetzt, dass das Metall oder die Legierung gegenüber bis zu 1200 °C heißen Gasen und bis zu 400 °C heißen dielektrischen Flüssigkeiten beständig ist.The metal or alloy of the partitions is not limited and any metal or alloy known in the art that is mechanically and chemically resistant to a pressurized dielectric fluid may be used. In particular, it is assumed that the metal or alloy is resistant to gases up to 1200 °C and dielectric liquids up to 400 °C.

2 zeigt die gleiche Separationsvorrichtung 10 wie 1, mit dem Unterschied, dass das in der Separationskammer 13 angeordnete Separationselement 22 als ein metallischer Filterkörper ausgeführt ist. Der Übersicht halber ist hier und in den nachfolgenden Figuren das Überdruckventil 18 weggelassen. 2 shows the same separation device 10 as 1 , with the difference that the separation element 22 arranged in the separation chamber 13 is designed as a metallic filter body. For the sake of clarity, the pressure relief valve 18 has been omitted here and in the following figures.

Darüber hinaus weist die 2 die gleichen strukturellen Bestandteile wie 1 auf, insofern wird auf die vorherigen Ausführungen verwiesen.In addition, the 2 the same structural components as 1 to this extent, reference is made to the previous statements.

In der gezeigten Ausführungsform ist das Separationselement 22 als ein metallischer Filterkörper ausgeführt. Genauer gesagt ist der metallische Filterkörper als ein Metallschaum ausgebildet.In the embodiment shown, the separation element 22 is designed as a metallic filter body. More precisely, the metallic filter body is designed as a metal foam.

Anstelle des Metallschaums ist auch eine Ausführung des metallischen Filterkörpers als ein Metallschwamm, Metallgeflecht, Metallnetz oder eine metallische Hohlkugelstruktur denkbar.Instead of the metal foam, an embodiment of the metallic filter body as a metal sponge, metal mesh, metal net or a metallic hollow spherical structure is also conceivable.

Der Metallschaum ist innerhalb der Separationskammer 13 angeordnet und verschließt ebenfalls einen Abschnitt 24 der Separationskammer 13 flüssigkeitsdicht zum Überdruckventil 18 hin.The metal foam is arranged within the separation chamber 13 and also closes a section 24 of the separation chamber 13 in a liquid-tight manner towards the pressure relief valve 18.

Der Metallschaum weist insbesondere eine Materialdichte von 0,1 - 2,0 g/cm3, bevorzugt von 0,3 - 1,2 g/cm3, besonders bevorzugt von 0,6 - 0,8 g/cm3, auf.The metal foam in particular has a material density of 0.1 - 2.0 g/cm 3 , preferably 0.3 - 1.2 g/cm 3 , particularly preferably 0.6 - 0.8 g/cm 3 .

Vorzugsweise ist der Metallschaum aus einer Legierung hergestellt, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Eisen-Chrom-Aluminium, Nickel-Chrom-Aluminium, Nickel-Chrom-Molybdän und hochlegiertem Stahl sowie Kombinationen davon.Preferably, the metal foam is made from an alloy selected from the group consisting of iron-chromium-aluminum, nickel-chromium-aluminum, nickel-chromium-molybdenum and high-alloy steel and combinations thereof.

Die Legierung kann weitere Zusatzstoffe umfassen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kohlenstoff, Silizium, Mangan, Phosphor, Schwefel, Niob, Titan, Aluminium und Eisen sowie Kombinationen davon.The alloy may include further additives selected from the group consisting of carbon, silicon, manganese, phosphorus, sulfur, niobium, titanium, aluminum and iron and combinations thereof.

3 zeigt die gleiche Separationsvorrichtung 10 wie 2, mit dem Unterschied, dass neben dem als Metallschaum ausgeführten metallischen Filterkörper zusätzlich zwei Trennwände vorgesehen sind. 3 shows the same separation device 10 as 2 , with the difference that in addition to the metallic filter body designed as metal foam, there are also two partition walls.

Darüber hinaus weist die 3 die gleichen strukturellen Bestandteile wie 1 und 2 auf, insofern wird auf die vorherigen Ausführungen verwiesen.In addition, the 3 the same structural components as 1 and 2 to this extent, reference is made to the previous statements.

In der gezeigten Ausführungsform ist der Metallschaum stromabwärts des Fluideinlasses 14 angeordnet und die Trennwände stromabwärts des Metallschaumes angeordnet. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Metallschaum und die Trennwände in Strömungsrichtung vertauscht angeordnet sind.In the embodiment shown, the metal foam is arranged downstream of the fluid inlet 14 and the partitions are arranged downstream of the metal foam. However, it is also conceivable that the metal foam and the partitions are arranged reversed in the direction of flow.

4 zeigt dieselbe Separationsvorrichtung 10 wie 2, mit dem Unterschied, dass als Separationselement 22 ein metallischer Filterkörper vorgesehen ist, der als ein Metallnetz ausgeführt ist. 4 shows the same separation device 10 as 2 , with the difference that a metallic filter body, which is designed as a metal net, is provided as the separation element 22.

Darüber hinaus weist die 4 die gleichen strukturellen Bestandteile wie 1 auf, insofern wird auf die vorherigen Ausführungen verwiesen.In addition, the 4 the same structural components as 1 to this extent, reference is made to the previous statements.

Das Metallnetz ist hier lediglich skizzenhaft wiedergegeben. Es kann prinzipiell jedes Metallnetz verwendet werden, das in der Lage ist, eine dielektrische Flüssigkeit von einem Gas zu trennen.The metal net is only shown here in sketch form. In principle, any metal net that is able to separate a dielectric liquid from a gas can be used.

Vorzugsweise ist das Metallnetz engmaschig ausgeführt, besonders bevorzugt weist das Metallnetz einen Maschendurchmesser von 1 bis 500 µm auf, besonders bevorzugt von 25 bis 100 µm, ganz besonders bevorzugt von 50 bis 75 µm.Preferably, the metal net is made with a narrow mesh, particularly preferably the metal net has a mesh diameter of 1 to 500 μm, particularly preferably of 25 to 100 μm, very particularly preferably of 50 to 75 μm.

Es auch denkbar, dass mehrere Metallnetze vorhanden sind.It is also conceivable that there are several metal nets.

5 zeigt dieselbe Separationsvorrichtung 10 wie 4, mit dem Unterschied, dass als ein Separationselement ein metallischer Filterkörper vorgesehen ist, der als ein Metallgeflecht ausgeführt ist. 5 shows the same separation device 10 as 4 , with the difference that a metallic filter body, which is designed as a metal mesh, is provided as a separation element.

Darüber hinaus weist die 5 die gleichen strukturellen Bestandteile wie 1 auf, insofern wird auf die vorherigen Ausführungen verwiesen.In addition, the 5 the same structural components as 1 to this extent, reference is made to the previous statements.

Grundsätzlich kann das Metallgeflecht beliebig ausgeführt sein.In principle, the metal mesh can be of any design.

Insbesondere kann das Metallgeflecht in sich verschlungene Metallfäden aufweisen, die miteinander eine Art Knäuel bilden.In particular, the metal mesh can have intertwined metal threads which form a kind of ball with one another.

Um das Metallgeflecht zu befestigen, kann ein nicht dargestelltes Haltegitter eingesetzt sein, das stromaufwärts in Bezug auf das Metallgeflecht angeordnet ist. Es können auch aber zwei Haltegitter vorgesehen sein, die das Metallgeflecht zwischen sich einklemmen.In order to attach the metal mesh, a holding grid, not shown, can be used, which is arranged upstream of the metal mesh. However, two holding grids can also be provided, which clamp the metal mesh between them.

Das Metallgeflecht kann aber auch mit der Innenwand 28 verlötet, verschweißt oder verklebt sein.The metal mesh can also be soldered, welded or glued to the inner wall 28.

6 zeigt die gleiche Separationsvorrichtung 10 wie 1, mit dem Unterschied, dass die mehreren flachen, plattenförmigen Körper nun perforiert sind. 6 shows the same separation device 10 as 1 , with the difference that the several flat, plate-shaped bodies are now perforated.

Darüber hinaus weist die 6 die gleichen strukturellen Bestandteile wie 1 auf, insofern wird auf die vorherigen Ausführungen verwiesen.In addition, the 6 the same structural components as 1 to this extent, reference is made to the previous statements.

In der hier gezeigten Ausführungsform sind drei scheibenförmige flache perforierte Körper vorgesehen, die zueinander parallel und zur linearen Durchströmungsrichtung SR senkrecht angeordnet sind.In the embodiment shown here, three disk-shaped flat perforated bodies are provided, which are arranged parallel to one another and perpendicular to the linear flow direction S R.

Dabei sind die perforierten Körper so angeordnet, dass die Projektionen der perforierten Körper auf den Gasauslass 16 diesen vollständig verdecken, so dass kein linearer Gasströmungsweg durch alle perforierten Körper vorhanden ist.The perforated bodies are arranged in such a way that the projections of the perforated bodies onto the gas outlet 16 completely cover it, so that there is no linear gas flow path through all of the perforated bodies.

7A zeigt eine Separationsvorrichtung 10, wobei die Separationskammer 13 als ein Totraum 32 ausgebildet ist, der einen Flüssigkeitsauffangabschnitt 34 bildet. 7A shows a separation device 10, wherein the separation chamber 13 is designed as a dead space 32, which forms a liquid collecting section 34.

Der Separationsbehälter 12 weist einen Hauptkanal 30 auf, der sich von dem Fluideinlass 14 aus in den Separationsbehälter 12 hineinerstreckt und in eine Separationskammer 13 mündet.The separation container 12 has a main channel 30 which extends from the fluid inlet 14 into the separation container 12 and opens into a separation chamber 13.

Von dem Totraum 32 stromaufwärts zweigt sich ausgehend von dem Hauptkanal 30 ein Nebenkanal 36 ab, der in den Gasauslass 16 mündet.From the dead space 32 upstream, a secondary channel 36 branches off from the main channel 30 and opens into the gas outlet 16.

Der Nebenkanal 36 zweigt sich vertikal nach unten, insbesondere in einem rechten Winkel, vom Hauptkanal 30 ab.The secondary channel 36 branches vertically downwards, in particular at a right angle, from the main channel 30.

Ferner weist der Separationsbehälter 12 einen Bereich 33 zwischen dem Nebenkanal 36 und dem Totraum 32 auf.Furthermore, the separation container 12 has an area 33 between the secondary channel 36 and the dead space 32.

7B zeigt dieselbe Separationsvorrichtung 10 wie in 7A, mit dem Unterschied, dass sich der Nebenkanal 36 vertikal nach oben, insbesondere in einem rechten Winkel, vom Hauptkanal 30 abzweigt. Vorteilhaftweise kann durch diese Ausrichtung des Nebenkanals 36 auch noch die Schwerkraft auf die dielektrische Flüssigkeit wirken, sodass die dielektrische Flüssigkeit noch besser von einem Gas getrennt werden kann. 7B shows the same separation device 10 as in 7A , with the difference that the secondary channel 36 branches off vertically upwards, in particular at a right angle, from the main channel 30. Advantageously, gravity can also act on the dielectric liquid through this orientation of the secondary channel 36, so that the dielectric liquid can be separated even better from a gas.

Die in den 7A und 7B gezeigten Separationsvorrichtungen 10 können auch als eine Art „Fliegenfallen“ bezeichnet werden, deren Funktionsweise im Folgendem erläutert wird.The ones in the 7A and 7B Separation devices 10 shown can also be referred to as a type of “fly trap”, the functionality of which is explained below.

Eine unter Druck stehende dielektrische Flüssigkeit passiert den Fluideinlass 14 und durchquert den Hauptkanal 30. Aufgrund des hohen Drucks weist die dielektrische Flüssigkeit eine hohe Bewegungsenergie auf und trifft mit einer hohen Geschwindigkeit in den Totraum 32. Da dieser eine Sackgasse darstellt, wird die unter Druck stehende dielektrische Flüssigkeit im Bereich 33 abrupt abgebremst. Diese verbleibt anschließend aufgrund ihrer Trägheit im Flüssigkeitsauffangabschnitt 34, während das weniger träge Gas von dem Totraum 32 aus in den Nebenkanal 36 eintritt, wo es über den Gasauslass 16 die Separationsvorrichtung 10 verlassen kann. Die Strömungsrichtung des Gases ist dabei vorgegeben, da der Gasauslass 16 die einzige Öffnung darstellt. Somit kann auf einfache Weise eine dielektrische Flüssigkeit von einem Gas getrennt werden.A pressurized dielectric fluid passes the fluid inlet 14 and traverses the main channel 30. Due to the high pressure, the dielectric fluid has a high kinetic energy and hits the dead space 32 at a high speed. Since this represents a dead end, the pressurized Dielectric fluid in area 33 is braked abruptly. Due to its inertia, this then remains in the liquid collecting section 34, while the less inert gas enters the secondary channel 36 from the dead space 32, where it can leave the separation device 10 via the gas outlet 16. The direction of flow of the gas is predetermined because the gas outlet 16 represents the only opening. This means that a dielectric liquid can be separated from a gas in a simple manner.

8 zeigt eine Separationsvorrichtung 10, die als ein Zyklonabscheider 38 ausgeführt ist. Der Zyklonabscheider 38 ist hier lediglich schematisch wiedergegeben. 8th shows a separation device 10, which is designed as a cyclone separator 38. The cyclone separator 38 is only shown schematically here.

Der in dieser Ausführungsform gezeigte Zyklonabscheider 38 ist als ein Tangential-Zyklonabscheider 38 ausgeführt, wobei der Separationsbehälter 12 einen Einlasskanal 39 aufweist, der sich von dem Fluideinlass 14 aus in den Separationsbehälter 12 hinein erstreckt und tangential in eine zylindrisch geformte Separationskammer 13 mündet, wobei die Separationskammer 13 entlang einer axialen Richtung konisch zuläuft und in einen Flüssigkeitsauffangabschnitt 34 mündet. In der Separationskammer 13 ist dem Flüssigkeitsauffangabschnitt 34 gegenüberliegend ein zentrales Ablassrohr 41 angeordnet, das in den Gasauslass 16 mündet.The cyclone separator 38 shown in this embodiment is designed as a tangential cyclone separator 38, the separation container 12 having an inlet channel 39 which extends from the fluid inlet 14 into the separation container 12 and opens tangentially into a cylindrically shaped separation chamber 13, the Separation chamber 13 tapers along an axial direction and opens into a liquid collecting section 34. In the separation chamber 13, a central drain pipe 41 is arranged opposite the liquid collecting section 34 and opens into the gas outlet 16.

Die Funktionsweise eines solchen Zyklonabscheiders 38 ist im Grunde genommen dieselbe, wie die von bekannten Zyklonabscheidern aus dem Stand der Technik, mit dem Unterscheid, dass keine Energie aufgewendet werden muss, um die unter Druck stehende Flüssigkeit über den Einlasskanal 39 in die Separationskammer 13 einzuleiten.The operation of such a cyclone separator 38 is basically the same as that of known cyclone separators from the prior art, with the difference that no energy has to be used to introduce the pressurized liquid into the separation chamber 13 via the inlet channel 39.

Grundsätzlich wird die unter Druck stehende dielektrische Flüssigkeit in der konisch zulaufenden Separationskammer 13 auf eine Kreisbahn gelenkt. Dies geschieht durch das tangentiale Einleiten der unter Druck stehenden dielektrischen Flüssigkeit mittels des Einlasskanals 39. Innerhalb der Separationskammer 13 werden die flüssigen Bestandteile an der Innenwand 28 zurückgehalten und sinken nach unten in Richtung Flüssigkeitsauffangabschnitt 34. Die gasförmigen Bestandteile werden nicht durch die Innenwand 28 zurückgehalten und können die Separationskammer 13 über das Ablassrohr 41 verlassen.Basically, the pressurized dielectric liquid is directed onto a circular path in the conically tapered separation chamber 13. This is done by tangentially introducing the pressurized dielectric liquid by means of the inlet channel 39. Within the separation chamber 13, the liquid components are retained on the inner wall 28 and sink downwards towards the liquid collecting section 34. The gaseous components are not retained by the inner wall 28 and can leave the separation chamber 13 via the drain pipe 41.

9 zeigt die Funktionsweise einer Separationsvorrichtung 10 mit zwei ersten Separationselementen 22, die als zwei Trennwände ausgeführt sind, und einem stromabwärts zu den ersten Separationselementen 22 angeordneten zweiten Separationselement 22, das als ein metallischer Filterkörper, genauer gesagt als ein Metallschwamm, ausgeführt ist. 9 shows the functionality of a separation device 10 with two first separation elements 22, which are designed as two partitions, and a second separation element 22 arranged downstream of the first separation elements 22, which is designed as a metallic filter body, more precisely as a metal sponge.

10 zeigt einen Batteriespeicher 46 mit einem Batteriespeichergehäuse 48 und mindestens einer Batteriezelle 50. 10 shows a battery storage 46 with a battery storage housing 48 and at least one battery cell 50.

Die mindestens eine Batteriezelle 50 ist in einem Innenraum 49 des Batteriespeichergehäuses 48 angeordnet. Es können aber auch mehrere Batteriezellen 50 in dem Innenraum 49 des Batteriespeichergehäuses 48 angeordnet sein. Zudem kann die Anordnung der Batteriezellen 50 beliebig sein.The at least one battery cell 50 is arranged in an interior 49 of the battery storage housing 48. However, several battery cells 50 can also be arranged in the interior 49 of the battery storage housing 48. In addition, the arrangement of the battery cells 50 can be arbitrary.

Die mindestens eine Batteriezelle 50 ist mit einem Kühlmittelsystem 52 wärmeleitend in Kontakt.The at least one battery cell 50 is in thermally conductive contact with a coolant system 52.

Das Kühlmittelsystem 52 umfasst wenigstens eine dielektrische Flüssigkeit zum Kühlen der Batteriezelle 50.The coolant system 52 includes at least one dielectric liquid for cooling the battery cell 50.

Die dielektrische Flüssigkeit kann dabei ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus destilliertem Wasser, Mineralöl, Pflanzenöl, Silikonöl, aliphatischen, wahlweise perfluorierten Kohlenwasserstoffen, und aromatischen, wahlweise perfluorierten Kohlenwasserstoffen sowie Kombinationen davon.The dielectric liquid can be selected from the group consisting of distilled water, mineral oil, vegetable oil, silicone oil, aliphatic, optionally perfluorinated hydrocarbons, and aromatic, optionally perfluorinated hydrocarbons and combinations thereof.

Zudem weist der Batteriespeicher 46 wenigstens eine Separationsvorrichtung 10 auf.In addition, the battery storage 46 has at least one separation device 10.

Die Separationsvorrichtung 10 ist mit dem Innenraum 49 des Batteriespeichergehäuses 48 über den Fluideinlass 14 strömungsmäßig verbunden, sodass ein freier Gasaustausch möglich ist.The separation device 10 is fluidly connected to the interior 49 of the battery storage housing 48 via the fluid inlet 14, so that free gas exchange is possible.

Es ist auch denkbar, dass der Fluideinlass 14 von einem Sicherheitselement verschlossen wird, das bei Erreichen eines vorbestimmten Überdrucks den Fluideinlass 14 freigibt (hier nicht gezeigt).It is also conceivable that the fluid inlet 14 is closed by a safety element which releases the fluid inlet 14 when a predetermined overpressure is reached (not shown here).

Ebenso ist denkbar, dass je nach Anzahl der in dem Batteriespeicher 46 angeordneten Batteriezellen 50 auch mehrere Separationsvorrichtungen 10 vorgesehen sind.It is also conceivable that, depending on the number of battery cells 50 arranged in the battery storage 46, several separation devices 10 are also provided.

Der Separationsbehälter 12 der Separationsvorrichtung 10 kann innerhalb oder außerhalb des Batteriespeichergehäuses 48 angeordnet sein. Allerdings ist es auch denkbar, dass der Separationsbehälter 12 sich teilweise in das Batteriespeichergehäuse 48 erstreckt, sodass sich der Fluideinlass 14 innerhalb und der Gasauslass 16 außerhalb des Batteriespeichergehäuses 48 befinden.The separation container 12 of the separation device 10 can be arranged inside or outside the battery storage housing 48. However, it is also conceivable that the separation container 12 partially extends into the battery storage housing 48, so that the fluid inlet 14 is located inside and the gas outlet 16 is located outside the battery storage housing 48.

Der Gasauslass 16 ist bevorzugt an einer Oberseite des Batteriespeichergehäuses 48 angeordnet.The gas outlet 16 is preferably arranged on an upper side of the battery storage housing 48.

Nachfolgend wird die Funktionsweise einer solchen Separationsvorrichtung 10 erläutert. Grundsätzlich trifft die nachfolgende Funktionsweise auch auf die Ausführungsformen gemäß den 1 bis 6 zu.The functionality of such a separation device 10 is explained below. In principle, the following functionality also applies to the embodiments according to 1 until 6 to.

Im Falle eines elektrischen, thermischen oder mechanischen Defekts einer Batteriezelle 50 in einem Batteriespeicher 46 kann es zur plötzlichen Druckerhöhung durch Ausgasen der Zelle innerhalb des Batteriespeichers 46 kommen. Infolge der Druckerhöhung gelangt eine unter Druck stehende dielektrische Flüssigkeit 40 über den Fluideinlass 14 in die Separationskammer 13 hinein. Falls ein Sicherheitselement 20, z. B. eine Berstmembrane, vorhanden ist, öffnet sich dieses ab Erreichen eines vorgegebenen Drucks. Danach wird die Separationskammer 13 vertikal von unten nach oben von der unter Druck stehenden dielektrischen Flüssigkeit durchströmt, wobei diese stromaufwärts als erstes auf die als Trennwände ausgeführten ersten Separationselemente 22 trifft.In the event of an electrical, thermal or mechanical defect in a battery cell 50 in a battery storage 46, a sudden increase in pressure can occur due to outgassing of the cell within the battery storage 46. As a result of the pressure increase, a pressurized dielectric liquid 40 enters the separation chamber 13 via the fluid inlet 14. If a security element 20, e.g. B. a bursting membrane is present, this opens when a predetermined pressure is reached. The separation chamber 13 is then flowed through vertically from bottom to top by the pressurized dielectric liquid, with this first hitting the first separation elements 22 designed as partition walls upstream .

Die Trennwände verschließen einen Abschnitt 24 der Separationskammer 13 flüssigkeitsdicht zum Überdruckventil 18 hin. Mit anderen Worten: Die Trennwände halten die flüssigen Bestandteile 42 der unter Druck stehenden dielektrischen Flüssigkeit zurück, welche dann wieder stromaufwärts Richtung Fluideinlass 14 zurückgeleitet werden.The partition walls close a section 24 of the separation chamber 13 in a liquid-tight manner towards the pressure relief valve 18. In other words: The partitions retain the liquid components 42 of the pressurized dielectric liquid, which are then returned upstream towards the fluid inlet 14.

Die dielektrische Flüssigkeit, welche die Trennwände dennoch überwindet, trifft stromabwärts als nächstes auf den in der Separationskammer 13 angeordneten Metallschaum. Der Metallschaum trennt die noch verbleibende dielektrische Flüssigkeit 40 in die gasförmigen Bestandteile 44 und in flüssigen Bestandteile 42.The dielectric liquid, which nevertheless overcomes the partition walls, next hits the metal foam arranged in the separation chamber 13 downstream. The metal foam separates the remaining dielectric liquid 40 into the gaseous components 44 and liquid components 42.

Auf diese Weise kühlt sich die dielektrische Flüssigkeit beim vertikalen Durchqueren der Separationskammer ab, wodurch es auch zu einer Druckabnahme kommt. Zudem ermöglicht es die Separationsvorrichtung lediglich gasförmigen Bestandteilen, die einzelnen Separationselemente zu überwinden und die Separationskammer stromabwärts über das Überdruckventil zu verlassen.In this way, the dielectric liquid cools down as it passes vertically through the separation chamber, which also results in a decrease in pressure. In addition, the separation device only allows gaseous components to overcome the individual separation elements and leave the separation chamber downstream via the pressure relief valve.

11 zeigt eine weitere Ausführungsform der Separationsvorrichtung 10, bei dem der Separationsbehälter 12 als ein Auffangbehälter ausgeführt ist. 11 shows a further embodiment of the separation device 10, in which the separation container 12 is designed as a collecting container.

Der Auffangbehälter weist eine die Separationskammer 13 definierende Gehäuseunterseite 54 auf. Die Gehäuseunterseite 54 weist eine korbähnliche Form auf, wobei dessen innenliegender Boden 56 einen Flüssigkeitsauffangabschnitt 34 bildet.The collecting container has a housing underside 54 defining the separation chamber 13. The underside of the housing 54 has a basket-like shape, the inner bottom 56 of which forms a liquid collecting section 34.

Ferner ist die Gehäuseunterseite 54 von einem dem Boden 56 gegenüberliegenden Gehäusedeckel 58 verschlossen, der gemeinsam mit der Gehäuseunterseite 54 die Separationskammer 13 flüssigkeits- und gasdicht einschließt.Furthermore, the underside of the housing 54 is closed by a housing cover 58 opposite the base 56, which, together with the underside of the housing 54, encloses the separation chamber 13 in a liquid and gas-tight manner.

Der Gehäusedeckel 58 kann mit der Gehäuseunterseite 54 verpresst, verklebt, verlötet oder verschweißt sein.The housing cover 58 can be pressed, glued, soldered or welded to the housing underside 54.

Es ist aber auch denkbar, dass der Gehäusedeckel 58 und die Gehäuseunterseite 54 gemeinsam einstückig ausgebildet sind, also als ein gemeinsames Bauteil ausgeführt sind.However, it is also conceivable that the housing cover 58 and the underside of the housing 54 are formed in one piece, that is to say they are designed as a common component.

In dem Gehäusedeckel 58 sind der Fluideinlass 14 und der Gasauslass 16 eingelassen, wobei sowohl der Fluideinlass 14 als auch der Gasauslass 16 in der gleichen Ebene liegen.The fluid inlet 14 and the gas outlet 16 are embedded in the housing cover 58, with both the fluid inlet 14 and the gas outlet 16 lying in the same plane.

Der Fluideinlass 14 ist mit einem in die Separationskammer 13 ragenden Einlassstutzen 60 und der Gasauslass 16 mit einem Überdruckventil 18 versehen.The fluid inlet 14 is provided with an inlet connection 60 projecting into the separation chamber 13 and the gas outlet 16 is provided with a pressure relief valve 18.

Das Überdruckventil 18 ist insbesondere auf einer auf der Separationskammer 13 abgewandten Seite des Gehäusedeckels 58, also auf einer Oberseite des Gehäusedeckels 58, angeordnet.The pressure relief valve 18 is arranged in particular on a side of the housing cover 58 facing away from the separation chamber 13, that is to say on an upper side of the housing cover 58.

Darüber hinaus ist der Fluideinlass 14 auf der Oberseite des Gehäusedeckels 58 mit einer Zuflussleitung 62 gekoppelt, welche die Separationskammer 13 strömungsmäßig mit dem Innenraum 49 eines Batteriespeichers 46 verbindet.In addition, the fluid inlet 14 on the top of the housing cover 58 is coupled to an inflow line 62, which fluidly connects the separation chamber 13 to the interior 49 of a battery storage 46.

Die Zuflussleitung 62 kann flexibel oder starr gestaltet sein.The inflow line 62 can be designed to be flexible or rigid.

Insbesondere kann die Zuflussleitung 62 als ein Rohr oder ein Schlauch ausgeführt sein.In particular, the inflow line 62 can be designed as a pipe or a hose.

Die Zuflussleitung 62 führt vom Fluideinlass 14 aus von der Separationsvorrichtung 10 weg und hin zu einer Oberseite eines Batteriespeichergehäuses 48.The inflow line 62 leads from the fluid inlet 14 away from the separation device 10 and towards an upper side of a battery storage housing 48.

Genauer betrachtet ist ein Ende der Zuflussleitung 62 mit einem Mehrfachanschluss 64 auf der Oberseite des Batteriespeichergehäuses 48 strömungsmäßig gekoppelt. Der Mehrfachanschluss 64 koppelt das Ende der Zuflussleitung 62 mit dem Innenraum 49 des Batteriespeichers 46. Zudem bietet der Mehrfachanschluss 64 noch eine weitere optionale Anschlussmöglichkeit.In more detail, one end of the inflow line 62 is fluidly coupled to a multiple connection 64 on the top of the battery storage housing 48. The multiple connection 64 couples the end of the inflow line 62 to the interior 49 of the battery storage 46. In addition, the multiple connection 64 offers another optional connection option.

Das Ende der Zuflussleitung 62 kann aber auch direkt mit dem Innenraum 49 gekoppelt sein, beispielsweise indem die Zuflussleitung 62 sich in den Innenraum 49 des Batteriespeichergehäuses 48 erstreckt.The end of the inflow line 62 can also be coupled directly to the interior 49, for example by the inflow line 62 extending into the interior 49 of the battery storage housing 48.

Ferner kann das Ende der Zuflussleitung 62 mit einem Sicherheitselement 20 strömungsmäßig verschlossen sein.Furthermore, the end of the inflow line 62 can be closed in terms of flow with a safety element 20.

Beispielsweise kann als Sicherheitselement 20 eine Berstscheibe verwendet werden.For example, a rupture disk can be used as a safety element 20.

Der Auffangbehälter und das Batteriespeichergehäuse 48 können auf einer gemeinsamen Bodenplatte 66 angeordnet sein. Insbesondere können das Batteriespeichergehäuse 48 und die Gehäuseunterseite 54 des Auffangbehälters auf der Bodenplatte 66 fixiert sein.The collecting container and the battery storage housing 48 can be arranged on a common base plate 66. In particular, the battery storage housing 48 and the underside of the housing 54 of the collecting container can be fixed on the base plate 66.

Nachfolgend wird die Funktionsweise einer solchen Separationsvorrichtung 10 erläutert.The functionality of such a separation device 10 is explained below.

Im Falle eines Defekts einer Zelle baut sich im Innenraum 49 des Batteriespeichergehäuses 48 ein Überdruck aufgrund eines Gemischs von unter Druck stehender dielektrischer Flüssigkeit sowie sonstigen Zellbestandteile auf. Ab einem bestimmten Überdruck gibt das Sicherheitselement 20 die Zuflussleitung 62 strömungsmäßig frei und das in Rede stehende Gemisch gelangt über die Zuflussleitung 62 zum Fluideinlass 14 und nachfolgend in die Separationskammer 13 des Auffangbehälters. Der Einlassstutzen 60 bündelt dabei den Flüssigkeitsstrom des Gemischs auf den Boden 56 der Gehäuseunterseite 54. Dort sammeln sich die flüssigen Bestandteile im Flüssigkeitsauffangabschnitt 34 und kinetische Energie wird aus dem Gemisch herausgenommen. Dabei trennen sich die flüssigen Bestandteile von den gasförmigen Bestandteilen, wobei sich die flüssigen Bestandteile am Boden des Auffangbehälters abscheiden und die gasförmigen Bestandteile eine darüber liegende unter Druck stehende Atmosphäre bilden. Die unter Druck stehende Atmosphäre wird dann über den mit dem Überdruckventil 18 versehenen Gasauslass 16 in die Umgebung abgeleitet.In the event of a cell defect, excess pressure builds up in the interior 49 of the battery storage housing 48 due to a mixture of pressurized dielectric liquid and other cell components. From a certain excess pressure, the safety element 20 releases the inflow line 62 in terms of flow and the mixture in question reaches the fluid inlet 14 via the inflow line 62 and subsequently into the separation chamber 13 of the collecting container. The inlet connection 60 concentrates the liquid flow of the mixture onto the bottom 56 of the underside of the housing 54. There the liquid components collect in the liquid collecting section 34 and kinetic energy is removed from the mixture. The liquid components separate from the gaseous components, with the liquid components separating at the bottom of the collecting container and the gaseous components in a pressurized container above it Form atmosphere. The pressurized atmosphere is then discharged into the environment via the gas outlet 16 provided with the pressure relief valve 18.

Claims (14)

Separationsvorrichtung (10) für einen durch eine dielektrische Flüssigkeit gekühlten Batteriespeicher, mit einem Separationsbehälter (12), der einen Fluideinlass (14), einen Gasauslass (16) und eine sich zwischen dem Fluideinlass (14) und dem Gasauslass (16) erstreckende Separationskammer (13) aufweist, die mit dem Fluideinlass (14) und dem Gasauslass (16) strömungsmäßig in Verbindung steht, wobei der Gasauslass (16) von einem Überdruckventil (18) verschlossen ist, das bei Erreichen eines vorbestimmten Überdrucks in der Separationskammer (13) den Gasauslass (16) freigibt, und wobei die Separationsvorrichtung (10) dazu eingerichtet ist, eine durch den Fluideinlass (14) in die Separationskammer (13) eintretende und unter Druck stehende dielektrische Flüssigkeit von einem Gas zu separieren und das Gas über das Überdruckventil (18) abzuleiten.Separation device (10) for a battery storage cooled by a dielectric liquid, with a separation container (12) which has a fluid inlet (14), a gas outlet (16) and a separation chamber (14) extending between the fluid inlet (14) and the gas outlet (16). 13) which is in fluid communication with the fluid inlet (14) and the gas outlet (16), wherein the gas outlet (16) is closed by a pressure relief valve (18) which releases the gas outlet (16) when a predetermined pressure in the separation chamber (13) is reached, and wherein the separation device (10) is designed to separate a pressurized dielectric liquid entering the separation chamber (13) through the fluid inlet (14) from a gas and to discharge the gas via the pressure relief valve (18). Separationsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluideinlass (14) von einem Sicherheitselement (20) verschlossen ist, wobei das Sicherheitselement (20) bei Erreichen eines vorbestimmten Überdrucks außerhalb des Separationsbehälters (12) den Fluideinlass (14) freigibt.Separation device (10) after Claim 1 , characterized in that the fluid inlet (14) is closed by a security element (20), the security element (20) releasing the fluid inlet (14) when a predetermined overpressure outside the separation container (12) is reached. Separationsvorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (20) als Berstscheibe ausgebildet ist.Separation device (10) after Claim 2 , characterized in that the safety element (20) is designed as a rupture disk. Separationsvorrichtung (10) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Separationskammer (13) mindestens ein Separationselement (22) angeordnet ist, das wenigstens einen Abschnitt (24) der Separationskammer (13) flüssigkeitsdicht zum Überdruckventil (18) verschließt.Separation device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one separation element (22) is arranged in the separation chamber (13), which closes at least a section (24) of the separation chamber (13) in a liquid-tight manner to the pressure relief valve (18). Separationsvorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Separationselement (22) als eine Trennwand ausgeführt ist.Separation device (10) after Claim 4 , characterized in that at least one separation element (22) is designed as a partition. Separationsvorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand im Wesentlichen als ein flacher plattenförmiger, wahlweise gasdurchlässiger Körper ausgeführt ist.Separation device (10) after Claim 5 , characterized in that the partition is essentially designed as a flat plate-shaped, optionally gas-permeable body. Separationsvorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere flache, plattenförmige Körper vorgesehen sind, wobei die Projektionen der mehreren flachen, plattenförmige Körpern auf den Gasauslass (16) diesen vollständig verdecken, so dass kein linearer Gasströmungsweg durch alle Platten vorhanden ist.Separation device (10) after Claim 6 , characterized in that a plurality of flat, plate-shaped bodies are provided, the projections of the plurality of flat, plate-shaped bodies onto the gas outlet (16) completely covering it, so that there is no linear gas flow path through all of the plates. Separationsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Separationselement (22) vorgesehen ist, das als ein Filterkörper, insbesondere als ein metallischer Filterkörper, ausgeführt ist, der aus einem Geflecht, insbesondere einem Metallgeflecht, einem Gitter, insbesondere einem Metallgitter, einem Schaum, insbesondere einem Metallschaum, einem Schwamm, insbesondere einem Metallschwamm oder einer Hohlkugelstruktur, insbesondere einer metallischen Hohlkugelstruktur, besteht.Separation device (10) according to one of the Claims 5 until 7 , characterized in that at least one separation element (22) is provided, which is designed as a filter body, in particular as a metallic filter body, which consists of a mesh, in particular a metal mesh, a grid, in particular a metal grid, a foam, in particular a metal foam , a sponge, in particular a metal sponge or a hollow spherical structure, in particular a metallic hollow spherical structure. Separationsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Separationsbehälter (12) einen Hauptkanal (30) aufweist, der sich von dem Fluideinlass (14) aus in den Separationsbehälter (12) hinein erstreckt und in eine Separationskammer (13) mündet, die als Totraum (32) ausgebildet ist und einen Flüssigkeitsauffangabschnitt (34) bildet, wobei stromauf des Totraums (32) von dem Hauptkanal (30) aus ein Nebenkanal (36) abzweigt, der in den Gasauslass (16) mündet, und wobei sich der Nebenkanal (36) insbesondere in einem rechten Winkel vom Hauptkanal (30) abzweigt.Separation device (10) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the separation container (12) has a main channel (30) which extends from the fluid inlet (14) into the separation container (12) and opens into a separation chamber (13), which is designed as a dead space (32). is and forms a liquid collecting section (34), with a secondary channel (36) branching off from the main channel (30) upstream of the dead space (32), which opens into the gas outlet (16), and wherein the secondary channel (36) is in particular in a branches off at a right angle from the main channel (30). Separationsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Separationsvorrichtung (10) als ein Zyklonabscheider (38) ausgebildet ist.Separation device (10) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the separation device (10) is designed as a cyclone separator (38). Separationsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Separationsbehälter (12) als ein Auffangbehälter ausgeführt ist, der eine Gehäuseunterseite (53) und einen Gehäusedeckel (58) umfasst, die beide miteinander verbunden sind und die gemeinsam die Separationskammer (13) einschließen, wobei in dem Gehäusedeckel (58) der Fluideinlass (14) und der Gasauslass (16) vorgesehen sind.Separation device (10) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the separation container (12) is designed as a collecting container which comprises a housing underside (53) and a housing cover (58), both of which are connected to one another and which together enclose the separation chamber (13), wherein in the housing cover ( 58) the fluid inlet (14) and the gas outlet (16) are provided. Separationsvorrichtung (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluideinlass (14) und der Gasauslass (16) in einer gemeinsamen Ebene liegen.Separation device (10) after Claim 11 , characterized in that the fluid inlet (14) and the gas outlet (16) lie in a common plane. Batteriespeicher (46) mit einem Batteriespeichergehäuse (48) und mindestens einer Batteriezelle (50), die in einem Innenraum (49) des Batteriespeichergehäuses (48) angeordnet ist und mit einem Kühlmittelsystem (52) wärmeleitend in Kontakt steht, wobei das Kühlmittelsystem (52) wenigstens eine dielektrische Flüssigkeit zum Kühlen der Batteriezelle (50) beinhaltet, und wobei der Batteriespeicher (46) wenigstens eine Separationsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, die mit dem Innenraum (49) des Batteriespeichergehäuses (48) über den Fluideinlass (14) strömungsmäßig verbunden ist.Battery storage (46) with a battery storage housing (48) and at least one battery cell (50), which is arranged in an interior (49) of the battery storage housing (48) and is in thermally conductive contact with a coolant system (52), the coolant system (52) includes at least one dielectric liquid for cooling the battery cell (50), and wherein the battery storage (46) has at least one separation device (10) according to one of the preceding claims, which is fluidly connected to the interior (49) of the battery storage housing (48) via the fluid inlet (14). Batteriespeicher (46) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasauslass (16) am Batteriespeichergehäuse (48) an einer vertikalen Oberseite vorgesehen ist.Battery storage (46). Claim 13 , characterized in that the gas outlet (16) on the battery storage housing (48) is provided on a vertical top.
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