DE2623618C2 - Energy storage for an electric vehicle - Google Patents
Energy storage for an electric vehicleInfo
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Description
5555
Die Erfindung betrifft einen Energiespeicher für ein Elektrokraftfahrzeug, bestehend aus einem Trog, aus einem im Trog angeordneten Bleiakkumulator mit mehreren Zellen, den Zellen angeschlossener, aus dem Trog herausgeführter Gasabfuhrleitung und aus einer der Gasabfuhrleitung im Trog zwiscliengeschalteten SäureabscheidungseinrichtungThe invention relates to an energy store for an electric motor vehicle, consisting of a trough a lead accumulator arranged in the trough with several cells, connected to the cells, from the Trough led out gas discharge line and from one of the gas discharge line interposed in the trough Acid separator
Bleiakkumulatoren entwickeln im Betrieb regelmäßig Knallgas, welches bei einem bekannten Energiespeicher der genannten Gattung (DT AS 23 50 353) über die Gasabfuhrleitung abgeführt wird, wobei unvermeidlich Säure aus den Zellen mitgerissen wird. Das abgeführte Knallgas wird einem an die Gasabfuhrleitung angeschlossenen zentralen Rekombinator zugeführt, in welchem das Knallgas zu Wasser rekombiniert wird. Da die aus den Zellen mitgerissene Säure den Wirkungsrad des Rekomb'nators herabsetzt und außerdem die Korrosion mit ihr in Berührung kommender Bauteile fördert, ist der Gasabfuhrleitung im Trog die nicht näher beschriebene Säureabscheidungseinrichtung zwischengeschaltet. Abscheidungseinrichtungen sind allerdings aus anderen Gebieten der Technik bekannt Bei dem bekannten Energiespeicher der genannten Gattung hat die Praxis gezeigt, daß oftmals Knallgasexplosionen auftreten, welche die Zellen des Bleiakkumulators und die mit der Gasableitung betrauten Geräte zerstören. Die Intensität der Explosionen ist in starkem Maße von der Größe des Gasvolumens abhängig. Ursachen dieser Knallgasexplosionen sind beispielsweise Selbstzündungen innerhalb der Zellen sowie der der Gasabfuhrleitung gegebenenfalls zwischengeschalteten Aggregate und Zündungen durch die aus Gewichtsgründen nicht immer explosionsgeschützt ausgeführten elektrischen Zusatzgeräte bei Undichtigkeiten.Lead accumulators regularly develop oxyhydrogen during operation, which is the case with a known energy storage device of the type mentioned (DT AS 23 50 353) is discharged via the gas discharge line, which is inevitable Acid is carried away from the cells. The discharged oxyhydrogen is connected to the gas discharge line central recombiner supplied, in which the oxyhydrogen gas is recombined to water. There the acid entrained from the cells reduces the effectiveness of the recombiner and also the Promotes corrosion of components coming into contact with it, the gas discharge line in the trough is not closer acid separation device described interposed. Separation facilities are, however known from other areas of technology. In the known energy storage device of the type mentioned Practice has shown that oxyhydrogen explosions often occur, which damage the cells of the lead-acid battery and destroy the devices entrusted with the gas discharge. The intensity of the explosions is in large measure the size of the gas volume dependent. The causes of these oxyhydrogen explosions are, for example, self-ignition within the cells as well as the aggregates that may be interposed between the gas discharge line and ignitions by the electrical ones, which are not always explosion-proof due to weight reasons Additional devices in the event of leaks.
Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Energiespeicher der eingangs genannten Gattung anzugeben, dessen Säureabscheidungseinrichtung bei ausreichendem Säureabscheidungsgrad ein kleines Gasvolumen aufweisen und somit die Auswirkungen von Explosionen auf ein unvermeidbares Mindestmaß beschränken.The invention specified in claim 1 is therefore based on the object of providing an energy storage device Specify the type mentioned at the beginning, its acid separation device with a sufficient degree of acid separation have a small volume of gas and thus the effects of explosions on a limit the unavoidable minimum.
Die Erfindung nutzt zunächst die Erkenntnis, daß ein ausreichender Säureabscheidungsgrad nur durch die beschriebene Kombination aus Gaswaschbehälter und Trockenfilterabscheider, d. h. Teilabsorption der Säure in der vorzugsweise aus Wasser bestehenden Waschflüssigkeit und Teilabsorption der Säure vermittels des Feststoffilters erreichbar ist. Die Säureabscheidung wird hierbei durch die in der Gasauslaßkammer des Gaswaschbehälters und der Gaszufuhrkammer des Trockenfilterabscheiders befindlichen, ebenfalls als Abscheiderelemente wirkenden Kunststoffkleinkörper wirkungsvoll unterstützt. Die oberhalb der Waschflüssigkeit befindliche Gasauslaßkammer hat im Rahmen der beschriebenen Maßnahmen ein verhältnismäßig großes Volumen, um das Weiterleiten von Waschflüssigkeit in den zum Trockenfilterabscheider führenden Teil der Gasabfuhrleitung infolge des durch die Bewegung des Elektrokraftfahrzeuges sowie die Gasströmung bedingten Schwappens der Waschflüssigkeit zu verhindern. Die in der Gasauslaßkammer des Gaswaschbehälters befindlichen Kunststoffkleinkörper dämpfen die Bewegung der Waschflüssigkeit und verringern darüber hinaus das freie Volumen der Gausauslaßkammer, so daß größere Knallgasvolumina nicht gebildet werden können. Entsprechendes gilt auch für die Gaszufuhrkammer sowie Gasabfuhrkammer des Trockenfilterabscheiders, die aufgrund der erforderlichen großen Oberfläche des Feststoffilters und zum Zwecke einer gleichmäßigen Gasbeaufschlagung des Feststoffilters ebenfalls ausreichende Größe besitzen müssen. Die Kunststoffkleinkörper beschränken auch hier das freie Volumen für die Bildung größerer Knallgasvolumina. Im Rahmen der erfindungsgemäßen Maßnahmen liegt es, gegebenenfalls auch in den Zellen des Bleiakkumulators derartige Kunststoffkleinkörper anzuordnen, um das Knallgasvolumen im Trog so klein wie möglich zu halten.The invention first uses the knowledge that a sufficient degree of acid separation only through the described combination of gas scrubbing container and dry filter separator, d. H. Partial absorption of the acid in the washing liquid, which preferably consists of water, and partial absorption of the acid by means of the Solid filter is achievable. The acid separation is here by in the gas outlet chamber of the Gas washing container and the gas supply chamber of the dry filter separator located, also as Separator elements acting small plastic body effectively supported. The one above the washing liquid located gas outlet chamber has a proportionate within the scope of the measures described large volume to allow washing liquid to flow into the dry filter separator Part of the gas discharge line as a result of the movement of the electric vehicle and the gas flow to prevent conditional sloshing of the washing liquid. The in the gas outlet chamber of the Small plastic body located in the gas scrubbing container dampen the movement of the scrubbing liquid and also reduce the free volume of the gas outlet chamber, so that larger oxyhydrogen gas volumes cannot be formed. The same also applies to the gas supply chamber and the gas discharge chamber of the Dry filter separator, which due to the required large surface area of the solids filter and for Also have a sufficient size for the purpose of uniform gas admission to the solids filter have to. Here, too, the small plastic bodies limit the free volume for the formation of larger ones Oxyhydrogen volumes. In the context of the measures according to the invention, it is, if appropriate, also in the cells of the lead accumulator to arrange such small plastic bodies to keep the oxyhydrogen gas volume in the trough so small as possible to keep.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß ein Energiespeicher für ein Elektrokraft-The advantages achieved by the invention are therein to see that an energy storage device for an electric power
fahrzeug geschaffen ist, dessen sehr wirksam arbeitende Säureabscheidungseinrichtung die Auswirkung von Knallgasexplosionen beachtlich reduziertvehicle is created, its very effective working Acid separation device considerably reduces the effects of oxyhydrogen explosions
Für die weitere Ausgestaltung besteher im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten. So empfiehlt die Erfindung, zur weiteren Einschränkung der Knallgasexplosionsgefahr, und zwar durch die elektrischen Zusatzgeräte bei Undichtigkeiten der Gasabführung, daß Leerräume des Troges mit Schaumkunststoffkörpern ausgefüllt sind. Hierzu können Kunststoffausschäumungen, entsprechend angepaßte größere Schaumkunststofiormelemente und/oder auch die bereits erwähnten Kunststoffkleinkörper verwendet werden. In allen Fällen bewährt haben sich Hohlkugeln mit einem Durchmesser von 2 bis 20 mm, wobei in der Säureabscheidungseinrichtung die kleineren Durchmesser bis zu 5 mm bevorzugt sind. Die Säureauffangvorrichtung besteht nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform aus einem an das Säurefallrohr angeschlossenen, in einem luftgefüllten Aufnahmebehälter befindlichen flexiblen Sammelbeutel, wobei der Aufnahmebehälter über eine Druckausgleichsleitung mit zwischengeschalteter Wasservorlage mit der Gaszufuhrkammer verbunden ist. Nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform besteht die Säureauffangvorrichtung aus einem entlüfteten Sammtiiiehälter mit Flüssigkeitsabteil, in welches das Säurefallrohr eintaucht, das Säurefallrohr ist hierbei zweckmäßigerweise im Bereich seines unteren Endes mit einem Strömungswiderstand, beispielsweise in Form eines Gewebe- oder porösen Keramikstopfens, versehen, um die Auswirkungen >on Druckschwankungen in der Gaszufuhrkammer auf das Flüssigkeitsabteil zu mildern. Bei beiden Ausführungsformen der Säureauffangvorrichtung können größere Knallgasvolumina ebenfalls nicht entstehen.There are several possibilities for further refinement within the scope of the invention. So recommends Invention, to further limit the danger of oxyhydrogen explosion, namely through the additional electrical devices in the event of leaks in the gas discharge, that empty spaces of the trough are filled with foam plastic bodies. For this purpose, plastic foams, appropriately adapted larger foam plastic elements and / or the aforementioned small plastic bodies can also be used. In Hollow spheres with a diameter of 2 to 20 mm have proven successful in all cases, with the acid separation device the smaller diameters up to 5 mm are preferred. The acid trap consists according to a first preferred embodiment of a connected to the acid downpipe, in a flexible collecting bag located in an air-filled receptacle, wherein the receptacle Connected to the gas supply chamber via a pressure equalization line with an interposed water seal is. According to a second preferred embodiment, the acid collecting device consists of one vented collecting tank with liquid compartment, in which the acid downpipe is immersed, the acid downpipe is expediently in the area of his lower end with a flow resistance, for example in the form of a fabric or porous Ceramic plug, provided to reduce the effects of pressure fluctuations in the gas supply chamber on the To soften the liquid compartment. In both embodiments of the acid collecting device, larger Oxyhydrogen volumes also do not arise.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigtIn the following, the invention is explained in more detail with reference to a drawing showing an exemplary embodiment explained; it shows
F i g. 1 schematisch einen erfindungsgemäßen Energiespeicher für ein Elektrokraftfahrzeug undF i g. 1 schematically shows an energy storage device according to the invention for an electric motor vehicle and
F i g. 2,3 den Trockenfilterabscheider nach F i g. 1 mit unterschiedlich ausgebildeter Säureauffangvorrichtung.F i g. 2.3 the dry filter separator according to FIG. 1 with differently designed acid collecting device.
Der Energiespeicher (vgl. Fig. 1) besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau zunächst aus einem quaderförmigen Trog 1, aus einem im Trog 1 angeordneten Bleiakkumulator 2, welcher mehrere Zelien 3, den Zellen 3 zugeordnete elektrische Zusatzgeräte (nicht dargestellt), und eine an die Zellen 3 angeschlossene, aus dem Trog 1 herausgeführte Gasabfuhileitung 4 aufweist, und aus einer der Gasabfuhrleitung 4 im Trog 1 zwischengeschalteten Säureabscheidungseinrichtung 5.The basic structure of the energy store (see FIG. 1) initially consists of a cuboid Trough 1, from a lead-acid battery 2 arranged in the trough 1, which several cells 3, the Additional electrical devices (not shown) assigned to cells 3, and one connected to cells 3, off the gas discharge line 4 leading out of the trough 1, and from one of the gas discharge line 4 in the trough 1 intermediate acid separation device 5.
Die Säureabscheidungseinrichtung 5 besteht aus einem teilweise mit Wasser als Waschflüssigkeit 6 gefüllten Gaswaschbehälter 7 mit oberer Gasauslaßkammer 8 und aus einem nachfolgenden, durch ein Feststoffilter 9 in eine untere Gaszufuhrkammer 10 sowie eine obere Gasabfuhrkammer 11 unterteilten Trockenfilterabscheider 12 mit über ein Säixefallrohr 13 an die Gaszufuhrkammer 10 angeschlossener Säureauffangvorrichtung 14.The acid separation device 5 consists of a partially with water as washing liquid 6 filled gas scrubbing container 7 with upper gas outlet chamber 8 and from a subsequent, through a Solid filter 9 divided into a lower gas supply chamber 10 and an upper gas discharge chamber 11 Dry filter separator 12 with an acid collecting device connected to the gas supply chamber 10 via a Säixefallrohr 13 14th
Wie die Figuren erkennen lassen, sind die Gasauslaßkammer 8 des Gaswaschbehälters 7, die Gaszufuhrkammer 10 sowie Gasabfuhrkammer Il des Trockenfilterabscheiders 12 und teilweise die Zellen 3 des Bleiakkumulators 2 mit säurebeständigen, geschlossene Gasblasen aufweisenden Kunststoffkieinkörpern 15 in Form von Hohlkugeln gefüllt Außerdem ist der Leerraum 16 des Troges 1 mit Schaumkunststoffkörpern 17 ausgefüllt, und zwar der über dem Bleiakkumulator 2 liegende Teil 16a des Leeraumes mi! Kunststoffhohlkugeln und der im Bereich der Säureabscheidungseinrichtung 5 liegende Teil 16£> mit einer Kunststoffausschäumung.As the figures show, the gas discharge chambers are 8 of the gas washing container 7, the gas supply chamber 10 and the gas discharge chamber II of the dry filter separator 12 and partially the cells 3 of the lead accumulator 2 with acid-resistant, closed Plastic bodies 15 having gas bubbles in the form of hollow spheres are also filled Empty space 16 of the trough 1 filled with foam plastic bodies 17, namely the one above the lead-acid battery 2 lying part 16a of the empty space mi! Hollow plastic balls and those in the area of the acid separation device 5 lying part 16 pounds> with a plastic foam.
Der Aufbau der Säureauffangvorrichtung 14 nach Fig. 1 ergibt sich aus Fig. 2 bzw. 3. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform besteht die Säureauffangvorrichtung 14 aus einem an das Säurefallrohr 13 angeschlossenen, in einem luftgefüllten und gasdichten Aufnahmebehälter 18 befindlichen flexiblen Sammelbeutel 19 aus dünnem Kunststoffmaterial. Da in der Gaszufuhrkammer 10 plötzliche Druckanstiege infolge Gasung der Zellen 3 möglich sind, die den Sammelbeutel 19 zum Platzen bringen können, muß im Innern des Sammelbeutels 19 und des ihn umgebenden Aufnahmebehälters 18 stets der gleiche Druck herrschen; hierzu ist der gasdichte Aufnahmebehälter 18 über eine Druckausgleichsleitung 20 mit der Gaszufuhrkammer 10 verbunden, mit zunehmender Säurefüllung des Sammelbehälters 19 wird die Luft aus dem Aufnahmebehälter 18 über die Druckausgleichsleitung 20 in die Gaszufuhrkammer 10 verdrängt. Um das Eindringen von Knallgas in den Aufnahmebehälter 18 zu verhindern, ist der Druckausgleichsleitung 20 eine Wasservorlage 21 zwischengeschaltet. Eine abgetrennte Kammer 22 im Aufnahmebehälter 18 fängt gegebenenfalls durch Fahrzeugbewegungen aus der Wasservorlage 21 überfließendes Wasser auf. — Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform besteht die Säureauffangvorrichtung 14 aus einem Sammelbehälter 23 mit Entlüfung 24 und Flüssigkeitsabteil 25, in welches das Säurefallrohr 13 eintaucht. Das Säurefallrohr 13 ist an seinem unteren Ende im Flüssigkeitsabteil 25 mit einem Strömungswiderstand 2ö in Form eines porösen Keramikstopfens versehen. Bei sehr geringer Gasung ohne Druckabfall im Trockenfilterabscheider 12 steht der Flüssigkeitsspiegel im Säurefallrohr 13 so hoch wie im umgebenden Flüssigkeitsabteil 25. Die der im Säurefallrohr 13 zufließenden Säuremenge entsprechende Flüssigkeitsmenge läuft aus dem Flüssigkeitsabteil 25 in den Restraum des Sammelbehälters 23 über. Bei Druckanstieg in der Gaszufuhrkammer 10 senkt sich der Säurestand im Säurefallrohr 13 soweit ab, bis von der Flüssigkeit im Flüssigkeitsabteil 25 ein entsprechenderThe structure of the acid collecting device 14 according to FIG. 1 results from FIGS. 2 and 3, respectively In the embodiment shown, the acid collecting device 14 consists of an acid drop pipe 13 attached to it connected, located in an air-filled and gas-tight receptacle 18 flexible collection bag 19 made of thin plastic material. Since in the gas supply chamber 10 sudden increases in pressure as a result Gassing of the cells 3 are possible, which can burst the collecting bag 19, must be inside the Collecting bag 19 and the receptacle 18 surrounding it always have the same pressure; For this is the gas-tight receptacle 18 via a pressure equalization line 20 with the gas supply chamber 10 connected, with increasing acid filling of the collecting container 19, the air from the receiving container 18 is displaced into the gas supply chamber 10 via the pressure equalization line 20. To penetrate To prevent oxyhydrogen from entering the receptacle 18, the pressure equalization line 20 is a water seal 21 interposed. A separate chamber 22 in the receptacle 18 catches through if necessary Vehicle movements from the water reservoir 21 overflowing water. - In the case of the in F i g. 3 shown Embodiment consists of the acid collecting device 14 from a collecting container 23 with vent 24 and Liquid compartment 25 into which the acid downpipe 13 is immersed. The acid drop pipe 13 is at its lower End in the liquid compartment 25 with a flow resistance 20 in the form of a porous ceramic plug Mistake. In the case of very little gassing without a pressure drop in the dry filter separator 12, the liquid level is as high in the acid downpipe 13 as in the surrounding liquid compartment 25. The one in the acid downpipe 13 The amount of liquid corresponding to the amount of acid flowing in runs out of the liquid compartment 25 into the Remaining space of the collecting container 23 over. When the pressure in the gas supply chamber 10 increases, the pressure drops The acid level in the acid drop pipe 13 decreases until the liquid in the liquid compartment 25 has a corresponding one
Gegendruck aufgebaut ist. Über das Säurefallrohr 13 kann somit kein Knallgas in den Sammelbehälter 23 gelangen. Der Strömungswiderstand 26 dämpft die Auswirkungen von stärkeren Druckschwankungen.Back pressure is built up. Thus, no oxyhydrogen can enter the collecting container 23 via the acid drop pipe 13 reach. The flow resistance 26 dampens the effects of greater pressure fluctuations.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
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1976
- 1976-05-26 DE DE2623618A patent/DE2623618C2/en not_active Expired
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