Dispositivo para acumular energía para un vehículo tractor eléctrico.

Dispositivo para acumular energía para un vehículo tractor eléctrico,

en especial un vehículo sobre raíles ocarretera, que comprende al menos un módulo acumulador (10) con una carcasa de módulo (11) en la que estándispuestas varias celdas acumuladoras (20) electroquímicas, que presentan en cada caso una carcasa de celda (21)que confina un electrolito (22), y medios de relleno para recoger el electrolito que sale de una carcasa de celda (21),caracterizado porque

- los medios de relleno están configurados como al menos un envase de relleno (30) multi-componente, quecomprende una envuelta de envase (31) para el transporte dirigido de electrolito y un núcleo de envase (32)circundado por la envuelta de envase (31) para almacenar electrolito,

- en donde la envuelta de envase (31) presenta un material de poros abiertos o fibroso, cuya capacidad deabsorción capilar es mayor que la del núcleo de envase (32).

Dispositivo para acumular energía para un vehículo tractor eléctrico La invención se refiere a un dispositivo para acumular energía para un vehículo tractor eléctrico, en especial un vehículo sobre raíles o carretera, según el preámbulo de la reivindicación 1.

Los dispositivos de acumulación de energía de este tipo pueden usarse para suministrar la tracción de forma completa o por tramos a vehículos tractores eléctricos, pero también para la absorción de energía de frenado recuperada de vehículos de este tipo. Por vehículos tractores eléctricos deben entenderse aquí vehículos tractores totalmente eléctricos, diesel-eléctricos o de propulsión híbrida. Un módulo acumulador de un dispositivo de acumulación de energía de este tipo comprende una carcasa de módulo cerrada herméticamente, que por ejemplo puede disponerse sobre el techo de un vehículo sobre raíles. Según la tensión o potencia a aportar están dispuestas en la carcasa de módulo varias celdas acumuladoras electroquímicas y conectadas en serie o en paralelo mediante elementos de unión eléctricos. Las celdas acumuladoras pueden estar formadas por condensadores electrolíticos, condensadores de doble capa, acumuladores de iones de litio o condensadores híbridos, que presentan una carcasa de celda, en la que está contenido un electrolito para la reacción electroquímica. Con frecuencia se trata con ello de un electrolito orgánico combustible que, en caso de fallo – por ejemplo en el caso de sobrecarga térmica o eléctrica o en el caso de violencia mecánica causada por accidente – puede salirse de una carcasa de celda abierta, evaporarse y en condiciones desfavorables conducir a un incendio, una explosión o una deflagración.

Para aumentar la seguridad intrínseca de módulos acumuladores con celdas acumuladoras que contienen electrolito se conocen de la publicación para información de solicitud de patente DE 10 2005 041 604 A1 instalaciones de protección, que usan magnitudes físicas y/o químicas, como por ejemplo sobrepresión, temperatura, reacción química, sobretensión, etc., como magnitud dirigida, para llevar la celda acumuladora a un estado seguro desde un estado de peligro, mediante una desconexión de protección con seguridad intrínseca.

La publicación para información de solicitud de patente DE 10 2007 046 578 A1 hace patente un módulo acumulador con celdas acumuladoras de condensador que contienen electrolito, en donde en la carcasa de módulo se dispone de un medio de relleno presente como pesada, que absorbe un electrolito que sale si existe algún defecto. El llenado de los espacios intermedios entre las celdas acumuladoras con medio de relleno supone por un lado el inconveniente de que tales módulos acumuladores deben limpiarse con una complejidad relativamente alta durante el desmontaje, por ejemplo para fines de mantenimiento, y con ello el medio de relleno debe extraerse por completo. Por otro lado como medio de relleno sólo pueden usarse materiales que no sean eléctricamente conductores, para evitar cortocircuitos entre las celdas acumuladoras o los elementos de unión. Por último sólo pueden usarse medios de relleno relativamente blandos, que en el caso de movimientos vibratorios no provoquen ningún daño mecánico en las celdas acumuladoras o en otras piezas constructivas en contacto con las mismas.

La publicación para información de solicitud de patente DE 10 2008 025 422 A1 hace patente una celda acumuladora de energía con una membrana de seguridad rompible, en especial para usarse en un acumulador de energía de un vehículo híbrido y/o eléctrico. De forma adyacente a la membrana de seguridad rompible está fijado un absorbedor.

En la US-Patent 5, 277, 997 se describe una disposición para absorber electrolitos con contenido alcalino. La disposición comprende un material poroso así como un material absorbente. La disposición puede fabricarse sobre la base de un pañal. La invención se ha impuesto por ello la tarea de proporcionar un dispositivo de acumulación de energía de la clase citada al comienzo, cuyos medios de relleno puedan manipularse más fácilmente y estén configurados más conformes con su finalidad.

La tarea es resuelta conforme a la invención mediante un dispositivo de acumulación de energía del género expuesto, que presente las particularidades indicadas en la parte característica de la reivindicación 1. Según esto los medios de relleno están configurados como al menos un envase de relleno multi-componente, que comprende una envuelta de envase para el transporte dirigido de electrolito y un núcleo de envase circundado por la envuelta de envase para almacenar electrolito. En lugar de un material a granel abierto, la invención prevé configurar los medios de relleno como una unidad de envase formada por varios componentes funcionales. Cada componente cumple con ello, mediante una configuración correspondiente, una función específica. De este modo la envuelta de envase se usa para absorber un líquido electrolítico que sale de una celda acumuladora y repartirlo en primer lugar rápidamente en la envuelta de envase, y después transportarlo sobre una gran superficie desde la envuelta de envase al núcleo de envase. El núcleo de envase cumple después la función de absorber y almacenar el electrolito entregado por la envuelta de envase, con lo que la envuelta de envase se seca. El núcleo de envase presenta de este modo un mayor volumen de recogida para electrolito que la envuelta de envase. Mediante la protección contra incendios conseguida se aumenta la seguridad intrínseca de módulos acumuladores conforme a la invención. Aparte de esto los envases de relleno individuales o múltiples pueden extraerse de forma sencilla y limpia con fines de mantenimiento.

En el caso del dispositivo conforme a la invención la envuelta de envase presenta un material de poros abiertos o fibroso, cuya capacidad de absorción capilar es mayor que la del núcleo de envase. La mayor capacidad de absorción de la envuelta de envase es responsable de un transporte rápido del electrolito desde las superficies de la carcasa de celda, así como de una distribución rápida sobre una gran superficie de contacto hasta el núcleo de envase. Puede conseguirse una distribución metódica a lo largo de la envuelta de envase configurada en plano mediante la orientación del sistema de poros, respectivamente mediante una orientación de las fibras del material de la envuelta de envase. Un material con fibras largas aumenta por ejemplo la capilaridad y, de este modo, su capacidad de absorción. El electrolito absorbido rápidamente y almacenado en el núcleo de envase se entrega al medio ambiente sólo muy lentamente o no se entrega en absoluto, con lo que se evita o se retiene en gran medida un encendido del electrolito que haya salido.

En una configuración preferida del dispositivo conforme a la invención, la envuelta de envase presenta una capa de fieltro o tejido con cavidades activas capilarmente, cuyo diámetro es inferior a 100 !m, de forma preferida inferior a 10 !m. A partir de la capa de fieltro o tejido puede fabricarse una bolsa cerrada para el núcleo de envase, cuyas cavidades activas capilarmente vienen dadas por el tamaño de poro o la abertura de malla de la capa de material. Según la acción a alcanzar pueden usarse fibras de vidrio y/o fibras de aramida y/o fibras metálicas y/o fibras de carbono y/o fibras sintéticas difícilmente inflamables.

De este modo, en una configuración ventajosa del dispositivo conforme a la invención la envuelta de envase está configurada de forma no inflamable. Mediante una elección adecuada de materiales, por medio de esto puede reducirse considerablemente la carga calorífica de un dispositivo conforme a la invención.

En otra configuración preferida del dispositivo conforme a la invención, la envuelta de envase está configurada elásticamente. Una configuración elástica de la envuelta de envase protege tanto las celdas acumuladoras como los circuitos eléctricos, que están integrados en la carcasa de módulo, contra daños mecánicos en el caso de vibraciones producidas por el vehículo. En una envuelta de envase configurada elásticamente pueden utilizarse también ventajosamente materiales minerales abrasivos, como hidratos de silicato de calcio, como núcleo de envase.

La envuelta de envase del dispositivo conforme a la invención está configurada ventajosamente de forma eléctricamente aislante. De este modo, mediante la correspondiente elección de material, los núcleos de envase pueden estar también compuestos por material eléctricamente conductor y la envuelta de envase puede funcionar como aislamiento eléctrico entre celdas acumuladoras, elementos de unión, circuitos incorporados y núcleo... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para acumular energía para un vehículo tractor eléctrico, en especial un vehículo sobre raíles o carretera, que comprende al menos un módulo acumulador (10) con una carcasa de módulo (11) en la que están dispuestas varias celdas acumuladoras (20) electroquímicas, que presentan en cada caso una carcasa de celda (21)

que confina un electrolito (22) , y medios de relleno para recoger el electrolito que sale de una carcasa de celda (21) , caracterizado porque

-los medios de relleno están configurados como al menos un envase de relleno (30) multi-componente, que comprende una envuelta de envase (31) para el transporte dirigido de electrolito y un núcleo de envase (32) circundado por la envuelta de envase (31) para almacenar electrolito,

- en donde la envuelta de envase (31) presenta un material de poros abiertos o fibroso, cuya capacidad de absorción capilar es mayor que la del núcleo de envase (32) .

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en donde la envuelta de envase (31) presenta una capa de fieltro o tejido con cavidades activas capilarmente, cuyo diámetro es inferior a 100 pm, de forma preferida inferior a 10 pm.

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 2, en donde la envuelta de envase (31) está configurada de 15 forma no inflamable.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la envuelta de envase (31) está configurada elásticamente.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la envuelta de envase (31) está configurada eléctricamente aislante.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el núcleo de envase (32) está configurado como material a granel de granos de material (33) con poros abiertos, con una superficie activa grande.

7. Dispositivo según la reivindicación 6, en donde la envuelta de envase (31) está configurada herméticamente con relación a los granos de material (33) a granel.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la envuelta de envase (31) y/o el núcleo de envase 25 (32) presentan un recubrimiento.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 8, en donde los envases de relleno (30) están configurados con estabilidad de forma adaptados a espacios intermedios (12) a rellenar en la carcasa de módulo (11) .