DE10337493A1

DE10337493A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen einer Fahrzeugbatterie

Info

Publication number: DE10337493A1
Application number: DE10337493A
Authority: DE
Inventors: Paul L. Fostoria Dudley; Ramesh Kumar Rochester Hills Goyal; Shailendra Beverly Hills Kaushik
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2002-10-04
Filing date: 2003-08-14
Publication date: 2004-04-22
Also published as: JP2004127926A; US20040065491A1

Abstract

Es ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen einer Fahrzeugbatterie vorgesehen, wobei das Verfahren umfasst, dass ein Behälter vorgesehen wird, der die Batterie umschließt, um die Batterie von der Umgebung unter der Motorhaube des Fahrzeugs zu isolieren, wobei der Behälter mit Ausnahme eines Kühllufteinlasses und einem Luftaustragsdurchlass im Wesentlichen abgedichtet ist, ein Luftstutzen vorgesehen wird, der relativ kalte Luft von außerhalb des Fahrzeugs an den Kühllufteinlass lenkt, und die Kühlluft um die Batterie herum in Richtung des Austragsdurchlasses gedrängt wird und die Kühlluft aus dem Austragsdurchlass hinausgedrängt wird. Zusätzlich ist ein Batteriebehälter vorgesehen, der eine Basis, um die Batterie zu halten, wobei die Basis einen Boden und für einen Teil der Höhe der Batterie sich aufwärts erstreckende Seiten aufweist, und eine Abdeckung für den Behälter mit einem Deckel und Seiten umfasst, die sich abwärts erstrecken, um auf die sich aufwärts erstreckenden Seiten zu treffen; wobei die Abdeckung und die Basis zusammenpassende Dichtungen besitzen, um einen im Wesentlichen luftdichten Behälter zu bilden. Es ist ein Luftstutzen vorgesehen, der derart orientiert ist, um Kühlluft aufzunehmen, wenn sich das Fahrzeug in Bewegung befindet. Der Luftstutzen wirkt mit dem Batteriebehälter zusammen, um die Kühlluft in Richtung zu und um die Batterie herum zu lenken. Der Behälter besitzt Luftaustrittsspalte, die derart angeordnet sind, um zu ermöglichen, dass ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen einer Fahrzeugbatterie und insbesondere ein Verfahren zum Aufbringen von Kühlluft auf eine Batterie, während die Batterie von der Umgebung unterhalb einer Motorhaube eines Kraftfahrzeuges isoliert ist.

Vorzeitige Batterieausfälle in Kraftfahrzeugen, insbesondere Ausfälle innerhalb der ersten beiden Jahre des Fahrzeugbetriebes, stellen ein Hauptproblem für Fahrzeughersteller dar. Durch umfassende Analyse derartiger Ausfälle ist bestimmt worden, dass ein vorzeitiger Batterieausfall hauptsächlich durch hohe Batteriezellentemperaturen bewirkt wird, wobei dies daraus resultiert, dass die Batterie in der Umgebung unterhalb der Motorhaube übermäßiger Hitze ausgesetzt ist. Optimal sollten Batteriezellentemperaturen bei normalen Fahrtbedingungen unter 52°C (125° F) und bei allen Fahrtbedingungen, unter 60°C (140° F) gehalten werden.

In der Vergangenheit bestand das gängigste Batterieschutzverfahren in der Verwendung einer Batteriebedeckung, die aus einer thermischen Umhüllung besteht, die um die Batterie herum angebracht ist, um eine isolierende Barriere vorzusehen. In der Vergangenheit durchgeführte Untersuchungen hinsichtlich der thermischen Leistungsfähigkeit haben gezeigt, dass die thermische Bedeckung lediglich in der Lage ist, Batterietemperaturen um nur etwa 8°C zu verringern, während eine Verringerung von 20 bis 30°C erforderlich ist. Ein weiterer Nachteil der Batteriebedeckung besteht darin, dass die Bedeckung nach einer längeren Zeitdauer die Wärme hält anstatt diese von der Batterie weg zu dissipieren.

Andere Verfahren zum Schutz von Batterien haben die Verwendung des Sekundärluftansaugsystems des Motors unter Verwendung von Motorvakuumdruck verwendet, um Luft entlang der Seite der Batterie zu führen, wodurch eine thermische Barriere aus kalter Luft auf einer Seite der Batterie vorgesehen wird.

Die obigen Nachteile werden mit der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen einer Fahrzeugbatterie vorgesehen werden, wobei das Verfahren umfasst, dass ein Behälter vorgesehen wird, der die Batterie umschließt, um die Batterie von der Umgebung unterhalb der Motorhaube des Fahrzeugs zu isolieren, wobei der Behälter mit Ausnahme eines Kühllufteinlasses und eines Luftaustragsdurchlasses im Wesentlichen abgedichtet ist, ein Luftstutzen vorgesehen wird, um relativ kalte Luft von außerhalb des Fahrzeugs an den Kühllufteinlass zu liefern, und die Kühlluft um die Batterie herum in Richtung des Austragsdurchlasses gedrängt wird und die Kühlung aus dem Austragsdurchlass hinaus gedrängt wird.

Zusätzlich ist ein Batteriebehälter vorgesehen, der umfasst: eine Basis, um die Batterie zu halten, wobei die Basis einen Boden und für einen Teil der Höhe der Batterie sich aufwärts erstreckende Seiten aufweist; eine Abdeckung für den Behälter mit einem Oberteil und Seiten, die sich abwärts erstrecken, um auf die sich aufwärts erstreckenden Seiten zu treffen; wobei die Abdeckung und die Basis zusammenpassende Dichtungen besitzen, um einen im Wesentlichen luftdichten Behälter zu bilden. Es ist ein Luftstutzen vorgesehen, der derart orientiert ist, um Kühlluft aufnehmen zu können, wenn sich das Fahrzeug in Bewegung befindet, wobei der Luftstutzen mit dem Batteriebehälter zusammenwirkt, um die Kühlluft in Richtung zu und um die Batterie herum zu lenken; wobei der Behälter Luftauslassspalte aufweist, die derart angeordnet sind, so dass die Kühlluft von dem Behälter mit einer Rate entweichen kann, die eine Kühlung der Batterie erlaubt.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 ein schematisches Schaubild eines Batteriebehälters gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine perspektivische Ansicht eines Batteriebehälters gemäß der Erfindung ist;
3 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform des Oberteils eines Batteriebehälters gemäß der Erfindung ist; und
4 eine perspektivische Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform einer Batterieschale gemäß der Erfindung ist.
Die folgende detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu be stimmt, die Erfindung, die Anwendung und Verwendungen der Erfindung zu beschränken.
1 zeigt allgemein einen Batteriebehälter 10, in dem eine Batterie 12 mit an der Seite befestigten Elektroden oder Anschlüssen 14 und 16 zur Verbindung mit Batteriekabeln (nicht gezeigt) vorgesehen ist. Der Batteriebehälter ist auf allen sechs Seiten mit Ausnahme des Lufteinlasses und der Austragsdurchlässe im Wesentlichen abgedichtet, um die Batterie von der Umgebung unterhalb der Motorhaube des Fahrzeugs zu isolieren und einen Weg für Luft vorzusehen, die in den Batteriebehälter eintritt und diesen verlässt. Das Schema von 1 zeigt zum Zwecke der Vereinfachung und Klarheit der Darstellung nicht den gesamten Batteriebehälter mit seinen sechs Seiten.
Ein Lufteinlass 18 ist bezüglich des Fahrzeugs derart positioniert, dass frische kalte Luft, bevorzugt Staudruck-Luft von dem vorderen Bereich des Fahrzeugs in den Batteriebehälter 10 geführt wird. Der Luftströmungsweg, der durch die Pfeile 20 gezeigt ist, hat zur Folge, dass die frische Luft von dem Lufteinlass 18 um die Batterie 12 herum zirkuliert, um eine schützende Kühlung der Batterie vorzusehen, wenn sich das Fahrzeug bewegt. Es ist ein Paar von Öffnungen 22 und 24 benachbart der Batterieanschlüsse 14 und 16 vorgesehen, um die frische Luft aus dem Batteriebehälter zu führen. Die Öffnungen 22 und 24 können auch einen Pfad für die Batteriekabel (nicht gezeigt) vorsehen, die mit den Batterieanschlüssen 14 und 16 verbunden werden. Der Batteriebehälter, der Lufteinlassdurchlass 18 und die Austragsdurchlässe 22 und 24 sind für ein bestimmtes Fahrzeug und bestimmte Betriebsbedingungen kon struiert, um die Luftströmung für die effizienteste Kühlung der Batterie 12 zu optimieren.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Batteriebehälters gemäß der Erfindung. In dieser und in anderen Figuren sind für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet. Der Batteriebehälter 10 ist mit einer darin angeordneten Batterie 12 gezeigt. Die Batterie 12 besitzt Anschlüsse 14 und 16, die wie hier in 1 an der Seite befestigt gezeigt sind, die jedoch alternativ dazu auch an dem oberen Bereich der Batterie 12 oder an einer anderen beliebigen Stelle angebracht sein können. Wie gezeigt ist, sieht ein Lufteinlasskanal 18 einen Weg in den Batteriebehälter für frische Kühlluft vor. Ausgangsdurchlässe 22 und 24 sehen einen Austrittsweg für die frische Luft nach Zirkulation um die Batterie 12 herum vor.
Der Batteriebehälter 10 von 2 besitzt eine Batterieschale 26, auf der die Batterie 12 ruht. Wie zu sehen ist, erstreckt sich die Batterieschale teilweise an den Seiten der Batterie hinauf, kann jedoch eine beliebige Höhe aufweisen, die eine sinnvolle Konstruktion des Behälters zulässt. Die Batterieschale kann Rippen 28 aufweisen, um die Batterie geringfügig anzuheben, damit Luft unter der Batterie hindurch strömen kann, wenn dies zur Bildung einer vernünftigen Kühlluftströmung erforderlich ist. Das Oberteil 30 des Batteriebehälters 10 besitzt Durchlässe 22 und 24, die darin vorgesehen sind, um eine Verbindung von Batteriekabeln (nicht gezeigt) mit den Batterieanschlüssen 14 und 16 zu ermöglichen. Das Oberteil 30 des Batteriebehälters 10 ist mit der Batterieschale 26 über eine wirksame Dichtung 32 gekoppelt, die die Schale 26 mit dem Oberteil 30 verbindet. Die Dichtung sollte luftdicht sein, um eine vernünf tige Luftströmung von dem Einlasskanal 18 zu den Austragsdurchlässen 22 und 24 sicherzustellen. Eine luftdichte Abdichtung ist auch erforderlich, um zu ermöglichen, dass die zirkulierende Umluft die hohen Drücke unter der Motorhaube, die in Fahrzeugen vorhanden sind, überwinden kann. Es kann eine beliebige geeignete Abdichtung verwendet werden, wobei sich zum Beispiel eine Dichtung mit Zunge und Nut als relativ wirksam erwiesen hat.
3 ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform des Oberteils 30 eines Batteriebehälters gemäß der Erfindung, die die Dichtung 32 zeigt, die mit einem unteren Abschnitt oder der Schale des Batteriebehälters zusammenpasst. Die positiven und negativen Batteriekabel können durch die in das Oberteil 30 des Batteriebehälters geschnittenen Durchlässe schwierig an den Batterieanschlüssen 12 und 14 in den 1 und 2 zu installieren oder zu befestigen sein oder schwierig von diesen abzunehmen sein. In 3 sind anstelle der Durchlässe, die in das Oberteil 30 geschnitten sind, Spalte 34 und 36 vorgesehen, um einen Zugriff auf die Batterieanschlüsse vor Abdichtung des Batteriebehälteroberteils 30 an der Schale zu ermöglichen. Alternativ dazu kann ein einzelner Spalt vorgesehen sein, der breit genug ist, um die Batteriekabel aufnehmen zu können, und der zur Kühlung der Batterie geeignet bemessen ist.
4 ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform einer Batterieschale gemäß der Erfindung. Der untere Abschnitt des Batteriebehälters oder die Batterieschale 26 ist mit einer darauf ruhenden Batterie 12 gezeigt. Die Batterie 12 besitzt Anschlüsse 14 und 16, an denen Batteriekabel befestigt werden. Bei dieser Ausführungs form sind ähnlich zu der Ausführungsform von 3 anstelle der Durchlässe 22 und 24, wie in 2 gezeigt ist, zur Vereinfachung des Zusammenbaus und von Reparaturen Spalte 38 und 40 in den Seiten der Schale benachbart der Batterieanschlüsse 14 und 16 vorgesehen, um eine Befestigung der Batteriekabel vor der Abdichtung des Batteriebehälters zu ermöglichen.
In allen Fällen sind die Größen der Einlassdurchlässe und der Austragsdurchlässe durch die Luftströmung bestimmt, die um die Batterie herum zur richtigen Kühlung erforderlich ist. Wie zu sehen ist, wäre es auch möglich, einen einzelnen Austragsdurchlass oder mehrere Einlassdurchlässe vorzusehen, wenn diese geeignet bemessen und angeordnet sind, um eine richtige Kühlung der Batterie vorzusehen. Die Form des Batteriebehälters, die Größe der Luftströmung sowie die Betriebsumgebung sind auch durch die Größe der Luftströmung bestimmt, die für eine bestimmte Anordnung erwünscht ist.
Zusammenfassend ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen einer Fahrzeugbatterie vorgesehen, wobei das Verfahren umfasst, dass ein Behälter vorgesehen wird, der die Batterie einschließt, um die Batterie von der Umgebung unter der Motorhaube des Fahrzeugs zu isolieren, wobei der Behälter mit Ausnahme eines Kühllufteinlasses und einem Luftaustragsdurchlass im Wesentlichen abgedichtet ist, ein Luftstutzen vorgesehen wird, der relativ kalte Luft von außerhalb an das Fahrzeug zu dem Kühllufteinlass lenkt, und die Kühlluft um die Batterie herum in Richtung des Austragsdurchlasses gedrängt wird und die Kühlluft aus dem Austragsdurchlass hinaus gedrängt wird. Zusätzlich ist ein Batteriebehälter vorgesehen, der eine Basis, um die Batterie zu halten, wobei die Basis einen Boden und für einen Teil der Höhe der Batterie sich aufwärts erstreckende Seiten aufweist, und eine Abdeckung für den Behälter mit einem Oberteil und Seiten umfasst, die sich abwärts erstrecken, um auf die sich aufwärts erstreckenden Seiten zu treffen; wobei die Abdeckung und die Basis zusammenpassende Dichtungen besitzen, um einen im Wesentlichen luftdichten Behälter zu bilden. Es ist ein Luftstutzen vorgesehen, der derart orientiert ist, um Kühlluft aufzunehmen, wenn sich das Fahrzeug in Bewegung befindet. Der Luftstutzen wirkt mit dem Batteriebehälter zusammen, um die Kühlluft in Richtung zu und um die Batterie herum zu lenken. Der Behälter besitzt Luftaustrittsspalte, die derart angeordnet sind, um zu ermöglichen, dass die Kühlluft von dem Behälter mit einer Rate entweichen kann, die eine Kühlung der Batterie zulässt.

Claims

Verfahren zum Kühlen einer Fahrzeugbatterie umfassend, dass: ein Behälter vorgesehen wird, der die Batterie umschließt, um die Batterie von der Umgebung unter der Motorhaube des Fahrzeugs zu isolieren, wobei der Behälter mit Ausnahme eines Kühllufteinlasses und einem Luftaustragsdurchlass im Wesentlichen abgedichtet wird; ein Luftstutzen vorgesehen wird, der relativ kalte Luft von außerhalb des Fahrzeugs an den Kühllufteinlass lenkt; die Kühlluft um die Batterie herum in Richtung des Austragsdurchlasses gedrängt wird und die Kühlluft aus dem Austragsdurchlass hinaus gedrängt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Luftstutzen in dem vorderen Bereich des Fahrzeugs vorgesehen ist, um so die Kühlluft mit einer erheblichen Kraft zu versehen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Batterie Anschlüsse besitzt, die die Batteriekabel aufnehmen, und der Austragsdurchlass des Behälters benachbart der Batterieanschlüsse angeordnet ist, um einen Zugriff auf die Batterieanschlüsse von außerhalb des Behälters vorzusehen.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Batterieanschlüsse an der Seite befestigte Anschlüsse sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Behälter eine Abdeckung besitzt und die Austragsdurchlässe Spalte in der Behälterabdeckung sind.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Batterie Anschlüsse aufweist, die die Batteriekabel aufnehmen, und die Austragsdurchlässe benachbart der Batterieanschlüsse angeordnet sind.
Behälter für eine Fahrzeugbatterie mit: einer Basis, um die Batterie zu halten, wobei die Basis einen Boden und für einen Teil der Höhe der Batterie sich aufwärts erstreckende Seiten aufweist; einer Abdeckung für den Behälter mit einem Oberteil und Seiten, die sich abwärts erstrecken, um auf die sich aufwärts erstreckenden Seiten zu treffen; wobei die Abdeckung und die Basis zusammenpassende Dichtungen besitzen, um einen im Wesentlichen luftdichten Behälter zu bilden; einem Luftstutzen, der so orientiert ist, um Kühlluft aufzunehmen, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist, wobei der Luftstutzen mit dem Batteriebehälter zusammenwirkt, um die Kühlluft in Richtung zu und um die Batterie herum zu lenken; wobei der Behälter Luftaustrittsspalte aufweist, die derart angeordnet sind, damit die Kühlluft von dem Behälter mit einer Rate entweichen kann, die eine Kühlung der Batterie zulässt.
Behälter nach Anspruch 1, wobei der Luftstutzen in dem vorderen Bereich des Fahrzeugs befestigt ist, um Kühlluft aufzunehmen.
Behälter nach Anspruch 7, wobei der Luftstutzen Kühlluft an die Batterie liefert, und wobei die Austrittsdurchlässe derart orientiert sind, um eine Luftströmung im Wesentlichen um die Batterie herum vorzusehen.
Behälter nach Anspruch 9, wobei die Austrittslöcher derart bemessen sind, um so die Größe der Luftströmung durch den Behälter zu steuern.
Behälter nach Anspruch 8, wobei die Batterie Anschlüsse besitzt, die die Batteriekabel aufnehmen, und die Luftaustrittsdurchlässe benachbart der Batterieanschlüsse angeordnet sind, um einen Zugriff auf die Anschlüsse zu ermöglichen.
Behälter nach Anspruch 8, wobei die Austrittsdurchlässe in der Behälterabdeckung ausgebildet sind.
Behälter nach Anspruch 8, wobei die Austrittsdurchlässe als Spalte in der Behälterabdeckung ausgebildet sind.
Behälter nach Anspruch 11, wobei die Batterie an der Seite befestigte Anschlüsse besitzt und die Austrittsdurchlässe Spalte zum Zugriff auf die Anschlüsse umfassen.
Behälter nach Anspruch 14, wobei der Austrittsluftweg Spalte in der Abdeckung des Batterieanschlusses umfasst.