DE1671751A1

DE1671751A1 - Kuehlung fuer eine Akkumulatorbatterie

Info

Publication number: DE1671751A1
Application number: DE19601671751
Authority: DE
Inventors: Paul Eisler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-05-12
Filing date: 1960-05-11
Publication date: 1971-09-23

Description

!Kühlung für eine Akkumulatorbatterie."-

Dia Irfird=g bezieht si-ah auf eine 'Kühlung für eine

Akkuanlatorbatterie, bestehend aus mehreren bipolaren

mehrschichtigen Platten, 'welche Blektralytkaanitern zwi-

sehen sich bilden.

E

Akkumulatorbatterien dieser Irt zeigen vielfach den Nach-

teil, daß zur Kühlung querverlaufende wärmeisolierende

Schichten erforderlich sind. Hierdurch tst aber ein

größerer Materialaufwand bedingt.- -

Der Erfindung liegt die-Aufgabe zugrunde, diesen Nach-

teil zu vermeiden und eine Kühlung zu schaffen, die nicht

nur eine in jedem Fall ausreichende Intensität aufweist, sondern darüberhinaus die bekannten wärmeisolierenden Schichten gänzlich vermeidet.

Die Lösung dieser Aufgabe -besteht erfindungsgemäß darin, daß Vorrichtungen zur Erzeugung von-Kühlmittel strömen vorgesehen sind. Dadurch werden die erwähnten bekannten . querlaufenden wärmeisolierenden Schichten gänzlich vermieden und durch einen Kühlmittelstrom ersetzt, der wesentlich intensiver ist als die wärmeisolierenden Schichten, ao daß eine Überhitzung vermieden wird.
Die in jeder Grundeinheit der Batterie entwickelte Wärme wird rasch an das benachbarte Kühlmittel abgegeben und somit im Kühlmittel entfernt. Hierdurch wird ein rasches Aufladen und Entladen der Batterie ohne die Gefahr der Zerstörung der einzelnen Zellen durch Überhitzung ermöglicht.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung einiger Ausfh-

rungsbeispiele unter Hinweis auf die Zeichnung. In die-

ser zeigen:

Fig. 1 und 2 waagerechte Schnitte durch Zwei

Ausführungsformen einer aus mehre-

ren miteinander verbuldeneu Grund-

einheiten bestehenden Batterie, wo-

bei Fig. 2 nur einen Teilauschnitt

darstellt;

Fig: 3 . einen Schnitt nach der Linie X-X der

Fg. 4 und 5,. die eine weitere Aus-

firungeform einer Batterie mit der er-

findungsgemÜen &hlung darstellt;

Fg. 4 und 5 längaschnitte nach der Linie XI-XI

bzws XII-XIT der Fig. 3;

Fig. 6 - eine Vorderansicht der n-Fig. 3 wie-

dergegebenen Batterie.

,Fg. 1 zeigt eine Batterie aus c-. parallel geschalteten

Grundeinheiten, die-jeweils der Einfachheit halber als

Bechteeke wiedergegeben sind. Die Batterie-enthält ein Paar etarker metallischer Profile 41, 42, welche- die gegenüberliegenden Seiten der Grundeinheiten 1 umfassen, die mit ihren Enden aneinander schließen in einer Reihe angeordnet sind: Die Planschen 43 und 44 der Profilglieder liegen über den äusseren Grundeinheiten der Reihe und eind durch isolierende, den Druck .verfeinernde AbschluBplatten 45, 46 im Abstand hiervon gehalten. Die Grundeinheiten 1 sind mit ihren Baden ähnlicher Polarität,einander benachbart angeordnet und durch zwei Bänder -47, 48 verbunden, von denen eines für die-positiven Enden, und äse gndert fde negativen Enden dient. Jedes Band 47, 48 besteht aus einer feeten,-gut leitfähigen und stark biegsamen Folie, beispieleweise.Kupferfolie, die mit Blei abgedeckt ist und über die gesamte Fläche jeder Fläche einer Polarität tontakt herstellt und balgförmig auf einer Seite der Reihe der Grundeinheiten nach unten 'und zwischen den entsprechenden Abschlußflächen einwärts und auswärts geführt ist. Der Strom wird, von den Bändern .47,- 48 auf die Profilglieder 41, 42 welche einen innigen Überzug von Blei auf ihren Innenseiten tragen., mittels weniger Bänder 50, 51 geleitet, die über ihren gesamten Bereich gefaltet sind: und sich über den größeren Teil der hänge der Stege der Glieder 41, 42 und mit ihnen und mit den Bändern 47, 48 in Kontakt erstrecken. Die Bänder 50, 51 bilden dabei Nebenschlüsse für-den Strom in den Bändern 47, 48. Auf den Flanschen 43 44 sind an einem Ende der Batterie nicht ausgezeichnete Anechlußklemmen vorgesehen. Die Profilglieder 41, 42 werden durch nicht gezeichnete, beispielsweise biegsame Vorrichtungen zusammengehalten. In ähnlicher Weise erstrecken sich die Bänder 47, 48, 50, e1 über die Höhe der Grundeinheitan bis annähernd zu den Auslässen der Überlaufkanäle. Die Stege, der Glieder 41, 42 bilden tberlaufleitungen: an ihrer oberen-Kanten:-zur Aufnahme der von den Überlaufkanälen austretenden Flüssigkeit, wobei die Zeitungen zu einem. Ende der Batterie schräg abfallen. Sie=können gegebenenfalls--ein abeorbierendes Mittel, beispielsweise Baum'-wolle enthalten. Diese Leitungen sind in Fig* 1 nicht gezeigt, jedoch sind ähnliche Leitungen in Fg: 6 angedeutet. Die nach aussen weisenden Oberflächen der Glieder 41, 42 sind mit einem isolationsmaterial-, beispielsweise einem leoprenmantel überzogen. @- In der einfachen Konstruktion nach Fig. 2 üben die Profilglieder.41, 42 einen starken etwas nachgiebigen Enddruck auf die Grundeiheiten aus, um sie auf diese Weise abzustützen und einen guten Kontakt zwischen den- Grundeinheitan und den Bändern 47, 4@ zu gewährleisten.

Fig. 2 zeigt eine Batteriekonstruktion, die der nach Fig:-1 im wesentlichen,ähnlich ist und daher entprechende Teile ohne weitere Beschreibung mit gleicher Bezugszeigen versehen sind. Die.Konstrukthn nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 durch Kühlplatten 60 zwischen den Grundeinheiten 1, welche zwischen Folien entsprechender Bänder 47, 48 eingelegt sind. Jede Kühlplatte besteht aus einem Paar dünner Schichten 61, 62 aus: gut leitendem Material, beispielsweise mit Blei überzogenem-Aluminium, -die an einer Seite verbunden sind und über ihre gesamte Breite gegen den durch die Glieder 41 42 durch senkrechte Abstandsstücke 63 aus ähnlichem Material im Abstand gehalten werden. Wenn. eine Kühlung durch natürlichen luftzüg erwünscht ist, sind die Platten oben und unten offen. Erfindungsgemäß wird die Batte-: rie auch mit Wasser gekühlt, indem man oben und unten jede Platte mit einem Kopf versieht, welcher in einem eine Pumpe aufweisenden Wasserkreislauf liegt. Man kann die Anordnung auch sowohl für Luft- als-auch Wasserkühlung einrichten, wobei die Wasserkühlung beispielsweise während einer schnellen Rufladung Verwendung findet. Die Xötpe kalt kann man in den verschiedensten Lagen anordnen, desgleichen eine entsprechende Kanalisierung innerhalb der Platten 60 vornehmen. Bei einer weiteren abgeänderten Ausführungsform können die Platten für eine bestimmte Zeit einfach mit Wasser gefüllt und später_wied@er entleert werden.
Gegebenenfalls kann man die Platten 60 auch weglassen und die Bänder 47, 48 durch stromleitende Bänder ersetzen, die ebenfalls Kühlkanäle über ihre gesamte Länge aufweisen, wobei es sich zB. um lange und--biegsame Ausnehmungen der Platten 60 handeln kann.
Selbstverständlich kpnn man die Kühlvorrichtungen auch entsprechend zur Erwärmung der Batterie- verwenden: Die Fig. 3 bis- 6 zeigen eine Batterie mit 20 Grundeinheiten und mit Vorrichtungen zum Schalten dieser Grundeinheiten, um entweder einen hohen. Ausgangsstrom mit 12 Volt oder einen geringen Ausgangsstrom mit 240 Volt zu schalten. Bei dieser Anordnung sind gleichfalls die erfindungsgemäßen Kühlvorrichtungen vorgesehen. Die zwanzig Grundeinheiten stehen mit ihren Enden hintereinander und bezüglich eines Paares von Kühlplatten 150 und 151 sowie einer Isolierschicht 152 zwischen j edem. Paar benachbarter Grundeinheiten. In, der Nähe der Enden der äunsersten Grundeinheiten sind wenigstens eine Kühlplatt 9 und eine Isolierschicht vorgesehen.

Aussparungen 166 nehmen die Enden 16, der flanschen eines Paares von mit Neöpren überzogenen Metallprofilteilgliedern 169a, 169b auf, welche über die volle Länge der Batterie unterhalb der Grundeinheit der Kühlplatten 150, 151 und der Isolierschichten. 152 verlaufen und positive und negative 12-Volt-Abnahmeschienen sowie Kühlwasser-,-vertelungsleitungen bilden, die später noch näher beschrieben werden.. In dem Raum zwi=schen jeder Kühlplatte 150., 351 und der 'eenachbart.en hsclzerschi..cht 152 befindet sich -ein-aufblasbares Dichtgli=ed 20£e Dieses Glied kaue. zweckmäßig einen Teil der Isolierschicht-152-selbst bilden und enthält einen waagerechten Arne 207, der über die Breite der Kühlplatte zwischen dere=n Kanten verläuft und unter ' den Vorsprüngen 162 sitzt. Ausserdem enthalt es einen mittleren senkrechten Arm 200, der in der Nähe der Bödenkante der Plätte gegabelt-ist und zur Aufnahme der Verdickung 190-dient, sowie in die seitlichen Verlängerungen 209 ausläuft, die sich in dem Bereich oberhalb des Vorsprunges 164 zwischen der Verdickung 150 und einer Rippe 161 erstrecken: Die Hohlräume innerhalb des aufblasbaren Gliedes 205 stehen miteinander und mit dem Raum innerhalb des Neoprengliedes 170 in Verbindung, der nicht von dem Schalter 171 eingenommen wird. Dieser Raum selbst steht wieder mit dem Inneren des Rohres 193 über eine Reihe von Löchern 210 in Verbindung die in Abständen längs des Rohres zwischen den daraufsitzenden Büchsen angeordnet sind-. Das Rohr 193 ist an einem sei- ner Enden durch n=icht gezeichnete Vorrichtungen mit einer

nicht gezeichneten Dr.uckluftquelle verbunden. Iran er-

kennt, daß bei abgeflachtem Glied 106 jede Kühlplatte 150

oder 151 und die dazugehörende Isolierschicht 152 Durch-

trittskanäle für die*Kühlluft bilden, die aus den Öff-

nungen.-211 zwischen den Vorsprüngen 163, 164, dem Raum

zwischen den.Schichten 159 und 152 und den Öffnungen 212

zwischen den Vorsprüngen 162 bestehen .-Wird jedoch das

Glied 206 durch Aufbringen Ton Druckluft auf das Rohr

193 aufgeblasen, dann werden alle Öffnungen versperrt.

Der Hauptzweck der Vorsprünge 162,.163 und 164 besteht-

darin, einelusdehnung des Gliedes 206 in nicht er-

wünschten Richtungen beim Aufblasen zu verhindern.

Die Anschlußschienenglieder 169a und 169b liefern Aus- -

lsuf- und Einlaufköpfe für das Kiüwaeser und sind infol-

gedessen an ihren Baden an nicht gezeichnete Zuführungs-

und Abführungavorrichtungen angeschlossen. Die Räume

innerhalb der Glieder 196a und 169b stehen mit dem Raum

aizas innerhalb jeder Kühlplatte 150, 151 in Verbindung.

Nan erkennt, daß-sich die Verdicklungen 1'l3 nur über

einen Teil der Breite jedes Gliedes 169a oder 169b er=-

strec%en, so daß über diese Verdickungen eine Verbin-

dung möglich ist. Man erkennt ferner, daß der Oberteil

der Glieder 169a, 196b durch die Grundeinheiten, Kühl-

platten '150 und Isolierschichten 152 mit Ausnahme des

.oben beschriebenen Durchtrittskarda verschlossen ist.

Zur Unterstützung dieses Verschlusses kann eine ent-

sprechende Dichtung vorgesehen Urerden. ..

für geringe Ströme, entweder bei 12 oder 240 Volt wird

der Wasserdruck 2u dem unter dem Glied 169b gebildeten

Eingangskopf ebenso wie die Druckluftzufuhr zum Rohr 153

abgeschaltet. Daher fällt-das Glied 206 zusammen, und es

erfolgt ein natürlicher Luftsug in jeder Kühlplatte 150,

151 durch die Üffnungen 211, 212. Für starke Ströme wird

Druckluft und Wasserdruck angestellt, so daß das Glied

206 anfgebl«en wird und die Öffnungen 21'1,212 abschliea-:

gen. Dadurch kann das -Kühlwasser in Richtung der Pfeile

n Fig. 3 zirkulwea.

Zur Entfernung des Wasser aus den Kühlplatten .15(3, 151

kann man Luft durch die AnschluBglieder 169a, 169b bla-

sen und zur Unterstützung des Zusammenfalls des Gliedes 206 kann man Unterdruck anlegen. Selbstverständlich-kann man statt Wasser auch ein-anderes Kühlmittel verwenden. Auch der Zusammenfall-des Gliedes 206 kann auf andere Weise, beispielsweise durch unter höherem Druck als durch das um das Glied fließende Wasser stehendes asser bewirkt werden.

Statt die Öffnungen 211, 212 an den-verschiedenen Kühlplatten durch die aufblasbaren Glieder 206 w schließen, kann man verschiedene andere-Anordnungen,vorsehen, beispielsweise Gummistreifen-oder Keile, verschiebbare Lappen, Bänder o.:Dgl.- Das aufblasbare Glied 206 ist jedoch besonders zwekcmäßg.

Die Konstruktion nach Fig. 1 kann dadurch abgeändert werden, daß die Bänder 47, 48, 50, 51 durch ein Paar von Bändern ersetzt werden, die in der gleichen Weise Wie die Bänder 47,.48 angeordnet sind., wobei jedes Band aus einem Paar von Kupferfolien besteht= das auf den

Äussenseiten mit Blei überzogen ist und Metallwoll oder

dergleichen zwischen sich einschließt. Die Kupferfolien

liefern darüberhinaus Kanäle, die für die erfindungsge-

mäße Luftkühlung offen bleiben können'odr sich .bis auf

Ein- und luslaßöffnungen für die Anschlußköpfe oben und

unten versdleßen lassen.

In vorliegenden -Palle soll mit "hple" eine kbdeckschcht

bezeichnet sein, die nicht wesentlich stärker als 0,7 mm-

ist,-so da:8 sie als biegsames Band aufgewickelt und ver-

arbeitet werden kann.

111e beschriebenen und veranschaulichten Znselheiten

sind für die Erfindung von Bedeutung.

Claims

Patentansprüche 1. Kühlvorrichtung für eine Akkumuiatorbatterie, be- stehend aus mehreren bipolaren mehrschichtigen Platten, welche Elektrolytkammern zwischen sich bilden, d a- d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dhß Vorrich- tungen (211, 221) zur Erzeugung von KUhlimittelströmen vorgeäehen eind. 2. Vorriohtung nach Anspruch 1, d ä d u r c h g e - k e n n z e i o h n e t, da8 Ein- und Auslaßköpfe (169 169b) für das Kühlmittel in Verbindung mit Durchgangs- kanälen angeordnet sind, deren Durchlässe -mit Aus- nahme des zu den Kƒfpen führenden zur Erzeugung der Unlaufströmung geschlossen sind. 3°. Vorrichtung nach den IneprIlchen 1 ®dar 2, d a d u r ah g e k e n n z e i c h n e t, daß jedes Kanalglied aus einer einheitlichen hohlen Kühlplatte (150, 151) aus gut wärmeleitendem Material, beispielsweise .Aluminium besteht.

4, Vorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g._e - k e n n z e i c h r_ e t, daß jede Kühlplatte_zwischen die Falze eines-der sich zwischen benachbarten-batte- rieenheiten erstreckenden Bänder eingelegt ist und im wesentlichen die gleiche Fläche wie die Folie der Batterieeinheit aufweist und üter im wesentlichen -diese besamte Fläche mit den Bädern in 3erührung steht. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t, daß die Kanalglieder elek- trische Anschlüsse für die Batterieeinheiten dar- stellen 5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegan- genen Anspräche, :d -a d u r c h °g e k e n n z e i c h- n e t# daß die Kanalglieder aus einer Reihe von Kühl- platten bestehen, die jeweils eine der leitenden Schichten bilden. °

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorange- gangenen Ansprüche, d a d u.r-c h g e k e n n - z e i c h n e t, daß die Anschlußköpfe (16°a, 169b) in Längsrichtung der Batterieeinheiten verlaufen und die Kühlplatten jeweils seitlich im Abstand angeord- nete Einlässe (211, 212) und-Auslässe bilden, die mit öffnungen in den Anschlußköpfert und einem Kanal zwischen Einlaß und Auslaß fluchten, der nach aussen hin verschlossen ist. B. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegan- genen Ansprüche, d a d ü r c h g e k e@n n - . z e i c h n e t, daß die Anachlußschienen (169a, 169b) hohlausgebildet sind und die Einlaß- und Auslaß- köpfe bilden. 9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der, vorangegan= genen Änpriche, d a. d u r c :h g e41 e n n z e i .c h 3 n e t, das die Uhlplatten (1'50,-1:51) durch undurch- lässige -i-aolierschiohten getrennt @aind-#.und J-ededihh platte mit dem benachbartenn-chichtgl:ed einen. der Kanäle bildet:

10. Vorrichtung nach Ännspruch 9, d a d u r c h g e - k e n n z e i e h n e@t, daß jede Kühlplatte -150, 151) mit der benachbarten Isolierschicht einen Ka- nal für natürlichen Duftzug bildet, dae aufblasbare- Vorrichtungen (206) yorgesehen-$ind, die in nicht auf- geblasenem Zustand cen@Ksnal freigeben, eine im auf- geblasenen Zustand getrennte Stelle blockieren, wobei der blockierte Kanal dennach aussen hin geschlossenen Kanal für die Strömung dies iühlmittel.s" von Ein- zu - Aueldkopf darstellt üna ferner gekennzeichnet durch Yörrichtungari zur .Zuführung ron Über. oder lufälueen oder Ertleeeren der aüfbiäsbaren Vorrich@ 11_. Vorrichtung nach Äneprucn 1`üc ä. d ü r c h g e lt s n n 3 - i i c n n.-4 t, cäß -die trüiare der aufblas- bar E 4 Yörrichtürig rit des Inneren de- 'Gliedeau in der- ö`' @- eteht, wo@cheden c@tltir w@gibt, eich in ridtttutder @etterietreäkt u ein unter