DE2346115A1 - Anordnung zur anzeige der temperatur von galvanischen elementen, insbesondere von elektrischen akkumulatoren - Google Patents
Anordnung zur anzeige der temperatur von galvanischen elementen, insbesondere von elektrischen akkumulatorenInfo
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Description
Reg.-Nr. 6FP 234 BT 6233 Kelkheim/Ts., ?. 9.
EAP-Ksr/HH
TARTA Batterie Aktiengesellschaft 3 Hannover, Stöckener Straße 351
Anordnung zur Anzeige der Temperatur von galvanischen
Elementen, insbesondere von elektrischen Akkumulatoren
G-egenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur Anzeige der
Temperatur von galvanischen Elementen, insbesondere von elektrischen Akkumulatoren.
Bei galvanischen Elementen, insbesondere bei elektrischen AkkEHffitilatoren tritt in verschiedenen Betriebs phasen eine
Temperaturänderung auf, welche zur Steuerung, beispielsweise
von Iiadevorgangeat "benutzt werden kanu.,, oder welche
ssoT Überwachung des AMcoEiulators oder zsar Überwachung von
iOnktions teilen des Akkumulators dienen kann.
Bei Fahrzeugbatterien für ElektroStraßenfahrzeuge kann es
beispielsweise zweckmäßig seis.» eine Temperaturüberwachung,
insbesondere "bei der Aufladung, vorzusehen, da, wenn die
Seaiperatur der Zellen, bervorgerufea durch vorherige Entladuag
t schon sehr hoch liegt bei sofort darauffolgender
Aufladung die Teaperatur leicht über &1& zulässige £renztemperatur
ansteigt*
-2-
S03 81S /.{
Bei alkalischen Akkumulatoren ist eine Temperaturüberwachung
der Einzelzellen ebenfalls bei der Ladung zweckmäßig, da
beispielsweise bei*ladung bei zu hohen Temperaturen die
Kapazität absinkt. Bei gasdichten alkalisches Akkumulatoren ist beispielsweiee laeiii Laden mit konstanter Spannung eine
Temperaturüberwachung notwendig f da sonst durch den Wiederanstieg
des Ladestromes und die fortlaufende TemperaturerköftiiBg
eine Zerstörung der Zelle erfolgen kann. (run~away~Effekt}.
Bei Akkumulatoren» welche zum Anlassen von Motoren benutzt
werden, beispielsweise bei Starterbatterien, kann eine Überwachung
der Temperatur sinnvoll sein, um bei zu tiefen Temperaturen anzuzeigen, daß keine ausreichende Ealtstartleistrang
vorhanden ist bzw. um dann ein Signal zu geben, durch, welches ·
eine Vorheizung des Akkumulators erfolgt.
Weiterhin ist es möglich t die Funktion des HEkumulators liber
die Temperatur von sogenannten Katalysator stopf en zu überwachen.
Bei der Ladung bzw. auch bei der Entladung und im Stand entstehen
in elektrischen Akkumulatoren, insbesondere in Bleiakkumulatoren, durch Elektrolyse Wasserstoff-ZSauerstoffgeffiische und der daraus
resultierende Wasserverlust muß durch Nachfüllen von Wasser in
vorgesehenen Warttingsintervallen aus ge glichen werden. Ia Zuge
der Entwicklung von Akkumulatoren,; welche, möglichst wartungsfrei
sind, ist man in\ vielen Fällen auf die Verwendung von BeJcoiBfeinationsvorrichtungen
übergegangen r in welchen der entstehende
Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser1 rekombiniert mod in den
Akkumulator zurückgeführt werden. Derartige Sekombinationsvor-
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rlclitiingen, welche einen Oxidationskatalysator enthalten,
werden beispielsweise in Form von sogenannten Katalysatorstopfen auf die einzelnen Zellen von Akkumulatorenbatterien
aufgesetzt. Daneben werden zentrale Rekombinationsreaktoren
für eine Vielzahl von Akkumulator enzellen verwendet.
Bei der katalytischen Rekombination entsteht die Rekombinationswärme,
die nach außen abgeführt wird und bei der Konstruktion, insbesondere von Katalysatorstopfen, muß der Aufbau so gewählt
werden, daß die thermische Beanspruchbarkeit der verwendeten Materialien nicht überschritten wird. Das äußere Gehäuse, welches
im allgemeinen als Kondensationsfläche dient, muß so dimensioniert werden, daß es bei Höchstleistung die Temperatur von 100 C
nicht erreicht, so daß noch Kondensation mit Sicherheit möglich ist. Ia allgemeinen wird man das Gehäuse so auslegen, daß die
Arbeitetemperatur zwischen 50 und 1000C liegt«
Zur Überwachung der Funktion dieses Rekomlbinat ions Stopfens bzw.
eines zentralen Rekomhinationsreaktors bietet sich insbesondere
eine Temperaturkontrolle an. Allerdings ist dieses Verfahren bei einer größeren Batterie im stationären oder im Fahrzeugbetrieb,
Insbesondere, wenn sie in einem engen Baum eingebaut ist, sehr umständlich und zeitraubend. Die Abfrage der Temperatur der Einzelzellen
über elektrische Bauelemente, beispielsweise über Thermoelemente, führt zu einem erhöhten Aufwand-, insbesondere bei der
Vielzahl der einzelnen Zellen und auch bei einer solchen elektrischen Schaltung sind eine Vielzahl von möglichen Fehlerquellen gegeben.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine möglichst einfache
Anordnung zur Überwachung der Temperatur des Akkumulators, bzw. der EinzelzeIlen des Akkumulators oder der Einzelteile
des Akkumulators, wie insbesondere eines Katalysatorstopfens, zu entwickeln.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein von außen sichtbarer Teil des galvanischen Elementes mit einem
Stoff versehen ist, der im Bereich zwischen Umgebungstemperatur und einer vorwählbaren Arbeitstemperatur seine Farbe, seine Farbintensität,
seine lumineszenz, oder seine Phosphoreszenz ändert.
Besonders geeignet zu dieser Temperaturanzeige sind bestimmte Farbstoffe und auch Flüssigkristalle.
Ein Farbstoff kann beispielsweise am Gehäuse oder am Deckel des Akkumulators angeordnet sein, jedoch kann man auch den
Polbolzen der Zellen mit dem Farbstoff versehen, da dieser die Temperatur besser leitet als die im allgemeinen aus Kunststoff
bestehenden Gehäuse der Akkumulatoren.
Der Farbstoff kann weiterhin am Gehäuse des Katalysatorstopfens angeordnet sein und es ist möglich, den Farbstoff homogen in
das Gehäusematerial, entweder des Katalysatorstopfens oder des Akkumulators selbst, einzumischen.
Es ist an sich bekannt, daß organische oder anorganische Farbstoffe
optische Eigenschaften bei Erreichen bestimmter Temperaturen sprunghaft ändern. So ändern manche Substanzen bei einer beetimmten
Temperatur plötzlich ihre Farbe. Hierzu gehören besonders
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-R-
Kobalt- und Nickel salze, dock auch Zinkoxid und Bleiverbindungen.
Z. B. verändert
Co (NO3)2 · 2 C6H2N. · 10 H2O bei 750C seine Farbe reversibel
von rot in purpur. Bleijodid, PbJ2* ändert bei
1300C seine Farbe von gelb in rot, ebenso Zinkoxid bei
Erwärmung von weiß in gelb. Dieser Farbeffekt wird zur Temperaturmessung bei sogenannten Thermocolorfarben ausgenutzt
(s. H. Lindorf, Technische Temperaturmessungen,
Essen 1968, Seite 158/159).
Die Änderung des Farbcharakters ist naturgemäß die auffälligste Erscheinung; doch auch Änderungen der Farbintensität
können, besonders wenn sie sprunghaft bei einer bestimmten Temperatur erfolgen, zur Temperaturmessung herangezogen
werden. Eine im Sinne der Erfindung verwendbare Erscheinung ist die bekannte Thermolumineszenz von gewissen
anorganischen Phosphoren. Bei der Bestrahlung z. B. durch Tageslicht werden Elektronen im halbleitenden Kristall angeregt
und in Haft stellen eingefangen. Die eingestrahlte Energie wird also zum Teil gespeichert. Erwärmt man den Kristall über eine
bestimmte charakteristische Temperatur, so werden die Elektronen durch thermische Anregung aus ihren Haftstellen befreit und geben
ihre Energie durch Aussendung von Photonen wieder ab. Der Kristall leuchtet somit in charakteristischer Weise. Es kann bei Überschreiten
bestimmter Temperaturen auch eine Fluoreszenzlöschung in Alkalihalogeniden auftreten. Ebenfalls gibt es eine große
Zahl organischer Moleküle, die die Erscheinung Lumineszenz oder
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Ph.osph.oreszenz zeigen.
Bei einer Anwendung des beschriebenen Prinzips der Temperatur-Überwachung,
insbesondere auf die Überwaciiung der Punktion von Katalysatorstopfen, ist es möglich., entweder, wie oben bereits
erwähnt, das Gehäuse des Katalysatorstopfens mit dem Farbstoff zu versehen oder, soweit möglich, auch den Katalysatorträger.
Wegen der höheren Betriebstemperatur des Katalysatorträgers
gegenüber dem Gehäuse kommen dann für die Funktionsanzeige andere
Substanzen in Betracht als für das Katalysatorgehäuse. Die Anbringung
der Farbstoffe kann bei diesem Beispiel in verschiedener Weise erfolgen. Bei Verwendung eines durchsichtigen Gehäuses und
eines porösen Katalysatorträger kann man beispielsweise den Farbstoff
mit Hilfe eines Lösungsmittels in die Poren eintränken. Man kann ihn jedoch auch in eine lackartige Masse einbetten und auf
den Trägerkörper aufstreichen und diesen dabei ganz oder teilweise
in Form eines figürlichen oder abstrakten Zeichens bedecken. Beide Methoden kann man auch für das äußere, als Kondensator fläche
dienende Gehäuse anwenden. Bei durch plastische Verformung von Kunststoffen hergestellten Gehäusen ist es vorteilhaft, den Farbstoff
mit in das Kunststoffpulver oder Granulat einzubetten. Besonders
zweckmäßig ist es, wenn man den veränderlichen Farbstoff zusammen mit einem im Farbeindruck gleichen, jedoch unveränderlichen
Farbstoff derart kombiniert, daß zwei Flächenbereiche in
figürlicher oder abstrakter Konfiguration nebeneinander liegen. Durch die Verfärbung des einen wird dem besonders auf Vergleich
ansprechenden Auge die Funktionsanzeige leicht erkennbar gemacht.
-7-
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Selbstverständlich kann der Farbstoff auch auf jeder anderen
Fläche angebracht sein, die im Wärmefluß zwischen Katalysator und Stopfenäußerem liegt und deren Temperatur sich bei der
Rekombination erhöht. Diese Grundanw.endungsmöglichkeiten sind
in entsprechend abgewandelter Form auch bei der Überwachung des Akkumulators selbst durch Aufbringen des Farbstoffes oder
Einbringen des Farbstoffes auf bzw. in das Gehäuse oder auf oder in den Deckel möglich. Ebenso können zur !Temperaturanzeige
Flüssigkristalle in entsprechend abgewandelten Konstruktionen verwendet werden.
Bei fluoreszierenden oder phosphoreszierenden Substanzen lassen sich besonders gute Ergebnisse durch Bestrahlung mit einer Lampe
erzielen, deren Licht einen hohen Ultraviolett-Anteil hat. Besonders
bei einer Batterie aus sehr vielen Einzelzellen fallen abweichende Gehäuse sofort ins Auge und signalisieren so dem
Überwachungspersonal, daß der Zustand einer Zelle oder eines
EekombinationsStopfens überprüft werden muß.
Im folgenden ist anhand einiger Beispiele die Erfindung am Anwendungsgebiet des Katalysatorstopfens näher erläutert. In
der Figur ist die prinzipielle Anordnung solcher Katalysatorstopfen an einer Starterbatterie dargestellt. Wie oben erläutert,
kann der die Temperatur anzeigende Stoff am Gehäuse 1, am Deckel 2 oder am Polbolzen 3 angeordnet sein. Bei Verwendung
von Katalysatorstopfen 4 ist es jedoch besonders vorteilhaft, diesen Stoff, bzw. insbesondere einen Farbstoff, beispielsweise
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in Form eines Ringes 5 am Gehäuse der Katalysatorstopfen
anzuordnen.. .
Als Katalysator dient eine Schüttung aus hydrophobieren,
palladinierten Aluminiumoxidkörnern. Diese befinden sich
in einem Keramikröhrchen, das vorher mit Bleijodidlösung
getränkt und dann getrocknet wurde. Das äußere Gehäuse ist klar durchsichtig aus Plexiglas. Der Stopfen ist ein zylindrischer
Körper von 40 mm Höhe und 25 mm Durchmesser. Auf die Zelle einer Starterbatterie aufgesetzt, wird er bei Überladestrom
heiß, erkenntlich an dem Farbumschlag des Keramikrohres von gelb in rot. Diese Erscheinung ist weithin sichtbar.
Auf das äußere Gehäuse des in Beispiel 1 geschilderten Stopfens trägt man mit Hilfe einer alkoholischen Lösung die Verbindung
Co (UO3)2 - 2 C6H2N4 · 10 H2O auf.
Bei Betrieb geht die Farbe von hellrot in purpur über.
Aersosil wird mit einer wäßrigen Lösung von Quecksilberjodid
und Kaliumiodid getränkt; der Überschuß wird angegossen. Danach
wird eine Silbernitratlösung langsam zugegeben, wobei sich ein
Niederschlag bildet, der gewaschen, filtriert und getrocknet wird. Dieses Pulver wird unter Polyäthylenpulver gemischt und
zum Stopfengehäuse thermoplastisch in bekannter Weise ausgeformt,
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In das Innere dieses Gehäuses wird ein Wickel aus mit Palladium katalysiertem und in Teflon hydrophobiertem
Blauasbestgewebe gelegt, das außen von einem zweiten Wickel aus kupferoxidgetränktem und teflonhydrophobiertem
Blauasbestgewebe umgeben ist. Dieser Stopfen wird auf die Zelle eines Bleiakkumulators aufgesetzt. Bei Gasentwicklung
in der Überladephase schlägt plötzlich die Farbe des gelben Gehäuses in hellrot um, ein Zeichen, daß die
Umschlagtemperatur von 45 C überschritten wurde.
Statt des in Beispiel 3 genannten Farbstoffes
/Hg J4~^ kann auch das entsprechende Kupfersalz
p 'Hg J/l verwendet werden, daß bei 67 C von kirschrot
in braun umschlägt.
Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht es, in sehr einfacher
Weise ohne besonderen konstruktiven oder schaltungs-
mäßigen Aufwand, eine Überwachung der Temperatur zu erzielen. Dies ist insbesondere von Bedeutung bei vielzelligen Batterien,
bei denen eine konventionelle Überwachung aller Einzelzellen einen außerordentlich hohen Aufwand mit sich bringt.
5098 16/.0 409
Claims (6)
- Reg.-Nr. 6FP 234 DT 6233 Kelkheim/Ts., 7. 9. 1973EAP-Ksr/HHPat entansprücheAnordnung zur Anzeige der Temperatur von galvanischen Elementen, insbesondere von elektrischen Akkumulatoren, dadurch gekennzeichnet, daß ein von außen sichtbarer Teil des galvanischen Elementes mit einem Stoff versehen ist, der im Bereich zwischen Umgebungstemperatur und einer vorwählbaren Arbeitstemperatur seine Farbe, seine Farbintensität, seine Lumineszenz oder seine Phosphoreszenz ändert.
- 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Farbstoff am Gehäuse des galvanischen Elementes angeordnet ist.
- 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der -Farbstoff an einem Polbolzen des galvanischen Elementes angebracht ist.
- 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff am Gehäuse des Katalysatorstopfens angebracht ist.
- 5. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff auf die Unterlagsfläche in Form eines figürlichen oder abstrakten Zeichens aufgebracht ist.-2-509816/0 409
- 6. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff in das Material des Gehäuses eingemischt ist7· Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff Bleijodid und/ oder Quecksilber/Quecksilberjodid als Indikatorfarbe enthält.509816AO409Leerseite
Priority Applications (9)
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|---|---|---|---|
| DE19732346115 DE2346115C3 (de) | 1973-09-13 | Verfahren und Vorrichtung zur Anzeige des Ladezustandes eines elektrischen Akkumulators | |
| CH715774A CH573666A5 (de) | 1973-09-13 | 1974-05-24 | |
| AT435474A AT332922B (de) | 1973-09-13 | 1974-05-27 | Anordnung zur anzeige der temperatur von galvanischen elementen, insbesondere von elektrischen akkumulatoren |
| FR7428864A FR2244271B1 (de) | 1973-09-13 | 1974-08-22 | |
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE19732346115 DE2346115C3 (de) | 1973-09-13 | Verfahren und Vorrichtung zur Anzeige des Ladezustandes eines elektrischen Akkumulators |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2346115A1 true DE2346115A1 (de) | 1975-04-17 |
| DE2346115B2 DE2346115B2 (de) | 1976-12-23 |
| DE2346115C3 DE2346115C3 (de) | 1977-08-18 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE4400461C1 (de) * | 1994-01-11 | 1995-01-19 | Deta Akkumulatoren | Temperatursensor für elektrochemische Akkumulatorenzellen |
| EP3098879A1 (de) | 2015-05-28 | 2016-11-30 | Lithium Energy and Power GmbH & Co. KG | Verfahren zur erkennung einer zersetzung einer kathode einer batteriezelle und batteriezelle |
| US11652251B2 (en) | 2020-11-02 | 2023-05-16 | ZAF Energy Systems, Incorporated | Battery state indicator based on recombination device feedback |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATA435474A (de) | 1976-02-15 |
| GB1437752A (en) | 1976-06-03 |
| BE819336A (fr) | 1974-12-16 |
| FR2244271A1 (de) | 1975-04-11 |
| CH573666A5 (de) | 1976-03-15 |
| FR2244271B1 (de) | 1981-01-30 |
| DE2346115B2 (de) | 1976-12-23 |
| IT1020123B (it) | 1977-12-20 |
| NL7411625A (nl) | 1975-03-17 |
| SE7410838L (de) | 1975-03-14 |
| AT332922B (de) | 1976-10-25 |
| SE402675B (sv) | 1978-07-10 |
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|---|---|---|---|
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