DE2643903A1

DE2643903A1 - Einrichtung an einer akkumulator- batterie

Info

Publication number: DE2643903A1
Application number: DE19762643903
Authority: DE
Inventors: Boris Dipl Ing Koleff
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-09-29
Filing date: 1976-09-29
Publication date: 1978-03-30

Description

Einrichtung an einer Akkumulator-Batterie
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung an einer Akkumulator-Batterie, insbesondere einer Starter-Batterie, zum Aufrechthalten einer für die Batterie günstigen Arbeitstemperatur gegenüber einer niedrigeren Umgebungstemperatur.
Die elektromotorische Kraft einer Starter-Batterie wird bekanntlich aufgrund einer chemischen Reaktion erzeugt.
Bei einer niedrigen Batterietemperatur verringert sich diese elektromotorische Kraft erheblich, so daß die Leistung der Batterie für ihren Zweck nicht mehr ausreicht. Dabei kann bei einem Absinken der Umgebungstemperatur von+200 Celsius auf - 150 Celsius ein Leistungsrückgang der Batterie um etwa 50 % erfolgen, wobei insbesondere eine nur schwach geladene Batterie bei solchen niedrigen Temperaturen schnell ihre Entladeschlußspannung erreichen kanu.
Bekanntlich kann dieser Erscheinung dadurch entgegen getreten werden, daß die Batterien zu Zeiten tiefer Temperaturen erwärmt bzw. beheizt werden, so daß eine ausreichende Batterieleistung zur Verfügung steht. Zu diesem Zweck ist es bereits vorgeschlagen worden, in den Elektrolyten einer Batterie eine Heizung einzubauen, welche von einer zweiten Stromquelle versorgt wird. Der Nachteil dabei ist aber, daß erstens eine zweite Spannungsquelle erforderlich ist und zweitens eine Batterie entsprechend gebaut werden muß, da bei handelsüblichen Batterien das Einbringen einer Heizung aufgrund mangelnder Platzmöglichkeiten nahezu unmöglich ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch deren Hilfe es mittels einfacher Elemente möglich ist, auch handelsübliche Batterien ohne einen Umbau zu beheizen.
Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst.
Mit der Erfindung wird eine Einrichtung für eine Starter-Batterie geschaffen, die beispielsweise in einem Kraftfahrzeug auf einfache Weise mit der Batterie in Verbindung gebracht werden kann. Dabei braucht lediglich eine den Grundmaßen der Batterie entsprechende Heizplatte unter die Batterie gesetzt und ein Thermoschalter an eine Seitenfläche angebracht zu werden. Für eine bessere Wärmeisolierung gegenüber der Umgebung kann die Batterie zweckmäßigerweise noch mit geschäumten Polystyrol-Platten umgeben werden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die anhand von Figuren eingehend erläutert sind. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung; und Fig. 2 eine schematische Darstellung, zum Teil im Schnitt, einer Abwandlung der erfindungsgemäßen Einrichtung.
In Figur 1 ist mit 1 eine Starter-Batterie bezeichnet, welche Polklemmen 2 und 3 aufweist. An der einen Polklemme 2 ist die Anschlußklemme 4 mit der Leitung 5 und an der anderen Polklemme 3 ist die Anschlußklemme 6 mit der Leitung 7 befestigt.
Die Batterie 1 steht auf einer Heizvorrichtung 8, welche im wesentlichen aus einem Metallgehäuse 9, einer Heizplatte 10., zwei Isolierfolien 11 und einer Wärmeisolierplatte 12 besteht. Die Heizplatte 10 kann vorzugsweise eine Heizfolie sein, die zwei aus dem Gehäuse 9 herausragende Klemmen 10a aufweist. Es kann aber auch jedes andere Heizelement vorgesehen werden, das in den Ausmaßen etwa der Batteriebodenplatte entspricht und für die Batteriespannung ausgelegt ist. Als Isolierfolien 11 können zweckmäßigerweise Glimmerfolien o.dgl. vorgesehen werden. Als Wärmeisolierplatte 12 hat sich geschäumtes Polystyrol als sehr brauchbar erwiesen. Das Gehäuse 9 ist aus einem dünnen Blech gefertigt, wobei für einen guten Kontakt mit dem Batterieboden die Oberseite des Gehäuses plan ist. Eine einfache Fertigung dieser Heizvorrichtung ergibt sich dann, wenn die Elemente 10 bis 12 von unten her in das Gehäuse 9 eingeführt und mit einer Platte 9a abgedeckt werden und der Gehäuserand um die Platte 9a herumgebogen wird. Die Heizplatte 10 befindet sich in unmittelbarer Nähe der Oberseite des Gehäuses 9, so daß eine optimale Wärmeübertragung nach oben erfolgt, nach unten durch die Wärmeisolation 12 jedoch möglichst vermieden wird.
Die Heizplatte 10 steht über ihre Klemmen lOa und leitungen 13 und 14 mit den von der Batterie abgehenden Stromleitungen 5 bzw. 7 in Verbindung. In eine der Leitungen, beispielsweise der Leitung 13 ist ein Thermoschalter 15 dazwischen geschaltet, welcher mit seiner temperaturempfindlichen Fläche an einer Gehäusewand der Batterie 1 anliegt. In eben derselben Leitung 13 oder der anderen Leitung 14 kann ein weiterer Schalter 16 dazwischen geschaltet sein, der sich entweder im Batterieraum oder, wenn sich die Batterie in einem Kfz befindet, im Fahrerraum angeordnet seln kann.
Die Wirkungsweise der in der Figur 1 beschriebenen Einrichtung ist nun folgendermaßen: Der Temperaturfühler 15, der vorzugsweise als Thermoschalter ausgebildet ist, nimmt die IST-Temperatur der Batterie auf. Bei einer unteren Temperaturgrenze wird die Leitung 13 durchgeschaltet, so daß die Klemme 10a von der Batterieklemme 2 bestromt wird, und bei einer oberen Temperaturgrenze wird diese Leitung unterbrochen. Bei Verwendung eines Thermoschalters können diese Temperaturgrenzen eingestellt werden, so daß diese einmal festlegbar sind. Voraussetzung für das Arbeiten der Heizplatte bei durchgeschalteter Leitung 13 ist ferner, daß der Schalter 16 auf Durchschalten der Leitung 14 gestellt ist.
Wird eine solche Einrichtung bei einer Batterie in einem Kraftfahrzeug verwendet, so führt das zu dem vorteilhaften Ergebnis, daß der Leistungsverlust der Batterie aufgrund der Heizung kleiner ist, als der aufgrund einer zu gravierenden Temperaturerniedrigung. Wenn nun die untere Temperaturgrenze auf etwa 30 bis +30 Celsius, vorzugsweise 00 Celsius, die obere Temperaturgrenze zwischen 7 und 130 Celsius, vorzugsweise 100 Celsius eingestellt ist, so sinkt die Batterie schon mal nicht unter einen Temperaturwert ab, unter dem ihre Leistung bereits stark vermindert ist.
Gemäß den oben angeführten Grenzen kann zur Aufheizung ein Temperaturintervall von 100 - 150 C vorgesehen werden.
Damit das Hartgummi- bzw. Kunststoffgehäuse der Batterie thermisch nicht angegriffen wird, ist bei der Auslegung der Heizleistung zu beachten, daß die Heizplatte 10 eine Temperatur von etwa 70 bis 800 Celsius nicht übersteigt.
Berechnungen und Versuche haben ergeben, daß für ein erstmaliges Aufheizen um 200 C eine Batterie der Größenordnung von ca. 45 Ah etwa 50 Kcal oder 60 Wh notwendig sind.
Gemäß der oben erwähnten maximalen Oberflächentemperatur der Heizung von ungefähr 800 C ergibt dies einen Heizstrom von ca. 1A und eine Aufheizzeit von etwa 6 Stunden, also eine Leistungsverringerung von ca. 6 Ah.
In Figur 2 ist eine Ausgestaltung der Erfindung dargestellt, wobei gleiche Teile die gleichen Bezugsziffern aufweisen. Bei dieser Ausführungsform ist der Temperaturfühler in Form eines Thermoschalters 15 und der Schalter 16 zusammengefaßt und als einheitliches Bauteil 17 in einem Schraubverschluß 18 einer Battteriekammer integriert. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist darin zu sehen, daß der Temperaturfühler 15' in die Batterieflüssigkeit eintauchen kann, womit eine schnellere Ansprechmöglichkeit des Führlers auf die wahre Temperatur der Batterie gegeben ist. Dabei sind natürlich der Schalter 16 und der Thermoschalter 15 in Reihe geschaltet. Selbstverständlich kann der Thermoschalter 15 auch alleine als ein in einem Schraubverschluß integriertes Bauteil vorgesehen werden und der Unterbrecherschalter 16 nach wie vor im Fahrergehäuse oder an einer anderen Stelle angebracht sein.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen möglich. Beispielsweise ist es zweckmäßig, die Batterie außen zusätzlich mit wärmeisolierenden Platten abzudecken, beispielsweise mit geschäumten Polystyrol-Platten. Damit wird vermieden1 daß die aufgeheizte Batterie zu schnell wieder abkühlt. Für einen guten #ärmekontakt kann die Heizvorrichtung 8 federnd an den Batterieboden oder u.U.
auch an eine Seitenwand angepreßt werden.
Der Schalter 16, der die Aufgabe hat, die Aufheizmimik dann abzuschalt##n, wenn sie nicht gebraucht wird, bei einem Kraftfahrzeug beispielsweise also dann, wenn es bei Falte nicht nur für eine Nacht sondern für längere Zeit abgestellt wird. Dieser Schalter 16 kann ferner mit einer elektronischen Ladungsanzeige in Verbindung stehen. Diese Ladungsanzeige soll den Schalter so betätige, daß bei zu langer Aufheizzeit die Einrichtung außer Betrieb gesetzt wird, bevor die Batterie vollständig entladen ist. Dies kann dann von Bedeutung sein, wenn beispielsweise vor einem Wochenende im Winter der Schalter 16 zu betätigen vergessen worden ist.
Die elektronische Ladungsanzeige kann natürlich auch einen weiteren, mit dem Schalter 16 in Reihe liegenden Schalter betätigen.
Eine der Isolierfolien 11 kann selbstverständlich entfallen, wenn die elektrische Isolierung der Heizfolie ausreicht.

Claims

EatentarLsprüche lq Einrichtung an einer Akkumulator-Batterie, insbesondere einer Starterbatterie, zum Aufrechthalten einer für die Batterie günstigen Arbeitstemperatur gegenüber einer niedrigeren Umgebungstemperatur, gekennzeichnet durch eine von der Batterie (1) selbst gespeisten und mit dieser in engem Kontakt stehenden Heizvorrichtung (8) und durch einen die IST-Temperatur der Batterie (1) aufnehmenden Temperaturfühler (15), welcher die Stromzufuhr von der Batterie zur Heizvorrichtung in Abhängigkeit von den aufgenommenen Temperaturwerten steuert.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (15) ein Thermoschalter ist, welcher die Stromzufuhr beim Unterschreiten einer gewählten Temperaturgrenze an- und beim Erreichen einer vorbestimmten oberen Temperaturgrenze abschaltet.
3- Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (15) an einer Wand der Batterie (i) angebracht ist oder in das Batfierieinnere ragend in einem Schraubverschluß (18) der Batterie untergebracht ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stromzufuhr zur Heizvorrichtung (8) ein Schalter (16) vorgesehen ist.
5. Einrizhtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (16) oder ein dazu in Reihe liegender dritter Schalter von einer auf den Ladezustand der Batterie (i) ansprechenden Steuer- bzw. Fühlereinrichtung betätigbar ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, åaß die Heizvorrichtung (8) eine Heizplatte bzw. Heizfolie (10) aufweist, welche in einem eng an die Batterie anliegenden Gehäuse (9) untergebracht ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatte bzw. -folie (10) nur durch eine elektrische Isolierung getrennt unmittelbar an der Kontaktfläche zur Batterie (1) des Gehäuses (9) anliegt, wobei die der Batterie angewandte Seite der Heizplatte von einer stark wärmeisolierenden Platte (12), vorzugsweise einer geschäumten Polystyrolplatte abgedeckt ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (1) an allen Seiten von wärmeisolierenden Platten, vorzugsweise Polystyrolplatten umgeben ist, mindestens aber an zwei Seiten.