DE2812876A1

DE2812876A1 - Heizvorrichtung fuer eine starterbatterie eines kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE2812876A1
Application number: DE19782812876
Authority: DE
Inventors: Boris Dipl Ing Koleff
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-03-23
Filing date: 1978-03-23
Publication date: 1979-10-04

Description

Heizvorrichtung für eine Starterbatterie eines Kraftfahrseugen
Bie Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung für eine Mtarterbatterie eines Kraftfahrzeuges zum Aufrechterhalten einer für die Batterie günstigen Arbeitstemperatur gegenüber einer niedrigen Umgebungstemparatur, mit einem von der Eatterie selbst gespeisten und mit dieser in engen Kontakt stehenden Heizelement und mit einen die Temperatur der Batterie aufneimenden Temperaturfühler oder - schalter, welcher die Stromzufuhr von der Batterie zum Heizelement in Abhängigkeit von den aufgenem nenen Temperaturwe ten steuert.
Mit dem Beginn der Epoche der mittels Batterien startbaren Automobile kam bei den Autofahrern auch der Wunsch auf, Möglichkeiten zu finden, durch welche das Kaltstartvermögen verbessert und der verhältnismäßig große Leistungsabfall der Starterbatterien bei schr kalten Außenterrter @uren verringert werden kann. Der allabendliene dasbau der Batterie, um diese mit in die Wohnung zu nekmen, und zwar erfolgversprechend, jedoch unpraktisch und zeitrnubend.
Aus diesem Grunde entstanden eine Reihe von Vorschlägen, die Batterien während der Stendzeit mittels einer elektrischen Meizung zu erwärmen, wobei diese Heizung von einer weiteren Spannung elle oder von der Batterie selbst versorgt worden sollte. Dem letzteren Fall liegt folgende Überlegung zugrunde ; Die elektremeterische kraft einer Starter-Batterie wird bekanntlich aufgrund einer chemischen Reaktion erzeugt. Bei einer niedrigen Batterietemperatur verringert sich unter Anstieg des Innenwiderstandesdiese elektromotorische Kraft erheblich, so daß die Leistung der Batterie für ihren Zweck nicht mehr ausreicht. Dabei kann bei einem Absinken der Umgobungstemperatur von +20°C auf - 15°C ein Leistungsrückgang der Batterie um etwa 50 @ erfolgen, wobei insbesondere eine nur schwach geladene Batterie bei solchen niedrigen Temperaturen schnell ihre Entladezchletspannung erreicht. Mit dem Erwärmen der Batterie kann wieder eine ausreichende Batterieleistung und eine erleichterte Ladung erreicht werden.
Zum Zwecke dieser Erwärung ist es beispielsweise bekannt (DE-PS 647 003), in der Batteriewandung Heizelemente vorzusehen, welche von der Betterie selbst mit elektrischem Strom versorgt werden.
Aus der US-PS 2 626 971 ist ein L-förmiges Meizelement bekannt, auf das die Batterie zum Zwecke der Erwärmung aufgesetzt wird und das oberfalls durch die Batterie selbst elektrisch vorsorgt wird.
Aus der GB-PS 894 555 ist eine nach außen hin völlig thermisch isolierte Batterie bekannt, all deren Bodenseite ein Heizelement mit einem daneben angeordneten Thermoschalter vorgeschen ist.
Aus der US-PS 3 440 109 sind in den Elektrolyton eintauchende Heizelemente bekannt, die ebenfalls von der Batteriespannung versorgt werden.
Aue der DE-OS 1 771 073 ist schließlich eine Heizvorrichtung für Sammelbatterien bekannt geworden, bei der entweder ein die Batterie aufnehmender Trog oder eine um die Batterie lerbare Manschette vorgesehen ist, wobei mindestens zwei Flächen des Trogs oder der Manschette beheizt sinn.
Diesen bekannten Vorrichtungen haften zahlreiche Mängel an, was sich schon dadurch zeigt, daß keine dieser Vorrichtungen sich jemals auf dem Narkt durchsetzen kennte. Zum einen sind alle Heisvorrichtungen ungeeignet, welche eine Veränderung an der Batteris oder an deren Raltonung en KFZ nach sich ziehen räßte. Zum anderen sind die Vorstellamgen der Heizleistung aufgrund ungonauer Energichilansen se vage, daß entweder die Heizleistung für eine ausreichende Erwärmung der Batterie nicht ausgereicht hat oder so groß war, daß die Stromentnahme aus der Batterie au groß war.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine praktikable i?eisvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der einerseits keinerlei Veränderungen an der Batterie oder am KFZ vorgenommen werden müßten und andererseits eine ausreichende Erwärmung der Batterie bei gerigstem Stronbedarf gewährleistet sein soll.
Diese Aufgabe wird durch die in Kennzeichen des Anspruchs 1 oder 8 beschriebene Erfindung gelöst.
Mit der Brfindung wird erreicht, daß lediglich die beiden Platten in den ohnehin freien Raum, gebildet durch Batteriefuß und Batterie-Deckplatte, eingeschoben und durch die an der Schmalseite vorbeigeführten Verbindungselemente miteinander verbunden werden müssen. Sa einem derzrtigen Arbringem der Platte braucht in den meisten Fällen nicht einmal die Batteriehalterung gelöst zu werdun.
Durch die Tatsache, daß die Satterie-Pomperttur auf der zum Heiselement geenüberliegenden Seite aufponomren sind, ist eine direkte Beeinflussung des Tlemt eschalters darch das Heizelement nicht gegeben, so daß die Amhte Ist-Tr@@@eratur aufgenormen wird.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung erpeben sich aus den Unteransprüchen im Zusammenhang mit dar @sschreibung von Ausführungsbeispielen, die angand von Flguren eingehend erläutert sind. Es zeigen : Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Starterie mit den erfindungsgemäßen Isolationsplatten ; Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Isolationsplatten alleine ; Fig. 3 einen Teilquerschnitt durch die das Heizelement tragende Isolationsplatte ; Fig. 4 einen Teilquerschnitt durch die den Thermoschalter tragende Isolationsplatte ; Fig. 5 eine Ansicht einer anderen Anordnung des Thersoschnlters ; und Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der Gesmitarerdnung mit dem Thermoschalter nach Fig. 5.
In Figur 1 ist mit 1 eine Starterbatterie bezeichmet, die Polklemmen 2 und 3 besitzt. Die Starterbatterie 1 hat an der Oberseite eine über den Rand an der längeseite hinausstehende Deckplatte 4, auf der die Verschlüsse für die Alüssikeitskammern untergebracht sind. Ebenfalls an der längereite sind unten an der Battorie Füße 5 ausgeformt, an deren die Batterie im KFZ durch Klamern oder Backen 6 gehaltert werden kann An der einen Längsseite der Batterie 1 ist eine erste lselationsplatte 7 und an der gegenüberliegenden Längsseite eine zweite Isolationsplatte 8 angebracht. Die beiden lse lationsplatte. weisen an ihren seitlichen Ründern Haken, Stifte, Ösen 9 o.dgl. auf, an welchen ein Verbindungselement 10 eingehängt werden kann. Somit erstrecken sich an den beiden Schmalseiten der Batterie jeweils ein Vorbindungselement 10, das vorzugsweise stisch ist und entweder von einer Zugfeder, einer Gummilasche o. dgl. gebildet wird.
Wie aus Figur 3 zu entnchmen ist, wird die Isolationsplatte 7 durch zwie schachtelartig ineinandergreifende metalldeckel 7a und 7b gebildet. Nahezu der @ssamte Innerraum der Isolationsplatte 7 wird durch eine Polystyrelschicht 12 ausgefüllt. Zwischen Polystyrolschicht 12 und der zur Batterie weisenden Metallplatte 7a ist eine sich über die gese@@e Fläche der Isolationsplstte 7 ensureckende Meizfelie 11 augeordnet, deren elektrische Zuleitungen an einer geeigneven Stelle nach außen gefährt sind. Die Neizfolie 11 ist gegenüber dem Metalldeckel 7a elektrisch iseliert.
In Figur 4 ist die ähnlich aufgebaute Isolationsplatte 8 mit den Metalldeckeln 8a und 8b wiedergegeben. Die isolation wird durch eine Folystyrolschicht 13 gebildet, in der Ausmeluaungen für den Thermofühler 14, Ieitungen, Schalter ete. vorgeschen sind. Der Therrofühler 14 liegt an der auf Katterie weisenden Plattenwand 8a an.
Die Wirkungsweise der anhand der Figuren 1, 3 und 4 beschriebene Heizvorrichtung ist am besten aus Figur 2 zu ersehen.
Zunächst werden die beiden Isolationsplatten 7a und 8a mit ihren innenflächen 7a bzw. 8a an die Längsseiten der Batterie 1 angelegt. Sodann werden die beiden Verbindungselemente 10 an den beiden Schmalseiten der Butterie an den Makon 9 der beider Isolationsplatten eingehägt. Sodann erfol@ch roch @rei elektrisehe inscklüsse : Der eine Anschluß 13 daß Heizfolie 11 wird mit de Fol 2 der Fatterie und der am@@re Anschlul 16 mittels einer Steckverbindung 17 mit dem einden Ansehrle 18 des Thermeschalters 14 verbunden. Per ardere Ansthl@@@ 19 des Thermeschalters 14 liegt an einem Schalter 20, d@@@@ anderer Pol 21 an der Polklemme 3 der Batterie an@oschle@@en wird. Mit dem Schalter 20 kann die gesomte Keizverrickturaußer Hetrieb gesetzt werden. Im Botrieb niumt nurmt run der Te@@reraturschalter 14 die Ist-Temmeratur der Latterie 1 auf. @ei einer unteren Tomperaturgrenze werden die Anschlußleiturgel 18 und 1) durchgeschaltet, so daß durch die Meinfelie 11 ein Strom fließen kann. Fei einer oberen Temperatungrenze wird diese Leitung 18-19 unterbrochen.
Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung führt zu dem vorteilhaften Ergebnis, daß der Leistungsverlust der Batterie aufgrund der Reizung Kleirer ist, als der aufgrund einer zu gravierenden Temperaturerniedrigung. Wenn nun die untere Temperaturgrenze auf etwa -3° bis +3°C, vorzugsweise 0°C die elere Temperaturgrenze zwischen 7° und 13°C vorzugsweise 10°C eingestellt ist, so sinkt die Batterie einmal schon nicht unter einen Temperaturwert ab, beidem ihre Leistung bereits wesentlich vermindert ist.
Damit das Hartgummi - baw. Kunststoffgekässe der Ritterie thermisch nicht angegriffan wir, ist tei dan Auslegur der Keizleistung zu beachten, daß die Feiafelis 11 eine Temperatur von etwa 70° bis 80°, nicht äterchnist. lemit ist bereits eine obere Granse der Heisleistung festselegt.
Besüglich der optimalen Heizleitstung wurden zahlreiche Vorsuche durchgeführt, wobei die an sich schlecht wäntl itenden Gehäusewände verschiedener Batlerier tr@@@@t. @vorder sind. Es hat sich dabei houkusgestellt, daß eine Meitleistung von 7 bis 8 Watt/dm² des Kelzelenentes die gä@@tgrte Energiebilanz erbringt. Eine geringere Leistung erwä@ die öatterie zu langsam, d.h., der Ladungsverlust ist gegeräler der Srwärmmung zu hoch. Bei einer höheren Leistung wira u.B.
die o.o. Oberflächentemneratur von 80° überselmitten.
Bei einer mittleren Heizloistung von etwa 7. W/cm² ergibt sich bei einer 12V-Batterie mit einer Langseitepfllche von ca.
3 dm semit ein Entladestrom von 1.75 A. Bei ei ber narimelen Meizseit von etwa 6 Stunden pro Macht werden der Batterie also 10.5 Abentnommen. Einer 6V-Batterie mit ehner Längsfläche von etwa 2 dm wird bei gleicher Heizleirtung ein @@rem von 2.3 A, in 6 Stunden also en. 14 Ahentnemech. Diete Entnahme becinträchtigt die Leistungefüligkeit eines Mattert nicht, wenn sie eine Temperatur von etwa + 10°C hesitst.
Die Neizseit von 6 Stunden ist außerdem ein Extremvert, der im allgeneinen nur bei Femperaturen von - 20° bis - 15°C zetrifft. Rei einer Standseit von 12 Stunden sind gekäh@@ie Keizzeiten von 4 bis 5 Stunden ausreichend, da drneb die Isolation die Erwärmung rascher und die Abkühlung Fangsaner erfolgt und die Batterietomperatur schon gar nicht unter - 3°C abgesunken ist.
In Figur 2 ist eine Ausgestaltung der Erfindung darmestell, bei der der Thermoschalter 14' und der Mauptschalter 20' in einem einheitlichen Bauteil 22 zussmmengefaßt sind. Bieses Bauteil 22 weist die Schraub- bzw. Steckelemonte eines Verschlusses einer Flüssigkeitskarmer auf. Der Thermoschalter 14' taucht in die Flüssigkeit der Batterie ein, wogegen der Mauptschalter 20' der Oberseite des Dautailes 22 angeordnet ist. Im übrigen bürren Naentschalter 20', Ehermoschalter 14' sodie die einselnen Leitongen Ferart in der iauteil 22 ntegricert sein, daß die beiden Leitungen 15' und 16' der Leitfolie 11 in einem gemeinsamen N el an eine Seite und die beiden l'ele 2 und 3 der Ratterie 1 an die anders Seite des Kauteils 22 herargeführt sind, wie dies aus Figur 6 an besten schen ist.
Bei der Integration des Thermoschalters 14' in dem Bauteil 22 kann die Isolierplatte 8' völlig mit Isoliermsverial gefüllt sein.
In einer Abwandlung der Erfindung kann der Schalter 20, der die Aufgabe hat, die Aufheiamimik dann abzuschalten, wann sie micht gebraucht wird - beispielsweise dann, wenn das KFZ bei Kälte nicht nur für dne Macht, sondern für längere Zeit abgestellt werden - , mit einer elektronischen Ladargsanzeige in Verbindung stehen. Diese Ladungsanzeige sell den Schalter so betätigen, daß on bei zu langer Aufheizzeit der Einrichtung außer Betrieb gesetzt wird, bevor die Batterie vollständig entladen ist. Dies kann dann von Bedeutung sein, wenn beispielsweise vor einem Wocherende im Winter der Schalter 20 zu betätigen vergessen worden ist. Außerder kann der Schalter 20 statt in der Isolierplatte 8 bzw. in dem Bauteil 22 integriert su sein, im Wageninnern am Amaturenbrett vorgesehen werden.

Claims

Ansrüche 1. Heizvorrichtung für eine Starterbattexie einer kraftfa@rzeuges zum Aufrechterhalten einer für eie Batterde günntigt Arbeitstemperatur gegenüber einer nieduigen @@@@@gsternratur, mit einea von der Tatterie selbzt etneisten und, mit dieser in engem Kontakt stehenden Keizelement und mit einem die Temperatur der Batterie aufnchmonden Terperatrefühler oder - schalter, welcher die Stnommaufuhr von der Eatterie zum Heisclement in Abhängigkeit von den aufgenommenen Temperatrrwerten steuert, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h zwei die Längsseiten der Batterie (1) im watomilichen überdeckende Wärme- Isolationsplatte (7, 8), deren Dicke etwa gleick der Tiefe des Batteriefußes ( ) ist, wobei an der Innenfläche (7a) der eine Isolationsplatte (7) das Meizelement (11) und an der Innenfläche (8a) der anderen Isolationsplatte (8) der Thermofühler bzw. - schalter (14) vorgeschen ist, und durch an den Rändender eiden Isolationsplatten (7, 6) anbringbare, vorzugsweise elastische Vorbirdungselemente (10).
2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß an den beidel Rändern jeder Iselationsplatte (7, 8) Haken, Stifte oder Ösen (9) angebruckt sink, an mslets die Verbindungselemente (10) einhämgbar sind.
3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , daß die V indurgselemente (10) Zsgf@@@@@@@@ Gurmilaschen sind.
4. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n s e i c h n e t, daß die Isolationsnlatten (7, 8) @@@i schachtelförmig ineinandergreifende Netalldeckel (@@, @@@ 8a, 8b) sind, in welchen eine verkülbnismäßig diche @@@@@-isolierende Schicht untergebracht ist.
5. Heizvorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n s e i c h n e t, daß die wärmeisolierende Schicht Polystyrol ist.
6. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Heizelement (11) eine etwa die gesamte Größe der Isolationsplatte (7) überdeckende Moisfolie ist, deren Leistungsaufrahme etwa 6 bis 9, vorzgsweise 7 Watt/dm² beträt.
7. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in dem Stremkreis zwischen Batteriekl@@@ (2), Heizelement (11), Thermofürler bzw. - schalter (14, 14') und zweiter Polklemme (3) an geeigneter Stelle ein Hauptschalter (20, 20') dazwischen geschaltet ist,
8. Heizvorrichtung für eine Starterbatterie eines Kraft fahrzeuges num Aufrechterhalten einer für die Batterie gürstigen Arbeitstemperatur gegenüber einer midrigen Hmgeburgstamperatur, mit einem von der Eatterie selbst gespeisten und mit dieser in engem Kontakt stehenden Heizelement und mit einem die Temperatur der Batterie aufnehmenden Temperaturfühler oder - schalter, welcher die Stromzufuhr von der Eatterie zum Heizolemnt in Abhängiekeit von den aufgenormenen Tomperaturwerten stouent, gekemnreichnet durch zwei die Längsseiten der Ratterie (1) im wesentlichen überdeckende Isolationsplatten (7, 6) deren Dicke etwa gleich der Tiefe des Batteriefules (5) ist, wobei an der Innefläche (7a) der einen Isolationsplatte (7) das Heizelement (11) und in einem der mittieren Batteriekammer-Verschlüsse (22) der Thermofühler bzw. - schalter (14') in die Flüssigkeit eintauchend vorgezchen ist, und durch an den Rändern der beiden Isolationsplatten (7, 8) anbringbare, vorzugsweise elastische Verbindungselemente (10).
9. Heizvorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein den Stromkreis unterbrechender Nauptschalter (20') in dem Verschluß (22) integriert ist.
10. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß an den Innenflächen (7a, 8a) der Iso lationsplatten (7, 8) beidseitig beschichtete Klebefolian bzw. Folienstreifen esseren Anhaften am Satteriegehause vorgesehen sind.
11. Heizvorrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Wärme-Isolationsplatten (7, 8) zwischen 7 und 10 mm beträgt, wobei die Stärke der Netalldeckel 0.4 bis 0.6 min und die Dicke der wärmeiselierenden Schicht mindestens 5 mm ausmacht.