DE3401794A1 - ELECTRICITY BATTERY - Google Patents

ELECTRICITY BATTERY

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DE3401794A1
DE3401794A1 DE19843401794 DE3401794A DE3401794A1 DE 3401794 A1 DE3401794 A1 DE 3401794A1 DE 19843401794 DE19843401794 DE 19843401794 DE 3401794 A DE3401794 A DE 3401794A DE 3401794 A1 DE3401794 A1 DE 3401794A1
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battery according
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DE19843401794
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Philip James Pretoria Transvaal Johnson
Roger John Johannesburg Transvaal Wedlake
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Lilliwyte SA
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South African Inventions Development Corp Pretoria Transvaal
South African Inventions Development Corp
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Description

Die Erfindung betrifft eine Stromspeicherbatterie. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Stromspeicherbatterie bestehend aus einer Vielzahl von sekundären oder aufladbaren elektrochemischen Elementen, die geeignet ist zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug.The invention relates to a power storage battery. In particular The invention relates to a power storage battery consisting of a plurality of secondary or rechargeable electrochemical elements suitable for use in a motor vehicle.

Gemäß der Erfindung besteht eine Stromspeicherbatterie aus einer Vielzahl von elektrisch zusammengeschalteten elektrochemischen Sekundärelementen, die in einem thermisch isolierenden Gehäuse angeordnet sind, welches ein oder mehrere Wärmeübertragüngsrohre aufweist, die wenigstens teilweise im Inneren des Gehäuses angeordnet sind, wobei ein oder mehrere der Wärmeübertragungsrohre mit einem katalytischen Konverter zur flammenlosen katalytischen Verbrennung einesAccording to the invention, a power storage battery consists of a plurality of electrically interconnected electrochemical Secondary elements, which are arranged in a thermally insulating housing, which one or more Having heat transfer tubes which are at least partially arranged in the interior of the housing, wherein one or several of the heat transfer tubes with a catalytic converter for flameless catalytic combustion one

IQ Kohlenwasserstoffbrennstoffes versehen ist bzw. sind, wobei jeder Konverter eine Wärmequelle zur Lieferung von Wärme über das zugehörige Wärmeübertragungsrohr oder die Wärmeübertragungsrohre ins Innere des Gehäuses bildetAJeder katalytische Konverter kann an oder in dem Gehäuse angeordnet sein und in einer Ausführungsform erstreckt sich wenigstens ein Wärmeübertragungsrohr durch das Gehäuse vom Inneren zum Äußeren hin und der katalytische Konverter ist außerhalb des Gehäuses angeordnet. Es ist jedoch klar, daß der katalytische Konverter innerhalb des Gehäuses entweder IQ hydrocarbon fuel is or are provided, each converter forming a heat source for supplying heat via the associated heat transfer tube or tubes into the interior of the housing A Each catalytic converter can be arranged on or in the housing and in one embodiment at least one heat transfer tube extends through the housing from the inside to the outside and the catalytic converter is arranged outside the housing. It is clear, however, that the catalytic converter is within the housing either

2g mit den Elementen oder*wie nachstehend beschrieben,in einem getrennten Abteil in dem Gehäuse angeordnet sein kann,und das zugehörige Wärmeübertragungsrohr dient der Förderung und Verteilung der Wärme aus dem Konverter zu wenigstens einigen der Elemente .2g with the elements or * as described below in one separate compartment can be arranged in the housing, and the associated heat transfer tube is used for the promotion and distributing the heat from the converter to at least some of the elements.

Elemente des fraglichen Typs erfordern elektrische Durchkontaktierungen durch das thermisch isolierende Gehäuse der Batterie, um elektrischen Strom während des Heizens der Batterie mit Hilfe einer Heizeinrichtung in dem GehäuseElements of the type in question require electrical vias through the thermally insulating housing of the battery to generate electrical current during heating of the Battery with the help of a heater in the housing

oc oder an die Batterieanschlüsse während der Aufladung und dooc or to the battery connections while charging and do

Entladung zu leiten.Direct discharge.

Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung ist wenigstensAccording to a particular aspect of the invention is at least

eines der Wärmeübertragungsrohre deshalb mit einer elektrischen Durchkontaktierung vom Inneren des Batteriegehäuses zur Außenseite versehen und die Durchkontaktierung verläuft durch das Gehäuse an derselben Stelle wie das zugehörige Wärmeübertragungsrohr .J Die elektrische Durchkontaktierung kann aus elektrisch leitendem Material bestehen, welches eine äußere Ummantelung um das Wärmeübertragungsrohr, beispielsweise eine Kupferummantelung für das Wärmeübertragungsrohr, bildet. Die elektrische Durchkontaktierung kann elektrisch leitendes Material wie beispielsweise Kupfer aufweisen, das in einem längsgerichteten Durchgang oder in einer äußeren Nut im Wärmeübertragungsrohr angeordnet sein kann, wo es einen elektrischen Leiter entfernt vom Inneren des Wärmeübertragungsrohres bildet,oder die Durchkontaktierung kann nur ein Leiter sein, welcher sich längs des • Wärmeübertragungsrohres durch das Gehäuse erstreckt.one of the heat transfer tubes therefore with an electrical through-connection from the interior of the battery housing provided to the outside and the plated-through hole runs through the housing at the same point as the associated one Heat transfer tube. J The electrical through-hole plating can consist of electrically conductive material, which is an outer jacket around the heat transfer tube, for example a copper jacket for the heat transfer tube, forms. The electrical through-hole can be electrically conductive material such as copper have, which can be arranged in a longitudinal passage or in an outer groove in the heat transfer tube may, where it forms an electrical conductor away from the interior of the heat transfer tube, or the via can only be a conductor that extends along the • heat transfer tube through the housing.

Die Durchkontaktierung kann innerhalb des Gehäuses mit einem der Anschlüsse der Batterie oder mit einer elektrischen Heizeinrichtung für die Batterie verbunden sein.The plated-through hole can be inside the housing with one of the connections of the battery or with an electrical one Be connected to heater for the battery.

Jeder katalytische Konverter kann als Katalysator ein Metall aus der Gruppe aufweisen, die Platin und Paladium enthält f und der Katalysator kann in -den Poren eines porösen keramischen Substrates aufgenommen sein.Each catalytic converter can be used as a metal catalyst from the group comprising platinum and palladium containing f and the catalyst can be added to -the pores of a porous ceramic substrate.

Die erfindungsgemäßen Batterien werden typischerweise verwendet als Stromspeicher wie Batterien in elektrischen Fahrzeugen und sie bestehen aus elektrochemischen Hochtemperatur-Sekundärelementen. Derartige Elemente verwenden gewöhnlichermaßen Alkalimetalle,wie z.B. Natrium als aktives Anodenmaterial,mit flüssigen Elektrolyten, die geschmolzene Metallhalogensalze enthalten, und sie verwenden häufig feste Elektrolyte wie beispielsweise ß-Aluminiumoxid.The batteries of the invention are typically used as power storage like batteries in electric vehicles and they consist of electrochemical high-temperature secondary elements. Such elements commonly use alkali metals such as sodium as the active Anode material, with liquid electrolytes containing molten metal halide salts, and they often use solid electrolytes such as ß-aluminum oxide.

Damit die Elemente umkehrbar geladen und entladen werden können ,müssen das Anodenmaterial und der flüssige Elektrolyt geschmolzen sein, wozu Betriebstemperaturen im allgemeinen von 100 C oder mehr und typischerweise von mehrIn order for the elements to be reversibly charged and discharged, the anode material and the liquid electrolyte must be melted, including operating temperatures generally of 100 C or more and typically more

als 150° C erforderlich sind. Wenn beispielsweise Natrium Aluminiumchlorid (NaAlCl.) als flüssiger Elektrolyt verwendet wird ,sollte die Temperatur vorzugsweise oberhalb etwa 150° C sein. Für Natrium-Schwefel-Elemente ist die minimale Temperatur die Erstarrungstemperatur des Natrium-Polysulfids, welche etwa 275 C ist. In solchen Fällen sollte vorzugsweise ein Sicherheitsbereich von etwa 25° C oberhalb der minimalen oder Erstarrungstemperatur der fraglichen Elanentenkomponenten vorgesehen werden. Ferner wird bei Elementen, die β-Aluminiumoxid als festen Elektrolyten verwenden, der innere Widerstand der Elemente, der sich aus dem G-Aluminiumoxid ergibt, mit einer Temperaturerhöhung verringert und die typische Betriebstemperatur derartiger Elemente bewegt sich im Bereich von etwa 3 00° C bis 400° C.than 150 ° C are required. For example, if sodium aluminum chloride (NaAlCl.) Is used as the liquid electrolyte, the temperature should preferably be above about 150 ° C. For sodium-sulfur elements, the minimum temperature is the solidification temperature of the sodium polysulfide, which is about 275 ° C. In such cases, a safety margin of about 25 ° C. above the minimum or solidification temperature of the elanent components in question should preferably be provided. Furthermore, in the case of elements using β- alumina as the solid electrolyte, the internal resistance of the elements resulting from the G-alumina is reduced with an increase in temperature, and the typical operating temperature of such elements is in the range of about 300 ° C to 400 ° C.

Die oberste Betriebstemperatur für die fraglichen Elemente wird gewöhnlicherweise bestimmt durch die Temperatureigenschaften der verschiedenen Element-Komponenten. Aluminium, das oft für Dichtungen und Stromsammler in den fraglichen Elementen verwendet wird, weist einen Erweichungspunkt im Bereich von etwa 550 C auf und dieser Bereich wird für praktische Zwecke als obere Grenze der Betriebstemperatur für die fraglichen Elemente betrachtet, wobei ebenfalls wieder ein Sicherheitsbereich von etwa 25° C bis 50° C beachtet wird, was zu einer vorgesehenen oberen Grenze von etwa 500° C bis 525° C führt.The maximum operating temperature for the items in question is usually determined by the temperature characteristics of the various element components. Aluminum, which is often used for seals and current collectors in the elements in question, has a softening point in the Range of about 550 C and this range is used for practical purposes as the upper limit of the operating temperature considered for the elements in question, again with a safety range of about 25 ° C to 50 ° C is observed, which leads to an intended upper limit of about 500 ° C to 525 ° C.

Wenn Batterien des fraglichen Typs geladen oder entladen werden, können sie bei ihren Betriebstemperaturen durch eine Heizung gehalten werden, die durch ihren inneren Widerstand bewirkt wird zusammen mit der Verwendung einer geeigneten thermischen Isolierung, und wenn Ladungsleistung beispielsweise von elektrischen Leitungen verfügbar ist, ist die Aufrechterhaltung derartiger Batterien bei ihrer Betriebstemperatur nicht schwierig. Wenn derartige Batterien jedoch verwendet werden zum elektrischen Antrieb von Kraftfahrzeugen, kann die Aufrechterhaltung der BetriebstemperaturWhen batteries of the type in question are charged or discharged, they can run through at their operating temperatures a heater caused by its internal resistance can be maintained together with the use of a suitable one thermal insulation, and if charging power is available from electrical lines, for example, it is not difficult to maintain such batteries at their operating temperature. If such batteries However, it can be used for the electric propulsion of motor vehicles, maintaining the operating temperature

insbesondere für lange Zeiträume ohne Entladung der Batterie bei niedrigen Temperaturen schwierig sein trotz der Verwendung einer wirksamen thermischen Isolierung der Batterie. In diesen Fällen ist es von besonderem Vorteil, erfindungsgemäße Batterien zu benutzen, die Wärmeübertragungsrohrc verwenden, denen katalytische Konverter für Kohlenwasserstoffbrennstoffe zugeordnet sind. Eine sichere, flammenlose Verbrennung des Brennstoffs erfolgt in den katalytischen Konvertern und jedes zugehörende Wärme-Übertragungsrohr führt Wärme auf eine extrem wirksame Art in das Innere der Batterie durch den thermisch isolierenden Halter oder das thermisch isolierende Gehäuse, welches wirkt, um jegliche Temperaturfluktuation in der Wärmequelle auszugleichen.especially for long periods of time without discharging the battery at low temperatures it can be difficult despite the use of effective thermal insulation of the battery. In these cases it is of particular advantage to use batteries according to the invention, the heat transfer tube c that have been assigned hydrocarbon fuel catalytic converters. One safe, flameless combustion of the fuel takes place in the catalytic converters and each associated heat transfer tube conducts heat into the interior of the battery in an extremely effective way through the thermally insulating Holder or the thermally insulating housing which acts to avoid any temperature fluctuations in the heat source balance.

Deshalb können gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung die Elemente Hochtemperaturelemente sein mit einer Betriebstemperatur im Bereich von 100° bis 500° C und jedes Wärmeübertragungsrohr weist als aktives verdampfbares Material eine Substanz auf, die ausgewählt ist aus der Gruppe die Natrium und Kalium enthält.Therefore, according to a particular embodiment of the Invention the elements be high-temperature elements with an operating temperature in the range from 100 ° to 500 ° C and each heat transfer tube has, as an active vaporizable material, a substance selected from the group containing sodium and potassium.

Der Betrieb des katalytischen Konverters kann kontinuierlich oder intermittierend sein, um die Batterietemperatur aufrechtzuerhalten und die Größe der katalytischen Umwandlung oder der Verbrennung des Brennstoffs kann gesteuert werden, mn die Batterie bei ihrer Betriebstemperatur oder bei einer geeigneten niedrigeren Temperatur zu halten, bei welcher die Batterie betriebsfähig ist, und sie kann schnell ihre Betriebstemperatur.erhalten, nachdem eine Entladung eingeleitet worden ist. Auch wenn die Batterie vollständig auf die Umgebungstemperatur abkühlen konnte (obgleich dies nicht wünschenswert ist infolge der Belastung der festen Teile der Batterie durch Erstarren der flüssigen Teile), können das Wärmeübertragungsrohr und der katalytische Konverter schnell und leistungsfähig verwendet werden, um sie entweder auf ihre minimale Betriebstemperatur oder auf ihre geplante oder beabsichtigte Betriebstemperatur aufzuheizen.The operation of the catalytic converter can be continuous or intermittent in order to maintain the battery temperature and the size of the catalytic conversion or the combustion of the fuel can be controlled, mn the battery at its operating temperature or at a to maintain a suitable lower temperature at which the battery is operational, and it can quickly get to its Operating temperature. Obtained after initiating a discharge has been. Even if the battery was allowed to cool down completely to ambient temperature (although this is undesirable due to the stress on the solid parts of the battery due to solidification of the liquid parts), Both the heat transfer tube and the catalytic converter can be used to make them quickly and efficiently either to their minimum operating temperature or to their planned or intended operating temperature.

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Während einer schnellen Ladung oder Entladung der Batterien des fraglichen Typs insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen können übermäßige Temperaturen im Inneren der Batterie erreicht werden. In diesen Fällen können die Wärmeübertragungsrohre als Sicherheitsvorrichtungen verwendet werden, die ihren Betrieb umkehren, um Wärme aus dem Inneren der Batterie nach außen durch das thermisch isolierende Batteriegehäuse zu führen.During rapid charging or discharging of the batteries of the type in question, especially at high ambient temperatures excessive temperatures may be reached inside the battery. In these cases the Heat pipes are used as safety devices that reverse their operation to remove heat to lead the inside of the battery to the outside through the thermally insulating battery housing.

Obgleich verschiedene Wärmeübertragungsrohre oder verschiedene Sätze von Wärmeübertragungsrohren verwendet werden können zur Aufheizung der Batterie und zur Kühlung der Batterie können geeignetermaßen die gleichen Wärmeübertragungsrohre sowohl zur Batterieheizung als auch -zur Batteriekühlung verwendet werden. Deshalb sollte das aktive Material der Wärmeübertragungsrohre, d.h. das Material . welches verdampft und kondensiert wird in den Wärmeübertragungsrohren, bei einer Temperatur oberhalb der geplanten Betriebstemperatur der Batterie verdampfen, aber unterhalb der Temperatur, bei welcher die Teile der Batterie beschädigt oder überhitzt werden können. In jedem Fall sollten die Wärmeübertragungsrohre betriebsunfähig sein bei der geplanten Betriebstemperatur der Batterie oder darunter, da sie sonst zu beträchtlichen unwünschenswerten Wärmeverlusten aus der Batterie führen würden.Although different heat transfer tubes or different Sets of heat transfer tubes can be used to heat the battery and to cool the battery Batteries can suitably use the same heat transfer tubes for both battery heating and cooling be used. Therefore, the active material of the heat transfer tubes, i.e. the material . which is evaporated and condensed in the heat transfer pipes, at a temperature above the planned one The operating temperature of the battery will evaporate, but below the temperature at which the parts of the battery will be damaged or can be overheated. In either case, the heat transfer tubes should be inoperable at the planned operating temperature of the battery or below, otherwise it will lead to considerable undesirable heat losses from the battery.

Batterien des fraglichen Typs, die typischerweise über einen Temperaturbereich von einem Minimum zwischen angenommen 100 und 300 C zu einem Maximum zwischen angenommenBatteries of the type in question, typically adopted over a temperature range of a minimum between 100 and 300 C to a maximum between assumed

500° und 550° C betrieben werden,- sind Wärmeübertragungsrohre, die Kalium als aktives Material verwenden, höchst geeignet. Erfindungsgemäß enthalten deshalb die Wärmeübertragungsrohre vorzugsweise Kalium als aktives Material in einem korrosionsfesten oder rostfreien Stahlrohr oder Nickelrohr, wobei ein poröses oder fibröses verflochtenes Material ebenfalls aus einem ähnlichen Stahl oder Nickel im Inneren des Rohres angeordnet sein kann. Derartige Wärmeübertragungsrohre können ausgelegt sein für Betriebs-500 ° and 550 ° C are operated, - are heat transfer pipes, who use potassium as an active material are most suitable. According to the invention therefore contain the heat transfer tubes preferably potassium as the active material in a corrosion-resistant or stainless steel pipe or Nickel tube, a porous or fibrous interwoven material also made of a similar steel or nickel can be arranged inside the tube. Such heat transfer tubes can be designed for operational

temperaturen von etwa 525° C bis etwa 975° C und sind ideal für die Notkühlung der Batterien und ebenfalls für die Heizung der Batterien mit Hilfe eines katalytischen Konverters für Kohlenwasserstoffbrennstoffe, welche in diesen Temperaturbereichen arbeiten. Ähnlich können Wärmeübertragungsrohre mit Natrium als aktives Material aus einem Nickel oder rostfreiem Stahl für die Heizung verwendet werden, aber da ihre mögliche Arbeitstemperatur im Bereich von etwa 625° C bis 1275° C liegt, sind sie nicht völlig geeignet für die Notkühlung, wenn ihre minimale Betriebstemperatur oberhalb der maximal erlaubten Arbeitstemperaturen liegt, die für diese fraglichen Elemente vorgesehen sind.Temperatures of around 525 ° C to around 975 ° C and are ideal for emergency cooling of the batteries and also for the Heating of the batteries with the help of a catalytic converter for hydrocarbon fuels, which are in them Working temperature ranges. Similarly, heat transfer tubes with sodium as the active material can be made from a Nickel or stainless steel can be used for heating, but because their possible working temperature is in the range is from about 625 ° C to 1275 ° C, they are not entirely suitable for emergency cooling when their minimum operating temperature is above the maximum allowable working temperatures provided for these elements in question.

Die Kühlzone und der katalytische Konverter können in getrennten Abteilen in dem Gehäuse vorgesehen sein, welche von dem Abteil in dem Gehäuse, in welchem die Elemente angeordnet sind, getrennt sind. Natürlich können jedoch die Kühlzone, welche Teil des Wärmeübertragungsrohres sein kann, das mit Kühlrippen oder dgl. ausgebildet ist, um beispielsweise die Luftkühlung zu verbessern, und der katalytische Konverter völlig außerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Es ist aber auch im Prinzip möglich, die Kühlzone und den katalytischen Konverter innerhalb des Gehäuses mit beispielsweise einer Kühlluftleitung, die in das Gehäuse zur Kühlzone und wieder aus dem Gehäuse heraus ver-The cooling zone and the catalytic converter can be provided in separate compartments in the housing, which are separated from the compartment in the housing in which the elements are arranged. Of course, however, the Cooling zone, which can be part of the heat transfer tube, which is formed with cooling fins or the like. To for example to improve the air cooling, and the catalytic converter is arranged completely outside the housing be. But it is also possible in principle to have the cooling zone and the catalytic converter inside the housing with, for example, a cooling air line that goes into the housing to the cooling zone and back out of the housing.

mxtmxt

läuft, und ähnlich/einerBrennstoffleitung, die in das Gehäuse hinein zu dem katalytischen Konverter/mit einer Verbrennungsabgasleitung, die durch das Gehäuse von dem Konverter weg nach außen führt, vorzusehen. In diesem Fall arbeitet das Wärmeübertragungsrohr oder arbeiten die Wärmeübertragungsrohre, um Wärme von dem Konverter zu den anderen Teilen des Inneren des Gehäuses zu verteilen und/oder einen Wärmeüberschuß von den Teilen des Gehäuses zu sammeln und zur Kühlzone zu transportieren.running, and similar / a fuel line going into the housing into the catalytic converter / with a combustion exhaust line passing through the housing from the converter away to the outside, to be provided. In this case, the heat transfer pipe or the heat transfer pipes work, to distribute heat from the converter to the other parts of the interior of the housing and / or a To collect excess heat from the parts of the housing and to transport to the cooling zone.

Hochtemperaturbatterien des fraglichen Typs zeigen typischerweise ein Temperaturprofil mit den höchsten Temperaturen in den mittleren Bereichen und den niedrigsten TemperaturenHigh temperature batteries of the type in question typically show a temperature profile with the highest temperatures in the middle areas and the lowest temperatures

-ιοί in den Umfangsbereichen angrenzend an das thermisch isolierende Gehäuse. Wirksame Notkühlung erfordert wenigstens ein Wärmeübertragungsrohr, das durch einen Zentralbereich in der Batterie verläuft und ggf. mit Kühlrippen, Rohrabzweigungen oder dgl. versehen ist, die ihrerseits durch die Umfangsbereiche der Batterie verlaufen ,und derartige Rohrabzweigungen, Kühlrippen oder dgl. können ebenfalls wirksam während der Batterieheizung wirken, um Wärme zu den Umfangsbereichen der Batterie zu übertragen. Es können jedoch an dessen Stelle mehrere Wärmeübertragungsrohre vorgesehen sein, die beispielsweise von dem gleichen katalytischen Kohlenwasserstoffbrennstoffkonverter oder mehreren derartiger Konverter zu verschiedenen Punkten in -ιο ί in the peripheral areas adjacent to the thermally insulating housing. Effective emergency cooling requires at least one heat transfer tube that runs through a central area in the battery and is optionally provided with cooling fins, pipe branches or the like, which in turn run through the peripheral areas of the battery, and such pipe branches, cooling fins or the like can also be effective during the Battery heaters act to transfer heat to the peripheral areas of the battery. However, several heat transfer tubes can be provided in its place, for example from the same catalytic hydrocarbon fuel converter or several such converters to different points in

die
der Batterie hinführen,/sowohl zentral als auch peripher angeordnet sind, um sowohl eine Aufheizung, eine Kühlung oder eine Aufrechterhaltung der Temperatur in der Batterie zu bewirken. Jedes Wärmeübertragungsrohr führt, auch wenn es betriebsunfähig ist und sich durch das Gehäuse erstreckt, zu einem unvermeidbaren Wärmeverlust aus den Elementen während des normalen Betriebs ,und dieser Nachteil muß berücksichtigt werden, wenn die Anzahl und die Anordnung der verwendeten Wärmeübertragungsrohre ausgewählt wird.
the
the battery, / are arranged both centrally and peripherally in order to effect both heating, cooling or maintaining the temperature in the battery. Any heat transfer tube, even if inoperative and extending through the housing, results in inevitable heat loss from the elements during normal operation, and this disadvantage must be considered when selecting the number and location of heat transfer tubes used.

Um Wärmeverlusten vorzubeugen und die Leistungsfähigkeit der Wärmeerhaltung zu verbessern, können die Dimensionen der Batterie geeignetermaßen ausgewählt werden abhängig von der Form der verwendeten Batterie, so daß die Außenfläche gegenüber ihrem Volumen ein Minimum wird. Die Form der Batterie beeinflußt ihrerseits die Form, die Geometrie und die Anordnung des verwendeten Wärmeübertragungsrohres oder der verwendeten Wärmeübertragungsrohre.To prevent heat loss and improve performance To improve heat retention, the dimensions of the battery can be appropriately selected depending on the shape of the battery used, so that the external area relative to its volume becomes a minimum. Form the battery in turn influences the shape, the geometry and the arrangement of the heat transfer tube used or the heat transfer tubes used.

Um die Temperatur, bei welcher Wärme der Batterie mit einem mehr oder weniger konstanten Wert zugeführt wird, während die Veränderung der Größe des Wärmeeingangs in dieTo determine the temperature at which heat is supplied to the battery with a more or less constant value, while changing the size of the heat input into the

zu regeln,to regulate

Batterie erfolgt,/können die Wärmeübertragungsrohre gasgesteuert sein oder Wärmeübertragungsrohre mit veränderbarer Konduktanz (veränderbarem Leitwert) sein. Derartige Wärme-Battery takes place, / the heat transfer tubes can be gas-controlled or heat transfer tubes with changeable Be conductance (changeable conductance). Such heat

Übertragungsrohre sind beschrieben in der Kirk-Othmer Encyclopaedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, 3. Ed. Vol. 12, auf den Seiten 191 bis 201, und in einem Aufsatz von G.YaIe Eastman, "Heat Pipe", in ECT, 1st Ed. Supply Vol.,Seite 448 bis 499. Derartige Wärmeübertragungsrohro enthalten ein geeignetes inertes Gas unter Druck und während der Verwendung des Wärmeübertragungsrohres zum Transfer von Wärme in die Batterie verändert sich das von einem derartigen Gas eingenommene Volumen umgekehrt zur Größe des Wärmetransfers; je geringer das Volumen des Gases desto größer ist die Fläche des Wärmeübertragungsrohres innerhalb der Batterie, die für den Wärmetransfer zum Inneren der Batterie zur Verfügung steht, und desto größer ist die folglich bewirkte Erwärmung.Transfer tubes are described in the Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, 3rd Ed. Vol. 12, on pages 191 to 201, and in an article by G. YaIe Eastman, "Heat Pipe", in ECT, 1st Ed. Supply Vol., Pages 448 to 499. Such heat transfer tubes contain a suitable inert gas under pressure and during use of the heat transfer tube for the transfer of heat into the battery, the volume occupied by such a gas changes inversely the size of the heat transfer; the smaller the volume of the gas, the larger the area of the heat transfer tube inside the battery, which is available for heat transfer to the inside of the battery, and the like the resulting warming is greater.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is based on the Drawing explained. Show it:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Batterie und1 shows a section through a battery according to the invention and

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Wärmeübertragungsrohr.2 shows a section through a heat transfer tube.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Batterie allgemein mit dem Bezugszeichen 10 versehen. Die Batterie weist eine Schar 12 von elektrisch zusammengeschalteten elektrochemischen Elementen oder Zellen auf. Die Schar oder Ansammlung der Elemente ist mit einem hindurchführenden Durchgang 14 versehen, welcher gebräuchlicherweise sich nach oben hin erstreckt, wie in der Zeichnung dargestellt.In Fig. 1, a battery according to the invention is general provided with the reference number 10. The battery has a bevy 12 of electrically interconnected electrochemicals Elements or cells. The flock or cluster of elements is with a passing through it Passage 14 is provided which usually extends upwardly as shown in the drawing.

Die Ansammlung 12 ist im Umriß in der Draufsicht kreisförmig oder hexagonal und der Durchgang 14 ist zentral angeordnet. Die Schar 12 ist in einem thermisch isolierenden Halter oder Gehäuse 16 aus einem geeigneten thermisch isolierenden Material angeordnet. Das Gehäuse 16 weist innerhalb seiner isolierenden Wandung ein oberes Abteil oberhalb des Durchgangs 14 und ein unteres Abteil 20 unterhalb des Durchgangs 14 auf. Ein Wärmeübertragungsrohr 22 erstreckt sich von dem unteren Abteil 20 nach oben längsThe cluster 12 is circular or hexagonal in outline in plan view and the passage 14 is centrally located. The coulter 12 is in a thermally insulating holder or housing 16 of a suitable thermal insulating material arranged. The housing 16 has an upper compartment within its insulating wall above the passage 14 and a lower compartment 20 below the passage 14. A heat transfer tube 22 extends upwardly longitudinally from the lower compartment 20

des Durchgangs 14 in das obere Abteil 18. In dem oberen Abteil 18 ist das Wärmeübertragungsrohr 22 mit einer Kühlzone 23 versehen, welche mit einer Vielzahl von Kühlrippenof the passage 14 into the upper compartment 18. In the upper compartment 18 is the heat transfer tube 22 with a cooling zone 23 provided, which with a plurality of cooling fins

24 versehen ist. In dem unteren Abteil 20 ist das untere24 is provided. In the lower compartment 20 is the lower one

Ende des Wärmeübertragungsrohres 22, welches eine HeizzoneEnd of the heat transfer tube 22, which is a heating zone

25 des Wärmeübertragungsrohres bildet, im Inneren eines katalytischen Konverters 26 für die flammenlose katalytische Verbrennung eines Brennstoffs aus einem Kohlenwasserstoff angeordnet. Die Anordnung 12 ist somit in einem getrennten Abteil, das mit 27 bezeichnet ist, getrennt von den Abteilen 18 und 20 angeordnet.25 of the heat transfer tube forms inside a catalytic converter 26 for the flameless catalytic Combustion of a fuel from a hydrocarbon arranged. The arrangement 12 is thus in a separate one Compartment, which is designated by 27, arranged separately from the compartments 18 and 20.

Das Abteil 18 weist eine Einlaßleitung 28 für Kühlluft, die mit einem Ventilator oder Gebläse (nicht gezeigt) verbunden ist, und eine Luftauslaßleitung 30 auf. Eine Einlaßleitung 32 für einen Kohlenwasserstoffbrennstoff führt in den Konverter 26, welcher seinerseits eine Auslaßleitung 34 für ein Verbrennungsgas aufweist. Eine ringförmige elektrische Heizeinrichtung 36 umgibt die Ansammlung 12 aus den Elementen und das Wärmeübertragungsrohr 22 weist oberhalb und unterhalb der Ansammlung 12 eine Vielzahl umfangsmäßig gleich beabstandeter radial sich erstreckender Rohrabzweigungen 38 auf. Das Innere des Halters oder Gehäuses 16 einschließlich der Abteile 20 und 27 und ausschließlich des Abteils 18 ist mit einem geeigneten korpuskularen oder fibrösen Material gefüllt, welches thermisch isolierende Eigenschaften aufweisen kann und/oder sorbierende Eigenschaften, um einen Sicherheitsfaktor beispielsweise in einer Crashsituation zu erbringen, wenn aus den Elementen austretender Inhalt aus der Batterieansammlung 12 sorbiert wird. jThe compartment 18 has an inlet duct 28 for cooling air which is connected to a fan or blower (not shown) is, and an air outlet duct 30 on. An inlet pipe 32 for a hydrocarbon fuel leads into the converter 26, which in turn has an outlet line 34 for a combustion gas. An annular electrical heater 36 surrounds the accumulation 12 the elements and the heat transfer tube 22 has a plurality of circumferentially above and below the accumulation 12 equally spaced, radially extending pipe branches 38. The inside of the holder or case 16 including the compartments 20 and 27 and excluding the compartment 18 is with a suitable corpuscular or fibrous material filled, which can have thermally insulating properties and / or sorbent properties, to provide a safety factor, for example in a crash situation, when escaping from the elements Content from the battery accumulation 12 is sorbed. j

Geeignete elektrische Leitungen (nicht gezeigt) erstrecken sich von den Batterieanschlüssen durch das Abteil 20 und außen aus dem Halter oder Gehäuse 16 über einen Durchgang 40 um den Auslaß 34 herum. Beispielsweise kann eine der Leitungen das Wärmeübertragungsrohr 22 einschließen, welches mit einem der Batterieanschlüsse verbunden ist, und geeigneteAppropriate electrical leads (not shown) extend from the battery terminals through compartment 20 and 14 externally from the holder or housing 16 via a passage 40 around the outlet 34. For example, one of the Conduits include heat transfer tube 22 connected to one of the battery terminals and suitable

Leitungen können ebenfalls für die elektrische Heizeinrichtung 36 vorgesehen sein, die über den Durchgang 40 in den Halter oder das Gehäuse 16 eintreten.Lines can also be provided for the electrical heating device 36, which pass through the passage 40 enter the holder or housing 16.

Die elektrochemischen Elemente der Batterieansammlung 12 können beispielsweise von der Art sein, die Anoden aus geschmolzenem Natrium, flüssige Elektrolyte aus geschmolzenem Natrium-Aluminiumchlorid und feste Elektrolyte aus Q-Aluminiumoxid aufweisen. Die Elemente selbst weisen geeignete Aluminiumanschlüsse, Dichtungen usw. auf und das Wärmeübertragungsrohr 22 weist Wandungen aus rostfreiem Stahl und verflochtenem Material und darin Kalium als aktives Material auf. Die Batterie 10 ist gedacht für die Verwendung als Antrieb eines Kraftfahrzeugs.For example, the electrochemical elements of the battery cluster 12 may be of the type comprising anodes of molten sodium, liquid electrolytes of molten sodium-aluminum chloride, and solid electrolytes of Q -alumina. The elements themselves have suitable aluminum connections, gaskets, etc., and the heat transfer tube 22 has walls made of stainless steel and braided material and therein potassium as the active material. The battery 10 is intended for use as a drive for a motor vehicle.

Im Gebrauch hat die Batterie 10 eine normale Betriebstemperatur im Bereich von 300° bis 400° C, welche während des normalen Betriebs durch Aufheizung aufrechterhalten wird , welche durch den inneren Widerstand der Elemente in Verbindung mit der Isolierung der Batterie hervorgerufen wird. Diese Betriebstemperatur wird auch aufrechterhalten durch Steuerung des Ladegrades während der Aufladung der Batterie. In den Fällen, in welchen das Fahrzeug stationär an einer Aufladestation ist, kann die Heizeinrichtung 36 verwendet werden, um die normale Betriebstemperatur der Batterie oder wenigstens eine minimale Temperatur von angenommen etwa 175° C aufrechtzuerhalten, bei welcher die Batterie betrieben werden kann, und das Fahrzeug kann sich entfernen, während es sich selbst auf seine normale Betriebstemperatur aufheizt. Die Heizeinrichtung 36 kann ebenfalls verwendet werden, um die Batterie aufzuheizen, wenn aus irgendeinem Grund die Temperatur wesentlich abgefallen ist und sich die flüssigen Komponenten verfestigt haben.In use, the battery 10 has a normal operating temperature in the range of 300 ° to 400 ° C, which during normal operation is maintained by heating, which is caused by the internal resistance of the elements in connection with the insulation of the battery. This operating temperature is also maintained by controlling the charge level while the battery is charging. In those cases where the vehicle is stationary at a charging station, the heater 36 can be used to maintain normal operating temperature of the battery or to maintain at least a minimum temperature of approximately 175 ° C, at which the battery can operate and the vehicle can move away while it is on itself heats up to its normal operating temperature. The heater 36 can also be used to power the battery to heat up if for some reason the temperature has dropped significantly and the liquid components become have solidified.

Das Wärmeübertragungsrohr 22 ist beispielsweise ausgelegt auf eine minimale Betriebstemperatur von 525° C, welche sicher unterhalb der maximalen sicheren BetriebstemperaturThe heat transfer tube 22 is designed for example for a minimum operating temperature of 525 ° C, which safely below the maximum safe operating temperature

der Batterie 10 liegt, welche bei angenommen 550° C liegt. Wenn diese Temperatur erreicht wird, beispielsweise durch zu schnelle Aufladung oder Entladung und/oder extrem hohe Umgebungstemperaturen, beginnt das Wärmeübertragungsrohr 22 automatisch den Betrieb, um Kalium in den Rohrabzweigungen 38 und in dem Rohr 22 im Inneren des Durchgangs 14 zu verdampfen, wobei das Kalium in der Kühl zone 23 am oberen Ende des Wärmeübertragungsrohres 22 in dem Abteil 18 kondensiert wird. Gleichzeitig arbeitet ein Thermoelement, das bei 42 an dem heißesten Teil der Schar 12 angeordnet ist, d.h.of the battery 10, which is assumed to be 550 ° C. If this temperature is reached, for example by charging or discharging too quickly and / or extremely high Ambient temperatures, the heat transfer tube 22 automatically starts operating to remove potassium in the pipe branches 38 and evaporate in the tube 22 inside the passage 14, with the potassium in the cooling zone 23 at the upper end of the heat transfer tube 22 is condensed in the compartment 18. At the same time, a thermocouple works at 42 is located at the hottest part of the flock 12, i.e.

am oberen Ende des Durchgangs 14, wenn eine Temperatur von 525 C erreicht wird, um das Gebläse, das Luft über den Einlaß 28 in das Abteil 18 leitet, zu starten. Dadurch wird eine Kondensierung des Kaliums in der Kühlzone 23 des Wärme-Übertragungsrohres angrenzend an die Rippen 24 in dem Abteil 18 bewirkt.at the top of the passage 14, when a temperature of 525 C is reached, the fan, the air over the Inlet 28 into compartment 18 directs to start. This causes condensation of the potassium in the cooling zone 23 of the heat transfer tube adjacent to the ribs 24 in the compartment 18 causes.

Wenn aus irgendeinem Grund das Fahrzeug entfernt von der Aufladestation angehalten wird, kann der Konverter 26 zur Aufheizung der Batterie und/oder zur Aufrechterhaltung der Batterietemperatur verwendet werden. Ein Thermoelement, das bei 44 am untersten äußeren Umfangspunkt der Schar 12, welcher der kühlsten Stelle entspricht, angeordnet ist, wird aktiviert, um eine Pumpe (nicht gezeigt) in Gang zu setzen, um einen geeigneten organischen Brennstoff über die Einlaßleitung 32 in den Konverter 26, welcher Platin, Paladium oder dgl. Katalysator enthält, zu pumpen, wenn die Temperatur bei 44 auf einen Wert von angenommen unter 175° C abgefallen ist.If for any reason the vehicle is stopped away from the charging station, the converter 26 used to heat the battery and / or to maintain the battery temperature. A thermocouple, that at 44 at the lowermost outer circumferential point of the coulter 12, which corresponds to the coolest point is activated to start a pump (not shown) to transfer an appropriate organic fuel To pump the inlet line 32 into the converter 26, which contains platinum, palladium or the like. Catalyst, if the temperature at 44 has dropped to a value assumed to be below 175 ° C.

Die Pumpe ist derart ausgerichtet, daß sie die Versorgung des Kohlenwasserstoffbrennstoffes an den Konverter beendet, wenn die Temperatur bei 44 angenommen 200° C übersteigt und gleichermaßen ist das Gebläse derart vorgesehen, daß es die Luftzufuhr in das Abteil 18 beendet, wenn die Temperatur bei 42 unterhalb eine Temperatur von angenommen 500° C abfällt. Der katalytische Konverter kann ebenfalls zur Heizung verwendet werden, wenn aus irgendeinem GrundThe pump is oriented to stop supplying the hydrocarbon fuel to the converter, if the temperature at 44 presumably exceeds 200 ° C and likewise the fan is provided such that it stops the air supply to the compartment 18 when the temperature at 42 becomes below a temperature of 500 ° C drops. The catalytic converter can also be used for heating if for any reason

die Temperatur der Batterie 10 wesentlich abgefallen ist und ihre Komponenten oder Bauteile sich verfestigt haben, obgleich es aus Gründen der Belastung der verschiedenen Bauteile natürlich wünschenswert ist, eine derartige Verfestigung zu vermeiden.the temperature of the battery 10 has dropped significantly and its components or parts have solidified, although it is of course desirable, for reasons of stress on the various components, such consolidation to avoid.

Natürlich kann in Abhängigkeit der speziellen Bauteile, die in der Batterie und deren Elementen, in dem Warmeubertragungsrohr und in den anderen Konstruktionsteilen verwendet werden, die exakte Temperatur, bei welcher eine Heizung über den Konverter 26 beginnt und endet innerhalb von Grenzen variiert werden, wie ebenfalls das Starten und Stoppen des Gebläses während der Kühlung mittels des Wärmeübertragungsrohres .Of course, depending on the specific components that are in the battery and its elements, in the heat transfer tube and used in the other parts of the construction, the exact temperature at which a Heating via the converter 26 begins and ends can be varied within limits, as can the starting and ending Stopping the fan during cooling by means of the heat transfer tube.

Obzwar ein einfaches Wärmeübertragungsrohr, das Kalium als aktives verdampfbares Material enthält, in Fig. 1 gezeigt ist, und sowohl für die Heizung und Kühlung geeignet ist, können an dessen Stelle mehrere derartiger Wärmeübertragungsrohre vorgesehen sein. Ferner können getrennte Wärmeübertragungsrohre verwendet werden für die Aufheizung und die Kühlung. So kann ein Wärmeübertragungsrohr, das Kalium als aktives Material enthält, von dem Abteil 27, wo es sich in die Schar 12 hineinverzweigt insbesondere an den heißeren Stellen wie bei 42, in das Abteil 18 führen, in welchem dieses Wärmeübertragungsrohr eine Kühlzone 23 aufweist. Ein weiteres Wärmeübertragungsrohr, das beispielsweise Natrium als aktives Material enthält, kann in diesem Fall seine Heizzone 25 in dem Abteil 20 aufweisen und kann sich in die Schar oder Ansammlung 12 der Elemente hineinverzweigen insbesondere an den kühleren Teilen wie z.B. bei 44.Although a simple heat transfer tube containing potassium as the active vaporizable material is shown in FIG is, and is suitable for both heating and cooling, several such heat transfer tubes can in its place be provided. Furthermore, separate heat transfer tubes can be used for the heating and the Cooling. Thus, a heat transfer tube containing potassium as an active material can be accessed from compartment 27 where it branches into the coulter 12, in particular at the hotter spots as at 42, lead into the compartment 18, in which this heat transfer tube has a cooling zone 23. Another heat transfer tube, for example Contains sodium as an active material, in this case can and can have its heating zone 25 in the compartment 20 branch into the flock or accumulation 12 of the elements, in particular at the cooler parts such as e.g. at 44.

In Fig. 2 ist ein typisches Wärmeübertragungsrohr schematisch dargestellt und die gleichen Bezugszeichen sind für die gleichen Teile in Fig. 1 verwendet; das Wärmeübertragungsrohr ist allgemein mit 22 bezeichnet und die Abzweigungsrohre 38 sind zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen. In Fig. 2, a typical heat transfer tube is shown schematically and the same reference numerals are used for same parts used in Fig. 1; the heat transfer tube is indicated generally at 22 and the branch tubes 38 are omitted for simplicity of illustration.

Das dargestellte Wärmeübertragungsrohr 22 weist ein an den Enden geschlossenes Rohr 46 aus rostfreiem oder korrosionsbeständigem Stahl auf, welches an der Innenfläche des gekrümmten Abschnittes mit einem verflochtenen Material 48 aus einem rostfreien Stahl ausgefüttert ist. Das Material 48 ist fibrös und/oder porös und ist in seinem Inneren mit Kapillaren für den Transport von geschmolzenem aktiven Material wie beispielsweise Natrium, Kalium oder dgl.' durch Kapillarwirkung versehen. Die Außenseite des gekrümmten Abschnitts des Rohres 46 ist mit einem Gehäuse oder Belag 50 aus Kupfer versehen. Elektrische Leitungen 52 und 54 sind mit gegenüberliegenden Enden des Gehäuses oder der Ummantelung 50 verbunden; die Leitung 54 ist mit einem Anschluß (nicht gezeigt) der Elementenschar 12(Fig. 1) verbunden. Das verflochtene Material enthält das aktive Material sorbiert in seinen Poren und innerhalb des Wärmeübertragungsrohres besteht ein Vakuum.The illustrated heat transfer tube 22 has a closed-ended tube 46 made of stainless or corrosion-resistant steel, which on the inner surface of the curved portion is lined with an interwoven material 48 made of a stainless steel. The material 48 is fibrous and / or porous and is inside with capillaries for the transport of molten active material such as sodium, potassium or the like. ' provided by capillary action. The outside of the curved Section of the tube 46 is provided with a housing or lining 50 made of copper. Electrical lines 52 and 54 are connected to opposite ends of the housing or shell 50; line 54 is with a Connection (not shown) of the array of elements 12 (Fig. 1) connected. The intertwined material contains the active one Material sorbs in its pores and there is a vacuum inside the heat transfer tube.

Im Betrieb erhält die Heizzone 25 Wärme von der Wärmequelle (den Konverter 26 von Fig. 1) welcher das in dem verflochtenen Material 48 sorbierte aktive Material schmilzt und anschließend verdampft. Das verdampfte aktive Material bewegt sich längs des Inneren des Rohres in Richtung der Pfeile und wird an der Kühlzone 23, welche als Kühlkörper wirkt, kondensiert. Das kondensierende aktive Material wird in dem verflochtenen Material 48 in der Kühl zone 23 sorbiert und wird in flüssiger Form durch Kapillarwirkung längs des verflochtenen Materials 48 zurück in die Heizzone transportiert, in welcher es erneut verdampft wird.In operation, the heating zone 25 receives heat from the heat source (the converter 26 of Fig. 1) which is in the braided Material 48 melts sorbed active material and then evaporates. The vaporized active material moves along the inside of the tube in the direction of the arrows and is attached to the cooling zone 23, which acts as a heat sink acts, condenses. The condensing active material is in the braided material 48 in the cooling zone 23 sorbed and is in liquid form by capillary action along the interwoven material 48 back into the heating zone transported, in which it is evaporated again.

Dadurch ergibt sich ein kontinuierlicher Prozeß der Verdampfung in der Zone 25 und der Kondensierung in der Zone 23, wobei das aktive Material längs des Inneren des Rohres als Dampf von der Zone 25 zur Zone 23 und zurück als Flüssigkeit in dem verflochtenen Material von der Zone 23 zur Zone 25 strömt. Wärme wird im wesentlichen als latente Verdampfungswärme von der Zone 25 zur Zone 23 transportiert.This results in a continuous process of evaporation in zone 25 and condensation in the zone 23, with the active material along the interior of the tube as vapor from zone 25 to zone 23 and back as Liquid in the braided material from zone 23 flows to zone 25. Heat is transported from zone 25 to zone 23 essentially as latent heat of vaporization.

bei einem
Es ist klar, daß / Wärmeübertragungsrohr 22, das Rohrab-
at a
It is clear that / heat transfer tube 22, the tube adapter

zweiqungen 38 aufweist, wie anhand Fig. 1 und währendhas two measurements 38, as shown in FIG. 1 and during

- gezeigt,- shown

der Heizung der Batterieansammlung 12/jede Rohrabzweigung verflochtenes Material 48 aufweist ( wenn auch nicht notwendigerweise eine Kupferuiranantelung). Ferner wirkt im wesentlichen die Gesamtheit des Wärmeübertragungsrohres 22 in dem Durchgang 14 und die Gesamtheit jeder Rohrabzweigung 38 als Kühlzone, in welcher Kondensation folgt.the heater of the battery accumulation 12 / each branch pipe comprises braided material 48 (although not necessarily a copper coating). In addition, the essentially the entirety of the heat transfer tube 22 in the passage 14 and the entirety of each branch pipe 38 as a cooling zone, in which condensation follows.

Die Kühlzone 23 in dem Abteil 18 und das zugehörige GebläseThe cooling zone 23 in the compartment 18 and the associated fan

dann
sind/nicht betriebsfähig. Gleichermaßen wirken während der Kühlung im wesentlichen die Gesamtheit des Rohres 22 in dem Durchgang 14 und die. Rohrabzweigungen 38 als Heizzonen, wobei das Gebläse und die Kühl zone 23 in Betrieb und der Konverter 26 und die Heizzone 25 nicht in Betrieb sind.
then
are / not operational. Similarly, essentially all of the tube 22 in the passage 14 and the work during cooling. Pipe branches 38 as heating zones, the fan and the cooling zone 23 in operation and the converter 26 and the heating zone 25 not in operation.

Eine Ausgestaltung des Wärmeübertragungsrohres 22 ist in Fig. 2 in unterbrochenen Linien dargestellt, in welcher es in ein sogenanntes gasgesteuertes Wärmeübertragungsrohr oder Wärmeübertragungsrohr mit variabler Konduktanz (variablem Leitwert) umgewandelt werden kann. Das Wärme-Übertragungsrohr 22 in dieser Form weist eine Verlängerung oder zusätzliche Kammer 56 auf, die mit seinem Ende verbunden ist und eine Kühlzone 23 über einen Durchgang 58 aufweist. Die Kammer 56 ist aus rostfreiem Stahl und zusammenhängend mit dem Rohr 46 des Rohres 22 ausgebildet .An embodiment of the heat transfer tube 22 is shown in broken lines in FIG. 2, in which it into a so-called gas-controlled heat transfer tube or heat transfer tube with variable conductance (variable conductance) can be converted. The heat transfer tube 22 in this form has an extension or additional chamber 56 connected at its end and a cooling zone 23 via passage 58 having. The chamber 56 is made of stainless steel and is integral with the tube 46 of the tube 22.

Das Rohr 22 und die Verlängerung 56 in dieser Ausführungsform enthalten ein geeignetes inertes Gas, das inert ist gegenüber den anderen verwendeten Materialien und einen geeigneten Druck aufweist.The tube 22 and extension 56 in this embodiment contain a suitable inert gas that is inert compared to the other materials used and has a suitable pressure.

Im Betrieb bewegt sich wie vorstehend beschrieben verdampftes aktives Material längs des Inneren des Rohres 22 von der Heizzone 25 zur Kühlzone 23. Dieser sich bewegende Dampf schiebt das inerte Gas längs des Rohres 22 zur Verlängerung 56 hin, bis die Verlängerung 56 mit dem inerten Gas gefüllt ist, welches ebenfalls den Durchgang 58 und einen Abschnitt des Rohres 22 angrenzend an den Durchgang 58 füllt. Es bildet sich eine scharfe Schnittfläche zwischen dem inerten Gas und dem Dampf aus und das Gas in dem Rohr 22 verhindertIn operation, as described above, vaporized active material moves along the interior of the tube 22 from the Heating zone 25 to cooling zone 23. This moving steam pushes the inert gas along tube 22 for extension 56 down until the extension 56 is filled with the inert gas, which also has the passage 58 and a section of the tube 22 adjacent to the passage 58 fills. A sharp interface forms between the inert Gas and the steam out and the gas in the pipe 22 is prevented

einen Zugang des Dampfes wenigstens zu einem Teil der Wandung des Rohres 22 in der Kühlzone. Die Schnittfläche ist mit 60 in Fig. 2 bezeichnet und es ist ersichtlich, daß während des Betriebs im stabilen Zustand des Rohres nur der Bereich der Kühlzone 23 auf derselben Seite der Schnittfläche 40 wie der Heizzone 25 verfügbar ist zur Kondensation verdampften aktiven Materials.an access of the steam to at least part of the wall of the tube 22 in the cooling zone. The cut surface is indicated at 60 in Fig. 2 and it can be seen that during during operation in the stable state of the pipe, only the area of the cooling zone 23 on the same side of the cut surface 40 such as the heating zone 25 is available for condensation of vaporized active material.

Im Betrieb wird eine ansteigende Aufheizung in der Heizzone, d.h. ein erhöhter Wärme eingang in die Heizzone 25, zu einer erhöhten Verdampfungsrate und zu einer Erhöhung des Druckes in dem Rohr 22 führen. Der erhöhte Druck führt dazu, das inerte Gas in der Verlängerung 26 zu komprimieren und die Schnittfläche 60 zu der Verlängerung 56 hin zu bewegen, wodurch eine vergrößerte Fläche der Kühl zone 56 für den Dampf auf der Seite der Schnittfläche 60 gegenüber der Verlängerung 56 freigelegt wird. Die Kapazität der Kühlzone 23 wird dadurch vergrößert. Die Art und der Druck des inerten Gases in dem Wärmeübertragungsrohr 22'können ausgewählt werden, wobei die Art des aktiven Materials und die Temperatur, bei welcher es verdampft wird, berücksichtigt werden, zusammen mit dem Volumen und den linearen Abmessungen des Rohres und der Verlängerung 56, so daß ein leichter Temperaturanstieg, der von einer erhöhten Wärmeleistung in der Heizzone 25 resultiert, verbunden ist mit einer wesentlichen Bewegung der Schnittfläche 60 weg von der Heizzone und einem wesentlichen Ansteigen der Kapazität der Kühlzone 23. Entsprechend bewegt ein Abfall der Heizleistung in der Zone 25 die Schnittfläche 60 nach links und vermindert die Kapazität der Kühlzone 23 wiederum bei einem relativ geringen Temperaturwechsel. Die Verwendung des inerten Gases und der Verlängerung 56 erbringen wesentliche Variationsmöglichkeiten in der Kapazität des Wärmeübertragungsrohres 22/in der Dauer des Wärmetransfers von der Zone 25 zu der Zone 23 mit relativ geringen und oft vernachlässigbaren Temperaturwechseln, bei welchen Wärme transferiert wird, d.h. bei welchen Wärme in der Kühlzone aufgenommen wird.During operation, increasing heating in the heating zone, i.e. increased heat input into heating zone 25, becomes one lead to increased evaporation rate and to an increase in the pressure in the pipe 22. The increased pressure leads to that compressing inert gas in extension 26 and moving cutting surface 60 toward extension 56, whereby an enlarged area of the cooling zone 56 for the steam on the side of the cut surface 60 opposite the Extension 56 is exposed. The capacity of the cooling zone 23 is thereby increased. The type and pressure of the inert Gas in the heat transfer tube 22 'can be selected taking into account the type of active material and the temperature at which it is vaporized, together with the volume and linear dimensions of the tube and the extension 56, so that a slight increase in temperature, which results from an increased heat output in the heating zone 25 is connected to a substantial movement of the cutting surface 60 away from the heating zone and a substantial increase in the capacity of the cooling zone 23. Correspondingly, a decrease in the heating power moves in the zone 25 the cut surface 60 to the left and reduces the capacity of the cooling zone 23 again at one relatively small temperature change. The use of the inert gas and the extension 56 provide substantial benefits Possible variations in the capacity of the heat transfer tube 22 / in the duration of the heat transfer from the Zone 25 to zone 23 with relatively small and often negligible temperature changes at which heat is transferred, i.e. at which heat is absorbed in the cooling zone.

Die Verwendung eines Wärmeübertragungsrohres zum Heizen der Batterie mit Hilfe des katalytischen Konverters weist den Vorteil auf, daß das Wärmeübertragungsrohr jede ungleichförmige Leistung aus dem Konverter glättet oder richtet und eine Leistungsdichte an der Kühlzone 23 erbringt, welche geringer ist als die Leistungsdichte, bei welcher Wärme durch den Konverter geliefert wird. Die Verwendung des katalytischen Konverters weist den Vorteil auf, daß kein Zündsystem erforderlich ist, daß die Temperaturen einfach zu steuern sind, daß keine Flammen erzeugt werden, und daß eine Verbrennung erfolgt mit einem akzeptablen vollständigen Grad bei akzeptablen geringen Temperaturen mit geringen Brennstoff/Luft-Verhältnissen. Das System ist zuverlässig und, wenn erwartet wird, daß das Wärmeübertragungsrohr nur wenige Male im Jahr verwendet werden sollte, wird die Verwendung eines geeigneten Brennstoffs aus einem Kohlenwasserstoff, wie beispielsweise Benzin , Butan oder Propan, wirtschaftlich akzeptabel sein, da es nur in extrem geringen Mengen verwendet wird, auch wenn gefordert wird, daß es vollständig frei ist von katalytischen Giften, und es teuer sein kann. Platin oder Paladium sind typischerweise in einem porösen keramischen Substrat vorgesehen. The use of a heat transfer tube to heat the battery with the aid of the catalytic converter has the advantage that the heat transfer tube any irregular Power from the converter smooths or directs and a power density on the cooling zone 23 provides, which is less than the power density at which heat is delivered by the converter. Using the catalytic converter has the advantage that no ignition system is required that the temperatures are simple what is to be controlled is that no flames are generated and that combustion occurs to an acceptable degree Degrees at acceptably low temperatures with low fuel / air ratios. The system is reliable and if the heat pipe is expected to be used only a few times a year, is the use of a suitable fuel from a hydrocarbon such as gasoline, butane or propane, would be economically acceptable since it is used in extremely small amounts, even when requested becomes that it is completely free of catalytic poisons, and it can be expensive. Are platinum or palladium typically provided in a porous ceramic substrate.

Obgleich beschrieben worden ist, daß die Rohrabzweigungen 38 des Wärmeübertragungsrohres in Form von radial sich erstreckenden Speichen ausgebildet sind, kann eine Rohrabzweigung natürlich spiralförmig oder kreisförmig/(mxt einem Durchmesser der gleich ist dem der Anordnung 12 mit einem radialen Ast, der diese Spirale oder den Kreis mit dem nach oben sich erstreckenden Wärmeübertragungsrohr 22 verbindet) oder eine andere geeignete Gestalt aufweisen. Ferner ist es möglich, daß das einfache nach oben stehende mittlere Rohr 22 allein angeordnet sein kann. Ferner ist hervorzuheben, daß ein nach oben sich erstreckendes zentrales Rohr 22 die Kapillarwirkung in dem Wärmeübertragungsrohr bei der Rückführung des kondensierten Kaliums nach unten unterstützt sowohl während der Auf heizung als auch während einer Notkühlung.Although it has been described that the pipe branches 38 of the heat transfer tube in the form of radially extending spokes are formed, a pipe branch can of course spiral or circular / (mxt a diameter which is the same as that of the arrangement 12 with a radial branch that this spiral or the circle with the upwardly extending heat transfer tube 22) or have some other suitable shape. Furthermore, it is possible that the simple upward standing central tube 22 can be arranged alone. Furthermore is emphasize that an upwardly extending central tube 22 is the capillary action in the heat transfer tube supports the return of the condensed potassium downwards both during the heating up and during a Emergency cooling.

Claims (13)

Patentanwälte · European Patent Attorneys Dr. W. Müller-Bore f Dr. Paul Deufel Dipl.-Chem., Dipl.-Wirtsdi.-Ing. Dr. Alfred Sdrön DipL-Chem. Werner Hertel Dipl.-Phys. Dr. Müller-Born und Partner · POB 28 0247 · D-MOO Mündien 26 Dietrich Lewald Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Dieter Otto Dipl.-Ing. Ot/la - S 4075 *9· JAN. f.994 South African Inventions Development Corporation Pretoria, Transvaal Province, Republic of South Africa Stromspeicherbatterie AnsprüchePatent Attorneys European Patent Attorneys Dr. W. Müller-Bore f Dr. Paul Deufel Dipl.-Chem., Dipl.-Wirtsdi.-Ing. Dr. Alfred Sdrön DipL-Chem. Werner Hertel Dipl.-Phys. Dr. Müller-Born and Partner · POB 28 0247 · D-MOO Mündien 26 Dietrich Lewald Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Dieter Otto Dipl.-Ing. Ot / la - S 4075 * 9 JAN. f.994 South African Inventions Development Corporation Pretoria, Transvaal Province, Republic of South Africa Electricity storage battery claims 1. Stromspeicherbatterie (10) aus einer Vielzahl von elektrisch1. Power storage battery (10) made of a variety of electric elektrochemischen zusammengeschalteten/Sekundärelementen (12), die innerhalb eines thermisch isolierenden Gehäuses (16) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , daß ein oder mehrere Wärmeübertragungsrohre (22) vorgesehen sind, die wenigstens teilweise im Inneren des Gehäuses angeordnet sind, daß ein oder mehrere der Wärmeübertragungsrohre mit einem katalytischer! Konverter (26) zur flammenlosen katalytischen Verbrennung von Kohlenwasserstoffbrennstoffen versehen ist bzw. sind, und daß jeder Konverter eine Wärmequelle für die Lieferung von Wärme über das verbundene Wärmeübertragungsrohr oder die verbundenen Wärmeübertragungsrohre in das Innere des Gehäuses bildet.electrochemical interconnected / secondary elements (12) within a thermally insulating housing (16) are arranged, characterized in that one or more Heat transfer tubes (22) are provided, which are at least partially arranged in the interior of the housing that a or more of the heat transfer tubes with a catalytic! Converter (26) to the flameless catalytic Combustion of hydrocarbon fuels is provided and that each converter is a heat source for the supply of heat via the connected heat transfer tube or forms the connected heat transfer tubes into the interior of the housing. D-8000 München 2 POB 2G 02 47 Kabel: Telefon Telecopier Infotec G400 B Telex D-8000 Munich 2 POB 2G 02 47 Cable: Telephone Telecopier Infotec G400 B Telex ΠΤί + ΠΙ f089)229Ü43 S-2-1285ΠΤί + ΠΙ f089) 229Ü43 S-2-1285 2. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder katalytische Konverter (26) an oder in dem Gehäuse (16) befestigt ist.2. Battery according to claim 1, characterized in that each catalytic converter (26) is attached to or in the housing (16). 3. Batterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Wärmeübertragungsrohr (22) sich durch das Gehäuse (16) vom Inneren des Gehäuses zu dessen Außenseite erstreckt und daß der katalytische Konverter (26) außerhalb des Gehäuses angeordnet ist.3. Battery according to claim 1 or 2, characterized in that at least one heat transfer tube (22) extends through the housing (16) from the inside of the housing to the outside thereof and that the catalytic converter (26) is arranged outside the housing. 4. Batterie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Wärmeübertragungsrohr (22) mit einer elektrischen Durchkontaktierung (50, 52, 54) vom Inneren des Batteriegehäuses zu dessen Außenseite verbunden ist, und daß die Durchkontaktierung an der gleichen Stelle durch das Gehäuse verläuft wie das zugehörige Wärmeübertragungsrohr.4. Battery according to claim 3, characterized in that at least one heat transfer tube (22) with an electrical through-connection (50, 52, 54) from the interior of the battery housing to the latter Outside is connected, and that the via runs at the same point through the housing as the associated heat transfer tube. 5. Batterie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Durchkontaktierung elektrisch leitendes Material aufweist, welches ein äußeres Gehäuse (50) urn das Wärmeübertragungsrohr bildet.5. Battery according to claim 4, characterized in that the electrical plated through-hole comprises electrically conductive material which forms an outer housing (50) around the heat transfer tube. 6. Batterie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Durchkontaktierung elektrisch leitendes Material aufweist, das in einem Längsdurchgang oder in einer äußeren Nut in dem Wärmeübertragungsrohr angeordnet ist, in welchem es einen6. Battery according to claim 4, characterized in that the electrical plated through-hole having electrically conductive material in a longitudinal passage or in an outer groove in the heat transfer tube is arranged in which there is a 2Q elektrischen Leiter entfernt vom Inneren des Wärmeübertragungsrohres bildet.2Q electrical conductor removed from the inside of the heat transfer tube forms. 7. Batterie nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Durchkontaktierung7. Battery according to one of claims 4 to 6, characterized marked that the via οι- innerhalb des Gehäuses mit einem der Anschlüsse der obοι- within the housing with one of the connections of the if Batterie (10) verbunden ist.Battery (10) is connected. 8. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da-8. Battery according to one of the preceding claims, there- durch gekennzeichnet , daß jeder katalytische Konverter (26) als Katalysator ein Metall aus der Gruppe aufweist, die Platin und Paladium enthält.characterized in that each catalytic converter (26) is a metal as a catalyst from the group that includes platinum and palladium. 9. Batterie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Katalysator in den Poren eines porösen keramischen Substrates enthalten ist.9. Battery according to claim 8, characterized in that the catalyst in the pores of a porous ceramic substrate is included. 10. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (12) Hochtemperaturelemente sind und eine Betriebstemperatur im Bereich von 100 bis 500° C aufweisen, und daß jedes Wärmeübertragungsrohr (22) als aktives verdampfbares Material eine Substanz aus der Gruppe enthält, die sich aus Natrium und Kalium zusammensetzt.10. Battery according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the elements (12) have high temperature elements and have an operating temperature in the range of 100 to 500 ° C, and that each Heat transfer tube (22) contains as active vaporizable material a substance selected from the group which composed of sodium and potassium. 11. Batterie nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Wärmeübertragungsrohr (22) in seinem Inneren verflochtenes Material (48) aufweist und daß das Rohr Wände und verflochtenes Material aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Nickel und rostfreien oder korosionsfesten Stahl enthält.11. Battery according to claim 10, characterized in that each heat transfer tube (22) has interwoven material (48) in its interior and that the tube has walls and interwoven material, selected from the group consisting of nickel and stainless or corrosion-resistant steel. 12. Batterie nach Anspruch 10 oder 11, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das aktive verdampfbare Material Kalium ist und daß das Wärmeübertragungsrohr an einer Stelle entfernt von seinem zugeordneten katalytischen Konverter (26) mit einer Kühlzone (23) ausgebildet ist.12. Battery according to claim 10 or 11, characterized in that g e k e η η, that the active vaporizable material is potassium; and that the heat transfer tube is attached to a Position away from its associated catalytic converter (26) with a cooling zone (23) is. 13. Batterie nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Kühlzone (23) und der katalytische Konverter (26) in getrennten Abteilen (18, 20) in dem Gehäuse (16) vorgesehen sind, und daß die Abteile getrennt von einem Abteil im Gehäuse angeordnet sind, in welchem die Elemente angeordnet sind.13. Battery according to claim 12, characterized in that the cooling zone (23) and the catalytic Converters (26) are provided in separate compartments (18, 20) in the housing (16), and that the Compartments are arranged separately from a compartment in the housing in which the elements are arranged.
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