DE4029018A1 - Batterie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie, bestehend aus zumindest einem Batterietrog, der Einzelzellen umschließt und eine untere Öffnung für ein gasförmiges Medium, eine untere Verteilungs­ einrichtung für das gasförmige Medium, mit der sich über die Höhe der Einzelzellen erstreckende Strömungskanäle verbunden sind, und wenigstens eine obere Öffnung aufweist, wobei an eine der Öffnungen eine Druckleitung angeschlossen ist.

Eine derartige Ausführungsform läßt sich der DE-C2-28 35 501 ent­ nehmen. Bekannt ist somit eine Batterie mit Zuführungs­ sammelkanälen für eine Flüssigkeit oder ein Gas, die einen stromab sich verjüngenden Querschnitt besitzen und mit Ableitungssammelkanälen, die einen stromab sich erweiternden Querschnitt besitzen, wobei die Zuführungsöffnung und die Aus­ trittsöffnung einander diametral gegenüberliegen. Die Batterie besteht dabei aus zu ummantelten Zellenblöcken zusammengefaßten Einzelzellen, die so angeordnet sind, daß die Zwischenräume zwi­ schen den Zellenblöcken Kanäle für ein Kühl- oder Heizmedium bilden. Die das Medium zu- und abführenden Sammelkanäle sind außerhalb der Zellenblöcke angeordnet und teilweise in einem isolierenden Material ausgebildet. Der Eintrittskanal liegt da­ bei in einer Ebene unterhalb der Zellenunterkante, während der Sammelkanal in einer Ebene oberhalb der Zellenblockoberkante liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Batterie der ein­ gangs erläuterten Bauart hinsichtlich ihres Kühlungssystems zu verbessern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Batterie der ein­ gangs erwähnten Art, insbesondere sehr große und schwere Batte­ rien, hinsichtlich ihrer Handhabung und ihrer Temperaturstabi­ lisierung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Batterietrog mehrere Trogmodule umschließt, die jeweils aus ei­ nem Modulbehälter bestehen, dessen Boden mit den zwischen den Einzelzellen verlaufenden Strömungskanälen fluchtende Boden­ öffnungen aufweist und daß die Verteilungseinrichtung vertikale Trennstege aufweist, auf deren Oberkante der Boden des be­ treffenden Modulbehälters abgedichtet aufliegt.

Erfindungsgemäß ist die Batterie in mehrere Trogmodule aufge­ teilt, die für sich aus dem Batterietrog herausgehoben werden können. Die Belüftung der Einzelzellen erfolgt modulweise über die Öffnungen in dem Boden des jeweiligen Modulbehälters, wobei unterhalb jedes Modulbehälters Trennstege vorgesehen sind, auf die der Modulbehälter aufgesetzt wird und die den Raum unterhalb des Modulbehälters so abdichten, daß das gasförmige Medium aus­ schließlich an den Einzelzellen vorbeigeleitet wird und nicht etwa weitgehend wirkungslos durch den Zwischenraum zwischen den Trogmodulen strömt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bilden die Trennstege unterhalb jedes Moduls eine geschlossene Kammer, die lediglich zur Öffnung im Trogboden hin geöffnet ist, um von dort das gasförmige Medium aus der Druckleitung aufzunehmen oder - falls der Anschluß der Druckleitung an der oberen Öffnung er­ folgt - das gasförmige Medium durch die Öffnung im Trogboden aus dem Batterietrog herauszuleiten.

Um zu verhindern, daß bei Beschädigung einer Zelle Elektrolyt aus dem Batterietrog austritt oder in die Druckleitung gerät, ist es zweckmäßig, wenn an die untere, im Trogboden vorgesehene Öffnung ein in den Batterietrog ragender und offen ausmündender Rohrstutzen angeschlossen ist. Dem gleichen Zweck dient die An­ ordnung der Bodenöffnung außerhalb des Bereiches oberhalb der unteren Öffnung für das gasförmige Medium.

Zur seitlichen Beabstandung der Einzelzellen ist es zweckmäßig, wenn zwischen den Einzelzellen Rippenplatten vorgesehen sind, die jeweils bei einer Bodenöffnung angeordnet sind und die Strömungskanäle bilden.

Obwohl der Batterietrog an seiner Oberseite für bestimmte Anwen­ dungsfälle zur Sicherung der Zellen gegen Herausfallen bei einem Unfall verschließbar sein soll, sind eine einfache Bestückung der erfindungsgemäßen Batterie und insbesondere eine sichere Ab­ leitung des gasförmigen Mediums durch die obere Öffnung dann ge­ währleistet, wenn der Batterietrog oben durch zumindest einen schwenkbar gelagerten Deckel verschlossen ist, dessen Auflage­ fläche zur Bildung wenigstens einer oberen Öffnung ausgeklinkt ist.

Der erfindungsgemäße Aufbau der Batterie gibt die Möglichkeit, diese als auf ein Fahrzeug aufsetzbare Wechselbatterie auszu­ bilden.

Das gasförmige Medium wird vorzugsweise als Kühlmedium verwen­ det, wofür vorzugsweise Luft benutzt werden kann. Durch die vorgesehene zwangsweise Luftführung zwischen den Einzelzellen läßt sich sicherstellen, daß die Batterie immer im optimalen Temperaturbereich arbeitet. Zugleich aber läßt sich verhindern, daß sich unter der oberen Abdeckung des Batterietrogs eine zündfähige Wasserstoffkonzentration bildet.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche und werden in Verbindung mit weiteren Vorteilen der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung sind einige als Beispiele dienende Ausführungs­ formen der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 im Querschnitt einen auf eine Kühlmedium- Druckleitung aufgesetzten Batterietrog mit zwei hintereinander eingehängten Trogmodulen;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen auf eine Kühlmedium- Druckleitung aufgesetzten Batterietrog mit zwei nebeneinander eingehängten Trogmodulen;

Fig. 3 einen Modulbehälter in Seitenansicht und

Fig. 4 den Modulbehälter gemäß Fig. 3 in Unteransicht.

Von einer Batterie ist in Fig. 1 ein Batterietrog 1 darge­ stellt, der mit einer unteren, mittig in seinem Trogboden 2 an­ geordneten Eintrittsöffnung 3 auf einen Anschlußstutzen 4 einer Druckleitung 5 für ein gasförmiges Kühlmedium aufgesetzt ist. Zwischen dem Anschlußstutzen 4 und dem Trogboden 2 ist eine Dichtung 6 vorgesehen, die einen dichten Anschluß der Eintritts­ öffnung 3 am Anschlußstutzen 4 gewährleistet. An dem freien Ende der Druckleitung 5 ist ein Lüfter 7 vorgesehen. Der Batterietrog 1 ist oben durch zwei schwenkbar gelagerte Deckel 8 (siehe Fig. 2) verschlossen, deren Anschlagfläche zur Bildung von Kühl­ medium Austrittsöffnungen 9 ausgeklinkt ist.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind in den Bat­ terietrog 1 zwei hintereinanderliegende Trogmodule 10 einge­ hängt. Geht man davon aus, daß Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Batterietrog gemäß Fig. 1 darstellt, so sind in den Batterietrog 1 insgesamt vier Trogmodule 10 eingehängt. Jeder Trogmodul 10 besteht aus einem oben vorzugsweise aus beschichte­ tem Stahl hergestellten Modulbehälter 11 (siehe insbesondere Fig. 3), dessen Boden 11a mit zahlreichen Bodenschlitzen 12 versehen ist (siehe Fig. 4). Jeder Modulbehälter 11 nimmt mehre­ re Einzelzellen 13 auf, zwischen denen Rippenplatten 14 angeord­ net sind, die jeweils über zumindest einem Bodenschlitz 12 ste­ hen und zwischen jeweils zwei benachbarten Einzelzellen 13 einen Führungskanal für das Kühlmedium zwischen Eintrittsöffnung 3 und Austrittsöffnungen 9 bilden.

Zur Verteilung des durch die Eintrittsöffnung 3 einströmenden Kühlmediums auf die einzelnen Führungskanäle ist der Raum unmit­ telbar oberhalb des Trogbodens 2 in vier Verteilungskammern 15a, 15b, 15c, 15d unterteilt. Jede Kammer weist einen umlaufen­ den Trennsteg 16 auf, der auf seiner Oberkante mit einer Dich­ tung 17 bestückt ist, auf der jeweils ein Modulbehälter mit sei­ nem Boden 11a abdichtend aufliegt. Die von dem Trennsteg 16 ei­ ner Kammer umschlossene Fläche ist somit etwas kleiner als die Standfläche des Modulbehälters 11. Jede Kammer 15a bis 15d ist an die bzw. eine Eintrittsöffnung 3 für das Kühlmedium ange­ schlossen. Fig. 2 läßt erkennen, daß die Druckleitung 5 zwei ne­ beneinander angeordnete Anschlußstutzen 4 aufweist, auf denen der Batterietrog 1 mit zwei zugeordneten Eintrittsöffnungen 3 aufliegt.

An jeder untere Eintrittsöffnung 3 im Trogboden 2 ist ein in den Bereich der Verteilungskammern 15a bis 15d ragender und hier of­ fen ausmündender Rohrstutzen 18 angeschlossen. Hierdurch wird verhindert, daß bei Beschädigung einer Zelle Elektrolyt in die Druckleitung 5 gerät. Die Kammern 15a bis 15d können jeweils gummiert sein. Bei der dargestellten Ausführungsform versorgt jeweils ein Anschlußstutzen 4 bzw. eine mit einem Rohrstutzen 18 bestückte Eintrittsöffnung 3 zwei Einzelwannen mit dem Kühlmedi­ um. Die Bodenschlitze 12 der Modulbehälter 11 bzw. die unteren Eintrittsöffnungen 3 sind jeweils so angeordnet, daß kein Boden­ schlitz 12 unmittelbar über einer Eintrittsöffnung 3 liegt. Auch dadurch wird sichergestellt, daß bei mechanischer Beschädigung einer Zelle die etwaig auslaufende Säure nicht in die Drucklei­ tung 5 gelangen kann.

Eine erfindungsgemäße Batterie kann auch als auf ein Fahrzeug aufsetzbare Wechselbatterie ausgebildet sein. In diesem Fall ist die in Längsrichtung vorzugsweise mittig unterhalb des Batterie­ troges 1 angeordnete Druckleitung 5 fest am Fahrzeug angebracht, wobei der Lüfter 7 an die Druckleitung 5 angeflanscht sein kann. Für den Batterietrog 1 ist dann am Fahrzeug eine Aufnahme vorge­ sehen, die sicherstellt, daß beim Einsetzen eines Batterietroges in seiner Aufnahme zwangsläufig die im Trogboden 2 vorgesehenen Eintrittsöffnungen 3 mit den zugeordneten Anschlußstutzen 4 der Druckleitung 5 fluchten, wobei die für jeden Anschlußstutzen vorgesehene Dichtung 6 unter der Wirkung des Eigengewichtes des Batterietroges 1 automatisch eine Abdichtung sicherstellt.

Als Kühlmedium kann Luft Verwendung finden, die bei der erfindungsgemäßen Batterie zugleich auch eine Reduzierung der Wasserstoffkonzentration bewirkt. Die durch die Eintrittsöffnun­ gen 3 in die Verteilungskammern 15a bis 15d einströmende Luft strömt durch die Bodenschlitze 12 der einzelnen Modulbehälter 11 hindurch, wird dann zwangsweise an den Zellenwänden vorbei­ geführt, nimmt hier Wärme auf und strömt dann über die Austrittsöffnungen 9 wieder ab. Dadurch wird sichergestellt, daß die Batterie immer im optimalen Temperaturbereich arbeitet. Um dabei sicherzustellen, daß die Kühlluft nicht um die einzelnen Modulbehälter 11 herum, sondern ausschließlich durch die Modul­ behälter hindurch strömt, sind die vier voneinander luftdicht abgeschlossenen Verteilungskammern 15a bis 15d vorgesehen, die nach oben jeweils von dem auf dem Trennsteg 16 abdichtend auf­ liegenden Trogmodul 10 abgeschlossen sind. Durch die durch den Batterietrog 1 hindurchgeführte Kühlluft wird ferner verhindert, daß sich unter den Deckeln 8 des Batterietroges 1 eine zündfähi­ ge Wasserstoffkonzentration bilden kann. Denn der sich hier bil­ dende Wasserstoff wird kontinuierlich mit Kühlluft vermischt und dadurch aus dem Batterietrog 1 abgeführt. Die pro Zeiteinheit durch den Batterietrog hindurchgeführte Luftmenge wird dabei so gesteuert, daß die Wasserstoffkonzentration im gesamten Batterieraum einen vorgegebenen Grenzwert nicht übersteigt.

Claims (10)

1. Batterie, bestehend aus zumindest einem Batterietrog (1), der Einzelzellen (13) umschließt und eine untere Öffnung (3) für ein gasförmiges Medium, eine untere Verteilungseinrichtung für das gasförmige Medium, mit der sich über die Höhe der Einzelzellen (13) erstreckende Strömungskanäle verbunden sind, und wenigstens eine obere Öffnung (9) auf­ weist, wobei an eine der Öffnungen (3, 8) eine Druckleitung (5) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Batterietrog (1) mehrere Trogmodule (10) umschließt, die jeweils aus einem Modulbehälter (11) bestehen, dessen Boden (11a) mit den zwischen den Einzelzellen (13) verlaufenden Strömungskanälen fluchtende Bodenöffnungen (12) aufweist und daß die Verteilungseinrichtung vertikale Trennstege (16) aufweist, auf deren Oberkante der Boden (11a) des betreffenden Modulbehälters (11) abgedichtet aufliegt.

2. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennstege (16) unterhalb jedes Modulbe­ hälters eine abgeschlossene Verteilungskammer (15a, 15b, 15d) bilden.

3. Batterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite der Trennstege (16) eine Dichtung (17) angeordnet ist.

4. Batterie nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die untere, im Trogboden (2) vorgesehene Öffnung (3) ein in den Bereich der geschlossenen Kammern (15a, 15b, 15d) ragender, offen ausmündender Rohrstutzen (18) ange­ schlossen ist, zu dem hin die geschlossenen Kammern (15a, 15b, 15d) offen sind.

5. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenöffnungen (12) außerhalb des Bereiches oberhalb der unteren Öffnung (3) angeordnet sind.

6. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Einzelzellen (13) Rippenplatten (14) vorgesehen sind, die jeweils bei einer Bodenöffnung (12) angeordnet sind und die Strömungskanäle bilden.

7. Batterie nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulbehälter (11) aus beschichtetem Metall besteht.

8. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Batterietrog (1) oben durch zumindest einen schwenkbar gelagerten Deckel (8) verschlossen ist, dessen Auflagefläche zur Bildung wenigstens einer oberen Öffnung (8) ausgeklinkt ist.

8. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als auf ein Fahrzeug aufsetzbare Wechselbatterie, deren Batterietrog (1) mit seiner unteren Öffnung (3) auf einen Anschlußstutzen (4) der am Fahrzeug fest montierten Druckleitung (5) aufsetzbar ist.

10. Batterie nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Rand des Anschlußstutzens (4) mit einer Dichtung (6) versehen ist, die unter dem Eigengewicht des Batterietroges (1) die Abdichtung zum Boden des Batterietroges (1) um die untere Öffnung (3) herum bewirkt.