FI76186C - Batterivaermare foer motorfordon. - Google Patents

Description

761 86

MOOTTORIAJONEUVON AKUN LÄMMITIN 5 BATTERIVÄRMARE FÖR MOTOFORDON

Tämän keksinnön kohteena on laturikäyttöinen akun lämmitin ja siihen liittyvä järjestely, joiden avulla ajoneuvon akku saadaan tehok-10 kaasti lämmitetyksi ja akun jäähtyminen hidastumaan.

Moottoriajoneuvoa käynnistettäessä ja käytettäessä kovilla pakkasilla on ajoneuvon akun oltava hyvässä kunnossa ja sisällettävä riittävästi käynnistyskelpoista energiaa. Matalaan lämpötilaan jäähtynyt akku tuottaa vaikeuksia käynnistettäessä. Tunnettua on myös, että 15 kylmä akku kykenee ottamaan vastaan latausvirtaa paljon vähemmän kuin lämmin akku. Näistä syistä, mikäli autoa säilytetään ulkona eikä sähkölämmitystä ole käytettävissä, on pakkasilmalla toisinaan turvauduttava akun keinotekoiseen lämmittämiseen tai muunlaiseen hankalaan käynnistyskeinoon. Myös akun lataaminen erillistä latauslaitetta käyt-20 täen voi olla tarpeen.

Akun lämmittämisessä tavallisimmin käytetty menettely on akun irroittaminen ajoneuvosta ja tuominen lämpimiin huonetiloihin. Muita keinoja ovat mm. akun saattaminen lämmittävän aineen yhteyteen esim. virtaavan nesteen avulla (ruotsalainen patenttijulkaisu 7306159-0), 25 kemialliseen reaktioon perustuva lämmön synnyttäminen (USA:n pat.

2 615 933), moottorin jäähdytysnesteen kierrättäminen akun kautta, apuakun käyttö akun lämmittämiseen sähkövastuksen avulla (USA:n pat.

3 798 072) jne. Kaikki tunnetut menetelmät ovat joko kalliita ja/tai hankalia, minkä lisäksi niihin ei yleensä liity rakenteita, jotka hidas- 30 taisivat akun jäähtymistä kylmällä ilmalla.

Akun lämmön säilyttäminen edellyttää akun ympäröimistä riittävän tehokkaalla lämpöeristeellä, mikä on sinänsä tunnettua. Akkua lämmitettäessä keskeinen kysymys on lämmitykseen tarvittavan energian saanti. Jos edelleen tarkastellaan olosuhteita, joissa verkkovirtaa ei 35 ole saatavilla, on joko turvauduttava muuntyyppiseen ulkoiseen energianlähteeseen, kuten eräissä edellä mainituissa esimerkeissä, tai sitten on pyrittävä käyttämään auton itsensä tuottamaa energiaa. Yllä mainittiin esimerkkeinä tästä jäähdytysnesteen käyttö sekä autoon sijoi- 2 76186 5 tettu apuakku sähkölämmityksen energianlähteenä.

Tämä keksintö perustuu ajoneuvon laturin tuottaman sähköenergian käyttöön akun lämmittämiseen sähkövastuksen avulla. Sähkövastuksen käyttö tähän tarkoitukseen (verkkovirran avulla) on sinänsä tunnettua, samoin laturin käyttäminen syöttötehon antajana. Laturin 10 käyttöä tällä tavoin ei sinänsä esiinny käytännössä tai kirjallisuudessa. mutta em. USA:n patenttijulkaisun 3 798 072 mukaista ratkaisua sovellettaessa tullaan myös tilanteeseen, jossa laturi syöttää akun lämmitys vastusta, joten tätäkin sovellusta on pidettävä tämän perusteella sinänsä tunnettuna. Tähän sisältyy kuitenkin ongelmia, jotka nyt 15 esillä olevan keksinnön yhteydessä on ratkaistu. Akun omaa energiasisältöä ei voi käyttää lämmitykseen, ellei prosessia ohjaa erittäin monimutkainen säätölaitteisto, joka koko ajan seuraa esim. akun varausti-laa. Myöskään apuakkua ei käytännössä voi ilman erillisiä valvontalaitteita käyttää kovilla pakkasilla ilman, että apuakku tuhoutuu jääty-20 misen kautta, tyhjennyttyään ensin. Nämä tunnettuun tekniikkaan liittyvät ongelmat voidaan keksinnön mukaan ratkaista patenttivaatimuksen tunnusmerkkiosassa esitetyllä tavalla.

Tämän keksinnön ideaan johdattavat kuvat 1 ja 2. Kuvassa 1 akku (1) on sinänsä tunnetulla tavalla ympäröity lämpöä eristävällä 25 aineella tai kuorella (2). Akun kanssa kosketuksissa, mieluimmin sen alla, on lämpöelementtiyhdistelmä (3), jonka kaaviota esittää kuva 2. Lämpöelementtiyhdistelmä sisältää lämmitysvastuksen (6) sekä lämpötilan-rajoittimen (7), joka tunnustelee välittömästi vastuksen lämpötilaa sekä samalla välillisesti akun lämpötilaa ja katkaisee virran lämpötilan nous-30 tessa liian korkeaksi. Lämpöelementti on yhdistetty ajoneuvon laturiin (5), minkä lisäksi virtapiirissä voi olla ulkolämpötilasta riippuva kytkin (4), joka katkaisee virran lämpimällä säällä. Lämpötilarajoitin (7) on tarpeen, jottei akku pääsisi lämpenemään liikaa esim. useita tunteja kestävän ajon aikana.

35 Lämpötilasta riippuvia kytkimiä (4) ja (7), jotka esiintyvät yleises tikin erilaisissa lämmityslaitteissa (mm. autojen sisätilanlämmittimissä) on tässä yhteydessä pidettävä sinänsä tunnettuina.

Myös laturin muusta kuormituksesta riippuva säädin tai kytkin saattaa olla tarpeen, jottei akun lämmittäminen tapahtuisi ajon kannalta 40 tärkeämpien laitteiden vaatiman sähköenergian kustannuksella. Tällaista säädintä ei ole merkitty kuviin näkyviin, koska se on (samoin kuin piirissä välttämätön sulakekin) tämän keksinnön periaatteen soveltamisen 3 76186 5 kannalta epäolennainen.

Tämän keksinnön varsinaista periaatetta havainnollistaa kuva 3.

Myös siinä akku (1) on ympäröity lämpöä eristävällä aineella tai kuorella (2), ja akun kanssa kosketuksissa on lämpöelementtiyhdistelmä (3) . Lämpöelementtiyhdistelmä on liitetty ajoneuvon runkoon sekä, 10 jännitteestä riippuvan kytkimen |8) kautta, laturin ulostulojännittee- seen, laturin jännitteensäätimen (latausreleen) (9) jommalle kummalle puolelle. Keksinnön periaate on täsmällisesti esitetty patenttivaatimuksessa 1. Järjestelmään voi sisältyä myös lämpötilasta riippuva kytkin (4) sekä lämpötilanrajoitin (7).

15 Keksinnön periaate on seuraava: jännitteestä riippuva kytkin (8) yhdistää vastuksen (6) laturin jännitteensäätimelle (9) silloin, kun tämän antama syöttöjännite on kytkimen (8) kytkentäjännitettä suurempi. Kyseinen kytkentäjännite (ja tätä hieman alempi katkaisujännite) puolestaan asetetaan korkeammaksi kuin mitä akun napajännite on silloin, kun 20 laturi ei ole käynnissä. Tämä merkitsee sitä, että akkua lämmitetään vain laturin toimiessa ja antaessa riittävän korkean jännitteen; akun omaa sähkön varausta lämmitysvastus ei voi purkaa. Kun useimpien autojen latausrele on viritetty n. 14 voltille, olisi lämmittimen jännitteestä riippuvan kytkimen (8j sopiva kytkentäjännite n. 13,3 V (ja katkaisujännite 25 esim. 13,0 Vj. Kun akun napajännite normaalitilassa (lepojännitej on alle 13 V, kytkin (8) katkaisee vastukselta virran silloin, kun moottori sammutetaan. Sopivasti valitun katkaisujännitteen avulla voidaan huolehtia myös siitä, että lämmitysvastus ensimmäisenä irroitetaan laturia kuormittamasta silloin, kun auton muiden sähkölaitteiden käyttö alkaa lähestyä 30 laturin syöttötehon ylärajaa. Tällä tavoin varmistutaan siitä, että tämän keksinnön mukaista akunlämmitysjärjestelmää käytettäessä lämmittämiseen kulutetaan vain laturin tuottamaa ylimääräistä sähköenergiaa; tämä on yksi esilläolevan keksinnön keskeisistä ideoista.

Tämän keksinnön mukainen järjestely toimii käytännössä siten, että 35 akku lämpenee, kun autoa käytetään. Tyypillisessä tapauksessa lämmittimen teho voi olla 50 ...60 W, mikä merkitsee alle neljän ampeerin kuormitusta. Tällaisella teholla akku lämpenee suuruusluokkaa 10 C tunnissa, joten se ajon aikana latautuu tuntuvasti tehokkaammin kuin kylmä akku, minkä lisäksi kertyneestä lämmöstä huomattava osa on jäljellä vielä, kun 40 starttikykyä taas tarvitaan. Näin keksintö palvelee auton käyttäjää kolmella eri tavalla: ensinnäkin se kohottaa akun varaustilaa ja siten lisää sekä starttikykyä että myös akun käyttöaikaa; toiseksi korkeampi lämpö- 4 76186 5 tila jo sinänsä varmistaa kylmäkäynnistyksen, ja kolmanneksi: hyväkuntoinen, lämmitetty ja eristetty akku tuskin missään olosuhteissa jäätyy, joten akku ei pääse tällä tavoin tuhoutumaan. Kaiken tämän tekee mahdolliseksi patenttivaatimuksessa 1 esitetty menetelmä, jonka avulla voidaan samanaikaisesti varmistua siitä, (1) että akkua lämmitetään vain la-10 turin tuottamalla ylimääräisellä energialla, (2) ettei akkua itseään pureta lämmitystarkoituksessa, (3) eikä laturin tuottamaa energiaa käytetä niin paljon, että ajoneuvon muut sähkölaitteet jäisivät liian vähälle. Näitä samanaikaisesti hoidettavia tehtäviä varten tarvitaan todellakin laturin syöttöjännitettä tunnusteleva elin, joka sijoitetaan edellä esitetyllä taval-15 la. Tällainen elin tekee koko akunlämmitysjärjestelmän yksinkertaiseksi sekä sen toteuttamisen käytännössä mahdolliseksi.

Tässä patenttihakemuksessa on esitetty yksi keksinnön suoritusmuoto. On selvää, että samat perusperiaatteet voidaan toteuttaa yksityiskohdiltaan teknisesti muunkinlaisilla ratkaisuilla, esimerkiksi käyttämällä 20 jännitteestä riippuvan kytkimen asemesta jotakin muuta vastaavan toiminnon suorittavaa laitetta tai komponenttia.