KR20090029704A - Liquid electrolyte battery heating device comprising a mixing device - Google Patents

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씨. 귄터 바우어
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아이큐 파워 라이센싱 아게
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Abstract

The invention relates to a liquid electrolyte battery heating device comprising a mixing device. A heating element (4) is arranged on the end on the base of the battery housing (1d) and extends in such a manner that the heatable area of the housing base (1d) runs over all of the electrode plates (2). A heat protection plate (5) is arranged above the heating element between the housing base (1d) and the lower edge (2a) of the electrodes (2). Between the perpendicular housing wall below which the heating element is arranged, and the lateral edge of the electrodes (2), a first flow channel plate (6) is arranged, the upper edge thereof (8) being arranged an outlet plate (8). The invention also relates to a dynamic mixing device having the following characteristics; a second flow channel plate (9), whose upper area is embodied as a funnel (11), is arranged on the housing wall below which the heating element is not arranged and the vertical electrode edges. A conductive plate (12) which extends between the housing base (1d) and the lower edges of the electrode (2a) is arranged on the lower edge of the second flow channel plate (9).

Description

혼합 장치를 구비한 액체 전해질 배터리 가열 장치{LIQUID ELECTROLYTE BATTERY HEATING DEVICE COMPRISING A MIXING DEVICE}LIQUID ELECTROLYTE BATTERY HEATING DEVICE COMPRISING A MIXING DEVICE}

본 발명은 예컨대 시동기 배터리로서 자동차에 사용되는, 예컨대 납-산-배터리와 같은 가열 수단 및 액체 전해질 배터리를 포함하는 액체 전해질 배터리 가열 장치에 관한 것이다. 상기 액체 전해질 배터리 내에는 가열 수단에 맞춰진 혼합 장치가 배치된다.The present invention relates to a liquid electrolyte battery heating device comprising a liquid electrolyte battery and a heating means such as a lead-acid battery, for example, used in motor vehicles as starter batteries. In the liquid electrolyte battery, a mixing device adapted to the heating means is arranged.

자동차 산업에서 자동차를 경량화하려는 노력에는 배터리의 중량 감소도 포함된다. 그러나, 동시에 더 큰 배터리 용량에 대한 요구도 커지는데, 그 이유는 예컨대 승용차를 시동하기 위한 종래의 에너지와 더불어, 파워 윈도우 리프터, 시트를 조절하기 위한 또는 시트를 전기로 가열하기 위한 서보 모터와 같은 추가 설비용 에너지도 필요하기 때문이다. 또한, 배터리 용량은 배터리 수명에 걸쳐 가능한 일정하게 높은 레벨로 유지되는 것이 바람직한데, 그 이유는 스티어링 및 제동과 같은 안전 관련 기능 유닛도 점점 더 전기로 제어되고 작동되기 때문이다. 배터리 용량은 이하에서 배터리의 용량 및 배터리의 전류 공급력 또는 전류 소비력을 의미한다. 배터리 용량은 당업자에게 공지된 여러 가지 팩터에 의해 영향을 받는다.In the automotive industry, efforts to lighten the vehicle also include reducing the weight of the battery. At the same time, however, the demand for greater battery capacity also increases, for example, with conventional energy for starting a passenger car, such as a power window lifter, a servo motor for regulating the seat or for heating the seat electrically. Additional energy is also needed. In addition, it is desirable that the battery capacity be kept as high as possible over the life of the battery, since safety-related functional units such as steering and braking are increasingly controlled and operated electrically. Battery capacity refers to the capacity of the battery and the current supply or current consumption of the battery in the following. Battery capacity is affected by several factors known to those skilled in the art.

선행 기술에는 액체 전해질 배터리, 예컨대 납-산-배터리의 용량을 높이기 위한 여러 가지 조치가 공지되어 있다. 이러한 배터리의 특별한 문제점은 배터리 용량이 배터리 온도에 심하게 의존한다는 것이다. 허용 작동 범위에서, ℃ 당 약 0.6 내지 0.8 % 이상의 용량 감소가 예상된다. 예컨대 자동차의 시동기를 작동시키기 위해, 최적의 작동 온도가 약 30℃이며 배터리가 마이너스 20 ℃에서 작동된다고 가정하면, 상기 배터리는 그 용량의 약 60 %만을 갖는다. 물론, 다른 팩터들도 배터리의 용량을 감소시킨다는 것이 당업자에게 공지되어 있다. 중요한 팩터는 산의 소위 성층화(stratification)이다. 즉, 산 농도가 전극 면에 대해 균일하지 않다는 것이다. 이는, 산 농도가 너무 높은 부분에서 전극이 부식함으로써 배터리의 수명이 단축되게 하고, 산 농도가 너무 낮은 전극 부분에서는 배터리의 총 용량이 얻어지지 않게 한다.Various measures are known in the prior art to increase the capacity of liquid electrolyte batteries, such as lead-acid batteries. A particular problem with such batteries is that battery capacity depends heavily on battery temperature. In the acceptable operating range, a capacity reduction of at least about 0.6-0.8% per ° C is expected. For example, to operate the starter of an automobile, assuming that the optimum operating temperature is about 30 ° C. and the battery is operated at minus 20 ° C., the battery has only about 60% of its capacity. Of course, it is known to those skilled in the art that other factors also reduce the capacity of the battery. An important factor is the so-called stratification of the acid. That is, the acid concentration is not uniform with respect to the electrode face. This causes the electrode to corrode at a portion where the acid concentration is too high, thereby shortening the life of the battery, and at the electrode portion where the acid concentration is too low, the total capacity of the battery is not obtained.

장시간, 예컨대 8시간 이상 0℃ 미만의 온도에서 서 있었던, 내연기관을 구비한 자동차는, 냉각된 배터리가 시동 전에 가열되면, 양호하게 시동될 수 있는 것이 일반적으로 공지되어 있다.It is generally known that an automobile with an internal combustion engine, which has stood for a long time, for example at least 8 hours at a temperature below 0 ° C., can be started well if the cooled battery is heated before starting.

따라서, 다수의 배터리 가열 장치가 개발되었고, 이들은 상이한 장단점을 가지며 예컨대 DE 28 12 876, US 2,440,369, DE 1 496 134, DE 40 27 149 A1 또는 DE 100 14 848에 기술되어 있다.Thus, a number of battery heating devices have been developed, which have different advantages and disadvantages and are described for example in DE 28 12 876, US 2,440,369, DE 1 496 134, DE 40 27 149 A1 or DE 100 14 848.

배터리 가열 장치는 상이한 관점에 따라 분류될 수 있다.Battery heating devices can be classified according to different aspects.

하나의 그룹은 열 교환에 의한 배터리의 가열에 관련된다. 예컨대, 배터리의 외벽에 열 교환기 관이 제공되고, 상기 열 교환기 관을 통해 따뜻한 엔진 냉각 액이 안내된다.One group relates to the heating of batteries by heat exchange. For example, a heat exchanger tube is provided on the outer wall of the battery and the warm engine coolant is guided through the heat exchanger tube.

전기 가열도 제시되며, 이 그룹은 2개의 서브 그룹으로 분할될 수 있다.Electrical heating is also shown, which can be divided into two subgroups.

가열 막 또는 유사한 가열 소자를 외벽에 또는 배터리 자체에 배치하고 전기 에너지를 외부에서, 예컨대 차고에 주차한 자동차의 경우 220 V 메인 접속부로부터 공급하는 여러 가지 방법이 있다. 이 경우, 항상 충분한 에너지가 제공됨으로써, 배터리는 외부 온도와 관계없이 예정된 온도로 유지될 수 있다. 마찬가지로, 자동차가 주행하면 에너지가 발전기로부터 빼내질 수 있다.There are several ways of placing a heating film or similar heating element on the outer wall or on the battery itself and supplying electrical energy from the 220 V main connection in the case of an automobile parked outside, for example in a garage. In this case, sufficient energy is always provided so that the battery can be kept at a predetermined temperature regardless of the external temperature. Likewise, when the car is running, energy can be extracted from the generator.

제 2 서브 그룹의 경우, 배터리를 가열하기 위한 에너지가 이 배터리 자체로부터 빼내진다. 이것은 자동차가 도로에 정지되어 있고 외부로부터 전기 에너지를 공급할 가능성이 없는 경우에 필요하다. 배터리를 열적으로 양호하게 절연시키고 자체 가열에 의해 가능한 최적의 온도 레벨로 유지시키는 것도 이미 제시되었다. 이 방법은 자동차가 약 8 내지 15 시간만 서서 냉각된 후에 자동차가 재사용되는 경우에만 바람직하다. 즉, 배터리가 상기 약 8 내지 15 시간 내에 자체 가열에 의해 소정 온도 레벨로 유지될 수 있을 정도로 배터리의 열 절연이 양호해야 한다.In the case of the second subgroup, the energy for heating the battery is drawn from this battery itself. This is necessary if the car is stationary on the road and there is no possibility of supplying electrical energy from the outside. It has already been suggested that the battery be thermally well insulated and maintained at the optimum temperature level possible by self heating. This method is preferred only if the car is to be reused after the car has cooled down standing only about 8 to 15 hours. That is, the thermal insulation of the battery must be good enough that the battery can be maintained at a predetermined temperature level by self heating within about 8 to 15 hours.

그러나, 자동차가 수 일 동안 서 있으면, 양호하게 절연된 배터리를 바람직한 온도로 유지하기에 배터리의 에너지 함량이 충분치 않다. 이러한 경우에는 자동차의 시동이 제공될 때야 비로소 배터리가 가열되면 된다.However, if the car is standing for several days, the energy content of the battery is not sufficient to keep the well insulated battery at the desired temperature. In this case, the battery only needs to be heated until the vehicle is started.

따라서, 차가운 배터리를 자동차의 시동 바로 전에야 가열하는 것은 많이 제안되었다. 배터리를 신속하게 가열할 수 있는 다수의 가능성 중 하나는 배터리 베이스에 열을 도입하는 것이다.Therefore, it has been much proposed to heat cold batteries just before starting the car. One of the many possibilities for heating the battery quickly is to introduce heat into the battery base.

따라서, DE 100 14 848 C2에는 배터리를 열판에 배치하는 것이 제안되었다. 이와 관련해서, 상기 열판이 종래의 전기로 가열 가능한 열판인지 또는 -DE 100 14 848 C2에서와 같이- 폐열을 발생시키는, 실제로 다른 목적에 사용되는 전자 부품인지의 여부는 중요하지 않다.Therefore, in DE 100 14 848 C2 it is proposed to arrange the battery in a hot plate. In this regard, it does not matter whether the hot plate is a conventional electrically heatable hot plate or whether it is actually an electronic component used for other purposes, such as in DE 100 14 848 C2, which generates waste heat.

시동기 배터리는 모든 재료의 바디와 마찬가지로 예정된 열 용량을 갖는다. 차가운 배터리를 예정된 온도 레벨로 상승시키기 위해, 예정된 열 에너지가 도입되어야 한다. 배터리가 가능한 최단 시간 내에 가열될 수 있는 것이 바람직하다. 이는 열판이 상응하게 가열된 경우에만 가능하다.The starter battery, like the body of all materials, has a predetermined heat capacity. In order to raise the cold battery to a predetermined temperature level, predetermined thermal energy must be introduced. It is desirable that the battery can be heated in the shortest possible time. This is only possible if the hotplate is heated correspondingly.

그러나, 열이 산의 낮은 열 전도로 인해 비교적 서서히만 분배되기 때문에, 즉 온도 보상이 서서히만 이루어지기 때문에, 열 에너지가 도입되는 장소에서 전극 손상이 나타날 수 있다. 납-산-배터리가 단시간의 과열 시에도, 예컨대 50 ℃ 보다 높을 때 비가역적으로 손상될 수 있다는 것은 당업자에게 공지되어 있다.However, because heat is distributed only relatively slowly due to the low thermal conduction of the acid, ie only temperature compensation is made slowly, electrode damage can occur at the place where thermal energy is introduced. It is known to those skilled in the art that lead-acid-batteries may be irreversibly damaged even with a short overheat, for example higher than 50 ° C.

따라서, 배터리를 신속히 가열해야 한다는 요구는 배터리가 가급적 보호되는 방식으로, 즉 서서히 가열되어서 배터리가 손상되지 않아야 한다는 요구와 대립한다. 이러한 기술적 모순의 해결이 본 발명의 과제이다.Thus, the requirement to heat the battery quickly contradicts the demand that the battery be protected in such a way as to be as safe as possible, i.e. slowly heated. Solving such technical contradictions is a problem of the present invention.

상기 과제는 청구항 1에 따른 액체 전해질 배터리 가열 장치에 의해 해결된다.The problem is solved by the liquid electrolyte battery heating apparatus according to claim 1.

배터리 하우징 내에는 전극들이 수직으로 배치된다. 하우징은 액체 전해질로 채워진다. 하우징 베이스에는 본 발명에 따라 하나의 측면에 전기 가열 레일이 배치된다. 상기 가열 레일은 전극 판에 대해 직각으로 연장하도록 정렬되고, 이는 실시예에서 도면과 관련해서 상세히 설명된다.In the battery housing the electrodes are arranged vertically. The housing is filled with liquid electrolyte. In the housing base an electric heating rail is arranged on one side according to the invention. The heating rails are arranged to extend at right angles to the electrode plate, which is described in detail with reference to the drawings in the embodiment.

열적 및 다이내믹 혼합 장치는 수평 가열 방지 판을 포함하고, 상기 가열 방지 판은 하우징 베이스와 전극의 하부 에지 사이에서 가열 레일을 따라 배치된다. 가열 방지 판의 면은 하우징 베이스와 접촉하는 가열 레일의 면보다 20% 이상 더 크다.The thermal and dynamic mixing device includes a horizontal heating plate, which is arranged along the heating rail between the housing base and the lower edge of the electrode. The face of the heat protection plate is at least 20% larger than the face of the heating rail in contact with the housing base.

수직 우측 하우징 벽과 전극의 우측 측면 에지 사이에는 유동 채널 판이 배치됨으로써, 상기 유동 채널 판과 우측 하우징 벽 사이에 우측 유동 채널이 형성되고, 가열 방지 판의 외측 에지는 유동 채널 판의 하부 에지와 연결된다. 유동 채널 판의 상부 에지는 전해질 레벨의 범위 내에 놓이고, 하우징 중심에 대해 수평으로 연장되는 배출 판과 연결된다.A flow channel plate is disposed between the vertical right housing wall and the right side edge of the electrode so that a right flow channel is formed between the flow channel plate and the right housing wall, and the outer edge of the heat protection plate connects with the lower edge of the flow channel plate. do. The upper edge of the flow channel plate lies within the range of the electrolyte level and connects with the discharge plate extending horizontally with respect to the center of the housing.

수직 좌측 하우징 벽과 전극의 좌측 측면 에지 사이에는 마찬가지로 유동 채널 판이 배치됨으로써, 상기 유동 채널 판과 좌측 하우징 벽 사이에 좌측 유동 채널이 형성된다. 상기 유동 채널의 상부 영역은 오버 플로우 깔대기로서 형성된다. 상기 오버 플로우 깔대기는 유동 채널의 상부 단부 부분의 체적 확대를 의미한다. 오버 플로우 깔대기의 상부 에지는 전해질 레벨 위로 수 밀리미터 돌출함으로써, 자동차 내 배터리의 이동시, 즉 가속 또는 제동시 전해질은 오버 플로우 깔대기 내로 엎질러진다. 유동 채널 내의 레벨이 유동 채널 외부의 전해질의 레벨보다 더 높기 때문에, 차이 체적이 하부로 유동 채널로부터 유출됨으로써, 2개의 레벨은 결합된 용기의 원리에 따라 다시 조정된다. 유출 전해질을 전체 전해질 체적과 가급적 양호하게 혼합하기 위해, 배출된 전해질의 예정된 안내를 위한 안내 판이 제공된다. 상기 안내 판은 좌측 유동 채널 판의 하부 에지에 배치되고, 하우징 베이스와 전극 판의 하부 에지 사이로 연장된다.A flow channel plate is likewise arranged between the vertical left housing wall and the left side edge of the electrode, thereby forming a left flow channel between the flow channel plate and the left housing wall. The upper region of the flow channel is formed as an overflow funnel. The overflow funnel means an enlargement of the volume of the upper end portion of the flow channel. The upper edge of the overflow funnel protrudes a few millimeters above the electrolyte level, so that the electrolyte spills into the overflow funnel upon movement of the battery in the vehicle, ie during acceleration or braking. Since the level in the flow channel is higher than the level of the electrolyte outside the flow channel, the difference volume flows out from the flow channel downwards, so that the two levels are readjusted according to the principle of the combined vessel. In order to mix the effluent electrolyte with the total electrolyte volume as well as possible, a guide plate is provided for the predetermined guidance of the discharged electrolyte. The guide plate is disposed at the lower edge of the left flow channel plate and extends between the housing base and the lower edge of the electrode plate.

안내 판의 우측, 즉 내측 에지와 가열 방지 판의 좌측 에지 사이에는, 거의 하우징 중심에 배치된 유동 개구가 남는다.Between the right side of the guide plate, that is, between the inner edge and the left edge of the heat-preventing plate, there remains a flow opening disposed almost in the center of the housing.

이하, 혼합 장치의 기능을 설명한다:The function of the mixing device is described below:

가열 레일이 우측에서 배터리의 하우징 베이스를 가열하면, 열 전도에 의해 그 위에 놓인 전해질이 가열된다. 전해질은 우측 유동 채널에서 상부로 유동 채널 판의 상부 에지까지 흐르고, 배출 판을 통해 다시 전해질 체적 내로 역류한다. 이로 인해, 전해질의 양호한 혼합, 그에 따라 가열을 일으키는 전해질 순환이 이루어진다. 전해질의 이러한 열 혼합에 의해, 산 성층화(stratification)가 일어나지 않는다. 가열 방지 판은 뜨거운 전해질이 전극의 하부 에지와 접촉함으로써 이것이 손상되는 것을 방지한다. 배터리가 움직이지 않으면, 예컨대 자동차가 주행하지 않으면, 다이내믹 전해질 혼합이 활성화되지 않는다. 즉, 전해질이 오버 플로우 깔대기 내로 엎질러지지 않는다.When the heating rail heats the housing base of the battery on the right side, the electrolyte placed thereon is heated by thermal conduction. The electrolyte flows from the right flow channel upwards to the upper edge of the flow channel plate and flows back through the discharge plate back into the electrolyte volume. This results in an electrolyte circulation which leads to good mixing of the electrolyte, thus heating. By this thermal mixing of the electrolyte, no acid stratification occurs. The heat protection plate prevents the hot electrolyte from damaging it by contacting the lower edge of the electrode. If the battery does not move, for example if the car is not running, dynamic electrolyte mixing is not activated. That is, the electrolyte does not spill into the overflow funnel.

그러나, 자동차가 주행하고 자동차 내에서 제동 및 가속 운동이 나타나면, 전해질의 상기 다이내믹 혼합이 이루어진다. 이러한 제 2 혼합 기능은 배터리 온도가 충분히 높아서 추가 가열이 바람직하지 않거나 심지어 손상을 일으킬 수 있는 경우에 바람직하다. 전해질의 다이내믹 혼합에 의해 마찬가지로 전해질 성층화가 일어나지 않는다.However, when the vehicle travels and braking and acceleration movements occur in the vehicle, the dynamic mixing of the electrolyte is achieved. This second mixing function is desirable when the battery temperature is high enough that further heating may be undesirable or even cause damage. Similarly, electrolyte stratification does not occur due to the dynamic mixing of the electrolyte.

유동 기술적으로 서로 방해하지 않으면서 2가지 혼합 기능이 동시에 나타날 수 있다는 것은 당업자에게 명확하다.It is clear to those skilled in the art that the two mixing functions may appear simultaneously without disturbing each other in flow technology.

청구항 2 및 3에 따라 배출 판 및 안내 판은 홀들을 갖는다. 이로 인해, 배출 판으로부터 흘러나온 또는 안내 판에서 흘러나온 전해질이 전해질 체적에 걸쳐 균일하게 분배됨으로써, 혼합되지 않은 체적 부분이 생기지 않는 것이 보장된다. 당업자는 홀 크기 및 그 배치와 같은 홀들의 기하학적 파라미터의 선택에 의해 최적의 혼합을 얻을 수 있다.According to claims 2 and 3 the discharge plate and the guide plate have holes. This ensures that the electrolyte flowing out of the discharge plate or out of the guide plate is evenly distributed over the electrolyte volume, so that unmixed volume parts are not produced. One skilled in the art can obtain optimum mixing by the selection of geometric parameters of the holes, such as hole size and their placement.

본 발명은 배터리의 용량을 개선하기 위해, 여름에 및 겨울에도 전해질의 양호한 혼합 및 겨울에 전해질의 신속한 가열이 이루어져야 하는 모든 종류의 액체 전해질 배터리에 적용될 수 있다.The present invention can be applied to all kinds of liquid electrolyte batteries where good mixing of the electrolytes in summer and winter and rapid heating of the electrolytes should be made in order to improve the capacity of the battery.

본 발명의 다른 실시예 및 장점들은 첨부한 도면과 관련한 하기 실시예 설명에 제시된다. Other embodiments and advantages of the invention are set forth in the following description of the embodiments in conjunction with the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 측 단면도.1 is a side cross-sectional view of a first embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예의 측 단면도.2 is a side sectional view of a second embodiment of the present invention;

도 3은 선행 기술에 따른 빈 배터리 박스의 사시도.3 is a perspective view of an empty battery box according to the prior art;

이하에서, 본 발명의 보다 나은 이해를 위해, 본 발명의 설명에 앞서, 도 3의 선행 기술을 설명한다.In the following, for the better understanding of the present invention, prior to the description of the present invention, the prior art of FIG. 3 will be described.

도 3은 6개의 셀을 가진 배터리 박스를 도시한다. 상기 배터리 박스가 에지 에서 가열 레일 상에 놓이면, 각각의 셀은 에지 측에서 베이스가 가열된다. 이하의 모든 설명은 단 하나의 셀과 관련된다. 도 1 및 도 2의 셀은 도 3에 도면 부호 1c 로 표시된 방향으로부터 도시된다. 상기 개별 셀이 독자적인 배터리이기도 하기 때문에, 이하에서는 단 하나의 배터리만이 설명된다. 물론, 본 발명은 개별 셀 및 다수의 셀의 조합에 적용될 수 있다.3 shows a battery box with six cells. When the battery box is placed on a heating rail at the edge, each cell is heated at the base on the edge side. All descriptions below relate to only one cell. The cells of FIGS. 1 and 2 are shown from the direction indicated by reference numeral 1c in FIG. 3. Since the individual cells are also independent batteries, only one battery is described below. Of course, the invention can be applied to a combination of individual cells and multiple cells.

도 1은 하우징(1)을 가진 배터리를 도시한다. 상기 하우징(1) 내에는 수직 전극(2)이 배치된다. 하우징은 액체 전해질(3), 예컨대 산으로 채워진다.1 shows a battery with a housing 1. In the housing 1 a vertical electrode 2 is arranged. The housing is filled with a liquid electrolyte 3, for example an acid.

하우징 베이스(1d)에는 우측 에지에 전기로 가열 가능한 가열 레일(4)이 배치된다. 이는 가열 레일(4)이 배터리 하우징(1)에 고정될 수 있거나, 또는 가열 레일이 자동차 내에 고정되고 배터리가 가열 레일(4) 상에 놓이는 것을 의미한다.An electrically heated heating rail 4 is disposed on the right edge of the housing base 1d. This means that the heating rail 4 can be fixed to the battery housing 1 or the heating rail is fixed in the motor vehicle and the battery is placed on the heating rail 4.

하부 전극 에지(2a) 하부에서 가열 레일(4)의 영역에 가열 방지 판(5)이 배치된다. 가열 방지 판(5)의 면은 본 경우에 배터리의 하우징 베이스와 가열 레일(4)의 접촉 면보다 50% 더 크다. 따라서, 뜨거운 전해질(3)이 전극(2)과 접촉하여 전극을 손상시키는 것이 방지된다. 가열 방지 판(5)의 외부 에지에는 우측 유동 채널 판(6)이 배치된다. 상기 우측 유동 채널 판(6)은 수직 우측 하우징 벽(1b)과 전극(2)의 측면 에지 사이로 연장됨으로써, 유동 채널 판(6)과 하우징 벽(1b) 사이에 우측 유동 채널(7)이 형성된다. 유동 채널 판(6)의 상부 에지에는 전해질 레벨(3a)의 상부에 배출 판(8)이 배치된다.The heat preventing plate 5 is disposed in the region of the heating rail 4 under the lower electrode edge 2a. The face of the heat protection plate 5 is in this case 50% larger than the contact face of the housing base of the battery and the heating rail 4. Thus, the hot electrolyte 3 is prevented from contacting the electrode 2 and damaging the electrode. The right flow channel plate 6 is arranged at the outer edge of the heat protection plate 5. The right flow channel plate 6 extends between the vertical right housing wall 1b and the side edges of the electrode 2, thereby forming a right flow channel 7 between the flow channel plate 6 and the housing wall 1b. do. At the upper edge of the flow channel plate 6, a discharge plate 8 is arranged on top of the electrolyte level 3a.

배터리의 좌측 하우징 측면 상에 다이내믹 혼합 장치가 제공되며, 이 다이내믹 혼합 장치는 이하에 설명된다: A dynamic mixing device is provided on the left housing side of the battery, which is described below:

수직 하우징 벽(1a)과 전극(2)의 측면 에지 사이에는 좌측 유동 채널 판(9)이 배치됨으로써, 좌측 유동 채널(10)이 형성된다. 유동 채널 판(9)의 상부 단부 부분에는 오버 플로우 깔대기(11)가 형성된다. 오버 플로우 깔대기(11)의 상부 에지는 전해질 레벨(3a) 위로 수 밀리미터 돌출함으로써, 자동차 내 배터리의 이동시 전해질(3)은 상기 오버 플로우 깔대기(11) 내로 엎질러지고, 상부로 엎질러지는, 동일한 크기의 전해질 체적은 유동 채널(10)의 하단부에서 다시 배출된다.The left flow channel plate 9 is arranged between the vertical housing wall 1 a and the side edges of the electrodes 2, thereby forming the left flow channel 10. An overflow funnel 11 is formed at the upper end portion of the flow channel plate 9. The upper edge of the overflow funnel 11 protrudes a few millimeters above the electrolyte level 3a so that when the battery in the vehicle moves, the electrolyte 3 is spilled into the overflow funnel 11 and spilled upwards of the same size. The electrolyte volume is discharged again at the bottom of the flow channel 10.

전해질(3)의 유출이 최적의 전해질 혼합의 의미로 이루어지기 위해, 안내 판(12)이 제공된다. 안내 판(12)은 유동 채널 판(9)의 하부 에지에 배치되고, 하우징 베이스(1d)와 전극 판(2)의 하부 에지(2a) 사이에 연장된다. 안내 판(12)의 우측 에지와 가열 방지 판(5)의 좌측 에지 사이에는 유동 개구(13)가 남는다.In order for the outflow of the electrolyte 3 to take place in the sense of optimum electrolyte mixing, a guide plate 12 is provided. The guide plate 12 is disposed at the lower edge of the flow channel plate 9 and extends between the housing base 1d and the lower edge 2a of the electrode plate 2. A flow opening 13 remains between the right edge of the guide plate 12 and the left edge of the heat protection plate 5.

이하, 혼합 장치의 기능을 설명한다:The function of the mixing device is described below:

배터리가 가열되고 전해질(3)이 혼합되어야 하면, 가열 레일(4)이 가열된다. 가열 레일(4)용 에너지는 배터리 자체로부터 빼내질 수 있거나 또는 외부 에너지 원으로부터 빼내질 수 있다. 가열 방지 판(5)과, 가열 레일(4)에 의해 가열된 하우징 베이스(1d) 부분(1dt) 사이의 전해질 체적(3b)은 먼저 열 전도에 의해 가열된다. 이 실시예에서 가열 레일(4)은 온도 조절됨으로써, 예정된 최고 온도가 초과되지 않는다.When the battery is heated and the electrolyte 3 must be mixed, the heating rail 4 is heated. The energy for the heating rail 4 can be extracted from the battery itself or from an external energy source. The electrolyte volume 3b between the heat preventing plate 5 and the portion 1dt of the housing base 1d heated by the heating rail 4 is first heated by heat conduction. In this embodiment the heating rail 4 is temperature controlled so that the predetermined maximum temperature is not exceeded.

가열된 전해질(3b)은 유동 채널(7) 내에서 상부로 흐르고 배출 판(8)을 통해 전해질 체적의 거의 중심으로, 화살표로 표시된 바와 같이 역류한다. 이러한 전해질 순환에 의해 신속한 열 분배, 즉 배터리의 모든 체적 부분의 신속한 가열이 이 루어지고, 동시에 당업자에게 공지된 성층화를 피하기 위해 전해질(3)의 소정 혼합이 이루어진다.The heated electrolyte 3b flows upwards in the flow channel 7 and flows back through the discharge plate 8 to the center of the electrolyte volume, as indicated by the arrow. This electrolyte circulation allows rapid heat distribution, ie rapid heating of all volume parts of the battery, while at the same time a certain mixing of the electrolyte 3 is achieved to avoid stratification known to those skilled in the art.

배터리가 예컨대 높은 기상 외부 온도에 의해 따뜻하기 때문에 배터리가 가열될 필요가 없으면, 열 혼합 장치는 스위치 온 되지 않는다. 이 경우, 다이내믹 혼합만이 나타나고, 자동차가 주행하면, 즉 가속시 적은 양의 전해질이 계속 오버 플로우 깔대기(1) 내로 엎질러지고, 하부로 흐르며 안내 판(12)에 의해 배터리 중심을 향해 안내된다. 도시된 유동 화살표는 전해질의 유동 방향을 나타낸다.If the battery does not need to be heated because the battery is warmed by, for example, a high vapor phase external temperature, the heat mixing device is not switched on. In this case, only dynamic mixing appears, and when the vehicle runs, i.e., during acceleration, a small amount of electrolyte continues to spill into the overflow funnel 1, flows downward and is guided towards the battery center by the guide plate 12. The flow arrows shown indicate the flow direction of the electrolyte.

본 발명의 특별한 장점은 낮은 외부 온도에서 2가지 혼합 효과가 동시에 이용될 수 있어서, 전해질의 특히 효과적인 혼합 및 신속한 가열이 이루어진다는 것이다.A particular advantage of the present invention is that both mixing effects can be used simultaneously at low external temperatures, resulting in particularly effective mixing and rapid heating of the electrolyte.

도 2는 본 발명의 변형 실시예를 도시한다. 배출 판(8) 및 안내 판(12) 내에 홀들(14, 15)이 제공된다. 작은 홀의 홀 크기는 1 ㎜이고, 최대 홀의 홀 크기는 3 ㎜이다. 홀들의 크기 및 분포는 약간의 실험에 의해 결정되기 때문에, 전해질의 완전하고 신속한 혼합이 이루어진다. 상기 실험은 예컨대 투명한 배터리 박스 모델에 의해 실시될 수 있고, 염료가 액체에 용해되고, 상기 염료가 가열 레일의 가열 후에 및/또는 배터리 박스의 이동시 어떻게 분배되는지가 관찰된다. 이러한 조치는 유체 역학의 당업자에게 충분히 공지되어 있기 때문에, 상세히 설명되지 않는다. 이 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 실시예이다. 설명된 실시예를 참고로, 당업자는 본 발명의 기술적 사상을 완전히 파악할 수 있다. 상기 실시예들이 당업자에 의해 본 발명에 따른 사상을 이용해서 더욱 개발되고 변형되거나 조합 될 수 있는 것은 분명하다. 따라서, 이러한, 명시되지 않거나 도시되지 않은 다른 실시예들도 청구범위의 보호 범위 안에 포함된다.2 shows a variant embodiment of the invention. Holes 14, 15 are provided in the discharge plate 8 and the guide plate 12. The small hole has a hole size of 1 mm and the maximum hole has a hole size of 3 mm. Since the size and distribution of the holes is determined by some experiments, complete and rapid mixing of the electrolyte is achieved. The experiment can be carried out, for example, by a transparent battery box model, where the dye is dissolved in the liquid and it is observed how the dye is distributed after heating of the heating rail and / or upon movement of the battery box. These measures are well known to those skilled in fluid mechanics and will not be described in detail. This embodiment is the most preferred embodiment of the present invention. With reference to the described embodiments, those skilled in the art can fully understand the technical spirit of the present invention. It is clear that the above embodiments can be further developed, modified or combined by those skilled in the art using the idea according to the present invention. Accordingly, other embodiments, not specified or shown, are also included within the scope of protection of the claims.

Claims (3)

혼합 장치를 구비한 액체 전해질 배터리 가열 장치로서, 상기 혼합 장치는A liquid electrolyte battery heating device having a mixing device, wherein the mixing device a. 가열 수단(4) 및a. Heating means 4 and b. 액체 전해질 배터리를 포함하고, 상기 액체 전해질 배터리는 b. A liquid electrolyte battery, wherein the liquid electrolyte battery - 하우징 베이스(1d)를 가진 하우징(1),A housing 1 with a housing base 1d, - 상기 하우징(1) 내에 수직으로 배치된 전극(2),An electrode 2 arranged vertically in the housing 1, - 액체 전해질(3), 및A liquid electrolyte 3, and - 상기 하우징 베이스(1d)에 배치된 가열 수단(4)을 포함하는A heating means 4 arranged on the housing base 1d. 혼합 장치를 구비한 액체 전해질 배터리 가열 장치에 있어서, A liquid electrolyte battery heating device having a mixing device, - 상기 가열 수단(4)은, 한 측면에 배치되며, 상기 하우징 베이스(1d)의 가열 가능한 영역이 모든 전극 판(2)에 걸쳐 직각으로 연장하도록 연장되고,The heating means 4 are arranged on one side and extend so that the heatable region of the housing base 1d extends at right angles over all the electrode plates 2, - 열 혼합 장치는 하기와 같이 상기 배터리 하우징(1) 내에 배치되고:A heat mixing device is arranged in the battery housing 1 as follows: - 상기 하우징 베이스(1d)와 상기 전극(2)의 하부 에지(2a) 사이에서 상기 가열 레일(4) 위에 가열 방지 판(5)이 배치되고, 상기 가열 방지 판(5)의 면은 상기 하우징 베이스(1d)의 가열 가능한 영역의 면보다 20% 이상 더 크고,A heat prevention plate 5 is arranged on the heating rail 4 between the housing base 1d and the lower edge 2a of the electrode 2, the face of the heat prevention plate 5 being the housing 20% larger than the surface of the heatable area of the base 1d, - 상기 가열 수단(4) 위에 배치된 수직 하우징 벽(1b)과 상기 전극(2)의 측면 에지 사이에 제 1 유동 채널 판(6)이 배치되고,A first flow channel plate 6 is arranged between the vertical housing wall 1b disposed above the heating means 4 and the side edge of the electrode 2, - 상기 유동 채널 판(6)의 상부 에지에는 상기 전해질 레벨 상부에 수평 배출 판(8)이 배치되고, 상기 배출 판의 길이는 상기 전극 판(2)의 상부 에지의 길이의 25% 내지 70% 이고,At the upper edge of the flow channel plate 6 a horizontal discharge plate 8 is arranged above the electrolyte level, the length of the discharge plate being between 25% and 70% of the length of the upper edge of the electrode plate 2; ego, 또한Also - 다이내믹 혼합 장치는 하기와 같이 상기 배터리 하우징(1) 내에 배치되고:A dynamic mixing device is arranged in the battery housing 1 as follows: - 상기 가열 수단 위에 배치되지 않은 하우징 벽(1a)과 수직 전극 에지 사이에 제 2 유동 채널 판(9)이 배치되고, 그것의 상부 영역은 오버 플로우 깔대기(10)로서 형성되고, 상기 오버 플로우 깔대기(10)의 상부 에지는 상기 전해질 레벨(3a) 위로 수 밀리미터 돌출함으로써, 자동차 내 배터리의 이동시 상기 전해질(3)은 상기 오버 플로우 깔대기(10) 내로 엎질러지고,A second flow channel plate 9 is arranged between the vertical wall edge and the housing wall 1a not arranged above the heating means, the upper region of which is formed as an overflow funnel 10 and the overflow funnel The upper edge of 10 protrudes several millimeters above the electrolyte level 3a so that when the battery in the vehicle moves, the electrolyte 3 spills into the overflow funnel 10, - 상기 제 2 유동 채널 판(9)의 하부 에지에는 안내 판(2)이 배치되고, 상기 안내 판(12)은 상기 하우징 베이스(1d)과 전극 하부 에지 사이에 연장되며, 상기 안내 판의 우측 에지와 상기 가열 방지 판의 좌측 에지 사이에는 유동 개구(13)가 남는 것을 특징으로 하는 혼합 장치를 구비한 액체 전해질 배터리 가열 장치.A guide plate 2 is arranged at the lower edge of the second flow channel plate 9, the guide plate 12 extending between the housing base 1d and the electrode lower edge, the right side of the guide plate Liquid electrolyte battery heating device with a mixing device, characterized in that a flow opening (13) remains between the edge and the left edge of the heating plate. 제 1항에 있어서, 상기 배출 판이 홀들(14)을 갖는 것을 특징으로 하는 혼합 장치를 구비한 액체 전해질 배터리 가열 장치.A liquid electrolyte battery heating apparatus according to claim 1, wherein said discharge plate has holes (14). 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 안내 판이 홀들(15)을 갖는 것을 특징으로 하는 혼합 장치를 구비한 액체 전해질 배터리 가열 장치.The liquid electrolyte battery heating apparatus according to claim 1 or 2, wherein the guide plate has holes (15).
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