SE448660B - Flercellsbatteri innefattande grupper av ramar - Google Patents

Description

448 660 att driva startmotorn och tändningen för att starta motorn.

Användning av automatväxellådor i fordon påverkar också kraven på batteriet, eftersom användning av startmotorn är det enda sät- tet att starta motorn. En automatväxelläda överför inte fordons- hjulens rörelse till motorn och därför kan inte fordonet päskju- tas, bogseras eller rullas nerför en lutning för att starta motorn, när batteriet har otillräckligt med lagrad energi för att driva startmotorn och tändningen.

I GB.A. 1,515,688 föreslås en konstruktion av batteri med flera celler som gör det möjligt att framställa ett batteri av den öns- kade kapaciteten för fordonsbruk, som är mindre och lättare än batterier av jämförbar kapacitet som idag är i bruk. Dessutom minskas material- och produktionskostnaderna.

Det batteri med flera celler som behandlas i nämnda brittiska patentskrift är konstruerat av ett flertal plattor av ett gjut- bart material, som är elektriskt isolerande vid den avsedda drifts- spänníngen för batteriet och inert mot de aktiva materialen i bat- teriet och varje material som bildas under drift av batteriet, varvid varje platta begränsar ett flertal separata materialmottag- ande områden anordnade sida vid sida över plattans bredd. Var och en av plattorna innefattar delar som bildar avdelningar mel- lan närliggande uppbärande områden av plattan och plattorna är anordnade sida vid sida i en riktning vinkelrätt mot plattans bredd, med de delar av varje platta som bildar avdelningarna mel- lan närliggande mottagande områden hopfogade i ett tätande för- hållande till motsvarande delar i närliggande plattor under bild- ning av skiljeväggar mellan närliggande celler i batteriet. De uppbärande områdena i varje platta häller individuella massor 448 660 av aktivt batterimaterial, så att varje uppbärande område bil- dar en elektrod i batteriet. Det aktiva batterimaterialet i respektive områden är Utvalt så att närliggande områden i varje platta bildar elektrod av motsatt polarítet och närliggande områden i intilliggande plattor bildar elektroder av motsatt po- laritet. Porösa separatororgan för elektrolyt är anordnade mel- lan områdena av aktivt material av motsatt polaritet i angrän- sande plattor. Det batteri som beskrives i detta stycke benäm- nes i det följande "den typ som här beskrivits".

I ett batteri av den typ som här beskrivits bestämmes antalet cel- ler i batteriet och sålunda märkspänningen hos batteriet av an- talet uppbärande områden i varje platta. Kapaciteten för batte- riet bestämmes följaktligen av det antal plattor som finns anord- nade sida vid sida. I motsats till tidigare kända konstruktioner av flercellsbatterier är höljet gjutet med ett bestämt antal cel- ler, varvid batteriets spänning bestämmes av antalet nämnda cel- ler. Varje cell mottar en elektroduppsättning, varvid kapacitet- en för batteriet räknat i amperetimmar bestämmes av storleken av och antalet elektroder i uppsättningen.

Ett huvudsyfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahål- la en modifiering av det batteri med flera celler av den typ som här beskrivits, som gär detta batteri högst fördelaktigt i många tillämpningar, innefattande användning i motorfordon.

Med detta syfte som mål tillhandahålles enligt föreliggande upp- finning ett batteri med flera celler av den typ som här beskri- vits, varvid mellan och hopfogat med två plattor i plattuppsättningen är anbringat ett organ bildande en kemisk och elektrisk spärr mellan det aktiva batterímateríalet uppburet av '44s 660 plattor belägna på motsatta sidor av nämnda organ.

Organet som i det följande benämnes "spärrorgan" kan lämpligen ha formen av en spärrplatta med samma grundform som plattorna i upp- sättningen uppbärande det aktiva batterimaterialet, men med ytan bunden av plattan fullständigt täckt av ett material, som bildar den önskade elektriska och kemiska spärren. Företrädesvis är spärrplattan och materia1et_sqm bildar spärren gjuten i en enhet.

Det föredrages att spärrplattan har samma farm som plattorna i uppsättningen, innefattande delar som upfidelar spärrplattan i ett flertal områden liggande sida vid sida som svarar mot de upp- bärande områdena för plattorna, som håller det aktiva batterima- terialet. De sida vid sida liggande ytorna av spärrplattan är var och en överspända av ett skikt av material som är bildat i ett med spärrplattan, innefattande de uppdelande delarna. När denna form av spärrplatta är införlivad i uppsättningen av plattor i batteriet, sammanfaller de uppdelande delarna av spärrplattan med den avdelande delen av angränsande plattor, som håller det ak- tiva materialet och är hopfogad i tötande förhållande till den- na, för att bilda del av mellanväggarna mellan angränsande cel- ler i batteriet.

Om spärrplattan inte innefattar uppdelande delar måste spärrplat- tan på annat sätt hopfogas i tätande förhållande med de avdelan- de delarna i de plattor som håller det aktiva materialet och ome- delbart anslutande sig till spärrplattan på vardera sidan därom. Änan1 ande çav organet som bildar spärr mellan utvalda plattor i plattupššättningen ger som resultat en uppsättning plattor, som narmaïtïskulle bilda ett batteri med en givan nominell spän- _\_- 448 660 ning, som är uppdelad i två batterier på samma'nominella spän- ning. Kapaciteten för de så bildade två batterierna röknat i amperetimmar är beroende av antalet plattor som håller det aktiva materialet på vardera sidan av spärrorganet.

Sålunda kan de två batterierna ha samma eller olika kapaciteter.

Det torde ínses att föreliggande uppfinning möjliggör att kon- struera två batterier med samma spänning som en enda enhet, som har samma dimensioner och vikt som ett enda batteri med samma spänning. Även plattorna som uppbär det aktiva materialet både i två-batterienheten och det enda batteriet kan vara samma. Den enda väsentliga ytterligare komponent som behövs är spärrorganet.

Ett jämförbart resultat kan inte uppnås av tidigare välkända 1 konstruktioner av flercellsbatteríer.

Batteriet med flera celler enligt föreliggande uppfinning har sär- skilda fördelar i motorfordon, eftersom ett batteri av två-batte- rienheten kan användas ensamt för att starta motorn och ge ener- gi för motortändningen och det andra användas för hjälpfunktioner och ljus. Följaktligen vid det fall dör någon av hjälpfunktioner- na eller ljusen användes i en grad som helt eller väsentligt ur- laddar det batteri till vilket de ör kopplade, så kommer inte det- ta att påverka konditionen för det batteri som betjänar motorn och startmotorn. När motorn har startats kommer lyktorna och hjälpfunktíonerna att mottaga elektrisk energi från fordonets generator som också börjar att uppladda det urladdade batteriet.

Det finns många tillämpningar där batteriet med flera celler en- ligt uppfinningen med fördel kan användas, exempelvis nöjes- båtaroch slupar. 448 660 Ett praktiskt utförande av batteriet kommer nu att beskrivas med hänvisning till åtföljande ritning.

I ritningen är fig.1 en perspektivvy av det fullständiga fler- cellsbatteriet, fíg.2 är en perspektivvy med en högervridning av vyn i fig.1 med en batterienhet hopsatt och delar av den andra batterienheten söndertagen, fig.3 är en delvis sektionerad vy längs linjen 3-3 i fig.1 och fig.4 är ett förenklat schema av det elektriska systemet i ett motorfordon med batteriet vi- Sflt i 1A Med hänvisning till ritningarna, innefattar batteriet 10 ett aggregat av plattorgan 12 och 12a anordnade och sammanbundna så att de bildar ett flertal celler 14 skilda från varandra av skil- jeväggar 13 bestående av de stöttande vertikala delningselementen av respektive plattorgan 12.

Med hänvisning till fig.2 och 3, innefattar varje plattorgan 12 och 12a ett omkretsorgan 15 med topp- och bottenelement 16 och 17 och motsatta sídoelement 18 och 19. Sträckande sig mellan topp- och bottenelementen 16 och 17 finns delningselementen 20 som är parallella med sidoelementen 18 och 19. Plattan och de vertikala delningselementen avgränsar tillsammans sex spaltliknande omrä- den. Plattorna kan vara sammansatta i ett förhållande sida vid sida fast hopfogade med varandra genom användning av lämpliga lim eller lösningsmedel, som anbringats på de stättande ytorna. Ult- raljudsvetsning kan även användas för att hopfoga och täta plat- torna. Ett aggregat av ett flertal plattor av denna konstruktion utgör en lådliknande uppbyggnad med öppna ändar med de inre skil- jeväggarna 13, sidorna samt topp och botten av lådan bildad av den stöttande sidan, topp- och bottenelementen av plattorna och 448 660 varvid skiljeväggarna 13 bildas av de stöttande delningselementen .

Plattorna 12 som uppbär aktivt batterimaterial innefattar också ett stödelement 30 på avstånd från toppelementet 16 och sträckan- de sig mellan de motsatta sidoelementen 18 och 19. Det skall ob- serveras att ett sådant stödelement inte finns anordnat i plattor- na 12a, som senare skall visas.

I plattorna 12a för aktivt material, finns anordnade gallerlik- nande konstruktioner 26, 27 till området mellan respektive del- níngselement under nivån för stödelementet 30 för att ombesörja ytterligare stöd för det aktiva batterimaterialet i de områden som bildar områden för aktivt material i det färdiga batteriet.

Gallren kan tillverkas av samma material som resten av plattorna och gjutas som en integrerad del därav, men företrädesvis till- verkas de av ett elektriskt ledande material, som inte menligt påverkas av materialet i batteriet,exempelvis blylegering och inbäddas i elementen i plattan under gjutningen av plattan.

I den speciella platta 12 som visas i fig.2 sträcker sig en kant av gallret 26 in till sidoelementet 18 i plattan med en del 26a sträckande sig ut genom denna. Den motsatta kanten av gallret 26 sträcker sig också in i men inte genom det angränsande delnings- elementet 20. Den del 26a av gallret 26 som befinner sig utanför plattan sörjer för en förbindelse till anslutningen 45 för att elektriskt förbinda cellerna som utgöres av ett aggregat av plat- tor. Gallret 27 sträcker sig från nämnda närliggande delnings- element och är inbäddat i och sträcker sig genom nästa delnings- element 20a. Gallret 27 bildar sålunda en inre förbindelse i 448 6602 cellen mellan områden med aktivt batterimaterial på båda sidor om delningselementet 20a. Gallren 26 och 27 utgör sålunda stöd för det aktiva batterimaterialet, fungerar som en strömsamlare för respektive områden och bildar interna cellfärbindelser och/ M eller anslutningsförbindelser såsom krävs för celler som är bil- dade av plattaggregat. Arrangemanget med galler och de interna cellförbindelserna och anslutningsförbindelserna är mer detal- -jerade beskrivna i GB.A. 1,515,688 och GB. A. 1,430,205.

Under sammanfogningen av plattorna sammanfogas inte ytorna ovan- för det övre städelementet 30 i varje platta, så att när plat- torna sätts samman bildas elektrolytbehållare 31 ovanför områ- dena med aktivt material.

Plattorna l2a, lämpligen benämnda separatorplattor, uppbär ett SeP&flflïXIHQHn35 i varje uppbärande område, och är placerade mellan de ovan beskrivna plattorna 12 hållande det aktiva batte- rimaterialet. Plattan 12a, som håller separatororganet 35 har samma allmänna konstruktion som den som bär det aktiva batteri- materialet, med utelämnande av stödelementet 30, så att gas som alstras vid det kemiska förloppet i batteriet fritt kan passera till behållaren 31. Separatororganet 35, företrädesvis till- verkat av plåt, är tätat mot omkretsen till omkretsorganet 15 och till delníngselementet 20 i plattan. Alla separatororgan i en enstaka platta kan bildas av en enstaka plåt av lämpligt material med plattan gjuten in situ mot plåten. Genom lämpligt val av material i plattan och separatorn får man separatorma- terialet icke-poröst, där det är inbäddat i delningselementen i plattan för att förhindra läckage av elektrolyt mellan an- gränsande celler i det slutliga batteriet genom den vanliga se- parotorplåten. Separatorn kan tillverkas av ett material som 448 660 smälter under hetta, så att under gjutning, de delar av plåten som står i kontakt med det varma plattmaterialet smälter och gör den icke-porös.

Såsom beskrivits i de tidigare refererade brittiska patentskrif- terna sammanfogas i avsikt att bilda ett batteri, ett flertal plattor 12 av aktivt material individuellt med konventionella aktiva batterímaterial, så att närliggande områden i varje plat- ta har motsatt polaritet. Sålunda bildar varje platta med ak- tivt material, ett flertal sida vid sida liggande elektroder, med omväxlande positiv och negativ polaritet. Ett antal av des- sa plattor med aktivt material sammansöttes sedan ordnade sida vid sida med en separatorplatto l2a mellan varje par och med varje elektrod i varje platta med aktivt material liggande in- till en elektrod av motsatt polaritet i den angränsande plattan med aktivt material. Den serie celler som sålunda bildas, av var- je två intilliggande plattor är elektriskt kopplade i serie av gallren inbyggda i plattorna och har positiva och negativa an- slutningsplintar såsom plinten 47 visad i fig.l.

Fastän plattaggregatet har en topp, en botten och två motståen- de sidovöggar, tillhandahåller de två återstående ändarna fri- lagt aktivt material och öndelektroderna 38 är hopfogade i tötande förbindelse med öndplattorna i aggregatet för att göra batterihöljet komplett. Var och en av öndelektroderna 38 har samma form som plattorna 12 och 12a och innefattar en omkrets- platta och delningselement.

De områden hos ündelektroden som ligger mellan omkretsplattan och delningselementen ör övertöckta av skikt av elektrolytgenom- tröngligt material och kan lämpligen gjutas i en enhet med plat- 448 660 tan och delningselementen. Dessa ändelektroder är sammanfogade med eller svetsade till den yttersta plattan 12 í aggregatet, sä att det bildas en fullständig tätning längs hela omkretsen och hela längden av varje delningselement. Spärrplattan 40 som har samma konstruktion som den nyss beskrivna ändelektroden 38 är fastsatt med eller svetsad mot plattorna 12 på vardera sidan om denna, för att bilda en fullständig tillslutning längs hela omkretsen och hela längden hos varje delningselement. Spärr- plattan 40 isolerar fullständigt plattorna på vardera sidan om denna från varandra, så att det inte finns någon inre elektrisk eller kemisk växelverkan, och varvid sålunda bildas två batte- rier 45 och 46.

Det torde inses att fastän den visade utföringsformen endast har en spärrplatta 40, så är det möjligt att införliva mer än en spärrplatta, så att ett större antal batterier med samma ncminel- la spänning bildas inom samma plattaggregat.

De olika batterierna är försedda med oberoende positiva anslut- ningsplintar 47 och 48 och en gemensam negativ anslutningsplint 49. I nägra tillämpningar kan det emellertid även vara önskvärt att anordna en oberoende negativ anslutningsplint för varje batte- ri. Varje anslutningsplint är försedd med en gängad skruv och mutteranordning 50 för bekväm anslutning till lämpliga kretsar.

Sidoelementen 18 och 19 på varje platta 12 och 12a är försedd med en urtagning 18a respektive 19c, som bildar långsträckta grunda skåror när plattorna är sammanfogade. Respektive anslut- ningsplint-är belägen i respektive skära och lädd eller på annat sätt elektriskt ansluten till de delar av gallren som sträcker sig ut från plattorna 12. Anslutningsplintarna hålles vidare .Q 448 660 11 på plats av pluggar 51 av termoplastískt material som sträcker sig genom öppningar som finns anordnade i anslutningsplintarna och fästes till plattornas sidoelement.

Ett vanligt och förenklat kopplingsschema för ett elektriskt system i en bil vari ingår ett batteri av ovannämnda konstruk- tion visas i tig.4.

Batteriet 60 är av en konstruktion, som tidigare beskrivits, med en spärrplatta 61 som delar batteriet i två oberoende en- heter 60a och 60b, som var och en har samma nominella spänning.

Batteriet har en gemensam negativ anslutning 62 och två positiva anslutningar 63 och 64.

Kopplade över anslutningarna 62 och 63 är startmotorn 65 och motortändningssystemet 67. Lämpliga kontrollorgan och reläer kom- mer naturligtvis att ingå i startmotorkretsen och tändningssystem- et, men för enkelhetens skull har dessa utelämnats i ritningen.

En generator 68 med lämpliga reglage är även kopplad över anslut- ningarna 62 och 63 så att när motorn går, kommer en laddnings- spänning att anbringas över dessa anslutningar.

De olika tillbehören i motorfordonet såsom ljusen 70, radion 71, värmaren 73 och luftkonditioneringsanordningen 74 är kopplade parallellt över anslutningarna 62 och 64.

Det torde sålunda inses att tändningen och startmotorn i bilen tar sin elektriska energi från batterienheten 60a, medan alla tillbehör tar sin elektriska energi från den oberoende batteri- enheten 60b. Följaktligen kommer í den händelse att något av till- behören lämnas påkopplade när motorn inte går, energi att tagas 448 660 12 endast ur batterienheten 60b.

Dioden 75 ör kopplad mellan de positiva anslutningarna 63 och 64, så att när laddningsspönningen anbringas till anslutningen 63 från generatorn 68, kommer samma laddníngsström att ligga över anslutningen 64. När generatorn inte tillför laddníngsström kan det emellertid inte bli något strömflöde från anslutningen 64 till anslutningen 63.

Claims (3)

ç ë J) 10 15 20 25 30 35 448 660 Patentkrag

1. Flercellsbatteri innefattande en första grupp ramar (45), en andra grupp ramar (46), vilka grupper av ramar var och en innefattar dels ett flertal sida vid sida be- lägna och inbördes förbundna ramar (12, 12a), vilka var och en har åtskilda uppdelningselement (20), som tillsam- mans med omkretsdclar (16 - 19) av ramen begränsar ett flertal bärytor, belägna sida vid sida över ramens bredd, vilka omkretsdelar och uppdelningselement hos ramarna i respektive grupper är tätande förbundna med varandra så att omkretsdelarna (16 - 19) bildar batteriets ytterväggar medan uppdelningselementen (20) bildar mellanväggar mellan angränsande celler (14) hos batteriet, dels separata mas- sor av aktivt batterimaterial, som är uppburet i varje bäryta hos ramarna i varje grupp så att varje bäryta bil- dar en batteriplatta, vilket aktiva batterimaterial i respektive ytor är utvalt så att angränsande ytor i samma ram bildar plattor av motsatt polaritet och motsvarande ytor i intilliggande ramar i samma grupp bildar plattor av motsatt polaritet, och dels ett för elektrolyt genom- släppligt, isolerande separatorelement (35), beläget mellan de aktiva batterimaterialen av motsatt polaritet i nämnda motsvarande ytor, k ä n n e t e c k n a t av att ett spärrorgan (40) är insatt mellan den första och andra gruppen ramar för att elektriskt och kemiskt separera grupperna från varandra, varvid ramarnas omkretsdelar och uppdelningselement är tätande förbundna med spärr- organet (40) på båda sidor av detta, varigenom de första och andra grupperna (45, 46) av ramar bildar separata flercellsbatterier på motsatta sidor av spärrorganet (40).

2. Flercellsbatteri enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att spärrorganet utgöres av en spärram (40) med samma form som ramarna (12, 12a) hos grupperna och de delar som bildar uppdelningselement (20) mellan angränsande bärytor, vilka uppdelningselement är tätande förbundna med uppdel- ningselementen hos ramarna i grupperna, belägna på motsatta 10 448 660 1% sidor av spärramen (40), varvid varje yta hos spärramen som bildas av dennas uppdelningselement är övertäckt av ett arkmaterial som är utformat i ett stycke med spärr- ramen.

3. Flercellsbatteri enligt krav 2, k ä n n e t e c k ~ n a t av att elektriska kopplingsorgan (26, 27) sträcker sig genom varannat uppdelningselement hos ramarna som uppbär det aktiva materialet, varvid kopplingsorganen är anordnade så att varje par av intilliggande ramar som uppbär aktivt batterimaterial bildar en seriekopplad grupp av celler.