SE535903C2 - Gasavlägsningsmodul för batteriskåp - Google Patents

Abstract

En gasavlägsningsmodul (100) och ett batteriskåp (10) som innefattar ensådan gasavlägsningsmodul tillhandahålls. Gasavlägsningsmodulen (100)innefattar en tilluftskanal (110) som är anordnad att tillföra omgivande luft tillbatteriskåpet (10), och en frånluftskanal (120) som är anordnad att släppa utluft och batterialstrad gas från batteriskåpet (10). Vidare är ett parti (111) avtilluftskanalen (110) anordnat i termisk kontakt med ett parti (121) avfrånluftskanalen (120) för medgivande av värmeväxling mellan frånluft ochtilluft. Gasavlägsningsmodulen (100) enligt föreliggande uppfinning ärfördelaktig eftersom den är energieffektiv och mindre tekniskt komplex jämfört med känd teknik. (Figur 1)

Description

535 903 2 styranordning som tar emot information om ackumulatoremas driftförhållanden.

En nackdel med en sådan gasavlägsnings- och temperaturstabiliseringsanordning är att den är relativt energiförbrukande.

Sammanfattning av uppfinningen Således finns ett behov att tillhandahålla alternativ och/eller nya anordningar som kan undanröja, eller åtminstone mildra eller lindra, minst några av ovan nämnda nackdelar. Det är med hänsyn till ovanstående beaktanden som föreliggande uppfinning har gjorts. Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett förbättrat alternativ till ovan nämnda teknik och känd teknik.

Mer specifikt är ett ändamål med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en gasavlägsningsmodul för ett batteriskåp med förbättrad effektivitet. Det är också ett ändamål med föreliggande uppfinning att tillhandahålla ett batteriskåp som innefattar en sådan gasavlägsningsmodul.

Dessa och andra ändamål med föreliggande uppfinning uppnås medelst en gasavlägsningsmodul och ett batteriskåp vilka har särdragen som definieras i de självständiga kraven. Föredragna utföringsformer av uppfinningen karaktäriseras av de osjälvständiga kraven.

Enligt en första aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahålls följaktligen en gasavlägsningsmodul för ett batteriskåp. Gasavlägsningsmodulen innefattar en tilluftskanal som är anordnad att tillföra omgivande luft (d.v.s. luft utanför batteriskåpet) till batteriskåpet, och en frånluftskanal som är anordnad att släppa ut luft och batterialstrad gas (såsom vätgas) från batteriskåpet. Vidare är ett parti av tilluftskanalen anordnat i termisk kontakt med ett parti av frånluftskanalen för medgivande av värmeväxling mellan frånluft och tilluft.

Vidare tillhandahåller partiet av tilluftskanalen och partiet av frånluftskanalen en värmeväxlarkropp. 535 903 3 Enligt en andra aspekt av uppfinningen tillhandahålls ett batteriskåp.

Batteriskåpet innefattar en gasavlägsningsmodul enligt den första aspekten av föreliggande uppfinning.

Föreliggande uppfinning baseras på insikten att termisk konditionering (eller termisk behandling) av luften i batteriskåpet kan försämras (eller motverkas) om skåpet ventileras för att släppa ut den batterialstrade gasen. Till exempel kommer enheten för termisk konditionering att kyla luften i skåpet om temperaturen utanför skåpet är hög. En sådan kylning kommer att motverkas vid ventilering när varm omgivande luft tillförs till skåpet och den kalla luften i skåpet släpps ut tillsammans med den batterialstrade gasen.

Följaktligen är grundidén med föreliggande uppfinning att kombinera avlägsnande av gas från batteriskåpet med termisk behandling av tilluft genom överförande av värme eller kyla från frånluften till tilluften. Alltså minskas temperaturskillnaden mellan tilluften som kommer in i batteriskåpet och luften inne i skåpet. Följaktligen uppnås en tillräcklig grad av avlägsnande av gas från skåpet, varigenom risken för framkallning av explosiva gasblandningar minskas, samtidigt som mindre energi behövs för att hålla temperaturen inne l skåpet på en önskad nivå jämfört med känd teknik.

Det torde inses att gasavlägsningsmodulen enligt föreliggande uppfinning kan användas både när den omgivande temperaturen utanför batteriskåpet är hög och det är önskvärt att kyla tilluften, och när den omgivande temperaturen är låg och det är önskvärt att värma tilluften.

Föreliggande uppfinning är fördelaktigt eftersom den tillhandahåller både avlägsning av batterialstrad gas och energieffektiv termisk behandling av tilluften eftersom värme eller kyla återvinns från frånluften till tilluften.

Följaktligen är gasavlägsningsmodulen energieffektiv. Vidare är föreliggande uppfinning fördelaktig eftersom ingen extrautrustning (såsom t.ex. temperatursenscrer och styrenheter) för styrning av värmeväxlingen mellan tilluften och frånluften behövs, varigenom den är mindre tekniskt komplex jämfört med känd teknik. 535 903 4 Enligt en utföringsform av uppfinningen kan tilluftskanalen och frånluftskanalen vara anordnade att hålla tilluftsflödet skilt från frånluftsflödet.

Föreliggande utföringsform är fördelaktig eftersom den batterialstrade gasen som innefattas i frånluften inte blandas med tilluften och förhindras därigenom att komma in i batteriskåpet. Till exempel kan tilluftskanalen vara skild från frånluftskanalen för att hålla tilluftsflödet skilt från frånluftsflödet.

Enligt en utföringsform av uppfinningen kan partiet av tilluftskanalen och partiet av frånluftskanalen (vilka partier är i termisk kontakt med varandra) vara förgrenade. Vidare kan tilluftskanalens förgreningar vara växelvis anordnade i termisk kontakt med frånluftskanalens förgreningar. Föreliggande utföringsform är fördelaktig eftersom en större termisk kontaktyta tillhandahålls jämfört med om kanalerna inte är förgrenade och växelvis anordnade, varigenom värmeväxlingen mellan tilluften och frånluften förbättras.

Enligt en utföringsform av uppfinningen kan värmeväxlarkroppen som tillhandahålls av partiet av tilluftskanalen och partiet av frånluftskanalen vara veckforrnad, vågformad och/eller försedd med flänsar. Föreliggande utföringsform är fördelaktig eftersom värmeväxlingen mellan tilluften och frånluften förbättras. l en utföringsforrn av uppfinningen kan tilluftskanalen och frånluftskanalen vara anordnade så att värmeväxlingen mellan frånluften och tilluften är medflödesvärmeväxling eller motflödesvärmeväxling. Följaktligen kommer tilluften och frånluften att flöda i samma riktning (medflödes) eller i motsatta riktningar (motflödes). Föreliggande utföringsform är fördelaktig eftersom sådana parallella luftflöden tillåter en kompakt konstruktion av gasaviägsningsmodulen. Vidare tillåter medflödesvärmeväxling en kompakt konstruktion av gasavlägsningsmodulen samtidigt som tilluftskanalen kan vara kopplad till den övre delen av batteriskåpet och frånluftskanalen kan vara kopplad till den nedre delen av batteriskåpet, vilket är fördelaktigt eftersom luftcirkulation in i och ut ur batteriskåpet kan förbättras eftersom luften inne i batteriskåpet uppvärms av batterierna och stiger därigenom till 535 903 den övre delen av batteriskåpet. Motflödesvärmeväxling är dock fördelaktigt eftersom det är högeffektiv värmeväxling.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning kan tilluftskanalen vara försedd med ett filter för filtrering av tilluften, vilket är fördelaktigt om det finns krav på ren luft inne i batteriskåpet.

I en utföringsform av uppfinningen kan batteriskåpet enligt den andra aspekten av uppfinningen vidare innefatta en enhet för termisk konditionering (eller en Iuftkonditioneringsenhet). Följaktligen kan temperaturen inne i batteriskåpet kontrolleras så att en temperatur som år lämplig för drift av batterierna kan tillhandahållas. Föreliggande ulföringsform är fördelaktig eftersom batteriernas prestanda förbättras och batterlernas livstid förlängs.

Ytterligare ändamål, särdrag hos, och fördelar med föreliggande uppfinning kommer att klargöras i följande detaljerade beskrivning, ritningarna och de bifogade kraven. En fackman inom området förstår att olika särdrag hos föreliggande uppflnning kan kombineras för att skapa andra utföringsformer än de som beskrivs i det följande. I synnerhet torde det inses att de olika utföringsformerna som är beskrivna för gasavlägsningsmodulen alla kan kombineras med batteriskåpet såsom definierat i enlighet med den andra aspekten av uppfinningen.

Kort beskrivninggv ritninqarna Ovanstående, liksom ytterligare ändamål, särdrag hos och fördelar med föreliggande uppfinning kommer att klargöras i följande illustrativa, icke- begränsande detaljerade beskrivning av föredragna utföringsformer av föreliggande uppfinning med hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka: figur 1 visar ett batteriskåp som innefattar en gasavlägsningsmodul enligt en utföringsforrn av föreliggande uppfinning; figur 2 visar en gasavlägsningsmodul enligt en utföringsform av föreliggande uppflnning; figur 3 visar en sprängvy av ett parti av gasavlägsningsmodulen som visas i figur 2; och 535 903 6 figur 4 visar ett tvärsnitt av gasavlägsningsmodulen som visas i figur 3, vilket tvärsnitt är taget längs linjen A-A.

Detaljerad beskrivning Med hänvisning till figur 1 visas ett batteriskåp 10 som innefattar en gasavlägsningsmodul 100 enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning.

Figur 1 visar ett batteriskåp 10, i vilket ett eller flera batterier 11 förvaras.

Batterierna 11 kan användas t.ex. som strömförsörjningsreserv för tillämpningar som kräver konstant strömförsörjning och är känsliga för strömavbrott. Sådana tillämpningar kan t.ex. vara telekommunikationsstationer, sjukhus och datalagring. Vidare kan batterierna användas som reserv för vilken slags strömkälla som helst, såsom ett AC- elnät, hybridgeneratorset eller förnyelsebara energikällor (t.ex. solenergikällor). Batterierna 11 som förvaras i batteriskåpet 10 kan dock också användas som en huvudströmkälla (d.v.s. inte som reserv) för vilken slags tillämpning som helst. Vidare kan andra sorters elektronisk utrustning förvaras tillsammans med batterierna 11 i batteriskåpet 10.

I en utföringsform av uppfinningen kan en enhet 12 för termisk konditionering vara anordnad i batteriskåpet 10. Enheten 12 för termisk konditionering kan vara anordnad att hålla temperaturen i batteriskåpet 10 på en nivå som är lämplig för drift av batterierna 11, såsom t.ex. 20°C. Om temperaturen i skåpet skiljer sig för mycket frän batteriernas 11 optimala driftstemperatur kan batteriernas 11 prestanda påverkas i hög grad och batteriernas 11 livstid kan minskas kraftigt. Till exempel kan livstiden för en viss sorts batteri som har en ideal driftstemperatur på 20°C halveras för varje 10°C som stiger över 20°C.

Vidare kan enheten 12 för termisk konditionering vara en luftkonditioneringsenhet som också konditionerar luften med avseende på t.ex. fukt.

Batteriskåpet 10 innefattar vidare en gasavlägsningsmodul 100 för avlägsnande av gas från (eller ventilering av) batteriskåpet 10 för att undvika att gas som alstras av batterierna 11 (t.ex. vätgas) stängs inne i batteriskåpet . Gasavlägsningsmodulen 100 innefattar en tilluftskanal 110 som är 535 903 7 anordnad att tillföra omgivande luft till batteriskåpet 10. Vidare innefattar gasavlägsningsmodulen 100 en frånluftskanal 120 som är anpassad att släppa ut luft och batterialstrad gas från batteriskåpet 10. Ett parti 111 av tilluftskanalen 110 är anordnat i termisk kontakt med ett parti 121 av frånluftskanalen 120 för medgivande av värmeväxling mellan frånluften och tilluften. Till exempel kan partiet 111 av tilluftskanalen 110 vara anordnat att ligga an mot (d.v.s. vara i nära kontakt med) partiet 121 av frånluftskanalen 120 så att värme kan överföras mellan de två kanalerna 110, 120. Vidare kan batteriskåpet 10 vara försett med en fläkt 13 för cirkulation av luft in i och ut ur batteriskåpet 10 genom gasavlägsningsmodulen 100. Alternativt kan fläkten 13 vara anordnad itilluftskanalen 110 eller i frånluftskanalen 120. Följaktligen kommer fläkten 13 att tillhandahålla ett luftflöde (d.v.s. tilluftsflödet och frånluftsflödet) för avlägsnande av gas från batteriskåpet 10. Det torde inses att gasavlägsningsmodulen 100 eller batteriskåpet 10 kan innefatta mer än en fläkt (t.ex. två fläktar) för tillhandahållande av ett tillräckligt luftflöde. Luftflödet kan dock också tillhandahållas helt enkelt genom den stigande luften som är uppvärmd av batterierna i batteriskåpet, varigenom en luftcirkulation skapas, eller genom utnyttjande av ett luftcirkulationssystem för invändig luft (eller en fläkt i luftcirkulationssystemet för invändig luft) som används för cirkulation av luft runt batterierna inne i batteriskåpet 10. Vidare kan luftflödet som tillhandahålls av fläkten 13 och luftcirkulationssystemet för invändig luft i batteriskåpet 10 kombineras och balanseras för att tillhandahålla ett lämpligt luftflöde i gasavlägsningsmodulen 100.

Tilluftskanalen 110 och frånluftskanalen 120 kan vara anordnade så att värmeväxlingen mellan frånluften och tilluften är medflödesvärmeväxling (såsom visas i figur 1) eller motflödesvärmeväxling (ej visat). Alltså kommer tilluftsflödet och frånluftsflödet att vara parallella (och företrädesvis åtskilda) åtminstone längs partierna 111, 121 av tilluftskanalen 110 och frånluftskanalen 120 som är i tennisk kontakt med varandra. Enligt ett annat alternativ kan tilluftskanalen 110 och frånluftskanalen 120 vara anordnade så att värmeväxlingen mellan frånluften och tilluften är korsflödesvärmeväxling (ej visat), varvid frånluftsflödet är väsentligen vinkelrät mot tilluftsflödet. 535 903 8 För att öka värmeväxlingen mellan frånluften och tilluften kan värmeväxlingsarean utökas genom ökning av längden hos partierna 111, 121 som är i termisk kontakt med varandra, vilket är fördelaktigt eftersom det är ett billigt och enkelt sätt att påverka gasavlägsningsmodulens värmeväxling.

Med hänvisning till figur 2 kommer en gasavlägsningsmodul enligt en utföringsform av uppfinningen att beskrivas mer i detalj. Figur 2 visar en gasavlägsningsmodul 200 som innefattar en tilluftskanal 210 som har inlopp 212 för intagande av omgivande luft och ett utlopp 213 som är anordnat att kopplas till batteriskåpet 10 så att tilluft (d.v.s. nämnda omgivande luft) kan komma in i batteriskåpet 10. Vidare innefattar gasavlägsningsmodulen 200 en frånluftskanal 220 som har ett inlopp 222 som är anordnat att kopplas till batteriskåpet 10 så att luft och batterialstrad gas kan lämna batteriskåpet 10, och utlopp 223 för utsläppande av luften och den batterialstrade gasen till omgivningen utanför batteriskåpet 10. Till exempel kan tilluftskanalens 210 utlopp 213 vara kopplat till en övre del av batteriskåpet och frånluftskanalens 220 inlopp 222 kan vara kopplat till en nedre del av batteriskåpet, varigenom luftcirkulationen in i och ut ur batteriskåpet förbättras. I en utföringsform av uppfinningen kan tilluftskanalen 210 vara försedd med ett filter för filtrering av luft som tillförs till batteriskåpet 10. Ett sådant filter kan t.ex. vara anordnat vid tilluftskanalens 210 inlopp 212 eller vid tilluftskanalens 210 utlopp 213.

Gasavlägsnlngsmodulen kommer nu att beskrivas vidare med hänvisning till figur 3 som visar en sprängvy av ett parti av gasavlägsningsmodulen som visas i figur 2, och figur 4 som visar ett tvärsnitt av gasavlägsningsmodulen, vilket tvärsnitt är taget längs linjen A-A i figur 3. Enligt en utföringsforrn av uppfinningen kan ett parti av tilluftskanalen 210 och ett parti av frånluftskanalen 220 vara förgrenade. Tilluftskanalens 210 förgreningar 310 är växelvis anordnade i termisk kontakt med frånluftskanalens 220 förgreningar 320. Såsom visas i figur 3 och 4 kan t.ex. fem förgreningar 310 av tilluftskanalen 210 vara växelvis anordnade i termisk kontakt med fem förgreningar 320 av frånluftskanalen 220. I föreliggande exempel är en förgrening 310 av tilluftskanalen 210 i termisk kontakt med två eller tre förgreningar 320 av frånluftskanalen 220, och vice versa, såsom visas i figur 535 903 9 4. Det torde inses att tilluftskanalen 210 och frånluftskanalen 220 kan vara försedda med vilket antal förgreningar som helst som är lämpligt för gasavlägsningsmodulens konstruktion.

Vidare kan tilluftskanalens 210 partier som är i termisk kontakt med frånluftskanalens 220 partier tillhandahålla en värmeväxlarkropp 302. l exemplet som visas i figur 3 och 4 kommer kontaktytan (eller gränssnittet) mellan tilluftskanalens 210 förgreningar 310 och frånluftskanalens 220 förgreningar 320 att tillhandahålla värmeväxlarkroppen 302.

Värmeväxlarkroppen 302 kan med fördel vara tillverkad i ett material som har hög värmeledningsförmåga, såsom aluminium eller någon annan sorts metall, varigenom värmeväxlingen mellan tilluften och frånluften förbättras. Vidare kan värmeväxlarkroppen 302 vara försedd med flänsar 303 för ytterligare förbättring av värmeväxlingen. Som ett alternativ (eller komplement) till flänsarna 303 kan värmeväxlarkroppen vara veckformad (d.v.s. försedd med veck) eller vågformad för att öka den termiska kontaktytan mellan tilluftskanalen och frânluftskanalen. Det torde inses att värmeväxlarkroppen 302 kan ha vilken form som helst som underlättar värmeväxlingen.

Enligt en utföringsform av uppfinningen kan gasavlägsningsmodulen innefatta en ytterkåpa 301 hos tilluftskanalen 210 och frånluftskanalen 220, varvid ytterkåpan 310 innefattar tilluftskanalens 210 och frånluftskanalens 220 partier som inte tillhandahåller termisk kontakt mellan tilluftskanalen 210 och frånluftskanalen 220 (d.v.s. partierna som vetter utåt). Ytterkåpan 301 kan innefatta ett material som har låg värmeledningsfönnåga, såsom t.ex. plast, varigenom värrneväxling minskas mellan tilluftskanalen 210 och omgivningen (d.v.s. den omgivande luften), liksom mellan frånluftskanalen 220 och omgivningen. Följaktligen kan mer termisk energi överföras mellan tilluftskanalen 210 och frånluftskanalen 220 (t.ex. via värmeväxlarkroppen). Återigen med hänvisning till figur 1 kommer ett illustrativt exempel på gasavlägsningsmodulens 100 funktion enligt en utföringsform av uppfinningen att beskrivas. l föreliggande exempel är den omgivande temperaturen utanför batteriskåpet 10 högre än temperaturen inne i batteriskåpet 10 vilket kyls av enheten 12 för termisk konditionering. Fläkten 13 drivs så att luftflöde för 535 903 avlägsnande av gas tillhandahålls, vilket bringar omgivande luft att sugas in genom tilluftskanalen 110 in till batteriskåpet 10 samtidigt som invändig luft och batterialstrad gas sugs ut från batteriskåpet 10 genom frånluftskanalen 120. När tilluften passerar partiet 111 av tilluftskanalen 110 kommer värme att överföras (värmeväxlas) till frånluft som passerar partiet 121 av frånluftskanalen 120. Följaktligen kommer tilluften att kylas när den passerar partiet 111 av tilluftskanalen 110 på sin väg in till batteriskåpet 10. Även om specifika utföringsformer har beskrivits förstår fackmannen att olika modifieringar och ändringar kan tänkas inom omfånget som definieras av de bifogade kraven. l synnerhet kan det tänkas att föreliggande uppfinning kan tillämpas både för kylning och uppvärmning av tilluft till ett batteriskåp, d.v.s. både om den omgivande temperaturen är högre än temperaturen inne i batteriskåpet, och om den omgivande temperaturen är lägre än temperaturen inne i batteriskåpet.

Vidare kan gasavlägsningsmodulen vara modulär och möjlig att anbringa på olika batteriskåpsprodukter.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 535 903 1 1 PATENTKRAV . Gasavlägsningsmodul (100, 200) för ett batteriskåp (1 O). varvid gasavlägsningsmodulen innefattar: en tilluftskanal (110, 210) som är anordnad att tillföra omgivande luft till batteriskåpet; en frånluflskanal (120, 220) som är anordnad att släppa ut luft och batterialstrad gas från batteriskåpet, kännetecknad av att ett parti (111) av tilluftskanalen är anordnat i termisk kontakt med ett parti (121) av frånluftskanalen för medgivande av värmeväxling mellan frånluft och tilluft, och av att nämnda parti av tilluftskanalen och nämnda parti av frånluftskanalen tillhandahåller en värmeväxlarkropp (302). . Gasavlägsningsmodul enligt krav 1, varvid tilluftskanalen och frånluftskanalen är anordnade att hålla ett tilluftsflöde skilt från ett frånluftsflöde. . Gasavlägsningsmodul enligt krav 1 eller 2, varvid: nämnda parti av tilluftskanalen och nämnda parti av frånluftskanalen är förgrenade, och att tilluftskanalens förgreningar (310) är växelvis anordnade i termisk kontakt med frånluftskanalens förgreningar (320). . Gasavlägsningsmodul enligt något av föregående krav, varvid värmeväxlarkroppen är veckformad, vâgformad och/eller försedd med flänsar (303). . Gasavlägsningsmodul enligt något av föregående krav, varvid tilluftskanalen och frånluftskanalen är anordnade så att nämnda 10 535 903 12 värmeväxling mellan frånluften och tilluften är medflödesvärmeväxling eller motflödesvärmeväxling. . Gasavlägsningsmodul enligt något av föregående krav, varvid tilluftskanalen är försedd med ett filter för filtrering av tilluften. . Batteriskàp som innefattar en gasavlägsningsmodul enligt något av kraven 1-6. . Batteriskåp enligt krav 7, vidare innefattande en enhet för termisk konditionering.