DE9002249U1

DE9002249U1 - Akkumulatorenbatterie

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Publication number: DE9002249U1
Application number: DE9002249U
Authority: DE
Original assignee: VARTA Batterie AG
Current assignee: VARTA Batterie AG
Priority date: 1990-02-26
Filing date: 1990-02-26
Publication date: 1990-05-03
Anticipated expiration: 2000-02-27

Description

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Akkumulatorenbatterte

Die Neuerung betrifft eine mehrzellige Akkumulatorenbatterie, deren Zellenwände mit Mitteln zum Hindurchleiten eines Kühlmediums in engssi irreleitenden Kontakt stehen. Das bevorzugte Anwendungsgebiet der Neuerung liegt bei Akkumulatorenbatterien für die Elektrotraktion und bei wartungsarmen Batterien mit durch Gelbtldung festgelegtem E'aktFolytsn,

Erfahrungsgemäß steigt die Temperatur solcher Batterien während des Betriebes stürksr an. als es -« bei Akkumulatoren mit flüssigen Elektrolyten der ^sIl ist, ^eIl ein durch Flüssig«#it8-Konvektlon begünstigter Temperaturausgleich fehlt. Hinzu kommt, da», die Zeil«=¹ von Antriebsakkumulatore.t für Straßü.iidhrzeuge aus Platzmangel im Battt» ie verbund in einem Batterietrog eng nebeneinander und hintereinander aufgeregt sind, so daß die unvermeidlichen Strom wärme Verluste, hervorgerufen durch die elektrochemisch nicht ausnutzbaren Anteile des Lade- und Entladestromes, nur ganz ungenügend an die Umgebur^ abgeführt werden können. Besonders beim Ladebetrieb, aber auch durch hohe Anfahrströme, wird die Temperaturbelastung der Zölien oft unzulässig hoch.

Es sind bereits Einrichtungen zum Kühlen von Akkumulatoren bekannt, die mit flüssigen Kühlmedien arbeiten. Gemäß DE-AS 2 414 768 z.B. wird der Elektrolyt mittels Kühlschlangen, die darin eintauchen und an einen externen Kühlkreislauf angeschlossen sind, unmittelbar gekühlt. Aus der US-PS 2 410 962 dagegen ist eine elektrolytische Zelle mit einem doppelten Boden als Mittel für die Heranführung einer Kühlflüssigkeit an zumindest eine Wandseite des Zellengehäuses bekannt.

Gemäß dem deutschen Gebrauchsmuster 88 02 918 sind zwischen den EInzelzellen als Abstandshalter gut wärmeleitende Kupferstreckmetall-Gltter eingefügt, welche einer kühlenden Luftdurchströmung zugänglich sind.

Das deutsche Gebrauchsmuster 74 39 682 zeigt schließlich zwischen den Zellen einer Batterie angeordnete Wärmeleitbleche, die für eine Flüssigkeitskühlung mit Kühlrohren in Kontakt stehen, In einer Flachbauweise aber such sis Vsrdsnn^fsr siis^osbildet sein

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Akkumulatorenbatterie der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die kühlflüssigkeitsfflhrenden Mittel möglichst wenig Platz beanspruchen, einen guten Wärmeaustausch mit den Zeilen gewährleisten und im Bedarfsfalle rasch montierbar oder auswechselbar sind.

D'* Aufgabe wird durch eine Akkumulatorenbatterie gelöst, wie sie im Schutzanspruch 1 angegeben ist.

Danach sind neuerungsgemäß von einer Flüssigkeit - im allgemeinen Wasser - durchströmte flächige Kühlkörper aus einem doppelwandigen Metallblech mit einer Zwischenlage aus einem gewellten oder gerippten Blech, im Aufbau einem Wellpappkarton ähnlich, vorgesehen, welche einer Zellenwand außen und mit solcher Orientierung dicht anliegen, daß die von dem gewellten Zwischenblech gebildeten parallellaufenden Kanäle im wesentlichen vertikal ausgerichtet sind. Ihre Offnungen stehen sowohl unten als auch oben mit Sammelkanälen in Verbindung, die wiederum Leitungsanschlüsse für den Zulauf und den Ablauf des Kühlmediums besitzen.

Die Sammelkanäle können auf mannigfache Weise gebildet sein, etwa durch Ankleben oder Anschweißen entsprechender Formteile an die glatt zugeschnittenen Enden des doppelwandigen Mitteltelle, durch Aufstecken unter Zuhilfenahme von Dichtmitteln oder auf besonders vorteilhafte Welse; Indem man zunächst ein doppelwandlges Grundelement mit einer gewellun ZwI-schenlage herstellt, welche auf beiden Enden kürzer als die beiden Deckbleche ist und darauf die überstände der Bleche zusammenquetseht, Jedoch so, daß die Kanalöffnungen am oberen und am unteren Ende der Wellblecheinlage intakt bleiben und untereinander kommunizieren können.

Besonders günstige Materialien, aus denen die neuemngsgemäßen Kühlkörper bestehen können, sind vei :tnktee Stahlblech, nichtrostendes Stahlblech oder Aluminiumblech.

Die gewellte Zwischenlage ergibt In Verbindung mit den Deckblechen nicht nur geradlinig verlaufende Hohlräume, die vom Kühlmittel quasi geradlinig durchströmt werden, sondern ist auch verantwortlich für eine außerordentliche mechanische Festigkeit des Kühlkörpers. Daher haben sich derartige

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Sandwlchstrukturen ursprünglich Im Flugzeugbau und auf ähnlichen Gebieten, wo hohe Ansprüche hinsichtlich Festigkeit einerseits und Leichtgewicht andererseits gestellt werden, bewährt.

Zwei Figuren verdeutlichen den Aufbau des neuen Kühlkörpers sowie verschiedene Möglichkelten seiner Anordnung zwischen den Einzelzellen bzw. an deren Außenwänden.

Figur 1 zeigt ein Zellenpaar mit einem anmontierten Kühlkörper gemäß Neuerung.

Figur 2 zeigt einen gefüllten und mit Kühlkörpern ausgestatteten Baterletrog.

Zum Nachwels der mit einem Kühlkörper gemäß Neuerung erzielbaren Temperatursenkung wurde dieser, nach Figur 1 bestehend aus den beiden Wandblechen 1,2 und dem gewellten Zwischenblech 3 als Grundelement (durch einen Aufriß sichtbar) sowie den Sammelkanälen 4, 5 und deren Zu- bzw. Ableitungen 6, 7 an einer Außenseite einer ersten von zwei hintereinandergeschalteten Akkumulatorenzellen 8, 9 montiert. Im Spalt hinter der ersten Zelle war ein erstes Thermoelement IO und hinter der zweiten Zelle ein zweites Thermoelement U angeordnet.

Als Ersatz für eine oder weitere Zellen an der Vorderseite der Kühlplatte, wie es praktischen Gegebenheiten entsprechen würde, wurde diese Seite mit einer isolierenden Styroporwand (nicht dargestellt) abgedeckt.

Im Kühlbetr'eb wird Kühlflüssigkeit gemäß den Pfeilen durch die Rohrleitung 6 dem unteren Sammelkanal 4 zugeführt, unter Verteilung auf die Hohlräume der gewellten Zwischenlage nach oben gedrückt, im Sammelkanal 5 wieder zusammengefaßt und durch Rohrleitung 7 abgeführt.

Bei diesem Versuchsaufbau hat sich gezeigt, daß während einer Ladebehandlung der beiden Zellen unter den üblichen Bedingungen die Temperatur der mit dem kaltwasserdurchströmten Kühlkörper direkt kontaktierten Zelle 8 um ca. 10*C niedriger und die Temperatur der nur indirekt gekühlten Zelle 9 um ca. 8*C niedriger lag als in dem Fall, daß beide Zellen keiner Kühlung unterworfen waren.

In Figur 2 sind Möglichkeiten der Plazierung von Kühlkörpern gemäß Neuerung bei größeren Zellenverbänden aufgezeigt.

Danach 1st man nicht auf die Verwendung von Kühlkörpern mit der Breitendimension einer Einzelzelle - Segment 12 - beschränkt, sondern es können auch die In einem Trog 13 gegebenenfalls vorhandenen Zwischenwände als Kühlkörper - hier durch das Segment 14 - ausgebildet werden. In diesem Falle unterliegen die Zellen 16, 16, 17, 18 einer direkten Kühlung.

Die strukturell bedingte große Steifigkeit des neuen Kühlkörpers, in der Verbindung der drei Bleche untereinander begründet, erlaubt es sogar, die

Trogwandung in vollem Umfang (im rechten Teil der Figur angedeutet) als Kühlkörper auszuführen.

Da bei zyklischem Betrieb der Traktionsbatterien hauptsächlich Wärme bei der Ladung der Zellen entsteht, kommt die neue Kühleinrichtung während dieser Betriebsphase auch besonders vorteilhaft zum Tragen.

Dabei ist es günstig, die Batterie während des Ladevorgangs an dem Ladegleichrichter über einen parallelen Anschluß an ein Kühlwassersystem anzukoppeln. Während der Arbeitsphasen der Batterie, z.B. In einem Gabelstapler, kann normalerweise auf eine Kühlung verzichtet werden.

Claims

FG 33-DE 6233 Kelkheim. 06.02.90 T B 4 - Dr. Ns pi· VARTA Batterie Aktiengesellschaft Am Leineufer 51. 3000 Hannover 21 SchutzansprOche

1. Mehrzellige Akkumulatorenbatterie, deren Zellenwände mit Mitteln zur Aufnahme oder zum Hindurchleiten eines Kühlmediums in engem wärmeleitenden Kontakt stehen, dadurch gekennzeichnet, daß das M'ttel ein der Zellenwand als Kühlkörper flächig anliegendes doppelwandiges Metallblech (1.2) mit einer Zwischenlage aus einem gewellten oder gerippten Metallblech (3) ist. welches eine im wesentlichen vertikal verlaufende Parallelschar offener Kanäle bildet, und daß die unteren Enden und die oberen Enden der Kanftle jeweils mit Sammelkanälen (4,5) in Verbindung stehen, an welchen Zu- und Ableitungen (6,7) für eine Kühlflüssigkeit angeordnet sind.

2. Akkumulatorenbatterie nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelwand mit der gewellten Zwischenlage aus verzinktem Stahlblech besteht.

3. Akkumulatorenbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelwand mit der gewellten Zwischenlage aus Aluminiumblech besteht.

4. Akkumulatorenbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelwand mit der gewellten Zwischenlage aus nichtrostendem Stahlblech besteht.

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5. Akkumulatorenbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gewellte Zwischenlage mit den Wandblechen verklebt 1st.

6. Akkumulatorenbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelwand mit der gewellten Zwischenlage die Zwischenwand (14) eines Batterietroges (13) bildet.

7. Akkumulatorenbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelwand mit der gewellten Zwischenlage die vollständige Wandung eines Batterietrogee (13) bildet.