DE4029018A1 - Air-colled electric sec. battery for vehicle - has modular trough in which modules are supported on vertical bars with seals preventing leakage of air around bases - Google Patents
Air-colled electric sec. battery for vehicle - has modular trough in which modules are supported on vertical bars with seals preventing leakage of air around basesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Batterie, bestehend aus zumindest einem Batterietrog, der Einzelzellen umschließt und eine untere Öffnung für ein gasförmiges Medium, eine untere Verteilungs einrichtung für das gasförmige Medium, mit der sich über die Höhe der Einzelzellen erstreckende Strömungskanäle verbunden sind, und wenigstens eine obere Öffnung aufweist, wobei an eine der Öffnungen eine Druckleitung angeschlossen ist.The invention relates to a battery consisting of at least a battery trough that encloses individual cells and a lower one Opening for a gaseous medium, a lower distribution device for the gaseous medium with which the Flow channels connected to the height of the individual cells are, and has at least one upper opening, at one a pressure line is connected to the openings.
Eine derartige Ausführungsform läßt sich der DE-C2-28 35 501 ent nehmen. Bekannt ist somit eine Batterie mit Zuführungs sammelkanälen für eine Flüssigkeit oder ein Gas, die einen stromab sich verjüngenden Querschnitt besitzen und mit Ableitungssammelkanälen, die einen stromab sich erweiternden Querschnitt besitzen, wobei die Zuführungsöffnung und die Aus trittsöffnung einander diametral gegenüberliegen. Die Batterie besteht dabei aus zu ummantelten Zellenblöcken zusammengefaßten Einzelzellen, die so angeordnet sind, daß die Zwischenräume zwi schen den Zellenblöcken Kanäle für ein Kühl- oder Heizmedium bilden. Die das Medium zu- und abführenden Sammelkanäle sind außerhalb der Zellenblöcke angeordnet und teilweise in einem isolierenden Material ausgebildet. Der Eintrittskanal liegt da bei in einer Ebene unterhalb der Zellenunterkante, während der Sammelkanal in einer Ebene oberhalb der Zellenblockoberkante liegt.Such an embodiment can be found in DE-C2-28 35 501 to take. A battery with feeder is thus known collecting channels for a liquid or a gas, the one have a tapering cross-section downstream and with Drain manifolds that widen a downstream Have cross section, the feed opening and the Aus opening diametrically opposite each other. The battery consists of encased cell blocks Individual cells that are arranged so that the spaces between channels for a cooling or heating medium form. The collecting channels supplying and discharging the medium arranged outside the cell blocks and partially in one insulating material. The entry channel is there at in a level below the lower edge of the cell, during the Collection channel in a level above the top of the cell block lies.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Batterie der ein gangs erläuterten Bauart hinsichtlich ihres Kühlungssystems zu verbessern.The invention has for its object a battery construction explained with regard to their cooling system improve.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Batterie der ein gangs erwähnten Art, insbesondere sehr große und schwere Batte rien, hinsichtlich ihrer Handhabung und ihrer Temperaturstabi lisierung zu verbessern.The invention has for its object a battery gangs mentioned above, especially very large and heavy batte in terms of their handling and their temperature stability improvement.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Batterietrog mehrere Trogmodule umschließt, die jeweils aus ei nem Modulbehälter bestehen, dessen Boden mit den zwischen den Einzelzellen verlaufenden Strömungskanälen fluchtende Boden öffnungen aufweist und daß die Verteilungseinrichtung vertikale Trennstege aufweist, auf deren Oberkante der Boden des be treffenden Modulbehälters abgedichtet aufliegt.This object is achieved in that the Battery trough encloses several trough modules, each made of egg nem module container, the bottom with the between the Single cell flow channels flush floor has openings and that the distribution device vertical Separators has, on the upper edge of the bottom of the be appropriate module container rests sealed.
Erfindungsgemäß ist die Batterie in mehrere Trogmodule aufge teilt, die für sich aus dem Batterietrog herausgehoben werden können. Die Belüftung der Einzelzellen erfolgt modulweise über die Öffnungen in dem Boden des jeweiligen Modulbehälters, wobei unterhalb jedes Modulbehälters Trennstege vorgesehen sind, auf die der Modulbehälter aufgesetzt wird und die den Raum unterhalb des Modulbehälters so abdichten, daß das gasförmige Medium aus schließlich an den Einzelzellen vorbeigeleitet wird und nicht etwa weitgehend wirkungslos durch den Zwischenraum zwischen den Trogmodulen strömt.According to the invention, the battery is opened in several trough modules shares that are lifted out of the battery trough can. The individual cells are ventilated in modules the openings in the bottom of the respective module container, wherein dividers are provided below each module container which the module container is put on and the space below seal the module container so that the gaseous medium is out is ultimately directed past the individual cells and not approximately ineffective due to the space between the Trough modules are flowing.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bilden die Trennstege unterhalb jedes Moduls eine geschlossene Kammer, die lediglich zur Öffnung im Trogboden hin geöffnet ist, um von dort das gasförmige Medium aus der Druckleitung aufzunehmen oder - falls der Anschluß der Druckleitung an der oberen Öffnung er folgt - das gasförmige Medium durch die Öffnung im Trogboden aus dem Batterietrog herauszuleiten.In an advantageous embodiment of the invention, the Separators below each module form a closed chamber that is only open to the opening in the trough bottom, from there take up the gaseous medium from the pressure line or - if the connection of the pressure line to the upper opening he follows - the gaseous medium through the opening in the trough bottom to lead out the battery trough.
Um zu verhindern, daß bei Beschädigung einer Zelle Elektrolyt aus dem Batterietrog austritt oder in die Druckleitung gerät, ist es zweckmäßig, wenn an die untere, im Trogboden vorgesehene Öffnung ein in den Batterietrog ragender und offen ausmündender Rohrstutzen angeschlossen ist. Dem gleichen Zweck dient die An ordnung der Bodenöffnung außerhalb des Bereiches oberhalb der unteren Öffnung für das gasförmige Medium.To prevent electrolyte damage when a cell is damaged emerges from the battery trough or gets into the pressure line, it is useful if the lower, provided in the trough bottom Opening an open and protruding into the battery trough Pipe socket is connected. The An serves the same purpose order of the bottom opening outside the area above the lower opening for the gaseous medium.
Zur seitlichen Beabstandung der Einzelzellen ist es zweckmäßig, wenn zwischen den Einzelzellen Rippenplatten vorgesehen sind, die jeweils bei einer Bodenöffnung angeordnet sind und die Strömungskanäle bilden.For lateral spacing of the individual cells, it is advisable to if ribbed plates are provided between the individual cells, which are each arranged at a bottom opening and the Form flow channels.
Obwohl der Batterietrog an seiner Oberseite für bestimmte Anwen dungsfälle zur Sicherung der Zellen gegen Herausfallen bei einem Unfall verschließbar sein soll, sind eine einfache Bestückung der erfindungsgemäßen Batterie und insbesondere eine sichere Ab leitung des gasförmigen Mediums durch die obere Öffnung dann ge währleistet, wenn der Batterietrog oben durch zumindest einen schwenkbar gelagerten Deckel verschlossen ist, dessen Auflage fläche zur Bildung wenigstens einer oberen Öffnung ausgeklinkt ist.Although the battery trough on the top for certain applications cases to secure the cells against falling out If an accident should be closable, it is a simple assembly the battery of the invention and in particular a safe Line of the gaseous medium through the upper opening then ge ensures if the battery trough is at the top by at least one pivoted lid is closed, its support notched surface to form at least one upper opening is.
Der erfindungsgemäße Aufbau der Batterie gibt die Möglichkeit, diese als auf ein Fahrzeug aufsetzbare Wechselbatterie auszu bilden.The construction of the battery according to the invention enables this as a replaceable battery that can be placed on a vehicle form.
Das gasförmige Medium wird vorzugsweise als Kühlmedium verwen det, wofür vorzugsweise Luft benutzt werden kann. Durch die vorgesehene zwangsweise Luftführung zwischen den Einzelzellen läßt sich sicherstellen, daß die Batterie immer im optimalen Temperaturbereich arbeitet. Zugleich aber läßt sich verhindern, daß sich unter der oberen Abdeckung des Batterietrogs eine zündfähige Wasserstoffkonzentration bildet. The gaseous medium is preferably used as a cooling medium det, for which air can preferably be used. Through the Forced air flow between the individual cells can be ensured that the battery is always in the optimal Temperature range works. At the same time, it can be prevented that under the top cover of the battery trough forms ignitable hydrogen concentration.
Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteran sprüche und werden in Verbindung mit weiteren Vorteilen der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung sind einige als Beispiele dienende Ausführungs formen der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:Further features of the invention are the subject of the Unteran sayings and are combined with other advantages of Invention explained in more detail using an exemplary embodiment. In the drawing, some are exemplary embodiments Shapes of the invention shown schematically. Show it:
Fig. 1 im Querschnitt einen auf eine Kühlmedium- Druckleitung aufgesetzten Batterietrog mit zwei hintereinander eingehängten Trogmodulen; FIG. 1 is hooked in cross-section placed on a cooling medium discharge line battery container with two successive trough modules;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen auf eine Kühlmedium- Druckleitung aufgesetzten Batterietrog mit zwei nebeneinander eingehängten Trogmodulen;2 shows a longitudinal section through a placed on a cooling medium discharge line battery container with two side-hinged trough modules.
Fig. 3 einen Modulbehälter in Seitenansicht und Fig. 3 shows a module container in side view
Fig. 4 den Modulbehälter gemäß Fig. 3 in Unteransicht. Fig. 4 shows the module container of FIG. 3 in bottom view.
Von einer Batterie ist in Fig. 1 ein Batterietrog 1 darge stellt, der mit einer unteren, mittig in seinem Trogboden 2 an geordneten Eintrittsöffnung 3 auf einen Anschlußstutzen 4 einer Druckleitung 5 für ein gasförmiges Kühlmedium aufgesetzt ist. Zwischen dem Anschlußstutzen 4 und dem Trogboden 2 ist eine Dichtung 6 vorgesehen, die einen dichten Anschluß der Eintritts öffnung 3 am Anschlußstutzen 4 gewährleistet. An dem freien Ende der Druckleitung 5 ist ein Lüfter 7 vorgesehen. Der Batterietrog 1 ist oben durch zwei schwenkbar gelagerte Deckel 8 (siehe Fig. 2) verschlossen, deren Anschlagfläche zur Bildung von Kühl medium Austrittsöffnungen 9 ausgeklinkt ist.From a battery in Fig. 1, a battery tray 1 is Darge, which is placed with a lower, centrally in its trough bottom 2 at an ordered inlet opening 3 on a connecting piece 4 of a pressure line 5 for a gaseous cooling medium. Between the connecting piece 4 and the trough bottom 2 , a seal 6 is provided, which ensures a tight connection of the inlet opening 3 on the connecting piece 4 . A fan 7 is provided at the free end of the pressure line 5 . The battery trough 1 is closed at the top by two pivotably mounted covers 8 (see FIG. 2), the stop surface of which is notched to form cooling medium outlet openings 9 .
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind in den Bat terietrog 1 zwei hintereinanderliegende Trogmodule 10 einge hängt. Geht man davon aus, daß Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Batterietrog gemäß Fig. 1 darstellt, so sind in den Batterietrog 1 insgesamt vier Trogmodule 10 eingehängt. Jeder Trogmodul 10 besteht aus einem oben vorzugsweise aus beschichte tem Stahl hergestellten Modulbehälter 11 (siehe insbesondere Fig. 3), dessen Boden 11a mit zahlreichen Bodenschlitzen 12 versehen ist (siehe Fig. 4). Jeder Modulbehälter 11 nimmt mehre re Einzelzellen 13 auf, zwischen denen Rippenplatten 14 angeord net sind, die jeweils über zumindest einem Bodenschlitz 12 ste hen und zwischen jeweils zwei benachbarten Einzelzellen 13 einen Führungskanal für das Kühlmedium zwischen Eintrittsöffnung 3 und Austrittsöffnungen 9 bilden.In the embodiment shown in FIG. 1, two trough modules 10 lying one behind the other are suspended in the bat terietrog 1 . If it is assumed that FIG. 2 shows a longitudinal section through the battery trough according to FIG. 1, a total of four trough modules 10 are suspended in the battery trough 1 . Each trough module 10 consists of a module container 11, preferably made of coated steel (see in particular FIG. 3), the bottom 11 a of which is provided with numerous bottom slots 12 (see FIG. 4). Each module container 11 accommodates a plurality of individual cells 13 , between which rib plates 14 are arranged, each standing over at least one bottom slot 12 and forming a guide channel for the cooling medium between inlet opening 3 and outlet openings 9 between two adjacent individual cells 13 .
Zur Verteilung des durch die Eintrittsöffnung 3 einströmenden Kühlmediums auf die einzelnen Führungskanäle ist der Raum unmit telbar oberhalb des Trogbodens 2 in vier Verteilungskammern 15a, 15b, 15c, 15d unterteilt. Jede Kammer weist einen umlaufen den Trennsteg 16 auf, der auf seiner Oberkante mit einer Dich tung 17 bestückt ist, auf der jeweils ein Modulbehälter mit sei nem Boden 11a abdichtend aufliegt. Die von dem Trennsteg 16 ei ner Kammer umschlossene Fläche ist somit etwas kleiner als die Standfläche des Modulbehälters 11. Jede Kammer 15a bis 15d ist an die bzw. eine Eintrittsöffnung 3 für das Kühlmedium ange schlossen. Fig. 2 läßt erkennen, daß die Druckleitung 5 zwei ne beneinander angeordnete Anschlußstutzen 4 aufweist, auf denen der Batterietrog 1 mit zwei zugeordneten Eintrittsöffnungen 3 aufliegt.To distribute the cooling medium flowing through the inlet opening 3 onto the individual guide channels, the space is divided immediately above the trough bottom 2 into four distribution chambers 15 a, 15 b, 15 c, 15 d. Each chamber has a separating web is fitted revolving the 16, the processing on its upper edge with a log 17, on the one module container is nem bottom 11 a sealingly rests. The area enclosed by the separating web 16 of a chamber is thus somewhat smaller than the standing area of the module container 11 . Each chamber 15 a to 15 d is connected to the or an inlet opening 3 for the cooling medium. Fig. 2 reveals that the pressure line 5 has two ne connecting pieces 4 arranged next to each other, on which the battery trough 1 rests with two assigned inlet openings 3 .
An jeder untere Eintrittsöffnung 3 im Trogboden 2 ist ein in den Bereich der Verteilungskammern 15a bis 15d ragender und hier of fen ausmündender Rohrstutzen 18 angeschlossen. Hierdurch wird verhindert, daß bei Beschädigung einer Zelle Elektrolyt in die Druckleitung 5 gerät. Die Kammern 15a bis 15d können jeweils gummiert sein. Bei der dargestellten Ausführungsform versorgt jeweils ein Anschlußstutzen 4 bzw. eine mit einem Rohrstutzen 18 bestückte Eintrittsöffnung 3 zwei Einzelwannen mit dem Kühlmedi um. Die Bodenschlitze 12 der Modulbehälter 11 bzw. die unteren Eintrittsöffnungen 3 sind jeweils so angeordnet, daß kein Boden schlitz 12 unmittelbar über einer Eintrittsöffnung 3 liegt. Auch dadurch wird sichergestellt, daß bei mechanischer Beschädigung einer Zelle die etwaig auslaufende Säure nicht in die Drucklei tung 5 gelangen kann. At each lower inlet opening 3 in the trough bottom 2 , a pipe stub 18 projecting into the region of the distribution chambers 15 a to 15 d and opening here of fen is connected. This prevents electrolyte from getting into the pressure line 5 if a cell is damaged. The chambers 15 a to 15 d can each be rubberized. In the embodiment shown, a connection piece 4 or an inlet opening 3 equipped with a pipe socket 18 supplies two individual tubs with the cooling medium. The bottom slots 12 of the module container 11 and the lower inlet openings 3 are each arranged so that no bottom slot 12 is located directly above an inlet opening 3 . This also ensures that in the event of mechanical damage to a cell, any acid that leaks cannot get into the pressure line 5 .
Eine erfindungsgemäße Batterie kann auch als auf ein Fahrzeug aufsetzbare Wechselbatterie ausgebildet sein. In diesem Fall ist die in Längsrichtung vorzugsweise mittig unterhalb des Batterie troges 1 angeordnete Druckleitung 5 fest am Fahrzeug angebracht, wobei der Lüfter 7 an die Druckleitung 5 angeflanscht sein kann. Für den Batterietrog 1 ist dann am Fahrzeug eine Aufnahme vorge sehen, die sicherstellt, daß beim Einsetzen eines Batterietroges in seiner Aufnahme zwangsläufig die im Trogboden 2 vorgesehenen Eintrittsöffnungen 3 mit den zugeordneten Anschlußstutzen 4 der Druckleitung 5 fluchten, wobei die für jeden Anschlußstutzen vorgesehene Dichtung 6 unter der Wirkung des Eigengewichtes des Batterietroges 1 automatisch eine Abdichtung sicherstellt.A battery according to the invention can also be designed as a replaceable battery that can be placed on a vehicle. In this case, the pressure line 5 , which is preferably arranged centrally below the battery trough 1 in the longitudinal direction, is fixedly attached to the vehicle, and the fan 7 can be flanged to the pressure line 5 . For the battery container 1 is then on the vehicle a recording see provided, which ensures that necessarily provided in the trough bottom 2 inlet openings 3 in alignment when inserting a battery container in its housing with the associated connection piece 4 of the pressure line 5, wherein the time allotted for each connecting piece seal 6 automatically ensures a seal under the effect of the weight of the battery trough 1 .
Als Kühlmedium kann Luft Verwendung finden, die bei der erfindungsgemäßen Batterie zugleich auch eine Reduzierung der Wasserstoffkonzentration bewirkt. Die durch die Eintrittsöffnun gen 3 in die Verteilungskammern 15a bis 15d einströmende Luft strömt durch die Bodenschlitze 12 der einzelnen Modulbehälter 11 hindurch, wird dann zwangsweise an den Zellenwänden vorbei geführt, nimmt hier Wärme auf und strömt dann über die Austrittsöffnungen 9 wieder ab. Dadurch wird sichergestellt, daß die Batterie immer im optimalen Temperaturbereich arbeitet. Um dabei sicherzustellen, daß die Kühlluft nicht um die einzelnen Modulbehälter 11 herum, sondern ausschließlich durch die Modul behälter hindurch strömt, sind die vier voneinander luftdicht abgeschlossenen Verteilungskammern 15a bis 15d vorgesehen, die nach oben jeweils von dem auf dem Trennsteg 16 abdichtend auf liegenden Trogmodul 10 abgeschlossen sind. Durch die durch den Batterietrog 1 hindurchgeführte Kühlluft wird ferner verhindert, daß sich unter den Deckeln 8 des Batterietroges 1 eine zündfähi ge Wasserstoffkonzentration bilden kann. Denn der sich hier bil dende Wasserstoff wird kontinuierlich mit Kühlluft vermischt und dadurch aus dem Batterietrog 1 abgeführt. Die pro Zeiteinheit durch den Batterietrog hindurchgeführte Luftmenge wird dabei so gesteuert, daß die Wasserstoffkonzentration im gesamten Batterieraum einen vorgegebenen Grenzwert nicht übersteigt.Air can be used as the cooling medium, which at the same time also brings about a reduction in the hydrogen concentration in the battery according to the invention. The air flowing through the inlet openings 3 into the distribution chambers 15 a to 15 d flows through the bottom slots 12 of the individual module containers 11 , is then forced past the cell walls, absorbs heat here and then flows out again through the outlet openings 9 . This ensures that the battery always works in the optimal temperature range. In order to ensure that the cooling air does not reservoir flows around the individual module containers 11 around, but only by the module through which four are mutually airtight distribution chambers 15 a to 15 d provided which upwardly respectively on by the sealing on the release web 16 lying trough module 10 are completed. The cooling air passed through the battery trough 1 also prevents an ignitable hydrogen concentration from forming under the covers 8 of the battery trough 1 . Because the hydrogen forming here is continuously mixed with cooling air and thereby discharged from the battery trough 1 . The amount of air passed through the battery trough per unit of time is controlled so that the hydrogen concentration in the entire battery compartment does not exceed a predetermined limit value.
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