專利名稱：液體電解質(zhì)電池加熱裝置的制作方法
液體電解質(zhì)電池加熱裝置
4支術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種液體電解質(zhì)電池加熱裝置，其具有加熱器和與加熱 器協(xié)調(diào)一致的液體電解質(zhì)電池，例如鉛酸電池，該鉛酸電池例如使用在 車輛中。
背景技術(shù)：
對汽車工業(yè)中輕型構(gòu)造方面的努力亦涉及到電池重量的削減。同時 對電池功率的要求也越來越高，因為除了傳統(tǒng)的用于啟動例如小型汽車 的能量之外還需要為附加的設(shè)備、例如電動升窗器、用于調(diào)節(jié)座椅或亦 用于電加熱座椅的伺服馬達(dá)提供能量。此外還希望電池功率在電池的整 個壽命期間都盡可能保持在一個恒定的較高水平上，因為這樣一來也可 以對就安全性來講意義重大的功能單元、例如轉(zhuǎn)向和制動進(jìn)行電控制和 操作。電池功率從下面起可理解為電池的容量以及電池的用于放出電流 或用于接收電流的能力。電池功率會受到各種對于技術(shù)人員來說已知的 因素的影響。
由現(xiàn)有技術(shù)已知不同的措施，以提高液體電解質(zhì)電池，例如鉛酸電 池的功率。對于這種電池特別的問題是，電池功率對電池溫度具有^l艮強(qiáng)
的依賴性。在允許的工作范圍內(nèi)，每攝氏度電容下降約0. 6至0. 8%或者 更多。如果假設(shè)，最優(yōu)的工作溫度在約30攝氏度并且電池在零下20攝 氏度時工作，以操作例如車輛的起動電動機(jī)，那么該電池只還具有它的 電容的約60%。不過專業(yè)人員已知，其它的影響因素也會減小電池的電 容。 一個重要的影響因素是所謂酸的分層，也就是說，酸濃度相對電極 表面是不均勻的。這導(dǎo)致，電極在酸濃度過高的位置上受腐蝕，這樣減 小了電池的壽命，并且在酸濃度過小的電極位置上電池不能達(dá)到它的全 部功率。
一般已知，具有內(nèi)燃機(jī)的車輛，當(dāng)它長時間，例如多于8個小時處 于低于零攝氏度的溫度下，則如果冷卻的電池在起動前被加熱，可以更
好地起動。
因此開發(fā)了許多電池加熱裝置，它們具有不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)并且例 如在文獻(xiàn)DE 28 1 2 876， US 2， 440， 369, DE 1 496 1 34, DE 40 27 149Al或者DE 100 14 848中說明。
電池加熱裝置可以按照不同角度分類。
一種涉及通過熱交換加熱電池。則例如建議，在電池的外壁上設(shè)置熱交換管，熱的發(fā)動機(jī)冷卻液流過上述熱交換管。
更多地還建議電加熱，其中這種可以劃分成兩個分類。有一系列的構(gòu)思，將加熱膜或者類似的加熱元件布置在電池外壁上
^車輛/i 2、20V電網(wǎng)連接一中輸入電能。；這里總是提供足夠的能量，這樣電池可以不依賴外部溫度地保持在一個預(yù)定的溫度。如果車輛行駛，同樣可以從汽車發(fā)電機(jī)獲取能量。
對于第二分類來說，用于電池加熱的能量從該電池自身獲取。如果車輛停放在街道上并且不存在從外部輸入能量的可能性，那么這是必需的。已經(jīng)建議，電池良好隔熱并且借助自身加熱保持在一個盡可能最優(yōu)的溫度水平。此方法只有當(dāng)車輛僅僅停放并冷卻了約8至15小時并且之后該車輛要重新使用時才有意義，也就是說，電池的隔熱必需這樣好，使得電池在這個約8至15小時內(nèi)可以通過自身加熱保持在希望的溫度水平。
不過如果車輛停放幾天，電池的能量含量不足夠自己良好隔熱的電
池保持在希望的溫度。對這種情況，只有當(dāng)車輛要被起動時，電池才有必要加熱。
因此一再建議，冷的電池在車輛快要起動之前才加熱。電池快速加熱的多種可能性中的 一種是在電池底部上引入熱量。
在DE 1 00 14 8" C2中建議，將電池放在加熱板上，其中就此而言它是否涉及傳統(tǒng)的可電加熱的加熱板，或者如在DE 1 00 14 848 C2中，涉及本來應(yīng)用于其它目的產(chǎn)生余熱的電子部件，是不重要的。
起動電池如其它的材料體一樣具有預(yù)定的熱容。為了將冷的電池加熱到預(yù)定的溫度水平，必需引進(jìn)預(yù)定的熱能。希望電池能夠在盡可能最短的時間內(nèi)加熱。這只有當(dāng)加熱板相應(yīng)強(qiáng)地加熱時才能實現(xiàn)。
不過由于酸的差的導(dǎo)熱熱量只能相對慢地分散，也就是說，溫度補(bǔ)償只能緩慢進(jìn)行，這可能在熱能引入的位置上導(dǎo)致電極損壞。專業(yè)人員已知，鉛酸電池在短時間的過熱時，例如在超過50攝氏度時已經(jīng)可能不可逆轉(zhuǎn)地?fù)p壞。

發(fā)明內(nèi)容
因此對電池快速加熱的要求與電池盡可能保護(hù)好，也就是說應(yīng)該緩慢加熱(由此它不被損壞)的要求對立。此技術(shù)矛盾的解決構(gòu)成本發(fā)明的任務(wù)。
該任務(wù)利用按照權(quán)利要求1的液體電解質(zhì)電池加熱裝置解決。該電池具有帶有過熱保護(hù)的熱電解質(zhì)混合，其中該電池安放在兩個軌形的加熱元件上，這樣電池底板的加熱只在邊緣上進(jìn)行。該電池具有殼體，電極垂直地布置在該殼體中。電解質(zhì)被加注直至超過電極的上棱邊。該電池這樣安放在加熱軌上，使其與電極板成90度角延伸，這在實施例中還要詳細(xì)說明。
根據(jù)本發(fā)明建議，在電池中布置 一個板形的具有下面的特征的混合
裝置在殼體底板和電極的下棱邊之間這樣布置兩個第一板，使得中心的通流口保持敞開。在垂直的殼體壁和電極的側(cè)面棱邊之間布置有另外兩個板，它們與第一板連接。優(yōu)選在電解質(zhì)的電解質(zhì)液面上方幾毫米處布置兩個溢流板，其中該溢流板的外側(cè)棱邊與第二板的上棱邊連接并且溢流板的內(nèi)側(cè)棱邊彼此相距，并且空出流入口 。
如果根據(jù)本發(fā)明的軌形加熱元件加熱了電池殼體的底板側(cè)的邊緣區(qū)域，則在垂直的殼體壁和第二板之間分別產(chǎn)生垂直的流動通道，已加熱的電解質(zhì)通過該流動通道向上流動，無需使熱的電解質(zhì)直接與電極接觸。因為電解質(zhì)被強(qiáng)烈加熱，它大約在從流動通道中出來時涌出并且由此在溢流板上流向流入口，并且由此回到電解質(zhì)體積中，熱的電解質(zhì)在這里面立刻冷卻。冷的電解質(zhì)通過通流口向下流向殼體的邊緣并且在那里被力口熱。
利用本發(fā)明實現(xiàn)兩個重要的優(yōu)點(diǎn)
電解質(zhì)可以強(qiáng)烈地加熱，無需由此損壞熱敏感的電極板。這由此避免，因為熱的電解質(zhì)相對電極屏蔽。由此可以快速加熱電池。
此外產(chǎn)生向上的電解質(zhì)流動，這樣產(chǎn)生了電解質(zhì)的快速均勻的混合。由此不僅阻止了有害的溫度梯度，而且阻止了電解質(zhì)的不希望的分層，這種分層特別對鉛酸電池是已知的。
按照權(quán)利要求2，所迷溢流板具有孔，熱的電解質(zhì)通過這些孔在整個電解質(zhì)表面上分配。由此實現(xiàn)更好的混合。
按照權(quán)利要求3，所述孔這樣設(shè)計，使得它們從電池殼體壁出發(fā)向著流入口漸增地變大。由此實現(xiàn)還要更好的混合。
4艮明顯，本發(fā)明可以應(yīng)用在每個具有液體的電解質(zhì)電池類型上，只要這種類型的電池的底板側(cè)在加熱時存在電極由于與太熱的電解質(zhì)接觸而熱損壞的危險。
專業(yè)人員可以通過幾何參數(shù)的選擇，例如孔大小和它們的分布以及在考慮規(guī)定的加熱功率的情況下找到電池快速加熱的最優(yōu)值，無需在這種情況下熱地?fù)p壞電池。對此只需要，例如借助熱元件獲取在過熱保護(hù)上的溫度剖面并且這樣構(gòu)造和布置孔，即在電池內(nèi)部的任意位置以及在任意情況下使酸或者電解質(zhì)不能到可能損壞電極這么熱。


本發(fā)明其它的措施和優(yōu)點(diǎn)由下面的實施例說明結(jié)合所附示意圖給出。
圖1示出了本發(fā)明的第一實施例的側(cè)面剖視圖，
圖2示出了本發(fā)明的第二實施例的側(cè)面剖視圖，圖3示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的空的電池箱。
本發(fā)明的下面的說明以根據(jù)圖3的現(xiàn)有技術(shù)開始，因為由此本發(fā)明更容易理解。
具體實施例方式
圖3示出了具有6個電芯的電池箱。如果這個電池箱以它的底面安放在兩個加熱軌上，則其中每個電芯在邊緣側(cè)都在底板上被加熱。不過所有下面的說明只涉及一個唯一的電芯，其中這個電芯在圖1和2中從在圖3中利用標(biāo)記lc標(biāo)明的方向示出。因為該電芯也是獨(dú)立的電池，下面只刊S侖電池。
圖1示出了具有殼體1的電池，該殼體利用液體電解質(zhì)3填充并且在該殼體中布置有垂直豎立的電才及2。該電池安放在兩個可電加熱的加熱壽九8a、 8b上。如果電池過渡冷卻了，該加熱4^就電加熱。加熱4九的能量可以由電池自身獲取或者由外部的能量源獲取。加熱軌是溫度調(diào)節(jié)的，這樣不會超出預(yù)定的最高溫度。
兩個第一塑料板4a和4b布置在殼體底板le和電極2之間，其中兩個板端部朝著殼體中心的方向纟皮此相3巨，這樣保持通流口 5敞開。在垂直的電池壁1和電才及2的垂直棱邊之間布置有另外兩個板4c和4d,它們與第一板4a、 4b連接。在電解質(zhì)3的電解質(zhì)液面3a上方幾毫米處布置有兩個溢流板4e、 4f,其中溢流板4e和4f的外側(cè)棱邊與第二板4c和4d的上棱邊連接，并且溢流板(4e, 4f)的內(nèi)側(cè)棱邊彼此相距，并且空出流入口 (6)。
在加熱軌8a和8b接通后，在殼體的外側(cè)邊緣處的底板側(cè)的電解質(zhì)層被加熱。電解質(zhì)3的自己構(gòu)成的向上取向的對流流動通過流動箭頭表示，也就是"i兌，電解質(zhì)向上流動并且然后在溢流板4e和4f上流向流入口 6的方向，并且通過該流入口回到電解質(zhì)體積中。專業(yè)人員可以看出，由此在每個下面布置有加熱軌8a和8b的殼體側(cè)上都產(chǎn)生電解質(zhì)流動循環(huán)，這導(dǎo)致電解質(zhì)的好的混合。
圖2示出了本發(fā)明的變型的實施方式。在溢流板4e和4f中設(shè)有一些孔7。這些孔大小朝著殼體中心變大，這樣電解質(zhì)近乎均勻地在電解質(zhì)的表面上分配并且由此實現(xiàn)特別好的混合。最小的孔具有約linm的直徑并且最大的孔具有2. 5隱的直徑?？状笮「鶕?jù)電解質(zhì)的稠度選擇。
該實施方式是本發(fā)明的最好的實施方式。借助所述的實施方式專業(yè)人員可以完全獲取本發(fā)明的技術(shù)理論。4艮明顯，該實施方式可以通過專業(yè)人員借助根據(jù)本發(fā)明的理論進(jìn)一步開發(fā)和改變或者組合。因此這些未明確列舉或者示出的其它的實施方式也在下面的權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 具有熱混合的液體電解質(zhì)電池加熱裝置，它具有a. 兩個加熱元件(8a，8b)，作為用于液體電解質(zhì)電池的安放面，b. 液體電解質(zhì)電池，該液體電解質(zhì)電池具有-殼體(1)，該殼體具有可在邊緣側(cè)加熱的殼體底板(1e)，-電極(2)，該電極垂直布置在殼體(1)中，以及-液體電解質(zhì)(3)，其特征在于，在所述電池中布置有具有下述特征的板形的混合裝置-在殼體底板(1e)和電極(2)的下棱邊(2a)之間這樣布置有兩個第一板(4a，4b)，使得中心的通流口(5)保持敞開，-在垂直的殼體壁(1a，1b)和電極(2)的側(cè)面棱邊之間布置有兩個第二板(4c，4d)，上述第二板與第一板(4a，4b)連接，并且-在電解質(zhì)(3)的電解質(zhì)液面(3a)上方幾毫米處布置有兩個溢流板(4e，4f)，其中所述溢流板(4e，4f)的外側(cè)棱邊與上述第二板(4c，4d)的上棱邊連接，并且所述溢流板(4e，4f)的內(nèi)側(cè)棱邊彼此相距，并空出流入口(6)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于，所述溢流板(4e, 4f )具有孔(7)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池，其特征在于，所述孔(7)從殼體 出發(fā)向著流入口 (6)漸增地變大。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液體電解質(zhì)電池，它在邊緣側(cè)可以通過兩個加熱元件在殼體底板上加熱，其中在電池中布置有具有下面的特征的板形的混合裝置在殼體底板(1e)和電極(2)的下棱邊(2a)之間這樣布置有兩個第一板(4a，4b)，使得中心的通流口(5)保持敞開。在垂直的殼體壁和電極(2)的側(cè)面棱邊之間布置有兩個第二板(4c，4d)，上述第二板與第一板(4a，4b)連接。在電解質(zhì)液面(3a)上方幾毫米處布置有兩個溢流板(4e，4f)，其中所述溢流板(4e，4f)的外側(cè)棱邊與上述第二板(4c，4d)的上棱邊連接，并且所述溢流板(4e，4f)的內(nèi)側(cè)棱邊彼此相距，并空出流入口(6)。
文檔編號H01M2/02GK101501924SQ200780016567
公開日2009年8月5日 申請日期2007年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月9日
發(fā)明者C·G·鮑爾 申請人:Iq電力許可股份公司