DE19611776A1

DE19611776A1 - Batterie

Info

Publication number: DE19611776A1
Application number: DE19611776A
Authority: DE
Inventors: Ian Grant Mawston; Iain Wallace Waugh
Original assignee: Glorywin International Group Ltd
Current assignee: Glorywin International Group Ltd
Priority date: 1995-03-15
Filing date: 1996-03-14
Publication date: 1996-09-19
Also published as: US5866274A; BR9601020A; CN1135100A; GB2299202B; GB9605478D0; GB2299202A; FR2731845A1; FR2731845B1; JPH0922688A; CA2171603A1; MY113671A; AU4818396A; KR960036165A; AU713817B2; NZ270723A

Description

Diese Erfindung betrifft Batterien, insbesondere zur Ver wendung in Autos, Schiffen, Booten, etc. Insbesondere be zieht sich die Erfindung auf die Unterbringung zweier oder mehrerer Reihen von Zellen in einem Batteriegehäuse auf solche Weise, daß sich eine möglichst leichte Herstellung ergibt, wobei auch die Funktion der Batterie optimiert wird und es ermöglicht wird, diese leicht in einem Fahrzeug un terzubringen und mit den elektronischen Steuerschaltungen zu verbinden.

In unseren neuseeländischen Anmeldungen 236660, 244007, 247509, 264225 und 270344 haben wir diese Art von Batterie und Schalter beschrieben, die die Aufladung und Entladung solcher Batterien steuern, wenn das Fahrzeug läuft. Die In halte dieser Anmeldungen werden im Wege der Bezugnahme hierin eingeschlossen.

Die herkömmliche ("SLI"-)Autobatterie besteht aus sechs 2,1V-Blei-Säure-Zellen, die in Reihe geschaltet sind. Die SLI-Batterie muß eine Anzahl von Funktionen erfüllen. Zu erst muß sie in der Lage sein, dem Anlasser- bzw. Starter motor einen hohen Strom bereitzustellen, um das Fahrzeug zu starten. Zweitens muß sie in der Lage sein, für das Zünd- und Kraftstoffversorgungssystem des Fahrzeuges während des Startens eine stabile Spannung bereitzustellen. Drittens muß sie in der Lage sein, einen Reservestrom für die Zün dung und Beleuchtung des Fahrzeugs zu liefern, wenn die Lichtmaschine keinen Strom liefert. Viertens muß sie in der Lage sein, einen Strom zur Versorgung von elektrischen Zu behörteilen zu liefern, welche über lange Zeitspannen Strom ziehen, wenn das Fahrzeug nicht läuft.

Idealerweise sollte die Batterie eine Lebensdauer von mehr als zwei Jahren haben, und sie muß in der Lage sein, genug Energie zu liefern, damit das Fahrzeug auch bei extremem Wetter gestartet werden kann. Weiterhin muß die Batterie in der Lage sein, ohne signifikanten Kapazitätsverlust eine teilweise Entladung auszuhalten. Ein niedriger Innenwider stand ist eine Bedingung für eine hohe Energieabgabe einer Batterie. Batterien mit sehr niedrigem Innenwiderstand ha ben infolge des zur Erreichung dieses niedrigen Innenwider standes erforderlichen Aufbaus keine besonders guten Tief entladungseigenschaften. Batterien mit guten Tiefentla dungseigenschaften haben üblicherweise keine gute Hoch stromleistung, die zum Starten des Fahrzeugs bei niedrigen Temperaturen erforderlich ist. Die Batterie muß auch ein niedriges Gewicht haben, klein und so kostengünstig wie möglich sein, um den Bedürfnissen von Autoherstellern zu genügen. Durch Einschluß zweier getrennter Batterien - ei ner Tiefentladungsbatterie und einer Anlasserbatterie - in ein einzelnes Gehäuse, kann es möglich sein, diese Anforde rungen zu erfüllen. Wir bezeichnen die Anlasserbatterie als Starterbatterie und die Tiefentladungsbatterie als Hilfs batterie.

Normalerweise zieht, wenn der Motor eines Fahrzeugs bei niedriger Temperatur gestartet wird, der Anlasser einen ho hen Strom, und die Spannung am Batterieanschluß fällt be trächtlich ab. Es kann ausreichend Energie vorhanden sein, um den Anlassermotor zu drehen, die Spannung zu einer ange messenen Versorgung des Zünd- und Kraftstoffversorgungssy stems kann jedoch unzureichend sein. Eine Doppelbatterie, die zwei getrennte und unabhängige Spannungsausgänge hat, kann den Anlassermotor vom Starteranschluß der Batterie her und das Zündsystem vom anderen Pluspol der Batterie versor gen. Damit wird das Zündsystem auch dann eine konstante Spannung von etwa 12 V erhalten, wenn die Klemmenspannung der Starterbatterie während des Anlassens (Startens) unter 5 V abfällt. Dies bedeutet, daß die Starteigenschaften bei Verwendung einer Doppelbatterie denjenigen einer Einzel- SLI-Batterie überlegen sein können.

Bei Verwendung einer Doppelbatterie wird es möglich, daß eine Batterie sich entlädt, während die Energie in der an deren Batterie erhalten bleibt, um das Fahrzeug zu starten.

Es sind viele Versuche unternommen worden, zwei 12V- Reihenschaltungen von Zellen in einem einzelnen Behälter unterzubringen, bis jetzt ist jedoch keiner davon erfolg reich gewesen, da die Art und Weise des Aufbaus der Batte rie inkompatibel mit den Standardanlagen zur Herstellung von Batterien gewesen ist oder sich die endgültige Herstel lungsform der Batterie signifikant von derjenigen einer herkömmlichen SLI-Batterie in den Abmessungen oder der Aus legung der Anschlüsse unterschieden hat und es daher Schwierigkeiten bei der Anpassung an ein Auto gab.

Im US-Patent 3,475,221 beschreibt Jordan eine Autobatterie mit vier Anschlüssen, mit zwei parallelen Plattenanordnun gen in jeder der sechs Zellen der Batterie. Der Nachteil einer solchen simplen Anordnung ist, daß, wenn eine Plat tenanordnung entladen wird oder ausfällt, auch die andere Plattenanordnung, die mit ersterer den Elektrolyten teilt, entladen wird. Es ist Stand der Technik, daß ein Element positive und negative Gruppen aufweist, die mit Separatoren an Ort und Stelle fixiert sind. Eine Gruppe ist eine Anord nung von Platten mit gleicher Polarität, die mit einem ge meinsamen Kopplungsbügel verschweißt sind.

Im US-Patent 3,758,345 beschreibt Toth eine Autobatterie mit einem Satz U-förmiger Platten, die die Hauptreihe von Zellen bilden, und einem Satz kleiner rechteckiger Platten, die in den durch das U in der großen Platte gebildeten Zwi schenräumen untergebracht sind und die die Hilfszellenreihe bilden. Da die Zellen sich einen Flüssigkeitsbehälter tei len, ist der Elektrolyt in den Hilfszellen nicht vom Elek trolyten in den Hauptzellen getrennt.

Das US-Patent 4,883,728 (Witehira) beschreibt eine Autobat terie mit drei Anschlüssen, die zwei 12V-Zellenreihen mit einem gemeinsamen Minuspol in einem einzelnen Behälter um faßt. Die von Witehira vorgeschlagene Batteriegestaltung hat viele grundsätzliche Nachteile. Das Vorsehen eines ge meinsamen Minuspols macht es unmöglich, die Batterien in Reihe zu schalten. Somit können zwei 12V-Batterien nicht miteinander verbunden werden, um eine 24V-Stromquelle für Lastwagen und Fahrzeuge für spezielle Einsatzzwecke herzu stellen. Die Gestaltung und Auslegung der vorgeschlagenen Batterie bedeutet, daß die Positionierung der Anschlüsse eingeschränkt ist. Der Aufbau der vorgeschlagenen Batterie erfordert insgesamt 11 Zellenverschweißungen - gegenüber fünf bei einer herkömmlichen 12V-Batterie. Die Zellenver schweißungen befinden sich nicht alle auf derselben Achse, so daß ein Ein-Achsen-Zellenschweißgerät zur Herstellung der Batterien nicht geeignet wäre. Die Platten- und Zel lenelemente sind in der Batterie in Nord-Süd-Anordnung pla ziert, gegenüber der Standardanordnung, bei der die Platten in Ost-West-Richtung liegen. Dies bedeutet nicht nur, daß die meisten der Zellenverschweißungen in einem rechten Win kel zu denjenigen bei einer herkömmlichen Batterie stehen, sondern auch, daß die Platten in der Batterie rechtwinklig zu denen bei einer herkömmlichen Batterie liegen. Wegen der engen Nachbarschaft der beiden Endzellen müssen die beiden Pluspole extrem nahe zueinander plaziert werden. Dies hat eine Anzahl von Nachteilen, insbesondere den, daß die An schlußklemme auf einem Anschluß einen Kurzschluß mit dem anderen Anschluß herstellen kann. Weiterhin kann, wenn ein Anschluß auf einem höheren Potential als der andere An schluß liegt und eine dünne Flüssigkeitsschicht auf dem Batteriedeckel vorhanden ist, leicht eine elektrochemische Reaktion auftreten. Weiterhin sind infolge der Positionie rung der Endzellen die Anschlüsse in der Mitte der Batterie angeordnet - nicht seitlich, wie üblich. Es kann daher pro blematisch sein, daß die Kabelklemmen den Batterieanschluß erreichen.

Das JP-Patent 1-29022 von Nippon Denso K.K. beschreibt eine Autobatterie mit drei Anschlüssen, die zwei 12V- Zellenreihen mit einem gemeinsamen Minuspol in einem ein zelnen Behälter enthält. Bei dieser Gestaltung wird eine Reihe von Zellen mit großer Kapazität zum Starten des Fahr zeuges und eine weitere Reihe von Zellen mit kleinerer Ka pazität zur Bereitstellung einer stabilen Spannung für die elektrische Ausrüstung vorgeschlagen. Die Minuspole der beiden Zellenreihen sind intern miteinander verbunden, so daß nur ein Minuspol aus dem Gehäuse heraussteht. Weil die beiden Zellenreihen seitlich zueinander angeordnet sind, können im Aufbau dieser Batterie keine Platten mit üblicher Breite verwendet werden. Weiterhin gibt es, weil die Plat tenbreiten geringer als bei herkömmlichen Batterien sind, Einschränkungen hinsichtlich der Einbindung des Kopplungs bügels unter Verwendung einer herkömmlichen Maschine. Die Batterie enthält 11 Zellenverschweißungen, von denen 10 auf der Nord-Süd-Achse und eine auf der Ost-West-Achse liegen. Damit werden Zellenschweißmaschinen mit Mehrachsen- Handhabung in einer Produktionslinie benötigt. Die Batterie hat einen gemeinsamen Minuspol, so daß zwei dieser Batteri en nicht für einen 24V-Betrieb in Reihe geschaltet werden können. Die vorgeschlagene Batterie hat keine abweichenden Aufbauprinzipien in den beiden Zellenreihen. Die Zellen sind daher nicht dahingehend optimiert, daß sie Tiefentla dungs- bzw. Startfunktionen ermöglichen, und es wird nur ein einzelner Plattentyp eingesetzt.

In den US-Patenten 5,162,164 und 5,002,840 beschreibt Globe Union eine 12V-Autobatterie mit externem Plus- und Minus pol. Die Batterie enthält zwei Reihen aus sechs Zellen, die über einen Schalter parallelgeschaltet sind. Die erste Zel lenreihe ist längs einer ersten Achse angeordnet, und die zweite Zellenreihe ist längs einer die erste Achse schnei denden zweiten Achse angeordnet. Es sind Sammelschienen zum Verbinden der gleichen Anschlüsse der beiden Zellenreihen beschrieben. Die Sammelschienen sind zwischen dem Batterie deckel und dem Batteriegehäuse aufgehängt. Die Sammelschie nen sind mit einer Kunststoffumhüllung aus einem chlorier ten Polyolefin bedeckt, die die Schienen gegenüber korro dierender Wirkung des Elektrolyten schützt und ihnen Bewe gungsfreiheit gibt. Die Batterie hat nur ein einzelnes An schlußpaar, daher kann sie nicht zwei voneinander unabhän gige Stromquellen gleichzeitig bilden.

McDowell beschreibt im US-Patent 4,239,839 eine modulare Mehrzellen-Batterie, bei der eine Trennwand zwischen zuein ander parallelen Anordnungen aus identischen Platten (Rahmen oder Separatoren) eingesetzt ist. Die Trennwand teilt den quaderförmigen Behälter in zwei getrennte Batte rien, von denen jede ein eigenes Elektrolytvolumen hat. Die Position der Trennwand teilt die Platten im gewünschten Verhältnis, um ausgewählte Ausgangswerte zu liefern. Die Kapazität wird durch Hinzufügen weiterer Rahmen und Separa toren vergrößert.

Gemäß EP 92106302 (Robert Bosch GmbH) werden zwei separate Batterien verwendet, von denen eine über der anderen mon tiert ist. Eine Batterie ist eine solche vom Hochstromtyp zum Starten und die andere ist vom Tiefentladungs-Typ zur Versorgung elektrischer Zusatzgeräte. Da die Batterien auf einander montiert sind, ist der Zugriff zur unteren Batte rie behindert, und dies bringt Schwierigkeiten bei der War tung und Prüfung mit sich.

Diese Erfindung stellt eine Batterie zum Gebrauch in Fahr zeugen bereit, welche eine Starterbatterie zur Verbindung mit einem Anlassermotor zum Anlassen des Fahrzeugs während des Startens und eine Hilfsbatterie aufweist, die jeweils von unterschiedlichem Aufbau und dazu in der Lage sind, ei nen voneinander unabhängigen Strom zu liefern und ohne übermäßigen Kapazitätsverlust entladen zu werden, wobei beide Batterien in einem einzelnen Behälter untergebracht sind und zueinander parallele Platten aufweisen und die Hilfs- und die Starterbatterie einander zugewandt in dem einzelnen Batteriegehäuse liegen.

Die Batterie ist mit herkömmlichen Anlagen zur Herstellung von Batterien leicht herzustellen. Da die Batteriegröße in Standards wie DIN definiert ist, können Doppelbatterien, deren Größe diesen nicht entspricht, infolge der durch die Größe der Halter und Ablageflächen auferlegten Beschränkun gen nicht in Fahrzeugen montiert werden. Weiterhin müssen die Anschlüsse aus der Batterie in ähnliche Positionen her vorstehen, wie diejenigen herkömmlicher SLI-Batterien - oder die Kabel, die zur Verbindung der Batterieanschlüsse vorgesehen sind und die absichtlich mit geringen Toleranzen ausgeführt werden, um einen falschen Batterieanschluß zu verhindern, können nicht passen. In Doppelbatterien ist dies ein signifikantes Problem gewesen, weil die Batterie klemme üblicherweise direkt aus dem Kontaktbügel einer po sitiven oder negativen Gruppe hervorsteht. Dies schränkt die Position der Batterieanschlüsse ein, sobald das Gehäuse so ausgelegt ist, daß es die Elemente aufnimmt.

Es ist bevorzugt, die Batterieelemente in Reihen anzuord nen, wobei die Reihen in Batterielängsrichtung ausgerichtet sind. Dies bedeutet, daß die meisten oder alle Zellenver schweißungen auf derselben Achse liegen und somit die Bat terie leichter zu montieren ist. Wenn zwei parallele Ele mentreihen sich längs der Batterie erstrecken (Fig. 7), kann es eine gewisse Freiheit hinsichtlich der Positionie rung der mit den Anschlußelementen verbundenen Kontaktbügel geben, und damit wird es möglich, die beiden Pluspole der Batterie nahe zueinander oder weiter voneinander entfernt zu positionieren.

Es kann wünschenswert sein, beide Pluspole auf einer Seite des Batteriedeckels oder -behälters anzuordnen, da eine An zahl von Standard-Batterieabmessungen eine Links- und eine Rechtsform haben. Mit herkömmlichen Batterie- Herstellungstechniken ist dies nicht möglich. Jedoch kann der Anschluß durch Verbindung der Anschlußgruppe mit einem Leiter, der im Deckel eingebettet ist und der die Verbin dung zum freiliegenden Anschluß herstellt, in jeder ge wünschten Position angeordnet werden. Daher können, ob gleich die Hilfs-(Tiefentladungs-)Elemente in einer Reihe auf der linken Seite der Batterie in Reihe geschaltet sein können und die Starterelemente in einer Reihe auf der rech ten Seite der Batterie in Reihe geschaltet sein können, beide Sätze gleicher Anschlüsse durch Verwendung eines Lei terelements auf der rechten und der linken Seite der Batte rie angeordnet sein (Fig. 8).

Anstelle der Ausbildung zweier Reihen von Elementen kann alternativ eine einzelne Elementreihe benutzt werden. Bei spielsweise können 12 Zellen hintereinander angeordnet wer den. Es wird dann zwei 6-Zellen-Reihen geben, wobei jede Reihe 12 Volt erzeugt. Bei Verwendung herkömmlicher Batte riekonstruktionsverfahren würde dies eine unbefriedigende Anordnung insofern ergeben, als die Anschlußgruppen sich an drei Stellen in der Batterie befinden würden, an jedem Ende der Batterie und in der Mitte der Batterie (Fig. 2). Ideal wären jedoch ein Minuspol oder Minuspole an einem Ende der Batterie und ein Pluspol oder Pluspole am anderen Ende der Batterie (Fig. 12, 13). Um dies zu erreichen, sind Lei ter erforderlich, die es ermöglichen, daß die Anschlüsse entfernt von den Anschlußgruppen angeordnet werden.

Es kann - in Abhängigkeit von der vorgeschlagenen Anwendung - erwünscht sein, die Hilfs-Zellenreihe und die Starter- Zellenreihe jeweils mit einem einzelnen Plus- und Minuspol zu versehen. Damit können zwei dieser Batterien in Reihe geschaltet werden, um eine 24Volt-Reihe von Hilfszellen und eine 24Volt-Reihe von Starterzellen zu bilden (Fig. 11).

Die zweite Alternative der Anordnung der Zellen in einer einzelnen Reihe kann erwünscht sein, wenn zur Produktion Standard-Plattenbreiten benutzt werden müssen. Die Herstel lung dieser Batterien kann dann ohne Herstellung neuer Git terformen oder Änderung der Einstellung der Plattenfüllma schine erfolgen. Die erste Alternative der Anordnung der Zellen in zwei Reihen kann wünschenswert sein, wenn längere Zellen benötigt werden, bei denen eine größere Anzahl von Platten gestapelt werden kann.

Es kann erwünscht sein, eine Zellenreihe mit einer anderen Größe als die andere Zellenreihe herzustellen. Wenn eine Batterie hergestellt wird, die zur Verwendung in kleinen Dieselfahrzeugen bestimmt ist, ist der Bedarf an Startstrom hoch, und die Anforderungen an den Reservestrom sind nied rig, weshalb die Starterzellen größer als die Hilfszellen gemacht werden könnten.

Bei vielen Anwendungen, wo nur 12 V erforderlich sind, kann das Vorsehen von zwei Minuspolen verwirrend sein und den Vorgang der Installation der Batterie zeitaufwendiger ma chen, da ein zweites Massekabel den zweiten Batterie- Minuspol mit dem Chassis des Fahrzeugs verbinden muß. Wenn die beiden negativen End- bzw. Anschlußzellen benachbart sind, wird es möglich, die beiden Zellen unter Verwendung einer Zellenverschweißung über die Gehäusetrennung oder durch Einformen eines Leitungsverbinders in den Deckel, der auf herkömmliche Weise mit beiden negativen End- bzw. An schlußgruppen verlötet werden kann, zu verbinden, um einen gemeinsamen Minuspol zu bilden. Alternativ kann es er wünscht sein, außerhalb der Batterie eine abnehmbare Ver bindung bereitzustellen, so daß die Verbindung angebracht werden kann und die Minuspole verbunden sind oder die Ver bindung entfernt werden kann und die Minuspole voneinander getrennt sind. Die Verbindung ist idealerweise ein leitfä higes Material, welches korrosionsbeständig ist. Es kann in Form eines Verbindungsstücks mit zwei Bohrungen ausgeführt werden, die auf eine mit einem passenden Gewinde versehene Anschlußklemme des Hilfs- und Starteranschlusses aufge schraubt werden können. Alternativ dazu kann die Verbindung in Form eines mechanischen oder elektronischen Schalters ausgeführt werden, der manuell oder automatisch geöffnet oder geschlossen werden kann.

Das Batteriegehäuse kann eine einstückige Form sein, alter nativ kann es jedoch aus zwei oder mehreren zueinander pas senden Teilen gebildet sein. Das Material kann PP (Polypropylen) oder ein anderes Polymer oder Copolymer sein, welches für Batteriegehäuse geeignet ist. Die Wand dicke kann 0,3 bis 5,0 mm betragen. Der Innenwiderstand der Hilfs-Zellen und der Starter-Zellen muß nicht notwendig gleich sein, sondern in Abhängigkeit von der Anwendung kann es wünschenswert sein, daß der eine größer als der andere ist. Es ist wünschenswert, die Anschlüsse in bequemen Posi tionen vorzusehen. Um dies zu erreichen, können in den Dec kel der Batterie eingebettete Leiter eingesetzt werden. Ge wöhnlich werden die Platten von herkömmlicher Art und eben sein. Wir betrachten jedoch spiralförmige Platten als gleichwertig.

Der Entwurf und die Herstellung von mehrpoligen Mehrfach- Batterien innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses - speziell, wenn eine solche Anordnung in Verbindung mit einem mechani schen oder elektronischen Steuersystem ausgeführt wird - wird stark erleichtert, wenn zuverlässige Verbindungen zwi schen den Komponenten unter Verwendung einer Matrix einge betteter Leiter hergestellt werden können. Im Normalfall wird diese Leitermatrix in den Deckel eingebettet angeord net, um eine bequeme Verbindung zwischen den Pol- Durchführungen und verschiedenen Durchführungen, Zapfen und anderen Leiterstrukturen zu gewährleisten. Weiter können eingebettete Leiter benutzt werden, um einzelne Leiter strukturen miteinander zu verknüpfen. Idealerweise sollten eingebettete Leiter folgende Eigenschaften haben: niedrigen Widerstand, hohe Korrosionsbeständigkeit, mechanische Ro bustheit, leichte Herstellbarkeit, leichte und zuverlässige Einbettung in den Deckel, leichte Verbindbarkeit mit ande ren Leitern, flexible Entwurfsgrenzen, wirtschaftliche Aus führung. Derzeit ist ein eingebettetes Leitersystem in ei ner Batterie der oben beschriebenen Art ausgeführt, welches die meisten Eigenschaften des idealen Systems hat.

Beschreibung des eingebetteten Leitersystems

1. Der Leiter besteht primär entweder aus einem flexiblen oder fest verlegten Kupferstreifen, der mit Zinn oder einem Lötmittel auf Zinnbasis durch ein Verfahren des Plattierens und/oder Eintauchens beschichtet ist.
2. Die Breite, Art und Dicke des verwendeten Streifens bzw. Bandes wird auf der Grundlage der erwarteten elektri schen und mechanischen Belastungen berechnet. Sie stellt Faktoren wie den Maximalstrom und dessen Dauer, den maximal zulässigen Spannungsabfall, den maximal zulässigen Tempera turanstieg und die Länge zwischen Verbindungspunkten in Rechnung.
3. Im Entwurf wird Vorsorge dafür getroffen, daß eine Verbindung mit anderen Strukturen durch Gießen, Weichlöten, Hartlöten, Schweißen, Schrauben oder eine Kombination die ser hergestellt werden kann. In jedem Falle wird der Ver bindungspunkt durch die in 1. erwähnten Verfahren gegen Korrosion geschützt.
4. Um mechanische Instabilität und schlechte Positionsge nauigkeit des Verbindersystems während des Einsetzens in das Spritzgußwerkzeug zu vermeiden oder zu verhindern, daß diese Situation während des Formvorganges auftritt, werden zusätzliche Abspreizungen, Streben und Zapfenstrukturen vorgesehen, die einen Teil der Gesamt-Leitergestaltung bil den.
5. Um zu ermöglichen, daß diese mechanischen Strukturen vollständig wirksam werden, werden separate Kunststoff- Formteile (unter Benutzung desselben Materials wie der Dec kel oder eines dazu kompatiblen Materials) an dem oder über dem jeweiligen Detail befestigt, um eine halbstarre Grenz fläche zwischen diesen und der Oberfläche/den Oberflächen des Spritzgießwerkzeuges zu bilden.
6. Die Abstandshalterteile haben normalerweise die Form von Einwölbungen für Zapfenenden, von Ringen oder Hülsen (mit oder ohne interne oder externe Rippen) für Struktur elemente mit rechteckigem Querschnitt oder anderem einfa chen Querschnitt für die seitlich oder längs ausgerichteten Leiterkomponenten. Die Gestaltung eines solchen Teils schließt das Merkmal ein, daß ein freier Fluß des Kunst stoffs in dem und um den Metalleiterabschnitt (für eine korrekte Verkapselung) möglich sein muß, während dieser gleichzeitig für eine definierte Zeitspanne in seiner defi nierten Position gehalten wird. Außerdem ist es wünschens wert, daß nahe des Endes des Einspritzzyklus der Abstands haltereiner geringfügigen Aufschmelzung der Oberfläche un terlegen ist, um eine vollständige Anbindung an das einge spritzte Material zu sichern und zu gewährleisten, daß der metallische Leiter im Deckel hermetisch versiegelt ist. Aluminium und Silber sind auch brauchbar.

Einige Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, von denen

Fig. 1 bis 4 schematische Darstellungen von Batterien nach dem Stand der Technik sind,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer dreipoligen Batterie mit miteinander ausgerichteten Zellenverbin dungen ist,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer dreipoligen Batterie ist,

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer vierpoligen Batterie ist,

Fig. 8 ein Plan einer Batteriedeckelunterseite ist, der die Leiter zeigt,

Fig. 9 eine schematische Darstellung eines miteinander in Reihe geschalteten Paares vierpoliger Batterien ist,

Fig. 10 eine Seitenansicht des Deckels von Fig. 8 ist,

Fig. 11 eine Draufsicht der in Fig. 8 gezeigten Batte rie ist, die die Verbindung zum Fahrzeug zeigt,

Fig. 12, 13 und 14 schematische Darstellungen al ternativer Zellenanordnungen und der Art und Weise sind, in der diese mit der gleichen Anschlußkonfigura tion verbunden werden,

Fig. 15 eine schematische Darstellung ist, die eine Batterie mit einer Starterbatterie und zwei Hilfsbat terien zeigt.

Fig. 1 zeigt eine von Jordan beschriebene Batterie, die aus einem Element 1 mit niedriger Kapazität und einem Element 2 mit hoher Kapazität in einer einzelnen Zelle 3 unter Nut zung eines gemeinsamen Elektrolyten besteht. Die Batterie hat vier Anschlüsse: den Pluspol der ersten Elementreihe 4, den Minuspol der ersten Elementreihe 5, den Pluspol der zweiten Elementreihe 6 und den Minuspol der zweiten Elemen treihe 7. Insgesamt hat die Batterie sechs Zellen-Abteile und zwölf Elemente. Fig. 2 zeigt eine von Globe-Union be schriebene Batterie, die aus sechs in Reihe geschalteten Reservezellen 8a, 8b, 8c, 8d, 8e und 8f und sechs in Reihe geschalteten Hauptzellen 9a, 9b, 9c, 9d, 9e und 9f besteht.

Es gibt zwei Anschlüsse, einen gemeinsamen Pluspol 10 und einen gemeinsamen Minuspol 11, eine Verbindereinrichtung 12 und einen Schalter 13. Die Batterie ist in einem Behälter 14 untergebracht.

Fig. 3 zeigt eine von Witehira vorgeschlagene Batterie, die aus einer Reihenschaltung von Starterzellen 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f besteht, wobei 16a die negative End-Zelle und 16f die positive End-Zelle ist, und eine Reihenschal- Dtung von Hilfs-Zellen 17a, 17b, 17c, 17d, 17e und 17f, wo bei 17a die negative End-Zelle und 17f die positive End- Zelle ist. Ein gemeinsamer Minuspol 15 ist mit den negati ven Gruppen in den Zellen 16a und 17a verbunden. Die Batte rie weist 11 Zellen-Verbinder auf zwei Achsen auf, die mit 18 bezeichnet sind. Die Batterie hat einen Hilfs-Pluspol 19 und einen Starter-Pluspol 20. Die Batterie ist in einem Be hälter 14 untergebracht.

Fig. 4 zeigt ein Batterieanschluß-Layout, das von Nippon Denso K.K. vorgeschlagen wurde. Die Batterie hat einen ge meinsamen Minuspol 15, einen Starter-Pluspol 20 und einen Hilfs-Pluspol 19.

Fig. 5 zeigt eine frühe Doppel-Batterie, bei der das Gehäu se 14 zwei Reihen von Zellen seitlich zueinander enthält. Es gibt eine Hilfsbatterie, die aus den Zellen 23a-f be steht, und eine Starterbatterie, die aus den Zellen 24a-f besteht und so gestaltet ist, daß sie einen hinreichend ho hen Strom zum Starten liefert. Die Zellen 23a und 24a sind negative End-Zellen. Die Zellen 23f und 24f sind die posi tiven Endzellen. Die Batterie hat einen gemeinsamen Minus pol 15, die beiden negativen End-Zellen sind durch einen internen Leiter 25 miteinander verbunden. Zehn der Zellen verschweißungen befinden sich auf einer gemeinsamen Achse 26. Die Batterie hat einen Hilfs-Pluspol 19 und einen Star ter-Pluspol 20.

Gemäß Fig. 6 enthält das Gehäuse 14 eine Hilfsbatterie 22 und eine Starterbatterie 23, deren Zellen seitlich zueinan der angeordnet sind. Die Zellen 27a-f haben anderen Aufbau und nehmen ein anderes Volumen ein als die Zellen 28a-f. Der Pluspol 29 der Hilfsbatterie kann entfernt vom Pluspol 27f und über einen internen Leiter 25 verbunden sein. Die Batterie hat einen Starter-Pluspol 20. Die beiden negativen End-Zellen 28a können miteinander über einen internen Lei ter 25 und mit einem gemeinsamen Anschluß 15 verbunden sein.

In Fig. 7 sind der Starterbatterie-Pluspol 20 und der Star terbatterie-Minuspol 30 großvolumige Anschlüsse, die dazu geeignet sind, den hohen Anlasserstrom zu tragen. Die Hilfsbatterieanschlüsse 29 und 32 sind kleiner und befinden sich benachbart zu den größeren Anschlüssen. Ein Ersatz anschluß 32a und die vier Betriebsanschlüsse sind sämtlich an einer Seite des Gehäuses gruppiert.

In Fig. 8 beherbergt das Gehäuse 14 eine Hilfsbatterie 22 mit dicken Batterieplatten und eine größere Starterbatterie 23 mit dünnen Platten. Die zwölf Zellen sind durch eine Trennwand 33, die parallel zu allen Platten beider Batte rien verläuft, in eine Hilfs- und eine Starterbatterie ge teilt. Die Zellen werden über die zwölf Verschlüsse 34 ge füllt und unter Verwendung der zwölf Kontrollniveaus 35 ge prüft. Der Starterbatterieanschluß 20 hat einen Leiter 36 im Deckel. Ahnlich hat der kleinere Hilfsbatterieanschluß 19 einen vergleichbaren Leiter im Deckel. Der Starterbatte rie-Minuspol 30 hat einen langen Streifenleiter 37 im Dec kel, der anfangs - in der Formungsphase - durch integrale Abstandshalter 38 fixiert wird. Die Streifen stellen einen Kontakt mit Abgreifern her, welche zu den Lötfahnen und an deren Standardteilen an der Oberkante der Platten reichen. Der Hilfsbatterieanschluß 31 steht neben dem größeren Star terbatterieanschluß 30. Eine T-Verzweigung 39 des Streifen leiters ermöglicht es, einen Ersatzanschluß 40 nahe dem Hilfsbatterieanschluß zu plazieren. Die Minuspole 32 und 31 können durch eine Metallverbindung 36 auf gleiches Potenti al gebracht werden.

Wenn die Batterie mit einer zweiten Batterie zusammenge stellt wird, wie in Fig. 9 gezeigt, wird die Verbindung entfernt, um eine Verbindung der Minuspole der Hilfs- und Starterbatterie mit den gleichen Polen der zweiten Batterie zu ermöglichen. Die Entfernung der Verbindung ermöglicht es, daß das Paar unterschiedliche Potentiale annimmt, was wünschenswert ist.

In Fig. 10 und 11 hat der Deckel 42 zwei Ausnehmungen 44 (von denen eine gezeigt ist), die den früher in dieser Be schreibung erwähnten elektronischen Schalter aufnehmen. Ei ne Spritzgußabdeckung 46 wird durch vier Befestigungsele mente 48 gehalten.

In Fig. 11 sind der verbundene Hilfs-Minuspol 31 und der Ersatzanschluß 40 mit einer überzuziehenden Abdeckung 49 abgedeckt, weil der Hilfs- und Starter-Minuspol ein gemein samer und durch das Leiterband 50 geerdet ist.

In den Fig. 12, 13 und 14 sind unterschiedliche Zellen anordnungen gezeigt, die alle eine Starter- und Hilfsbatte rie und vier Pole haben.

In Fig. 15 ist eine Hilfs-Batterie für die üblichen Ver braucher, wie etwa Scheinwerfer o. ä., gezeigt, aber die Hilfsbatterie 51 versorgt den Motorcomputer und Speicher enthaltende Geräte mit Strom.

Wir haben festgestellt, daß die Vorteile der obigen Ausfüh rungsformen in folgendem bestehen:

1. in der einfachen Herstellung einer Anordnung mit ein ander zugewandten Platten,
2. der Polzuordnung und Gruppierung der Anschlüsse gemäß dem Verständnis des Benutzers, insbesondere für den Fall, daß zwei Batterien verbunden werden müssen,
3. dem Vorsehen eines Platzes für den elektronischen Schalter, der die Batteriefunktion steuert.

Claims

1. Vierpolige Batterie zum Gebrauch in einem Fahrzeug, die eine Starterbatterie mit einem Pluspol zur Verbindung mit einem Anlassermotor und eine Hilfsbatterie mit einem Pluspol zur Verbindung mit Zusatzgeräten aufweist, wobei die Starterbatterie Hochstromplatten und die Hilfsbatterie Tiefentladungsplatten hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfs- und die Starterbatterie unterschiedlichen Aufbau haben und in einem Gehäuse mit seitlich zueinander )angeordneten Abteilen aufgenommen sind, wobei die Starter batterie einen Plus- und einen Minuspol und die Hilfsbatte rie einen Plus- und einen Minuspol hat.

2. Vierpolige Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Volumina von Hilfsbatterie und Starter batterie sich unterscheiden, insbesondere in einem Verhält nis von 35 : 65 bis 45 : 55 zueinander stehen.

3. Vierpolige Batterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Batteriegehäuse ein einstückiges Gußteil ist.

4. Vierpolige Batterie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß keine Batterie einen gemeinsamen Minuspol hat.

5. Vierpolige Batterie nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie einen Satz von Anschlüssen hat und die Anschlüsse für die Star terbatterie und die Hilfsbatterie dieselben sind.

6. Vierpolige Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie einen Satz von An schlüssen hat und die Anschlüsse für die Starterbatterie und die Hilfsbatterie unterschiedliche sind.

7. Reihenschaltung von zwei gleichen vierpoligen Batteri en nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Erzeugung ei ner erhöhten Spannung.

8. Vierpolige Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie einer weiteren Fahrzeugbat terie hinzugefügt ist.

9. Mehrpolige Batterie mit einer zur Verbindung mit einem Anlassermotor ausgebildeten Starterbatterie und einer zur Verbindung mit Hilfszwecken dienenden elektrischen Lasten ausgebildeten Hilfsbatterie, wobei die Starterbatterie und die Hilfsbatterie jeweils zueinander parallele Platten ent halten, dadurch gekennzeichnet, daß die Starter- und Hilfsbatterie von unterschiedlichem Aufbau sind, wobei sie zur Erzeugung von unterschiedlichen Strömen fähig sind und einander zugewandt in einem einzel nen Batteriegehäuse angeordnet sind.

10. Mehrpolige Batterie nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Starterbatterie und die Hilfsbatterie je weils einen unabhängigen Plus- und Minuspol haben.

11. Mehrpolige Batterie nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten rechteckige Gestalt aufwei sen.

12. Mehrpolige Batterie nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie eine Autobatterie ist.

13. Mehrpolige Batterie nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie eine Blei-Säure- Batterie ist.

14. Mehrpolige Batterie nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Starterbatterie und die Hilfsbatterie jeweils eine End- bzw. Anschlußzelle haben und mindestens einer der Anschlüsse mit einer End- bzw. An schlußzelle unter Verwendung eines Leiters verbunden ist.

15. Batterie nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Verbindung gleicher An schlüsse miteinander innerhalb des Batteriedeckels vorgese hen sind.

16. Mehrpolige Batterie nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie eine End- bzw. An schlußzelle enthält und der Batteriedeckel einen Anschluß und einen eingebetteten Leiter trägt, derart, daß der An schluß entfernt von der End- bzw. Anschlußzelle angeordnet ist.

17. Batterie mit einer Starterbatterie und einer Hilfsbat terie, dadurch gekennzeichnet, daß die Starterbatterie einen anderen Aufbau als die Hilfs batterie hat und ein anderes Volumen als diese einnimmt.

18. Batterie nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Starterbatterie und die Hilfsbatterie einen gemeinsamen Anschluß haben.

19. Batterie nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekenn zeichnet, daß alle Verbindungen zwischen den Zellen, außer jenen zur Verbindung der End- bzw. Anschlußzellen miteinan der, auf derselben Achse liegen.

20. Batterie nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Anschlüsse mit der zugehörigen End- bzw. Anschlußzelle unter Verwendung eines Leiters verbunden ist.

21. Batterie nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß entfernt von der End- bzw. Anschlußzelle montiert ist.

22. Batterie nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Leiters in den Batterie deckel eingegossen ist.

23. Batterie nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Batteriedeckel ein Polymer-Formteil ist, welches einen im Deckelkörper unter Verwendung von Abstandshaltermitteln, die während der Formgebung in das Polymer des Batteriedec kels eingeschlossen werden, angeordneten eingebetteten Lei ter enthält.

24. Batterie nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel ein Polymer-Formteil ist, das einen im Körper eingebetteten Leiter aufweist, der durch Abstandshaltermittel positioniert ist, die leitend sind, aber durch den sie umgebenden Körper des Batteriedec kels während des Formens isoliert werden.

25. Batterie nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel eine Ausnehmung bestimmt, in der mindestens ein Teil eines Batteriesteuerschalters auf genommen sein kann.

26. Batterie, die eine Starterbatterie und eine zu dieser benachbarte Hilfsbatterie aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß Leitermittel vorgesehen sind, die so ausgebildet sind, daß der Pluspol an einem Ende der Batterie und der Minuspol am entgegengesetzten Ende der Batterie angeordnet ist.

27. Batterie, die eine Starterbatterie und eine Hilfsbat terie aufweist, mit einem Gehäuse mit zwei Enden und zwei sich zwischen den Enden erstreckenden Seiten sowie einem Gehäusedeckel, dadurch gekennzeichnet, daß Anschlüsse für die Starter- und Hilfsbatterie benach bart zu einer Seite angeordnet sind.

28. Batterie nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse paarweise vorgesehen sind und die zusammen gehörigen Anschlüsse einander benachbart, aber vom verblei benden Paar getrennt angeordnet sind.

29. Batterie nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse eines Paares sich voneinander unterscheiden, um dem Benutzer eine Hilfestellung hinsichtlich des An schlusses der elektrischen Leitungen zu geben.

30. Batterie nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsbatteriezellen und die Star terbatteriezellen jeweils parallel zu den beiden Enden und die Teilung zwischen ihnen parallel zu den Seiten ist, wo bei ein Anschlußpaar benachbart zu einem Ende ist und Lei ter aufweist, die sich über die Zellen zu End- bzw. An schlußzellen am entgegengesetzten Ende der Batterie er strecken.

31. Batterie nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß mit der zugehörigen End- bzw. Anschlußzelle mittels eines Leiters verbunden ist, der so ausgebildet ist, daß der Anschluß außerhalb der Batterie in einer Position angeordnet sein kann, die eine Verbindung mit Zuleitungen erlaubt und es wahlweise ermöglicht, daß der Anschluß von der End- bzw. Anschlußzelle entfernt ange ordnet ist.

32. Batterie nach einem der Ansprüche 27 bis 31, gekenn zeichnet durch fünf Anschlüsse, speziell einen Starterbat terie-Minuspol, einen Starterbatterie-Pluspol, einen Hilfs batterie-Minuspol und einen Hilfsbatterie-Pluspol, wobei der Starterbatterie-Minuspol und der Starterbatterie- Pluspol größer als der Hilfsbatterie-Minuspol und der Hilfsbatterie-Pluspol sind, und einen Ersatz-Minuspol, der benachbart zum Starterbatterie-Minuspol liegt und mit die sem durch eine externe Leitungsverbindung verbunden ist, um gleiches Potential zu gewährleisten und die Verbindung der Batterie mit einer gleichen Batterie durch Entfernung der Verbindung zu erlauben, um eine Reihenschaltung mit dieser Batterie zu ermöglichen.

33. Batterie nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung Teil eines Schalters ist.

34. Batterie nach einem der Ansprüche 27 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsbatteriezellen und die Star terbatteriezellen jeweils parallel zu den Enden sind und die Teilungswand zwischen der Starter- und der Hilfsbatte rie parallel zu den Seiten ist, wobei der Pluspol an einem Ende und ein gemeinsamer Minuspol am entgegengesetzten Ende angeordnet sind.

35. Batterie nach einem der Ansprüche 27 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß Zwischenzellenverbinder vorgesehen sind, die auf gemeinsamen Achsen gruppiert angeordnet sind.

36. Batterie mit einem quaderförmigen Batteriegehäuse, das durch einen Batteriedeckel verschlossen ist, wobei das Ge häuse zwei Enden und zwei Seiten hat und Starterbatterie- Zellen und Hilfsbatterie-Zellen derart vorgesehen sind, daß diese jeweils parallel zu den Enden angeordnet sind, und eine Teilungswand zwischen der Hilfs- und der Starterbatte rie vorgesehen ist, die parallel zu den Seiten ist, gekennzeichnet durch ein Paar von Anschlüssen, die zu einem Ende benachbart sind, und ein Paar von Anschlüssen, die zum anderen Ende benachbart sind.

37. Batterie nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Starterbatterie, eine Hilfsbatterie für elektri sche Hilfsgeräte sowie eine zweite Hilfsbatterie aufweist, die einen von der ersten Hilfsbatterie verschiedenen Strom liefert.

38. Batterie nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Hilfsbatterie einen Strom für Lasten liefert, die einen kleinen konstanten Strom erfordern.

39. Mehrpolige Batterie mit einem gemeinsamen Minuspol und zwei Pluspolen, wobei die Anschlüsse den zueinander paral lelen Zellen einer Starterbatterie und einer Hilfsbatterie dienen, die seitlich zueinander im Batteriegehäuse angeord net sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Starter- und Hilfsbatterie unterschiedlichen Innen widerstand und unterschiedlichen Aufbau aufweisen.

40. Mehrpolige Batterie nach Anspruch 39, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zellenverschweißungen mit Ausnahme der Verschweißungen, die die Zellenverschweißungen miteinander verbinden, auf derselben Achse liegen.

41. Mehrpolige Batterie nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse von den End- bzw. An schlußzellen entfernt angeordnet und so bemessen sind, daß sie eine Hilfestellung hinsichtlich der Verbindung mit Zu leitungen geben.

42. Batterie mit einem einstückigen Batteriegehäuse, wel ches mit einem Batteriedeckel verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Hilfsbatterie und eine 24V-Starterbatterie enthält.

43. Batterie mit einem einstückigen Batteriegehäuse, wel ches durch einen Batteriedeckel verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Hilfsbatterie und eine 36V-Starterbatterie enthält.

44. Batterie nach Anspruch 42 oder 43, gekennzeichnet durch eine 12V-Anschlußfahne.

45. Mehrpolige Batterie nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Minuspole durch einen Schalter verbunden sind.

46. Mehrpolige Batterie nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Minuspole durch eine eingebettete Leiterverbindung verbunden sind.