DE2360795C3 - Akkumulator zum Antrieb von Elektrofahrzeugen - Google Patents

Description

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Es ist hinlänglich bekannt, daß die einschränkenden Faktoren für die Einführung und die Verwendung von Elektrofahrzeugen in der kurzen Zeitdauer zu suchen sind, während welcher die gegenwärtig bekannten Akkumulatoren Energie zur Verfügung stellen können. Andererseits ist es nicht durchführbar, ein Elektrofahrzeug mit der erforderlichen Energie zu versorgen, da die gesamte Anzahl der erforderlichen Akkumulatoren herkömmlichen Aufbaues den gesamten Laderaum des Fahrzeuges ausfüllen würde. Obwohl das Aufladen der Akkumulatoren periodisch, wie beispielsweise über Nacht vorgenommen werden kann, während das Fahrzeug außer Betrieb ist, kann diese Serviceperiode jedoch auch deshalb nicht zufriedenstellen, da die Reichweite des Fahrzeuges zu stark eingeschränkt ist.

Normalerweise läßt sich ein entladener Akkumulator viel schneller austauschen als wieder aufladen. Wenn jedoch dem Akkumulator mehr und mehr Energie entzogen werden soll, so wird dieser bald zu groß und zu schwer für einen -einfachen Austausch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Akkumulator großer Kapazität zu schaffen, dessen

Austauschbarkeit erheblich verbessert ist.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurcl gelöst, daß die Plattensätze des Akkumulators hängenc an einer Halteplatte befestigt und als Einheit aus den Akkumulatorgehäuse herausnehmbar sind und dei Elektrolyt über ein Leitungssystem aus dem Akkumula tor entfernbar ist. Bezüglich der bevorzugten Ausfüh rungsform des erfindungsgemäßen Akkumulators wire auf die Unteransprüche verwiesen.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Akkumulatoi kann trotz seiner großen Kapazität in einer einfacher Weise innerhalb einer kurzen Zeitdauer wieder in der voll aufgeladenen Zustand versetzt werden. Hierdurch werden Hindernisse beseitigt, die sich für den Antrieb von Elektrofahrzeugen ergeben, da nunmehr die für eine große Reichweite des Fahrzeuges erforderliche Akkumulatorkapazität realisierbar ist.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigt im einzelnen

Fig. ί eine Draufsicht auf den teilweise aufgeschnittenen Akkumulator nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Querschnitt durch den Akkumulator, im wesentlichen entlang der Schnittlinie 2-2 der F i g. 1,

FI g. 3 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Akkumulator, im wesentlichen entlang der Schnittlinie 3-3 der Fig. 1,

F i g. 4 eine perspektivische Teilansicht der austauschbaren Plattenanordnung, die aus dem Gehäuse herausgenommen ist und

F i g. 5 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Akkumulators in einsatzbereitem Zustand.

In den Fig. 1, 2, 3 und 5 wird ein Akkumulator, der flüssigkeitsgefüllte Zellen besitzt, dargestellt, wie er in ähnlicher Weise zur Beleuchtung, zum Starten und zum Antrieb von verschiedenen Fahrzeugen dient. Der Akkumulator nach der Erfindung ist jedoch wesentlich größer in seinen äußeren Dimensionen als die meisten Akkumulatoren dieser Art. Der Zweck der größeren Ausmaße wird im Laufe der Beschreibung noch deutlich werden. Der Akkumulator besitzt ein Gehäuse 10 sowie eine herausnehmbare Plattenhalterung 11.

Das Akkumulatorgehäuse 10 ist aus einem nichtleitenden Material, wie beispielsweise Hartgummi oder Kunststoff, hergestellt und hat vorzugsweise die Form einer im Querschnitt rechteckigen Schachtel mit einem Boden 12, senkrechten Seitenwänden 13 und 14, Endwänden 15 und 16 sowie einen Deckelbereich 17. Etwa ein Drittel von jeder Seite des oberen Bereichs wird durch den Deckelbereich 17 gebildet, der mit den übrigen Teilen aus einem Stück besteht. In dem mittleren Bereich ist eine rechteckige Öffnung 18 einer vorbestimmten Breite vorgesehen, die sich zwischen den Endwänden 15 und 16 erstreckt. Die Öffnung 18 bildet zusammen mit den längsangeordneten vertikalen Stützwänden 19 und 20 einen zentralen, offenen Raum 21, der sich von dem Boden 12 nach oben durch den Deckelbereich 17 des Akkumulatorgehäuses 10 hindurcherstreckt. Der Raum 21 vermag die Plattenhalterung 11 aufzunehmen, was auf eine äußerst schnelle Weise geschehen kann, wie nachfolgend noch näher beschrieben werden soll.

Die Stützwände 19 und 20 bilden zusammen mit den Seitenwänden 13 und 14 zwei Längskammern 22 und 23, die sich vom Boden 12 bis zu dem jeweiligen Deckelbereich 17 auf jeder Seite des zentralen Raumes 21 des Gehäuses 10 erstrecken. Die Kammern 22 und 23

• A auf drei Seiten völlig geschlossen, besitzen jedoch

• Verbindung mit dem mittleren Raum 21 über eine ^me hl von Vertfcilungsiöchern 24 innerhalb der

'_tfit7wände 19 und 20.
nie Kammern 22 und 23 sowie der zentrale Raum 21 5

• α ri.irch eine Anzahl von querverlaufenden Zellen-

nianden 25, 26 und 27 aufgeteilt. Die Trennwände ¹¹C Td 26 erstrecken sich von dem Boden 12 des r häuses bis zu dem Deckel 17 und teilen dadurch die ν mprn 27 und 23 in eine Anzahl getrennter, im ι ο

TenUichen" geschlossener Räume 28 und 29 auf. Die Trennwände 27 erstrecken sich vom Boden 12 des Sauses innerhalb cies zentralen Raumes bis zum wn Rand 30 nach oben und teilen dadurch den nt-alen Raum 21 in eine Anzahl von oben offenen >5 Behältern oder Zellen 31, die geeignet sind die Satenanordnungen des Akkumulators aufzunehmen, ν nachfolgend noch näher erläutert werden soll. ner Deckelbereich 17 des Akkumulatorgehäuses 10 u dfJt einen verstärkten, flachen Teil 32, der sich um 20 Hen Um ar.g der öffnung 18 in der oberen Fläche Streck? wobei der Rand der Öffnung mit einer SLnR 33 versehen ist. Ein stabiler, verstärkter η pLpI 34 ist schwenkbar über ein Scharnier 35 an einer SSe der öffnung 18 am Deckelbereich 17 befestigt und *5 he «feine flache, umlaufende Fläche 36, die der Dichtung 33 gegenüberliegt und somit die Öffnung,18 ?i Verhinderung des Entwe.chens von _ flüssigkeit hindichten vermag, wenn die Dichtung mit HiIf-J von Selmuuern, die sich auf einer Seite des umlaufenden, 30 nlchen Deckelbereiches 32 befinden, zusammengepreßt S Der schwenkbare Deckel 34 besitzt in der Mitte Γ·! der Unterseite zwei oder mehr sich nach unten entreckende Vorsprünge 38, die jeweils gekrümmte, untere Flächen 39 tragen, deren Zweck noch anschlie- 35 ßend näher erläutert werden soll.

Es ist noch herauszustellen, daß im oberen Teil der längsgerichteten Seitenwände 19 und 20 ein Paar in Sichtung angeordnete, vorspringende Leisten 40 zusammen mit jeweils einem sich in die Lange ^streckenden Anschlag 41 vorgesehen sind, die sich in de Kammern 22 und 23 erstrecken. Zwei rechtwinklige ίη,ϊηϊηιηκη 42 (F i g. 1 und 2), die so breit sind wie die SESSä« in der Nähe des Endes der Säge 41 vorgesehen und stellen eine Stütze fur ein PaaTKontaktschienen 43 dar. Die Kontaktsch.enen können aus einer Bleilegierung oder einem entspre-Sen Material bestehen, die sich über die gesamte I linse auf jeder Seite des zentralen, offenen Raumes 20 eSScken Die Kontaktschienen 43 besitzen V-förm.ge Ungsausspanmgen auf ihrer Oberseite und mindestens ■SS Laschen oder Vorsprünge 45, die genau m die Steckförmigen Aussparungen 42 in den Anschlagen ifpassen und in diesen sicher abgedichtet werden

Kn Paar stabförmiger Kontaktklemmen 46 aus einem «eigneten, nicht korrodierenden Material, und zwar eSsitive und eine negative, sind durch aufeinander aüsSn e'e Bohrungen 47 in Anschlägen auf beiden SeKm oberen Bereich der Gehäuse-Seitenwände 13 und 14 Angesteckt und werden in den Vorsprangen 45

äSiäSSS allmählich von den Seitenwanden 13 und 14 bis zu einem Punkt 55 etwa in der Mitte der Kammer 23 ab, so daß eine Rinne 56 gebildet wird, in welcher sich die gesamte Flüssigkeit des Gehäuses 10 sammelt, nachdem sie durch die öffnungen 57 am Boden der Längswände 19 und 20 geströmt ist, die Verbindungen zu allen Kammern des Gehäuses herstellen. Ein Paar längsgerichteter Erhebungen 58 am Boden des zentralen Raumes 21 besitzen ebenfalls Durchlässe 58, die einen ungehinderten Flüssigkeitstrom in Richtung auf den Punkt 55 am Boden der Kammer 23 in dem Gehäuse für jede Zelle ermöglichen.

Um ein Füllen, Entfernen oder Hinzufügen entsprechender Flüssigkeiten zu den einzelnen Kammern des Akkumulatorgehäuses 10 zu ermöglichen, ist ein eingebautes Rohrverzweigersystem 60 vorgesehen, das aus dem gleichen Material wie das Gehäuse hergestellt sein kann und einen sich in die Länge erstreckenden Rohrteil 61 aufweist, der alle Teilwände 26 innerhalb der Kammer 23 durchläuft und nach unten gerichtete Rohrteile 62 trägt, die sich innerhalb einer jeden Zelle bis zum Boden der Kammern 23 erstrecken. Eine nach oben gerichtete Rohrverlängerung 63, die etwa in der Mitte des Rohrverzweigers 61 angeordnet ist, besitzt einen oberen konischen Anschlußteil 64, der mit einer öffnung 65 im Deckelbereich 17 des Gehäuses in Verbindung steht, und eine abnehmbare Entlüftungskappe 66 oder ein Anschlußstück 67 aufzunehmen vermag, an welches das Ende eines Füll- oder Saugschlauches 68 angeschlossen werden kann, der in einer strichpunktierten Linie in F i g. 2 dargestellt ist.

Es soll nunmehr auf die Figuren Bezug genommen werden, die eine bevorzugte Ausführungsform der herausnehmbaren Plattenhalterung 11 darstellen, die bereits vorher in der Beschreibung erwähnt worden ist. Dabei ist eine obere Halteplatte 70 vorgesehen, die aus Kunststoff oder einem anderen nicht leitenden Material hergestellt ist, eine rechteckige Form besitzt und sich horizontal mit einem geringen Spielraum zur Innenseite der Wände 15 und 16, die die öffnung 18 in dem Gehäuse. 10 bilden, erstreckt. Die Halteplatte 70 trägt mit dieser aus einem Stück bestehende, nach unten gerichtete Stützvorsprünge 71 auf beiden Seiten, die in einem geringen Abstand von der Innenfläche 72 der Stützwände 19 und 20 angeordnet sind. Die Stützvorsprünge 71 sind in Längsrichtung gegabelt oder mit einem Längsschlitz versehen, um den erforderlichen Abstand von den Zellenteilungswänden 27 innerhalb des Raumes 21 zu schaffen, die sie, wie Fig.3 zeigt, zu spreizen vermögen. Die Stützvorsprünge 71 sind auf der Innenseite mit Aussparungen versehen, die Anschläge 74 bilden, auf welchen Laschen 75, die sich von den Kanten aller Platten erstrecken, getragen werden

können.

Die Unterseite 76 der Halteplatte 70 ist mit längsgerichteten Schwa'.benschanznuten 77 versehen, die sich jeweils bis zu den Enden erstrecken und auf beiden Seiten der Mitte der Platte vorgesehen sind. Diese Nuten 77 halten Bleistromschienen 78 von gegensätzlicher Polarität innerhalb der Platte. Die Stromschienen 78 sind aus einem Stück mit Längskontaktschienen 79 hergestellt, die in der Platte eingebettet sind und Verlängerungen 80 aufweisen, die auf jeder Seite der Platte vorstehen. Die Verlängerungen sind an jeder Außenkante mit V-förmigen Kontaktecken versehen, die genau in die v-förmigen Nuten 44 auf der Oberseite der Kontaktschienen passen.

Die Unterseite 76 der Platte 70 trägt außerdem eine kompressible Dichtung 81, die beispielsweise durch Verkleben befestigt sein kann, die auf dem oberen Rand der Teilwände 27 und den Anschlägen 82 und 83, die an den Endwänden 15 und 16 des Gehäuses ausgebildet sind, aufliegt, um ein Überlaufen der Flüssigkeit aus den Zellen 31 zu verhindern.

Eine vorbestimmte Anzahl von positiven Platten 84, negativen Platten 85 und jeweils dazwischenliegenden Trennplatten 86 sind zu kompakten Gruppen 87 (s. Fig.3) zusammengestellt Die gesamte Strake einer jeden Gruppe ist etwas geringer als der Abstand zwischen den Zellenteilungswänden 27, während die Tiefe aller Platten einer jeden Gruppe 87 etwas geringer ist als der Abstand zwischen der Innenfläche 72 der Teilwände 19 und 20. Die Teilwände 19 und 20 bilden die Seitenwände der Zellen 31, so daß auf allen Seiten einer jeden Zelle ein hinreichendes Spiel vorgesehen ist, so daß ein einfaches Entfernen oder Einsetzen aller Gruppen 87 in die entsprechenden Zellen oder aus diesen heraus gleichzeitig möglich ist

Die positiven und negativen Platten, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet werden, sind unter den meisten Gesichtspunkten denjenigen der in herkömmlichen Autobatterien verwendeten ähnlich, wobei sie sich jedoch durch die folgenden Merkmale unterscheiden. Die Kontaktoberfläche einer jeden Platte ist viel größer als die der herkömmlichen Arten, wobei sie in allen Dimensionen diese überragen, so daß eine Spitzenenergie in Form des elektrischen Stromes über eine längere Zeitdauer erzeugt wird. Die positiven Platten 84 und die negativen Platten 85 sind mit sich nach oben erstreckenden Vorsprüngen oder Kontaktlaschen 90 und 91 versehen, die nahezu so breit sind wie die positiven und negativen Stromschienen 78. Diese Teile sind so aufgebaut, daß sie genau in die quer ausgerichteten Schlitze 92 und 93 auf der Unterseite der entsprechenden Stromschienen passen, so daß jede Platte hängend oberhalb der Oberseite 54 des Bodens 12 der entsprechenden Zellen 31 gehalten wird. Die Längserhebungen 58, die sich direkt unterhalb der sich nach unten erstreckenden Laschen 94, die allen Platten und Trennplatten (s. F i g. 2) eigen sind, befinden, sollen verhindern, daß eine zerbrochene Platte sich bis auf den Boden der Zelle absenkt, wo sie die Öffnungen und Durchlässe 57 und 59 verschließen und die Verteilung des Elektrolyten verhindern könnte.

Um das Herausnehmen und Wiedereinsetzen der schweren Plattenhalterung 11 aus dem zentralen Raum 21 des Gehäuses heraus oder in diesen hinein zu erleichtern, ist die Halteplatte 70 mit zwei oder mehr sich nach oben erstreckender Haltevorsprünge 95 versehen, die in den F i g. 2,3 und 4 gezeigt sind und mit der Halteplatte 70 aus einem Stück bestehen. Die Haltevorsprünge 95 sind in Längsrichtung auf die nach unten gerichteten Vorsprünge 38 auf der Unterseite des Deckels 34 ausgerichtet. Die Haltevorsprünge 95 sind mit Bohrungen % versehen, durch welche eine Hebeschiene 97 hindurchgesteckt werden kann. Die Hebeschiene kann dann mit Kelten 98 in Verbindung stehen, die zu einem Aufzug oder nicht dargestellten Hebezeug gehören.

Die Haltevorsprünge 95 sind auf ihrer Oberseite 100 glatt und geschwungen und sind der Unterseite 39 der Mittelvorsprünge 38 angepaßt und übertragen einen nach unten gerichteten Druck auf die Plattenhalterung 11. wenn sich der Deckel 34 in der geschlossenen Lage befindet. Diese Wirkung verhindert jede Möglichkeit, daß der elektrische Kontakt unterbrochen wird, der durch irgendwelche Kräfte verursacht werden könnte, die nach oben auf die Plattenhalterung wirken, wenn das den Akkumulator tragende Fahrzeug über unebene Straßen fährt

Die Bleiplatten und Trennplatten innerhalb einer jeden Zelle des Akkumulators sind viel größer als die herkömmlichen Platten, so daß infolge der größeren

ίο Oberfläche die Säure von dem Elektrolyten vollständig absorbiert werden kann, so daß eine größere elektrische Energie über eine längere Zeitdauer als bislang möglich ist

Die Kapazität der wäßrigen Säurelösung oder des Elektrolyten des Akkumulators ist um ein Vielfaches größer als die Kapazität eines herkömmlichen Akkumulators, und die Anordnungen, die es ermöglichen, den Elektrolyten gleichmäßig in den Zellen zu verteilen und aus den Zellen herauszunehmen, gestatten eine bessere

ίο Absorption der Säure durch die Platten und eine geringere Verdünnung des Elektrolyten über einen längeren Zeitraum.

Der Akkumulator dient in erster Linie zum Antrieb, zur Beleuchtung und Ausrüstung mit weiterer elektrischer Energie von Automobilen und anderen Straßenfahrzeugen. Er kann natürlich auch eingesetzt werden, um verschiedene andere Typen von kommerziellen Fahrzeugen, wie Gabelstaplern, Traktoren und ähnlichen Geräten mit Energie zu versorgen.

Das Aufladen oder Erneuern des Akkumulators kann in einer minimalen Zeitdauer auf die folgende Weise durchgeführt werden:

Das Fahrzeug, dessen Akkumulator gewartet werden muß, wird in eine der Akkumulator-Aufladestationen gefahren, die in gewissen Abständen an der Straße vorgesehen sind. Ohne daß die schwere Batterie aus dem Fahrzeug entfernt zu werden braucht, entfernt die Bedienungsperson die Kappe des Einfüllstutzens und schließt einen Saugschlauch an die Öffnung an. Mit Hilfe des in das Gehäuse eingebauten Rohrverteilers wird schnell der gesamte entladene und verdünnte Elektrolyt aus dem Gehäuse abgezogen. Darauf werden die Flügelmuttern gelöst und der Deckel geöffnet, wodurch die Haltevorsprünge der Plattenhalteanordnung freigegeben werden, so daß diese leicht und schnell aus dem Gehäuse herausgehoben werden kann.

Die Bedienungsperson steckt dann eine Hebeschiene, die mit einem entsprechenden Aufzug in Verbindung steht, durch die Öffnungen in den Haltevorsprüngen und kann somit die Plattenhalteanordnung direkt nach ober aus dem Gehäuse herausheben und zu einem Or transportieren, wo sie entsprechend weitergewarte werden kann. Eine saubere, frisch aufgeladene odei erneuerte Plattenhalterung mit den Platten, die de soeben entfernten entspricht, wird dann durch dei gleichen Hebezug aufgenommen und in eine Positioi direkt oberhalb der Öffnung des Akkumulatorgehäuse gebracht und sorgfältig in die entsprechende l'ositio abgesenkt. Der Deckel wird dann geschlossen und durc die Flügelmuttern abgesichert, wodurch der gesamt Einbauvorgang einschließlich der selbsttätigen Herste lung der elektrischen Verbindungen abgeschlossen is Es kann sodann der frisch aufgeladene Elektrolyt in de Akkumulator eingefüllt werden, was einfach dadurc geschieht, daß er durch die Rohrverzweigung eing pumpt wird, bis das gewünschte Niveau innerhalb d> Gehäuses erreicht ist.

Der obene beschriebene Wartungsvorgang (

erfordert nur 15 bis 20 Minuten) führt zu einem voll aufgeladenen Akkumulator, der in der Lage ist, das Fahrzeug für eine große Anzahl weiterer Kilometer mit Energie zu versorgen.
Dabei kann natürlich auch der Akkumulator nach der

Erfindung in einer herkömmlichen Weise wieder aufgeladen werden, indem man ihn lediglich an der Bedienungsstation oder zu Hause an ein entsprechendes Ladegerät anschließt, mittels welchem er über Nacht aufgeladen werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

709 648/220

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Akkumulator zum Antrieb von Elektrofahrzeugen, dadurch gekennzeichnet ' ß die Plattensätze (84, 85) des Akkumulators h. _ocnd an einer Halteplatte (70) befestigt und als Linheit aus dem Akkumulatorgehäuse (10) herausnehmbar sind und der Elektrolyt über ein Leitungssystem (60, 61, 62) aus dem Akkumulator entfernbar ist. ι ο

2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellenverbinder (78) in die Halteplatte (70) eingebettet sind.

3. Akkumulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellenverbinder (78) auf in dem Akkumulatorgehäuse (10) eingebenden Kontakischienen (43) liegen.

4. Akkumulator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellenverbinder aus einem mit den Plattenfahnen verbundenen Teil (78) und einem sich nach oben und seitwärts erstreckenden Teil (79) besteht.

5. Akkumulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der sich seitwärts erstreckende Teil (79) der Zellenverbinder mit V-förmigen Vorsprüngen (44) versehen ist.

6. Akkumulator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses (10) neben den Räumen (21) für die Aufnahme der Plattensätze mindestens ein weiterer Raum (22; 23) für die Aufnahme von Elektrolyt vorgesehen ist.

7. Akkumulator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig des Raumes (21) jeweils ein Raum (22,23) vorgesehen ist.

8. Akkumulator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der Räume (23) für den Elektrolyten ein nach unten gerichtetes Rohr (62) zum Absaugen und Einfüllen des Elektrolyten vorgesehen ist.

9. Akkumulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (62) zu einem Anschlußstutzen (64) geführt sind.