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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschließen und/oder
zum Befüllen
einer einzelnen galvanischen Zelle, beispielsweise einer Batterie oder
eines Akkumulators, wobei die Vorrichtung Mittel zum Ermitteln eines
Flüssigkeitsstandes
aufweist.
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Darüber hinaus
betrifft die Erfindung eine Anordnung aus mehreren Verschlussvorrichtungen
zum Verschließen
von Zugangsöffnungen,
wie Einfüllöffnungen,
galvanischer Zellen, bei welcher jeweils eine Verschlusseinrichtung
eine Zugangsöffnung
einer der galvanischen Zellen, etwa einer Batterie oder eines Akkumulators,
verschließt.
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Auch
betrifft die Erfindung eine Batterie und/oder einen Akkumulator
zum Bereitstellen von Energie mit mehreren Einzelzellen, wobei jede
Einzelzelle eine verschließbare
Zugangsöffnung,
wie eine verschließbare
Einfüllöffnung zum
Befüllen
der Einzelzelle, aufweist.
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Außerdem betrifft
die Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustandes einer
Batterie mit mehreren galvanischen Zellen und/oder eines Akkumulators
mit mehreren galvanischen Zellen sowie ein Verfahren zum Herstellen
einer Vorrichtung zum Verschließen
und/oder Befüllen
einer galvanischen Zelle, bei welchem ein Körper der Vorrichtung aus einem Kunststoff
gespritzt und/oder aus einem Kunststoff geformt wird.
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Vorrichtungen
zum Verschließen
insbesondere von Einfüllöffnungen
galvanischer Zellen beispielsweise bei Batterien oder bei Akkumulatoren sind
aus dem Stand der Technik vielfältig
bekannt. Im einfachsten Fall bestehen derartige Vorrichtungen aus
einem Kunststoffstopfen mit einem Gewinde, der in ein Gewinde der
Einfüllöffnung eingeschraubt
wird und hierbei die Einfüllöffnung betriebssicher
verschließt,
so dass aus der galvanischen Zelle keine Flüssigkeit in die Umgebung der
Batterie oder des Akkumulators austreten kann.
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Darüber hinaus
gibt es höherwertige
Verschlussvorrichtungen, die eine Nachfüllautomatik umfassen, mittels
welcher sich ein Flüssigkeitsmangel
innerhalb einer Batterie oder eines Akkumulators ausgleichen bzw.
verhindern lässt.
In dieser Nachfüllautomatik
befindet sich ein Ventil, welches in Verbindung mit einem beweglichen
Schwimmer einen Nachfüllvorgang
hinsichtlich einer erforderlichen Wassermenge steuert. Ist beispielsweise
eine bestimmte Füllstandshöhe erreicht,
wird durch den anstehenden Wasserdruck die weitere Zufuhr gesperrt. Insbesondere
in Einsatzgebieten, in welchen leistungsstarke und große Batterien
bzw. Akkumulatoren mit einer Vielzahl an galvanischen Einzelzellen
verwendet werden, ist eine Zerstörung
einer Batterie bzw. eines Akkumulators sehr kostspie lig. Darüber hinaus
ist die Mechanik bekannter Nachfüllautomatiken
sehr anfällig,
da die Messung des Flüssigkeitsstandes
mit einem beweglichen Schwimmer vorgenommen wird. Hierbei können negative
Einflüsse, wie
beispielsweise Verschmutzungen, wie Dreck oder sonstige Partikel,
sich bildende Ablagerungen, ein Verkanten oder Verklemmen von beweglichen Bauteilen,
zu negativen Beeinträchtigungen
oder sogar zum Totalausfall der Nachfüllautomatiken führen.
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Es
ist Aufgabe vorliegender Erfindung, insbesondere eine derartige
Verschlussvorrichtung weiter zu entwickeln, so dass deren Betriebssicherheit verbessert
und dauerhaft gewährleistet
ist.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird von einer Vorrichtung zum Verschließen und/oder
zum Befüllen einer
einzelnen galvanischen Zelle, beispielsweise einer Batterie oder
eines Akkumulators, gelöst,
wobei die Vorrichtung Mittel zum Ermitteln eines Flüssigkeitsstandes
aufweist, und die Vorrichtung sich des Weiteren durch weitere Mittel
zum Ermitteln wenigstens eines weiteren Zellenzustandes auszeichnet.
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Vorliegende
Vorrichtung wird somit primär zum
einen dazu verwendet, eine galvanische Zelle dicht zu verschließen und
gleichzeitig zum anderen mittels geeigneter Mittel, idealerweise
stets, mehr als zwei Zellenzustände
zu ermitteln.
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Hierdurch
gelingt es, mittels eines „Verschlussstopfens" einen Zellenzugang
dicht zu verschließen
und gleichzeitig nahezu beliebig viele In formationen über die
physikalischen Zustände
vorzugsweise aller galvanischen Zellen einer Batterie oder eines
Akkumulators zu erhalten, ohne eine spezielle Prüfeinrichtung hierzu zusätzlich verwenden
zu müssen.
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Die
vorliegende Vorrichtung kann in jeder beliebigen Zugangsöffnung einer
galvanischen Zelle angeordnet sein. Insbesondere kann für das Anordnen
eine Einfüllöffnung der
galvanischen Zelle verwendet werden.
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Der
Begriff „galvanische
Zelle" beschreibt
im Sinne der Erfindung eine Zelle, mittels welcher elektrische Energie
bereit gestellt werden kann. Vorliegend beschreibt der Begriff der
galvanischen Zelle vorzugsweise eine einzelne Zelle einer Batterie
oder eines Akkumulators.
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Eine
bevorzugte Ausführungsvariante
sieht vor, dass die vorliegende Vorrichtung Mittel zum automatischen
Befüllen
der einzelnen galvanischen Zelle, Mittel zum Anzeigen des Flüssigkeitszustandes
der einzelnen galvanischen Zelle, Mittel zum Ermitteln einer Temperatur
der einzelnen galvanischen Zelle, Mittel zum Ermitteln einer Dichte
eines Elektrolyten der einzelnen galvanischen Zelle, Mittel zum
Ermitteln einer Zellenspannung der galvanischen Zelle, Mittel zum
Ermitteln eines Lade- und/oder Entladestroms der einzelnen galvanischen
Zelle, Mittel zum Anzeigen eines Lade- und/oder Entladestroms der einzelnen
galvanischen Zelle, Mittel zum Ermitteln einer Kapazität der einzelnen
galvanischen Zelle, Mittel zum Ermitteln eines Widerstandes der
einzelnen galvanischen Zelle, Mittel zum Ermitteln einer Zellenidentifikation
der einzelnen galvanischen Zelle und/oder Mittel zum Steuern der
Vorrichtung und/oder eines der genannten Mittel der Vorrichtung aufweist.
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Bekannte
Verschlussvorrichtungen aus dem Stand der Technik weisen derartige
Mittel oder eine Kombination derartiger Mittel nicht auf. Diese
Mittel erweitern die Funktionen einer bekannten Verschlussvorrichtung
jedoch erheblich.
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So
erleichtern Mittel zum automatischen Befüllen der einzelnen galvanischen
Zelle das zielgenaue Nachfüllen
einer galvanischen Zelle erheblich.
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Die
Mittel zum Anzeigen des Flüssigkeitsstandes
visualisieren unmittelbar den Funktionsfüllstand der galvanischen Zelle.
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Die
Mittel zum Ermitteln einer Temperatur erlauben beispielsweise Rückschlüsse auf
die Belastung und/oder die Belastbarkeit der galvanischen Zelle.
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Die
Mittel zum Ermitteln einer Dichte eines Elektrolyten geben insbesondere
Hinweise auf den Wartungszustand der galvanischen Zelle.
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Die
Mittel zum Ermitteln einer Zellenspannung der einzelnen galvanischen
Zelle können
Rückschlüsse auf
die momentane und zukünftig
erzielbare Leistungsfähigkeit
der galvanischen Zelle liefern.
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Eine
exaktere Überwachung
einer Batterie bzw. eines Akkumulators kann mittels der Mittel zum Anzeigen
eines Zustandes des Lade- und/oder Entladestroms der vorliegenden
Verschluss- bzw. Befüllvorrichtung
vorgenommen werden. Insbesondere können Rückschlüsse auf die noch zu erwartende Lebensdauer
jeder einzelnen galvanischen Zelle vorgenommen werden. Kumulativ
oder alternativ zeichnet sich die Vorrichtung durch diese Anzeigemittel aus,
die idealer Weise auch alle ermittelten oder errechneten Zustandsgrößen bereitstellen
und gegebenenfalls anzeigen können.
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Besonders
vorteilhaft für
die Beurteilung der Leistungskapazität bzw. des Zustandes jeder
der galvanischen Zellen sind die Mittel zum Ermitteln einer Kapazität und/oder
der Mittel zum Ermitteln eines Widerstandes einer einzelnen galvanischen
Zelle.
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Damit
die ermittelten Daten eindeutig einer einzelnen galvanischen Zelle
zugeordnet werden, ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung Mittel
zum Ermitteln einer Zellenidentifikation aufweisen.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausführungsvariante
sieht vor, dass die vorliegende Vorrichtung eine Ventileinrichtung
mit einem elektromagnetisch betätigbaren
Ventil aufweist.
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Mittels
des elektromagnetisch betätigbaren Ventils
ist eine exaktere Beschickung der Zelle möglich. Auch die Gefahr, dass
auf Grund eines Schwimmerdefektes der Nachfüllvorgang einer galvanischen
Einzelzelle gestört
wird, ist verringert.
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Vorzugsweise
versorgt sich das elektromagnetisch betätigbare Ventil mit Energie
aus der Batterie und/oder aus dem Akkumulator bzw. aus der galvanischen
Einzelzelle, in deren oder an deren Einfüllöffnung die Verschluss- bzw.
Befüllvorrichtung
angeordnet ist.
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Eine
Ausführungsvariante
sieht vor, dass die Ventileinrichtung ein bistabiles Ventil aufweist.
Bistabile Ventile haben den Vorteil, dass sie zum Halten einer Dauerfunktion,
wie beispielsweise „Ventil
offen" oder „Ventil
zu" idealer Weise
keine oder nur vernachlässig
geringe Energie benötigen.
Erst wenn eine Aktion ausgeführt
wird, also ein erster Dauerzustand des Ventils in einen anderen
Dauerzustand des Ventils übergeht,
ist hierfür
Energie erforderlich.
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Die
Merkmale, welche im Zusammenhang mit der Ventileinrichtung mit dem
elektromagnetisch wirkenden Ventil beschrieben sind, sind auch ohne die übrigen Merkmale
der Erfindung vorteilhaft, da mit ihnen eine Verschlussvorrichtung
für Zugangsöffnungen
galvanischer Zellen vorteilhaft weiter entwickelt ist.
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Zum
Steuern der einzelnen Funktionen, insbesondere auch zum Steuern
des Funktionsfüllstandes,
der vorliegenden Vorrichtung sind darüber hinaus Steuermittel vorteilhaft.
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Je
nach Einsatzort oder Anforderungen an die Batterie- oder Akkumulatorenüberwachung
kann die vorliegende Vorrichtung über alle genannten Mittel verfügen oder
auch nur über
eine Kombination der vorstehend genannten Mittel. In vielen Fällen ist
es nicht erforderlich, dass die Vorrichtung alle genannten Funktionen
aufweist. In diesen Fällen
kann eine einfache Ausführung
der vorliegenden Vorrichtung zum Einsatz kommen.
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Da
ein Monitoring von Batterien bzw. Akkumulatoren auf Grund der Komplexität und Vielzahl
an Einsatzmöglichkeiten,
insbesondere im Automobil- und Gabelstaplerbereich, in Zukunft zunehmend
an Bedeutung gewinnen wird, ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung
Mittel zur Fernüberwachung
der einzelnen galvanischen Zelle aufweist. Insbesondere hierdurch
lassen sich Wartungs-, Reparatur- und/oder Austauscharbeiten an
bzw. von im Einsatz befindlichen Batterien und/oder Akkumulatoren
vorteilhaft vornehmen.
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Für einen
uneingeschränkten
Datenaustausch ist es besonders vorteilhaft, wenn die Vorrichtung
eine Datenschnittstelle zum Übermitteln
von Daten der einzelnen galvanischen Zelle aufweist.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die Vorrichtung Mittel für eine elektronische, insbesondere
für die
digitale, Datenübertragung
aufweist.
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Um
möglichst
genaue Daten zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung
Mittel zum Reinigen und/oder Mittel zum Spülen von Sensoren der Vorrichtung
und/oder deren Mittel aufweist.
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Damit
die vorliegende Vorrichtung keine entfernte Energiezufuhr benötigt, ist
es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung Mittel zum Abgreifen von Energie
aus wenigstens einer galvanischen Zelle aufweist.
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Um
die Vorrichtung möglichst
kompakt bauen zu können,
ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung einen Grundkörper aus
einem elektrisch isolierten Kunststoff und/oder aus einem elektrisch
leitenden Kunststoff aufweist. Insbesondere kann bei einer derartigen
Ausführungsvariante
auf zusätzliche
Leiterbauteile verzichtet werden. Insbesondere mit dem elektrisch
leitenden Kunststoff können
Messsignale besonders unproblematisch weitergeleitet werden.
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Damit
die vorliegende Vorrichtung problemlos mit Energie versorgt werden
kann, ist es vorteilhaft, wenn die Verschluss- beziehungsweise Befüllvorrichtung
eine Vorrichtung zum Abgreifen von elektrischem Strom an einem elektrischen
Kabel umfasst, welches mit einer Isolierung umgeben ist, und die
Abgreifvorrichtung zum Durchdringen der Isolierung eine Kontakteinrichtung
aufweist, wobei die Kontakteinrichtung eine Kontaktspitze umfasst.
Durch eine derartige Abgreifvorrichtung ist es baulich besonders einfach
möglich,
Elektrizität
selbst von isolierten Kabeln abzugreifen, ohne das isolierte elektrische
Kabel an sich mit einer dafür
vorgesehenen Entnahmestelle für
elektrischen Strom auszustatten. Besonders vorteilhaft ist es, dass
die vorliegende Kontakteinrichtung eine Kontaktspitze umfasst, so
dass mittels der Kontaktspitze besonders einfach die Isolierung
des elektrischen Kabels durchdrungen werden kann. In einer besonders
einfachen Ausgestaltung der Erfindung kann die Kontakteinrichtung
lediglich durch die Kontaktspitze bereitgestellt sein.
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Eine
bevorzugte Ausführungsvariante
sieht vor, dass die Kontaktspitze konisch ausgebildet ist. Durch
die Konizität
der Kontaktspitze wird die Isolierung des elektrischen Kabels an
einer Einstichstelle um so mehr gequetscht, je tiefer die Kontaktspitze
in das elektrische Kabel eindringt. Hierdurch wird die Einstichstelle,
in welcher die Isolierung des elektrischen Kabels durch die Kontaktspitze
verletzt wird, besonders gut abgedichtet. Hierdurch ist wiederum sichergestellt,
dass Feuchtigkeit, wenn überhaupt, nur
sehr bedingt ins Innere des elektrischen Kabels, dessen Isolierung
durchdrungen wurde, gelangt.
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Es
hat sich gezeigt, dass eine etwas länger ausgebildete Kontaktspitze
besonders geeignet für den
Einsatz im Zusammenhang mit flexiblen elektrischen Kabeln ausgebildet
ist. Somit ist es hinsichtlich einer Ausführungsvariante vorteilhaft,
wenn die Kontaktspitze eine Länge
zwischen 10 mm und 30 mm aufweist. Es versteht sich, dass je nach
Kabeldicke auch längere
Kontaktspitzen zum Einsatz kommen können.
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Handelt
es sich bei den elektrischen Kabeln jedoch um starre Kabel, wie
etwa starre Verbinder mit einem Kern aus einem elektrisch leitfähigen Vollmaterial
zwischen galvanischen Zellen beziehungsweise zwischen einzelnen
Batterien oder Akkumulatoren, ist es von Vorteil, wenn die Kontaktspitze
kürzer ausgebildet
ist. Dementsprechend sieht eine Ausführungsvariante für Einsatzbereiche
mit starren Kabeln eine Kontaktspitze vor, deren Länge weniger
als 10 mm beträgt.
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Um
elektrischen Strom von der Kontaktspitze zu einem Verbraucher leiten
zu können,
ist es vorteilhaft, wenn die vorliegende Kontakteinrichtung oder
die vorliegende Kontaktspitze in einem Verbindungsbereich an einer
elektrischen Anschlussleitung angeschweißt ist. Es versteht sich, dass
die Kontakteinrichtung beziehungsweise die Kontaktspitze in diesem
Verbindungsbereich an der elektrischen Anschlussleitung auch mittels
anderer Verbindungstechniken dauerhaft in Kontakt gebracht werden kann.
Hauptsache die gewählte
Verbindungsart stellt ein wirtschaftlich preisgünstiges Verbindungsverfahren
dar, welches eine hohe Verbindungsgüte und eine lange hoch belastbare
Verbindungsdauer gewährleistet.
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Um
die Abgreifvorrichtung beispielsweise an die vorliegende Verschluss-
beziehungsweise Befüllvorrichtung
anschließen
zu können,
ist es vorteilhaft, wenn die elektrische Anschlussleitung fest aber
lösbar
an einer Batterie- oder Akkumulatorüberwachungsvorrichtung anschließbar ist.
Es versteht sich, dass die Abgreifvorrichtung mittels der elektrischen Anschlussleitung
auch vorteilhaft an weitere Stromverbraucher anschließbar ist.
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In
diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die elektrische Anschlussleitung
flexibel ist. So können
selbst ungünstig
liegende Verbraucher erreicht werden.
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Damit
der „abgezapfte" Strom gefahrlos
mittels der elektrischen Anschlussleitung weitergeleitet werden
kann, ist es vorteilhaft, wenn die elektrische Anschlussleitung
eine isolierende Ummantelung aufweist.
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Hierbei
ist es vorteilhaft, wenn die isolierende Ummantelung der elektrischen
Anschlussleitung bis in einem Abstand von weniger als 10 mm, vorzugsweise
bis in einem Abstand von weniger als 5 mm, an den Verbindungsbereich
heran angeordnet ist. Mittels dieses geringen Abstandes ist gewährleistet, dass
nur ein sehr kurzer unisolierter Übergangsbereich zwischen der
Kontaktspitze und der elektrischen Anschlussleitung mittels einer
zusätzlichen Isolierung
nach dem Herstellen der Verbindung zwischen der Kontaktspitze und
dem elektrischen Anschlusskabel überbrückt werden
muss.
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Um
insbesondere den Überbrückungsbereich
zwischen der Kontakteinrichtung beziehungsweise der Kontaktspitze
und der elektrischen Anschlussleitung baulich besonders einfach
zu isolieren, ist es vorteilhaft, wenn die vorliegende Vorrichtung
eine isolierende Hülle
aufweist, welche einen Übergangsbereich
zwischen der Kontakteinrichtung und der Kontaktspitze und einer
elektrischen Anschlussleitung umgibt. Vorteilhafter Weise wird die isolierende
Hülle vorliegend
um die entsprechenden Bauteile gespritzt.
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Damit
die isolierende Hülle
dauerhaft eine gute Verbindung zu der elektrischen Anschlussleitung
beibehält,
ist es vorteilhaft, wenn die isolierende Hülle die elektrische Anschlussleitung
zumindest teilweise umgibt.
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Eine
ausreichende Überlappung
zwischen der isolierenden Hülle
und der elektrischen Anschlussleitung ist gewährleistet, wenn die isolierende Hülle die
elektrische Anschlussleitung und/oder die Ummantelung der e lektrischen
Anschlussleitung bis 30 mm, vorzugsweise bis 50 mm, ausgehend vom Ende
der den Übergangsbereich
zugewandten Ummantelung umhüllt.
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Damit
einerseits ein blanker, unisolierter Kontaktspitzenteil die Isolierung
des elektrischen Kabels durchdringen und andererseits die elektrische Anschlussleitung
die isolierende Hülle
durchstoßen kann,
ist es vorteilhaft, wenn die isolierende Hülle eine Kontaktspitzenaustrittsöffnung und
eine Anschlussleitungsaustrittsöffnung
aufweist.
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Wie
erläutert,
wird die Einstichstelle an der Isolierung des elektrischen Kabels
bereits auf Grund der konischen Gestalt gut abgedichtet. Eine weitere Abdichtung
wird darüber
hinaus erzielt, wenn die Abgreifvorrichtung Dichtmittel aufweist,
mittels der die Einstichstelle der Kontaktspitze an dem elektrischen Kabel
abdichtbar ist.
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Nur
der Vollständigkeit
halber sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Dichtmittel an der
Seite der Kontaktspitze angeordnet sind, um die Einstichstelle in
der Isolierung des elektrischen Kabels zusätzlich abzudichten.
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Hierzu
ist es vorteilhaft, wenn die Dichtmittel eine um die Kontaktspitze
umlaufende Erhebung aufweisen. Die Dichtmittel bilden im Sinne vorliegender Erfindung
somit eine erste Erhebung um die Kontaktspitze.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die Dichtmittel ringförmig um die Kontaktspitze angeordnet
sind.
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Eine
besonders einfache Konstruktion liegt vor, wenn die Dichtmittel
mittels der isolierenden Hülle
gebildet sind.
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Darüber hinaus
ist es vorteilhaft, wenn die vorliegende Abgreifvorrichtung an dem
isolierten elektrischen Kabel dauerhaft und betriebssicher angeordnet
ist. Dies ist dann besonders gut gewährleistet, wenn die Abgreifvorrichtungen
Justiermittel aufweist, mittels welcher die Abgreifvorrichtung gegenüber dem
elektrischen Kabel ausrichtbar ist und ausgerichtet an dem elektrischen
Kabel verbleibt.
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Beispielsweise
ist mit derartigen Justiermitteln gewährleistet, dass die Abgreifvorrichtung
verdrehsicher an dem elektrischen Kabel befestigt ist.
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In
diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die Justiermittel an
der Seite der Kontaktspitze angeordnet sind.
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Baulich
besonders einfach sind die Justiermittel mittels Erhebungen der
isolierenden Hülle
gebildet.
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Eine
bevorzugte Ausführungsvariante
sieht vor, dass die Erhebungen sich gegenüberliegen und zwischen den
Erhebungen die Kontaktspitze angeordnet ist.
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Da
die Kontaktspitze im Zusammenhang mit den Dichtmitteln bereits von
einer ersten Erhebung umgeben ist, sieht eine Ausführungsvariante
mit Justiermitteln vor, dass die Justiermittel äußere Erhebungen um die Kontaktspitze
bilden. In einem solchen Fall werden die Dichtmittel von einer inneren
Erhebung gebildet.
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Damit
die Abgreifvorrichtung nicht nur verdrehsicher an dem elektrischen
Kabel angeordnet ist, sondern darüber hinaus fest fixierbar anordenbar
ist, ist es vorteilhaft, wenn die Abgreifvorrichtung eine Fixierung
zum Befestigen der Abgreifvorrichtung an dem elektrischen Kabel
aufweist.
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Es
versteht sich, dass eine derartige Fixierung auf unterschiedliche
Weise konstruktiv realisiert sein kann.
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In
der Praxis hat es sich herausgestellt, dass die Fixierung besonders
vorteilhaft ausgebildet ist, wenn sie ein biegsames Fixierband aufweist,
welches um das elektrische Kabel herumgebogen werden kann. Mittels
dieses biegsamen Fixierbandes kann die vorliegende Abgreifvorrichtung
sicher und fest an dem elektrischen Kabel befestigt werden.
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Damit
die Fixierung und somit die Abgreifvorrichtung auch mit einer sehr
hohen Kraft an dem elektrischen Kabel befestigbar ist und die Gefahr
hierdurch verringert ist, dass sich das biegsame Fixierband unbeabsichtigt
löst, ist
es vorteilhaft, wenn die Fixierung eine Fixierbandaufnahme umfasst,
in welcher das biegsame Fixierband einsteckbar und fixierbar ist.
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Die
vorliegende Fixierung ist baulich besonders einfach hergestellt,
wenn die Fixierung einen Teil der isolierenden Hülle bildet.
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Vorteilhaft
ist es, wenn das biegsame Fixierband Rastmittel umfasst, welche
mit weiteren Rastmittel der Laschenaufnahme korrespondieren und eine
Relativbewegung zwischen biegsamem Fixierband und Fixierbandaufnahme
lediglich in eine Bewegungsrichtung zulassen. Somit kann das biegsame
Fixierband nur in eine Bewegungsrichtung durch die Fixierbandaufnahme
bewegt werden. Folglich kann hierdurch die Umschließung des
biegsamen Fixierbandes um das elektrische Kabel herum sehr fest gezogen
werden. Gelöst
werden kann diese Verbindung ohne Betätigung einer Entriegelung jedoch nicht.
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Ist
die beschriebene Fixierung an der Abgreifvorrichtung beziehungsweise
an der Hülle
der Abgreifvorrichtung selbst nicht vorgesehen, ist es vorteilhaft,
wenn die Abgreifvorrichtung ein Aufnahmeplateau für externen
Fixiermitteln aufweist, mittels welchen die Abgreifvorrichtung an
dem elektrischen Kabel befestigbar ist. Derartige Aufnahme- beziehungsweise
Platziermittel können
kumulativ oder alternativ zu der beschriebenen Fixierung an der
vorliegenden Abgreifvorrichtung vorgesehen sein.
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An
dieser Stelle sei angemerkt, dass die vorliegende Abgreifvorrichtung
nicht nur im Zusammenhang mit vorliegender Verschließ- und Befüllvorrichtung
vorteilhaft zum Einsatz kommen kann. Vielmehr erschließen sich
mittels der Abgreifvorrichtung vielzählige weitere Einsatzgebiete,
an denen es erforderlich ist, einem isolierten elektrischen Kabel
Elektrizität
zu entnehmen beziehungsweise einen Teil der Elektrizität von diesem
isolierten elektrischen Kabel abzuzweigen.
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Dementsprechend
sind alle Merkmale im Zusammenhang mit der erläuterten Abgreifvorrichtung auch
ohne die übrigen
Merkmale vorliegender Erfindung vorteilhaft und erfinderisch.
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Die
Aufgabe vorliegender Erfindung wird auch von einer Anordnung aus
mehreren Verschlussvorrichtungen zum Verschließen von Zugangsöffnungen,
wie Einfüllöffnungen,
galvanischer Zellen gelöst, bei
welcher jeweils eine Verschlusseinrichtung eine Zugangsöffnung einer
der galvanischen Zellen, etwa einer Batterie oder eines Akkumulators,
verschließt, und
die Anordnung eine primäre
Verschlusseinrichtung und wenigstens eine sekundäre Verschlusseinrichtung aufweist
und zumindest eine sekundäre
Verschlusseinrichtung mit der primären Verschlusseinrichtung kommuniziert.
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Es
wurde erkannt, dass es nicht zwingend erforderlich ist, jede Verschlusseinrichtung
einer galvanischen Zelle an einer Batterie oder einem Akkumulator
identisch auszubilden. Beispielsweise kann, je nach Anwendungsfall,
bei einzelnen Verschlusseinrichtungen, wie den sekundären Verschlusseinrichtungen,
auf Ausstattungsmerkmale hinsichtlich der vorliegend erläuterten
Mittel verzichtet werden. So können
sekundäre
Verschlusseinrichtungen kostengünstiger
hergestellt werden als primäre
Verschlusseinrichtungen.
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Somit
unterscheiden sich im Sinne der Erfindung sekundäre Verschlusseinrichtungen
von primären
Verschlusseinrichtungen durch eine geringere Anzahl ihrer Funktionen.
Folglich haben sekundäre Verschluss einrichtungen
in der Regel auch eine geringere Anzahl an diesbezüglichen
Erfassungsmitteln.
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Eine
Anordnungsvariante sieht vor, dass die sekundären Verschlusseinrichtungen
Mittel zum Senden von Signalen aufweisen. Hierdurch können ermittelte
Zustandswerte an beliebige Empfänger übermittelt
werden, sofern sie über
entsprechende Mittel zum Empfangen dieser Signale verfügen.
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Eine
weitere Anordnungsvariante sieht vor, dass die sekundären Verschlusseinrichtungen
Mittel zum Empfangen von Signalen aufweisen. Hierdurch können Informationen
auch an sekundäre
Verschlusseinrichtungen übermittelt
werden, welche dann gegebenenfalls an den sekundäre Verschlusseinrichtungen
verarbeitet werden.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird auch von einer Batterie und/oder einem
Akkumulator zum Bereitstellen von Energie mit mehreren Einzelzellen
gelöst, wobei
jede Einzelzelle eine verschließbare
Zugangsöffnung,
wie eine verschließbare
Einfüllöffnung,
zum Befüllen
der Einzelzelle aufweist und in jeder Zugangsöffnung die vorstehend erläuterte Vorrichtung angeordnet
ist.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird auch von einem Verfahren zum Ermitteln
eines Zustandes einer Batterie mit mehreren galvanischen Zellen
und/oder eines Akkumulators mit mehreren galvanischen Zellen gelöst, bei welchem
eine Zugangsöffnung
jeder galvanischen Zelle mit der vorliegend erläuterten Vorrichtung verschlossen
wird.
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Eine
bevorzugte Verfahrensvariante sieht vor, dass eine primäre Verschlusseinrichtung
Messsignale von sekundären
Verschlusseinrichtungen empfängt
und die Messsignale der einzelnen sekundären Verschlusseinrichtungen
an der primären
Verschlusseinrichtung zum Weiterverarbeiten bereit gestellt werden.
Vorteilhafter Weise können
die empfangenden Messsignale zur Weiterverarbeitung an geeignete
Einrichtungen übermittelt
werden.
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Es
hat sich im Allgemeinen als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn
die Zugangsöffnungen mehrerer
galvanischer Einzelzellen mittels primären Verschlusseinrichtung und
sekundären
Verschlusseinrichtung verschlossen werden und vorzugsweise eine
einzige primäre
Verschlusseinrichtung Messsignale von sekundären Verschlusseinrichtungen
empfängt
und die Messsignale der einzelnen sekundären Verschlusseinrichtungen
an der primären
Verschlusseinrichtung bereit gestellt werden. Hierdurch ist eine Kommunikation
der einzelnen Verschlusseinrichtungen untereinander möglich, wobei
bei Verfahrensvarianten Messsignale von weiteren primären Verschlusseinrichtungen
und von sekundären
Verschlusseinrichtungen an wenigstens einer primären Verschlusseinrichtung bereit
gestellt werden können. Kumulativ
oder alternativ regelt und/oder steuert eine primäre Verschlusseinrichtung
Funktionen wenigstens einer sekundären Verschlusseinrichtung.
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Darüber hinaus
ist es vorteilhaft, wenn eine primäre Verschlusseinrichtung Funktionen
wenigstens einer sekundären
Verschlusseinrichtung regelt und/oder steuert. Hierdurch lassen
sich die einzelnen Verschlusseinrichtungen besonders exakt steuern und
untereinander regeln.
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Es
ist vorteilhaft, wenn wenigstens ein Messsignal einer ermittelten
Eigenschaft einer galvanischen Zelle mittels eines elektrisch leitenden
Kunststoffes von einem ersten Ort zu einem weiteren Ort übertragen
wird.
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Vorteilhaft
ist es zudem, wenn wenigstens ein Messsignal mittels eines Gehäuses der
Verschlusseinrichtung der galvanischen Zelle übermittelt wird.
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Darüber hinaus
wird die Aufgabe der Erfindung von einem Verfahren zum Herstellen
einer Vorrichtung zum Verschließen
und/oder Befüllen
einer galvanischen Zelle, bei welchem ein Körper der Vorrichtung aus einem
Kunststoff gespritzt und/oder aus einem Kunststoff geformt wird,
gelöst,
wobei wenigstens ein einzelner Körper
aus mehr als einem Kunststoff gespritzt und/oder geformt wird.
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Besonders
vorteilhaft lässt
sich die vorliegende Vorrichtung herstellen, wenn mindestens zwei verwendete
Kunststoffe eines Körpers
unterschiedlich schrumpfen und hierdurch wenigstens zwei zueinander
bewegliche Teile des Körpers
gebildet werden.
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Obwohl
die Erfindung explizit im Zusammenhang mit galvanischen Zellen beschrieben
ist, beschränkt
sich insbesondere die vorliegende Vor richtung nicht nur auf das
Ermitteln von Eigenschaften, wie etwa das Ermitteln einer Füllstandshöhe, einer galvanischen
Zelle. Vielmehr kann die Erfindung bei nahezu allen Anwendungen
vorteilhaft zum Einsatz gelangen, bei welchen insbesondere eine
Füllstandshöhe einer
Flüssigkeit
ermittelt oder ein Ausgleich der Füllstandshöhe erzielt werden soll.
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Weitere
Ziele, Vorteile und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden
anhand der Beschreibung anliegender Zeichnung erläutert, in
welcher beispielhaft eine Vorrichtung mit einem elektromagnetisch
wirkenden Ventil dargestellt ist.
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Es
zeigt
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1 schematisch
eine Ansicht einer Vorrichtung zum Verschließen und Befüllen einer einzelnen galvanischen
Zelle mit einem elektromagnetisch wirkenden Ventil,
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2 bis 4 schematisch
unterschiedliche Ansichten einer Abgreifvorrichtung für Strom
mit einer konischen Kontaktspitze und einem Fixierband,
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5 bis 7 schematisch
unterschiedliche Ansichten einer weiteren Abgreifvorrichtung mit einem
alternativen Fixierband,
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8 schematisch
einen Längsschnitt
durch eine Abgreifvorrichtung ohne Fixierband,
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9 schematisch
eine perspektivische Ansicht der Abgreifvorrichtung aus der 8,
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10 schematisch
einen Längsschnitt durch
eine weitere Abgreifvorrichtung ohne Fixierband und mit einer kürzeren konischen
Kontaktspitze und
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11 schematisch
eine perspektivische Ansicht der Abgreifvorrichtung aus der 10.
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Die
in der 1 gezeigte Verschlussvorrichtung 1 für eine Einfüllöffnung (hier
nicht dargestellt) einer einzelnen galvanischen Zelle (hier nicht
dargestellt) weist einen Grundkörper 2 auf.
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Der
Grundkörper 2 nimmt
einen oberen Ventileinsatz 3 und einen unteren Ventileinsatz 4 eines elektromagnetisch
wirkenden Ventils 5 auf. Im oberen Bereich 6 der
Verschlussvorrichtung 1 ist eine Platine 7 mit
Elektronikbauteilen (hier nicht explizit dargestellt) angeordnet.
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Für eine Befüllung einer
galvanischen Zelle mit Flüssigkeit
ist im oberen Bereich 6 ein Anschlussstück 8 vorgesehen.
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Als
oberer Abschluss der Verschlussvorrichtung 1 dient ein
Deckel 9, der in diesem Ausführungsbeispiel aus einem transparenten
Werkstoff hergestellt ist, so dass eine Funktion von darunter liegenden
Leuchtdioden (hier nicht gezeigt) sichtbar ist. Der Deckel 9 ist
auf dem Grundkörper 2 aufgesteckt.
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Das
elektromagnetisch wirkende Ventil 5 weist einen ersten
Magneten 10 und einen zweiten Magneten 11 auf,
zwischen welchen eine Ventilplatte 12 angeordnet ist. Der
erste Magnet 10 ist im oberen Ventileinsatz 3 untergebracht.
Der zweite Magnet 11 ist im unteren Ventileinsatz 4 angeordnet.
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Zum
Ermitteln eines Zustandes einer galvanischen Zelle verfügt die Verschlusseinrichtung 1 in ihrem
unteren Bereich 13 über
einen Sensor 14, der mittels eines Distanzstückes 15 an
dem unteren Ventileinsatz 4 der Verschlussvorrichtung 1 befestigt
ist. Je nach Bauhöhe
der galvanischen Zelle kann die Länge des Distanzstückes 15 variiert
werden.
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Der
Sensor 14 umfasst ein Sensorblech 16, welches
von einem Sensorgehäuse 17 vollständig umgeben
ist.
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Es
versteht sich, dass der Sensor 14 auch derart ausgebildet
sein kann, dass mit diesem wenigstens zwei unterschiedliche Arten
von Zellenzuständen
ermittelbar sind. Beispielsweise ermittelt der Sensor 14 neben
einem Flüssigkeitsstand
auch eine in der Zelle vorliegende Temperatur, so dass mittels der
Verschlussvorrichtung zwei Zellenzustände ermittelbar sind.
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Es
ist darüber
hinaus aber auch möglich, dass
eine Verschlusseinrichtung über
zwei separate Sensoren verfügt,
um unterschiedliche Zellenzustände
ermitteln zu können.
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Die
beschriebene Verschlusseinrichtung stellt lediglich ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar und ist hinsichtlich der Gestaltung der
erfinderischen Verschlussvorrichtung keineswegs als einschränkend zu
verstehen.
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Die
in den 2 bis 4 gezeigte Abgreifvorrichtung 20 für Elektrizität, welche
durch ein Kabel 21 geleitet wird, weist eine Kontakteinrichtung 22 mit einer
konischen Spitze 23 auf, die in das elektrische Kabel 21 eingesteckt
wird.
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Das
elektrische Kabel 21 weist in diesem Ausführungsbeispiel
einen Kern aus feinen Kupferdrähten 24 auf,
die von einer Isolierung 25 umgeben sind.
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Um
die Elektrizität
aus dem Kabel 21 über die
Kontaktspitze 23 beziehungsweise die Kontakteinrichtung 22 an
einen Verbraucher (hier nicht gezeigt) weiterleiten zu können, weist
die Abgreifvorrichtung 20 eine elektrische Anschlussleitung 26 auf, die
in einem Verbindungsbereich 27 in diesem Ausführungsbeispiel
mittels einer Schweißverbindung 28 an
der Kontakteinrichtung 22 angeschweißt ist.
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Die
elektrische Anschlussleitung 26 umfasst einen elektrisch
leitfähigen
Kern 29, der von einer isolierenden Ummantelung 30 umgeben
ist.
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Da
die elektrische Anschlussleitung bei diesem Ausführungsbeispiel mittels einer
thermischen Verbindungstechnik an der Kontakteinrichtung 22 beziehungsweise
an der Kontaktspitze 23 befestigt ist, kann die isolie rende
Ummantelung 30 nicht bis an die Schweißverbindung 28 beziehungsweise
den Verbindungsbereich 27 heranreichen, da die isolierende Ummantelung 30 ansonsten
schmelzen und beschädigt
werden würde.
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Es
versteht sich, dass vorliegend auch andere Verbindungstechniken,
wie etwa ein Vercrimpen oder Verpressen von Bauteilen im Verbindungsbereich 27,
vorteilhaft verwendet werden können,
die eine betriebssichere und kostengünstige Verbindung gewährleisten.
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Die
isolierende Ummantelung 30 der elektrischen Anschlussleitung 26 ist
vorliegend von der Schweißstelle 28 beabstandet
angeordnet, so dass dort ein unisolierter Übergangsbereich 31 vorliegt.
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Damit
der unisolierte Übergangsbereich 31 ebenfalls
isoliert ist, weist die Abgreifvorrichtung 20 zusätzlich eine
schützende
isolierende Hülle 32 auf. Die
Hülle 32 bildet
vorliegend zudem eine Art Hauptgehäuse der Abgreifvorrichtung
mit einer Anschlussleitungsaustrittsöffnung 33 und einer
Kontaktspitzenaustrittsöffnung 34.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist die Hülle 32 aus
einem relativ harten Kunststoff gespritzt.
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An
der Seite, an welcher die Kontaktspitze 23 aus der Hülle 32 herausragt,
weist die Abgreifvorrichtung 20 Justiermittel 35 mit
einer ersten Wange 36 und einer zweiten Wange 37 auf,
so dass die an das Kabel 21 gedrückte Abgreifvorrichtung 20 relativ verdrehsicher
an dem Kabel 21 befestigt ist.
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Um
eine Einstichstelle 38 im Bereich der Isolierung 25 des
Kabels 21 gut abdichten zu können, weist die Hülle 32 um
die Kontaktspitze 23 herum Dichtmittel in Form eines um
die Kontaktspitze 23 umlaufenden Dichtungswulstes 39 auf.
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Damit
die vorliegende Abgreifvorrichtung 20 fest an dem Kabel 21 angedrückt und
betriebssicher an diesem befestigt werden kann, weist die Abgreifvorrichtung 20 darüber hinaus
ein Fixierband 40 auf, welches um das elektrische Kabel 21 herumgelegt beziehungsweise
herumgebogen werden kann. Zum Befestigen des Fixierbandes 40 wird
die Spitze 41 des Fixierbandes 40 in eine Öffnung 42 einer
Fixierbandaufnahme 43 eingesteckt und durch diese Öffnung 42 durchgeschoben.
Das Fixierband 40 und die Fixierbandaufnahme 43 bilden
zusammen die wesentlichen Bestandteile einer Fixiereinrichtung oder schlicht
gesagt einer Fixierung der Abgreifvorrichtung 20.
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Das
Fixierband 40 umfasst Rastmittel 44, die mit einer
Sperre 45 der Fixierbandaufnahme 43 korrespondieren.
Und zwar korrespondieren die Rastmittel 44 mit der Sperre 45 derart,
dass das Fixierband 40 zwar in Einsteckrichtung 47 durch
die Öffnung 42 der
Fixierbandaufnahme 43 bewegt werden kann. In entgegengesetzter
Richtung kann das Fixierband 40 auf Grund der Rastmittel 44 und
der Sperre 45 jedoch nicht bewegt werden. So kann die Fixierung
der Abgreifvorrichtung 20 zwar nahezu beliebig fest angezogen
und eingestellt werden.
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Zum
Lösen dieser
Fixierung umfasst die Fixierbandaufnahme 43 einen Entsperrungsriegel 46, mittels
welchem die Fixierung bei entsprechender Betätigung in Richtung 49 des
Entsperrungsriegels 46 wieder gelöst werden kann. Hierbei lässt sich
das Fixierband 40 wieder vollständig aus der Öffnung 42 der
Fixierbandaufnahme 43 herausziehen, so dass die Abgreifvorrichtung 20 im
Bedarfsfall an ein weiteres Kabel (hier nicht gezeigt) anordenbar
ist.
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Die
in den 5 bis 7 gezeigte Abgreifvorrichtung 120 weist
eine isolierende Hülle 132 auf, welche
ein Fixierband 140 und eine Fixierbandaufnahme 143 umfasst.
Die vorliegende Abgreifvorrichtung 120 ist ohne Kontakteinrichtung,
ohne konische Kontaktspitze sowie ohne Anschlussleitung dargestellt.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
sind Rastmittel 144 des Fixierbandes 140 seitlich
am Fixierband 140 vorgesehen.
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Die
Fixierbandaufnahme 143 umfasst Sperrmittel 145,
die mit den Rastmitteln 144 des Fixierbandes 140 derart
kommunizieren, dass das Fixierband 140 in Einsteckeinrichtung 147 in
die Fixierbandaufnahme 143 zwar eingeschoben jedoch nicht
mehr in entgegengesetzter Richtung herausgezogen werden kann. Ist
das Fixierband 140 in die Fixierbandaufnahme 143 eingeführt, wird
das Fixierband 140 weiter in eine Halteeinrichtung 148 eingeführt.
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Soll
diese Fixierung gelöst
werden, wir das Fixierband 140 in Richtung 149 aus
der Halteeinrichtung 148 und der Fixierbandaufnahme 145 herausbewegt.
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Mittels
der Hülle 132 sind
auch eine erste Wange 136 und eine zweite Wange 137 als
Justiermittel 135 gebildet. Die Wangen 136 und 137 bilden äußere Erhebungen
der Hülle 132.
Eine innere Erhebung der Hülle 132 ist
durch den Dichtungswulst 139 gebildet.
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Die
in den 8 und 9 gezeigte Abgreifvorrichtung 220 weist
eine Kontaktspitze 223 auf, an welcher ein elektrisch leitender
Kern 229 einer elektrischen Anschlussleitung 226 befestigt
ist. Die elektrische Anschlussleitung 226 ist nahe an die
Kontaktspitze 223 heran von einer isolierenden Ummantelung 230 umgeben.
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Die
Kontaktspitze 223 und die elektrische Anschlussleitung 226 sind
insbesondere in einem Übergangsbereich 231 zwischen
der Kontaktspitze 223 und der elektrischen Anschlussleitung 226 von einer
Hülle 232 umgeben.
Die vorliegende Hülle 232 weist
im Bereich der Kontaktspitze 223 Dichtmittel 239 und
Justiermittel 235 mit einer ersten Wange 236 und
einer zweiten Wange 237 auf.
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Im
Gegensatz zu den vorstehend erläuterten Abgreifvorrichtungen 20 und 120 weist
die Abgreifvorrichtung 220 keine integrierte Fixierung,
insbesondere kein Fixierband und keine Fixierbandaufnahme, auf.
Die Abgreifvorrichtung umfasst lediglich ein Aufnahmeplateau 250,
an welchem ein externes Fixiermittel (hier nicht gezeigt), wie beispielsweise
ein handelsüblicher
Kabelbinder, sicher an der Abgreifvorrichtung 220 platziert
werden kann. Das Aufnahmeplateau 250 beziehungsweise die
Hülle 232,
in der das Aufnahmeplateau 250 integriert ist, ist am Anfang
und am Ende abgerundet, so dass dort Rundungsbereiche 251 (hier
nur exemplarisch beziffert) des Aufnahmeplateaus 250 gebildet
sind.
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Die
Abgreifvorrichtung 320 aus den 10 und 11 hat
eine etwas kürzere
Kontaktspitze 323 und eignet sich daher besonders gut zum
Anbringen an starren elektrischen Kabeln (hier nicht dargestellt),
insbesondere mit einem Kern aus Vollmaterial. Bei solchen elektrischen
Kabeln ist ein Eindringen der Kontaktspitze 323 in den
massiven Kern schwierig. Somit ist es vorteilhaft, bei derartigen
elektrischen Kabeln bevorzugt Abgreifvorrichtungen 320 zu
verwenden, die eine kürzere
Kontaktspitze 323 aufweisen.
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Des
Weiteren umfasst die Abgreifvorrichtung 320 auch eine elektrische
Anschlussleitung 326, die an der Kontaktspitze 323 befestigt
ist.
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Darüber hinaus
weist die Abgreifvorrichtung 320 auch eine Hülle 332 auf,
die an der Seite 352 der Kontaktspitze 323 zum
einen Wangen 336 und 337 als Justiermittel und
zum anderen einen umlaufenden Dichtungswulst 339 aufweist.
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An
der der Kontaktspitze 323 gegenüberliegenden Seite 353 weist
die isolierende Hülle 332 ein Aufnahmeplateau 350 für externe
Fixiermit tel auf, da die Abgreifvorrichtung 320 über derart
integrierte Fixiermittel nicht verfügt.