DE102016008788A1 - Wassernachfüllstopfen einer Batterie - Google Patents

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Abstract

Wassernachfüllstopfen einer Batterie insbesondere im Verschlussdeckel einer Batteriezelle oder einer Batterie mit einem die Wasserzufuhr regelnden Wasserventil, wobei der Wassernachfüllstopfen ein bistabiles elektromagnetisches Wasserventil für die Wasserzufuhr aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wassernachfüllstopfen einer Batterie insbesondere im Verschlussdeckel einer Batteriezelle oder einer Batterie mit einem die Wasserzufuhr regelnden Wasserventil.
  • Es ist bei Batterien bekannt, den Flüssigkeitsspiegel des Elektrolyten stets in ausreichender Höhe zu halten, indem Wasser über ein Ventil nachgefüllt wird, das oberhalb der Batteriezelle angeordnet ist und mit einem in den Flüssigkeitsspiegel eintauchenden Schwimmer verbunden ist, der das Ventilstellglied betätigt. Hierbei hat es sich gezeigt, dass der Schwimmer durch Verklemmen leicht außer Funktion gelangt, insbesondere wenn das Verbindungsstück zwischen Schwimmer und Ventilstellglied durch Verunreinigungen verklebt. Ein solches Verklemmen wird aber oft dann verhindert, wenn die Batterie einem regelmäßigen Rütteln ausgesetzt ist, wie dies bei einem Verwenden der Batterie in Fahrzeugen der Fall ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wassernachfüllstopfen einer Batterie so zu verbessern, dass das für die Wasserzufuhr sorgende Wasserventil eine hohe Funktionssicherheit bei einfacher Konstruktion aufweist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Wassernachfüllstopfen ein bistabiles elektromagnetisches Wasserventil für die Wasserzufuhr aufweist.
  • Ein solches bistabiles Magnetventil ist unabhängig vom Verschmutzungsgrad stets funktionstüchtig und bedarf keines Rütteln, so dass die Batterie/Batteriezelle auch bei still stehendem unbeweglichen Einsatz fehlerfrei immer einen Wasserspiegel aufweist, der sich in dem gewünschten Höhenbereich befindet. Hierbei sind nur geringe Strommengen erforderlich, da ein bistabiles Ventil nur kurze Stromimpulse benötigt, um das Ventil abwechselnd in den geöffneten und geschlossenen Zustand zu bringen.
  • Vorteilhaft ist es, wenn das Wasserventil mit einer Spannung versorgt ist, die der Batteriezelle entnommen und durch mindestens ein elektronisches im Wasserventil angeordnetes Bauteil zu maximal 55 Volt erhöht wird. Ein solches Erhöhen der Spannung stellt sicher, dass ausreichend hohe Kräfte zum Betätigen des Ventilstellgliedes auch dann geschaffen werden, wenn das Ventilstellglied schwergängig ist.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Wassernachfüllstopfen zum Erfassen des Wasserfüllstands den Füllstand kapazitiv erfasst. Hierbei kann der Wassernachfüllstopfen zum kapazitiven Erfassen des Füllstandes mindestens zwei senkrecht in das Elektrolyt hineinreichende zueinander parallele Wände oder nach unten offene parallele Kammern aufweisen.
  • Eine einfache und sichere Überwachung der Batterie/Batteriezelle wird erreicht, wenn der Wassernachfüllstopfen eine optisch ablesbare Anzeige insbesondere des Füllstandes aufweist. Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass der Wassernachfüllstopfen die Zellspannung erfasst und insbesondere anzeigt. Auch kann der Wassernachfüllstopfen die Elektrolyttemperatur erfassen und insbesondere anzeigen.
  • Zum Austausch und Erfassen von Daten wird vorgeschlagen, dass die Wassernachfüllstopfen zweier oder mehrerer Batterien oder Batteriezellen untereinander kabellos verbunden sind zum Austausch von Daten.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden beschrieben.
  • Es zeigen
  • 1 eine Seitenansicht eines Verschlussdeckels einer Batteriezelle mit eingestecktem Wassernachfüllstopfen,
  • 2 einen Schnitt nach II-II in 1.
  • Der Verschlussdeckel 1 wird zum Abdecken der Oberseite einer Batterieeinzelzelle einer Industriebatterie insbesondere einer Antriebsbatterie verwendet. Er besteht aus Kunststoff und weist die Form einer länglich gestalteten Platte 11 auf mit einer waagerechten scheibenförmigen Oberseite 10, deren Länge und Breite der Länge und Breite der Batteriezellenoberseite entspricht, so dass der Verschlussdeckel die Batteriezelle vollständig abdeckt.
  • In der Platte 11 und damit in der Oberseite 10 sind an einem Ende mindestens eine erste Polöffnung 2a und am anderen Ende mindestens eine zweite Polöffnung 2b eingebracht. Zwischen beiden Polöffnungen 2a, 2b befindet sich in der Platte 11 bzw. der Oberseite 10 eine Zulauföffnung 5, in der ein Wassernachfüllstopfen W eingesteckt ist, der in 2 im senkrechten Schnitt dargestellt ist. Jeweils an der Unterseite der Öffnungen 2a, 2b und 5 ist ein hohlzylindrischer Vorsprung V angeformt, um die Batteriezellenpole und den Wassernachfüllstopfen formschlüssig aufzunehmen.
  • In der Platte 11 sind Kanäle angeordnet, die der Wasserzufuhr und Entgasung dienen.
  • Die für die Funktion des Magnetventils notwendige Messung des Elektrolytfüllstands erfolgt kapazitiv. Dazu sind zwei Elektroden in die Säure eingeführt und eine Elektronik misst die kapazitive Änderung. Hierzu werden leitende Elektroden verwendet, welche äußerlich isoliert werden. Alternativ sind die leitenden, äußerlich isolierten Elektroden durch einen leitfähigen Kunststoff ersetzt. Die Leitfähigkeit muss nicht hoch sein, R ≈ 1 Ωm reicht aus. Um einen Kurzschluss über die Elektroden zu verhindern, welche die Messung verhindern würde, wird die Messfrequenz derart hoch gewählt, dass der Elektrolyt de-facto keine ionische Leitfähigkeit mehr aufweist, sondern lediglich die Phasenübergangsdoppelschichtkapazität dämpft. Die Realisierung erfolgt mittels zwei konzentrischen Rohren 15, 16.
  • Der in der Zulauföffnung 5 einsitzende und lösbar befestigte Wassernachfüllstopfen W weist somit an seiner Unterseite zwei senkrecht in den Elektrolyten hineinreichende, zueinander parallele Kammern oder Wände 15, 16 auf, die den Füllstand des Elektrolyten kapazitiv erfassen.
  • Im Wassernachfüllstopfen W befindet sich ein bistabiles elektromagnetisches Wasserventil 4 mit einem Ventilstellglied 4a, das entsprechend der Höhe des Flüssigkeitsspiegels des Elektrolyten gesteuert wird. Hierbei reichen kurze Stromstöße aus, um das Ventil abwechselnd in den geöffneten und in den geschlossenen Zustand zu bringen. Die Spannung wird der Batteriezelle entnommen und durch mindestens ein elektronisches im Wasserventil angeordnetes Bauteil zu maximal 55 Volt erhöht. Vorzugsweise beträgt die Erhöhung ca. 5 Volt.
  • Der Wassernachfüllstopfen W misst vorzugsweise auch den Füllstand, die Zellspannung und/oder die Elektrolyttemperatur und zeigt mindestens einen der Werte insbesondere durch Leuchtdioden an. Vorzugsweise sind die Wassernachfüllstopfen W zweier oder mehrerer Batterien oder Batteriezellen untereinander kabellos verbunden zum Austausch von Daten.

Claims (9)

  1. Wassernachfüllstopfen einer Batterie insbesondere im Verschlussdeckel (1) einer Batteriezelle oder einer Batterie mit einem die Wasserzufuhr regelnden Wasserventil, dadurch gekennzeichnet, dass der Wassernachfüllstopfen (W) ein bistabiles elektromagnetisches Wasserventil (4) für die Wasserzufuhr aufweist.
  2. Wassernachfüllstopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserventil (4) mit einer Spannung versorgt ist, die der Batteriezelle entnommen und durch mindestens ein elektronisches im Wasserventil angeordnetes Bauteil zu maximal 55 Volt erhöht wird.
  3. Wassernachfüllstopfen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch das elektronische Bauteil die Spannung auf 5 Volt erhöht wird.
  4. Wassernachfüllstopfen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wassernachfüllstopfen (W) zum Erfassen des Wasserfüllstands den Füllstand kapazitiv erfasst.
  5. Wassernachfüllstopfen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wassernachfüllstopfen (W) zum kapazitiven Erfassen des Füllstandes mindestens zwei senkrecht in das Elektrolyt hineinreichende zueinander parallele Wände (15, 16) oder nach unten offene parallele Kammern aufweist.
  6. Wassernachfüllstopfen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wassernachfüllstopfen (W) eine optisch ablesbare Anzeige insbesondere des Füllstandes aufweist.
  7. Wassernachfüllstopfen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wassernachfüllstopfen (W) die Zellspannung erfasst und insbesondere anzeigt.
  8. Wassernachfüllstopfen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wassernachfüllstopfen (W) die Elektrolyttemperatur erfasst und insbesondere anzeigt.
  9. Wassernachfüllstopfen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wassernachfüllstopfen (W) zweier oder mehrerer Batterien oder Batteriezellen untereinander kabellos verbunden sind zum Austausch von Daten.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006054656A1 (de) * 2006-06-09 2007-12-13 Frötek - Vermögensverwaltung GmbH Vorrichtung zum Verschließen und/oder zum Befüllen einer einzelnen galvanischen Zelle, Anordnung aus mehreren derartigen Verschlussvorrichtungen, Batterie und/oder Akkumulator zum Bereitstellen von Energie sowie Verfahren zum Ermitteln eines Zustandes einer Batterie und Verfahren zum Herstellen einer derartigen Vorrichtung

Patent Citations (1)

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DE102006054656A1 (de) * 2006-06-09 2007-12-13 Frötek - Vermögensverwaltung GmbH Vorrichtung zum Verschließen und/oder zum Befüllen einer einzelnen galvanischen Zelle, Anordnung aus mehreren derartigen Verschlussvorrichtungen, Batterie und/oder Akkumulator zum Bereitstellen von Energie sowie Verfahren zum Ermitteln eines Zustandes einer Batterie und Verfahren zum Herstellen einer derartigen Vorrichtung

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