DE2329726A1 - Tandemakkumulator - Google Patents

Description

Patentanwälte Mönchen, den12. Juni 1973

D'tpl InQ. Walter Meissnef

Dipl. Ing. Herbert Tischer 2329726

Büro München

Mönchen 2, Tal 71

EUHOCOM KfftiTrFra^fifr^nFTiMT KEPVISEIiETI ET Budapest (Ungarn)

TANDEMAKKUMULATOR

Die gegenwärtige Erfindung hat als Gegenstand einen Tandemakkumulator entwickelt für den sicheren Betrieb eines Kraftfahrzeuges.

Es ist eines der wichtigsten Erfordernisse zur Betriebssicherheit von Kraftfahrzeugen, dass- ein entsprechender Anfahrakkumulator zur Verfügung stehe. Während der letzteren Jahrzehnten entwickelte sich die Akkumulatorenindustrie bloss geringfügig und dementsprechend wurden nur einige unbedeutenden technischen Neuerungen auf diesem Gebiete verwirklicht.

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Der technische Entwicklungsstand der Gegenwart bringt es mit sich, dass die schnellen, modernen Fahrzeuge während des Betriebes gewaltige Gebiete befahren und demzufolge die Fahrzeuge bedeutenden Temperaturschwankungen ausgesetzt sind. In diesem Zusammenhange bedeutet der Kaltanlauf von Kraftfahrzeugen ein ernstes Problem.

Es wurde auf verschiedene Weisen ersucht hier Abhilfe zu leisten. Nach dem einen Verfahren werden dar, öl und mit diesem zusammen der Motor vom Akkumulator der; Fahrzeuges oder von einem besonderen Akkumulator aus vorr wärmt, um dadurch den Anlauf des Motors irgendwie zu erlaichtern. Nach einem anderen Verfahren werden zwei, von einander unabhängige Akkumulatoren betrieben und zwar der eine für den Anlauf, der andere zur Betätigung des ZUndungssystemes. Beide Verfahren sind kostspielig und di-; Inbetriebhaltung der Vorrichtungen ist auch umständlich.

Es wurde als Ziel gesetzt dieses Problem durch Entwicklung eines Akkumulatorentyps, welcher bei extremen niedrigen und hohen Temperaturen auch mit Sicherheit betrieben und in grossen Serien mit der herkömmlichen Fertigungstechnologie erzeugt werden kann, zu lösen. Dabei dürfen sich die Erzeugungskosten verglichen mit den bisherigen Akkumulatoren wesentlich nicht höher gestalten. Ausserdem soll der Akkumulator unabhängig von hohen Temperaturschwankungen dem Anlauf des Fahrzeuges eine hohe Betriebssicherheit leihen.

Die Aufgabe war die Ausbildung eines Tandemakkumulators, dessen Zellen ein einziges aus zwei, in selben Säureraum untergebrachten Akkumulatoreneinheiten bestehendes System enthalten.

In einem solchen Akkumulator musste die gegenseitig unabhängige Betriebsfähigkeit der beiden Akkumulatoreinheiten gewährleistet werden. Ausserdem muss Vorsorge getroffen werden, dass die eine Einheit nicht auf die andern auswirke, d.h. dass bei der Erschöpfung der

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einen Einheit die andere nicht in Mitleidenscahft gezogen werde. Gleichzeitig sollen die beiden Einheiten vom Gesichtspunkte des Anlaufes, des Betriebes und der Ladung je nach Bedarf über entsprechende Kopplungseinheiten trennbar oder zusammenschliessbar ausgeführt werden.

Das gesetzte Ziel wurde dadurch erreicht, dass in den einzelnen Zellen des. erfindungsgemässen Akkumulators die zu den beiden Systemen gehörenden Platten in einem gemeinsamen Säureraum in der herkömmlichen Weise derart untergebracht werden, dass zwischen den Platten der beiden Systeme statt einer Raumtrennplatte eine elektrisch isolierende Platte eingefügt wird, um welche dann die Säureräume ungestört mit einander verkehren können. Dennnoch konnte der innere Widerstand zwischen den beiden Systemen erhöht werden. Auch wurden die beiden Systeme mit besonderen Abzapfungen versehen. Infolgedessen stellen die beiden Systeme von einander gesondert belastbare Einheiten dar und auch können sie getrennt für den Anlauf und zur betriebssicheren Betätigung des Zündsystems verwendet werden. Im erfindunsgemässen Akkumulator kann bei Beachtung des erhöhten inneren Widerstandes zwischen den Einheiten die gegenseitige Durchdringung und Belastung der -beiden Akkumulatoreinheiten zwischen den je für sich belasteten Einheiten vernachlässigt werden.

Wie bekannt ist die Belastbarkeit von Akkumulatoren und ihre Startfähigkeit von der Grösee der Akkumulatorplatten, ihrer Anzahl, ihrem gegenseitigen Abstand, sowie von dem Ausmase des Innenwiderstandes abhängig ·

Bei Anfahrakkumulatoren entsteht beim Anlauf des

Fahrzeuges ein sehr hoher Strom, welcher einen hochgradigen Abfall, bis 20-40%, der Klemmenspannung zur Folge hat. Der Akkumulator, nun von geringerer Spannung, koonte nicht in allen Fällen die intensive Arbeit des Zündsystems gewährleisten und demzufolge können Kraftfahrzeuge, ins-

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besondere in kaltem Wetter, nur mit Schwierigkeit in Gang gesetzt werden.

Gemiiss der Erfindung wird ein Teil der mehrere Platten enthaltenden Zelle mit einem elektrischen Isola tor abgetrennt und die in der abgetrennten Einheit befindliche z.B. je eine positive und negative Platte eigens abgezapft. Dadurch wird der Wert des Innenwiderstandes zwischen den beiden Einheiten auf das mehrfache, mindestens auf das hundertfache gesteigert. Demzufolge können die beiden Einheiten eigens, unabhängig von einander belastet werden. Zweckmässig soll die Einheit höherer Leistung zum Anlass des Fahrzeuges, diejenige geringerer Leistung zum Anlass des Zündsystems verwendet werden. Eine Möglichkeit der Gegenwirkung zwischen den unbelasteten Akkumulatoreinheiten, d.h. einer Selbstentladung, besteht nicht, da was Polarität betrifft die Platten einander gegenüber gleich sind: ihre Klemmenspannung ist übereinstimmend .

In der zwecks Anlaufs ausgebildete Einheit geringen Innenwiderstandes des erfindungsgemässen Tandemakkumulators flieset bei Belastung ein sehr hoher Strom, etwa dreifachen Wertes der Speicherungskapazität des Systems. An diesem Strom kann die bei der Belastung abgetrennte Einheit infolge des angewachsenen Innenwiderstandes zwischen den beiden Einheiten nicht teilnehmen, oder aber bloss zu einem vernachlässigbaren Ausmass.

Die weiteren Kennzeichen und Einzelheiten des erfindungsgemäesen Tandemakkumulators werden zwecks besserer Verständlichkeit auf Grund der beiliegenden Figuren erläutert.

In Fig. 1 wird eine Zelle mit gemeinsamen Säureraum des erfindungsgemässen Tandemakkumulators schematisch dargestellt, während

in Fig. 2 die Schaltungsanordnung des Anschlusses eines erfindungsgemässen Akkumulators bei Verwendung in

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einem Kraftfahrzeug dargestellt wird.

In Fig. 1 wurde beispielsweise eine Akkumulatorenzelle dargestellt, welche insgesamt vier positive und fünf negative Bleiplatten in der üblichen Anordnung besitzt. Natürlich können Akkumulatorenzellen höher oder geringerer Plattenzahl der Erfindung gemäss auch gebaut werden. Die in Fig. 1 dargestellte Zelle des erfindungsgemässen Akkumulators enthalt ein Zellengefass 1, in welchem ein gemeinsames Säureraum 2 und in diesem positive und negative Bleiplatten 3 bezw. ·* untergebracht sind. Im dargestellten Beispiel ist je eine positive und negative Bleiplatte mittels einer elektrischen Isolierschicht 5 von den anderen Platten abgtrennt. Doch verhindert diese z.B. aus einer massiven säurebeständigen Kunstharzplatte bestehende elektrische Isolierschicht 5 den Kreislauf im S'lureraum nicht. Der positive und der negative Pol, P bezw. P „ der abgetrennten Bleiplatten sind abgezapft,^ während die weiteren positiven 3 und negativen 4 Bleiplatten untereinander parallel verbunden sind und als positiver und negativer Pol, P γ bezw. Ρ_τ» abgezapft sind. Die im Index befindlichen Buchstaben G und I weisen darauf hin, dass die insgesamt zwei Platten enthaltende Einheit als Zündeinheit, während die je vier positive und negative Platten enthaltende Einheit als Anlaufeinheit verwendet werden. Die elektrische Isolierschicht 5 wird statt der üblichen porösen, säuredurchlassenden Schicht eingefügt. Sie trägt zur Steigerung des Innenwiderstandes zwischen der Anlaufeinheit B₁ und Zündeinheit B₂ bei.

Fig 2. Stellt eine mögliche Schaltungsanordnung des erfindungsgemässen Tandemakkumulators für Kraftfahrzeuge dar. Zwecks besseren Verständnisses der Figur wurden die aus der Reihenschaltung von mehreren Zellen aufgebaute Anlaufeinheit B₁ und die gleichfalls aus der Reihensachaltung von mehreren Zellen aufgebaute Zündeinheit

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nebeneinander angeordnet dargestellt. Die elektrische Isolierschicht zwischen den beiden /Fig. 1/ wurde innerhalb des Akkumulators gestrichelt gezeichnet.

Die Bedeutung der Bezeichnungen P -, P _, ρ _β, ^PnG *^{8t n}^ derjenigen der Bezeichnungen in Fig. 1 übereinstimmend. In der Figur wurde ein Kraftfahrzeug vorausgesetzt, in welchem der negative Pol des Akkumulators an den Körper angeschlossen ist. In der Zeichnung werden noch der Zündschalter Gk mit dem Anlaufmotoranschluss In sowie mit dem Ladedynamoanschluss Td des Fahrzeuges, weiters der Zündtransformator Tr, der Unterbrecher K und mit diesem parallelgeschaltete Kondensator C gezeigt. Ausserdem enthält die Schaltung einen mit seinem Emitter-Kollektorkreis an den Primärkreis des Zündtransformators Tr angeschlossenen Transitor T, dessen Basis über den Widerstand R an die an den Prim^rkreis des Zündtransformators Tr Klemme des Zündschalters Gk angeschlossen ist. Der Anechlueepunkt wird mit der Zahl 6 bezeichnet, wahrend die Diode D mit der Sperrichtung zwischen dem positiven Pol Pg der Zündakkumulatoreneinheit B₂ und über den Zündschalter Gk dem positiven Pol P ._ der Anlauf einheit B₁ eingefügt ist. Beim Anlass des Fahrzeuges werden die Klemmen I, II, III des Zündschalters Gk kurzgeschlossen, während des. Betriebes aber werden die Klemmen I und II verbunden, die Klemme III bleibt jedoch leer.

Der Anschluss des Zündtransformator Tr wird vom Transistor T besorgt. Im angeschlossenen Zustand sorgt der¹, Zündschalter über den Widerstand R für die Öffnungspannung des Transistors T. Infolgedessen öffnet sich der Transistor T. Sein Innenwiderstand fällt ab und durch den Primärkreis des Zündtransformators Tr flieset ein Strom.

Diode D besorgt eine zweifache Aufgabe:

/a/ sie besorgt die Ladung der Zündeinheit B₂; /b/ fällt die Klemmenspannung der Anlaufein-

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heit B^ infolge der hohen Belastung, z.B. beim Anlauf ab, so spemrt die Diode und verhindert die Entladung der ZÖndeinheit B«.

In Fig. 2 wurde beispielsweise eine Lösung dargestellt, in welcher der negative Pol des Akkumulators an den Fahrzeugkörper angeschlossen ist. Für den Fachmann wird es keine Schwierigkeit bedeuten in der gegebenen Anordnung den positiven Pol an den Körper anzuschliessen. In diesem Falle muss bloss der Anschluss der Diode D und der Typ des Transistors T geändert werden.

Ein Vorteil der erfindungsgemässen Tandemakkumulatorenschaltung besteht darin, dass unabhängig vom Pegelunterschied der Klemmenspannung der beiden Akkumulatoreneinheiten, in einem jeden Fall der Zündtransformator seine Speisespannung von dem Akkumulator höherer Spannung empfängt.

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Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE

1. Ein Tandemakkumulator, welcher aus einer in einem gemeinsamen Säureraum auf eine an sich bekannte Weise angeordneten, positive und negative Bleiakkumulatoi^nplatten enthaltenden Zelle oder deren mehreren besteht, dadurch gekennzeichnet, dass in einer jeden Zelle zwischen einem mindestens aus einem Pl.attenpaar bestehenden Teil und einem aus den anderen Platten bestehenden Teil eine elektrisch isolierende, säureundurchlässige Platte derart eingefügt ist, dass die Säureräume der derart gebildeten Einheiten längs mindestens eines Teiles des Umfanges der elektrischen Isolierplatte mit einander in Berührung sind, weiters dass die Dositiven bzw. negativen Platten der derart gebildeten beiden Teile je einer Zelle mit je einem parallelen Anschluss gesondert abgezapft sind und dass die sich gegenseitig entsprechenden Akkumulatoreinheiten mittels ihrer AbzaD-fungen mit einander in Reihe geschaltet sind .

2. Eine Ausführungsform des Tandemakkumulators nach Anspruch 1, als Zünd- und Anlaufakkumulator eines Kraftfahrzeuges bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass an die Abzapfungen der ein einziges Akkumulatorsystem bildenden beiden Akkumulatoreneinheiten ein Gleichstrom-Schaltungsverstärker mitTr.ansistor angeschlossen ist.

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