DE2344991A1 - Batterie mit einer elektrolytpegel- anzeigeeinrichtung - Google Patents

Batterie mit einer elektrolytpegel- anzeigeeinrichtung

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Description

PATENTANWÄLTE Z O 4 4 O υ Ι
DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN DR. M. KÖHLER DlPL-ING. C. GERNHARDT
MÖNCHEN HAMBURG
telefon : 39 5314 2000 HAM B U RG 50, U.September
TELEGRAMME KARPATENT KDN I GSTR AS S E 28
Tel. No. 381233 Telex: 212979 korpd
W. 25 991/73 20/Jä
Japan Storage Battery Co., Ltd. Kyotß-shi, Japan
Batterie mit einer Elektrolytpegel-Anzeigeeinrichtung.
Die Erfindung "bezieht sich auf eine Batterie mit einer Anzeigeeinrichtung für das Absinken des Elektrolytpegels in der Batterie.
Der Pegel des Elektrotyts in der Batterie senkt sich allmählich durch die Elektrolyse oder Verdampfen von Yfasser ab, während sie unter Belastungen und Entlastungen bzw. Be- und Entladungen benutzt wird. Falls die Batterie verwendet wird, nachdem der Pegel des Elektrolyts sich abgesenkt hat, treten die Elektrodenplatten aus der Elektrolyt oberfläche heraus und die Lebensdauer der Batterie wird stark verringert.
Bisher war es übliche Praxis, den Spiegel des Elektrolyts in der Batterie vermittels eines Schwimmers zu messen, jedoch konnte die genaue Feststellung des Elektrolytspiegeis wegen der Vibration des Spiegels nicht erwartet werden.
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Auf der anderen Seite war ein Pemanzeigegerät erwünscht, welches in der Lage ist, den vorhandenen Elektrolytpegel in der Batterie anzuzeigen.
Ein Zweck der Erfindung besteht darin, die V/artung einer Batterie zu automatisieren.
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum automatischen Anzeigen des Absenkens des Elektrolytpegels einer Batterie zu schaffen.
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, eine Anzeigeeinrichtung zu schaffen, welche in der Lage ist, das Absinken des Blektrolytpegels unter Vibrationsbedingungen festzustellen.
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, eine Pegelanzeigeeinrichtung so auszuführen, daß sie Pernbeobachtung ermöglicht.
Gemäß der Erfindung ist eine Elektrode zum Peststellen des Absenkens des Spiegels bzw. Pegels des Elektrolyts in einer Batterie und ein Stromkreis zum Peststellen des "Ein" und "Aus" des elektrischen Stromes, was aus der .Batterie durch die Elektrode erhalten wird, vorgesehen, wobei die Einrichtung an der Batterie befestigt ist und eine Alarmeinrichtung in dem Stromkreis betätigt, wenn der Pegel des Elektrolyts sich über den vorher festgelegten Pegel absenkt.
Daher ist gemäß der Erfindung eine Batterie geschaffen, welche mit einer Elaktrolytpegel-Anzeigeeinrichtung versehen ist, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß entweder die Kollektorelektrode oder die Emitterelektrode eines Transistors entweder mit der Anode oder der Kathode der Batterie über eine Alarmeinrichtung verbunden ist; die verbleibende Kollektor- bzw. Emitterelektrode des Transistors mit dem verbleibenden Pol, der Anode bzw. Kathode der Batterie, verbunden ist; die Basiselektrode des Transistors entweder mit der Anode oder der Kathode durch einen Wider. stand und mit einer Elektrolytpegel-Peststellelektrode
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verbunden ist, die in den Elektrolyt eingetaucht ist, und daß die Größe des Emitterpotentials und des Potentials irgendeiner der Elektroden, die mit dem Widerstand verbunden sind, so gewählt ist, daß der Basisstroin zufolge der umgekehrten Vorspannung, die an die Emitterelektrode angelegt ist, nicht fließt, wenn die Elektrolytpegel-Feststellelektrode in Berührung mit dem Elektrolyt ist und daß der Basisstrom zufolge des Erlöschens der umgekehrten Vorspannung fließt, wenn die Elektrolytpegel-Feststellelektrode aus dem Elektrolyt herausragt, um so die Betätigung der Alarmeinrichtung herbeizuführen·
Wenn die Elektrolytpegel-Feststellelektrode in den Elektrolyt eingetaucht ist, wird das Potential der Elektrolytpegel-Feststellelektrode, d.h. der Basiselektrode, ungefähr gleich dem Potential der Emitterelektrode gemacht bzw. der Basisstrom wird am Fließen gehindert, indem die umgekehrte Vorspannung an die Emitterelektrode angelegt wird.
Dementsprechend wird die Alarmeinrichtung unter derartigen Bedingungen nicht betätigt.
Auf der anderen Seite erlischt die umgekehrte Vorspannung für die Emitterelektrode, wenn der Elektrolytpegel abgesenkt wird, um die Elektrolytpegel-Feststellelektrodeaus dem Elektrolyt su lösen, so daß der Basisstrom fließt und die Alarmeinrichtung betätigt wird.
Irgendeine der Alarmeinrichtungen kann angewendet werden, solange diese durch elektrischen Strom betätigt werden und den Seh - oder Fühlsinn erregen, beispielsweise können Lampen oder Hupen verwendet werden.
Die Erfindung wird nachstehen^ an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen unterschiedliche Darstellungen von Ausführungsformen ttemäß der Erfindungo
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht einer Batterie mit einem Stöpsel mit einer Elektrolytpegel-Fe3tstsllelektrode.
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Pig. 5 ist eine Querschnittsansicht eines Stöpsels mit
einer Elektrolytpegel-Peststellelektrode. Die Pig. 6a und 6b zeigen Querschnittsansichten einer
Elektrolytpegel-Peststellelektrode gemäß Schnitt A-A und B-B der Pig. 6c in dem Zustand, in dem diese mit Füllmaterial nach dem Verschweißen mit der Batterie gefüllt sind. Fig.6c ist eine Draufsicht der Elektrode nach Pig. 6a und 6b.
Pig. 7 ist eine zur Pig. 5 entsprechende Querschnittsansicht eines anderen Ausführungsheispiels eines Stöpsels nach Schnittlinie C-C der Pig. 8. Pig. 8 ist eine schaubildliche Ansicht des inneren
Teils für den in Pig. 7 gezeigten Stöpsel. Pig. 9 ist eine der Pig. 5 entsprechende Ansicht, die ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Stöpsels zeigt.
In Pig. 1 ist eine Batterie 1 gezeigt, die aus sechs in Reihe geschalteten Batterieelementen 1-a, 1-b,... 1-f zusammengesetzt ist. Die Kollektorelektrode 2C eines pnp-Transistors 2 ist mit dem Minuspol 8« über eine Lampe 3 verbunden. Die Emitterelektrode 2E des Transistors 2 ist mit dem Pluspol S1 über einen Widerstand 4 verbunden.
Ein Widerstand 5 ist zu dem Transistor 2 und der Lampe parallel geschaltet. Die Basiselektrode 2B des Transistors 2 ist mit dem Minuspol 8p über einen Widerstand 7 und außerdem mit einer Elektrolytpegel-Peststellelektrode 8 verbunden, die in den Elektrolyt des Batterieelements 1-a eingetaucht ist. Die Elektrolytpegel-Peststellelektrode 8 ist mit '.einem bedeckten bzw. isolierten Führungsdraht 11 verbunden·
Der tatsächlich verwendete Transistor 2 war vom CES-Typ (Toshiba-2SB415), die Lampe war eine Leuchtdiode (Toshiba-S8115), die gßderstände 4, 5 und 7 waren Widerstände von 220 Ohm, 470nfzw. 2,2 Kilo-Ohm. Die Elektrolytpegel-Fest-
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atellelektrode 8 bestand aus einer Blei-Legierung, Eine Blei-Legierung wurde außerdem für die Ausführungsfοrm gemäß den Figuren 5 bis 9 verwendet.
Wenn in dem Batterieelement 1-a genügend Elektrolyt 6 vorhanden ist und der Elektrolytpegel sich an der höchsten Stelle befindet, taucht die Elektrolytpegel-Feststellelektrode 8 in den Elektrolyt 6 ein.
Die Spannung zwischen dem Pluspol 8- und dem Minuspol 8p beträgt 12,5 V, die Spannung zwischen der Elektrolytpegel-Peststellelektrode 8 und dem Minuspol 8p, d.h. die Basisspannung, beträgt 11,0 V. Da die Spannung zwischen dem Punkt a (Pig. 1) und dem Minuspol 8p, d.h. die Emitterspannung, welche 8V beträgt, kleiner als die Basisspannung ist, welche 11V beträgt, ist der Transistor im ausgeschalteten Zustand, und die Lampe 3 ist nicht erleuchtet.
Wenn der Elektrolytpegel in dem Batterieelement 1-a abgesenkt ist und die Elektropegel-Peststellelektrode 8 aus der Elektrolytoberfläche heraus steht, beträgt die Spannung zwischen dem Pluspol S1 und dem Minuspol 8g 12,5V, die Spannung zwischen dem Punkt a und dem Minuspol 82» d.h. die Emitterspannung, wird 2,5V und die Basisspannung erreicht ungefähr OV. Ein Strom von 45»4 mA fließt durch den Widerstand und ein Strom von 40 mA fließt durch die Lampe 3, welche erleuchtet ist.
In Pig. 2 ist die Emitterelektrode 2E mit einem Anschluß beispielsweise einem Verbindungsanschluß 8,, zwischen den Batterieelementen 1-a und 1-b nahe dem Minuspol verbunden, welcher ein niedrigeres Potential als der Elektrolyt in dem Batterieelement 1-a aufweist, in welches die Blektrolytpegel-Peststellelektrode 8 eintaucht»
In Pig. 3 ist eine Ausführungsform gemäß der Erfindung gezeigt, die einen npn-Transistor verwendet. Sowohl die Basiselektrode 2B als auch die Kollektorelektröde 2C sind mit dem Pluspol 8.. verbunden. In jedem Pail ist die Arbeitsweise der Ausführungsform^emäß Pig. 2 und Fig. 3 gleich der Arbeitsweise der Ausführungsform gemäß Pig. 1.
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Die Elektrolytpegel-Feststellelektrode 8 ist vorzugsweise an einem Abdampf- bzw. Entlüftungsstöpsel zum Einfüllen des Elektrolyts in die Batterie verbunden bzw. an diesem befestigt, so daß diese in den Elektrolyt durch den Stöpsel hindurch eintaucht. Zu diesem Zweck ist der Stöpselpfropfen als ein Hohlzylinder ausgebildet und er schließt einen inneren Teil mit ein, in welchem sich die Zuführleitung der Elektrolytpegel-Peststellelektrode 8 befindet.
Ein Schraubenteil oder eine mit Gewinde versehene Zone ist an dem Stöpselpfropfen vorgesehen, um den Stöpsel an der Elektrolyt-Füllöffnung der Batterie zu befestigen.
Wenn der innere Teil mit dem Stöpselpfropfen nicht verbunden ist, jedoch an dem Stöpselpfropfen so angebracht ist, damit dieser sich während der Drehbewegung in der Schraubenrichtung frei bewegen kann, ist der Führungsdraht bzw. die Zufuhrleitung für die Elektrolytpegel-Peststellelektrode 8 während des Sinschraubens des Stöpsels gegen Bruch geschützt. Zu diesem Zweck sind wechselweise in Eingriff tretende Teile, ein Vorsprungsteil bzw. ein Ausnehmung steil, an dem Stöpselpfropfen bzw. dem inneren Teil vorgesehen, und der innere Teil oder der obere Teil des inneren Teiles ist zeitweilig an dem Stöpselpfropfen angeklemmt.
In Pig. 4 ist der Stöpsel 9 in eine Elektrolytfüllöffnung 20 der Batterie 1 eingeschraubt gezeigt. Die Bezugszeichen 23, 21, 6, 22 und 18 bezeichnen einen Elektrolytbehälter, eine Gruppe von Elektrodenplatten, einen Elektrolyt, einen Verbindungsstreifen zum Verbinden der Elektrodenplatte mit der benachbarten (nicht gezeigten) Elektrodenplatte und einen Schlitz 18, der mit einer Gas-Entspannungsauslaßöffnung an dem oberen Teil des Stöpsels durch diesen hindurch in Verbindung steht.
Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht des Stöpsels 9, wobei der Stöpselpfropfen 91 als Hohlzylinder ausgebildetist und ein Dampfschutzrohr 19 aufweist, welches einen Stellteil oder Führungsteil 16 aufweist, welcher an dem unteren Teil des Hohlzylindere ausgebildet ist.
Der Führungsteil 16 dient dazu, um einen inneren Teil 10 509817/0371
richtig auf der Mitte des Stöpsels 9 anzuordnen· Das obere Ende des Stöpselpfropfens 9' ist geöffnet ausgebildet und eine Nut 13' ist an dem oberen Umfangswandungsteil des Stöpselpfropfens 9' vorgesehen, um mit dem inneren Teil 10 in Eingriff zu treten. Die Weite der Nut 13* ist mit χ bezeichnet.
Ein Schraubenteil 24 dient dazu, den Stöpsel 9 mit der Elektrolytfüllöffnung 20 der Batterie zu verbinden. Der innere Teil 10 verstopft bzw. verschließt das obere Ende des Stöpselpfropfens 91 und ein hohler bzw. konkaver Raum 14·' ist an dem oberen Ende der Elektrolytpegel-Peststellelektrode 8 vorgesehen. Die Elektrode 8 wird zuerst mit dem Zuführdraht 11 an dem konkaven Raum 14' in der Elektrode 8 verlötet oder auf andere V/eise verbunden, und eine Verbindung 15 zwischen der Elektrolytpegel-Peststellelektrode 8 und dem Zuführdraht 11 wird durch Ausfüllen des konkaven Raumes 14' mit einem Füllmaterial 14, beispielsweise Epoxyharz, hergestellt. Die erhaltene Elektrolytpegel-Peststellelektrode 8 ist in dem inneren Teil 10 mit Ausnahme des unteren Endes eingebettet. Eine Umfangsrippe 13 ist an dem inneren Teil 10 gebildet, um mit der Nut 13', welche an dem oberen Umfangswandungsteil des Stöpselpfropfen 91 vorgesehen ist, in Eingriff zu treten. Die Dicke der Umfangsrippe 13 (y) ist kleiner ausgeführt als die Weite (x) der Nut 13'· Die Kante der Umfangsrippe 13 ist so ausgebildet, daß sie einen scharfen oder abgerundeten Winkel aufweist, so daß der Berührungsbereich zwischen der Kante der Umfangsrippe 13 und der Nut 13* so klein wie möglich gemacht ist und beide daran gehindert werden, fest aneinander befestigt zu werden. D.h. der innere Teil 10 ist nicht fest an dem Stöpselpfropfen 9* befestigt sondern durch die Nut 13' frei drehbar geführt. Demgemäß kann, falls der Stöpselpfropfen 9' in der ochraubenrichtung gedreht wird, der innere Teil 10 still stehen bleiben. Ein tubusförmiger oder rohrförmiger Teil 10' des inneren Teiles 10 hat einen Durchmesser, der
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etwas kleiner ist als derjenige Durchmesser, der durch den Führungsteil 16 des Dampfschutzrohres 19 gebildet ist, und er· kann bewegt werden, da er nicht durch den Führungsteil befestigt bzw. festgehalten ist. Das Bezugszeichen 12 be-i zeichnet eine G-asauslaßöffnung.
Die Fig. 6a, 6b und 6c zeigen die Elektrolytpegel-Festetellelektrode 8, welche mit dem Zuführdraht 11 am konkaven Raum 14 verlötet ist.
Ein weiteres Beispiel für den Stöpsel ist in Fig. 7 gezeigt, welche eine Querschnittsansicht des inneren Teiles gemäß der Linie C-C der Fig. 8 zeigt, gemäß welcher eine Dampfschutzplatte 25 an dem inneren Teil 10 befestigt ist. Fig. 8 zeigt eine perspektivische Ansicht des inneren Teiles 10.
Ein weiteres Beispiel des Stöpsels ist in Fig. 9 gezeigt, gemäß welcher das obere Ende der Elektrolytpegel-Feststellelektrode 8 über den inneren Teil 10 hinaus vorsteht, ein Madenschlitz-Anschluß 17' mit dem vorstehenden Teil oder Vorsprung 17 verbunden und gemäß welcher der Verbindungsteil zwischen dem Vorsprung 17 der Elektrolytpegel-Feststellelektrode 8 und dem Anschluß 17' durch Füllmaterialmasse 14 ausgefüllt ist, welche von einem Schutzrohr 17'' umgeben ist.
Die Elektrolytpegel-Fest3telleinrichtung gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen ergibt die folgenden Vorteile:
1. Da der Elektrolytpegel durch eine einzelne Elektrode festgestellt und die elektrische Energie von der Batterie selbst geliefert wird, wird der Elektrolytpegel-Feststellstromkreis vereinfacht. Da die Alarmeinrichtung, beispielsweise die Lampe, zuverlässig und betriebssicher im Ansprechen auf das Absenken des Elektrolytpegels betätigt wird, kann das Oberprüfen bzw. die Wartung der Batterie automatisch durchgeführt werden.
Das Feststellen des Veränderns des Elektrolytpegels
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ist nicht ernsthaft durch den Wechsel der Elektrolyttemperatur und die Vibration der Batterie .beeinflußt, der herkömmliche Schwimmer-Pegelanzeiger nicht verwendet wird. Die Fernbeobachtung des Elektrolytpegels ist möglich.
2. Da der Stöpselpfropfen, welcher einen schraubenförmigen Teil aufweist, nicht an dem inneren Teil, welcher die Elektrolytpegel-Feststellelektrode aufweist, starr befestigt ist, wird der Zuführdraht, der mit der Elektrode verbunden ist, nicht an der Verbindungsstelle abbrechen, sogar dann nicht, wenn der Belüftungsstöpsel häufig gedreht wird, um Wasser hinzufügen bzw. in die Batterie einzufüllen.
3. Da die Verbindung zwischen der Elektrolytpegel-Pest stellelektrode und dem Zuführdraht von Epoxyharz oder einem entsprechenden Füllmaterial umgeben ist, kann die Verbindung nicht korrodieren und brechen,'sogar dann nicht, wenn der Elektrolytpegel bis zum oberen Teil des inneren Teiles ansteigt.
Wie vorangehend in Einzelheiten beschrieben worden ist, ist die Batterie gemäß der Erfindung für Fahrzeugbatterien zweckmäßig, welche immer Schwingungen bzw. Vibrationen ausgesetzt sind und bei welchen der Stöpsel oft in die Batterie eingesetzt oder aus dieser herausgenommen wird, um Wasser hinzuzufügen.
Die Batterie gemäß der Erfindung kann in Massenproduktion mit niedrigen Kosten hergestellt werden. Außerdem ist die Batterie leicht zu handhaben und der Austausch des Elektrolytpegel-Anzeigegerätes kann leicht durchgeführt werden.
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Claims (6)

  1. 23U991 - ίο -
    Patentansprüche
    Jy Batterie mit einer Elektrolytpegel-Anzeigeeinrichtung, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß entweder die Kollektor-oder die Emitterelektrode (2C; 2E) eines Transistors (2) mit entweder der Anode (8^) oder der Kathode (82) der Batterie (1) über eine Alarmeinrichtung (3) verbunden ist; die verbleibende Emitter- bzw. Kollektorelektrode (2E; 20) des Transistors (2) mit dem verbleibenden Pol, der Kathode (82) bzw. der Anode(8.j) der Batterie (1), verbunden ist, und die Basiselektrode (2B) des Tranistors (2) entweder mit der Anode (8^) oder der Kathode (82) über einen Y/iderstand (7) und außerdem mit einer in den Elektrolyt eingetauchten Elektrolytpegel-Feststellelektrode (8) verbunden ist, wobei die Größe des Emitterpotentials,und des Potentials irgendeiner der Elektroden, welche mit dem Widerstand verbanden sind, so ausgewählt werden, daß zufolge der umgekehrten Vorspannung an der Emitterelektrode (2E) bei Berührung der Slektrolytpegel-Peststellelektrode (8) mit dem Elektrolyt (6) kein Ba^sisstrom fließt, während zwecks Betätigung der Alarmeinrichtung (3) ein Basisstrom zufolge des Erlöschens der umgekehrten Vorspannung beim Außerberührungkommen der Elektrolytpegel-Peststellelektrode (8) und des Elektrolyts (6) fließt.
  2. 2. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet; daß die in den Elektrolyt (6) eintauchende Elektrolytpegel-Feststellelektrode (8) an dem Belüftungsstöpsel (9) befestigt ist und durch den Stöpsel (9) hindurchgehend ausgebildet ist.
  3. 3. Batterie nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopaelpfropfen (91) als Hohlzylinder ausgebildet ist und sein innerer die Elektrolytpegel-Festatellelektrode (8) einschließender Teil (10)
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    in dem hohlen Teil des Stöpselpfropfens (91) angeordnet
    ist.
  4. 4. Batterie nac£ einem der Ansprüche 1 "bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Stöpselpfropfen (91) einen Gewindeteil (24) aufweist, der in eine Elektrolyt-Füllöffnung (20) der Batterie (1) einschraubbar ist und daß der innere Teil (10) zwecks Beibehaltung seine» Stillstandes "bei Drehbewegung des Stöpselpfropfens (9f) lose an dem Stöpselpfropfen (91) befestigt ist.
  5. 5. Batterie nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Teil (10) mit Hilfe von
    gegenseitig in Eingriff tretendem Vorsprung (13) und Aus- ' nehmung (13*) mit dem Stöpselpfropfen (91) zusammengesetzt ist.
  6. 6. Anspruch nach einem der Ansprüche 1 bis 5f dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolytpegel-Peststellelektrode (8) mit einem Führungsdraht (11) an einem oberen konkaven Raum (141) der Elektrode (8) verbunden ist, die verbundene Zone von einen Füllmaterial (14) umgeben und die Elektrode (8) in dem Stöpselpfropfen (9') eingebettet ist.
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