DE3501922A1 - Ladestation fuer antriebsbatterien mit einzelner oder vielfach zentralisierter nachfuellung und kompletter drainage der ladegase - Google Patents

Description

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"LADESTATION FUER ANTRIEBSBATTERIEN MIT EINZELNER ODER VIELFACH ZENTRALISIERTER NACHFUELLUNG UND KOMPLETTER DRAENAGE DER LADEGASE¹¹.

BESCHREIBUNG

Es ist bekannt, dass die Batterien von elektrischen Akkumulatoren, die Transport- oder Hubwagen oder jedes andere autonome Elektrofahrzeug antreiben, nach jeder Erschoepfung der gespeicherten und als mechanische Antriebsenergie verwendeten elektrochemischen Energie neu aufgeladen werden muessen. Die Wiederherstellung von dieser Energie in der Batterie oder Neuaufladung verursacht immer eine geringere

Leistung der Einheit mit darauffolgender Elektrolyse des

Wassers durch passive Reaktionen und Wasserverbrauch so- -

wohl durch die genannte elektrolytische Zersetzung als auch durch Verdampfung oder Verschleppung seitens der sich bildenden Gase.

Es ist ausserdem bekannt, dass der Elektrolyt der Batterien einen korrekten Pegelstand und eine korrekte Dichte besitzen muss, um einen guten Betrieb und eine gute Dauer zu garantieren.

Es ist weiter bekannt, dass die Gase, die sich als Folge des Leistungsverlustes besonders am Ende der Ladung und bei Ueber ladung bilden, Wasserstoff und Sauerstoff sind und dass ihre Mischung oder die des ersten mit Luft hochexplosiv sind.

Aus diesen Gruenden sind fuer die Wartung der Antriebsbatterien die zwei Operationen des Nachfuellens mit destilliertem

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Wasser und der Ausschluss der explosiven Gase erforderlich.

Lange Zeit wurde das Nachfuellen manuell und fuer jedes einzelne Element durchgefuehrt; wobei erhebliche Schwierigkeiten sowohl technischer Art in Bezug auf eine korrekte Leitfaehigkeit als auch wirtschaftlicher Art in Bezug auf den Zeitaufwand auftraten. Zu diesem Zweck sind dann vielfache automatische Nachfuellsysterae nach mechanischem, pneumatischem oder physikalischem Prinzip entwickelt worden.

Im Besonderen sind automatische Nachfueller entwickelt worden, die den Ventileffekt der Oberflaechenspannung von V/asser, das aus geeichten Loechern sowohl mit leichtem Unterdruck oder unter leichtem Druck fliesst, ausnutzen.

Das ist besonders das mit Patent Nr. 23228 A/82 und im Modell Nr. 22849 B/82 unter dem Namen P.I.A.M.M. beanspruchte System, in dem ausser der genannten Vorrichtung Element per Element auch eine Verbindung der verschiedenen Elemente realisiert wurde, so dass der Nachfuellvorgang automatisch und zentralisiert durch eine oder mehrere Leitungen erfolgt, die am Ende mit explosionsverhinderndgen Sicherheitsvorichtungen ausgeruestet sind, die nach Beendigung des Nachfuellvorgangs angebracht werden.

Wenn die automatische zentralisierte Nachfuellung unter leich tem Unterdruck erfolgt, ist es erforderlich, auch die Ansaugaggregate des Akkumulators vor den explosiven Gasen zu schuejt zen'.'

Dennoch sichern allgemein alle Systeme die Batterien als Haupt

*) italienische Patentanmeldung
**) italienische Gebrauchsmusteranmeldung

risikoquelle und lassen im Raum Gase zu, die explosive Mischungen bilden koennen. Deshalb ist es notwendig, den Raum, in dem die Nachfuellung durchgefuehrt wird, zu entgasen, um das Ausloesen von Explosionen extern der Batterie selbst zu vermeiden.

Zu diesem Zweck existieren Normvorschriften, die eine Mindesj; lueftung in Nachladeraeumen vorschreiben. Zum Beispiel die Norm CSI 21.5,Ausgabe 1969,schreibt im Paragraphen 2-5.2.03 vor, dass "die in einem Akkumulatorenraum waehrend der Nachladung kontinuierlich auszutauschende Luft, um die Gefahr der Bildung von Knallgasmischungen aus Wasserstoff und Sauerstoff zu vermeiden, nach folgender Formel berechnet wird:

P= Ins .

5000

wobei: P = Flussmenge Luft in m /l , I = Ladestrom in Ampere, η = Anzahl der Elemente, s = Sicherheitskoeffizient, der in normalen Umgebungen 5 und in SpezialUmgebungen 10 sein muss, ist".

Alles das setzt eine regulaere Verteilung des Wasserstoffs im zu entgasenden Raum und eine wirksame Funktion der Entlueftung .waehrend des Nachladens voraus.

Beide koennen mit hoher Gefahr vernachlaessigt werden. Ausser dem koennen minimale Mengen von abfallender Schwefelsaeure, die von den Gasen auch durch die Filtervorrichtungen in Suspen sion getragen werden, im Raum beachtliche Korrossionsmoeglich keiten fuer die Batterien darstellen, die oft zu einer negativen Beurteilung der Leistungen der Elektrohubwagen zu Gunsten derer mit Dieselantrieb entgegen jeder realen Wissenschaft- ,

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lichen Situation gefuehrt haben, da man weniger das Kohlenstoffanhydrit oder das Kohlenstoffoxid als die Schwefelsaeure fuerchtet.

Um die Wartung der Batterien von Elektrofahrzeugen und besonders der Transport- oder Hubwagen sicherer zu machen, vereinigt das vorliegende Modell in einem einzigen Komplex die zentrale Nachladevorrichtung und besonders die der Gravitaetsalimentation mit tensionaktivem Ventilreglereffekt mit einer Gasdraenagevorrichtung auf jedem einzelnen Element, die sich ausserdem derselben Alimentationskanaele des Nachfuellwassers bedient·

Einzelansaugeinrichtung auf den Elementen fuer Unterwasserantrieb waren schon fuer den Bau der Batterien von U-booten bekannt, bei denen die Ladegase zusammen mit einer bestimmten Menge von Zusatzluft entwaessert wurden, um ein korrektes Waschen aller Elemente zu erhalten.

Im vorliegenden Modell kann die Draenage direkt an beiden Enden der Kanaele des destillierten Wassers stattfinden, wo sie in oberhalb der Enden selbst angesaugter Luft verduennt werden.

Es ist auch moeglich, die Draenage mit einer Teilverduennung durchzufuehren, indem man durch den Alimentationskanal einen kleinen Lueftungsstrom fliessen laesst, der den Eingang an einer Extremitaet und den Ausgang an der entgegengesetzten zur Lueftungsvorrichtung hin hat.

Die Wahl des Systems haengt hauptsaechlich von der Groesse der Batterie ab, da das Verduennungssystem durch die Elemente eine leicht hoehere Wasserverdunstung verursacht, aber gerade dadurch eine bessere Kuehlung der Batterie besonders fuer die

groesseren garantiert.

Um die Zusammensetzung als auch die Funktion der Vorrichtung klarer zu machen, wird eine beispielhafte und nicht einschraenkende Ausfuehrung mit Hilfe der "beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in der:

die Abb. 1 in schematisiertem Aufriss eine Vorrichtung fuer das Nachladen und die Draenage von vier Wagen zeigt;

die Abb. 2 zeigt dasselbe als Grundplan;

die Abb·. 3 zeigt einen Querschnitt der angeschlossenen Vorrich tung in der Ansaug- und Draenage phase;

die Abb. 4 zeigt einen Querschnitt der angeschlossenen Vorrichtung in der Nachladephase;

die Abb. 5 zeigt eine Variante des Systems mit einer Nachfuellung mit direktem Anschluss an das Wassernetz.

In den Abb. 1 und 2 kann man sehen, dass die Ladestation laut vorliegendem Modell eine Nachfüllvorrichtung 1 und eine Lueftungsvorrichtung 2 umfasst, welche allgemein an einer Wand 3 montiert und aufgehaengt sind, wobei natuerlich die Ladestation geeignete Gleichrichter 20 hat, die^nicht dettailliert dargestellt sind, weil sie in sich bekannt sinjl und keinen Einfluss auf das vorliegende Modell haben.

In den Abb. 1 und 2 sind als Beispiel 4 Wagen dargestellt, nach Beendigung des Betriebs zur Ladestation gebracht wurden, aber ihre Anzahl ist fuer das Modell nicht beeinflussend, da es von einem Einzelplatz bis zu einem x-beliebigen Vielfach-

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platz eingerichtet werden kann.

Die Nachfuellanlage und die Lueftungsanlage enden mit ihren Ableitungen auf einem Niveau, welches leicht ueber dem ueblichen der zu ladenden Wagen liegt, und sieht flexible Verbindungselemente vor, um kleine unterschiedliche Hoehenschwankungen, die von Typ zu Typ auftreten koennen, abzufangen.

In der Abb. 1 und der Abb. 4 sieht man aber, dass die Nachfuellanlage aus einer horizontalen Kanalisation i besteht, die auf einer Ebene von ca. 400*700 mm ueber der Maximalhoehe der Batterie laeuft und an einen Alimentationstank 5 angeschlossen ist, der einen Schwimmer hat, der erlaubt, das Nachfuellwasser aus dem Reservetank 6 abzurufen; das bildet die Alimentationseinheit A.

Alternativ zu diesem System mit reduzierter Autonomie kann man statt A einen kontinuierlichen Alimentator A¹ einsetzen, der an das Wassernetz angeschlossen ist (wie in Abb. 5 gezeigt), bei dem der Alimentationstank 5 durch einen Entmineralisierungs» turm 7, der leicht austauschbar ist, direkt an die Trinkwasser netzleitung 8 angeschlossen ist.

Mit einer der beiden Vorrichtungen liefert man destilliertes oder entmineralisiertes Wasser an die horizontale Leitung 4, von der viele Leitungen 9, die einen Hahn 10 und einen Schnell anschluss haben, der dem an einem Ende der Leitung der Batterie installierten entspricht, ausgehen.

Ein zweites Ende der Leitung selbst ist an eine zweite Serie

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von Leitungen 11 angeschlossen, die mit einer Ablaufleitung 12 verbunden sind, die ueber das obere Niveau des Tanks 5 steigt.

\ienn man- moeglichst am Ende des Ladevorgangs- den Kreislauf auf obenbeschriebene Weise anschliesst und sich die Haehne IO oeffnen, lastet auf der Wasserleitung ein leichter Druck, der das »Yasser selbst in die Batterie zwingt, bis die Mechanismen, die moeglichst laut zitiertem Patent nach Oberflaechen spannungsventileffekt sein sollten, ein korrektes und allgemeines Nachfuellen der Elemente bestimmen.

•.Venn nicht nachgefuellt wird, d.h. beim Aufladen oder in der Parkposition sind die Batterien elektrisch an die Gleichrichter 20 durch uebliche Kabel 21 angeschlossen, die geeignete Ladestroeme abgeben. Es ist aber unbedingt erforderlich, dass vor Schliessung der Schalter alle Kanalleitungen der Batterien an die Ansauganlagen 2, wie unter Abb. 1, 2 und 3 dargestellt, anzuschliessen.

Die Absauganlage 2 ist mit einem saeurebestaendigen und expljo sionsbestaendigen Ventilator 30 ausgeruestet und wird durch eine Steuervorrichtung, die hier nicht dargestellt ist,gesteuert· Seine Schliessung ist unuragaenglich, um den Gleichrichtern Spannung zu geben und er ist in der Lage, durch die Leitungen aus saeurebestaendigem Material 31 und die verschiedeuen Ablaeufe 32 mit den flexiblen Leitungen 33 die Luft, die einer korrekten Lueftung laut den zitierten Sicherheitsvorschriften entspricht, aufzunehmen.

Die Ablaeufe 32 normalerweise einer fuer je zwei Batterien

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sind durch flexible Leitungen 33 mit den ueblichen Schnellan«- schluessen veibunden und an die Extremitaeten der Alimentations- und Nachfuellkanaele 13 der Batterien angeschlossen. Demzufolge werden alle Gase, die sich in den Elementen gebildet haben durch die Leitungen 31 vom Ventilator 30 abgesaugt. Um keine zu hohen Unterdrücke zu schaffen, ist jeder Ablauf in 34 mit einem geeichten Loch geoeffnet, welches den Unterdruck in einer Grenze von nicht mehr als 0,1 kg/cm haelt. Alternativ kann man, wenn man die Kuehlung der Batterie verbessern will, nur eine Extremitaet der Leitungen 13 und 33 anschliessen und auf der anderen Seite der Leitung 13 den explosionsverhindernden Filter lassen.

Auf diese Weise saugt man Luft ueber dieses freie Ende durch die Elemente und entwaessert die Ladegase, die mit ihr vermischt sind.

Aus den Beschreibungen geht klar hervor, dass eine nach dem beanspruchten Modell realisierte Ladestation eine perfekte Nachfuellung aller Elemente aller Batterien ohne Dispersion von Saeure oder Wasser garantiert und eine Draenage von allem, was eine Explosionsgefahr oder Umweltverschmutzung darstellen kann, ohne Dispersion von Gasen oder saurer Nebel im Raum.

Das beschriebene Automatisiersystem des Nachfuellens durch den Ventileffekt der Oberflaechenspannung des Wassers ist das bevorzugte, aber im System kann .auch eine andere Vorrichtung eingesetzt werden, ohne dass das beanspruchte Modell dadurch ueberholt wird.

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Claims (5)

138 DE 11 ANSPRUECHE

1) Ladestation, hauptsaechlich fuer Antriebs batteirien, die dadurch charakterisiert wird, dass sie in der Naehe der Gleichrichtanlage eine doppelte Vorrichtung fuer das Nachfuellen von destilliertem V/asser und die Absaugung der Gase, die sich waehrend des Ladevorgangs oder des Stillstands in der Kanalisation, die die automatischen Kontrollvorrichtungen des zentralisierten Pegelstands verbindet, bilden, hat·

2) Ladestation laut Auspruch 1, die durch die Tatsache charakterisiert wird, dass die Nachfuellvorrichtung aus einem Verteilerkanal mit einer Vielfalt von Ablaeufen besteht, ^- die der Anzahl der Batterien entsprechen, wobei ein jeder * automatische Schnellanschluesse an einer Extremitaet fuer die obengenannte Kanalisation und eine zweite Extremitaet mit einer Vielfalt von Ablauf- und Niveauleitungen besitzt, wobei das letztere durch einen Alimentationstank mit Schwim mer bestimmt wird, der sich unterhalb von einem Reservetank oder eines Entmineralisierungsdepurators, der direkt an das Wassernetz angeschlossen ist, befindet.

3) Ladestation laut Auspruch 1, die durch die Tatsache charakterisiert wird, dass die Draenageanlage der Ladegase direkt von der Batterie durch Anschluss verschiedener Ablaeufe mit flexiblen Leitungen abgeleitet wird, die an eines oder beide Enden der Kanalisation angeschlossen wer-

f.

den koennen, die die automatischen Kontrollvorrichtungen

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des Pegelstands anschliesst, wobei das zweite freie Ende der Kanalisation mit einer explosionsverhindernden Filtervorrichtung ausgeruestet ist.

4) Ladestation nach Auspruch 1, die durch die Tatsache charakterisiert wird, dass die Spannung der Gleichrichter erst nach Schliessung des Aliment at ions kr eislaufs der Absaugung gegeben ist.

5) Ladestation laut Auspruch 1, die durch die Tatsache charakterisiert wird, dass die genannte Absaugung einen Fluss nach CEI-Norm fuer den Schutz von Raeumen garantiert und dass die unteren Enden der Absaugung offen bleiben, um einen Unterdruck zwischen 0,01 und 0,1 kg/cm im Innern der Batterie zu erhalten·