Beschreibung
Vorrichtung zum Schutz vor elektrostatischer Aufladung einer Batterie
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz vor elektrostatischer Aufladung einer Batterie, insbesondere einer Fahrzeugbatterie, mit einem Kunststoffgehause und einer Oberfläche, welche mit einer Folie, die einen Oberflächenwiderstand < 1 " 109 Ohm aufweist, versehen ist
Batterien für Fahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor umfassen üblicherweise eine mehrzellige Blei-Säure- Batterie, bei der die einzelnen galvanischen Zellen in einem gemeinsamen Gehäuse oder Batteriekasten angeordnet sind. Dieses Gehäuse (im weiteren Kunststoffgehause genannt) wird aus produktionstechnischen Gründen und Kostengründen aus spritzgußfähigen Kunststoffen,
insbesondere Polypropylen-, Acrylnitril-Butadien-Styren- oder Acrylatcopolymerisaten, hergestellt. Kunststoffe neigen jedoch bekanntermaßen leicht zu statischen Aufladungen, da durch Reibung an ihrer Oberfläche erzeugte Ladungstrennungen sich nur sehr langsam wieder ausgleichen und häufig durch Funkenüberschlag oder Büschelentladungen spontan ausgeglichen werden.
Im Zusammenhang mit der für Blei-Säure-Akkumulatoren typischen Knallgasentwicklung bei Überladung der Batterie oder des Akkumulators kann die durch Funkenüberschlag erfolgende statische Entladung zur Zündung des Knallgasgemisches und einer dadurch bedingten Zerstörung der Batterie führen. Insbesondere sind in solchen Fällen Mitarbeiter von Servicestationen bei der Batterienachladung bzw. Batteriepflege betroffen. Auch spontan im Fahrzeug stattfindende Batterieexplosionen führen neben dem Ausfall der elektrischen Versorgung des Fahrzeugs oft auch zu Folgeschäden aufgrund von freigesetzter Schwefelsäure.
Zur Vermeidung oder Verminderung von derartigen vorgenannten Schäden sind beispielsweise aus der DE-A 21 57 290 oder DE-A 37 25 575 Kunststoffgehause mit antistatischen Eigenschaften bekannt, die die elektrostatische Aufladung des Kunststoff- oder Batteriegehäuses verringern oder gar ganz vermeiden.
Aus der DE 198 32 929 Cl ist beispielsweise zur Vermeidung der elektrostatischen Aufladung der Batterie eine mit dem Minuspol der Batterie galvanisch leitend verbundene und Wassermoleküle bindende Klebefolie bekannt. Nachteilig dabei ist, daß diese Klebefolie fest auf der Oberfläche der Batterie aufgebracht ist und somit ein Austausch nicht
ermöglicht ist. Vielmehr kann eine derartige Klebefolie nur einmal verwendet werden. Darüber hinaus muß gewährleistet sein, daß das Material der Folie zur Erzielung des Oberflachenwiderstands von < 1 ' 109 Ohm (Richtlinie des Hauptverbandes der gewerblichen Berufsgenossenschaften „Statische Elektrizität", 4. Ausgabe, 1980, Seite 10) zur Bindung von hinreichend vielen Wassermoleküle geeignet ist. Zur Ableitung der elektrostatischen Aufladung ist ferner ein metallischer Anschlußkontakt vorgesehen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Schutz vor elektrostatischer Aufladung einer Batterie anzugeben, welche besonders einfach ausgeführt und für einen mehrmaligen Einsatz sowie für bekannte Kunststoffgehause ohne deren Modifikation geeignet ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum Schutz vor elektrostatischer Aufladung einer Batterie mit einem Kunststoffgehause und einer Oberfläche, welche mit einer Folie, die einen Oberflächenwiderstand < 1 ' 109 Ohm aufweist, versehen ist, wobei die Folie elektrisch leitfähig ist und lösbar sowie randbundig auf der Oberfläche der Batterie angeordnet ist. Durch eine derartige flexibel auf die Oberfläche aufgebrachte, elektrisch leitfähige Folie mit einem Oberflächenwiderstand < 1 ' IQ9 Ohm ist eine elektrostatische Aufladung der Batterie besonders sicher vermieden. Insbesondere ist eine durch Reibung bedingte Ladungstrennung, die zu einer Funkenentladung der Batterie führt, die wiederum zur Explosion dieser führen kann, sicher vermieden.
Zweckmäßigerweise ist die Folie aus einem polymeren Material gebildet, welches mit einem elektrisch leitfähigen Stoff versehen ist. Vorzugsweise ist der leitfähige Stoff Graphit, ein Metall oder ein organischer Halbleiter. Durch eine derartige Verwendung von internen Antistatika für die Folie ist die Folie als solche für die Ableitung der elektrostatischen Aufladung, z.B. der durch Reibung bedingten Ladungstrennung, geeignet. Aus dem Stand der Technik bekannte metallische Kontaktelemente zur Ableitung können somit aufgrund der elektrisch leitenden Ausführung der Folie entfallen. Darüber hinaus ist die Folie durch eine derartige Einarbeitung von Zuschlagstoffen mit elektronischer Leitfähigkeit wie Graphit oder Metalle, z.B. Aluminium, permanent antistatisch ausgeführt. Wohingegen bei der aus dem Stand der Technik bekannten wasserbindenden Folie immer gewährleistet sein muß, daß eine ausreichend große Menge an Wassermolekülen zur Erzielung des vorgegebenen Oberflächenwiderstandes im Folienstoff gebunden ist. Eine derartige feststoffliche Folie ist besonders flexibel ausgeführt.
Für die bevorzugte randbündige Anordnung der Folie auf der Batterieoberfläche ist die Folie in der Art eines Stoffes zuschneidbar. Die Folie ist vorteilhafterweise auf die Abmessungen der Oberfläche der Batterie angepaßt. Hierdurch ist ermöglicht, daß die Vorrichtung zum Schutz vor elektrostatischer Aufladung für [jeden Batterietyp durch Zuschneiden der Folie entsprechend den Abmessungen der jeweiligen Batterieoberfläche einsetzbar ist. Für eine die gesamte Batterieoberfläche weitgehenden Abdeckung weist die Folie Versteifungsrippen zur Formgebung auf, die ein Zusammenrollen oder Umknicken der besonders flexiblen Folie
sicher vermeiden. Zusätzlich oder alternativ kann die Folie in einer Rahmenöffnung eines Profilrahmens angeordnet sein.
Zur elektrisch leitenden Kontaktierung der Folie zum Minuspol ist ein Niederhalter zum Aufdrücken der Folie auf die Oberfläche vorgesehen. Zur Befestigung des Niederhalters weist die Folie mindestens eine Aussparung auf. In besonders einfacher Ausführung ist die Aussparung ein in die Folie gestanztes Loch. In Abhängigkeit von der Ausführung des Niederhalters können ein oder mehrere Aussparungen vorgesehen sein. Der Niederhalter weist vorzugsweise mindestens einen zylinderartigen Stift auf, der zweckmäßigerweise in der Aussparung der Folie und in mindestens einem Befestigungsloch der Batterie, insbesondere in einem sogenannten Sackloch für eine übliche Abdeckung des Minuspols, angeordnet ist. Je nach Vorgabe kann der Niederhalter als T-Profil oder spiralförmig ausgebildet sein. Die übliche Abdeckung des Minus- bzw. des Pluspols der Batterie (sogenannte Polkappen) kann aufgrund der weitgehend vollständigen Abdeckung der Batterieoberfläche mittels der Folie entfallen. Zur Kennzeichnung des Minus- bzw. des Pluspols weist die Folie vorteilhafterweise im Bereich des Minus- und/oder des Pluspols entsprechende Einfärbungen, z.B. rote bzw. blaue Einfärbungen, auf.
Für eine besonders sichere Niederhaltung der Folie und Kontaktierung dieser mit dem Minuspol ist der Niederhalter aus einem festen Material, z.B. festen Kunststoff, gebildet. Zusätzlich weist der Niederhalter einen Neigungswinkel auf. Hierdurch ist sichergestellt, daß aufgrund der Anordnung des Niederhalters im unmittelbaren Bereich des Minuspols und aufgrund dessen Krümmung die
zwischen dem Niederhalter und dem Minuspol angeordnete Folie auf den Minuspol gedrückt wird. Durch eine derartige mit Druck auf dem Minuspol aufliegenden Folie ist ein besonders guter elektrischer Kontakt zur Ableitung der elektrostatischen Aufladungen gegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Figur 1 schematisch in Seitenansicht eine Batterie mit einer lösbar auf der Oberfläche angeordneten
Folie, Figur 2 schematisch eine Draufsicht auf die Batterie gemäß Figur 1, Figur 3 schematisch einen Niederhalter zur Anordnung der
Folie gemäß Figur 1, und Figur 4 schematisch eine Draufsicht auf die Folie mit einem spiralförmigen Niederhalter.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Folie 1, welche auf einer Batterie 2, insbesondere Fahrzeugbatterie, lösbar angeordnet ist. Die Folie 1 ist aus elektrisch leitfähigem Material und deckt die Batterieoberfläche vollständig ab. Als elektrisch leitfähiges Material für die Folie 1 ist bevorzugt ein polymeres Material, z.B. Polyethylen oder PVC, welches mit einem elektrisch leitfähigen Stoff versehen ist, vorgesehen. Der leitfähige Stoff ist ein Graphit, ein Metall, z.B. Aluminium, oder ein organischer Halbleiter. Die Folie 1 ist besonders flexibel ausgeführt. Die Folie 1 ist in der Art eines Stoffes
zuschneidbar und kann somit auf jeden beliebigen Batterietyp, insbesondere auf die Abmessungen der jeweiligen Batterieoberfläche, angepaßt werden, insbesondere randbündig zugeschnitten werden. Zum Aufdrücken der Folie 1 auf die Batterieoberfläche, insbesondere auf einen der Pole P, z.B. den Minuspol, der Batterie 2, ist ein Niederhalter 4 vorgesehen. Der Niederhalter 4 ist je nach Art und Ausführung der abzudeckenden Batterie 2 im Bereich des betreffenden Minuspols zum Niederdrücken der Folie 1 und insbesondere zu deren sicheren Kontaktierung mit dem Minuspol angeordnet. Hierdurch ist eine Ableitung der elektrostatischen Aufladung mittels der mit dem Minuspol oder dem Pluspol kontaktierenden Folie 1 ermöglicht.
In Figur 2 ist die Folie 1 in Draufsicht dargestellt. Die Folie 1 ist mit einer vorgebbaren Anzahl von Versteifungsrippen 3 zur Formgebung der Folie 1 versehen. Hierdurch ist ein Zusammenrollen oder ein Umknicken der Folie 1 vermieden. Die Versteifungsrippen 3 sind beispielsweise als Kunststoffstreifen ausgeführt, die z.B. aufgespritzt oder aufgeklebt sind. Je nach Art und Größe der abzudeckenden Batterieoberfläche der Folie 1 kann diese alternativ oder zusätzlich in einer Öffnung eines Profilrahmens eingesetzt werden. Hierdurch ist eine Formgebung der Folie 1 zur sicheren Abdeckung der Batterieoberfläche gegeben.
Für einen sicheren Sitz der Folie 1 auf der Batterieoberfläche ist der Niederhalter 4 in mindestens einer Aussparung 6 der Folie 1 und in einem nicht dargestellten Befestigungsloch des Minuspols angeordnet. Als Befestigungsloch des Minuspols dient mindestens eines
der sogenannten Sacklόcher der Batterie 2, die üblicherweise zur Aufnahme der sogenannten Polkappen vorgesehen sind (nach DIN EN 60095-1). Die Aussparung 6 ist beispielsweise ein in die Folie 1 gestanztes Loch. Das Loch wird dabei in Abhängigkeit von der Lage des Sacklochs des Minuspols auf der Batterieoberfläche des jeweiligen Batterietyps entsprechend in die Folie 1 gestanzt.
In Figur 3 ist der Niederhalter 4 schematisch in Seitenansicht dargestellt. Für einen festen Halt des Niederhalters 4 in dem Befestigungsloch ist ein entsprechender Stift 8 vorgesehen. Der Stift 8 ist in die vorgesehene Aussparung 6 der Folie 1 geführt und in dem Befestigungsloch angeordnet. Für einen besonders sicheren elektrischen Kontakt der Folie 1 mit dem Minuspol der Batterie 2 ist der Niederhalter 4 gekrümmt ausgeführt. Der Niederhalter 4 ist aus Kunststoff gebildet. Beispielsweise ist der Niederhalter 4 als ein T-Profil ausgeführt, wobei das zum Minuspol angeordnete Kontaktelement 10 des T- Profils einen Neigungswinkel α aufweist. Durch einen zur Batterieoberfläche hin gekrümmten Niederhalter 4 mit dem Neigungswinkel α liegt die Folie 1 mit Druck auf einem der Pole P, dem Minus- bzw. dem Pluspol, oder auf der jeweiligen Polklemme auf.
Figur 4 zeigt eine alternative Ausführungsform des Niederhalters 4. Dabei ist der Niederhalter 4 spiralförmig ausgeführt. Dabei wird der spiralförmige Niederhalter 4 zur sicheren Kontaktierung der Folie 1 mit dem Minuspol der Batterie 2 am Gewinde des Minuspols geführt und gehalten. Je nach Vorgabe ist der spiralförmigen Niederhalter 4 einteilig oder mehrteilig ausgeführt. In der Figur 4 ist eine mehrteilige Spirale 11, welche um einen der Pole,
insbesondere den Minuspol, angeordnet ist. Hierdurch ist eine besonders einfache und sichere Halterung sowie Kontaktierung der Folie 1 mit dem Minuspol der Batterie 2 ermöglicht. Darüber hinaus ist durch die Spiralform eine einfache und schnelle Montage der Folie 1 auf die Batterie 2 ohne Hilfsmittel ermöglicht. Ferner kann die Folie 1 mit einem derartigen spiralförmigen Niederhalter 4 auf bereits bestehende Batterien 2 nachgerüstet werden.
Zur Kennzeichnung des Minus- und/oder des Pluspols weist die Folie 1 in nicht näher dargestellter Art und Weise im Bereich der beiden Pole P entsprechende Einfärbungen auf. Die Vorteile der beschriebenen flexiblen Folie 1, welche lösbar mittels des Niederhalters 4 auf der
Batterieoberfläche angeordnet ist, besteht darin, daß diese austauschbar und somit wieder einsetzbar ist. Darüber hinaus kann die Folie 1 aufgrund ihrer Eigenschaften auf jeden beliebigen Batterietyp zugeschnitten werden. Ferner ist aufgrund der in das Folienmaterial eingebrachten Zuschlagstoffe mit elektrischer Leitfähigkeit eine elektrostatische Aufladung der ein Kunststoffgehause aufweisenden Batterie 2 sicher vermieden. Die Folie 1 ist auch besonders kostengünstig herstellbar. Zusätzliche Elemente, z.B. metallischer Kontaktstreifen zum Minuspol, zur Ableitung der elektrostatischen Aufladung können aufgrund der Eigenschaften der Folie 1 entfallen. Somit ist die als Folie 1 ausgeführte Vorrichtung zum Schutz vor elektrostatischer Aufladung besonders einfach ausgeführt, wodurch eine besonders einfache Herstellung und Handhabung möglich ist .