Die gebräuchlichen Automobilsysteme. Von Professor H. Bachner in Stuttgart. (Fortsetzung des Berichtes S. 253 d. Bd.) Die gebräuchlichen Automobilsysteme. IV. Das Aufladen der Batterie. Der Akkumulator ist und bleibt die Seele, aber auch das Angstkind der Elektromobile, auf sein Befinden muss vor allem anderen in jeder Weise Rücksicht genommen werden. Wir haben oben wiederholt betont, dass man bei Konstruktion des Motors, bei Aufstellung des Schaltungsschemas und während der Fahrt bei der Bedienung des Fahrschalters stets besorgt sein sollte, dass zu plötzliche und zu starke Entladungen vermieden bleiben; dies wird allerdings nur in beschränktem Masse zu erreichen sein, denn die Fahrstrasse muss genommen werden, wie sie eben ist. Dagegen kann man die Lebensdauer der Batterie recht günstig beeinflussen, wenn man ihr während der Ladung die nötige Aufmerksamkeit und Pflege zu teil werden lässt. Die gebräuchlichste Zellenzahl ist 44, weil eine derartig zusammengesetzte Batterie mit Rücksicht auf ihre grösste Klemmenspannung am Ende der Entladung – 2,5 × 44= 110 Volt – mit der weitaus am meisten gebräuchlichen Netzspannung von 110 Volt unserer heutigen Elektrizitätswerke voll aufgeladen werden kann; hiermit folgen für die Entladespannung etwa die Grenzen von 88 bis 80 Volt. Die Grösse der einzelnen Zellen wird durch die erforderliche Stromstärke bestimmt, die sich natürlich nach der verlangten Motorleistung, d.h. nach der Belastung und Fahrgeschwindigkeit des Wagens zu richten hat. So braucht ein Motor für eine effektive Leistung von 3 PS und bei einem Wirkungsgrad von 75 % eine Energiezufuhr von 3\,\times\,\frac{736}{0,75}=\mbox{ rund }2950 Watt, was bei 84 Volt mittlerer Entladespannung einer Stromstärke von 2950 : 84 = 35 Ampère entspricht. Es ist unter allen Umständen erwünscht, wenn die Ladestromstärke unter diesem Wert der normalen Entladestromstärke gehalten werden kann, denn, wie wir sahen, wird dadurch das Verziehen der Platten und Abblättern der wirksamen Masse verringert. Andererseits erfordert aber das Aufladen um so mehr Zeit, je geringer die Stromstärke gewählt wird, so dass man unter Umständen mit Rücksicht auf den Geldwert grösserer Zeitverluste danach streben wird, eine möglichst hohe Ladestromstärke anwenden zu dürfen. Auf Grund dieser Erwägungen lassen sich zwei Hauptarten des Ladebetriebs unterscheiden. In dem einen Fall gibt man dem Motorwagen zu Beginn des Betriebs den vollen Energievorrat mit, der ihm für die ganze Dauer der Betriebszeit ausreicht; dies erfordert Zellen von grosser Kapazität. Das Aufladen hat in grösseren Betriebspausen, z.B. während der Nacht, zu geschehen und muss jedesmal vollständig zu Ende geführt werden. In dieser Lage sind z.B. Wagen, die für mehrstündige Fahrten ohne wesentliche Unterbrechung benutzt werden, bezw. deren etwaige Aufenthaltsstationen keine Gelegenheit zur Erneuerung der verbrauchten Energie bieten. Im Strassenbahnbetrieb hat sich eine andere Art Aufladeverfahrens ausgebildetZ.B. System Pollak, ausgeführt in Paris., für dessen Durchführung auch kürzere Betriebspausen ausreichend erscheinen. Man lädt während der Aufenthaltszeit auf den Endstationen, und diewährend einer Einzelfahrt bezw. Hin- und Rückfahrt verbrauchte Energiemenge wird sofort wieder ergänzt. Offenbar bedarf eine solche Batterie nicht sowohl einer grossen Kapazität als vielmehr der Eigenschaft, dass sie verhältnismässig hohe Ladestromstärken vertragen kann: denn bei der beschränkten Ladezeit hängt die Grösse des aufzuspeichernden Energievorrats in erster Linie von der Stromstärke ab. Es werden demnach für solche Zwecke Zellen mit Grossoberflächenplatten besonders vorteilhaft sein. Die vorbeschriebene Ladeweise eignet sich besonders für Fahrzeuge, welche einen strassenbahnähnlichen Betrieb besitzen, vor allem für Omnibusse mit regelmässigem Fahrplan, könnte aber auch für Droschken, Geschäftswagen, Postwagen u. dgl. in Frage kommen. Ein charakteristisches Beispiel bildet der Akkumulatorenomnibus der Allgemeinen Berliner Omnibusaktiengesellschaft, gebaut von der Gesellschaft für Verkehrsunternehmungen in Berlin. Zur Erleichterung des Aufladens und Vermeidung von Zeitverlusten durch ungeschickte oder saumselige Bedienung wurde der Kontaktanschluss an den Endstationen selbstthätig wirkend hergestellt und zwar in der WeiseVgl. auch die Beschreibung nebst Abbildungen der Ladeeinrichtung in Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, 1900 S. 84 und 85., dass man an zwei Kandelabern über der Strasse zwei Stromzuführungsschienen aufhängte, aus denen der darunter gefahrene Wagen durch Vermittlung von (zur Sicherheit zwei Paar) Kontaktbügeln seinen Ladestrom entnimmt. Die bisher genannten Methoden besitzen den unter Umständen schwerwiegenden Nachteil, dass die während des Ladens im Wagen verbleibenden Zellen der direkten Beobachtung mehr oder weniger unzugänglich sind. Wie oben bereits erwähnt wurde, kann man sich indessen niemals darauf verlassen, dass alle Zellen den gleichen Ladezustand zeigen, besonders in den der Zahl nach überwiegenden Anwendungen, wo die Batterie geteilt und in ihren Hälften zur Spannungsabstufung benutzt wird. Es sind deshalb solche Ladeanordnungen unter allen Umständen vorzuziehen, welche die gleichmässige Ueberwachung aller Zellen und ihrer einzelnen Platten ohne Schwierigkeit gestatten, eine Forderung, welche im allgemeinen nur durch Ueberführung der Batterie nach einem geeigneten Laderaum erfüllt werden kann. Zu diesem Zweck wird man die Zellen am besten in einen oder mehrere Kasten einbauen, die auf irgend eine Weise aus dem Wagen genommen, nach vollendeter Ladung wieder eingesetzt werden können. Diese Methode erscheint sehr vorteilhaft, da sie sowohl den Betrieb mit langer, wie den mit kurzer Entladezeit zulässt, dabei die ungehinderte Beobachtung der Zellen gestattet, und vor allem die Möglichkeit bietet, den mit erschöpfter Batterie einfahrenden Wagen durch Einsetzung einer neuen Batterie in ausserordentlich kurzer Zeit wieder in betriebsfertigen Zustand zu versetzen. Andererseits erfordert sie freilich besondere Transporteinrichtungen, durch welche die verhältnismässig schweren Batteriekasten nach der Ladestelle übergeführt werden. Sie eignet sich daher in erster Linie für solche Fälle, wo viele Fahrzeuge gleichzeitig in Bewegung sind und ein regelmässiger Austausch der entladenen gegen aufgeladene Batterien stattfindet. Zwei sehr charakteristische Beispiele für das letztgenannte Aufladesystem sind die Einrichtungen der New York Electric Vehicle Company in New York und der Compagnie Générale des Voitures in Paris, beide von um so grösserem Interesse, als sie sich bereits längere Zeit hindurch praktisch bewährt haben. An beiden Orten handelt es sich um einen im grossen organisierten Droschkenbetrieb mittels Akkumulatorwagen, und die Einrichtungen lassen das Bestreben erkennen, unter Rücksichtnahme auf die gegebenen Verhältnisse einen möglichst ökonomischen Betrieb zu erreichen. Textabbildung Bd. 315, S. 288 Fig. 101.Droschke mit Akkumulatorenbetrieb von Morris und Salom. Die Ladestation der New York Electric Vehicle Co. befindet sich im Inneren der Stadt, rings von Strassen bezw. anderen Grundstücken eingeschlossen. Man war daher im Raum beschränkt und entschloss sich, die elektrische Energie aus dem Dreileiternetz der Edison-Gesellschaft zu beziehen. Ausser der eigentlichen zu ebener Erde gelegenen Ladestation umfasst die Anlage noch Räume für Reparaturen und Wagenbau, die die oberen Stockwerke einnehmen und Aufzüge besitzen, welche die fertig montierten Wagen zu heben im stände sind. Das Eigentümliche dieser Anlage beruht auf der weitgehenden Benutzung selbstthätig bewegter Fördereinrichtungen für den Austausch der Batterien, begründet damit, dass die Arbeitskräfte in New York sehr teuer sind und der gefüllte Batteriekasten doch so schwer ist (etwa 650 kg), dass allein schon mehrere Leute erforderlich wären, um ihn aus dem Wagen herauszuziehen. Es ist hierbei zu beachten, dass man es in New York im Gegensatzzu anderen Ausführungen als für den Gesamtaufbau des Wagengestells unzweckmässig erachtete, den Batteriekasten einfach unten anzuhängen. Textabbildung Bd. 315, S. 288 Fig. 102.Ladestation der New York Electric Vehicle Co. Die Aufgabe ist also nunmehr die, den Batteriekasten bei festgehaltenem Wagengestell herauszuziehen, auf einen der 200 in acht Parallelreihen aufgestellten Ladetische zu befördern, dafür eine geladene Batterie zu entnehmen und sie in den Wagen einzuschieben. Durch Anordnung einer grösseren Anzahl selbstthätiger Mechanismen ist es gelungenDer Entwurf der Einrichtung rührt von dem Chefingenieur der Gesellschaft, G. Herbert Condict, her, die Ausführung von der Firma William Sellers und Co., Philadelphia., die Bedienung auf einen einzigen Mann zu beschränken; die Art und Weise, wie dabei die einzelnen Bewegungen in geordnetem Gang ineinander greifen, soll im folgenden an der Hand der Fig. 101 bis 104American Machinist, 10. November 1898. kurz beschrieben werden. Textabbildung Bd. 315, S. 289 Fig. 103.Ladestation der New York Electric Vehicle Co. Die Wagen der Bauart Morris und SalomVgl. auch D. p. J. 1898 310 * 91. (Fig. 101) – Triebräder vorn, Lenkräder hinten, zwei Motoren – tragen unter dem Führersitz einen besonderen verschliessbaren Raum, in welchen der Batteriekasten je nach der Bauart des Wagens von vorn (Coupé) oder hinten (Cab, Fig. 101) eingeschoben wird. Der mit erschöpfter Batterie eintreffende Wagen fährt nun seiner Bauart entsprechend vor- oder rückwärts auf eine der beiden Ausrichtbühnen a (Fig. 102 bis 104), wird von beiden Seiten her durch hydraulisch bewegte Leitschienen b an den Achsenden gefasst und durch relative Verschiebung der beiden Bühnenhälften vor dem Umladetisch genau ausgerichtet. Textabbildung Bd. 315, S. 289 Fig. 104.Ladestation der New York Electric Vehicle Co. In dieser Lage fassen zwei Greifer c0 das Wagengestell von hinten, und dies wird nun von zwei die Bühne durchdringenden hydraulischen Hebestempeln d und c soweit angehoben, dass die den Batteriekasten im Wagen tragenden Winkeleisen mit den Schienen bezw. Gleitrollen f des Umladetisches in gleiche Höhenlage kommen. Jetzt fasst ein dritter hydraulisch bewegter Greifer m den Kasten und zieht ihn über die Rollen nach dem Förderband g, welches ihn seitlich wegführt, mit derselben Bewegung aber gleichzeitig eine frisch geladene Batterie vor den Umladetisch stellt, die nun ihrerseits von dem dritten Greifer gefasst und in den Wagen eingeschoben wird. Der Laufkran h trägt für jedes Ladegerüst eine Hebevorrichtung i; eine derselben zieht die erschöpfte Batterie von dem Förderband empor und lässt sie, vom Kran an eine noch unbesetzteStelle der Ladegerüste n geführt, auf diese niedergleiten, wobei die Berührung zwischen den Kontakten des Kastens und den auf federnde Arme gesetzten Kontakten der Ladeleitung am Gerüst selbstthätig durch das Batteriegewicht mittels Hebelübersetzung hergestellt wird. In ähnlicher Weise schaltet sich der in den Wagen geschobene Kasten selbstthätig ein. Alle diese Bewegungen erfolgen mit grösster Präzision, haben automatische Bremsung, Hubbegrenzung und für jede Schlussstellung eine entsprechende Verriegelung, so dass es durch das glatte Zusammenwirken aller Mechanismen in echt amerikanischer Weise möglich wird, dass, wie bereits erwähnt, ein einzelner Mann sämtliche Vorrichtungen bedient, und zwar vom Führerstand k des Laufkrans aus, der so tief angeordnet ist, dass bei der vordersten Kranstellung die Hebel l für die Bewegungen von Bühne, Umladetisch und Förderband bequem zur Hand sind. Im ganzen sind 14 5pferdige Elektromotoren in Thätigkeit. Textabbildung Bd. 315, S. 289 Fig. 105.Droschke mit Akkumulatorenbetrieb von der Compagnie Générale des Voitures. Nicht minder interessant ist die Schaltbretteinrichtung, die gleichfalls das Bestreben erkennen lässt, menschliche Arbeitskräfte möglichst überflüssig zu machen. Die Anlage besitzt eine Hauptschalttafel aus Marmor, zum Schütze gegen die Säure mit einer Spiegelglasscheibe überdeckt, und eine zweite aus zwei Schieferplatten hergestellte Schalttafel für die Regulierung der Ladestromstärke; die erstere besitzt für jede der acht Ladetischreihen je ein Schaltfeld, enthaltend ein Weston-Volt- und Ampèremeter, zwei ebensolche registrierende Instrumente, einen Voltmeterumschalter, einpoligen Ausschalter und einen Automaten für Maximal- und Minimalstrom. Ausserdem trägt die Rückwand für jedes Feld einen Vorschaltwiderstand mit drei Stufen, entsprechend den Werten 15, 10, 5 und Null Volt Spannungsabfall bei 50 Ampère Ladestromstärke. Ein neuntes Feld ist für den Licht- und Motorenstrom bestimmt. Am Regulier(Indikator-)schaltbrett finden sich die zu den Vorschaltwiderständen gehörenden Kurbelumschalter, darunter die Abschmelzsicherungen, darüber ausser vier Glühlampen je eine Art Kohlrausch-Ampèremeter mit einem in Quecksilber tauchenden Eisencylinder. Ein von letzterem getragener Kohlekontakt schliesst je einen Glühlampenstromkreis, wenn er sich bei der Minimalstromstärke von 10 Ampère in höchster, bei der Maximalstromstärke von 50 Ampère in tiefster Stellung befindet, und bringt im ersten Fall eine grüne, im zweiten eine rote Lampe zum Leuchten. Benutzt wird zum Laden das Dreileiternetz der Edison-Co. mit 2 × 120 Volt, wobei je ein Feld die einfache Spannung erhält. Textabbildung Bd. 315, S. 290 Zentralladestation der Compagnie Générale des Voitures. Die Batterien werden nun je nach ihrem Ladezustand auf die acht Ladegerüste verteilt, und für jede Gruppe die Ladung in der folgenden Weise reguliert: Die Ladung beginnt mit der letzten Stufe des Vorschaltwiderstandes 120 – 15 = 105 Volt und wird so lange fortgeführt, bis beim Sinken der Stromstärke auf 10 Ampère das grüne Licht erscheint; jetzt wird auf die 110 Volt-Stufe umgeschaltet und so fort, bis bei 120 Volt und 10 Ampère der gewünschte Ladezustand erreicht ist, was in der Regel nach 2 Stunden der Fall sein soll; das Vollladen soll 5 Stunden erfordern, doch fehlen hierüber nähere Angaben. Das rote Licht dient als Warnungssignal bei zu hoher Stromstärke infolge ungeschickter Bedienung des Kurbelumschalters.Auf diese Weise sollen stündlich 20 Wagen mit frischem Energievorrat versehen werden. Wenn auch nicht geleugnet werden kann, dass durch die Betonung des automatischen Betriebs recht komplizierte Einrichtungen geschaffen werden mussten, welche die ersten Anschaffungskosten ganz erheblich steigerten, so ist zu erwarten, dass durch die aussergewöhnliche Beschränkung der Menschenarbeit und bei sorgsamer Wartung die Betriebskosten verhältnismässig gering ausfallen werden. Dagegen erscheint es zweifelhaft, ob die geschilderte Einrichtung bei der Beliebtheit, deren sich der neue Droschkenbetrieb schon jetzt erfreut, auch nur für wenige Jahre ausreichen wird. Sie besitzt ausserdem den unter Umständen erheblichen Nachteil, dass alle Batterien einer Ladegerüstreihe, also bis zu 25 Stück, ohne Rücksicht auf den Ladezustand der einzelnen mit gemeinsamem Regulierapparat schablonenmässig aufgeladen werden, so dass eine individuelle Behandlung ausgeschlossen erscheint. Auf wesentlich anderen Voraussetzungen beruht die Einrichtung der Zentralladestation der Compagnie Générale des Voitures in Aubervilliers bei Paris. Da in diesem Vorort genügend Raum zur Verfügung steht, konnte die Gesellschaft zunächst daran denken, eine eigene Energieerzeugungsanlage zu schaffen; auf diese Weise sind bekanntlich – nach dem bisherigen Stand der Dinge – die Kosten für die elektrische Energie wesentlich geringer, der Betrieb wird also günstiger. Ferner gestattet die einheitliche Bauart des Untergestells, welches für beliebige Wagentypen benutzt werden kann, die Aufhängung des Batteriekastens unterhalb des Wagenkastens durchzuführen, was für die Leichtigkeit des Auswechselns der erschöpften Batterien, wie wir noch sehen werden, von ganz wesentlicher Bedeutung ist. Fig. 105Le Génie Civil, 15. April 1899. zeigt die gewählte Bauart – Triebräder hinten, Lenkräder vorn, ein Motor mit Differentialgetrieb – bei einem Coupé; der Batteriekasten hängt an kurzen Ketten, seitliche Schwankungen werden durch eine Art Querversteifung verhindert. Der Laderaum b (Fig. 106 und 108) zerfällt in drei Säle, von denen der eine zu ebener Erde liegt (Fig. 108), die anderen im darüber befindlichen Geschoss. In jedem Saal laufen an den Längswänden zu beiden Seiten eines Mittelganges wenig erhöhte Rampen entlang, welche eine Anzahl kurzer Quergeleise tragen und zur Aufstellung der Batterien während des Ladens dienen; insgesamt finden 159 solcher Batterien Platz. Das Auswechseln einer Batterie geschieht nun mit Hilfe von zehn Umladebühnen h unter Benutzung von hydraulischen Hebevorrichtungen und von kleinen Schiebebühnen, welche auf einem den Mittelgang durchziehenden Längsgeleis laufen, in der folgenden Weise: Der Wagen fährt auf einen so weit erhöhten Stand, dass ein kleiner zweiachsiger Rollwagen unter den Batteriekasten geschoben werden kann. Derselbe ruht dann gleichzeitig auf dem hydraulischen Hebetisch, mittels dessen die Batterie so weit angehoben wird, dass die Aufhängefedern und Ketten ohne Mühe gelöst werden können. Hierauf senkt sich der Tisch, die Batterie wird fortgerollt und eine geladene auf dem umgekehrten Wege an ihre Stelle gebracht. Hiermit ist der Wagen wieder in Fahrbereitschaft. Die erschöpfte Batterie gelangt auf Schienen zur Schiebebühne und mittels dieser an eine beliebige freie Ladestelle oder nach Bedarf mittels Aufzuges in die beiden höher gelegenen Säle. Besonders hervorzuheben ist hier, dass jede Ladestelle gesonderte Schalt- und Reguliervorrichtung nebst Messapparaten besitzt, so dass die einzelnen Batterien ihrem individuellen Zustand entsprechend richtig aufgeladen werden können. Die gesamte, wie Fig. 106 zeigt, sehr ausgedehnte Anlage umfasst: Das Maschinenhaus a für zwei 250pferdige Dampfmaschinen, welche durch Riemen je einen Generator für 1250 Ampère bei 120 Volt Klemmenspannung antreiben, das Kesselhaus d, die Ladestation b mit besonderer Ladeschalttafel f (Fig. 108) und eine Wagenremise c; wesentliche Erweiterungen sind bereits geplant, die Anlage soll, den gemachten Erfahrungen entsprechend, für 1000 Fahrzeuge der verschiedensten Typen ausgebaut werden. Wie sehr die Gesellschaft besorgt ist, ihren Betrieb aufs vorzüglichste auszugestalten, geht aus der besonderen Fürsorge hervor, welche man der Ausbildung des Führerpersonals zuwendet. Zu diesem Zwecke wurde auf dem Terrain der Gesellschaft eine eigene Versuchsstrasse angelegt (in Fig. 106 mit e bezeichnet), welche eine Gesamtlänge von etwa 650 m besitzt, in sich geschlossen verläuft und, wie aus Fig. 107 hervorgeht, hoch und tief gelegene Strecken mit verschiedenen Steigungsverhältnissen, aber auch verschiedenem Zustand der Strassenfläche besitzt; es befindet sich darunter beispielsweise eine Strecke von 84 m mit 5 % Steigung in Holzpflaster und eine Strecke von 40 m mit 10 % Steigung in Steinpflaster. Ausserdem sind an den verschiedensten Punkten künstliche Hindernissegeschaffen in Gestalt von lebensgrossen Blechfiguren, welche die Strasse benutzende Passanten darstellen. Der künftige Führer muss auf besonderen Versuchswagen unter kundiger Leitung dieser Hindernisse bei verschiedenster Fahrgeschwindigkeit Herr werden, und es ist einleuchtend, dass die Gesellschaft sich auf diesem Wege einen Stamm tüchtiger Wagenführer heranzieht. Zweifellos arbeitet diese LadestationDer Entwurf der Anlage rührt von dem Chefingenieur der Compagnie Générale, A. Clausonne, her. mit wesentlich einfacheren Mitteln und wäre der New Yorker Anlage, wenn diese sich auch in Paris befände, entschieden vorzuziehen; mit Rücksicht auf die sehr verschiedenen örtlichen Verhältnisse erscheint indessen ein direkter Vergleich zwischen beiden Systemen nicht angebracht. Hervorzuheben ist noch, dass auch hinsichtlich der Verwendungsart der Batterien in beiden Fällen Unterschiede bestehen. In New York handelt es sich um häufiger wiederholtes Aufladen, was schon aus der relativ geringen Ladestromstärke, sowie daraus folgt, dass die Wagen in ständigem Wechsel kommen und gehen; die Station ist ja auch ziemlich zentral gelegen. In Paris hingegen zwingt schon die Vorstadtlage dazu, die Batterien für längere Entladedauer zu wählen; die Wagen kehren im allgemeinen nur zweimal täglich, am Nachmittag und gegen Mitternacht, zur Ladestation zurück, um frische Batterien zu entnehmen. (Fortsetzung folgt.)