DE10055620B4

DE10055620B4 - Batteriepaket mit verbesserter Kühlstruktur

Info

Publication number: DE10055620B4
Application number: DE2000155620
Authority: DE
Inventors: Kazuyuki Okazaki Sakakibara; Youichi Nagoya Kato; Hisakazu Anjo Okabayashi
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2020-11-10
Also published as: JP3741359B2; US6783886B1; JP2001203004A; DE10055620A1

Abstract

Batteriepaket mit einem Gehäuse, mit einer Mehrzahl von Zellen innerhalb des Gehäuses, mit einer Radiatoreinrichtung und mit wenigsten einem Luftgang, der in dem Gehäuse ausgebildet ist und durch den ein Kühlluftstrom in das Gehäuse eintreten kann, wobei die Radiatoreinrichtung in Kontakt mit den äußeren Oberflächen der Zellen steht und Abschnitte aufweist, die jeweils mit wenigstens einer der Zellen korrespondieren, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Luftgang (72) gabelförmig zwischen den Zellen (14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f) verläuft und die Abschnitte der Radiatoreinrichtung, die in dem wenigstens einen Luftgong ausgebildet ist jeweils mit wenigstens einer der Zellen (14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f) umfänglich korrespondieren und unterschiedliche Wärmekapazitäten entsprechend der Wärmezustände der korrespondierenden Zellen (14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f) haben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bateriepaket mit einem Gehäuse, mit einer Mehrzahl von Zellen innerhalb des Gehäuses, mit einer Radiatoreinrichtung und mit wenigsten einem Luftgang, der in dem Gehäuse ausgebildet ist und durch den ein Kühlluftstrom in das Gehäuse eintreten kann, wobei die Radiatoreinrichtung in Kontakt mit den äußeren Oberflächen der Zellen steht und Abschnitte aufweist, die jeweils mit wenigstens einer der Zellen korrespondieren.

Ein solches Batteriepaket ist aus der DE 100 55 158 A1 als nachveröffentlichter Stand der Technik bekannt. Dieses auf seiner Oberseite einen Montagebereich, welcher wiederum elektrische Anschlüsse zum Einrichten eines elektrischen Kontakts zwischen dem Batteriepaket und einem Ladegerät bzw. einer batteriebetriebenen Vorrichtung, wie ein elektrisch betriebenes Werkzeug, umfaßt. Das Batteriepaket kann durch Anbringung seines Montagebereichs auf dem Ladegerät wieder geladen werden und kann auch durch Anbringung des Montagebereichs auf einer batteriebetriebenen Vorrichtung als Leistungsquelle genutzt werden. Die Zellen des Batteriepakets neigen jedoch dazu, während jedes Ladevorgangs Wärme zu erzeugen, was zu einem Qualitätsverlust der Zellen führt. Um einen solchen Nachteil zu vermeiden ist in dem Batteriepaket typischerweise eine Einrichtung zum Kühlen der Batteriezellen vorgesehen. Die Struktur umfaßt Luftgänge, welche durch das Gehäuse des Batteriepakets und entlang und zwischen den Zellen innerhalb des Batteriepakets verlaufen, und umfaßt eine Mehrzahl von Öffnungen, welche Einlaß- und Auslaßanschlüsse bilden, die auf dem oberen und dem unteren Bereich des Batteriepakets vorgesehen sind, und die Luftgänge in Verbindung mit sowohl den Einlaßtals auch den Auslaßanschlüssen stehen. Auf diese Weise kann Kühlluft von einem Gebläse oder einem Ventilator, der in dem Ladegerät eingebaut ist, von den Einlaßanschlüssen eingesaugt werden, um durch die Luftgänge in das Innere des Pakets und aus den Auslaßanschlüssen aus dem Paket hinausgeleitet, so daß die von den Zellen während eines Ladevorgangs erzeugte Wärme von diesen abgeführt wird.

Obwohl das vorstehende Batteriepaket mit Kühlstruktur für die darin enthaltenen Batteriezellen seine gedachte Aufgabe erfüllt, ist es nicht frei von gewissen Problemen und Nachteilen und läßt somit Raum für eine Verbesserung. Zum Beispiel nimmt in der oben beschriebenen Struktur die Temperatur der in das Gehäuse des Batteriepakets eingezogenen Kühlluft in Stromabwärtsrichtung der Luft, das heißt, weiter in Richtung der Luft strömung, aufgrund des Wärmeaustausches mit den Zellen zu, was zu einer verringerten Kühlwirkung der Luft in Stromabwärtsrichtung führt. Wenn die Kühlluft zum Zwecke der Kühlung in direkten Kontakt mit den Zellen kommt, schwankt zudem die Kontaktfläche mit der Kühlluft von Zelle zu Zelle, derart, daß die Zellen nicht gleichmäßig oder in gleicher Weise gekühlt werden können. Solch eine gleichmäßige Kühlwirkung führt oft in bestimmten Zellen dazu, daß diese höhere Temperaturen aufweisen als andere, wodurch die Zellen mit höheren Temperaturen nur eine kürzere Lebensdauer haben als die anderen Zellen. Dies verkürzt bei Häufung die Lebensdauer der gesamten Batterie.

Die Zellen in einem Batteriepaket können aufgrund anderer Dinge ungleichmäßig oder in ungleicher Weise gekühlt werden. Zum Beispiel kann eine Zelle oder können Zellen einen größeren Wärmeaufbau zeigen, wenn sie von anderen Zellen umgeben sind und erzeugen somit einen ungleichmäßigen Temperaturzustand in den Zellen, je nachdem, ob die umgebene Zelle oder die umgebenen Zellen in den Kühlluftstrom relativ stromabwärts oder stromaufwärts angeordnet sind.

Im Hinblick auf die oben genannten Probleme ist eine wichtige Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Batteriepaket zu schaffen, das ein richtiges Temperaturgleichgewicht unter den Zellen sicher stellen kann, um die Lebensdauer der darin enthaltenen Zellen zu verlängern.

Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, ein Batteriepaket zu schaffen, das wirksamer Temperaturunterschieden der Zellen aufgrund z.B. Anstiegen der Temperatur der Kühlluft in dem Paket, entgegenwirken kann, um die Lebensdauer der Zellen und somit des Batteriepakets zu verlängern.

Noch ein weiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, ein Batteriepaket zu schaffen, in welchem die Temperatur aller Zellen, einschließlich derjenigen, die von anderen umgeben sind, auf etwa dem gleichen Niveau gehalten wird, wodurch eine Verkürzung der Lebensdauer bestimmter Zellen der Batterie verhindert wird.

Die Aufgabe und andere darauf bezogene Aspekte werden durch die Erfindung verwirklicht, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der wenigstens eine Luftgang gabelförmig zwischen den Zellen verläuft und die Abschnitte der Radiatoreinrichtung jeweils mit wenigstens einer der Zellen umfänglich korrespondieren und unterschiedliche Wärmekapazitäten entsprechend der Wärmezustände der korrespondierenden Zellen haben.

Die Anordnung kann wirksamer Temperaturschwankungen der Zellen entgegen wirken, die aufgrund z.B. eines Anstiegs der Temperatur der Kühlluft im Paket auftritt, wodurch ein richtiges Temperaturgleichgewicht unter den Zellen beibehalten wird. Demgemäß tritt dies dem Problem entgegen, daß bestimmte Zellen ihr Ende der Lebensdauer eher erreichen als andere, wodurch die Lebensdauer der gesamten Batterie wirksam gesteigert wird. Darüber hinaus wird die Ladezeit verkürzt, da die Zellen diese Ausführungsform gut geschützt gegenüber eines übermäßigen Wärmeaufbaus sind. Das heißt, in herkömmlichen Batterieladegeräten wird der Ladekreis durch eine Verringerung des Ladestroms geschützt, was zu längeren Ladezeiten führt. Die Beziehung zwischen Temperatur und Ladezeit jedoch bedeutet auch, daß die Kühlung zuläßt, daß der Ladestrom ebenfalls erhöht wird, wodurch die Ladezeit verkürzt wird.

Gemäß noch einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Wärmekapazität jedes Abschnitts der Radiatoreinrichtung durch die Kontaktfläche des Abschnitts mit der entsprechenden Zelle bestimmt.

Alternativ ist die Wärmekapazität jedes Abschnitts der Radiatoreinrichtung durch die Dicke des Abschnitts bestimmt.

Alternativ ist die Wärmekapazität jedes Abschnitts der Radiatoreinrichtung durch das Material des Abschnitts bestimmt.

Darüber hinaus ist die Wärmekapazität jedes Abschnitts der Radiatoreinnchtung durch eine Kombination der Kontaktfläche des Abschnitts mit der entsprechenden Zelle, der Dicke des Abschnitts und des Materials des Abschnitts bestimmt.

Gemäß noch einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die Zellen in wenigstens eine erste Zellgruppe und wenigstens eine zweite Zellgruppe unterteilt, wobei jede Zellgruppe wenigstens eine Zelle umfaßt und unterschiedliche Wärmezustände aufweist, und die Radiatoreinrichtung umfaßt eine Mehrzahl von Radiatorplatten mit unterschiedlichen Wärmekapazitäten, wobei die Radiatorplatte mit der ersten oder zweiten Zellgruppe in Kontakt steht. Die richtige Wärmekapazität kann noch leichter und genauer für jeden Abschnitt der Radiatoreinrichtung bestimmt werden.

Gemäß einer praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung umfaßt das Batteriepaket eine erste Zellgruppe, die im wesentlichen im Zentrum derselben angeordnet ist und zwei zweite Zellgruppen, die die erste Zellgruppe entlang von Verzweigungen des wenigstens einen Luftgangs zwischen sich aufnehmen.

Gemäß einer weiteren praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung umfassen die Radiatorplatten eine erste Radiatorplatte und zwei zweite Radiatorplatten, wobei die erste Radiatorplatte die erste Zellgruppe um ihren gesamten Umfang herum umgibt und jede der zweiten Radiatorplatten an innere Oberflächen einer der zweiten Zellgruppen anstößt, und wobei die erste Radiatorplatte eine kleinere Wärmekapazität als jede der zweiten Radiatorplatten hat.

Gemäß noch einer weiteren praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die erste Radiatorplatte aus einem Kunstharz hergestellt und ist jede zweite Radiatorplatte aus wenigstens einem Metall ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Aluminium, Kupfer und Eisen.

Gemäß noch einer weiteren praktischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Abschnitte der zweiten Radiatorplatte entlang der Stromabwärtsrichtung eines Kühlluftstroms schrittweise dicker.

In einem weiteren Aspekt haben die erste Radiatorplatte und die zweite Radiatorplatte eine Mehrzahl von Abschnitten, die mit unterschiedlichen Zellen korrespondieren und so ausgebildet sind, daß sie von den korrespondierenden Zellen Wärme abführen, wobei die Abschnitte unterschiedliche Wärmekapazitäten entsprechend der Wärmezustände der korrespondierenden Zellen haben.

In einem weiteren Aspekt ist die Wärmekapazität jedes Abschnitts jeder zweiten Radiatorplatte durch die Kontaktfläche des Abschnitts mit der korrespondierenden Zelle bestimmt.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Wärmekapazität jedes Abschnitts der ersten und der zweiten Radiatorplatte durch die Dicke des Abschnitts bestimmt.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Wärmekapazität jedes Abschnitts jeder zweiten Radiatorplatte durch eine Kombination der Kontaktfläche des Abschnitt mit der korrespondieren Zelle und der Dicke des Abschnitts bestimmt.

In Übereinstimmung mit noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die zweiten Zellgruppen symmetrisch zueinander angeordnet und umfassen eine gleiche Anzahl von Zellen und umfaßt die erste Zellgruppe weniger Zellen als jede der zweiten Zellgruppen.

In Übereinstimmung mit noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat jede zweite Zellgruppe innere Oberflächen in Kontakt mit einer der zweiten Radiatorplatten und ist jede zweite Zellgruppe in einer einzelnen Reihe von Zellen angeordnet, die an einer mittleren Zelle in Richtung der inneren Oberfläche gebogen ist, wobei der Abschnitt jeder zweiten Radiatorplatte, die mit der mittleren Zelle korrespondiert, zwei Wülste umfaßt, die an die mittlere Zelle angrenzen und diese zwischen sich aufnehmen.

In Übereinstimmung mit noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist jede Wulst dicker als der Rest der zweiten Radiatorplatte.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines Batteriepakets gemäß vorliegender Erfindung;

2 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Batteriepakets aus 1;

3 eine Ansicht im Querschnitt des Batteriepakets aus 1;

4 eine Draufsicht des Batteriepakets aus 1 mit entfernter Oberschale;

5 eine Draufsicht des Batteriepakets aus 1 mit entfernter Oberschale und entfernter oberer Fassung;

6 eine perspektivische Ansicht des Innengehäuses des Batteriepakets aus 1;

7 eine perspektivische Ansicht eines Ladegeräts zum Aufladen des Batteriepakets aus 1;

8 eine Draufsicht des Bereichs des Ladegeräts aus 7, welcher einen Ventilator aufnimmt;

9 eine Ansicht im Querschnitt des Bereichs, welcher den Ventilator des in 7 gezeigten Ladegeräts aufnimmt;

10 eine Ansicht im Querschnitt, welche das Batteriepaket aus 1, montiert auf dem Ladegerät, zeigt;

11 eine perspektivische Ansicht, welche eine Modifikation der Radiatorplatten des in 1 gezeigten Batteriepakets zeigt;

12 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Batteriepakets einer alternativen Ausführungsform;

13 eine Draufsicht des Batteriepakets aus 11 mit entfernter Oberschale und entfernter oberer Fassung;

14 eine Ansicht im Querschnitt des Batteriepakets aus 11 entlang einer längs verlaufenden Mittellinie durch das Batteriepaket; und

15 eine vergrößerte Draufsicht eines Teils des Batteriepakets aus 11, welche die Struktur der Radiatorplatten im Detail darstellt.

Ausführungsform 1
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Batteriepakets 1 gemäß vorliegender Erfindung und 2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Batteriepaktes 1. Bezug nehmend auf die 1 und 2 wird das Batteriepaket 1 aus einem doppelwandigen Gehäuse gebildet. Das Batteriepaket 1 umfaßt eine Außenschale 2 und ein Innengehäuse 13, welche eine Mehrzahl von Zellen enthält, wobei die Außenschale 2 das Innengehäuse 13 aufnimmt. Ferner ist das Innengehäuse kleiner als die Außenschale ausgebildet, derart, daß es in der Außenschale genau passend sitzt. Die Außenschale 2 umfaßt eine Unterschale 3, die das Innengehäuse 13 im wesentlichen aufnimmt, und eine Oberschale 4, die an der Unterschale 3 mit einer Mehrzahl von Schrauben angebracht ist, welche längs der Höhe der Unterschale 3 nach unten angezogen sind. Auf der Oberseite der Oberschale 4, welche einen allgemeinen Montagebereich bildet, an welchen ein Ladegerät oder ein elektrisches Werkzeug angebracht werden kann (wie später beschrieben wird), sind ein oberes Ende 5 und ein Paar paralleler Gleitschienen 6, die sich von dem oberen Ende 5 in Vorwärtsrichtung erstrecken (in die dem oberen Ende 5 vom Zentrum der Paketoberseite entgegen gesetzten Richtung) vorgesehen. Jede Gleitschiene 6 umfaßt einen sich nach außen erstreckenden Flansch 7 über die gesamte Länge der Schiene 6, wodurch ein L-förmiger Querschnitt auf einer Ebene gebildet wird, welche sich orthogonal zu der vorerwähnten Vorwärtsrichtung erstreckt. An dem oberen Ende 5 zwischen und parallel zu dem Paar paralleler Gleitschienen 6 sind Schlitze 8 ausgebildet. In dem zentralen hinteren Bereich des oberen Endes 5 in der Oberschale 4 ist ein rechtwinkliger Einlaßanschluß 9 ausgebildet, welcher durch die Oberschale 4 hindurch geht. In der Oberschale 4 sind vor dem oberen Ende 5 auch Auslaßöffnungen 11 ausgebildet, welche sich auf dem Übergang einer Stufe 10, der zwischen den Paar Gleitschienen 6 ausgebildet ist, zur äußeren Umgebung hin öffnen.
Das Innengehäuse 13 umfaßt eine obere Fassung 15 und eine untere Fassung 16 aus Kunstharz, die an der oberen bzw. unteren Seite einer darin gehaltenen Anordnung von zwanzig Zelle 14 befestigt sind, wobei die Zelle 14 in vier Reihen je fünf Zellen angeordnet sind und bandförmige metallische Radiatorplatten 22 zwischen der oberen Fassung 15 und der unteren Fassung 16 vorgesehen sind. Die obere Fassung 15 und die untere Fassung 16 sind so geformt und dimensioniert, daß sie die Zellen 14 passend und stabil umschließen. Ferner sind Rippen 17 und 18 mit Kanten, welche mit der Innenoberfläche der Unterschale 3 konform sind, entlang des unteren Randes der oberen Fassung 15 bzw. des oberen Randes der unteren Fassung 16 ausgebildet, um so ein Rütteln oder Rattern der Zellen innerhalb der Außenschale 2 zu verhindern, wenn das Innengehäuse 13 darin gehalten ist. Ferner sind in dieser Struktur die Zelle 14 in Abstand zueinander angeordnet und in zwei Gruppen getrennt (jede der unterteilten Gruppen von Zellen 14 wird nachfolgend als eine „Zellgruppe" bezeichnet), die durch die obere Fassung 15 und die untere Fassung 16 gehalten werden, wobei jede Gruppe die halbe Anzahl der Zellen enthält.
Zusätzlich sind an dem vorderen und dem hinteren Ende der unteren Fassung 16 erwreiterte Abschnitte 19 vorgesehen, welche von den Rippen 18 vorstehen und derart mit der oberen Fassung 15 verbunden sind, daß, wie in den 3 und 5 dargestellt, die auf den äußeren Seiten jeder der Zellgruppen vorgesehenen Radiatorplatten 22 sicher festgelegt sind, indem diese zwischen der oberen Fassung 15 und der unteren Fassung 16 horizontal entlang der Längsrichtung zwischen den Rippen 17 und 18 und den Zellen 14 und vertikal in der kürzeren Richtung zwischen den ausgedehnten Abschnitten 19 und den Zelle 14 sitzen. Ebenso sitzen die zwischen den Zellgruppen vorgesehenen Radiatorplatten 22 in Längsrichtung zwischen den jeweiligen Zellgruppen und Trennplatten 20, welche zwischen den Zellgruppen von der oberen Fassung 15 und der unteren Fassung 16 aus vorstehen, und in der kürzeren Richtung zwischen den erweiterten Abschnitten 19 und den Zellen 14. Ferner passen sich die Oberflächen der Radiatorplatten 22 an die Vorsprünge und die Ausnehmungen der entsprechenden Oberflächen jeder Reihe von Zellen 14 an und bilden die äußere Begrenzung der Zellgruppen, wodurch einer gleicher Kontakt zwischen den Oberflächen und den Radiatorplatten 22 und der entsprechenden Oberfläche der darin liegenden Zellen geschaffen wird. Zudem sind, wie in den 2 und 6 dargestellt ist, vier Stege 23 parallel auf den äußeren Oberflächen der Radiatorplatten 22 ausgebildet, beginnend am vorderen Ende und sich nach hinten erstreckend. Mit Aus nahme des obersten Steges sind die drei unteren Stege 23 seitlich in einer stufenartigen Anordnung derart angeordnet, daß die Längen der Stege zum untersten Steg hin zunehmen (das heißt, der unterste und der höchste Steg sind die längsten und der zweithöchste Steg ist der kürzeste), und auf diese Weise nimmt der Oberflächenbereich der wärmeabführenden Platten 22 mit der Nähe zum vorderen Ende des Batteriepakets zu.
Auf diese Weise sind die Zellgruppen in einer dicht gepackten Weise bzw. in einer im wesentlichen dichten Art und Weise innerhalb des Innengehäuses 13, welches erste Luftgänge 24 innerhalb der Außenschale 2 begrenzt, wie dies durch den in 5 schraffierten Bereich angedeutet ist, welche die Innenschale 13 zwischen den Rippen 17 und 18 umgibt und mit einem zweiten Luftgang 25 kommuniziert (ebenfalls durch den schraffierten Bereich angedeutet), der das Innengehäuse 13 von hinten nach vorne durchläuft. Der vordere und der hintere Bereich der Rippe 17 sind ausgenommen, um so eine Kommunikation zwischen dem Einlaßanschluß 9 und den Auslaßanschlüssen 11 der Oberschale 4 zu schaffen. Auf diese Weise sind, wie durch die Pfeile in 6 angedeutet, die Unterteilungen im Inneren des Batteriepakets 1 derart ausgebildet, daß die von dem Lufteingangsanschluß 9 eintretende Luft in drei Luftströme unterteilt wird, welche durch das Paket hindurch gelangen, wobei die ersten Luftgänge 24 vom Einlaßanschluß 9 über die Auslaßanschlüsse 11 nach außen führen und der zweite Luftgang 25, welcher das Innengehäuse 13 durchläuft und sich nach vorne erstreckt, ebenfalls über die Auslaßanschlüsse 11 nach außen austritt. Ferner sind mit Bezug auf 4 vertikal angeordnete Luftstrom-Einstellplatten 21 auf dem vorderen erweiterten Abschnitt 19 auf beiden Seiten des zweiten Luftgangs 25 ausgebildet, welche den Luftstrom durch die ersten Luftgänge 24 und den Luftstrom durch den zweiten Luftgang 25 zwingen, unabhängig zu den Auslaßanschlüssen 11 gelenkt zu werden.
Wieder mit Bezug auf die 2 und 3 sind auch eine Gummieinlage 26, die zwischen der Bodenfläche des Innengehäuses 13 und der inneren Oberfläche der Unterschale 3 liegt, Schwammeinlagen 27, die zwischen den Zellgruppen und der unteren Fassung 16 liegen und isolierende Einlagen 28 vorgesehen. Ferner sind im hinteren Teil des Batteriepakets 1 eine Schraubenfeder 29 und ein Haken 30, der durch die Schraubenfeder 29 nach oben vorgespannt ist, vorgesehen. Der Haken 30 umfaßt einen Zacken 31, der durch die Oberschale 4 hindurch nach oben vorsteht, wenn das Batteriepaket 1 zusammengebaut ist, wie dies in 1 am besten dargestellt ist.
Zudem ist eine Schaltplatte 32 mit Schrauben an der Hinterseite der oberen Oberfläche der Oberschale 15 befestigt (in den 2, 4 und 6 dargestellt). Auf der oberen Seite der Schaltplatte 32 sind Lade/Entlade-Anschlüsse 33 seitlich angeordnet. Anschluß-Verbinderplatte 34 verbinden die Lade/Entlade-Anschlüsse 33 elektrisch mit den frei liegenden Elektroden der Anschlußzellen der Zellgruppen, und zwar durch Öffnungen in der oberen Fassung 15 hindurch. Zwischen den Lade/Entlade-Anschlüssen 33 auf der Schalttafel 32 ist ein Temperatur-Erfassungsanschluß 35 und ein steckerartiger Datenübertragungsanschluß 36 vorgesehen. Wenn die Schalttafel 32 in der Außenschale 2 aufgenommen ist, liegen der Ladeanschluß 33 und der Temperatur-Erfassungsanschluß 35 durch die in der Oberschale 4 ausgebildeten Schlitze 8 hindurch frei in der äußeren Umgebung, wobei der Datenübertragungsanschluß 36 auch nach vorne frei liegt. Ferner ist der Ladeanschluß 33 länger als der Temperatur-Erfassungsanschluß 35 ausgebildet, um so den nötigen Kontaktdruck zu erhalten, wenn das Batteriepaket an einem elektrischen Werkzeug angebracht ist.
Ferner ist, wie in 2 dargestellt ist, einen Thermostat 37 mit dem Temperatur-Erfassungsanschluß 35 verbunden. Der Thermostat 37 und Leitungen 39 gehen durch eines von mehreren Durchgangslöchern 38 im vorderen Ende der oberen Fassung 15 hindurch nach unten, so daß der Thermostat 37 in Berührung mit der bodenseitigen Fassung 16 zwischen den Zellen 14 und dem erweiterten Abschnitt 19 eingefügt und an den Zellen 14 befestigt ist. Hier ist eine geneigte Oberfläche 40 auf der inneren Oberfläche des erweiterten Abschnitts 19 ausgebildet, um so den Thermostat 37 bei Einführung des Thermostats an die Zellen 14 gepreßt zu halten.
7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ladegeräts 50, auf welchem das Batteriepaket 1 aufgesetzt ist. Das Ladegerät 50 umfaßt ein Hauptgehäuse 51 mit einer Oberschale 52 und einer Unterschale 53, eine innere Schaltplatte mit einer Ladeschaltung und einen Anschlußbereich 54, der in der oberen Seite der Oberschale 52 integral ausgebildet ist und an welchen das Batteriepaket 1 für einen Ladevorgang abnehmbar angebracht werden kann. Der Anschlußbereich 54 umfaßt ein Paar paralleler Führungsschienen 55, welche in einem Abstand zueinander angebracht sind, der größer ist, als der Abstand zwischen den äußersten Rändern der Flansche 7 der Gleitschienen 6 auf dem Batteriepaket 1. Zudem springt ein Vorsprung 76 von der Oberfläche jeder Führungsschiene 55 ein kleines Stück nach innen zurück, bevor es sich nach unten ausdehnt. Die Gleitschienen 6 des umgedrehten Battereipakets 1 werden zwischen die Führungsschienen 55 am hinteren Ende des Ladegeräts 50 eingeführt (das nähere Ende des in 7 zu sehenden Ladegeräts wird nachfolgend als sein Hinterende bezeichnet), so daß die Führungs schienen 55 die Gleitschienen 6 zwischen sich halten können. Das Batteriepaket 1 wird dann nach vorne bewegt, wobei sich die Gleitschienen gleitend entlang der Führungsschienen 55 bewegen, bis Stopper 12 (siehe 1 und 2) an der am weitesten zurück liegenden Hinterseite des Oberendes 5 des Batteriepakets 1 mit den hinteren Enden der Führungsschienen 55 in Anschlag kommen.
Zudem umfaßt der Anschlußbereich 54 des Ladegeräts 50 einen vorderen Bereich 57 und einen hinteren Bereich 58, welcher im wesentlichen auf einer tieferen Ebene liegt als der vordere Bereich 57, um so zwischen diesen eine quer verlaufende Stufe zu bilden, welche die Führungsschienen 55 verbindet. Der vordere Bereich 57 hat eine flache Oberfläche, welche an die Stufe 10 des Batteriepakets 1 anstößt und diese abstützt, wenn das Batteriepaket 1 auf das Ladegerät 50 aufgesetzt ist.
Ferner ist die Oberfläche des Anschlußbereichs 54 zum vorderen Ende desselben hin im wesentlichen nach unten geneigt, derart, daß das Gewicht des Batteriepakets 1 die Gleitbewegung des Batteriepakets erleichtert und das Batteriepakt stabilisiert, wenn dieses in seiner Stellung sitzt.
In dem hinteren Bereich 58 des Anschlußbereichs 54 ist auch ein Anschlußblock 59 vorgesehen, welcher Ladeanschlüsse 60 umfaßt, einen Temperatur-Erfassungsanschluß 61 und einen steckerartigen Datenübertragungsanschluß 62 umfaßt. Mit Bezugnahme auf die 8 und 9 ist ein Kühlventilator 63 innerhalb des Hauptgehäuses 51, hinter dem Anschlußblock 59 vorgesehen. Der Ventilator 63 ist entlang der längeren Seite des Hauptgehäuses 51 positioniert und hat einen nach oben gerichteten Luftstrom-Zuführanschluß 64, der mit einem quadratischen Durchgangsweg 66, welcher in der Oberschale 52 integral ausgebildet ist, in kommunizierender Verbindung steht. Der Kühlventilator 63 umfaßt zudem einen Einlaßanschluß 65, welcher nach hinten gerichtet ist. In der Unterschale 53 sind ebenfalls Lufteinlaßanschlüsse 67 zum Zuführen von Kühlluft integral (einstückig) ausgebildet. Ferner ist eine Trennwand 68 in der Unterschale 63 vorgesehen, um so den in der Unterschale 63 liegenden Bereich des Ventilators 63 zu umschließen, wohingegen eine entsprechende vertikal angeordnete Trennwand 69 in der Oberschale 52 integral ausgebildet ist, derart, daß sich diese an die Oberfläche des Fächers 63 formmäßig anpaßt, mit Ausnahme der Abschnitte, welche den Zuführanschluß 64 für den Luftstrom und den Durchgangsweg 66 für den Luftstrom verbinden. Auf diese Weise wird nur Luft von außerhalb des Ladegeräts 50 durch den Einlaßanschluß 65 zum Ventilator 63 zugeführt.
Ein Laden des so konstruierten Batteriepakets 1 erfolgt in der Weise, daß, wenn die Gleitschienen 6 des oben erwähnten Batteriepakets 1 zwischen den Führungsschienen 55 des Ladegeräts 50 aufgesetzt werden und das nach vorne, bis zu den Stoppern 12 geschobene Batteriepaket in Anschlag mit den hinteren Enden der Führungsschienen 55 gelangt, die Ladeanschlüsse 60 und ein Temperatur-Erfassungsanschluß 61 im Anschlußblock 59 in die Schlitze 8 des Oberendes 5 des Batteriepakets gelangen und einen elektrischen Kontakt mit den entsprechenden Lade/Entlade-Anschlüssen 33 bzw. dem Temperatur-Erfassunganschluß 35 herstellen, während die Datenübertragungsanschlüsse 36 und 62 ebenfalls in elektrischen Kontakt gebracht werden und der Ladevorgang beginnt. Wie in 10 gezeigt wird, ist in diesem Zustand der Anbringung der Lufteinlaßanschluß 9 des Batteriepakets 1 direkt oberhalb des Luftstrom-Durchgangswegs 66 des Ladegeräts 50 positioniert, so daß beide Kanäle in Kommunikation miteinander liegen.
Während eines Ladevorgangs strahlen die Wärme-Radiatorplatten 22 die durch die Zellen erzeugte Wärme, die auf die Radiatorplatten 22 übertragen wird, ab. Der Ventilator 63 startet gleichzeitig mit dem Beginn des Ladevorgangs seinen Betrieb, wodurch Kühlluft, die durch die Einlaßanschlüsse 67 eingezogen wird, von dem Luftstrom-Zuführanschluß 64 nach oben abgegeben wird, und dieser Luftstrom, wie er durch punktlinierte Pfeile angedeutet wird, wird durch den Durchgangsweg 66 des Ladegeräts 50 eingeführt, danach gelangt sie weiter durch den Lufteinlaßanschluß 9 und zu dem Inneren der Außenschale 2 des Batteriepakets 1, strömt entlang der ersten Luftgänge 24 und des zweiten Luftgangs 25 (der Luftstrom entlang des zweiten Luftgangs 25 ist in 10 dargestellt) und wird aus den Auslaßanschlüssen 11 nach außen abgegeben. Auf diese Weise werden die Radiatorplatten 22 durch den oben beschriebenen Luftstrom gekühlt, wodurch ein Anstieg der Temperatur der Zellen 14 unterdrückt wird. Insbesondere nimmt die Anzahl der Stege 23 in Stromabwärtsrichtung zu. Demgemäß kann, auch wenn die Temperatur der Kühlluft aufgrund des Wärmeaustauschs mit den Radiatorplatten 22 bei Stromabwärtsströmung ansteigt, die Wärmekapazität der Radiatorplatten, welche in Stromabwärtsrichtung zunimmt, diesem Problem entgegen wirken und die Kühlwirkung der Radiatorplatten über ihre gesamte Länge verwirklichen. Zudem sind die inneren Oberflächen der Radiatorplatten 22 formmäßig an die Vorsprünge und Ausnehmungen der konespondierenden Oberflächen jeder Reihe von Zellen 14 angepaßt und bilden den Umfang der Zellgruppen, wodurch für einen gleichen Kontakt zwischen Oberflächen der Radiatorplatten 22 und der korrespondierenden äußeren Oberfläche der Zellen gesorgt wird. Dies wiederum führt zu einer gleichmäßigen Wärmeübertragung von den Zellen 14 auf die Radiatorplatten 22.
Gemäß der obigen Ausführungsform hat das Batteriepaket 1 eine Doppelstruktur, in welcher die Zellen 14 in dem Innengehäuse 13 aufgenommen sind, welches wiederum innerhalb der Außenschale 2 aufgenommen ist, derart, daß die ersten Luftgänge 24 und der zweite Luftgang 25 von den Zellen 14 getrennt sind. Zudem sind die Radiatorplatten 22 in dem Teil der ersten Luftgänge 24 und des zweiten Luftgangs 25 vorgesehen, in welchen sie in Kontakt mit den äußeren Oberflächen der Zellgruppen gelangen, wobei jede Radiatorplatte Stege 23 umfaßt, deren Anzahl in Stromabwärtsrichtung des Kühlluftstroms zunimmt. Dies führt zu einer größeren Wärmekapazität jeder Radiatorplatte 22 in Stromabwärtsrichtung des Luftstroms und gewährleistet somit eine geeignete Kühlwirkung auf die Platten 22 trotz eines Temperaturanstiegs der Kühlluft in Stromabwärtsrichtung. Aufgrund dieser Anordnung werden, da die Zellen eine gleichmäßige Temperaturverteilung haben, die relativen Temperaturen der Zellen 14 auf etwa dem gleichen Niveau gehalten, was zu einer Zunahme der gesamten Lebensdauer der Batterie führt. Darüber hinaus erhöht die Bereitstellung der Stege 23 vorteilhaft und in einfacher Weise den Oberflächenbereich und das Volumen der Platte und somit die gesamte Wärmekapazität jeder Radiatorplatte 22.
Als zusätzlichen Vorteil der Ausführungsform entsprechen die Oberflächen der Radiatorplatten 22 in ihrer Form den Vorsprüngen und Ausnehmungen der äußeren Oberflächen der Zellen 14 und bilden den Umfang der Zellgruppen, wodurch ein gleicher Kontakt zwischen den Oberflächen der Radiatorplatten 22 und der korrespondierenden äußeren Oberfläche der Zellen geschaffen und eine gleichmäßige Wärmeverteilung oder Kühlung der Zellen erreicht wird.
Es sei angemerkt, daß die Form der Radiatorplatte nicht auf die diejenige beschränkt ist, die im Vorstehenden beschrieben wurde. Wie in 11 gezeigt ist, kann eine alternative Radiatorplatte 41 mit einer größeren Bauhöhe und einer entsprechend höheren Anzahl von Stegen 42 in Abhängigkeit von der Bauhöhe der verwendeten Zellen verwendet werden. Ferner können anstelle einer rechtwinkligen Radiatorplatte (22 oder 41) jeder Reihe von Zelle eine U-förmige oder Huf-förmige Radiatorplatte verwendet werden, um die Zellreihen zu umgeben. Alternativ können kürzere Radiatorplatten mit unterschiedlicher Anzahl von Stegen in Längsrichtung angeschlossen sein. Die Erfindung kann mit diesen oder anderen Modifikationen in die Praxis umgesetzt werden. Ferner kann die Wärmekapazität der Radiatorplatten auf unterschiedlicher Art und Weise erhöht werden: Jede Radiatorplatte kann in Stromabwärtsrichtung des Luftstroms graduell dicker ausgebildet werden; Vorsprünge statt Stege können auf der Oberfläche der Platte mit stromabwärts gra duell zunehmender Zahl ausgebildet sein; ähnliche Wirkungen können durch Veränderung entweder nur des Oberflächenbereichs oder nur des Volumens erreicht werden. Obwohl parallel zu Kühlluftstrom ausgerichtete Stege aufgrund ihrer Glättungs- oder Einstellwirkung des Luftstroms als bevorzugteste Konfiguration gelten, können auch rippenartige Strukturen, die weiter von der Oberfläche der Radiatorplatte vorstehen, auch genügen.
Die vorstehende Ausführungsform verwendet ein vollständig doppelwandiges Gehäuses, in welchem Luftgänge zwischen der Außenschale und dem Innengehäuse, welches die Zellen hält, begrenzt sind. Statt dessen können Luftgänge nur durch Trennwände innerhalb der Außenschale ausgebildet sein. In dieser Modifikation sind die Radiatorplatten in den Trennwänden angeordnet, um so in Kontakt mit Abschnitten der Zellen gebracht zu werden.
Ausführungsform 2
Eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von vorherigen Ausführungsformen nur in der Anordnung der Zellen und der Struktur zur Lieferung von Kühlwirkungen. Demgemäß bezeichnen identische oder ähnliche Bezugszeichen identische oder ähnliche Teile oder Elemente in den verschiedenen Ansichten. Deshalb wird auf eine Beschreibung solcher Elemente wie auch auf eine Beschreibung allgemeiner Strukturen verzichtet.
12 zeigt ein Batteriepaket 1, in welchem zehn weniger Zellen als in der ersten Ausführungsform enthalten sind, wobei jede Zelle eine 12-Volt Zelle ist. Das Innengehäuse 13 enthält zwei symmetrisch angeordnete Zellgruppen 70, wobei jede Gruppe oder Reihe vier Zellen 14a, 14b, 14c und 14d umfaßt und wobei eine dritte Gruppe 71 von Zellen 14e und 14f zwischen den Zellgruppen 70 angeordnet ist. Wie in den 13 und 14 dargestellt ist, ist aufgrund der geringeren Anzahl von Zellen als in der ersten Ausführungsform kein Luftgang entlang der äußeren Oberflächen jeder Zellgruppe 70 vorgesehen, statt dessen ist ein gabelförmiger Luftgang 72 durch die gegenüber liegenden inneren Oberflächen der Zellgruppen 70 und die horizontalen Trennplatten 20 der oberen und unteren Fassungen 15 und 16 begrenzt. Zudem ist die Zellgruppe 71 in der Mitte des so begrenzten Raumes positioniert, um so diesen in den Luftgang 72 zu gabeln. Das Batteriepaket 1 umfaßt auch zwei metallische Radiatorplatten 73, die auf gegenüber liegenden inneren Oberflächen der Zellgruppen 70 vorgesehen sind und eine Radiatorplatte 74 aus Kunstharz, die die Zellgruppe 71 vollständig umgibt. Beide Radiatorplatten 73 und 74 sind in der Weise gerippt, daß sie formmäßig an die äußeren Oberflächen der korrespondierenden Zellgruppe angepaßt sind. Wie auch die Radiatorplatten der ersten Ausführungsform sind die Radiatorplatten 73 zwischen der oberen und der unteren Fassung 15 und 16 in Kontakt mit den Zellen 14a-14d angeordnet, wohingegen die kreisförmige Radiatorplatte 74 in die untere Fassung 16 integriert ausgebildet ist.
Mit Bezug auf 15 hat jede Radiatorplatte 73 Abschnitte in umfänglichem Kontakt mit den Zellen 14a-14d mit unterschiedlichen Oberflächenbereichen. Insbesondere hat die Zelle 14d, die am weitesten stromabwärts liegt, die größte Kontaktfläche (S4) mit der Radiatorplatte 73, weil die am zweitweitesten stromaufwärts liegende Zelle 14d die zweitgrößte Kontaktfläche (S2)hat, die am zweitweitesten stromabwärts liegende Zelle 14c die drittgrößte Kontaktfläche (S3) hat und die am weitesten stromaufwärts liegende Zelle 14a die kleinste Kontaktfläche (S1) hat. Der Grund dafür, daß die Kontaktflächen stromabwärts im wesentlichen zunehmen, liegt darin, daß die Temperatur der Kühlluft durch den Luftgang 72 hindurch in Stromabwärtsrichtung durch den Wärmeaustausch mit stromaufwärts liegenden Zellen zunimmt und eine ausreichende Kühlwirkung für die stromabwärts liegenden Zellen, wie für die Zelle 14d, nicht erreicht werden könnte, wenn die Kontaktfläche für jede Zelle gleich wäre. Andererseits sind die Flächen der am zweitweitesten stromaufwärts liegenden und der am drittweitesten stromaufwärts liegenden Zellen 14b und 14c größer als der am weitesten stromaufwärts liegenden Zelle 14a, weil diese, zwischen anderen Zellen angeordneten Zellen in Bezug auf die gleiche Kontaktfläche weniger wirksam gekühlt werden.
Zwischen zwei benachbarten Zellen angeordnet, sollte die dritte Zelle 14c eine größere Kontaktfläche mit der Radiatorplatte benötigen als die zweite Zelle 14b, wenn die vorerwähnte, gewünschte Kühlwirkung der Zellgruppe erreicht werden soll. Jedoch kann eine ausreichende Kontaktfläche für diese Zelle nicht gewährleistet werden, da die Zellen nicht gerade, sondern gebogen in Richtung auf die Seite der Zellen, an welcher die Radiatorplatte 73 liegt, angeordnet sind. Statt dessen umfaßt die Radiatorplatte 73 zwei Wülste 73a auf beiden Rändern der Kontaktfläche der Platte mit der dritten Zelle 14c. Die Wülste sind dicker als die anderen Teile der Radiatorplatte. Dies erhöht die Wärmekapazität der Radiatorplatte 73 für die Zelle 14c und steigert die Kühlwirkung auf die Zelle 14c.
Wie oben erwähnt, ist die Radiatorplatte 74 der Zellgruppe 71 aus Kunstharz hergestellt und mit der unteren Fassung 16 integriert (einstückig) ausgebildet. Obwohl dieser Radiator nicht aus Metall hergestellt ist, wird das gleiche Maß an Kühlwirkung auf diese zentral positionierte Zellgruppe erwartet, da diese Gruppe nur zwei Zellen enthält und somit eine geringere Kühlung benötigt und auch weil ihre Radiatorplatte 74 der Kühlluft um ihre gesamte Umfangswand herum ausgesetzt ist. Unter Berücksichtigung von Temperaturanstiegen der Kühlluft mit Bewegung in Stromabwärtsrichtung jedoch ist der Abschnitt 74a der Radiatorplatte 74, welcher die stromabwärts liegende Zelle 14f umgibt und mit dieser in Kontakt kommt, dünner ausgebildet, als der Abschnitt der Platte, welcher die stromaufwärts liegende Zelle 14e umgibt und mit dieser in Kontakt kommt, um so eine gleiche Kühlwirkung auf die beiden Zellen 14e und 14f zu erreichen.
Mit Bezug auf die 14 und 15 umfaßt die untere Fassung 16 des Innengehäuses 13 einen Führungsdurchgang 16, welcher sich nach oben öffnet. Die Oberschale 4 umfaßt einen zylinderförmigen Kanal 75, der sich vom Einlaßanschluß 9 nach unten ausdehnt. Der zylinderförmige Kanal 75 ist mit dem Führungsdurchgang 76 verbunden und vertikal ausgerichtet, um so den Eingang des Luftgangs 72 in luftdichter Verbindung mit dem Einlaßanschluß 9 anzuordnen. Der Führungsdurchgang 76 umfaßt an seinem Boden zwei „Täler" oder Trichter 77, um die Kühlluftströmung in die jeweiligen Gabeln oder Verzweigungen des Luftgangs 72 zu erleichtern (wie am besten in 13 dargestellt ist). Die Bezugszeichen 78 und 79 bezeichnen Rippen zur Begradigung des Luftstroms, die vertikal auf den vorderen Oberflächen der oberen bzw. unteren Oberfläche 15 und 16 ausgebildet sind. Die Rippen 78 und 79 stoßen an die inneren Oberflächen der Außenschale 2 bei Einsetzung des Batteriepakets, um so die Kühlluft vom Auslaß des Luftgangs 72 in die Auslaßanschlüsse 11 zu lenken.
Um das so konstruierte Batteriepaket 1 zu laden, greifen die Führungsschienen 55 des Ladegeräts 50 an das Paket an, wie in der ersten Ausführungsform. Bei Anbringung der Vorrichtung an dem Ladegerät 50 wird der Einlaßanschluß 9 des Pakets direkt oberhalb des Luft-Durchgangswegs 66 des Ladegeräts 50 positioniert und richtet so eine Kommunikation der Luftgängen zwischen den beiden Vorrichtungen ein.
Bei Fortschreiten des Ladevorgangs leitet der Ventilator 63 über den Luft-Durchgangsweg 66 des Ladegeräts 50, den Einlaßanschluß 9 des Pakets und den zylinderförmigen Kanal 75 Kühlluft in die Außenschale 2. Daraufhin strömt die Kühlluft durch den Führungsgang 76 der unteren Fassung 76 und den Luftgang 72 innerhalb des Innengehäuses 13 und tritt gegebenenfalls durch die Auslaßanschlüsse 11 aus dem Batteriepaket 1 nach außen aus und unterdrückt dabei einen Temperaturanstieg der Zellen durch Kühlung der Radiatorplatten 73 und 74. Insbesondere in dieser Ausführungsform werden für die Radiatorplatten 73 und 74 unter Berücksichtigung des Unterschieds der Wärmezustände zwischen den jeweiligen Zellgruppen unterschiedliche Materialien ausgewählt. Ferner haben die Zellen in der Zellgruppe 70 unterschiedliche Kontaktflächen mit der Radiatorplatte 73 und umfaßt jede der Radiatorplatten 73 und 74 Abschnitte mit unterschiedlicher Dicke. Der Zwecke dieser Merkmale der Radiatorplatten ist, eine geeignete Wärmekapazität für unterschiedliche Plattenabschnitte, die in Kontakt mit Zellen mit unterschiedlichen Eigenschaften des Wärmeaufbaus in Kontakt gebracht werden, zu schaffen. Demgemäß können diese Anordnungen wirksam mit Temperaturschwankungen, z.B. der Zellen 14a-14f, aufgrund von Temperaturanstiegen der Kühlluft in Stromabwärtsrichtung klar kommen und ein richtiges Temperaturgleichgewicht unter den Zellen 14a-14f aufrecht erhalten. Dies löst das Problem, daß bestimmte Zellen das Ende ihrer Lebensdauer schneller erreichen als andere und steigert somit die Betriebszeit der gesamten Batterie wirksamer als die Anordnung der ersten Ausführungsform. Darüber hinaus wird die Ladezeit verkürzt, da die Zellen dieser Ausführungsform gegen einen übermäßigen Wärmestau geschützt sind. In herkömmlichen Batterie-Ladegeräten wird die Ladeschaltung durch eine Reduktion des Ladestroms gestützt, was zu längeren Ladezeiten führt. Die Beziehung jedoch zwischen Temperatur und Ladezeit bedeutet auch, daß eine Kühlung erlaubt, den Ladestrom ebenfalls zu erhöhen, so daß die Ladezeit verkürzt werden.
Gemäß dieser Ausführungsform kann, da die Wärmekapazität der Radiatorplatten 73 und 74 und die Verteilung der Wärmekapazität jedem Plattentyp durch Auswahl unterschiedlicher Materialien für die Platten 73 und 74, durch die Nutzung unterschiedlicher Kontaktflächen der Zellen jeder Gruppe 70 mit der Platte 73 und durch die Bereitstellung von Abschnitten mit unterschiedlichen Dicken in den Platten 73 und 74 eingestellt werden kann, die Wärmekapazität unterschiedlicher Platten und/oder unterschiedlicher Abschnitte der Platten sehr viel leichter und wirksamer eingestellt werden. Falls mehr als eine dieser Anordnungen/Mittel kombiniert werden, wird die Einstellung der Wärmekapazität der Platten noch leichter und genauer.
In der zweiten Ausführungsform werden alle drei Merkmale (das heißt, die Auswahl unterschiedlicher Materialien für die Platten 73 und 74, die Verwendung unterschiedlicher Kontaktflächen der Zellen in jeder Gruppe 70 mit der Platte 73 und die Bereitstellung von Abschnitten mit unterschiedlichen Dicken in den Platten 73 und 74) verwendet; es können jedoch nur ein oder zwei der Merkmale genommen werden, falls damit ein geeignetes Temperaturgleichgewicht oder eine geeignete Temperaturverteilung unter den Zellen erreicht werden kann.
Die zweite Ausführungsform umfaßt einen zentralen Luftgang, der durch die Mitte des Innengehäuses 13 hindurch ausgebildet ist. Drei der oben erwähnten Mittel (das heißt, die Auswahl unterschiedlicher Materialien für unterschiedliche Typen von Platten, die Verwendung unterschiedlicher Kontaktflächen der Zellen in jeder Gruppe mit der Platte und die Bereitstellung von Abschnitten mit unterschiedlichen Dicken in den Platten) können auch noch in einem Batteriepaket mit zwei Luftgängen verwendet werden, welche entlang der äußeren Oberflächen von zwei Zellgruppen, wie in der ersten Ausführungsform, ausgebildet sind.
Das Material für die Radiatorplatte aus Metall kann z.B. ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Aluminium, Kupfer und Eisen, um eine gleichmäßige Temperaturverteilung unter den Zellen zu erreichen. Ferner kann in einer einzelnen Radiatorplatte eine Anzahl von Materialien verwendet werden, die in Kontakt mit den unterschiedlichen Zellen kommen sollen. Die Dickenverteilung und/oder die Kontaktflächen in einer der Radiatorplatten kann auch in Abhängigkeit von der Anzahl und der Anordnung von Zellen in den Zellgruppen und der Konfiguration der Luftgänge verändert werden. Zum Beispiel kann die Kontaktfläche einer Zelle mit einer Radiatorplatte eingestellt werden, indem die Kontaktfläche entlang der Achse der Zelle anstatt entlang des Umfangs der Zelle, wie in dieser Ausführungsform, vergrößert oder verkleinert wird.

Claims

Batteriepaket mit einem Gehäuse, mit einer Mehrzahl von Zellen innerhalb des Gehäuses, mit einer Radiatoreinrichtung und mit wenigsten einem Luftgang, der in dem Gehäuse ausgebildet ist und durch den ein Kühlluftstrom in das Gehäuse eintreten kann, wobei die Radiatoreinrichtung in Kontakt mit den äußeren Oberflächen der Zellen steht und Abschnitte aufweist, die jeweils mit wenigstens einer der Zellen korrespondieren, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Luftgang (72) gabelförmig zwischen den Zellen (14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f) verläuft und die Abschnitte der Radiatoreinrichtung, die in dem wenigstens einen Luftgong ausgebildet ist jeweils mit wenigstens einer der Zellen (14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f) umfänglich korrespondieren und unterschiedliche Wärmekapazitäten entsprechend der Wärmezustände der korrespondierenden Zellen (14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f) haben.
Batteriepaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmekapazität jedes Abschnitts der Radiatoreinrichtungdurch die Kontaktfläche (S1, S2, S3, S4) des Abschnitts mit der korrespondierenden Zelle (14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f) einstellbar ist.
Batteriepaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmekapazität jedes Abschnitts der Radiatoreinrichtung durch die Materialdicke des Abschnitts einstellbar ist.
Batteriepaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmekapazität jedes Abschnitts der Radiatoreinrichtung durch das Material des Abschnitts einstellbar ist.
Batteriepaket nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmekapazität jedes Abschnitts der Radiatoreinrichtung durch eine Kombination der Kontaktfläche (S1, S2, S3, S4) des Abschnitts mit der korrespondie renden Zelle (14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f), der Materialdicke des Abschnitts und der Material des Abschnitts einstellbar ist.
Batteriepaket nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen (14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f) in wenigstens eine erste Zellgruppe (71) und wenigstens eine zweite Zellgruppe (70) unterteilt sind, wobei jede Zellgruppe (70, 71) wenigstens eine Zelle (14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f) umfaßt und unterschiedliche Wärmezustände hat, und die Radiatoreinrichtung (73, 73a, 74, 74a) eine Mehrzahl von Radiatorplatten (73, 74) mit unterschiedlichen Wärmekapazitäten umfaßt, wobei jede Radiatorplatte (73, 74) in Kontakt mit einer der ersten und zweiten Zellgruppe (71,70) steht.
Batteriepaket nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zellgruppe (71) im Wesentlichen im Zentrum des Gehäuses (13) liegt und zwei zweite Zellgruppen (70) die erste Zellgruppe (71), getrennt durch den wenigstens einen gabelförmigen Luftgang (72), umschließen.
Batteriepaket nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Radiatorplatten (73, 74) eine erste Radiatorplatte (74) und zwei zweite Radiatorplatten (73) umfassen, wobei die erste Radiatorplatte (74) die erste Zellgruppe (71) um ihren gesamten Umfang herum umgibt und jede der zweiten Radiatorplatten (74) an inneren Oberflächen einer der zweiten Zellgruppen (70) anstößt, und wobei die erste Radiatorplatte (74) eine kleinere Wärmekapazität hat als jede der zweiten Radiatorplatten (73).
Batteriepaket nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Radiatorplatte (74) aus Kunstharz hergestellt ist und jede zweite Radiatorplatte (73) aus wenigstens einem Metall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, Kupfer und Eisen hergestellt ist.
Batteriepaket nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte der zweiten Radiatorplatten (73) stufenweise entlang der Stromabwärtsrichtung des Kühlluftstroms eine größere Materialdicke aufweisen.
Batteriepaket nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Zellgruppen (70) symmetrisch zueinander angeordnet sind und eine gleiche Anzahl von Zellen (14a, 14b, 14c, 14d) umfassen und die erste Zellgruppe (71) weniger Zellen (14e, 14f) als jede der zweiten Zellgruppen (70) umfaßt.
Batteriepaket nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zellgruppe (70) innere Oberflächen in Kontakt mit einer der zweiten Radiatorplatten (73) hat und jede zweite Zellgruppe als eine Reihe von Zellen angeordnet ist, welche an einer mittleren Zelle (14c) in Richtung der inneren Oberfläche gebogen verläuft, wobei der Abschnitt jeder zweiten Radiatorplatte (73), welcher mit der mittleren Zelle (14c) korrespondiert, zwei Wülste (73a) umfaßt, die an die mittlere Zelle (14c) angrenzen und diese zwischen sich aufnehmen.
Batteriepaket nach Anspruch 12, in welchem jeder Wulst (73a) eine größere Materialdicke aufweist als der Rest der zweiten Radiatorplatte (73).