DE102014224575A1

DE102014224575A1 - Akkuvorrichtung

Info

Publication number: DE102014224575A1
Application number: DE102014224575.3A
Authority: DE
Inventors: Wolf Zahn; Constanze Sorhage; Thilo Jochen Koeder; Anja Koenig; Chee Seng Loh
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2016-06-02
Also published as: EP3227941A1; CN107004799A; US20170331083A1; WO2016087132A1

Abstract

Es wird eine Akkuvorrichtung, insbesondere Handwerkzeugmaschinenakkuvorrichtung, mit zumindest einer hochfunktionalen Energiespeichereinheit (12a; 12b, 14b; 12c; 12d; 12e; 12f; 12g) vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Akkuvorrichtung.
Es wird eine Akkuvorrichtung, insbesondere Handwerkzeugmaschinenakkuvorrichtung, mit zumindest einer hochfunktionalen Energiespeichereinheit vorgeschlagen.
Dadurch kann ein vorhandener Bauraum besonders vorteilhaft genutzt werden. Es kann eine besonders kompakte Akkuvorrichtung bereitgestellt werden. Es kann eine besonders leichte Akkuvorrichtung bereitgestellt werden. Es kann eine je nach Anwendungsfall besonders gut angepasste Akkuvorrichtung bereitgestellt werden. Es kann in Abhängigkeit von einem Anwendungsfall eine Akkuvorrichtung mit einer besonders hohen Betriebsspannung und/oder mit einem besonders hohen Betriebsstrom und/oder mit einer besonders hohen Kapazität bereitgestellt werden. Unter einer „Akkuvorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Vorrichtung zum temporären Speichern elektrischer Energie verstanden werden. Vorzugsweise ist die Akkuvorrichtung zu einer Energieversorgung einer elektrischen Maschine, insbesondere einer Handwerkzeugmaschine vorgesehen. Bevorzugt ist die Akkuvorrichtung insbesondere zu einer Energieversorgung einer Antriebseinheit der elektrischen Maschine vorgesehen. Bevorzugt ist die Akkuvorrichtung dazu vorgesehen, werkzeugfrei lösbar mit der elektrischen Maschine verbunden zu werden. Besonders bevorzugt weist die Akkuvorrichtung ein Gehäuse auf, das in einem verbundenen Zustand nur teilweise von einem Gehäuse der elektrischen Maschine umgeben ist. Unter einer „Energiespeichereinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, elektrische Energie zu speichern und bereitzustellen. Vorzugsweise weist die Energiespeichereinheit zumindest eine elektrochemische Zelle auf. Vorzugsweise ist die Energiespeichereinheit wiederaufladbar ausgebildet. Unter einer „hochfunktionalen“ Energiespeichereinheit soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Energiespeichereinheit verstanden werden, die angepasste Leistungsparameter aufweist. Vorzugsweise sind die Leistungsparameter an einen Anwendungsfall angepasst. Unter einem „Leistungsparameter“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Bauform, eine Größe, eine gravimetrische Energiedichte, eine gravimetrische Leistungsdichte und/oder eine Spannungsdichte verstanden werden. Unter einer „gravimetrischen Dichte“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine auf eine Masse bezogene Größe verstanden werden. Unter einer „Untereinheit“ einer Energiespeichereinheit soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine von einer Hülle umschlossene Einheit verstanden werden, die einzeln kontaktiert werden kann.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Energiespeichereinheit als eine hochintegrale Energiespeichereinheit ausgebildet ist. Dadurch kann ein besonders hoher Füllungsgrad eines für die Energiespeichereinheit vorgesehenen Lagerbereichs erreicht werden. Unter einer „hochintegralen“ Energiespeichereinheit soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Energiespeichereinheit verstanden werden, deren Abmessungen und/oder Bauform an einen Anwendungsfall angepasst ist, beispielsweise an Abmessungen eines für die Energiespeichereinheit vorgesehenen Lagerbereichs. Unter einem „Füllungsgrad“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Verhältnis eines in einem montierten Zustand von der Energiespeichereinheit eingenommenen Raums zu einem für eine Energiespeicherung vorgesehenen Raum verstanden werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die zumindest eine Energiespeichereinheit eine von einem Kreis verschiedene Grundfläche auf. Dadurch kann eine besonders flexibel einsetzbare Energiespeichereinheit bereitgestellt werden. Ein Füllungsgrad kann weiter erhöht werden. Unter einer „Grundfläche“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Fläche an einem Rand eines Körpers verstanden werden, die einem Querschnitt des Körpers in verschiedenen Abständen von dem Rand, vorzugsweise in beliebigem Abstand von dem Rand entspricht. Vorzugsweise ist die Energiespeichereinheit in Form eines Prismas ausgebildet und die Grundfläche ist als eine Prismengrundfläche ausgebildet. In vorteilhafter Weise ist die Energiespeichereinheit als ein gerades Prisma ausgebildet. Bevorzugt weist die Energiespeichereinheit eine zumindest im Wesentlichen polygonale Grundfläche auf. Unter einer „im Wesentlichen polygonalen“ Fläche soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Fläche verstanden werden, die von einer exakt polygonalen Fläche um weniger als 10 Prozent, bevorzugt um weniger als 5 Prozent und besonders bevorzugt um weniger als 2 Prozent abweicht, beispielsweise aufgrund von bogenförmigen Verbindungen von Kanten anstelle von Ecken. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Energiespeichereinheit eine Mehrzahl von Untereinheiten auf, die jeweils eine von einem Kreis verschiedene Grundfläche aufweisen. Dadurch kann die Energiespeicher in vorteilhafter Weise skaliert werden, d.h. eine Größe und/oder Leistungsparameter können angepasst werden. Vorteilhaft sind die Untereinheiten jeweils in Form eines Prismas, bevorzugt jeweils in Form eines geraden Prismas ausgebildet. Dadurch kann ein besonders einfacher Aufbau der Energiespeichereinheit erreicht werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Grundfläche der Energiespeichereinheit dreieckig ausgebildet oder die Energiespeichereinheit weist zumindest eine Untereinheit auf, die eine dreieckige Grundfläche aufweist. Dadurch kann ein für eine Energiespeicherung vorgesehener Raum besonders flexibel gestaltet werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Grundfläche mehr als vier Kanten auf oder die Energiespeichereinheit weist zumindest eine Untereinheit mit einer Grundfläche mit mehr als vier Kanten auf. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Grundfläche der Energiespeichereinheit zumindest im Wesentlichen kreisförmig sein oder eine ovale Form aufweisen. Dadurch kann eine Form der Energiespeichereinheit besonders flexibel an einen für die eine Energiespeicherung vorgesehenen Raum angepasst werden. In vorteilhafter Weise umfasst die Energiespeichereinheit zwei Kontaktmittel, die an zwei verschiedenen Kanten angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Kontaktmittel an zwei verschiedenen Kanten der Grundfläche angeordnet. Dadurch kann eine besonders robuste und kurzschlusssichere Kontaktierung der Energiespeichereinheit erreicht werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Kontaktmittel an zwei zueinander benachbarten Kanten der Energiespeichereinheit angeordnet. Dadurch kann ein Bauraum für eine Kontaktierung besonders vorteilhaft genutzt werden. Ein für die Energiespeichereinheit vorzusehender Bauraum kann weiter reduziert werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Energiespeichereinheit zumindest zwei Untereinheiten aufweist, die unterschiedlich groß sind. Dadurch kann die Energiespeichereinheit in besonders vorteilhafter Weise skaliert werden. Leistungsparameter der Energiespeichereinheit können besonders einfach über einen besonders großen Bereich verändert und/oder an einen Einsatzzweck angepasst werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die zumindest zwei Untereinheiten um mindestens 20 Prozent voneinander verschiedene Volumina auf. Dadurch kann eine besonders flexibel anpassbare Energiespeichereinheit bereitgestellt werden. Bevorzugt weichen die Volumina um mindestens 30 Prozent und besonders bevorzugt um mindestens 50 Prozent voneinander ab. In vorteilhafter Weise weichen die zumindest zwei Untereinheiten in zumindest einer Erstreckungsrichtung um mindestens 20 Prozent voneinander ab. Dadurch kann eine Anpassung an einen Bauraum weiter optimiert werden. Bevorzugt weichen die zumindest zwei Untereinheiten in zumindest einer Erstreckungsrichtung um mindestens 30 Prozent und besonders bevorzugt um mindestens 50 Prozent voneinander ab.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die zumindest eine Energiespeichereinheit zumindest zwei Untereinheiten mit unterschiedlichen Ausformungen auf. Dadurch kann eine Anpassung an ein für eine Energiespeicherung vorgesehenen Lagerbereich weiter optimiert werden. Ein Leervolumen kann vermieden werden. Unter unterschiedlichen „Ausformungen“ sollen in diesem Zusammenhang insbesondere unterschiedliche Abmessungsverhältnisse verstanden werden. Vorzugsweise weisen die Untereinheiten unterschiedliche geometrische Grundformen auf, beispielsweise unterschiedliche Prismenformen, die sich insbesondere in einer Anzahl von Kanten einer Grundfläche unterscheiden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Akkuvorrichtung ein Gehäuse umfasst, das zumindest zwei Lagerbereiche mit unterschiedlichen Lagerraumabmessungen aufweist, die jeweils zu einer Lagerung für eine an den jeweiligen Lagerbereich angepasste Untereinheit der zumindest einen Energiespeichereinheit vorgesehen sind. Dadurch kann ein besonders hoher Füllungsgrad des Lagerbereichs erreicht werden. Vorzugsweise wird der Lagerbereich von dem Gehäuse begrenzt. Unter „angepasst“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Untereinheit in zumindest einer Raumrichtung eine Abmessung aufweist, die einer Abmessung des Lagerbereichs in der Raumrichtung an einem für die Untereinheit vorgesehenen Ort entspricht. Bevorzugt weist die angepasste Untereinheit in zwei Raumrichtungen jeweils eine Abmessung auf, die jeweils Abmessungen des Lagerbereichs entsprechen. Besonders bevorzugt weist die angepasste Untereinheit in drei Raumrichtungen jeweils eine Abmessung auf, die jeweils Abmessungen des Lagerbereichs entsprechen. Vorzugsweise ist in einem montierten Zustand zumindest eine Fläche der angepassten Untereinheit mit einer Fläche des Gehäuses in Kontakt. Bevorzugt sind zumindest zwei und besonders bevorzugt zumindest drei, vier, fünf oder sechs Flächen der angepassten Untereinheit jeweils mit einer Fläche des Gehäuses in Kontakt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Energiespeichereinheit eine Grundfläche mit einem gestuften Rand auf. Dadurch kann die Grundfläche an eine gebogene Kontur eines Lagerbereichs angenähert werden und ein Füllungsgrad weiter erhöht werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Akkuvorrichtung zumindest ein Funktionselement auf, das in einem montierten Zustand auf zumindest zwei Seiten von der zumindest einen Energiespeichereinheit umgeben ist. Dadurch kann das Funktionselement besonders effizient eingesetzt werden. Das Funktionselement kann besonders geschützt angeordnet werden. Eine Beschädigung des Funktionselements kann vermieden werden. Es kann eine besonders robuste Akkuvorrichtung bereitgestellt werden. Ein Ort des Funktionselements kann besonders flexibel festgelegt werden. Ein vorhandener Bauraum kann besonders vorteilhaft genutzt werden. Unter einem „Funktionselement“ soll ein Bauteil verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, zumindest einen Betriebsparameter der Akkuvorrichtung zu erfassen, zu ändern und/oder zu Regeln. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Funktionselement als ein Mess- und/oder Regelelement ausgebildet. Dadurch kann eine hohe Signalqualität und/oder Regelqualität erreicht werden. Unter einem Mess- und/oder Regelelement soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Sensor, beispielsweise ein NTC-Element, verstanden werden oder ein Kühlelement, Heizelement und/oder Isolationselement verstanden werden. Es ist denkbar, dass das Funktionselement als eine elektronische Einheit ausgebildet ist und/oder eine Leiterplatte umfasst. Es ist denkbar, dass das Funktionselement zu einem Datenaustausch, beispielsweise zu einem drahtlosen Datenaustausch vorgesehen ist. Es ist denkbar, dass das Funktionselement als ein magnetisches Halteelement oder Aufbewahrungselement, beispielsweise zu einer Aufbewahrung für eines oder mehrere Einsatzwerkzeuge oder von Schrauben ausgebildet ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Akkuvorrichtung eine Gehäuseschale auf, von der beabstandet das Funktionselement angeordnet ist. Dadurch können Punktspannungen in der Gehäuseschale und/oder in Gehäuseelementen vermieden werden. In vorteilhafter Weise umfasst die Akkuvorrichtung Gehäuseelemente, die dazu vorgesehen sind, das Funktionselement aufzunehmen. Dadurch kann ein zusätzlicher Bauraumbedarf für das Funktionselement verringert oder vermieden werden. Unter einem Gehäuseelement soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein internes Stützelement, ein Trennelement und/oder eine Zellhalterung verstanden werden.
In vorteilhafter Weise umfasst die Akkuvorrichtung ein Lademittel, das zu einer drahtlosen Energieübertragung in die zumindest eine Energiespeichereinheit vorgesehen ist. Dadurch kann ein Lademittel besonders platzsparend in dem Gehäuse der Akkuvorrichtung angeordnet werden. Ein Volumenzuwachs durch das Lademittel kann begrenzt werden. Es kann eine besonders komfortable Ladefunktion bereitgestellt werden. Unter einem Lademittel soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, eine drahtlos übertragene Energie in einen elektrischen Strom zum Aufladen der Energiespeichereinheit umzuwandeln. Unter einer „drahtlosen“ Energieübertragung soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine elektromagnetische, insbesondere eine induktive Energieübertragung verstanden werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Lademittel eine Induktionsspule auf. Vorzugsweise ist die Induktionsspule als Sekundärspule ausgebildet, die dazu vorgesehen ist, mit einer außerhalb des Gehäuses der Akkuvorrichtung angeordneten Primärspule zu der drahtlosen Energieübertragung zusammenzuwirken.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Energiespeichereinheit als eine hocheffiziente Energiespeichereinheit ausgebildet ist. Dadurch kann ein benötigter Bauraum für die Energiespeichereinheit weiter reduziert werden. Es kann eine besonders leichte Akkuvorrichtung bereitgestellt werden. Es kann ein hoher Benutzerkomfort erreicht werden. Unter einer hocheffizienten Energiespeichereinheit soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Energieeinheit verstanden werden, die in zumindest einem Betriebsmodus eine gravimetrische Energiedichte von mehr als 120 Wh/kg, bevorzugt von mehr als 150 Wh/kg und besonders bevorzugt von mehr als 170 Wh/kg aufweist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Energiespeichereinheit in zumindest einem Betriebsmodus eine gravimetrische Leistungsdichte von 500 W/kg, bevorzugt von 540 W/kg und besonders bevorzugt von 560 W/kg auf. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Energiespeichereinheit einen geringen Innenwiderstand auf. Dadurch kann eine Parallelschaltung von Energiespeichereinheiten vermieden werden. Es kann eine kompakte Akkuvorrichtung bereitgestellt werden. Es kann eine Akkuvorrichtung für Einsätze mit einem hohen Strombedarf bereitgestellt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die zumindest eine Energiespeichereinheit in zumindest einem Betriebsmodus eine Spannungsdichte von mindestens 1,2 mV/mm³ auf. Dadurch kann eine geringe Mindestgröße für die Akkuvorrichtung erreicht werden. Es kann eine besonders vielfältig einsetzbare Akkuvorrichtung bereitgestellt werden. Es kann eine Akkuvorrichtung für einen großen Einsatzbereich bereitgestellt werden. Es kann eine besonders leichte Akkuvorrichtung bereitgestellt werden. Unter einer „Spannungsdichte“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Verhältnis von einer bereitgestellten elektrischen Spannung zu einem von der Energiespeichereinheit erfüllten Volumen verstanden werden. Vorzugsweise weist die Energiespeichereinheit eine Spannungsdichte von mindestens 1,2 mV/mm³ zumindest in einem unbelasteten Zustand auf. Bevorzugt weist die Energiespeichereinheit eine Spannungsdichte von min destens 1,4 mV/mm³, besonders bevorzugt von mindestens 1,6 mV/mm³ auf.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Akkuvorrichtung eine Betriebsspannung von mindestens 18 V aufweist, welche von der zumindest einen Energiespeichereinheit in zumindest einem Betriebsmodus bereitgestellt wird. Dadurch kann eine gleichzeitig kompakte und leistungsstarke Akkuvorrichtung bereitgestellt werden. Es kann eine besonders leichte Akkuvorrichtung für Einsätze mit einem Mindestspannungsbedarf und kurzer Einsatzdauer bereitgestellt werden. Ein Einsatzbereich der Akkuvorrichtung kann weiter vergrößert werden. Unter einer „Betriebsspannung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Nominalspannung verstanden werden, deren Wert zwischen einer Ladeschlussspannung und einer Entladeschlussspannung liegt. Vorzugsweise weist die Akkuvorrichtung eine Betriebsspannung von mindestens 24 V, bevorzugt von mindestens 30 V und besonders bevorzugt von mindestens 36 V auf.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die zumindest eine Energiespeichereinheit eine Lithium-Ionen-Zelle auf. Dadurch kann eine besonders langlebige Energiespeichereinheit bereitgestellt werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Lithium-Ionen-Zelle als eine Lithium-Polymer-Zelle ausgebildet. Dadurch kann auf einfache Weise eine Energiespeichereinheit mit einer an einen Lagerbereich angepassten Form bereitgestellt werden. In vorteilhafter Weise weist die Energiespeichereinheit zumindest eine Pouch-Zelle auf. Dadurch kann eine besonders leichte Energiespeichereinheit bereitgestellt werden. Die Energiespeichereinheit kann in vorteilhafter Weise skaliert werden. Es kann eine Energiespeichereinheit mit einer großen Zahl elektrochemischer Zellen bereitgestellt werden. Eine Magnetisierbarkeit der Hülle kann begrenzt werden. Unter einer „Pouch-Zelle“ soll in diesem Zusammenhang eine elektrochemische Zelle verstanden werden, die eine Folienhülle aufweist. Vorzugsweise ist die Folienhülle als eine mit einem Isolator beschichtete Aluminiumfolie ausgebildet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Energiespeichereinheit zumindest eine Hülle auf, die zumindest im Wesentlichen nicht magnetisierbar ist. Dadurch können bei einem drahtlosen Ladevorgang parasitäre Effekte vermieden werden. Es kann eine besonders effizient drahtlos aufladbare Energiespeichereinheit bereitgestellt werden. Unter einer „Hülle“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Element verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, eine elektrochemische Zelle zumindest im Wesentlichen vollständig zu umgeben. Vorzugsweise ist die Hülle zumindest im Wesentlichen dicht, insbesondere gasdicht, ausgebildet. Unter zumindest im Wesentlichen „nicht magnetisierbar“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere diamagnetisch oder paramagnetisch verstanden werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Energiespeichereinheit eine Mehrzahl von Untereinheiten auf, die jeweils eine Hülle aufweisen, die zumindest im Wesentlichen nicht magnetisierbar ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Hülle biegeweich ausgebildet. Dadurch kann ein besonders einfacher Montagevorgang erreicht werden. Unter „biegeweich“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest lokal zerstörungsfrei verformbar, insbesondere teilelastisch verformbar, verstanden werden.
Ferner wird ein System umfassend eine Handwerkzeugmaschine und eine erfindungsgemäße Akkuvorrichtung vorgeschlagen. Dadurch kann eine Form der Akkuvorrichtung an einem Gesamtdesign für das System ausgerichtet werden. Es kann ein besonders kompaktes System bereitgestellt werden. Es kann ein besonders leichtes System bereitgestellt werden. Es kann ein hoher Benutzerkomfort erreicht werden. Unter einer Handwerkzeugmaschine soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine elektrische Handwerkzeugmaschine verstanden werden, beispielsweise eine Bohrmaschine, ein Akkuschrauber, ein Schleifer, eine Säge, ein Schleifer oder eine Multifunktionsmaschine.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Akkuvorrichtung eine mechanische Schnittstelleneinheit und elektrische Schnittstelleneinheit zu einer lösbaren elektrischen und mechanischen Verbindung mit der Handwerkzeugmaschine aufweist. Dadurch kann eine auswechselbare Akkuvorrichtung bereitgestellt werden. Die Akkuvorrichtung kann in einem von der Handwerkzeugmaschine gelösten Zustand aufgeladen werden. Es kann ein hoher Benutzerkomfort erreicht werden. Es ist denkbar, dass die Akkuvorrichtung dazu vorgesehen ist, in einem Zustand aufgeladen zu werden, in dem sie mit der Handwerkzeugmaschine verbunden ist. Es ist denkbar, dass die Handwerkzeugmaschine dazu vorgesehen ist, zu einem Ladevorgang der Akkuvorrichtung mit einem Stromnetz elektrisch verbunden zu werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das System eine Ersatzakkuvorrichtung, die eine mechanische Schnittstelleneinheit und elektrische Schnittstelleneinheit, die analog zu der mechanischen Schnittstelleneinheit und elektrischen Schnittstelleneinheit der Akkuvorrichtung ausgebildet ist, sowie einen von der Akkuvorrichtung verschiedenen Energiespeicheraufbau, aufweist. Dadurch kann ein besonders robustes System bereitgestellt werden. Es kann ein großer Einsatzbereich des Systems erreicht werden. Unter einer „Ersatzakkuvorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Vorrichtung zum temporären Speichern elektrischer Energie verstanden werden. Vorzugsweise ist die Ersatzakkuvorrichtung funktional äquivalent zu der Akkuvorrichtung ausgebildet. Unter einem „verschiedenen“ Energiespeicheraufbau soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Akkuvorrichtung und die Ersatzakkuvorrichtung Energiespeichereinheiten umfassen, die einen unterschiedlichen geometrischen Aufbau, unterschiedlich ausgebildete Untereinheiten, eine unterschiedliche Anordnung der Untereinheiten und/oder unterschiedliche elektrochemische Zelltypen aufweisen.
Die erfindungsgemäße Akkuvorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Akkuvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind sieben Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
1 ein System mit einer Handwerkzeugmaschine und einer erfindungsgemäßen Akkuvorrichtung in einer Seitenansicht,
2 eine schematische Explosionszeichnung der Akkuvorrichtung,
3 eine schematische Explosionszeichnung einer Ersatzakkuvorrichtung des Systems,
4 die Akkuvorrichtung in einer teilgeschnittenen Seitenansicht entlang einer Einsteckrichtung,
5 die Akkuvorrichtung in einer teilgeschnittenen Seitenansicht senkrecht zu der Einsteckrichtung,
6 ein Ausführungsbeispiel einer Akkuvorrichtung mit zwei Kompartimenten in einer teilgeschnittenen Seitenansicht senkrecht zu der Einsteckrichtung,
7 ein Ausführungsbeispiel einer Akkuvorrichtung mit einer alternativen Anordnung eines Funktionselements in einer teilgeschnittenen Seitenansicht senkrecht zu der Einsteckrichtung,
8 ein Ausführungsbeispiel einer Akkuvorrichtung mit einem Lademittel in einer schematischen Explosionszeichnung,
9 ein Ausführungsbeispiel einer Akkuvorrichtung mit einer alternativen Gehäuseform,
10 Untereinheiten einer Energiespeichereinheit der Akkuvorrichtung in einer Seitenansicht,
11 ein Ausführungsbeispiel einer Akkuvorrichtung mit einem Gehäuse mit drei winkelversetzt angeordneten Untereinheiten in einer Aufsicht,
12 und ein Ausführungsbeispiel einer Akkuvorrichtung mit einem Gehäuse mit drei winkelversetzt angeordneten Paaren von Untereinheiten einer Energiespeichereinheit in einer Aufsicht.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt ein System 84a umfassend eine Handwerkzeugmaschine 86a und eine Akkuvorrichtung 10a. Die Handwerkzeugmaschine 86a ist als eine elektrische Handwerkzeugmaschine 86a ausgebildet. Die Handwerkzeugmaschine 86a ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein Akkuschrauber ausgebildet. Die Handwerkzeugmaschine 86a umfasst einen Grundkörper 98a und einen Griff 100a. Die Handwerkzeugmaschine 86a weist eine elektrische Antriebseinheit 102a auf, die als ein Elektromotor ausgebildet ist, sowie eine Werkzeugaufnahme 104a, die zu einer Aufnahme eines nicht näher dargestellten Einsatzwerkzeugs, wie beispielsweise einer Schraubendreherklinge vorgesehen ist. Der Griff 100a ist in einem Winkel zu dem Grundkörper 98a an einer Seite des Grundkörpers 98a angeordnet. In einem Betriebszustand umfasst ein Benutzer den Griff 100a mit einer oder mit beiden Händen und hält und/oder führt die Handwerkzeugmaschine 86a.
Die Akkuvorrichtung 10a des Systems 84a ist dazu vorgesehen, Energie zu speichern und die Antriebseinheit 102a der Handwerkzeugmaschine 86a mit elektrischer Energie zu versorgen. Es ist denkbar, dass die Akkuvorrichtung 10a dazu vorgesehen ist, weitere Einheiten der Handwerkzeugmaschine mit elektrischer Energie zu versorgen, wie beispielsweise eine Anzeige und/oder eine Steuer- und/oder Regeleinheit. Die Akkuvorrichtung 10a weist eine Energiespeichereinheit 12a auf, die dazu vorgesehen sind, elektrische Energie zu speichern und die Antriebseinheit 102a der Handwerkzeugmaschine 86a mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Akkuvorrichtung 10a weist ferner ein Gehäuse 56a auf, das dazu vorgesehen ist, Bauteile der Akkuvorrichtung 10a zu lagern und zu schützen. Das Gehäuse 56a ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet. Das Gehäuse 56a ist dazu vorgesehen, die Energiespeichereinheit 12a zu lagern und zu schützen. Das Gehäuse 56a ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem festen Kunststoff ausgebildet. Das Gehäuse 56a weist eine im Wesentlichen ebene Gehäusegrundseite 106a auf. Das Gehäuse 56a umfasst einen Gehäusedeckel 108a und einen Gehäuseboden 110a, die eine Gehäuseschale 112a ausbilden. Es ist denkbar, dass das Gehäuse eine von zwei abweichende Zahl von Gehäuseteilen aufweist. Die Gehäuseschale 112a umgibt in einem montierten Zustand die Energiespeichereinheit 12a. Die Gehäuseschale 112a bildet eine äußere Hülle der Akkuvorrichtung 10a aus.
Die Akkuvorrichtung 10a weist eine mechanische Schnittstelleneinheit 88a und eine elektrische Schnittstelleneinheit 90a zu einer lösbaren elektrischen und mechanischen Verbindung mit der Handwerkzeugmaschine 86a auf (vgl. 2). Die Schnittstelleneinheiten 88a, 90a sind an einer der Gehäusegrundseite 106a gegenüberliegenden Schnittstellenseite 114a der Akkuvorrichtung 10a angeordnet. Die Akkuvorrichtung 10a weist ferner zwei Stirnflächen 116a, 118a und zwei Seitenflächen 120a, 122a auf. Der Griff 100a der Handwerkzeugmaschine 86a weist eine Aufnahme auf, die den Schnittstelleneinheiten 88a, 90a der Akkuvorrichtung 10a entspricht. Die Schnittstelleneinheiten 88a, 90a und die Aufnahme des Griffs 100a sind dazu vorgesehen, mittels einer Einsteckbewegung miteinander verbunden zu werden. Die Akkuvorrichtung 10a weist ein Einsteckrichtung 124a auf. Die Einsteckrichtung 124a ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel parallel zu der Gehäusegrundseite 106a ausgerichtet. Das Gehäuse 56a ist an der Schnittstellenseite 114a stufenförmig ausgebildet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse 56a an einem Stufenübergang zwei Führungselemente 126a auf, die jeweils als eine Nut in Einsteckrichtung 124a ausgebildet sind. Eines der Führungselemente 126a ist in der 2 sichtbar. Die Schnittstelleneinheiten 88a, 90a weisen einen gemeinsamen Einschubbereich auf, den die Aufnahme im Griff 100a in einem verbundenen Zustand umschließt. In dem verbundenen Zustand sind die Gehäusegrundseite 106a, die Stirnflächen 116a, 118a und die Seitenflächen 120a, 122a freiliegend. Die Schnittstelleneinheiten 88a, 90a sind im Wesentlichen spiegelsymmetrisch ausgebildet, bezogen auf eine Ebene senkrecht zu der Schnittstellenseite 114a.
Die mechanische Schnittstelleneinheit 88a umfasst ein federbelastetes Rastelement 128a, das dazu vorgesehen ist, die Akkuvorrichtung 10a in der Handwerkzeugmaschine 86a zu verrasten. Das Rastelement 128a ist schwenkbar an der Schnittstellenseite 114a gelagert und ragt in einer Rastposition über die Schnittstellenseite 114a hinaus. Das Rastelement 128a ist zu einer formschlüssigen Verbindung mit einem nicht näher dargestellten entsprechenden Element in der Aufnahme des Griffs 100a für die Akkuvorrichtung 10a vorgesehen. Die Schnittstelleneinheit 88a weist ein Entriegelungselement 130a auf. Das Entriegelungselement 130a ist mit dem Rastelement 128a verbunden und dazu vorgesehen, das Rastelement 128a entgegen einer Federkraft zu schwenken und in die Schnittstellenseite 114a zu einer Entriegelung zu versenken. Die Akkuvorrichtung 10a ist dazu vorgesehen, ausgehend von einem verbundenen Zustand werkzeuglos und zerstörungsfrei von der Handwerkzeugmaschine 86a gelöst zu werden.
Die elektrische Schnittstelleneinheit 90a umfasst eine elektrische Kontakteinheit 132a, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von Kontaktfedern aufweist. Die Aufnahme der Handwerkzeugmaschine 86a weist eine entsprechende Kontakteinheit auf, die in einem verbundenen Zustand mit der Kontakteinheit 132a der Schnittstelleneinheit 90a einen elektrischen Kontakt zu einer Übertragung von elektrischer Energie von der Akkuvorrichtung 10a zu der Handwerkzeugmaschine 86a herstellt. Es ist denkbar, dass die Akkuvorrichtung 10a eine Anzeige aufweist, die dazu vorgesehen ist, dem Benutzer einen Ladevorgang und/oder einen Ladezustand der Akkuvorrichtung 10a anzuzeigen und die beispielsweise eine LED oder eine Mehrzahl von LEDs umfasst.
Das System 84a umfasst ferner eine Ersatzakkuvorrichtung 92a, die dazu vorgesehen ist, gegen die Akkuvorrichtung 10a ausgetauscht zu werden (vgl. 3). Die Ersatzakkuvorrichtung 92a ist dazu vorgesehen, alternativ zu der Akkuvorrichtung 10a mit der Handwerkzeugmaschine 86a verbunden zu werden. Die Ersatzakkuvorrichtung 92a umfasst analog zu der Akkuvorrichtung 10a ein Gehäuse mit einem Gehäusedeckel 134a und einem Gehäuseboden 136a. Die Ersatzakkuvorrichtung 92a umfasst eine mechanische Schnittstelleneinheit 94a und eine elektrische Schnittstelleneinheit 96a, die jeweils analog zu der mechanischen Schnittstelleneinheit 88a und elektrischen Schnittstelleneinheit 90a der Akkuvorrichtung 10a ausgebildet sind. Die mechanische Schnittstelleneinheit 94a umfasst zwei Führungselemente 138a, ein Rastelement 140a und ein Entriegelungselement 142a, die jeweils analog zu den Führungselementen 126a, dem Rastelement 128a und dem Entriegelungselement 130a der Akkuvorrichtung 10a ausgebildet sind. Die elektrische Schnittstelleneinheit 94a umfasst eine Kontakteinheit 144a mit einer Mehrzahl von Kontaktelementen. Die Kontakteinheit 144a ist analog zu der Kontakteinheit 132a der Akkuvorrichtung 10a ausgebildet. Die Ersatzakkuvorrichtung 92a weist einen von der Akkuvorrichtung 10a verschiedenen Energiespeicheraufbau auf. Die Ersatzakkuvorrichtung 92a weist eine Energiespeichereinheit 146a auf. Die Energiespeichereinheit 146a ist verschieden von der Energiespeichereinheit 12a der Akkuvorrichtung 10a ausgebildet. Die Energiespeichereinheit 146a der Ersatzakkuvorrichtung 92a weist eine Mehrzahl von Untereinheiten 148a–156a auf. Die Untereinheiten 148a–156a sind analog zueinander ausgebildet. Die Untereinheiten 148a–156a weisen jeweils eine elektrochemische Zelle auf. Die Untereinheiten 148a–156a weisen eine gleiche Nominalspannung von 3,6 V auf. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Untereinheiten 148a–156a in Reihe geschaltet. Die Ersatzakkuvorrichtung 92a weist eine Nominalspannung von 18 V auf. Die Untereinheiten 148a–156a weisen eine gleiche geometrische Form auf. Die Untereinheiten 148a–156a sind jeweils als eine Rundzelle ausgebildet und weisen eine gleiche kreiszylindrische Form auf.
Die Energiespeichereinheit 12a der Akkuvorrichtung 10a ist als eine hochfunktionale Energiespeichereinheit 12a ausgebildet. Die Energiespeichereinheit 12a ist als eine hochintegrale Energiespeichereinheit 12a ausgebildet und füllt einen für die Energiespeichereinheit 12a vorgesehenen Raum zu 98 Prozent aus. Die Energiespeichereinheit 12a umfasst eine Mehrzahl von Untereinheiten 36a–46a (vgl. 2). Die Untereinheiten 36a–46a umfassen jeweils eine elektrochemische Zelle. Die Untereinheiten 36a–46a weisen eine gleiche Nominalspannung von 3,6 V auf. Die Energiespeichereinheit 12a umfasst in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sechs Untereinheiten 36a–46a. Die Akkuvorrichtung 10a umfasst eine nicht näher dargestellte Regeleinheit, die dazu vorgesehen ist, Ladeströme und Entladeströme zu regeln und/oder zu überwachen. Die Regeleinheit ist als eine elektronische Einheit ausgebildet.
Die Untereinheiten 36a–46a sind jeweils in Form eines geraden Prismas ausgebildet. Die Untereinheiten 36a–46a weisen jeweils eine Grundfläche 16a–26a auf. Die Grundflächen 16a–26a erstrecken sich in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils entlang einer Haupterstreckungsrichtung der Untereinheiten 36a–46a. Die Grundflächen 16a–26a der verschiedenen Untereinheiten 36a–46a sind parallel zueinander angeordnet. Die Grundflächen 16a–26a sind jeweils in einem montierten Zustand parallel zu der Gehäusegrundseite 106a der Akkuvorrichtung 10a ausgerichtet. Die Untereinheiten 36a–46a bilden einen Stapel aus. Die Stapelrichtung ist senkrecht zu der Gehäusegrundseite 106a ausgerichtet. Der Stapel weist an einer Oberseite eine randständige Untereinheit 36a auf und an einer Unterseite zwei randständige Untereinheiten 44a, 46a auf. Die randständigen Untereinheiten 36a, 44a, 46a sind in einem montierten Zustand jeweils entlang ihrer Haupterstreckung in flächigem Kontakt mit der Gehäuseschale 112a. Es ist denkbar, dass die randständigen Untereinheiten 36a, 44a, 46a mit Elementen in flächigem Kontakt sind, die entlang der Gehäuseschale 112a angeordnet sind, beispielsweise Funktionselemente wie Sensoren und/oder Regelelemente. Es ist auch denkbar, dass die Grundflächen 16a–26a der Untereinheiten 36a–46a oder eines Teils der Untereinheiten 36a–46a senkrecht zu der Gehäusegrundseite 106a oder in einem anderen Winkel zu der Gehäusegrundseite 106a angeordnet sind. Die Grundflächen 16a–26a sind jeweils von einem Kreis verschieden. Die Grundflächen 16a–26a sind jeweils als ein Polygon ausgebildet. Die Grundflächen 16a–26a sind jeweils rechteckig ausgebildet. Die Untereinheiten 36a–46a sind jeweils in Form eines flachen Quaders ausgebildet. Es ist denkbar, dass die Energiespeichereinheit 12a nur eine Untereinheit und damit nur eine von einem Kreis verschiedene Grundfläche aufweist.
Die Untereinheiten 36a–46a der Energiespeichereinheit 12a sind jeweils als eine Pouch-Zelle ausgebildet. Die Untereinheiten 36a–46a weisen jeweils eine biegeweiche Hülle 80a, 82a auf (vgl. 4). Die Untereinheiten 36a–46a weisen jeweils analog zueinander ausgebildete Hüllen 80a, 82a auf, weshalb im Folgenden nur eine erste Untereinheit 36a und eine weitere Untereinheit 38a näher beschrieben wird. Die Hüllen 80a, 82a sind jeweils dazu vorgesehen, ein Zellvolumen dicht zu umschließen. Die Hüllen 80a, 82a weisen jeweils einen Folienverbund auf, der Folienlagen aus unterschiedlichen Materialien umfasst. Die Hüllen 80a, 82a weisen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine beschichtete Aluminiumfolie auf. Die Hüllen 80a, 82a sind an einer Zellenoberfläche jeweils örtlich verformbar ausgebildet. Die Hüllen 80a, 82a sind jeweils dazu vorgesehen, sich an eine Kontaktfläche anzuschmiegen. Die Hüllen 80a, 82a sind jeweils im Wesentlichen nicht magnetisierbar. Die Hüllen 80a, 82a sind jeweils paramagnetisch ausgebildet. Die Hülle 80a einer Untereinheit 36a und die Hülle 82a einer benachbart angeordneten Untereinheit sind in einem montierten Zustand flächig miteinander in Kontakt. Es ist denkbar, dass die Energiespeichereinheit 12a eine einzige Untereinheit umfasst und eine einzige Hülle aufweist.
Die Untereinheiten 36a–46a der Energiespeichereinheit 12a sind unterschiedlich groß ausgebildet. Die Die Untereinheiten 36a–46a weisen unterschiedlich große Volumina auf. Ein Unterschied der Volumina beträgt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa 60 Prozent zwischen Untereinheiten 38a, 40a einer ersten Größe und Untereinheiten 36a, 42a einer weiteren Größe. Ein Unterschied der Volumina beträgt etwa 55 Prozent zwischen Untereinheiten 44a, 46a einer dritten Größe und den Untereinheiten 36a, 42a der weiteren Größe und etwa 80 Prozent zwischen den Untereinheiten 38a, 40a der ersten Größe und den Untereinheiten 44a, 46a der dritten Größe. Die Untereinheiten weisen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine gleiche Breite, eine unterschiedliche Länge und eine unterschiedliche Höhe auf. Die Längen zwischen den Untereinheiten 38a, 40a der ersten Größe und den Untereinheiten 36a, 42a der weiteren Größe weichen um etwa 15 Prozent voneinander ab. Die Höhen weichen um etwa 55 Prozent voneinander ab. Die Untereinheiten 36a, 38a, 40a, 42a weichen somit in einer Erstreckungsrichtung um etwa 55 Prozent voneinander ab.
Das Gehäuse 56a der Akkuvorrichtung 10a weist eine Mehrzahl von Lagerbereichen 58a–66a mit unterschiedlichen Lagerraumabmessungen auf, die jeweils zu einer Lagerung für eine an den jeweiligen Lagerbereich 58a–66a angepasste Untereinheit 36a–46a vorgesehen sind. Das Gehäuse 56a weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel fünf Lagerbereiche 58a–66a mit unterschiedlichen Lagerraumabmessungen auf. Ein erster der Lagerbereiche 60a und ein weiterer der Lagerbereiche 62a sind jeweils für Untereinheiten 38a, 40a der ersten Größe vorgesehen. Zwei weitere der Lagerbereiche 58a, 64a sind für Untereinheiten 36a, 42a der zweiten Größe vorgesehen. Ein fünfter Lagerbereich 66a ist an einem Boden der Akkuvorrichtung 10a angeordnet und ist für zwei Untereinheiten 44a, 46a der dritten Größe vorgesehen. Die Untereinheiten 36a–46a sind jeweils an die Abmessungen der Lagerbereiche 58a–62a angepasst, für die sie vorgesehen sind.
Die Akkuvorrichtung 10a umfasst ein Funktionselement 68a. Das Funktionselement 68a ist in einem montierten Zustand von zwei Seiten 70a, 72a von der Energiespeichereinheit 12a umgeben (vgl. 5). Das Funktionselement 68a ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein Temperatursensor ausgebildet. Das Funktionselement 68a ist als ein NTC-Element ausgebildet und dazu vorgesehen eine Temperatur der Energiespeichereinheit 12a zu erfassen, beispielsweise um einen Ladestrom oder einen Entladestrom zu regeln oder den Benutzer bei kritischen Betriebsbedingungen zu benachrichtigen. Das Funktionselement 68a ist an zwei gegenüberliegenden Seiten 70a, 72a in Kontakt mit der Energiespeichereinheit 12a. Das Funktionselement 68a ist an zwei gegenüberliegendenden Seiten 70a, 72a jeweils in Kontakt mit jeweils einer der Untereinheiten 38a, 40a der Energiespeichereinheit 12a. Die Akkuvorrichtung 10a weist eine Zellhalterung auf, die ein Stützelement 158a umfasst. Das Stützelement 158a ist in Form einer Platte ausgebildet. Es ist denkbar, dass das Stützelement 158a einstückig mit dem Gehäusedeckel 108a oder dem Gehäuseboden 110a ausgebildet ist. Das Stützelement 158a in einem montierten Zustand parallel zu der Gehäusegrundseite 106a angeordnet. Das Stützelement 158a weist eine Ausnehmung 160a auf, die für das Funktionselement 68a vorgesehen ist. Eine Erstreckung des Funktionselements 68a senkrecht zur Gehäusegrundseite 106a entspricht einer Höhe des Stützelements 158a. Das Funktionselement 68a ist zentral in der Akkuvorrichtung 10a angeordnet. Das Funktionselement 68a ist, bezogen auf eine Richtung in einer Stützelementebene senkrecht zu der Einsteckrichtung 124a der Akkuvorrichtung 10a, zentral angeordnet. Es ist auch denkbar, dass das Funktionselement 68a bezogen auf diese Richtung außermittig angeordnet ist. Das Funktionselement 68a ist in einem montierten Zustand beabstandet von der Gehäuseschale 112a angeordnet. Das Funktionselement 68a ist beabstandet von dem Gehäusedeckel 108a und von dem Gehäuseboden 110a angeordnet. Das Funktionselement 68a ist in jeder Raumrichtung um mehr als 10 Prozent, bezogen auf eine Innenraumerstreckung der Akkuvorrichtung 10a in der jeweiligen Raumrichtung, von der Gehäuseschale 112a entfernt angeordnet. Es ist denkbar, dass eine benachbart zu dem Funktionselement 68a angeordnete Untereinheit 38a, 40a oder eine Mehrzahl von Untereinheiten 36a–46a jeweils eine Vertiefung aufweisen, die zu einer Aufnahme des Funktionselements vorgesehen ist. Es ist ebenso denkbar, dass die Akkuvorrichtung 10a eine Mehrzahl von Funktionselementen 68a umfasst, die jeweils in einem montierten Zustand von mindestens zwei Seiten von der Energiespeichereinheit 12a umgeben sind.
Die Energiespeichereinheit 12a ist als eine hocheffiziente Energiespeichereinheit 12a ausgebildet. Die Energiespeichereinheit 12a weist in einem Betriebsmodus eine gravimetrische Energiedichte von etwa 146 Wh/kg auf. Die Energiespeichereinheit 12a weist in dem Betriebsmodus eine gravimetrische Leistungsdichte von etwa 580 W/kg auf. Die Energiespeichereinheit 12a weist in dem Betriebsmodus eine Spannungsdichte von 1,2 mV/mm³ auf. Die Akkuvorrichtung 10a weist in dem Betriebsmodus eine Betriebsspannung etwa 18 V auf. Die Akkuvorrichtung 10a weist in einem geladenen Zustand der Energiespeichereinheit 12a bei einer mittleren Last eine Betriebsspannung von etwa 18 V auf. Die Akkuvorrichtung 10a ist dazu vorgesehen, die Betriebsspannung an der elektrischen Schnittstelleneinheit 90a bereitzustellen. Die Akkuvorrichtung 10a ist dazu vorgesehen, die Betriebsspannung zu einer Energieversorgung der Antriebseinheit 102a der Handwerkzeugmaschine 86a bereitzustellen. Die Untereinheiten 36a–46a der Energiespeichereinheit 12a sind jeweils als eine Lithium-Ionen-Zelle ausgebildet. Die Untereinheiten 36a–46a sind jeweils als eine Lithium-Polymer-Zelle ausgebildet. Die Untereinheiten 36a–46a weisen jeweils eine Nominalspannung von etwa 3,6 V auf.
In 6 bis 12 sind weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 5, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 5 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 6 bis 12 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b bis g ersetzt.
6 zeigt eine Akkuvorrichtung 10b mit einer Energiespeichereinheit 12b und einer weiteren Energiespeichereinheit 14b. Analog zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel ist die Akkuvorrichtung 10b Teil eines Systems mit einer Handwerkzeugmaschine. Die Handwerkzeugmaschine ist analog zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel ausgebildet. Die Energiespeichereinheiten sind dazu vorgesehen, elektrische Energie zu speichern und eine Antriebseinheit der Handwerkzeugmaschine mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Akkuvorrichtung weist analog zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel ein Gehäuse 56b auf, das dazu vorgesehen ist, Bauteile der Akkuvorrichtung 10b zu lagern und zu schützen. Das Gehäuse 56b ist dazu vorgesehen, die Energiespeichereinheiten 12b, 14b zu lagern und zu schützen. Das Gehäuse 56b ist aus einem festen Kunststoff ausgebildet. Das Gehäuse 56b weist eine im Wesentlichen ebene Gehäusegrundseite 106b auf. Das Gehäuse 56b umfasst einen Gehäusedeckel und einen Gehäuseboden, die eine Gehäuseschale 112b ausbilden. Die Akkuvorrichtung 10b weist eine mechanische Schnittstelleneinheit und eine elektrische Schnittstelleneinheit zu einer lösbaren elektrischen und mechanischen Verbindung mit der Handwerkzeugmaschine auf. Die mechanische Schnittstelleneinheit umfasst ein federbelastetes Rastelement 128b, das dazu vorgesehen ist, die Akkuvorrichtung 10b in der Handwerkzeugmaschine zu verrasten. Das Rastelement 128b ist schwenkbar gelagert und ragt in einer Rastposition über das Gehäuse 56b der Akkuvorrichtung 10b hinaus.
Die Energiespeichereinheiten 12b, 14b der Akkuvorrichtung 10b sind als hochfunktionale Energiespeichereinheiten 12b, 14b ausgebildet. Die Energiespeichereinheiten 12b, 14b sind als eine hochintegrale Energiespeichereinheiten 12b, 14b ausgebildet und füllen jeweils einen für die jeweilige Energiespeichereinheit 12b, 14b vorgesehenen Raum etwa zu 98 Prozent aus. Die Energiespeichereinheiten 12b, 14b umfassen jeweils eine Mehrzahl von Untereinheiten 36b–54b. Die Energiespeichereinheiten umfassen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils fünf Untereinheiten 36b–54b. Die Energiespeichereinheiten 12b, 14b sind analog zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel als hocheffiziente Energiespeichereinheiten 12b, 14b ausgebildet.
Die Untereinheiten 36b–54b sind analog zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel jeweils prismenförmig ausgebildet. Die Untereinheiten 36b–54b weisen jeweils eine Grundfläche 16b–34b auf, die jeweils in einem montierten Zustand parallel zu der Gehäusegrundseite 106b der Akkuvorrichtung 10b ausgerichtet ist. Im Unterschied zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse 56b zwei voneinander getrennte Kompartimente 162b, 164b auf. Jede der Energiespeichereinheiten 12b, 14b ist in einem montierten Zustand in jeweils einem der Kompartimente 162b, 164b angeordnet. Die Untereinheiten 36b–54b bilden jeweils einen Stapel aus. Die Stapelrichtungen sind parallel zueinander angeordnet. Die Stapelrichtungen sind jeweils senkrecht zu der Gehäusegrundseite 106b angeordnet.
Die Untereinheiten 36b–54b der Energiespeichereinheiten 12b, 14b sind analog zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel jeweils unterschiedlich groß ausgebildet. Die Die Untereinheiten 36b–54b weisen unterschiedlich große Volumina auf. Die Untereinheiten 36b–54b weisen zumindest in einer Erstreckungsrichtung voneinander ab. Das Gehäuse 56b der Akkuvorrichtung 10b weist analog zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von Lagerbereichen mit unterschiedlichen Lagerraumabmessungen auf, die jeweils zu einer Lagerung für eine an den jeweiligen Lagerbereich angepasste Untereinheit 36b–54b vorgesehen sind.
Die Akkuvorrichtung 10b umfasst ein Funktionselement 68b. Das Funktionselement 68b ist in einem montierten Zustand von vier Seiten 70b, 72b, 74b, 76b von den Energiespeichereinheiten 12b, 14b umgeben. Das Funktionselement 68b ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein Temperatursensor ausgebildet. Das Funktionselement 68b ist in Kontakt mit den Energiespeichereinheiten 12b, 14b. Das Funktionselement 68b ist von vier Seiten 70b, 72b, 74b, 76b von Untereinheiten 38b, 40b, 48b, 50b der Energiespeichereinheiten 12b, 14b umgeben. Die Akkuvorrichtung 10b weist eine Zellhalterung auf, die ein horizontales Stützelement 158b und ein vertikales Stützelement 166b umfasst. Die Stützelemente 158b, 166b sind jeweils als eine Platte ausgebildet. Es ist denkbar, dass die Stützelemente 158b, 166b jeweils einstückig mit der Gehäuseschale 112b ausgebildet sind. Das vertikale Stützelement 166b weist eine Plattenebene auf, die senkrecht zu der Gehäusegrundseite 106b angeordnet ist. Das horizontale Stützelement 158b weist eine Plattenebene auf, die parallel zu der Gehäusegrundseite 106b angeordnet ist. Die Stützelemente 158b, 166b weisen jeweils eine Ausnehmung 160b, 168b auf, die für das Funktionselement 68b vorgesehen ist. Das Funktionselement 68b ist zentral in der Akkuvorrichtung 10b angeordnet. Das Funktionselement 68b ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in einer Symmetrieebene der Akkuvorrichtung 10b angeordnet. Die Symmetrieebene ist senkrecht zu der Gehäusegrundseite 106b angeordnet. Es ist denkbar, dass das Funktionselement 68b außerhalb der Symmetrieebene angeordnet ist. Es ist ebenso denkbar, dass nur eines der Stützelemente 158b, 166b eine Ausnehmung für das Funktionselement 68b aufweist und das Funktionselement 68b beabstandet zu dem weiteren Stützelement angeordnet ist. Das Funktionselement 68b ist in einem montierten Zustand beabstandet von der Gehäuseschale 112b angeordnet.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Akkuvorrichtung 10c mit einer Energiespeichereinheit 12c. Analog zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel ist die Akkuvorrichtung 10c Teil eines Systems mit einer Handwerkzeugmaschine. Die Handwerkzeugmaschine ist analog zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel ausgebildet. Die Energiespeichereinheit 12c ist dazu vorgesehen, elektrische Energie zu speichern und eine Antriebseinheit der Handwerkzeugmaschine mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Akkuvorrichtung 10c weist analog zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel ein Gehäuse 56c auf, das dazu vorgesehen ist, Bauteile der Akkuvorrichtung 10c zu lagern und zu schützen. Das Gehäuse 56c ist dazu vorgesehen, die Energiespeichereinheit 12c zu lagern und zu schützen. Das Gehäuse 56c ist aus einem festen Kunststoff ausgebildet. Das Gehäuse 56c weist eine im Wesentlichen ebene Gehäusegrundseite 106c auf. Das Gehäuse 56c umfasst einen Gehäusedeckel und einen Gehäuseboden, die eine Gehäuseschale 112c ausbilden. Die Akkuvorrichtung 10c weist eine mechanische Schnittstelleneinheit und eine elektrische Schnittstelleneinheit zu einer lösbaren elektrischen und mechanischen Verbindung mit der Handwerkzeugmaschine auf. Die mechanische Schnittstelleneinheit umfasst ein federbelastetes Rastelement 128c, das dazu vorgesehen ist, die Akkuvorrichtung 10c in der Handwerkzeugmaschine zu verrasten. Das Rastelement 128c ist schwenkbar gelagert und ragt in einer Rastposition über das Gehäuse 56c der Akkuvorrichtung 10c hinaus.
Die Energiespeichereinheit 12c der Akkuvorrichtung 10c ist als eine hochfunktionale Energiespeichereinheit 12c ausgebildet. Die Energiespeichereinheit 12c ist als eine hochintegrale Energiespeichereinheit 12c ausgebildet. Die Energiespeichereinheit 12c umfasst eine Mehrzahl von Untereinheiten 36c–44c. Die Energiespeichereinheit 12c umfasst in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel fünf Untereinheiten 36c–44c. Die Energiespeichereinheit 12c ist analog zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel als hocheffiziente Energiespeichereinheit 12c ausgebildet.
Die Untereinheiten 36c–44c sind analog zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel jeweils prismenförmig ausgebildet. Die Untereinheiten 36c–44c sind quaderförmig ausgebildet. Die Untereinheiten 36c–44c weisen jeweils eine Grundfläche 16c–24c auf, die im Unterschied zu dem vorangehenden Ausführungsbeispielen jeweils in einem montierten Zustand senkrecht zu der Gehäusegrundseite 106c der Akkuvorrichtung 10c ausgerichtet ist. Die Untereinheiten 36c–44c bilden einen Stapel aus. Die Stapelrichtung ist parallel zu der Gehäusegrundseite 106c angeordnet. Im Unterschied zu den vorangehenden Ausführungsbeispielen sind die Untereinheiten 36c–44c analog zueinander ausgebildet. Die Untereinheiten 36c–44c weisen eine gleiche Form und ein gleiches Volumen auf.
Die Akkuvorrichtung 10c umfasst ein Funktionselement 68c. Das Funktionselement 68c ist in einem montierten Zustand von zwei Seiten 70c, 72c von der Energiespeichereinheit 12c umgeben. Das Funktionselement 68c ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein Temperatursensor ausgebildet. Das Funktionselement 68c ist an zwei gegenüberliegenden Seiten 70c, 72c in Kontakt mit jeweils einer der Untereinheiten 36c–44c der Energiespeichereinheit 12c. Eine Form des Funktionselements 68c entspricht in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Form einer Untereinheit 36c–44c. Das Funktionselement 68c und die Untereinheiten 36c–44c weisen jeweils ein gleiches Volumen und gleiche Abmessungen auf. Es ist denkbar, dass das Funktionselement 68c ein Volumen aufweist, das einem Mehrfachen eines Volumens einer Untereinheit 36c–44c entspricht. Beispielsweise kann ein von dem Funktionselement 68c eingenommener Raum einem Raum entsprechen, den zwei Untereinheiten 36c–44c einnehmen. Das Funktionselement 68c ist in einem Innern des Stapels angeordnet. Es ist denkbar dass das Funktionselement 68c an einem Rand des Stapels der Untereinheiten 36c–44c angeordnet ist. Das Funktionselement 68c ist in einem montierten Zustand in einer Raumrichtung auf zwei Seiten beabstandet von der Gehäuseschale 112c angeordnet. Es ist denkbar, dass die Energiespeichereinheit 12c eine Mehrzahl von Stapeln von Untereinheiten 36c–44c aufweist. Es ist ferner denkbar, dass das Funktionselement 68c von drei, vier, fünf oder sechs Seiten 70c, 72c von der Energiespeichereinheit 12c umgeben ist. Es ist denkbar, dass das Funktionselement 68c in zwei Raumrichtungen oder in drei Raumrichtungen jeweils von zwei Seiten 70c, 72c beabstandet von der Gehäuseschale angeordnet ist. Es ist denkbar, dass die Akkuvorrichtung eine Mehrzahl von Funktionselementen 68c aufweist, die gemeinsam oder jede für sich ein Volumen und eine Form aufweisen, die jeweils einem Volumen und der Form einer Untereinheit 36c–44c entsprechen.
8 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Akkuvorrichtung 10d, die dazu vorgesehen ist, Energie zu speichern und die Antriebseinheit einer Handwerkzeugmaschine mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Akkuvorrichtung 10d weist eine Energiespeichereinheit 12d auf, die dazu vorgesehen sind, elektrische Energie zu speichern und eine Antriebseinheit der Handwerkzeugmaschine mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Akkuvorrichtung 10d weist ferner analog zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel ein Gehäuse auf, das dazu vorgesehen ist, Bauteile der Akkuvorrichtung 10d zu lagern und zu schützen. Das Gehäuse ist dazu vorgesehen, die Energiespeichereinheit 12d zu lagern und zu schützen. Das Gehäuse ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem festen Kunststoff ausgebildet. Das Gehäuse weist eine im Wesentlichen ebene Gehäusegrundseite 106d auf. Das Gehäuse umfasst einen Gehäusedeckel 108d und einen Gehäuseboden 110d, die eine Gehäuseschale ausbilden. Die Gehäuseschale umgibt in einem montierten Zustand die Energiespeichereinheit.
Die Akkuvorrichtung 10d weist eine mechanische Schnittstelleneinheit 88d und eine elektrische Schnittstelleneinheit 90d zu einer lösbaren elektrischen und mechanischen Verbindung mit der Handwerkzeugmaschine auf. Die Schnittstelleneinheiten 88d, 90d sind an einer der Gehäusegrundseite gegenüberliegenden Schnittstellenseite 114d der Akkuvorrichtung 10d angeordnet. Die Akkuvorrichtung 10d weist ein Einsteckrichtung 124d auf. Die Einsteckrichtung 124d ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel parallel zu der Gehäusegrundseite 106d ausgerichtet. Das Gehäuse ist an der Schnittstellenseite 114d stufenförmig ausgebildet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse an einem Stufenübergang zwei Führungselemente 126d auf, die jeweils als eine Nut in Einsteckrichtung 124d ausgebildet sind. Die Schnittstelleneinheit 88d umfasst ein federbelastetes Rastelement 128d, das dazu vorgesehen ist, die Akkuvorrichtung 10d mit der Handwerkzeugmaschine zu verrasten. Die Schnittstelleneinheit 88d weist ein Entriegelungselement 130d auf. Das Entriegelungselement 130d ist mit dem Rastelement 128d verbunden und dazu vorgesehen, das Rastelement 128d entgegen einer Federkraft zu schwenken und in die Schnittstellenseite 114d zu einer Entriegelung zu versenken. Die Schnittstelleneinheit umfasst eine elektrische Kontakteinheit 132d, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Kontaktfedern ausgebildete Kontaktelemente aufweist.
Die Energiespeichereinheit 12d der Akkuvorrichtung 10d ist analog zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel als eine hochfunktionale Energiespeichereinheit 12d ausgebildet. Die Energiespeichereinheit 12d ist als eine hochintegrale Energiespeichereinheit 12d ausgebildet und füllt einen für die Energiespeichereinheit 12d vorgesehenen Raum zu etwa 98 Prozent aus. Die Energiespeichereinheit 12d ist analog zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel als hocheffiziente Energiespeichereinheit 12d ausgebildet. Die Energiespeichereinheit 12d umfasst eine Mehrzahl von Untereinheiten 36d–46d. Die Untereinheiten 36d–46d sind jeweils prismenförmig ausgebildet. Die Untereinheiten 36d–46d weisen jeweils eine Grundfläche 16d–26d auf. Die Grundflächen 16d–26d sind jeweils in einem montierten Zustand parallel zu der Gehäusegrundseite 106d der Akkuvorrichtung 10d ausgerichtet. Die Akkuvorrichtung 10d weist eine Zellhalterung auf, die ein Stützelement 158d umfasst. Das Stützelement 158d ist in Form einer Platte ausgebildet. Das Stützelement 158d in einem montierten Zustand parallel zu der Gehäusegrundseite 106d angeordnet.
Die Untereinheiten 36d–46d der Energiespeichereinheit 12d sind jeweils als eine Pouch-Zelle ausgebildet. Die Untereinheiten 36d–46d weisen jeweils eine biegeweiche Hülle 80d, 82d auf. Die Hüllen 80d, 82d der Untereinheiten 36d–46d sind analog zueinander ausgebildet, weshalb im Folgenden nur die Hüllen einer ersten Untereinheit und einer weiteren Untereinheit näher beschrieben werden. Die Hüllen 80d, 82d sind jeweils dazu vorgesehen, die Zellvolumen dicht zu umschließen. Die Hüllen 80d, 82d sind jeweils örtlich verformbar ausgebildet. Die Hüllen 80d, 82d sind jeweils dazu vorgesehen, sich an eine Kontaktfläche anzuschmiegen. Die Hüllen 80d, 82d sind jeweils im Wesentlichen nicht magnetisierbar. Die Hüllen 80d, 82d sind jeweils paramagnetisch ausgebildet.
Die Akkuvorrichtung 10d umfasst im Unterschied zu den vorangehenden Ausführungsbeispielen ein Lademittel 78d, das zu einer drahtlosen Energieübertragung in die zumindest eine Energiespeichereinheit 12d vorgesehen ist. Das Lademittel 78d umfasst in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Induktionsspule. Die Induktionsspule ist als eine Sekundärspule ausgebildet und dazu vorgesehen, mit einer nicht näher dargestellten Primärspule zu einer drahtlosen Energieübertragung zusammenzuwirken, wodurch Energie für einen Ladevorgang der Energiespeichereinheit 12d in die Akkuvorrichtung 10d übertragen wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Lademittel 78d an dem Gehäuseboden 110d angeordnet. Es ist denkbar, dass das Lademittel 78d an einer anderen Seite des Gehäuses angeordnet ist. Das Lademittel 78d ist flach ausgebildet und liegt an dem Gehäuseboden 110d an. Die Untereinheiten 36d–46d bilden einen Stapel aus. Die Stapelrichtung ist senkrecht zu der Gehäusegrundseite 106d ausgerichtet. Der Stapel weist an einer Oberseite eine randständige Untereinheit 36d aus und an einer Unterseite zwei randständige Untereinheiten 44d, 46d auf. Die zwei randständigen Untereinheiten 44d, 46d an einer Unterseite des Stapels sind in einem montierten Zustand in flächigem Kontakt mit dem Lademittel 78d. Die Hüllen 80d, 82d der randständigen Untereinheiten 44d, 46d sind in dem montierten Zustand in flächigem Kontakt mit dem Lademittel 78d.
9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Akkuvorrichtung 10e. Die Akkuvorrichtung 10e ist analog zu den vorangehenden Ausführungsbeispielen als Teil eines Systems mit einer Handwerkzeugmaschine ausgebildet und dazu vorgesehen, Energie zu speichern und die Handwerkzeugmaschine mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Akkuvorrichtung 10e ist in dem im Unterschied zu den vorangehenden Ausführungsbeispielen sockelförmig ausgebildet. Die Akkuvorrichtung 10e umfasst einen Fuß, einen Zentralbereich und Schaftbereich. Die Akkuvorrichtung 10e weist eine Energiespeichereinheit 12e auf, die dazu vorgesehen sind, elektrische Energie zu speichern und eine Antriebseinheit der Handwerkzeugmaschine mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Akkuvorrichtung 10e weist ferner ein Gehäuse 56e auf, das dazu vorgesehen ist, Bauteile der Akkuvorrichtung 10e zu lagern und zu schützen. Das Gehäuse 56e ist dazu vorgesehen, die Energiespeichereinheit 12e zu lagern und zu schützen. Das Gehäuse 56e ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem festen Kunststoff ausgebildet. Das Gehäuse 56e weist eine im Wesentlichen ebene Gehäusegrundseite 106e auf. Das Gehäuse 56e weist ferner eine Gehäuseschale 112e auf, welche die Energiespeichereinheit 12e in einem montierten Zustand umgibt.
Die Akkuvorrichtung 10e weist analog zu den vorangehenden Ausführungsbeispielen eine mechanische Schnittstelleneinheit und eine elektrische Schnittstelleneinheit zu einer lösbaren elektrischen und mechanischen Verbindung mit der Handwerkzeugmaschine auf. Die Schnittstelleneinheit ist an einer der Gehäusegrundseite 106e gegenüberliegenden Schnittstellenseite 114e der Akkuvorrichtung 10e angeordnet. Der Griff der Handwerkzeugmaschine weist eine Aufnahme auf, die der Schnittstelleneinheit der Akkuvorrichtung 10e entspricht. Die Schnittstelleneinheit und die Aufnahme des Griffs sind dazu vorgesehen, mittels einer Einsteckbewegung miteinander verbunden zu werden. Die Akkuvorrichtung 10e weist eine Einsteckrichtung 124e auf. Die Einsteckrichtung 124e ist im Unterschied zu den vorangehenden Ausführungsbeispielen senkrecht zu der Gehäusegrundseite 106e ausgerichtet. Das Gehäuse 56e weist nicht näher dargestellte Führungselemente auf, die jeweils im Wesentlichen senkrecht zu der Gehäusegrundseite 106e ausgerichtet sind.
Die Energiespeichereinheit 12e der Akkuvorrichtung 10e ist als eine hochfunktionale Energiespeichereinheit 12e ausgebildet. Die Energiespeichereinheit 12e ist als eine hochintegrale Energiespeichereinheit 12e ausgebildet und füllt einen für die Energiespeichereinheit 12e vorgesehenen Raum zu etwa 98 Prozent aus. Die Energiespeichereinheit 12e ist als eine hocheffiziente Energiespeichereinheit 12e ausgebildet. Die Energiespeichereinheit 12e umfasst eine Mehrzahl von Untereinheiten 36e–50e. Die Energiespeichereinheit 12e umfasst in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel acht Untereinheiten 36e–50e.
Die Untereinheiten 36e–50e sind jeweils prismenförmig ausgebildet. Die Untereinheiten 36e–50e weisen jeweils eine Grundfläche 16e–30e auf. Die Grundflächen 16e–30e erstrecken sich jeweils entlang einer Haupterstreckungsrichtung der Untereinheiten 36e–50e. Die Grundflächen 16e–30e der verschiedenen Untereinheiten 36e–50e sind in einem montierten Zustand parallel zueinander angeordnet. Die Grundflächen 16e–30e sind parallel zu der Gehäusegrundseite 106e der Akkuvorrichtung 10e ausgerichtet. Die Untereinheiten 36e–50e bilden einen Stapel aus. Die Stapelrichtung ist senkrecht zu der Gehäusegrundseite 106e ausgerichtet. Der Stapel weist an einer Oberseite eine randständige Untereinheit 36e aus und an einer Unterseite eine randständige Untereinheit 50e auf. Die randständigen Untereinheiten 36e, 50e sind in einem montierten Zustand jeweils entlang ihrer Haupterstreckung in flächigem Kontakt mit der Gehäuseschale 112e.
Die Grundflächen 16e–30e sind jeweils von einem Kreis verschieden. Die Grundflächen 16e–30e sind jeweils als ein Polygon ausgebildet. Die Untereinheiten 36e, 50e weisen unterschiedliche Ausformungen auf. Die Untereinheiten 36e, 50e weisen drei unterschiedliche Ausformungen auf. Eine Gruppe von Untereinheiten 48e, 50e ist in Form eines flachen Quaders ausgebildet. Eine weitere Gruppe von Untereinheiten 44e–46e ist in Form eines hohen Quaders ausgebildet. Eine dritte Gruppe von Untereinheiten 36e–42e ist in Form eines allgemeinen Prismas ausgebildet und weist eine dreieckige Grundfläche 16e–22e auf (vgl. 10). Die Untereinheiten 36e–50e der Energiespeichereinheit 12e sind unterschiedlich groß ausgebildet. Die Untereinheiten 36e–50e weisen unterschiedlich große Volumina auf. Die Untereinheiten 36e–50e weisen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine unterschiedliche Breite, eine unterschiedliche Länge und eine unterschiedliche Höhe auf. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Untereinheiten 36e–50e einer Gruppe jeweils parallel zueinander geschaltet. Die Gruppen sind in Reihe geschaltet. Die Untereinheiten 36e–50e weisen jeweils eine Betriebsspannung von 3,6 V auf. Die Akkuvorrichtung 10e weist eine Betriebsspannung von 10,8 V auf. Die Untereinheiten 36e–50e der Energiespeichereinheit 12e sind analog zu den vorangehenden Ausführungsbeispielen jeweils als eine Pouch-Zelle ausgebildet. Die Untereinheiten 36e–50a weisen jeweils eine biegeweiche Hülle 80e, 82e auf. Zwei der Hüllen 80e, 82e sind in der 9 und der 10 mit Bezugszeichen versehen. Die Hüllen 80e, 82e der Untereinheiten 36e–50e sind jeweils analog zu den Hüllen der Untereinheiten in den vorangehenden Ausführungsbeispielen ausgebildet.
Die Untereinheiten 36e–50e weisen jeweils zwei Kontaktmittel 170e–184e auf, die jeweils zu einem elektrischen Anschluss der jeweiligen Untereinheit 36e–50e vorgesehen sind (vgl. 10). Die Untereinheiten 36e–50e umfassen jeweils zumindest zwei Elektroden, von denen je eine in einem Innern der jeweiligen Hülle 80e–82e mit je einem Kontaktmittel 170e–184e elektrisch verbunden ist. Die Kontaktmittel 170e–184e sind jeweils zu einer elektrischen Kontaktierung der Untereinheiten 36e–50e vorgesehen, und weisen unterschiedliche elektrische Polungen auf. Die Kontaktmittel 170e–184e sind bei der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe von Untereinheiten 44e–50e jeweils an einer gleichen Kante der Grundfläche 24e–30e aus der Hülle herausgeführt. Bei der dritten Gruppe der Untereinheiten 36e–42e sind die Kontaktmittel 170e–184e an zwei zueinander benachbarten Kanten angeordnet. Die Kontaktmittel 170e–184e sind an zwei zueinander benachbarten Kanten 186e–200e der Grundfläche 16e–24e aus der Hülle 80e, 82e herausgeführt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Untereinheiten 36e–42e mittels der Kontaktmittel 172e–182e in Reihe geschaltet. Jeweils eines der Kontaktmittel 174e, 178e, 182e einer Untereinheit 38e, 40e, 42e ist in einem montierten Zustand mit einem Kontaktmittel 172e, 176e, 180e einer darüberliegenden Untereinheit 36e, 38e, 40e verbunden. 10 zeigt die Untereinheiten 36e–42e in einem Montageschritt.
Das Gehäuse 56e der Akkuvorrichtung 10e weist eine Mehrzahl von Lagerbereichen 58e–62e mit unterschiedlichen Lagerraumabmessungen auf, die jeweils zu einer Lagerung für eine an den jeweiligen Lagerbereich 58e–62e angepasste Untereinheit 36e–50e vorgesehen sind. Die Lagerbereiche 58e–62e weisen eine unterschiedliche Form auf. Das Gehäuse 56e weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Lagerbereiche 58e–62e mit unterschiedlichen Lagerraumabmessungen auf. Die Untereinheiten 36e–50e sind jeweils an die Abmessungen der Lagerbereiche 58e–62e angepasst, für die sie vorgesehen sind.
11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Akkuvorrichtung 10f. Die Akkuvorrichtung 10f ist analog zu den vorangehenden Ausführungsbeispielen als Teil eines Systems mit einer Handwerkzeugmaschine ausgebildet und dazu vorgesehen, Energie zu speichern und die Handwerkzeugmaschine mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Akkuvorrichtung 10f weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Energiespeichereinheit 12f auf, die dazu vorgesehen ist, elektrische Energie zu speichern und eine Antriebseinheit der Handwerkzeugmaschine mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Akkuvorrichtung 10f weist ferner ein Gehäuse 56f auf, das dazu vorgesehen ist, Bauteile der Akkuvorrichtung 10f zu lagern und zu schützen. Das Gehäuse 56f ist dazu vorgesehen, die Energiespeichereinheit 12f zu lagern und zu schützen. Das Gehäuse 56f ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem festen Kunststoff ausgebildet. Das Gehäuse 56f ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel annähernd dreizählig symmetrisch ausgebildet. Die Energiespeichereinheit 12f weist drei analog zueinander ausgebildete Untereinheiten 36f, 38f, 40f auf. Eine Anzahl der Untereinheiten 36f, 38f, 40f entspricht einer Zähligkeit der Symmetrie des Gehäuses 56f. Die Akkuvorrichtung 10f weist eine nicht näher dargestellte mechanische Schnittstelleneinheit und elektrische Schnittstelleneinheit zu einer lösbaren elektrischen und mechanischen Verbindung mit der Handwerkzeugmaschine auf. Die Energiespeichereinheit 12f der Akkuvorrichtung 10f ist als eine hochfunktionale Energiespeichereinheit 12f ausgebildet. Die Energiespeichereinheit 12f ist als eine hocheffiziente Energiespeichereinheit 12f ausgebildet.
Die Untereinheiten 36f, 38f, 40f sind jeweils in Form eines geraden Prismas ausgebildet. Die Untereinheiten 36f, 38f, 40f weisen jeweils eine Grundfläche 16f, 18f, 20f auf. Die Untereinheiten 36f, 38f, 40f sind analog zueinander ausgebildet, weshalb im Folgenden nur eine erste der Untereinheiten 36f näher beschrieben wird. Die Grundfläche 16f der Untereinheit 36f ist spiegelsymmetrisch ausgebildet und weist eine Symmetrieachse auf. Die Grundfläche 16f weist einen gestuften Rand auf. Die Grundfläche 16f ist als ein konkaves Polygon ausgebildet. Die Grundfläche 16f weist zwölf nach außen gerichtete Ecken 202f und acht nach innen gerichtete Ecken 204f auf. Die nach außen gerichteten Ecken 202f sind auf einem Oval angeordnet. Die nach innen gerichteten Ecken 204f sind auf einem weiteren Oval angeordnet. Die Grundfläche 16f ist aus einer Mehrzahl von aneinanderliegenden flachen Rechtecken 206f–214f zusammengesetzt. Die Grundfläche 16f ist aus fünf flachen Rechtecken 206f–214f zusammengesetzt. Die Rechtecke 206f–214f weisen unterschiedliche Breiten und Längen auf. Ein zentrales Rechteck 210f weist eine Länge auf, die jeweils größer ist als die Längen der weiteren Rechtecke 206f, 208f, 212f, 214f. Die randständigen Rechtecke 206f, 214f weisen jeweils eine kleinere Länge als die jeweils benachbarten Rechtecke 208f, 212f auf.
Die Untereinheit 36f ist als eine Lithium-Ionen-Zelle ausgebildet. Die Untereinheit 36f ist als eine Pouch-Zelle ausgebildet. Die Untereinheit 36f weist eine Mehrzahl von Schichten aus Anoden, Kathoden, Trennelementen und Kollektoren auf. Die Schichten bilden einen Stapel aus. Die Stapelrichtung ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel parallel zu der Grundfläche 16f angeordnet. Die Stapelrichtung ist in Richtung einer Breite der Rechtecke 206f–214f angeordnet, aus welchen die Grundfläche 16f zusammengesetzt ist. Die Untereinheit 36f weist eine Hülle 80f auf. Die Hülle 80f ist biegeweich ausgebildet. Die Hülle 80f ist dazu vorgesehen, ein Zellvolumen dicht zu umschließen. Die Hülle 80f weist einen Folienverbund auf, der Folienlagen aus unterschiedlichen Materialien umfasst. Die Hülle 80f weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine beschichtete Aluminiumfolie auf. Die Hüllenoberfläche ist örtlich verformbar ausgebildet. Die Hülle 80f ist im Wesentlichen nicht magnetisierbar. Die Hülle 80f ist paramagnetisch ausgebildet.
In einem montierten Zustand schneiden sich die Symmetrieachsen der Grundflächen 16f, 18f, 20f der Untereinheiten 36f, 38f, 40f in einem Punkt eines Querschnitts durch die Akkuvorrichtung 10f. Die Symmetrieachsen sind jeweils auf einer der Symmetrieachsen des Gehäuses 56f angeordnet. Die Untereinheiten 36f, 38f, 40f sind jeweils um 120 Grad gedreht zueinander angeordnet.
Das Gehäuse 56f der Akkuvorrichtung 10f weist eine Mehrzahl von Lagerbereichen 58f, 60f, 62f auf, die jeweils zu einer Lagerung für eine an den jeweiligen Lagerbereich 58f, 60f, 62f angepasste Untereinheit 36f, 38f, 40f vorgesehen sind. Die Lagerbereiche 58f, 60f, 62f weisen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine gleiche Form auf. Das Gehäuse 56f weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Lagerbereiche 58f, 60f, 62f mit einander entsprechenden Abmessungen auf. Die Untereinheiten 36f, 38f, 40f sind jeweils an die Abmessungen der Lagerbereiche 58f, 60f, 62f angepasst, für die sie vorgesehen sind.
12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Akkuvorrichtung 10g. Die Akkuvorrichtung 10g ist analog zu den vorangehenden Ausführungsbeispielen als Teil eines Systems mit einer Handwerkzeugmaschine ausgebildet und dazu vorgesehen, Energie zu speichern und die Handwerkzeugmaschine mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Akkuvorrichtung 10g weist analog zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel eine Energiespeichereinheit 12g auf, die dazu vorgesehen sind, elektrische Energie zu speichern und eine Antriebseinheit der Handwerkzeugmaschine mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Akkuvorrichtung weist analog zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel ferner ein Gehäuse 56g auf, das dazu vorgesehen ist, Bauteile der Akkuvorrichtung 10g zu lagern und zu schützen. Das Gehäuse 56g ist analog zu dem vorgehenden Ausführungsbeispiel ausgebildet.
Die Energiespeichereinheit 12g der Akkuvorrichtung 10g ist als hochfunktionale Energiespeichereinheit 12g ausgebildet. Die Energiespeichereinheit 12g sind als eine hocheffiziente Energiespeichereinheit 12g ausgebildet. Die Energiespeichereinheit 12g umfasst im Unterschied zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel sechs Untereinheiten 36g–46g.
Die Akkuvorrichtung 10g weist drei Paare 216g, 218g, 220g von Untereinheiten 36g–46g auf. Die Untereinheiten 36g–46g sind paarweise gruppiert angeordnet. Die Paare 216g, 218g, 220g sind jeweils analog ausgebildet weshalb im Folgenden nur ein erstes der Paare 216g näher beschrieben wird. Die Untereinheiten 36g, 38g sind jeweils in Form eines geraden Prismas ausgebildet. Die Untereinheiten 36g, 38g weisen jeweils eine Grundfläche 16g, 18g auf. Die Grundflächen 16g, 18g der Untereinheiten 36g, 38g sind jeweils spiegelsymmetrisch ausgebildet und weisen jeweils eine Symmetrieachse auf. Die Grundflächen 16g, 18g weisen jeweils einen gestuften Rand auf. Die Grundflächen 16g, 18g sind jeweils als ein konkaves Polygon ausgebildet. Die Grundfläche 16g, 18g einer ersten der Untereinheiten 36g weist sechs nach außen gerichtete Ecken 202g und zwei nach innen gerichtete Ecken 204g auf. Die Grundfläche 18g einer weiteren der Untereinheiten 38g weist acht nach außen gerichtete Ecken 222g und vier nach innen gerichtete Ecken 224g auf. Die Grundflächen 16g, 18g sind jeweils aus einer Mehrzahl von aneinanderliegenden flachen Rechtecken 206g–214g zusammengesetzt. Die Grundfläche 16g der ersten Untereinheit 36g ist aus zwei flachen Rechtecken 206g, 208g zusammengesetzt. Die Grundfläche 18g der zweiten Untereinheit 38g ist aus drei flachen Rechtecken 210g, 212g, 214g zusammengesetzt. Die Rechtecke 206g–214g weisen unterschiedliche Breiten und Längen auf. Jeweils ein randständiges Rechteck 208g, 210g weist eine Länge auf, die jeweils größer ist als die Längen der weiteren Rechtecke. Jeweils ein weiteres randständiges Rechteck 206g, 214g weist eine Länge auf, die jeweils kleiner ist als die Längen der weiteren Rechtecke 208g–212g.
Die Untereinheiten 36g, 38g sind jeweils als eine Lithium-Ionen-Zelle ausgebildet. Die Untereinheiten 36g, 38g sind jeweils als eine Pouch-Zelle ausgebildet. Die Untereinheiten 36g, 38g weisen jeweils eine Mehrzahl von Schichten aus Anoden, Kathoden, Trennelementen und Kollektoren auf. Die Schichten bilden einen Stapel aus. Die Stapelrichtung ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel parallel zu der Grundfläche 16g, 18g angeordnet. Die Stapelrichtung ist in Richtung einer Breite der Rechtecke 208g–212g angeordnet, aus welchen die Grundflächen 16g, 18g jeweils zusammengesetzt sind. Die Untereinheiten 36g, 38g weisen jeweils eine Hülle 80g, 82g auf, die analog zu der Hülle der Untereinheiten in dem vorangehenden Ausführungsbeispiel ausgebildet ist.
In einem montierten Zustand fallen die Symmetrieachsen der Grundflächen 16g, 18g der Untereinheiten 36g, 38g zusammen. Die Symmetrieachsen der Grundflächen 16g, 18g der Untereinheiten 36g, 38g schneiden sich in einem Punkt. Die Symmetrieachsen sind jeweils auf einer der Symmetrieachsen des Gehäuses 56g angeordnet. Die Paare 216g, 218g, 220g sind jeweils um 120 Grad gedreht zueinander angeordnet.
Das Gehäuse 56g der Akkuvorrichtung 10g weist eine Mehrzahl von Lagerbereichen 58g, 60g, 62g auf, die jeweils zu einer Lagerung für eine an den jeweiligen Lagerbereich 58g, 60g, 62g angepasste Untereinheiten 36g–46g vorgesehen sind. Die Lagerbereiche 58g, 60g, 62g weisen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einander entsprechende Formen auf. Das Gehäuse 56g weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Lagerbereiche 58g, 60g, 62g mit einander entsprechenden Abmessungen auf. Die Untereinheiten 36g–46g sind jeweils an die Abmessungen der Lagerbereiche 58g, 60g, 62g angepasst, für die sie vorgesehen sind.

Claims

Akkuvorrichtung, insbesondere Handwerkzeugmaschinenakkuvorrichtung, mit zumindest einer hochfunktionalen Energiespeichereinheit (12a; 12b, 14b; 12c; 12d; 12e; 12f; 12g).
Akkuvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Energiespeichereinheit (12a; 12b, 14b; 12c; 12d; 12e; 12f; 12g) als eine hochintegrale Energiespeichereinheit (12a; 12b, 14b; 12c; 12d; 12e; 12f; 12g) ausgebildet ist.
Akkuvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Energiespeichereinheit (12a; 12b, 14b; 12c; 12d; 12e; 12f; 12g) eine von einem Kreis verschiedene Grundfläche (16a–26a; 16b–34b; 16c–24c; 16d–26d; 16e–30e; 16f–20f; 16g–20f) aufweist.
Akkuvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Energiespeichereinheit (12a; 12b, 14b; 12d; 12e; 12g) zumindest zwei Untereinheiten (36a–46a; 36b–54b; 36d–46d; 36e–50e; 36g–40g) aufweist, die unterschiedlich groß sind.
Akkuvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Energiespeichereinheit (12a; 12b, 14b; 12d; 12e; 12g) zumindest zwei Untereinheiten (36a–46a; 36b–54b; 36d–46d; 36e–50e; 36g–40g) mit unterschiedlichen Ausformungen aufweist.
Akkuvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (56a; 56b; 56e; 56g), das zumindest zwei Lagerbereiche (58a–66a; 58e–62e; 58g–62g) mit unterschiedlichen Lagerraumabmessungen aufweist, die jeweils zu einer Lagerung für eine an den jeweiligen Lagerbereich (58a–66a; 58e–62e; 58g–62g) angepasste Untereinheit (36a–46a; 36b–54b; 36d–46d; 36e–50e; 36g–40g) der zumindest einen Energiespeichereinheit (12a; 12b, 14b; 12d; 12e; 12g) vorgesehen sind.
Akkuvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest ein Funktionselement (68a; 68b; 68c), das in einem montierten Zustand auf zumindest zwei Seiten (70a, 72a; 70b–76b; 70c, 72c) von der zumindest einen Energiespeichereinheit (12a; 12b, 14b; 12c) umgeben ist.
Akkuvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Lademittel (78d), das zu einer drahtlosen Energieübertragung in die zumindest eine Energiespeichereinheit (12d) vorgesehen ist.
Akkuvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Energiespeichereinheit (12a; 12b, 14b; 12c; 12d; 12e; 12f; 12g) als eine hocheffiziente Energiespeichereinheit (12a; 12b, 14b; 12c; 12d; 12e; 12f; 12g) ausgebildet ist.
Akkuvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Energiespeichereinheit (12a; 12b, 14b; 12c; 12d; 12e; 12f; 12g) in zumindest einem Betriebsmodus eine Spannungsdichte von mindestens 1,2 mV/mm³ aufweist.
Akkuvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Betriebsspannung von mindestens 18 V, welche von der zumindest einen Energiespeichereinheit (12a; 12b, 14b; 12c; 12d; 12e; 12f; 12g) in zumindest einem Betriebsmodus bereitgestellt wird.
Akkuvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Energiespeichereinheit (12a; 12b, 14b; 12c; 12d; 12e; 12f; 12g) eine Lithium-Ionen-Zelle aufweist.
Akkuvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichereinheit (12a; 12b, 14b; 12c; 12d; 12e; 12f; 12g) zumindest eine Hülle (80a, 82a; 80d, 82d; 80e, 82e; 80f, 82f; 80g, 82g) aufweist, die zumindest im Wesentlichen nicht magnetisierbar ist.
System umfassend eine Handwerkzeugmaschine (86a) und eine Akkuvorrichtung (10a) nach den Ansprüchen 1 bis 13.
System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Akkuvorrichtung (10a) eine mechanische Schnittstelleneinheit (88a) und eine elektrische Schnittstelleneinheit (90a) zu einer lösbaren elektrischen und mechanischen Verbindung mit der Handwerkzeugmaschine (86a) aufweist.
System nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Ersatzakkuvorrichtung (92a), die eine mechanische Schnittstelleneinheit (94a) und eine elektrische Schnittstelleneinheit (96a), die jeweils analog zu der mechanischen Schnittstelleneinheit (88a) und der elektrischen Schnittstelleneinheit (90a) der Akkuvorrichtung (10a) ausgebildet sind, sowie einen von der Akkuvorrichtung (10a) verschiedenen Energiespeicheraufbau aufweist.