DE69919103T2 - Batteriesatz mit verbesserter Wärmeabstrahlung und Dichtung - Google Patents
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Description
- Diese Anmeldung beansprucht Priorität gegenüber der Japanischen Patentanmeldung Nr. 10.294071, eingereicht am 15. Oktober 1998 und der Japanischen Patentanmeldung Nr. 11-78343.
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Batteriesätze. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Batteriesätze mit Zellen, welche in einem Gehäuse enthalten sind, und welche als Energiequellen für elektrische Werkzeuge verwendet werden.
- Beschreibung des Stands der Technik
- Im allgemeinen enthalten Batteriesätze für elektrische Werkzeuge freiliegende elektrische Anschlüsse zum Laden und Entladen. Wenn ein Batteriesatz an einem elektrischen Werkzeug angebracht wird, wird ein elektrischer Kontakt zwischen den Anschlüssen des Satzes und den Anschlüssen des Batteriehalters in dem Werkzeug hergestellt, um somit Energie an das Werkzeug zu liefern. Wenn der Ladepegel eines Batteriesatzes niedrig wird, wird der Satz in eine Batterieladevorrichtung gesetzt, um einen elektrischen Kontakt zwischen den Lade- und Entladeanschlüssen des Satzes und den Ladeanschlüssen der Batterieladevorrichtung aufzubauen, um somit ein neues Laden der Zellen in dem Satz zu ermöglichen.
- Wenn die Zellen in einem Batteriesatz geladen werden, steigt die Temperatur der Zellen aufgrund einer Wärmeentwicklung in den Zellen selbst und aufgrund von Wärmeleitung aus dem Transformator der Ladevorrichtung. In bestimmten Zellen- Batterietypen, wie z. B. Nickelmetallhydridzellen, ist dieses Phänomen so schwerwiegend, daß die Betriebslebensdauer der Zellen verkürzt wird, sofern keine Gegenmaßnahmen unternommen werden. Eine Struktur für die Verhinderung einer Wärmeentwicklung in einem Batteriesatz ist in der Japanischen Veröffentlichten Ungeprüften Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 6-54209 offenbart. Diese Struktur beinhaltet in einer Ladevorrichtung ein Gebläse zum Zuführen von Luft zu den Anschlüssen, und Luftkanäle, welche durch die Zellen in dem Batteriesatz verlaufen und mit Öffnungen in Verbindung stehen, die in dem Batteriesatzgehäuse vorgesehen sind. Wenn der Batteriesatz in die Ladevorrichtung eingesetzt wird, sendet das Gebläse Luft durch die Zellen entlang der Kanäle, um eine Wärmeentwicklung in den Zellen zu verhindern.
- Obwohl die vorstehende Struktur deutlich die Verschlechterung der Zellen durch Verhindern einer Wärmeentwicklung in den Zellen verringern kann, hat sie andere Nachteile. Beispielsweise kann Feuchtigkeit und anderes Fremdmaterial leicht in den Batteriesatz durch die Öffnungen in dem Gehäuse eintreten und die Zellen rosten lassen, was einen Austritt des Elektrolyten bewirken kann. Ferner kann leitendes Fremdmaterial einen Kurzschluß verursachen. Um durch den Eintritt von Fremdmaterial verursachte Probleme zu lösen offenbart die Japanische Veröffentlichte Geprüfte Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 37634 eine verbesserte Kombination eines Batteriesatzes und einer Ladevorrichtung. Der Batteriesatz ist mit verriegelten Türen versehen, welche sich öffnen, wenn der Satz in die Ladevorrichtung eingesetzt wird, und sich schließen, wenn der Satz aus der Ladevorrichtung entfernt wird, um somit Fremdmaterial draußen zu halten. Ein wesentlicher Nachteil dieser Struktur ist eine Zunahme in den Fertigungskosten aufgrund der Schiebetüren und Führungsvorsprünge, die aus der Ladevorrichtung für das Öffnen und Schließen der Tore hervor stehen. Ferner beschränkt das Vorhandensein von Führungsvorsprüngen die Batteriesatztypen, die in der Ladevorrichtung nachgeladen werden können, und verringert damit seine allgemeine Vielseitigkeit. Die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit des Mechanismus für die Betätigung der Schiebetüren ist etwas fraglich, da die relativ zerbrechlichen Führungsvorsprünge brechen können, wenn der Batteriesatz auf die Ladevorrichtung gesetzt wird.
- WO94/02969 offenbart eine Batterie mit einem Stapel in Reihe geschalteter bipolarer flacher Akkumulatorzellen und wenigstens einem Wärmeradiatorelement angrenzend an wenigstens eine Akkumulatorzelle des Stapels, und welches einen Strömungskanal für ein elektrisch nicht-leitendes Kühlfluid zum Extrahieren der von den Akkumulatorzellen freigesetzten Wärme aus der Batterie, wobei das Radiatorelement aus einem elektrisch leitendem Material in elektrischen Kontakt mit dem bzw. den angrenzenden Akkumulatorelement(en) in einer solchen Weise, daß es nicht die Reihenschaltung der Akkumulatorzellen in dem Stapel unterbricht, besteht.
- GB-A-2,289,977 offenbart eine Hochtemperaturbatterie für die Energieversorgung von elektrisch betriebenen Fahrzeugen, die thermisch isolierendes Gehäuse und ein Kühlsystem mit einem Kühlkörper aufweist, welcher innerhalb des thermisch isolierenden Gehäuses zum Kühlen der Zellen angebracht ist, durch welches Körperluft fließt und welche die thermisch isolierende Wand des Gehäuses lediglich mittels darauf angeordneten Lufteinlaß- und Luftauslaßverbindungselementen durchdringt, um eine bessere Kühlwirkung zu erzielen. Der Kühlkörper ist durch eine parallele Anordnung plattenförmiger Kühlkörperelemente ausgebildet, durch welche Luft strömt und welche als Hohlkörper ausgelegt sind, wobei die stangenförmig ausgebildeten Batteriezellen in dem Raum zwischen den Kühl körperelementen angeordnet sind, und ein Einlaßtrichter, welcher sich nach unten in der Breite erweitert, Kühlmittel über die Einlaßöffnungen aller Kühlkörperelemente verteilt, und ein Auslaßtrichter, welcher sich in Abwärtsrichtung in der Breite verschmälert, aus den Auslaßöffnungen aller Kühlkörperelemente strömendes Kühlmittel sammelt. Leitplatten können innerhalb jedes Kühlkörperelementes angeordnet sein.
- Patent Abstracts of Japan, Vol 1995, No. 04 31st May 1995 offenbart einen Adapter zur Verwendung beim Laden/Entladen einer Sekundärbatterie, die in einem mittels Funkbetrieb oder ein elektromotorischen Handsteuerung ferngesteuerten Modellflugzeug oder Modellauto montiert ist, und der eine effiziente Schnelladung ermöglich.
- Ein zylindrisches Gehäuse, dessen Vorder- und Rückseite in der Längsrichtung geöffnet sind, ist mit einem Hauptgehäusekörper und einem Deckel ausgebildet, der an dem Hauptgehäusekörper so befestigt, daß er es öffnen und schließen kann. Oben und unten angeordnete Radiatoren sind an dem Innenboden des Gehäusehauptkörpers bzw. dem Innenboden der Abdeckung des Gehäuses befestigt, und ein Gebläse ist an der Öffnung des einen Endes des unterbringenden Gehäuses befestigt. Eine mit einer Ladeenergiequelle verbundene Sekundärbatterie wird von den unteren und oberen Teilen so gegen die Radiatoren gedrückt, daß sie in dazwischen eingeschlossen und in dem unterbringendem Gehäuse untergebracht ist. Wenn die Sekundärbatterie geladen wird, wird das Gebläse betrieben und ein Belüftungsrohr in dem Gehäuse aufgebaut.
- Die vorliegende Erfindung ist in den Ansprüchen beansprucht.
- Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können einen Batteriesatz mit einem einfachen Aufbau zum Verhindern sowohl einer internen Wärmeentwicklung als auch des Eintritts von Fremdmaterial bereitstellen, und einen Batteriesatz mit einem einfachen Aufbau, um die Haltbarkeit des Batteriesatzes durch Verringerung von Vibration und Stoß auf die Zellen zu verbessern.
- Diese Struktur alleine (d. h., nicht in Kooperation mit irgendeiner anderen Struktur, wie z. B. einer Ladevorrichtung) erreicht leicht eine Verhinderung der Wärmeentwicklung in der Zelle in dem Batteriesatz und eine Verhinderung des Eintrittes von Fremdmaterial in das Innengehäuse, und verlängert somit die Betriebslebensdauer der Zellen und verhindert den Austritt von Elektrolytlösung und ein Kurzschließen aufgrund von Rosten.
- Die Zellen können in eine Mehrzahl von Blöcken unterteilt sein und ferner wenigstens einen zwischen den Blöcken vorgesehenen zweiten Kanal aufweisen, wobei der wenigstens eine zweite Luftkanal in Verbindung mit dem ersten Luftkanal steht. Der zwischen den Zellenblöcken vorgesehene zweite Luftkanal kühlt die Zellen gleichmäßiger und verhindert daher effektiver eine Beschädigung der Zellen.
- Die Radiatoreinrichtung kann eine Mehrzahl von Rippen enthalten, welche im allgemeinen parallel zu der Richtung des Luftstroms dadurch wenigstens in einem der ersten und zweiten Luftkanäle orientiert sind. Da die sich in der Richtung des Kühlluftstroms erstreckenden Rippen auf bestimmten Oberflächen erster und/oder zweiter Luftkanäle vorgesehen sind, wird die Wärme effektiver von den Zellen abgestrahlt.
- Die Doppelgehäusestruktur mit zwischen den ersten und zweiten Gehäusen angeordnetem elastischem Material verringert effektiv die Übertragung von Stoß und Schwingung auf die Zellen, und verbessert damit die Haltbarkeit des Batteriesatzes.
- Der Batteriesatz kann ferner einen in dem ersten Gehäuse vorgesehenen und mit dem ersten Luftkanal verbundenen Luf teinlaß aufweisen, während der erste Luftkanal durch Innenoberflächen des ersten Gehäuses und zusammenhängende Aussparungen gebildet wird, die in Außenoberflächen des zweiten Gehäuses vorgesehen sind.
- Jedes von den ersten und zweiten Gehäusen kann eine im allgemeinen kastenförmige Form besitzen. Ferner kann der erste Luftkanal an in einer Oberseite des ersten Gehäuses vorgesehenen dem Einlaß beginnen, entlang einer ersten Innenseitenoberfläche des ersten Gehäuses fortschreiten, sich in zwei Zweige entlang zwei entgegengesetzten zweiten und dritten Innenseitenoberflächen des mit der ersten Innenseitenoberfläche verbundenen ersten Gehäuses verzweigen, und an ersten und zweiten Luftauslässen enden, die in einer vierten Innenseitenoberfläche des ersten Gehäuses vorgesehen ist.
- Das zweite Gehäuse kann jeweils den ersten bis vierten Innenseitenoberflächen des ersten Gehäuses entsprechende erste bis vierte Außenseitenoberflächenenthalten, während die Radiatoreinrichtung einen Radiatorplatte mit im allgemeinen U-förmigem Querschnitt ist, welche zusammenhängend die ersten, zweiten und dritten Außenoberflächen des zweiten Gehäuses umgibt. Ferner können die Rippen auf Außenoberflächen der Radiatorplatte in dem ersten Kühlkanal ausgebildet sein.
- Das elastische Material kann entlang oberen und unteren Kanten des ersten Gehäuses so angeordnet sein, daß der erste Luftkanal hermetisch von den Zellen isoliert ist.
- Die Zellen können in zwei Blöcke unterteilt sein, und die Radiatoreinrichtung kann parallel zueinander angeordnete erste und zweite Radiatorplatten enthalten, wobei jede Radiatorplatte einen im allgemeinen U-förmigen Querschnitt besitzt und einen von den Zellenblöcken umgibt. Der zweite Luftkanal ist zwischen den Radiatorplatten ausgebildet.
- Rippen können auf den Außenoberflächen der ersten und zweiten Radiatorplatten in dem zweiten Luftkanal ausgebildet sein.
- Der Batteriesatz der Erfindung kann ferner einen dritten Luftauslaß aufweisen, welcher in der vierten Innenseitenoberfläche des ersten Gehäuses zwischen den ersten und zweiten Auslässen vorgesehen ist. In dieser Ausführungsform kann ein erstes Ende des zweiten Luftkanals mit dem ersten Luftkanalverbunden sein, und ein zweites Ende davon ist mit dem dritten Luftauslaß verbunden.
- Um die Erfindung in einem bevorzugten Modus auszuführen, ist der zweite Luftkanal hermetisch von den Zellenblöcken isoliert.
- Weitere allgemeine und spezifischere Aufgaben der Erfindung sind zum Teil offensichtlich und werden zum Teil aus den Zeichnungen und der Beschreibung, welche folgen ersichtlich.
- KURZBESCHREIBUNG DER BEIGEFÜGTEN ZEICHNUNGEN
- Für ein vollständigeres Verständnis der Art und der Aufgaben der vorliegenden Erfindung sollte auf die nachstehende detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen werden, in welchen:
-
1 eine perspektivische Ansicht eines Batteriesatzes gemäß der vorliegenden Erfindung ist; -
2 eine Explosionsansicht des in1 dargestellten Batteriesatzes ist; -
3 eine perspektivische Ansicht des in1 dargestellten Batteriesatzes ist; -
4 eine perspektivische Ansicht des in1 dargestellten Batteriesatzes aus einem anderen Winkel als der Per spektive von3 betrachtet ist, die eine Steuerung des Batteriesatzes darstellt; -
5 ein vertikaler Querschnitt des in1 dargestellten Batteriesatzes ist; -
6 eine perspektivische Ansicht des in1 dargestellten Batteriesatzes mit einem in abwechselnd einmal lang und zweimal kurz gestrichelten Linien dargestellten Außengehäuse und einem durch Pfeile angezeigten Luftrom ist; -
7 eine perspektivische Ansicht eines Batteriesatzes einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und -
8 ein vertikaler Querschnitt des in7 dargestellten Batteriesatzes ist. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Bevorzugte Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung werden hierin nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
- Erste Ausführungsform
-
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Batteriesatzes1 gemäß der vorliegenden Erfindung, während2 eine Explosionsansicht des Batteriesatzes1 ist. Der Batteriesatz1 besitzt eine doppelte Gehäusestruktur, welche im allgemeinen ein kubisches inneres Gehäuse2 für die Aufnahme von acht Nickelmetallhydridzellen4 in einer aufrechten Position und auch ein im allgemeinen kubisches Außengehäuse3 für die Aufnahme des Innengehäuses2 umfaßt. Die Nickelmetallhydridzellen (hierin nachstehend als NiMh-Zellen bezeichnet)4 sind über Leitplatten5 in Reihe geschaltet. Das Innengehäuse2 enthält eine Basisplatte6 , auf welcher die NiMh-Zellen4 platziert sind, und eine Abdeckung7 , die über der Basisplat te6 angeordnet ist. Das Innengehäuse2 enthält ferner zwei Verbindungsabschnitte8 , welche sich jeweils von der Basisplatte6 und der Abdeckung7 aus erstrecken, um die Abdeckung7 mit der Basisplatte6 zu verbinden. Die Verbindungsabschnitte8 überdecken die Seitenwände der NiMh-Zellen4 , welche angrenzend an die Verbindungsabschnitte angeordnet sind, und legen somit die Seitenwände der anderen Zellen4 frei. Ferner ist in dem Innengehäuse2 eine Aluminiumradiatorplatte9 mit einem im allgemeinen U-förmigen horizontalen Querschnitt für die Abstrahlung von den NiMh-Zellen4 erzeugter Wärme enthalten. Wie es in den3 und4 dargestellt ist, deckt, wenn die Radiatorplatte9 zwischen der Basisplatte6 und der Abdeckung7 angeordnet ist, diese die freiliegenden Seitenwände der NiMh-Zellen4 ab, und schließt somit vollständig die Zellen4 zusammen mit der Basisplatte und der Abdeckung7 mit Ausnahme der Abschnitte6 der Zellen, die mit Lade- und Entladeanschlüssen verschweißt sind, ein. Die Anschlüsse12 stehen in Kontakt mit den Elektroden der Anschlüsse. Die Innenoberfläche der Radiatorplatte9 ist mit einem gut wärmeleitenden Isolator abgedeckt, welcher mit den NiMH-Zellen4 in Kontakt steht. Die Außenoberflächen der zwei parallelen Endwände der Radiatorplatte sind mit einer Mehrzahl langgestreckter paralleler Rippen10 versehen. - Gemäß
2 bis4 sind eine Mehrzahl paralleler Führungsplatten11 auf der Oberseite der Abdeckung7 aufgerichtet. Zwischen den Führungsplatten11 sind die Ladeanschlüsse12 und verschiedene Anschlüsse15 einschließlich eines Temperatur-Detektionsanschlusses, der mit einem Temperatursensor13 verbunden ist, welcher auf einer der Zellen4 angebracht ist, und mit einer Steuerung14 , die auf den Verbindungsabschnitten8a vorgesehen ist, verbundene Datenübertragungsanschlüssen angeordnet. - Gemäß den
2 und3 enthält das Innengehäuse2 ferner einen oberen Abschnitt16 , welcher zwischen den Ladeanschlüssen12 in der Nähe der Führungsplatten11 ausgebildet ist. Der obere Abschnitt16 deckt die Oberseite der Abdeckung7 ab und erstreckt sich nach unten zu einer Seitenwand7a , die auf der gegenüberliegenden Seite des Verbindungsabschnittes8 des Gehäuses2 angeordnet ist. Zwei Trennwände17 sind auf den Seitenrändern des oberen Abschnittes16 aufgerichtet und erstrecken sich von der vertikalen Wand des oberen Abschnittes16 zu der Seitenwand7a . Die Trennwände17 und der obere Abschnitt16 definieren eine Nut18 , welche mit einer vertikal in der Seitenwand7a vorgesehenen Aussparung19 verbunden ist ist. - Gemäß
1 und2 beinhaltet das Außengehäuse3 ein kastenförmiges Hauptgehäuse20 , welche nahezu vollständig das Innengehäuse2 einschließt, und einen Deckel21 , welcher auf die obere Öffnung des Hauptgehäuses20 geschweißt ist. Die Oberseite des Deckels21 enthält einen Verbinder22 , welcher die Oberseiten der Führungsplatten11 des Innengehäuses abdeckt und daran anliegt und Schlitze23 enthält, die zu den zwischen den Führungsplatten11 vorgesehenen Anschlüssen ausgerichtet sind. Wie es auch in5 dargestellt ist, erstreckt sich ein Paar von Trägern24 von den zwei äußeren Schlitzen23 aus, so daß sie einen im wesentlichen T-förmigen Querschnitt gemäß Darstellung im Querschnitt von5 besitzen. Wenn die Träger24 in der Richtung parallel zu den Schlitzen23 in dem in einem Gehäuse eines elektrischen Arbeitswerkzeugs vorgesehenen Halterungsabschnitt eingeschoben werden, wird der elektrische Kontakt zwischen den Anschlüssen des Batteriesatzes und dem Werkzeug aufgebaut, wenn der Batteriesatz1 an dem Arbeitswerkzeug angebracht ist. Zwei Verriegelungstasten25 sind auf dem Hauptgehäuse20 des Außengehäuses3 unter den Trägern24 vorgesehen und werden von (nicht dargestellten) Blattfedern nach außen vorgespannt. Jeder von den Verriegelungstasten25 enthält auf ihrer Oberseite einen Anschlag26 mit einem dreieckigen Querschnitt. Wenn der Verbinder22 in den Halterabschnitt des Arbeitswerkzeugs eingeschoben wird, wandern die Anschläge26 über entsprechende Anschläge des Werkzeugs und greifen in diese ein, und verhindern somit, daß der Verbinder22 von dem Werkzeug getrennt wird. Zusätzlich enthält der Verbinder22 eine entlang den oberen Rändern der Trennwände17 geneigte Oberfläche, um somit den oberen Abschnitt16 von oben abzudecken, außer wenn ein Lufteinlaß27 vorgesehen ist. - Gemäß
2 und5 sind Nuten28 mit einem L-förmigen Querschnitt entlang den Ecken und oberen Seitenrändern der Abdeckung7 ausgebildet, während eine ähnliche Nut29 mit einem L-förmigen Querschnitt entlang den Ecken und drei unteren Rändern der Basisplatte6 ausgebildet ist. Elastische Elemente30 bestehend aus Gummi, Schwamm oder einem anderen geeigneten Material welche einen quadratischen Querschnitt besitzen, sind zwischen den Nuten28 und29 und dem Außengehäuse3 angeordnet. Gemäß6 sind zwei Luftauslässe31 (einer ist nur dargestellt) in den Abschnitten des Hauptgehäuses20 vorgesehen, die den zwei Enden der Radiatorplatte9 gegenüberliegen. Wenn das Innengehäuse2 in das Außengehäuse3 eingesetzt ist, wird ein gegabelter Luftkanal32 zwischen den Innen- und Außengehäusen2 und3 ausgebildet, der an dem Lufteinlaß27 des Außengehäuses3 beginnt und die Luftauslässe31 des Außengehäuses entlang der Nut18 , der Aussparung19 und der Radiatorplatte9 des Innengehäuses2 erreicht. Die elastischen Elemente30 verschließen zusätzlich den Luftkanal 32, um so den Durchtritt von den Anschlüssen und den freiliegenden Flächen der Zellen4 zu isolieren. - Wenn der Batteriesatz ein auf eine (nicht dargestellte) Ladevorrichtung durch Aufschieben des Satzes
1 in die Ladevorrichtung in derselben Weise wie vorstehend bezüglich der Befestigung des Satzes an einem Arbeitswerkzeug beschrieben, aufgesetzt ist, beginnen die NiMH-Zellen4 Wärme zu entwickeln. Gemäß Darstellung in6 tritt ein von dem Gebläse in der Ladevorrichtung erzeugter Luftstrom in den Kanal32 bei dem Lufteinlaß27 ein und verlässt den Kanal bei den Auslässen31 . Da die Radiatorplatte9 , welche in Kontakt mit den Zellen4 steht, entlang des Luftkanals32 angeordnet ist und somit in Verbindung mit der Außenseite des Batteriesatzes1 steht, entfernt der Luftstrom die Wärme aus den Zellen über die Radiatorplatte9 . Dieses verhindert die Wärmeentwicklung der Zellen und minimiert die Verschlechterung der Zellen4 . - Die Zellen erzeugen auch Wärme, wenn der Batteriesatz in ein elektrisches Kraftwerkzeug als eine Energiequelle eingesetzt ist. Jedoch erzeugt das Gebläse für die Kühlung des Motors des Werkzeugs einen Luftstrom durch den Luftkanal
32 , welcher in ähnlicher Weise einen übermäßigen Temperaturanstieg in den Zellen4 verhindert. Insbesondere die auf der Radiatorplatte9 vorgesehenen Rippen10 ermöglichen die Abstrahlung von Wärme durch Vergrößerung der Fläche des Kanals32 , die mit der Luft in dem Kanal in Kontakt steht. - Da der Batteriesatz
1 eine doppelte Gehäusestruktur, die das Innengehäuse2 innerhalb des Außengehäuses3 plaziert, und die elastischen Elemente30 , welche den Luftkanal32 verschließen, besitzt, bleibt jedes Wasser oder andere Fremdmaterial, das in den Batteriesatz eintritt, in dem Kanal32 eingeschlossen und aus dem Innengehäuse2 ausgeschlossen. Demzufolge stellt diese Struktur einen Schutz gegenüber dem Rosten der Zellen4 , dem Austritt Elektrolyt und gegen Kurzschluß bereit. Gemäß der ersten Ausführungsform erreicht da daher die Struktur des Batteriesatzes1 selbst (d. h., nicht in Kooperation mit irgendeiner anderen Struktur, wie z. B. einer Ladevorrichtung) leicht eine Verhinderung der Wärmeentwicklung in den Zellen4 und eine Verhinderung eines Eintrittes von Fremdmaterial in das Innengehäuse2 . - Ferner unterstützen die zwischen dem Innengehäuse
2 und dem Außengehäuse3 angeordneten elastischen Elemente30 sicher das zweite Innengehäuse2 , um so einem externen Stoß und Vibration ohne Rütteln abzufedern. Dieses Merkmal macht die Struktur zu einem geeigneten Behälter einer Energiequelle für elektrische Arbeitswerkzeuge, welche schweren Stößen oder Schwingungen unterworfen sind. Insbesondere werden weder die Leitplatten5 noch die Lade- und Entladeanschlüsse12 aus ihrer Punktverschweißung in dieser dauerhaften Struktur unter normalen Betriebsbedingungen gelöst. Zusätzlich verschließen die elastischen Elemente30 vorteilhaft den Luftkanal32 . - Zweite Ausführungsform
- In der Struktur der ersten Ausführungsform können, wenn eine große Anzahl von NiMH-Zellen in dem Innengehäuse enthalten sind, einige Zellen nicht in Kontakt mit der Radiatorplatte angeordnet werden, womit eine Wärmeentwicklung und somit Verschlechterung dieser Zellen nicht verhindert werden kann. Eine alternative Struktur, welche für die Aufnahme einer großen Anzahl von Zellen geeignet ist, wird hierin nachstehend unter Bezugnahme auf die
7 und8 beschrieben, in welchen identische oder ähnliche Bezugszahlen oder Ziffern identische oder ähnliche Teile oder Elemente durch die verschiedenen Ansichten hindurch bezeichnen. Daher wird die Beschreibung derartiger Elemente zur Vermeidung von Redundanz unterlassen. -
7 ist eine Explosionsansicht eines Batteriesatzes101 , welcher ein Innengehäuse102 beinhaltet, das vierund zwanzig NiMH-Zellen4 enthält, welche in zwei Blöcke133 mit zwölf Zellen unterteilt sind. Der Batteriesatz101 enthält ferner zwei Radiatorplatten134 mit Rippen135 , welche jeden Block133 der Zellen4 umgeben, um so zwischen den Blöcken133 einen zweiten Luftkanal136 auszubilden, der mit einem Luftkanal132 verbunden ist. Der zweite Luftkanal136 steht mit der Außenseite des Batteriesatzes101 über einen Luftauslaß137 in Verbindung (der Querschnitt dieser Öffnung ist auf den jedes Luftauslasses130 aufgrund der Steuerung14 begrenzt). Zusätzlich sind obere und untere Führungsschienen138 auf der Basisplatte106 und der Abdeckung107 für jede Radiatorplatte134 angeordnet. Die Führungsschienen138 unterstützen die Radiatorplatten134 zwischen der Basisplatte106 und der Abdeckung107 und verschließen das Innengehäuse102 . - Wie in der ersten Ausführungsform verhindert die zweite Ausführungsform eine Wärmeentwicklung in den Zellen
4 und stellt eine Stoßabsorption und eine Schutz vor Staub bereit. Gemäß der zweiten Ausführungsform ermöglicht insbesondere der zwischen den zwei Blöcken133 der Zellen4 ausgebildete zweite Luftkanal136 der Luft dadurch von dem Kühlgebläse der Ladevorrichtung oder des elektrischen Kraftwerkzeuges zu strömen und an dem Auslaß137 auszutreten, um somit den Kühleffekt zu verstärken. In der Struktur der zweiten Ausführungsform steht jede Zelle4 mit einer der Radiatorplatten134 in Kontakt, so daß die Zellen gleichmäßig gekühlt werden, und somit die Verschlechterung der Zellen4 aufgrund von Wärmeentwicklung trotz der großen Anzahl der in dem Batteriesatz101 enthaltenen Zellen minimiert wird. - Der Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet, an den sich die vorliegende Erfindung richtet, wird erkennen, daß Batteriesätze in mehr als zwei Blöcke unterteilt werden können, indem zwei oder mehr zweite Luftkanäle vorgesehen werden. Ebenso ist die Konfiguration des zweiten Luftkanals
136 nicht auf die in der zweiten Ausführungsform beschriebene beschränkt; der Luftkanal kann in der Form eines Kreuzes, oder in einem Gitter oder einem anderen geeigneten Muster ausgebildet sein. - In den vorstehenden Ausführungsformen ist jeder von den Luftkanälen
32 und132 zwischen den ebenen Innenoberflächen des Außengehäuses3 (103 ) und der Nut18 (118 ), der Aussparung19 (119 ) und der Radiatorplatte9 (den Radiatorplatten134 ) des Innengehäuses2 (102 ) ausgebildet. Es sollte angemerkt werden, daß derselbe Effekt durch die Bereitstellung ähnlicher zusammenhängender Strukturen auf den Innenoberflächen des Außengehäuses und durch Ausführen der inneren Oberflächen des Innengehäuses in ebener Weise erzielt werden kann. Ferner können, wenn die Steuerung14 nicht vorgesehen ist, die Verbindungsabschnitte8 (108 ) verschmälert werden, so daß die Radiatorplatte9 (die Radiatorplatten134 ) im wesentlichen den gesamten Umfang (bzw. Umfänge) des Zellenblocks (bzw. der Blöcke) umgeben können. Zusätzlich kann die Radiatorplatte9 (die Radiatorplatten134 ) höher ausgebildet werden, um so die Fläche in Kontakt mit den Zellen4 zu erhöhen. Die Rippen10 (35 ) können auf der Außenoberfläche der Radiatorplatte9 (den Radiatorplatten134 ) unter der Seitenwand7a des Innengehäuses2 (102 ) vorgesehen werden. Bei jeder der vorstehenden Ausführungsform ist ein isolierendes Material zwischen der Innenoberfläche des Innengehäuses vorgesehen; jedoch kann ein derartiges Material statt dessen auf den Zellen4 vorgesehen sein. - Ferner können, wenn ein Verschließen des Luftkanals (bzw. der Luftkanäle) nicht erforderlich ist, die elastischen Elemente
30 (130 ) nur auf den acht Ecken zwischen den Innen- und Außengehäusen vorgesehen sein. Alternativ können derartige elastische Elemente in der Form von Blechen vorgesehen sein, welche zwischen den Innen- und Außengehäusen angeordnet sind, außer dort, wo der Luftkanal bzw. die Luftkanäle angeordnet sind. - Wie es vorstehend beschrieben wurde, werden beide Batteriesätze
1 und101 in einer Ladevorrichtung und einem elektrischen Kraftwerkzeug durch Einschieben des Verbinders22 (122 ) in die Batteriesatzhalterabschnitte der Ladevorrichtung und des Werkzeugs platziert. Alternativ kann der Batteriesatz mit einem zylindrischen Abschnitt versehen sein, welcher in dem Batteriehalter der Ladevorrichtung und des Werkzeugs eingeführt wird. In diesem Falle können abhängig von der Struktur welche für die Befestigung der Batteriesätze an den Werkzeugen und Ladevorrichtungen verwendet wird, die Form und/oder die Stellen der Lufteinlässe und Auslässe verändert sein. Beispielsweise kann der Lufteinlaß27 auf einer Seitenoberfläche des Außengehäuses3 vorgesehen sein, während die Luftauslässe31 oder137 auf der Bodenoberfläche des Außengehäuses3 vorgesehen sein können. Zusätzlich können diese Öffnungen in eine Mehrzahl kleiner Öffnungen oder Schlitze unterteilt sein. Keiner von den Batteriesätzen muß eine doppelte Gehäusestruktur enthalten, welche Innen- und Außengehäuse wie vorstehend beschrieben umfaßt. Beispielsweise kann, wenn mit der Radiatoreinrichtung abgedeckte erste und zweite Luftkanäle in einem verschlossenen Zustand in einem Gehäuse so vorgesehen sind, daß die Radiatoreinrichtung in Kontakt mit den Zellen steht, eine Abstrahlung von Wärme aus den Zellen und der Schutz der Zellen gegenüber Schmutz und Feuchtigkeit erzielt werden. In diesem Falle können erste und zweite Luftkanäle durch das Gehäuse hindurch ausgebildet sein. - Auswirkungen der Erfindung
- Die Strukturen gemäß der vorliegenden Erfindung selbst (d. h., nicht in Kooperation mit irgendeiner anderen Struktur, wie z. B. einer Ladevorrichtung) erreicht leicht die Verhinderung einer Wärmeentwicklung in den Zellen in dem Batteriesatz und die Verhinderung des Eintritts von Fremdmaterial in das Innengehäuse, und verlängert somit die Betriebslebensdauer der Zellen und verhindert einen Austritt der Elektrolytlösung und einen Kurzschluß aufgrund von Rosten.
- Die Doppelgehäusestruktur gemäß der vorliegenden Erfindung, in welcher ein Innengehäuse in einem Außengehäuse mit Luftkanälen und elastischen Elementen zwischen den zwei Gehäusen vorgesehen ist, verringert die Übertragung von Stoß und Vibration auf die Zellen und verbessert somit die Haltbarkeit des Batteriesatzes.
- Äquivalente
- Man sieht somit, daß die vorliegende Erfindung effizient die vorstehend beschriebenen Aufgaben von denen, die aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich wurden, erfüllt. Da weitere Elemente modifiziert, verändert und ausgewechselt werden können, ohne von dem Schutzumfang oder dem Erfindungsgedanken der wesentlichen Eigenschaften der vorliegenden Erfindung abzuweichen, dürfte es sich verstehen, daß die vorstehenden Ausführungsformen nur eine Darstellung und in keinerlei Weise einschränkend sind. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird nur durch die Begriffe der beigefügten Ansprüche eingeschränkt.
Claims (13)
- Batteriesatz (
1 ), aufweisend: ein erstes Gehäuse (3 ); ein zweites Gehäuse (2 ), kleiner als das erste Gehäuse (3 ), wobei das zweite Gehäuse (2 ) eine Mehrzahl von Zellen (4 ) enthält und innerhalb des ersten Gehäuses (3 ) angeordnet ist, und wobei ein erster Luftkanal (32 ) zwischen den ersten und zweiten Gehäusen (3 ,2 ) ausgebildet ist; das zweite Gehäuse (2 ) eine Radiatoreinrichtung (9 ) enthält, die in Kontakt mit den Zellen (4 ) angeordnet ist, wobei die Radiatoreinrichtung (9 ) wenigstens eine Oberfläche (10 ) zum Abstrahlen von aus den Zellen (4 ) geleiteter Wärme besitzt; der erste Luftkanal (32 ) zumindest teilweise durch wenigstens eine Oberfläche (10 ) der Radiatoreinrichtung (9 ) ausgebildet wird, wobei der erste Luftkanal (32 ) von den Zellen (4 ) getrennt ist; wenigstens einen Luftauslaß (31 ), der in dem ersten Gehäuse (3 ) ausgebildet und mit dem ersten Luftkanal (32 ) verbunden ist; und ferner aufweisend ein elastisches Material (30 ), das zwischen den ersten und zweiten Gehäusen (3 ,2 ) angeordnet ist. - Batteriesatz nach Anspruch 1, wobei die Zellen (
4 ) in eine Mehrzahl von Blöcken (133 ) unterteilt sind, und ferner wenigstens einen zweiten Kanal (136 ) aufweisend, der zwischen den Blöcken vorgesehen ist, wobei der wenigstens eine zweite Luftkanal (136 ) mit dem ersten Luftkanal (132 ) in Verbindung steht. - Batteriesatz (
1 ) nach Anspruch 1, wobei die Radiatoreinrichtung (9 ) eine Mehrzahl von Rippen (10 ) enthält, welche im allgemeinen parallel zu der Richtung des Luftstroms durch den ersten Luftkanal (32 ) orientiert sind. - Batteriesatz (
1 ) nach Anspruch 2, wobei die Radiatoreinrichtung (9 ) eine Mehrzahl von Rippen (133 ) enthält, welche im allgemeinen parallel zu der Richtung des Luftstroms in wenigstens einem von den ersten und zweiten Luftkanälen (132 ,136 ) orientiert sind. - Batteriesatz (
1 ) nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen Lufteinlaß (27 ), der in dem ersten Gehäuse (3 ) vorgesehen und mit dem ersten Luftkanal (32 ) verbunden ist, wobei der erste Luftkanal (32 ) durch Innenoberflächen des ersten Gehäuses (3 ) definiert ist und zusammenhängende Aussparungen in Außenoberflächen des zweiten Gehäuses (2 ) vorgesehen sind. - Batteriesatz (
1 ) nach Anspruch 5, wobei jedes von den ersten und zweiten Gehäusen (3 ,2 ) eine im allgemeinen kastenförmige Form besitzt, und wobei ferner der erste Luftkanal (32 ) bei dem an der oberen Oberfläche des ersten Gehäuses (3 ) vorgesehenen Einlaß (27 ) beginnt, entlang einer ersten Innenseitenoberfläche des ersten Gehäuses (3 ) fortschreitet, sich in zwei Zweige entlang zwei gegenüberliegenden zweiten und dritten Innenseitenoberflächen des ersten Gehäuses (3 ), die mit der ersten Innenseitenoberfläche verbunden sind, verzweigt, und bei ersten und zweiten Luftauslässen (31 ) endet, die in einer vierten Innenseitenoberfläche des ersten Gehäuses (3 ) vorgesehen sind. - Batteriesatz (
1 ) nach Anspruch 6, wobei das zweite Gehäuse (2 ) erste bis vierte Außenseitenoberflächen enthält, die jeweils den ersten bis vierten Innenseitenoberflächen des ersten Gehäuses (3 ) entsprechen, wobei die Radiatoreinrichtung eine Radiatorplatte (9 ) mit einem im allgemeinen U-förmigen Querschnitt ist, welche zusammenhängend die ersten, zweiten und dritten Außenoberflächen des zweiten Gehäuses umgibt, und wobei ferner die Rippen (10 ) auf Außenoberflächen der Radiatorplatte (9 ) in dem ersten Luftkanal (32 ) ausgebildet sind. - Batteriesatz (
1 ) nach Anspruch 7, wobei das elastische Material (30 ) entlang oberen und unteren Kanten des ersten Gehäuses (3 ) so angeordnet ist, daß der erste Luftkanal (32 ) hermetisch von den Zellen (4 ) isoliert ist. - Batteriesatz (
1 ) nach Anspruch 6, wobei die Zellen (4 ) in zwei Blöcke (113 ) unterteilt sind, und die Radiatoreinrichtung erste und zweite Radiatorplatten (134 ) parallel angeordnet umfaßt, wobei jede Radiatorplatte einen im allgemeinen U-förmigen Querschnitt besitzt und einen von den Zellenblöcken umgibt, und wobei ferner der zweite Luftkanal (136 ) zwischen den Radiatorplatten (134 ) ausgebildet ist. - Batteriesatz (
1 ) nach Anspruch 9, wobei die Rippen (135 ) auf Außenoberflächen der ersten und zweiten Radiatorplatten (134 ) in dem zweiten Luftkanal (136 ) vorgesehen sind. - Batteriesatz (
1 ) nach Anspruch 9, ferner aufweisend. einen dritten Luftauslaß, der in der vierten Innenseitenoberfläche des ersten Gehäuses zwischen den ersten und zweiten Auslässen (137 ) ausgebildet ist, wobei ein erstes Ende des zweiten Luftkanals (136 ) mit dem ersten Luftkanal (132 ) verbunden ist und dessen zweites Ende mit dem dritten Auslaß verbunden ist. - Batteriesatz (
1 ) nach Anspruch 9, wobei der zweite Luftkanal (136 ) hermetisch von den Zellenblöcken isoliert ist. - Verfahren zum Verhindern von Wärmeentwicklung in den Zellen eines Batteriesatzes (
1 ) gemäß Anspruch 1, welches das Einführen von Luft in das erste Gehäuse (3 ) an der Radiatoreinrichtung (9 ) in Kontakt mit den Zellen (4 ) vorbei und danach aus dem ersten Gehäuse (3 ) heraus umfaßt.
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