AT17064U1 - Umschaltung mehrerer Variablen im Transportmodus - Google Patents

Abstract

Energiespeicher (1) für ein Elektrogerät gekennzeichnet durch eine Schalteinrichtung (2) zum Schalten des Energiespeichers (1) von einem Normalbetriebsmodus in einen Transportmodus oder umgekehrt, wobei mindestens zwei Variablen des Energiespeichers (1) bei dem Schalten geändert werden.

Description

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Energiespeicher für ein Elektrowerkzeug und ein entsprechendes Elektrowerkzeug.

[0002] Energiespeicher für Elektrogeräte können als sogenannte Akkupacks realisiert sein. Derartige Akkupacks können mit Lithium-lonen-Zelltechnologie hergestellt sein und eine potente Energiequelle für Elektrogeräte darstellen. Grundsätzlich kann ein Energiespeicher aber auch eine einzige Zelle sein und/oder auf einer anderen Zelltechnologie basieren. Nachfolgend wird der Begriff „Akkupack“ auch stellvertretend für andere Energiespeicher genutzt.

[0003] Mit dem Energiespeicher werden Elektrogeräte und insbesondere Elektrowerkzeuge, Gartengeräte, Haushaltsgeräte und dergleichen betrieben. Prinzipiell können mit dem Energiespeicher aber auch Transportmittel betrieben werden.

[0004] Üblicherweise ist für jedes Elektrogerät ein Normalbetrieb vorgesehen. Dieser zeichnet sich in der Regel durch mehrere Parameter wie maximale Ladeschlussspannung, minimale Entladespannung, maximale Zelltemperatur, maximaler Betriebsstrom usw. aus. Die Energiespeicher befinden sich jedoch nicht immer im Betrieb bzw. im Normalbetrieb. Vor der Inbetriebnahme bzw. zwischen zwei Betriebsphasen wird ein Energiespeicher häufig transportiert oder gelagert. Er befindet sich dann nicht in einer Normalbetriebsphase, sondern in einer Transportphase. Für den Transport von Energiespeichern gelten meist besondere Transportvorschriften.

[0005] Lithium-lonen-Akkupacks sind als eine besondere Gefahrenquelle zu sehen, da beispielsweise das organische Lösungsmittel als elektrolytisches Medium bereits für sich genommen brennbar ist und somit eine potenzielle Brandlast darstellt. Das größte Risikopotenzial bei Lithiumlonen-Zellen steckt jedoch in der elektrisch bzw. chemisch gespeicherten Energie, welche sich bei inneren oder äußeren Kurzschlüssen schlagartig freisetzen kann und damit thermische, ebenso wie chemische, Folgereaktionen auslösen kann. Aufgrund zahlreicher Vorfälle mit Lithium-lonen-Zellen beim Laden, beim Betrieb, bei Transport und Lagerung ist deshalb besondere Vorsicht zwingend erforderlich. Entsprechende Maßnahmen übernehmen in der Regel ausgereifte Batterie-Management-Systeme, welche den Akkupack beim Laden, beim Entladen, aber auch während des Transports oder der Lagerung überwachen und diesen jederzeit außer Betrieb nehmen können.

[0006] Seitens des Gesetzgebers gibt es dedizierte Vorschriften für den Transport zu Lande, zu Wasser und in der Luft z.B. gemäß den Richtlinien UN 3480 und UN 3481. Denen zufolge unterliegen derzeit sämtliche Lithium-lonen-Batterien zunächst prinzipiell definierten Gefahrgutvorschriften, welche den sicheren Transport gewährleisten. Diese sind demnach in der Klasse 9 als Gefahrgut eingestuft und unterliegen dementsprechend den hierfür geltenden Handlungsvorschriften. Unter bestimmten Bedingungen gelten die Lithium-lonen-Akkupacks in Ausrüstungen Sondervorschriften, welche das Handling der Batterien im Transportfall erleichtern. Dies gilt insbesondere für die derzeitige Freistellung nach Sondervorschrift 188 im Straßen- und Seeverkehr sowie die Teile Il der Verpackungsvorschriften 965 und 970 im Luftverkehr, welche dann greifen können, wenn eine Batterie mit Lithium-Ionen eine Nennenergie in Wattstunden von höchstens 100 Wh aufweist. Das Außengehäuse der Batterie ist mit der Nennenergie in Wattstunden gekennzeichnet. Ahnliche Probleme ergeben sich bei der Lagerung von Energiespeichern, wofür es jedoch derzeit keine verbindlich öffentlich-rechtlichen Vorschriften gibt.

[0007] Der Energieinhalt eines Akkupacks wird durch eine Vielzahl von technischen Parametern beeinflusst, welche gezielt während einer Entwicklung bzw. während der Auslegung des Akkupacks optimiert werden. So beeinflussen beispielsweise die Materialien und Dimensionen von Anode und Kathode sowie beispielsweise auch das verwendete Elektrolyt eine bauartbedingt speicherbare Energie des Akkupacks. Die Vielzahl der technischen Parameter haben alle einen gewissen Einfluss auf die mittels des Akkupacks bereitstellbare Energie bzw. Energiemenge, welche auch schlussendlich als Nennkapazität ihren Niederschlag findet. Bei der Entwicklung solcher Akkupacks gilt es, mehrere konträre Anforderungen möglichst optimal zu balancieren.

Beispielsweise sollen Größe und Gewicht von Akkupacks möglichst minimiert, gleichzeitig aber die mittels Akkupacks bereitstellbare Energie maximiert werden. Zudem ist es im Hinblick auf einen Transport von Akkupacks wünschenswert, dass diese keinen allzu großen Energieinhalt aufweisen, jedoch sollen andererseits die Akkupacks während ihrer Verwendung möglichst lange bzw. möglichst viel Energie bereitstellen können. Besonders wünschenswert ist auch eine lange Lebensdauer.

[0008] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nutzung eines Energiespeichers für ein Elektrogerät sicherer und komfortabler zu gestalten.

[0009] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Energiespeicher entsprechend Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0010] Gemäß der vorliegenden Erfindung wird demnach ein Energiespeicher für ein Elektrogerät (insbesondere Elektrowerkzeug, Gartenwerkzeug, Haushaltsgerät) bereitgestellt, das eine Schalteinrichtung zum Schalten des Energiespeichers von einem Normalbetriebsmodus in einen Transportmodus oder umgekehrt aufweist. Demnach sind für den Energiespeicher zwei verschiedene Modi definiert: Ein Normalbetriebsmodus und ein Transportmodus. Dies schließt nicht aus, dass auch weitere Betriebsmodi vorgesehen sein können. Für den Normalbetrieb, wenn also das Elektrogerät in vorgesehener Weise betrieben werden soll, befindet sich der Energiespeicher in dem Normalbetriebsmodus. In diesem Normalbetriebsmodus stellt er beispielsweise die gewünschte Maximalleistung bzw. -energie bereit. In dem Normalbetriebsmodus werden üblicherweise auch die vorgesehenen Betriebsgrenzen wie Maximaltemperatur beim Laden bzw. Entladen, maximaler Entladestrom usw. eingehalten. Der Transportmodus hingegen unterscheidet sich von dem Normalbetriebsmodus dahingehend, dass andere Grenzen bzw. Vorschriften eingehalten werden. Der Transportmodus wird also durch andere Parameter/Variablen beschrieben als der Normalbetriebsmodus. Vorliegend ist vorgesehen, dass sich die beiden Modi mindestens in zwei verschiedenen Parametern unterscheiden. Die jeweiligen Parameter sind also variabel und können für jeden Modus einen entsprechenden Wert annehmen. Diese variablen Parameter werden im vorliegenden Dokument kurz als Variablen bezeichnet.

[0011] Bei dem Schalten von dem Normalbetriebsmodus in den Transportmodus oder umgekehrt werden hier mindestens zwei Variablen des Energiespeichers geändert. Wird jeder Modus beispielsweise durch die Variablen wie etwa maximaler Energieinhalt und maximale Zelltemperatur beschrieben, so kann der maximal Energieinhalt und die maximale Zelltemperatur jeweils in dem Normalbetriebsmodus höher sein als in dem Transportmodus. In dem Transportmodus darf der Energiespeicher also nicht so viel Energie speichern wie in dem Normalbetriebsmodus und auBerdem muss die maximale Zelltemperatur in dem Transportmodus auch kleiner als in dem Normalbetriebsmodus sein. Den jeweiligen Modus können aber auch drei, vier oder mehr Variablen kennzeichnen. Diese Variablen werden beim Umschalten der Modi für die Steuerung entsprechend geändert.

[0012] In einer Ausgestaltungsform des Energiespeichers weist die Schalteinrichtung einen manuell betätigbaren Schalter auf. Dies bedeutet, dass der Energiespeicher manuell von dem Normalbetriebsmodus in den Transportmodus oder umgekehrt geschaltet werden kann. Bei dem Schalter kann es sich um einen mechanischen Schalter wie etwa einen Schiebe- oder Druckschalter handeln. Alternativ kann der Schalter auch elektronisch realisiert werden. Beispielsweise besitzt der Energiespeicher einen kleinen Touchscreen, mit dem eine manuelle Betätigung registriert werden kann.

[0013] Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Schalteinrichtung eine Sensoreinheit aufweist und in Abhängigkeit von einem Sensorsignal der Sensoreinheit automatisch von dem Normalbetriebsmodus in den Transportmodus oder umgekehrt geschaltet wird. Der Energiespeicher bekommt also beispielsweise von dem Elektrogerät ein Schaltsignal und schaltet aufgrund dieses Signals von einem Modus in den anderen. In diesem Fall detektiert die Schalteinrichtung also beispielsweise den Spannungspegel eines von extern erhaltenen Schaltsignals und schaltet den Modus entsprechend um. Alternativ kann der Energiespeicher aber auch beispielsweise einen

Beschleunigungssensor oder dergleichen besitzen, mit dem der Energiespeicher selbst eine Transportphase bzw. einen Transportzustand detektieren kann. Aufgrund eines solchen Sensorsignals schaltet der Energiespeicher dann gegebenenfalls in den Transportmodus. Unter Umständen detektiert der Beschleunigungssensor eine längere Ruhephase, was auf eine Lagerung des Energiespeichers bzw. Elektrogeräts hinweist, sodass gegebenenfalls auch das Schalten in den Transportmodus angebracht ist.

[0014] In einer speziellen Ausgestaltung kann die Sensoreinheit der Schalteinrichtung dazu ausgebildet sein, ein Funksignal, insbesondere ein GPS-Signal, ein Mobilfunksignal oder ein Zeitsignal, zu empfangen und daraus das Sensorsignal zu generieren. Aus dem Funksignal kann der Energiespeicher beispielsweise einen Ortswechsel ermitteln. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn es sich bei dem Funksignal um ein Ortungssignal bzw. ein Signal mit Ortsinformation handelt. Die Schalteinrichtung kann in diesem Fall das entsprechende Sensorsignal auswerten und gegebenenfalls eine Ortsveränderung feststellen, was auf eine Transportphase hindeutet. Bei einer alternativen Ausgestaltung ist die Sensoreinheit der Schalteinrichtung in der Lage, ein Zeitsignal zu empfangen und auszuwerten. Überschreitet der Energiespeicher dann beispielsweise eine Zeitzone so kann dies wiederum ein Hinweis darauf sein, dass sich der Energiespeicher in einer Transportphase befindet. Wiederum sollte der Energiespeicher dann in den Transportmodus geschaltet werden.

[0015] Gemäß einer anderen Ausführungsform des Energiespeichers kann vorgesehen sein, dass die Schalteinrichtung dazu ausgebildet ist, mittels der Sensoreinheit eine Erstinbetriebnahme zu erkennen und bei erkannter Erstinbetriebnahme den Energiespeicher automatisch in den Transportmodus zu schalten. Üblicherweise findet nämlich nach der Herstellung eine Qualitätsprüfung statt, bei der der Energiespeicher erstmals in Betrieb genommen werden muss. Die Schalteinrichtung kann dann zu Beginn der Erstinbetriebnahme oder nach der Erstinbetriebnahme (z. B. eine vorbestimmte Zeitspanne danach) den Energiespeicher automatisch in den Transportmodus schalten. Die nach der Qualitätsprüfung stattfindende Lagerung bzw. ein daran anschließender Transport können somit sicher durchgeführt werden.

[0016] Bei einer weiteren Ausgestaltung des Energiespeichers kann eine Ladeschlussspannung eine der mindestens zwei Variablen sein, wobei diese in dem Transportmodus kleiner ist als in dem Normalbetriebsmodus. Auch im Transportmodus kann vorgesehen sein, dass der Energiespeicher geladen werden muss. Dies kann beispielsweise bei Lagerung der Fall sein, um zu vermeiden, dass die Gesamtspannung bzw. Zellspannung des Energiespeichers eine Untergrenze unterschreitet, wodurch sich eine Beschädigung oder Verkürzung der Lebensdauer des Energiespeichers vermeiden lässt. Andererseits kann der Energiespeicher auch in einer Transportphase für den Betrieb eines Elektrogeräts genutzt werden, wenn beispielsweise ein mobiles Radiogerät bei der Fahrt in einem Fahrzeug betrieben wird. Auch in diesem Fall sind verschärfte Transportvorschriften einschlägig, und der Energiespeicher muss im Transportmodus betrieben werden. Die Tatsache, dass die Ladeschlussspannung im Transportmodus niedriger ist als im Normalbetriebsmodus, ist dem Umstand geschuldet, dass während des Transports der Energieinhalt des Energiespeichers geringer sein sollte als im Normalbetrieb. Das Laden des Energiespeichers bis zu einer verminderten Ladeschlussspannung gewährleistet einen solchen reduzierten Energieinhalt für den Transport. Speziell bei Lithium-lonen-Akkus vermindert die Reduktion der Ladeschlussspannung auf z. B. unter 3,9 V das Kathodenpotenzial gegen Lithium/Lithium+ und vermeidet hohe oxidative Potenziale an der Kathode. Auch im vollgeladenen Zustand wird die Zellchemie somit weniger ausgereizt, wodurch die Zelle unempfindlicher gegen mechanische Belastungen, Stöße und Vibrationen wird. Im Normalbetriebsmodus liegt die Ladeschlussspannung typischerweise über 4 V.

[0017] In ähnlicher Weise kann auch vorgesehen sein, dass eine Entladeschlussspannung eine der mindestens zwei Variablen ist und in dem Transportmodus größer ist als in dem Normalbetriebsmodus. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass auch in einer Lager- bzw. Transportphase die Zellchemie möglichst geschont wird. So kann beispielsweise die Entladeschlussspannung im Transportmodus auf eine Spannung größer 3,35 V eingestellt werden. Dies verhindert, dass das Anodenpotenzial gegen Lithium/Lithium+ selbst im entladenen Zustand zu stark

ansteigt und die Zellen damit Gefahr laufen, Schäden durch Abbau der Anoden-Deckschicht zu nehmen. Diese Maßnahme reduziert insbesondere die Gefahr eines Druckanstiegs in der Zelle (Elektrolytzersetzung) sowie die Möglichkeit der Korrosion des Kupferstromableiters und dadurch ausgelösten inneren Kurzschlüssen („Hard Shorts“). Die Entladeschlussspannung im Normalbetriebsmodus liegt typischerweise bei 2,5 V.

[0018] In einer weiteren Ausführungsform des Energiespeichers ist vorgesehen, dass ein Innendruck des Energiespeichers eine der mindestens zwei Variablen ist und in dem Transportmodus kleiner ist als in dem Normalbetriebsmodus. Bei dem Innendruck kann es sich um den Druck im Inneren einer Außenhülle eines Zellpacks oder um den Innendruck in einer Zelle handeln. Da der Zustand des Energiespeichers während des Transports in der Regel länger erhalten bleibt als in einem Normalbetrieb, ist es günstig, während des Transports bzw. während der Lagerung Spitzendrücke zu vermeiden, die kurzfristig während des Normalbetriebs erlaubt sein können. Auf diese Weise lässt sich gewährleisten, dass mechanische Belastungen, Stöße und Vibrationen zu keinen Undichtigkeiten des Energiespeichers führen.

[0019] Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung des Energiespeichers ist eine Temperatur, insbesondere eine Maximaltemperatur und/oder Minimaltemperatur, beim Laden oder Entladen des Energiespeichers eine der mindestens zwei Variablen, und sie ist/sind in dem Transportmodus anders als in dem Normalbetriebsmodus. Beispielsweise sollte die Minimaltemperatur beim Laden im Transportmodus größer 10 °C sein. Dies reduziert die Gefahr des Lithium-Platings beim Laden. Demgegenüber sollte für den Transport oder die Lagerung die maximale Temperatur beim Laden beispielsweise 40 °C sein. Dies schützt die Zelle vor thermischem Stress im Ladevorgang. Des Weiteren sollte die minimale Temperatur beim Entladen etwa 5 °C sein. Dies schützt die Zellen vor einem Anstieg des Anodenpotenzials gegen Lithium/Lithium+. Ferner sollte die Maximaltemperatur beim Entladen z.B. 65 °C sein. Dies schützt die Zellen vor thermischen Schäden und SEI-Degeneration (Solid Electrolyt Interface) beim Entladen. Im Normalbetriebsmodus sind diese Minimaltemperaturen in der Regel geringer und die Maximaltemperaturen in der Regel höher.

[0020] Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein maximal zulässiges Integral über einen Entladestrom des Energiespeichers in einem vorgegebenen Zeitintervall eine der mindestens zwei Variablen und es ist in dem Transportmodus kleiner als in dem Normalbetriebsmodus. Dies bedeutet, dass eine Stromspitze im Transportmodus weniger stark ausgeprägt sein darf als im Normalbetriebsmodus. Während im Normalbetriebsmodus eine Stromspitze auch durch einen extrem hohen Verbrauch hervorgerufen werden kann, ist dies im Transportmodus nicht möglich bzw. unwahrscheinlich. Eine Stromspitze im Transportmodus deutet also eher auf einen Kurzschluss hin, der nach aller Möglichkeit zu vermeiden ist.

[0021] Weiterhin kann eine maximal zulässige Flankensteilheit eines Entladestroms des Energiespeichers eine der mindestens zwei Variablen sein, wobei die maximal zulässige Flankensteilheit in dem Transportmodus geringer ist als in dem Normalbetriebsmodus. Die Flankensteilheit kann ein Indiz für einen Kurzschluss des Energiespeichers sein. Derart verschärfte Stromgrenzen führen zu einer sehr schnellen Detektion von Kurschlüssen und ungewollten Entladezuständen jeglicher Art. Dies ist insbesondere bei unvorhergesehenen Situationen während Transport und Lagerung von Vorteil.

[0022] In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist eine maximal speicherbare Energiemenge oder Ladungsmenge des Energiespeichers eine der mindestens zwei Variablen, wobei diese in dem Transportmodus geringer ist als in dem Normalbetriebsmodus. In diesem Fall kann eine Steuereinrichtung des Energiespeichers dazu eingerichtet sein, eine mittels des Akkupacks bzw. Energiespeichers bauartbedingt speicherbare Energie auf einen vorgebbaren reduzierten Energiewert zu begrenzen. Zudem kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, die Begrenzung nur dann aufzuheben, sodass nach einem entsprechenden Ladevorgang die bauartbedingt speicherbare Energie des Akkupacks wieder bereitstellbar ist, wenn mittels der Steuereinrichtung wenigstens ein vorgegebenes Freischaltsignal empfangen worden ist. Somit kann die Steuereinrichtung automatisch eine Art Schutzmodus aktivieren bzw. bewirken, in Folge dessen

automatisch die mittels des Akkupacks bauartbedingt speicherbare Energie auf den vorgebbaren reduzierten Energiewert begrenzt wird. Uber eine Sensorik können beispielsweise Informationen über Spannungen, Temperaturen und dergleichen der Batteriezellen bereitgestellt und überwacht werden. Die automatische Begrenzung kann zum Beispiel auch über einen Cloud-basierten Dienst, über eine loT-Anwendung (Internet of Things) oder dergleichen erfolgen.

[0023] In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Energiespeichers kann vorgesehen sein, dass eine Wiederanschaltbedingung, die insbesondere eine Zeitdauer nach einem UÜberstromereignis beinhaltet, des Energiespeichers eine der mindestens zwei Variablen ist und in dem Transportmodus anders ist als in dem Normalbetriebsmodus. Beim Umschalten vom Normalbetriebsmodus in den Transportmodus oder umgekehrt wird also die Wiederanschaltbedingung (Failure Recovery) geändert. Insbesondere können diese Wiedereinschaltbedingungen im Transportmodus konservativer gestaltet werden. So kann beispielsweise nach einer steilen Stromspitze im Transportmodus eine Mindestwartezeit von 30 s eingestellt sein, während die Mindestwartezeit im Normalbetriebsmodus beispielsweise nur 10 s beträgt. Außerdem kann im Transportmodus vorgesehen sein, dass bei zehn Spitzenstromereignissen innerhalb von 10 min ein dauerhaftes Abschalten des Energiespeichers bis zum nächsten Wiederaufladen erfolgt. Ein derartiges permanentes Abschalten ist im Normalbetriebsmodus gegebenenfalls nicht vorgesehen, weswegen sich also die Wiederanschaltbedingung beim Schalten zwischen Transportmodus und Normalbetriebsmodus ändert. Derart verschärfte Failure Recovery-Szenarien schützen den Akkupack insbesondere im Kontext unvorhergesehener Entladekonditionen beispielsweise auch bei Transport und Lagerung.

[0024] Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Energiespeichers ist die Schalteinrichtung dazu eingerichtet, das Schalten des Energiespeichers von einem Normalbetriebsmodus in einen Transportmodus oder umgekehrt nur auf Grundlage eines Freischaltsignals zu ermöglichen. Vorzugsweise wird das Freischaltsignal der Schalteinrichtung nur zur Verfügung gestellt, wenn ein vorgegebener Freischaltcode bereitgestellt wird (z. B. an einer Benutzerschnittstelle durch entsprechende Eingabe). Auf diese Weise kann das Schalten bewusst nur so vorgenommen werden, dass es nicht aus Versehen, zufällig oder unbeabsichtigt, beispielsweise durch Stöße oder zerstörerische Einflussnahme herbeigeführt werden kann. Der Energiespeicher bzw. der Akkupack kann also nur von dem einen Modus in den anderen Modus geschaltet werden, wenn der Benutzer dies als bewusste Handlung unternimmt und er damit seine Absicht bestätigt. Dies kann der Benutzer z. B. bewusst nach Ankunft des Akkupacks am Bestimmungsort vornehmen. Die Wandlung des Akkupacks erfolgt dabei vorzugsweise durch eine Ubergabe einer Schlüsselinformation, welche die Transition in der Firmware vornimmt und den Akkupack programatisch neu konfiguriert. Diese Schlüsselinformation kann beispielsweise per Bluetooth, WiFi 0der Extended WAN, oder aber auch durch Stecken z. B. eines Bauteils oder durch die Eingabe einer dedizierten Tastenkombination erfolgen. Die Übertragung des Schlüssels an das Batteriemanagementsystem kommt dabei einer Bestätigung des Benutzers gleich, dass der Transportbzw. Lagerprozess abgeschlossen ist und der Akkupack den Bestimmungsort erreicht hat und er nun den Akkupack mit einer anderen Leistungskonfiguration und einem anderen Energieinhalt benutzen möchte. Vorzugsweise steht dem Benutzer erst nach Übermittlung der Schlüsselinformation und anschließender Ladung der Akkupack mit neuem, erweitertem Energieinhalt bzw. Konfiguration für den Normalbetrieb zur Verfügung. Der Akkupack kann die Umstellung beispielsweise durch die Veränderung der LED-Farbe von grün auf rot quittieren.

[0025] Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch ein Elektrowerkzeug mit einem Energiespeicher der oben genannten Art. Je nach Einstellung des Energiespeichers in den Transportmodus oder den Normalbetriebsmodus kann dann auch das Elektrogerät nur in dem korrespondierenden Modus betrieben werden. Dies bedeutet, dass der Energiespeicher für das Elektrogerät gegebenenfalls die Energie nur in der Art bereitstellt, wie der aktuelle Modus es erlaubt.

[0026] Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:

[0027] Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Energiespeichers mit einer Schalteinrichtung für ein Elektrogerät; und

[0028] Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Datenspeichers eines Energiespeichers im Normalbetriebsmodus und im Transportmodus.

[0029] Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.

[0030] Entsprechend dem Beispiel von Fig. 1 soll ein Energiespeicher 1 für ein in der Figur nicht näher dargestelltes Elektrogerät bereitgestellt werden. Bei dem Energiespeicher handelt es sich vorzugsweise um einen Akkupack und speziell um einen Lithium-lonen-Akkupack. Das Elektrogerät kann ein Elektrowerkzeug, ein Gartengerät, ein Haushaltsgerät oder dergleichen sein. Der Energiespeicher 1 stellt elektrische Energie für den Betrieb des Elektrogeräts bereit.

[0031] Der Energiespeicher 1 soll in mindestens zwei verschiedenen Modi betrieben werden können. Dazu zählt ein Normalbetriebsmodus, in dem der Energiespeicher im bestimmungsgemäßen Betrieb eingesetzt wird. Hierbei versorgt der Energiespeicher das Elektrogerät in bestimmungsgemäßer Weise mit elektrischer Energie. Der Energiespeicher kann aber auch im Transportmodus betrieben werden. In diesem Fall ist der Energiespeicher für den Transport bzw. die Lagerung konfiguriert.

[0032] Jeder Modus zeichnet sich durch mindestens zwei spezielle Werte von Betriebsparametern, d.h. Variablen aus, die die Konfiguration des Energiespeichers bzw. die Konfiguration von dessen Batteriemanagementsystem darstellen. Der Energiespeicher 1 besitzt dafür - gegebenenfalls integriert in das Batteriemanagementsystem - eine Schalteinrichtung 2, die von einer Eingabeeinrichtung 3 ein Signal empfängt, aufgrund dessen von dem Normalbetriebsmodus in den Transportmodus oder umgekehrt geschaltet wird. Die Eingabeeinrichtung 3 kann einen manuellen Schalter aufweisen, mit dem manuell in den jeweiligen Modus geschaltet werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Eingabeeinrichtung 3 einen Sensor aufweisen, um das Signal für die Schalteinrichtung automatisch zu erzeugen. Somit ist der Energiespeicher 1 bzw. das Batteriemanagementsystem in der Lage, automatisch den Betriebsmodus zu wechseln. Die Eingabeeinrichtung 3 kann beispielsweise eine Funkschnittstelle aufweisen, mit der ein Funksignal, insbesondere ein GPS-Signal, ein Mobilfunksignal oder ein Zeitsignal, empfangen und gegebenenfalls vorverarbeitet werden kann.

[0033] Unter Umständen enthält die Eingabeeinrichtung auch eine Verschlüsselungseinheit, mit der eine Schlüsselinformation empfangen werden muss, um die Schalteinrichtung 2 zu veranlassen, den jeweiligen Modus umzuschalten. Auch diese Schlüsselinformation kann per Funk (z. B. Bluetooth, WiFi, etc.) drahtlos übertragen werden. Alternativ kann die Schlüsselinformation natürlich auch durch ein spezifisches Stecksystem oder eine spezifische Tastenkombination eingegeben werden. Beispielsweise kann der Energiespeicher so konfiguriert werden, dass der Energiespeicher bzw. Akkupack erst nach Übermittlung der Schlüsselinformation und anschließender Ladung dem Benutzer im neuen Modus (z. B. mit erweitertem Energieinhalt) zur Verfügung steht. Der Akkupack quittiert die Umstellung beispielsweise durch die Veränderung der LED- Farbe von grün auf rot. Nach der Umstellung steht gegebenenfalls eine höhere Leistung zur Verfügung bzw. ein höherer Energieinhalt. Möchte der Benutzer später gegebenenfalls wieder zyklenbewusster arbeiten, legt er also wieder auf eine längere Lebensdauer Wert, oder möchte er den Akkupack auf einen Transport vorbereiten, so steht ihm durch Anwendung des Schlüssels die Möglichkeit zur Verfügung, den Akkupack wieder in die Ursprungskonfiguration zurückzuwandeln. Durch den Einsatz des Schlüssels wird dem Benutzer beispielsweise ermöglicht, ausschließlich zwischen diesen beiden sicheren Produktkonfigurationen zu wechseln.

[0034] Nach Lagerung und Transport im Transportmodus kann der Benutzer am Bestimmungsort den Akkupack in den Normalbetriebsmodus schalten. Auf diese Weise erfolgt das Umschalten von einem Modus in den anderen ausschließlich bewusst. Ein Akkupack im Normalbetriebsmodus kann nach heutigen Vorschriften beispielsweise nur als Frachtgut der Gefahrgutklasse 9 mit der entsprechenden Dokumentation und Verpackung sowie Einhaltung der Verfahrensrichtlinien

an Spediteure, Logistiker oder die Post gegeben werden. Ist der Akkupack hingegen in den Transportmodus geschaltet, und damit vorzugsweise mit verminderter Energie geladen, so kann er z.B. gemäß der derzeitigen Sondervorschrift 188 ADr unter erleichterten Bedingungen auf der Straße versendet werden.

[0035] Bei der Umschaltung des Modus durch die Schalteinrichtung 2 werden mindestens zwei Variablen, d.h. Parameter, verändert. Dies bedeutet, dass sich der Normalbetriebsmodus durch mindestens zwei Variablen von dem Transportmodus unterscheidet. Diese Variablen können beispielsweise die Ladeschlussspannung, die Entladeschlussspannung, den Innendruck, die Temperatur, den Entladestrom (insbesondere ein Integral über den Entladestrom oder eine Flankensteilheit des Entladestroms), eine maximal speicherbare Energiemenge oder Ladungsmenge, eine Wiederanschaltbedingung und dergleichen betreffen. Die Werte für die entsprechenden Variablen ändert die Schalteinrichtung 2 beispielsweise in einem Datenspeicher 4 des Akkupacks bzw. Batteriemanagementsystems, was einem Umschalten gleichkommt.

[0036] Fig. 2 zeigt schematisch den Speicherinhalt des Datenspeichers 4 in einem Normalbetriebsmodus (Index n) und einem Transportmodus (Index t). Im vorliegenden Beispiel ist für die beiden Modi eine Vielzahl an Variablen vorgesehen, von denen jeweils nur sechs konkret in Fig. 2 eingezeichnet sind. So zeichnet sich der Normalbetriebsmodus durch die Variablenwerte V1., V2.„ bis V6n aus. Demgegenüber zeichnet sich der Transportmodus durch die Variablenwerte V1:, V2: bis V6: aus. Bei der Umschaltung von dem Normalbetriebsmodus in den Transportmodus werden also beispielsweise die Variablen V1 bis V6 geändert. Konkret erhalten sie anstelle der Werte V1, bis V6. die Werte V1: bis V6.. Natürlich kann sich der Normalbetriebsmodus von dem Transportmodus auch durch eine andere Anzahl an Variablen unterscheiden. Es sind jedoch immer mindestens zwei Variablen, die für jeden Modus charakteristisch sind. Gegebenenfalls werden also nur zwei Variablen umgeschaltet. Unter Umständen können aber bei der Modusumschaltung auch mehr als sechs Variablen umgeschaltet werden.

[0037] Beim Zurückschalten von dem Transportmodus in den Normalbetriebsmodus werden in dem Datenspeicher 4 dann wieder die Variablenwerte V1,. bis V6„ gespeichert anstelle der Variablenwerte V1:;bis V61.

[0038] Durch das Umschalten von dem Normalbetriebsmodus in den Transportmodus ist ein sicherer Transport und eine sichere Lagerung des Energiespeichers möglich. Damit sind die teils schnellen Bewegungen in Transportsituationen, egal ob per Schiff, Flugzeug, Zug oder LKW, weniger gefährlich. Insbesondere gehen von verkehrsbedingten Beschleunigungen, Vibrationen, Stößen etc., denen die Akkupacks unbeaufsichtigt ausgesetzt sind und bei denen man, anders als im Betrieb, nicht beliebig oder ständig beobachtend eingreifen kann, für die Akkupacks im Transportmodus weniger Gefahr aus. Dies kommt typischen Transportsituationen zu Gute, bei denen meist mehrere, wenn nicht sogar viele (Paletten, Eurotainer) Akkupacks dicht gepackt auf Transportmitteln verstaut sind. Ein einzelner Akkupack ist damit nicht direkt zugänglich und bei thermischen Schadensfällen können benachbarte Akkupacks in Mitleidenschaft gezogen werden. Zudem besteht im Fall des Transports ein stets verbleibendes Restrisiko der Verunfallung, des Sturzes oder der ungeplanten Exposition gegen Medien (z. B. Löschwasser, Regenwasser, Meerwasser, etc.), welche selbst bei Lithium-lonen-Akkupacks nicht unmittelbar zu unkontrollierten Kurzschlüssen, Bränden oder Explosionen in der Folge führen dürfen. All diese Situationen lassen sich durch das Schalten eines Akkupacks in den Transportmodus entschärfen.

Claims (16)

Ansprüche

1. Energiespeicher (1) für ein Elektrogerät gekennzeichnet durch - eine Schalteinrichtung (2) zum Schalten des Energiespeichers (1) von einem Normalbetriebsmodus in einen Transportmodus oder umgekehrt, wobei - mindestens zwei Variablen des Energiespeichers (1) bei dem Schalten geändert werden.

2. Energiespeicher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (2) einen manuell betätigbaren Schalter aufweist.

3. Energiespeicher (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (2) eine Sensoreinheit aufweist und in Abhängigkeit von einem Sensorsignal der Sensoreinheit automatisch von dem Normalbetriebsmodus in den Transportmodus oder umgekehrt schaltet.

4. Energiespeicher (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit dazu ausgebildet ist, ein Funksignal, insbesondere ein GPS-Signal, ein Mobilfunksignal oder ein Zeitsignal, zu empfangen und daraus das Sensorsignal zu generieren.

5. Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (2) eine Auswerteeinrichtung zum Auswerten des Sensorsignals aufweist, mit der Auswerteeinrichtung anhand des Funksignals eine Bewegung des Energiespeichers erkennbar ist, und auf Grund der erkannten Bewegung der Energiespeicher von der Schalteinrichtung (2) in den Transportmodus geschaltet wird.

6. Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (2) dazu ausgebildet ist, mittels der Sensoreinheit eine Erstinbetriebnahme zu erkennen und bei erkannter Erstinbetriebnahme den Energiespeicher (1) automatisch in den Transportmodus zu schalten.

7. Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ladeschlussspannung eine der mindestens zwei Variablen ist und in dem Transportmodus kleiner ist als in dem Normalbetriebsmodus.

8. Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entladeschlussspannung eine der mindestens zwei Variablen ist und in dem Transportmodus größer ist als in dem Normalbetriebsmodus.

9. Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innendruck des Energiespeichers (1) eine der mindestens zwei Variablen ist und in dem Transportmodus kleiner ist als in dem Normalbetriebsmodus.

10. Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur, insbesondere eine Maximaltemperatur und/oder Minimaltemperatur, beim Laden oder Entladen des Energiespeichers (1) eine der mindestens zwei Variablen ist und in dem Transportmodus anders ist als in dem Normalbetriebsmodus.

11. Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein maximal zulässiges Integral über einen Entladestrom des Energiespeichers (1) in einem vorgegebenen Zeitintervall eine der mindestens zwei Variablen ist und in dem Transportmodus kleiner ist als in dem Normalbetriebsmodus.

12. Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximal zulässige Flankensteilheit eines Entladestroms des Energiespeichers (1) eine der mindestens zwei Variablen ist und in dem Transportmodus geringer ist als in dem Normalbetriebsmodus.

13. Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximal speicherbare Energiemenge oder Ladungsmenge des Energiespeichers (1) eine der mindestens zwei Variablen ist und in dem Transportmodus geringer ist als in dem Normalbetriebsmodus.

14. Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass _ eine Wiederanschaltbedingung, die insbesondere eine Zeitdauer nach einem Uberstromereignis beinhaltet, des Energiespeichers (1) eine der mindestens zwei Variablen ist und in dem Transportmodus anders ist als in dem Normalbetriebsmodus.

15. Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung dazu eingerichtet ist, das Schalten des Energiespeichers (1) von einem Normalbetriebsmodus in einen Transportbetriebsmodus oder umgekehrt nur auf Grundlage eines Freischaltsignals zu ermöglichen.

16. Elektrogerät mit einem Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen