CN1330049C - 储能组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种储能组件(10)，尤其是用于一种手动工具机的蓄电池组的形式，它具有至少一个电池(12)用于储能。建议至少设有一个由一种能导热的材料制成的散热器(20)用于向外传热，其中散热器(20)与电池(12)热连接。

Description

储能组件
技术领域
本发明涉及一种的储能组件，尤其是用于手动工具机的蓄电池组。
背景技术
现代的手动工具机，例如象手动钻机或蓄电池旋具常常用蓄电池组供电，其中蓄电池组由多个电池组成，它们相互电连接并且例如通过一个塑料外罩相互组合起来。
然而在这种蓄电池组工作时无论在充电还是放电时在电池里都产生很大的热损耗，这就造成电池温度升高并因此使电池提前老化。
除此之外这样的蓄电池组在放电之后由于同时产生的热损耗大多具有高的温度，因而不能立即开始充电。确切地说为此设计的充电器必须先等待，一直到蓄电池组的温度又降下来，因而充电过程发生了迟后。
此外这样一个蓄电池组的各个电池在运行时具有很大的温度差，这是因为位于外面的电池的损耗热能良好地传出，而相反在蓄电池组的中心大多形成一种热积聚。
另外熟知有一种马开塔公司(Makita)销售的电池组，它在充电时进行冷却，其方法是使冷风流吹过电池组。不足之处首先在于：冷却只是在充电时进行，而相反在放电时电池组就不冷却。其次这种熟知的蓄电池组的内部会受到冷风流的污染。
发明内容
本发明包含着设计一种散热器的通常的使在电池里所产生的热向外排出的技术理论，其中散热器由一种导热材料制成并与电池热连接。
根据本发明提供了一种储能组件，它有至少一个电池用于储能，并且为了向外排出热量至少设有一个散热器，该散热器由能导热的材料制成，并与电池热连接，其中设置了导向件，以便将储能组件机械固定在一个充电器里或者一个电器里，其中散热器布置在导向件的部位里，并且散热器的表面具有可增大有效表面积的轮廓。
散热器最好有一个大的表面，以便使从散热器至周围空气的热传导更容易。为此散热器例如可以具有散热片、冷却槽或类似的元件，它们都加大了散热器的表面。然而也可以使散热器的表面形成构造用以加大有效的表面，这例如可以通过一种波纹状表面来达到。
作为散热器用的材料最好是轻金属，例如铝，在同样重量下它的具有良好的导热能力。
散热器与电池的热连接例如可以通过一种直接的接触来实现，因而从电池至散热体的热传导优先通过导热进行。
但在本发明的优选实施形式中，为此至少设有一个导热元件，它由一种能导热的材料组成，并且继续将电池里所产生的热传导给散热器。这是合理的，因为散热器主要布置在储能组件的外侧面上，而电池部分地也位于蓄电池组的里面，因此直接的接触一般只可能达到靠近边缘的电池。
按照本发明的储能组件最好有至少两个电池，它们通过一个热量平衡元件相互热连接；其中热平衡元件由一种能导热的材料制成。
这种热平衡元件一方面其任务是：平衡各个电池之间的强度差，以便减小储能部件之内的最高温度。这热平衡元件因此由一种具有良好导热能力的材料制成，例如铜或铝。
另一方面这热平衡元件主要也用作为缓冲元件，以及平衡放热随时间的波动。这尤其在储能组件的负载为短时的或者脉冲状时是有利的，因为加载时间可能太短，从而不可能将电池里所产生的热量向外输出。相反这热平衡元件可以在发热处进行局部冷却，其方法是使热量从电池传导到热平衡元件上，这样就使电池相应冷却。因此热平衡元件主要由一种具有大比热容的材料制成，以便能从电池吸收尽可能多的热量。
在这优选的实施形式中在热平衡元件和电池之间通过一种直接的接触而实现热连接，直接接触的方法是使电池表面贴在热平衡元件上。
为了改善从电池至热平衡元件的热传导使热平衡元件的形状最好适配于电池的造型，以便在电池和热平衡元件之间实现尽可能大的接触面积。
对于圆柱形电池来说热平衡元件例如可以具有凹形的承接表面，其曲率半径等于电池的半径，从而使电池的外表面全面贴靠在承接表面上。这里可以将热平衡元件推入到相邻电池之间的中间腔里，因此热平衡元件不再需要单独加以机械固定。
为了实现良好的从电池至热平衡元件的热传导这热平衡元件也可以由一种柔性的材料制成，这种材料适配于电池的外形并因此形成了紧密的接触。
除此之外在电池和热平衡元件之间的中间腔至少可以局部地充填一种能导热的物质，以便改善从电池至热平衡元件的热传导。
热平衡元件最好通过至少一个导热元件与散热器相连，从而在散热器和热平衡元件之间就不再需要直接的接触了。
在本发明的优选实施形式中这导热元件由一种柔性材料制成，因此导热元件能够适配于蓄电池组之内的空间情况。
例如导热元件可以是带状的或者缆索状的，这为导热元件在蓄电池组之内的导向移动开辟了大的结构方面的间隙。
在电池、热平衡元件、导热元件和散热器之间的连接要保证尽可能良好的热传导。对此所适合的例如有钎焊连接或者熔焊连接，但也可以是可松开的连接类型。
此外本发明也涉及一种具有这种储能组件的电器，例如一种充电器或一种手动工具机，尤其如一种手钻具、一种蓄电池旋具或者一种砂轮器具。电器此处可以有一个风扇用于进行主动冷却，风扇将环境空气吹向散热器。
附图说明
其它的优点见以下对附图的说明。附图中表示了本发明的一个实施例。附图、说明和权利要求书包含了许多特征的组合。
专业人士也可单个地对特征进行考察并综合为合理的其它的组合。所示为：
图1：一种按照本发明的用于手持工具机的蓄电池组在部分装配状态下的一种立体视图；
图2：图1所示的装配完好状态下的蓄电池组的一个立体视图；
图3：图2所示的蓄电池组的另外一个立体视图；
图4：图2所示的蓄电池组的一个立体视图。
具体实施方式
图1-4的立体视图表示了一种用于手持式工具机，例如一种手持钻机的一种蓄电池组10形式的储能组件，其中在图2和3中是正视图，以便使蓄电池组10的内部构造看得更清楚。
蓄电池组10具有十五个长圆柱状电池12用于存储电能，它们各自通过一种纸外壳或塑料外壳实现电绝缘。在它们正面上电池12具有电接点，这些电接点通过金属板14电连接在一起，以便使蓄电池组10达到所希望的输出电压和容量。
电池连接成一个节省空间位置的组件，其中各有三个相邻的电池12相互紧靠着。在加工时将铝制成的异形件16推入在各个电池12之间的中间腔里，其中异形件16在装配状态时大面积地贴靠在邻接的电池12上，这样在电池12和异形件16之间就形成了良好的热接触。异形件16的横断面因此适配于在相邻电池12之间的中间腔，以便在电池12和异形件16之间达到尽可能大的有效的接触面积。在所示的实施例中各有三个紧邻的电池12，因此异形件16在其外侧面上各有凹形的槽，它们布置在纵向方向上并分别接纳一个电池12。
异形件16此处形成了平衡在相邻电池12之间的温度差的热平衡元件，其方法是使热量从较热的电池12经过异形件16传导到较冷的电池上。
因此削平了蓄电池组10之内的局部温度峰值，这就阻止了过热。
此外异形件16也起到一种热缓冲元件的作用，这种元件吸收了一部分由电池12所产生的热并因而使电池12的温度下降。这在短时的充电或放电运行时是特别有利的，因为加载时间则更可能不够将所产生的热量向外排出，因此必须尽可能地在产生部位附近将热量排出。制造异形件16采用铝是有利的，这是因为铝具有相对较大的比热容，因而异形件16就能从电池12吸收相对更多的热量，而不会发生过热。
为了使蓄电池组10机械固定在一个手持工具机或者一个充电器里，蓄电池组10在其上边有一个导向件，它主要由两个相互平行的导向轨道18.1，18.2组成。这两个导向轨18.1，18.2在机具运行时嵌入充电器或手持工具机里相应的导向轨道里，这样使蓄电池组10固定。
在两个导向轨18.1，18.2之间设有一个由铝制成的散热器20，以便将由电池12所产生的热传出至周围空气。为了改善至周围空气的热传导这散热器20具有多个散热片，它们加大了散热器20的有效表面。
除此之外在两个导向轨18.1，18.2之间也布置了蓄电池组10的电连接触点，因此导向就可以使蓄电池组10实现电的、热的和机械的接通。
散热器20与各个电池12的热连接通过多个缆索状的、由一种能导热的、柔性材料制成的导热元件22来进行，这些元件使散热器20与各个异形件16相连接，尤其如由图3可见的那样。此处每个异形件16各有一个导热元件22，因此每个异形件16分开地与散热器20相连接。由电池12所产生的热量首先传导至异形件16，然后异形件将其热量经过导热元件22传出至散热器20。
导热元件22的弹性可以有利地在导热元件22在蓄电池组10里移动时形成一个大的结构上的间隙，这是因为可以利用小的中间腔。
导热元件22与异形件16的连接此处分别在蓄电池组10的正面上进行，其方法是使导热元件22焊在异形件16的正面上。
本发明并不局限于上面所述的优选的实施例。相反可以有许多变型方案和修改形式，它同样利用了本发明的思想，因此归入保护范围内。
标号列表
10            蓄电池组
12            电池
14            金属板
16            异形件
18.1，18.2    导向轨道
20            散热器
22            导热元件

Claims (10)

1.储能组件(10)，它有至少一个电池(12)用于储能，并且为了向外排出热量至少设有一个散热器(20)，所述散热器(20)由一种能导热的材料制成，并与电池(12)热连接，
其中设置了一个导向件(18.1，18.2)，以便将所述储能组件(10)机械固定在一个充电器里或者一个电器里，其中散热器(20)布置在导向件(18.1，18.2)的部位里，以及
散热器的表面具有可增大有效表面积的轮廓。
2.按权利要求1所述的储能组件(10)，其特征在于，为使散热器(20)与电池(12)热连接，至少设有一个由能导热的材料制成的导热元件(22)。
3.按权利要求1所述的储能组件(10)，其特征在于，设有至少两个电池(12)，它们通过至少一个由能导热的材料制成的热平衡元件(16)相互热连接。
4.按权利要求3所述的储能组件(10)，其特征在于，热平衡元件(16)通过导热元件(22)与散热器(20)热连接。
5.按权利要求3或4所述的储能组件(10)，其特征在于，设有至少两个热平衡元件(16)，它们各通过一个导热元件(22)与散热器(20)热连接。
6.按权利要求2或4所述的储能组件(10)，其特征在于，导热元件(22)由一种柔性材料制成。
7.按权利要求6所述的储能组件(10)，其特征在于，导热元件(22)成带状或缆索状。
8.按权利要求1至4中任一项所述的储能组件(10)，其特征在于，散热器(20)具有至少一个散热片。
9.具有至少一个按权利要求1所述的储能组件(10)的电器。
10.按权利要求9所述的电器，其特征在于，至少设有一个风扇用于吹向散热器(20)。
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