DE102012110644A1 - Electrical energy store module for rechargeable battery pack to provide electrical power in e.g. garden tool, has latching parts utilized for connecting first cell holder to second cell holder, and contact portions formed on poles of cells - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Energiespeichermodul mit mehreren Energiespeicherzellen und ein Werkzeug zum Entriegeln eines Energiespeichermoduls.The present invention relates to an electrical energy storage module having a plurality of energy storage cells and a tool for unlocking an energy storage module.
In herkömmlichen elektrischen Energiespeichermodulen sind die Energiespeicherzellen fest verbaut, so dass ein Austausch der Energiespeicherzellen nicht möglich ist. Bei einer zeitlich bedingten Verschlechterung einzelner Energiespeicherzellen muss daher das gesamte Energiespeichermodul ausgetauscht werden. Diese Vorgehensweise ist ineffizient und verschwendet Ressourcen.In conventional electrical energy storage modules, the energy storage cells are permanently installed, so that replacement of the energy storage cells is not possible. For a time-related deterioration of individual energy storage cells, therefore, the entire energy storage module must be replaced. This approach is inefficient and wastes resources.
Die Druckschrift
Es ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, ein verbessertes Energiespeichermodul anzugeben, das einen einfachen Austausch von Energiespeicherzellen und gleichzeitig eine zuverlässige Kontaktierung der Energiespeicherzellen ermöglicht. It is the object underlying the invention to provide an improved energy storage module, which allows a simple exchange of energy storage cells and at the same time a reliable contacting of the energy storage cells.
Diese Aufgabe wird durch Gegenstände mit den Merkmalen nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Figuren, der Beschreibung und der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by articles having the features according to the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the figures, the description and the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein elektrisches Energiespeichermodul mit mehreren Energiespeicherzellen gelöst, mit einem ersten Zellhalter zum polseitigen Fixieren der Energiespeicherzellen, der ein Kontaktteil mit Kontaktabschnitten zum elektrischen Kontaktieren der Pole der Energiespeicherzellen umfasst; einem zweiten Zellhalter zum gegenpolseitigen Fixieren der Energiespeicherzellen; und einem entriegelbaren Rastmittel zum mechanischen Verbinden des ersten Zellhalters mit dem zweiten Zellhalter, das sich zwischen benachbarten Energiespeicherzellen erstreckt und das zum Aufdrücken der Kontaktabschnitte auf die Pole der Energiespeicherzellen vorgesehen ist.According to a first aspect of the invention, the object is achieved by an electrical energy storage module having a plurality of energy storage cells, comprising a first cell holder for pole-side fixing of the energy storage cells, which comprises a contact part with contact sections for electrically contacting the poles of the energy storage cells; a second cell holder for mutually pole fixing of the energy storage cells; and an unlockable latching means for mechanically connecting the first cell holder to the second cell holder, which extends between adjacent energy storage cells and which is provided for pressing the contact portions on the poles of the energy storage cells.
Durch das elektrische Energiespeichermodul wird der Vorteil erreicht, dass ein Austausch einzelner Energiespeicherzellen und die einfache Montage ermöglicht werden. Zudem kann ein Ausfall des Energiespeichermoduls aufgrund von menschlichem Versagen in Form von vergessenen Schweißpunkten oder einer Prozessungenauigkeit über die Zeit, wie beispielsweise einem Verschleiß der Schweißelektroden, ausgeschlossen werden. Die Qualität der Energiespeichermodule wird erhöht und die Durchlaufzeiten in der Produktion werden verringert.By the electrical energy storage module, the advantage is achieved that an exchange of individual energy storage cells and easy installation are possible. In addition, a failure of the energy storage module due to human error in the form of forgotten welds or a process inaccuracy over time, such as wear of the welding electrodes, are excluded. The quality of the energy storage modules is increased and the throughput times in production are reduced.
Das elektrische Energiespeichermodul ist beispielsweise ein Akkupack oder ein Batteriepack. Die Energiespeicherzellen können Batteriezellen, wie beispielsweise Zink-Kohle- oder Alkali-Mangan-Batterien, oder Akkuspeicherzellen sein, wie beispielsweise Lithium-Ionen-, Lithium-Polymer-, Lithium-Eisen-Phosphat-, Lithium-Titanat-, Lithium-Schwefel-, Natrium-Nickelchlorid-, Natrium-Schwefel-, Nickel-Eisen-, Nickel-Cadmium-, Nickel-Metallhydrid-, Nickel-Wasserstoff- oder Nickel-Zink-Speicherzellen. Das elektrische Energiespeichermodul liefert elektrischen Strom und kann in Gartengeräten, Bohrmaschinen, Akkuschraubern, Spielzeugen, Notfallsystemen, medizinischen Geräten oder elektrischen Fahrzeugen eingesetzt werden, beispielsweise E-Bikes, Pedelecs oder E-Leichtfahrzeugen.The electrical energy storage module is for example a battery pack or a battery pack. The energy storage cells may be battery cells, such as zinc-carbon or alkaline-manganese batteries, or battery cells, such as lithium-ion, lithium-polymer, lithium-iron-phosphate, lithium-titanate, lithium-sulfur , Sodium-nickel chloride, sodium-sulfur, nickel-iron, nickel-cadmium, nickel-metal hydride, nickel-hydrogen or nickel-zinc storage cells. The electrical energy storage module provides electrical power and can be used in gardening tools, drills, cordless screwdrivers, toys, emergency systems, medical devices or electric vehicles, such as e-bikes, pedelecs or e-light vehicles.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Energiespeichermoduls umfasst der zweite Zellhalter ein weiteres Kontaktteil mit Kontaktabschnitten zum elektrischen Kontaktieren der weiteren Pole der Energiespeicherzellen. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Energiespeicherzellen beidseitig kontaktiert werden.In an advantageous embodiment of the energy storage module, the second cell holder comprises a further contact part with contact sections for electrically contacting the further poles of the energy storage cells. As a result, for example, the technical advantage is achieved that the energy storage cells are contacted on both sides.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Energiespeichermoduls wird das Rastmittel durch ein von dem ersten Zellhalter ausgehendes Paar von Rastarmen und durch einen von dem zweiten Zellhalter ausgehenden und zwischen die Rastarme einsetzbaren Rastdorn gebildet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich das Rastmittel auf einfache Weise realisieren lässt.In a further advantageous embodiment of the energy storage module, the latching means is formed by a pair of latching arms extending from the first cell holder and by a latching mandrel emanating from the second cell holder and insertable between the latching arms. As a result, for example, the technical advantage is achieved that the latching means can be realized in a simple manner.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Energiespeichermoduls umfasst der erste oder der zweite Zellhalter eine Entriegelungsöffnung zum seitlichen Einschieben eines Werkzeugs zum Entriegeln des Rastmittels. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine Entriegelung schnell und auf einfache Weise durchgeführt werden kann.In a further advantageous embodiment of the energy storage module, the first or the second cell holder comprises an unlocking opening for the lateral insertion of a tool for unlocking the latching means. As a result, for example, the technical advantage is achieved that an unlocking can be performed quickly and easily.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Energiespeichermoduls sind die Kontaktabschnitte Spiralfederkontakte oder Kalottenkontakte. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine besonders ausfallsichere Kontaktierung erzielt wird.In a further advantageous embodiment of the energy storage module, the contact sections are spiral spring contacts or dome contacts. As a result, for example, the technical advantage is achieved that a particularly fail-safe contact is achieved.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Energiespeichermoduls sind die Kontaktteile gestanzte Blechteile. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Kontaktteile mit geringem Aufwand hergestellt werden können. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Energiespeichermoduls zeigt ein Stanzgrat der Kontaktteile von den Polen der Energiespeicherzellen weg. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich eine Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung erhöht.In a further advantageous embodiment of the energy storage module, the contact parts are stamped sheet metal parts. As a result, for example, the technical advantage is achieved that the contact parts can be manufactured with little effort. In a further advantageous embodiment of the Energy storage module shows a burr of the contact parts away from the poles of the energy storage cells. As a result, for example, the technical advantage is achieved that increases the reliability of the electrical connection.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Energiespeichermoduls sind die Kontaktteile aus einer Kupfer-Nickel-Silizium-Legierung gebildet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit bei hoher Härte und Festigkeit und eine gute Korrosions- und Abriebbeständigkeit der Kontaktteile erzielt wird.In a further advantageous embodiment of the energy storage module, the contact parts are formed from a copper-nickel-silicon alloy. As a result, the technical advantage is achieved, for example, that a high electrical and thermal conductivity with high hardness and strength and a good corrosion and abrasion resistance of the contact parts is achieved.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Energiespeichermoduls umfassen die Kontaktteile eine Beschichtung mit Zinn, Gold oder Nickel. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Leitfähigkeit der Kontaktteile verbessert wird.In a further advantageous embodiment of the energy storage module, the contact parts comprise a coating with tin, gold or nickel. As a result, for example, the technical advantage is achieved that the conductivity of the contact parts is improved.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Energiespeichermoduls beträgt eine Schichtstärke der Beschichtung mindestens 1 µm. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine ausreichende Schichtstärke für eine Stromleitung sichergestellt ist.In a further advantageous embodiment of the energy storage module, a layer thickness of the coating is at least 1 μm. As a result, for example, the technical advantage is achieved that a sufficient layer thickness is ensured for a power line.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Energiespeichermoduls verbinden die Kontaktteile die Energiespeicherzellen seriell oder parallel elektrisch. Dadurch wird beispielsweise entweder der technische Vorteil erreicht, dass das Energiespeichermodul eine hohe elektrische Spannung liefert oder dass das Energiespeichermodul eine hohe Kapazität aufweist.In a further advantageous embodiment of the energy storage module, the contact parts connect the energy storage cells in series or in parallel electrically. As a result, for example, either the technical advantage is achieved that the energy storage module delivers a high electrical voltage or that the energy storage module has a high capacity.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Energiespeichermoduls umfasst der erste und/oder der zweite Zellhalter Anschlagsflächen zum seitlichen Fixieren der Energiespeicherzellen. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein seitliches Herausgleiten der Energiespeicherzellen verhindert werden kann.In a further advantageous embodiment of the energy storage module, the first and / or the second cell holder comprises stop surfaces for laterally fixing the energy storage cells. As a result, for example, the technical advantage is achieved that lateral sliding out of the energy storage cells can be prevented.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Energiespeichermoduls umfasst der erste und/oder der zweite Zellhalter Dämpfungselemente zum Dämpfen einer Schwingung der Energiespeicherzellen und/oder Fixierungselemente zum Fixieren der Energiespeicherzellen relativ zum Zellhalter und dem Kontaktteil. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine Kontaktunterbrechung aufgrund von Schwingungen verhindert werden kann und eine zusätzliche Stabilisierung der Energiespeicherzellen gegen Verschiebung relativ zu dem Zellhalter und dem Kontaktteil erfolgt. Indem durch die Fixierungselemente Anschläge oder Klemmungen gebildet werden, kann eine genaue Positionierung der Energiespeicherzellen zu den entsprechenden Kontaktabschnitten des Kontaktteils sichergestellt werden.In a further advantageous embodiment of the energy storage module, the first and / or the second cell holder comprises damping elements for damping a vibration of the energy storage cells and / or fixing elements for fixing the energy storage cells relative to the cell holder and the contact part. As a result, the technical advantage is achieved, for example, that a contact interruption due to vibrations can be prevented and additional stabilization of the energy storage cells takes place against displacement relative to the cell holder and the contact part. By stops or clamps are formed by the fixing elements, an accurate positioning of the energy storage cells can be ensured to the corresponding contact portions of the contact part.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Energiespeichermoduls sind die Energiespeicherzellen in den ersten und/oder zweiten Zellhalter eingeklebt. Dadurch wird ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass die Energiespeicherzellen gegen Verschiebungen gesichert sind.In a further advantageous embodiment of the energy storage module, the energy storage cells are glued into the first and / or second cell holder. As a result, the technical advantage is also achieved that the energy storage cells are secured against displacement.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Energiespeichermoduls umfasst der erste und/oder der zweite Zellhalter eine Schwalbenschwanzführung zum mechanischen Koppeln des Energiespeichermoduls mit weiteren Energiespeichermodulen. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich mehrere Energiespeichermodule zu einem einzigen Modul verbinden lassen..In a further advantageous embodiment of the energy storage module, the first and / or the second cell holder comprises a dovetail guide for the mechanical coupling of the energy storage module with further energy storage modules. As a result, the technical advantage, for example, that several energy storage modules can be combined into a single module.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Werkzeug zum Entriegeln eines sich zwischenbenachbarten Energiespeicherzellen eines elektrischen Energiespeichermoduls erstreckenden Rastmittels mit zwei parallelen Entriegelungsdornen zum Einschieben in das Energiespeichermodul und zum Entriegeln des Rastmittels gelöst. Durch das Werkzeug wird der technische Vorteil erreicht, dass sich die Entriegelung auf einfache Weise lösen lässt.According to a second aspect, the object is achieved by a tool for unlocking a latching means extending between adjacent energy storage cells of an electrical energy storage module with two parallel unlocking mandrels for insertion into the energy storage module and for unlocking the latching means. By the tool, the technical advantage is achieved that the release can be solved easily.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail below.
Es zeigen:Show it:
Zwischen dem unteren Zellhalter
Das Rastmittel
Die Länge des Rastmittels
Der erste und der zweite Zellhalter
Zusätzlich sind in den Anschlagsflächen
Die Grundfläche
Weiter umfasst die Grundfläche
Die Spiralfeder kann zwischen zwei Platten verpresst sein und einen Federweg von 4 mm aufweisen. Eine maximale Spannung kann 600 N/mm2 und eine Kraftreaktion 13 N betragen. Im Verlauf der Spiralfeder verjüngt sich der Querschnitt, so dass eine optimierte Geometrie im Federbereich erzielt wird. Auf dem Kontaktteil
Im Allgemeinen können für das untere Kontaktteil
Das Kontaktteil
Das obere Kontaktteil
Statt Spiralfederkontakten können die Kontaktteile
Die Rastarme
Das beschriebene Energiespeichermodul kann hohe Ströme leiten und ist auch bei mechanischer Beanspruchung unterbrechungsfrei, wie beispielsweise bei einem Einsatz in Verkehr, Sport oder Freizeit. Im Unterschied zu verschweißten Energiespeichermodulen sind die einzelnen Energiespeicherzellen austauschbar. Die einfache Montage durch Zusammenstecken bietet den Vorteil, dass menschliches Versagen, beispielsweise in Form von vergessenen Schweißpunkten beim Zusammensetzen des Energiespeichermoduls, oder eine Prozessungenauigkeit über die Zeit, wie beispielsweise ein Verschleiß der Schweißelektroden, ausgeschlossen werden können. Dadurch wird die Qualität und die Zuverlässigkeit des Energiespeichermoduls
Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren. All features explained and shown in connection with individual embodiments of the invention may be provided in different combinations in the article according to the invention, in order to simultaneously realize their advantageous effects.
Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche gegeben und wird durch die in der Beschreibung erläuterten oder den Figuren gezeigten Merkmale nicht beschränkt.The scope of the present invention is given by the claims and is not limited by the features illustrated in the specification or shown in the figures.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Elektrisches Energiespeichermodul Electric energy storage module
- 101101
- Energiespeicherzellen Energy storage cells
- 102-1, 102-2102-1, 102-2
- Pole Pole
- 103-1, 103-2103-1, 103-2
- Zellhalter cell holder
- 105-1, 105-2105-1, 105-2
- Kontaktteile Contact parts
- 107-1, 107-2107-1, 107-2
- Kontaktabschnitte contact portions
- 109109
- Rastarme locking arms
- 111111
- Rastdorn latch arbor
- 113-1, 113-2113-1, 113-2
- Anschlagsflächen stop surfaces
- 115115
- Rasthaken latch hook
- 117117
- Rastnase locking lug
- 119119
- Entriegelungsöffnungen Entriegelungsöffnungen
- 121121
- Aussparungen recesses
- 123-1, 123-2123-1, 123-2
- Grundfläche Floor space
- 125125
- Außenkontakte external contacts
- 127127
- Spreizfläche spreader
- 129129
- Kontaktaussparungen contact recesses
- 131131
- Schwalbenschwanzführung dovetail guide
- 200200
- Werkzeug Tool
- 201201
- Entriegelungsdorn Entriegelungsdorn
- 227227
- Entriegelungsfläche unlocking surface
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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