DE102015204048A1 - Battery pack for a hand tool - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung beschreibt einen Akkupack (100) für eine Handwerkzeugmaschine (300), aufweisend ein Akkupackgehäuse (110), wobei das Akkupackgehäuse (110) mindestens eine Akkuzelle (400) aufnimmt; und eine Akkupackelektronik (800) mit Kontaktelementen (140) zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Akkupack (100) und der Handwerkzeugmaschine (300); wobei in dem Akkupackgehäuse (110) für jede Akkuzelle (400) zumindest eine korrespondierende Ausgasungsöffnung (115) angeordnet ist, über welche die Akkuzelle (400) mit der Umgebung des Akkupackgehäuses (115) derart verbunden ist, dass eine Ausgassung der Akkuzelle (400) in die Umgebung des Akkupackgehäuses (110) stattfinden kann.The invention describes a battery pack (100) for a handheld power tool (300), comprising a battery pack housing (110), wherein the battery pack housing (110) accommodates at least one battery cell (400); and a battery pack electronics (800) with contact elements (140) for establishing an electrical connection between the battery pack (100) and the handheld power tool (300); wherein in the battery pack housing (110) for each battery cell (400) at least one corresponding outgassing opening (115) is arranged, via which the battery cell (400) with the environment of the battery pack housing (115) is connected such that a Ausgassung the battery cell (400) into the environment of the battery pack housing (110) can take place.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Akkupack für eine Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1. The present invention relates to a battery pack for a hand tool according to claim 1.
Elektrische Handwerkzeugmaschinen, wie zum Beispiel Schlagschrauber, Bohrmaschinen, Winkelschleifer, Stichsägen, Kreissägen oder Hobelmaschinen für den Handwerker- oder Heimwerkerbedarf weisen als Antriebsmotor gewöhnlich entweder einen Wechselstrommotor oder einen Gleichstrommotor auf. Während der erstere in der Regel über ein Netzkabel mit Wechselstrom aus dem Netz gespeist wird, stammt die elektrische Energie zur Versorgung des Gleichstrommotors in der Regel aus einem sogenannten Akkupack, einem wiederaufladbaren Akkumulator in einem mit dem Gehäuse der Handwerkzeugmaschine kuppelbaren Gehäuse, der beim Kuppeln der beiden Gehäuse elektrisch an die Stromzufuhrleitungen des Gleichstrommotors angeschlossen wird. Electric hand tool machines, such as impact wrenches, drills, angle grinders, jigsaws, circular saws or planing machines for craftsmen or DIY needs usually have either an AC motor or a DC motor as the drive motor. While the former is usually fed via a mains cable with AC power from the grid, the electrical energy for supplying the DC motor usually comes from a so-called battery pack, a rechargeable battery in a detachable with the housing of the power tool housing, the coupling of the both housing is electrically connected to the power supply lines of the DC motor.
Derartige Akkupacks sind grundsätzlich bekannt und weisen wiederaufladbare Akkumulatoren, in der Regel eine Mehrzahl von in Parallel- und/oder Reihenschaltung verbundener Akkuzellen auf. Im Zuge dieser Anmeldung ist unter einem Akkupack somit ein vorzugsweise aus mehreren elektrisch zusammengeschalteten Akkuzellen bestehendes Akkumulatorenpaket zu verstehen, das elektrische Energie speichern kann und für den Betrieb der Handwerkzeugmaschine die Energie liefert und austauschbar in einer Kammer, einer Schnittstelle oder dergleichen der Handwerkzeugmaschine aufgenommen ist. Das Zuordnen des Akkupacks zur Handwerkzeugmaschine erfolgt durch Einstecken beziehungsweise Einschieben des Akkupacks in eine komplementäre Einsteckbuchse des Gerätegehäuses, wobei der Akkupack mit dem Gerätegehäuse der Handwerkzeugmaschine derart koppelbar ist, dass beim Koppeln der beiden Gehäuse das Elektrowerkzeug elektrisch an den Akkupack angekoppelt und mechanisch verriegelt wird. Die elektrische Kontaktierung erfolgt zumeist im Bereich der Verriegelungsvorrichtung. Such battery packs are basically known and have rechargeable accumulators, usually a plurality of battery cells connected in parallel and / or series connection. In the course of this application is under a battery pack thus preferably consisting of several electrically interconnected battery cells Akkumulatorenpaket understand that can store electrical energy and supplies the energy for the operation of the power tool and interchangeable in a chamber, an interface or the like of the power tool is added. The assignment of the battery pack to the power tool is done by inserting or inserting the battery pack in a complementary plug-in socket of the device housing, the battery pack with the device housing of the power tool is coupled such that when coupling the two housings, the power tool is electrically coupled to the battery pack and mechanically locked. The electrical contact is usually in the field of locking device.
Akkuzellen, beispielsweise Lithium-Ionen Zellen, benötigen im Allgemeinen eine Entgasungsöffnung, da bestimmte Betriebszustände zu einem Überdruck in der Zelle führen können. Um eine Explosion in der Akkuzelle zu vermeiden, müssen die unter Druck stehenden Gase entweichen können. Das unkontrollierte Austreten der Gase über Spalte im Akkupackgehäuse kann jedoch zu Schäden am Batteriepack führen, da die Gase ein Elektrolyt enthalten können, welches zusammen mit Wasser, welches beispielsweise in Form von Kondensat vorliegt, zu Flusssäure reagieren kann. Daher ist es notwendig, dieses ausgetretene Gas gezielt abzuführen.Battery cells, such as lithium-ion cells, generally require a vent because certain operating conditions can result in over-pressure in the cell. In order to avoid an explosion in the battery cell, the pressurized gases must be able to escape. However, the uncontrolled leakage of gases across gaps in the battery pack housing can lead to damage to the battery pack, as the gases may contain an electrolyte which, together with water, which is present for example in the form of condensate, can react to hydrofluoric acid. Therefore, it is necessary to remove this leaked gas targeted.
Es ist bekannt, Entgasungsöffnungen an der Oberseite der Zellmodule, also an der Seite, an der auch die Pole der Akkuzellen positioniert sind, anzuordnen. Die Kanäle, welche die Entgasungsöffnungen mit dem Innern des Batteriepacks verbinden, bestehen dabei aus Schlauchleitungen, die mittels Steckverbindungen miteinander verbunden sind. Die Leitungen bestehen aus vielen verschiedenen Bauteilen, was zu höheren Material- und Montagekosten führt. Zudem ergibt sich durch die hohe Anzahl der Fügestellen ein höheres Risiko von Undichtigkeiten und damit die Gefahr, dass Gas und Elektrolyt Akkuzellen beschädigen.It is known to arrange degassing openings on the upper side of the cell modules, that is to say on the side at which the poles of the battery cells are also positioned. The channels which connect the vent openings with the interior of the battery pack, consist of hose lines which are interconnected by means of plug-in connections. The cables consist of many different components, which leads to higher material and assembly costs. In addition, due to the high number of joints a higher risk of leaks and thus the risk that gas and electrolyte damage battery cells.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu verbessern und einen Akkupack für eine Handwerkzeugmaschine mit einem optimierten Entgasungssystem bereitzustellen. Dabei soll der Akkupack eine gute Ergonomie und Montierbarkeit aufweisen sowie kostengünstig und einfach aufgebaut sein. The object of the invention is to improve the abovementioned disadvantages and to provide a battery pack for a hand tool with an optimized degassing system. In this case, the battery pack should have good ergonomics and mountability and be inexpensive and easy to set up.
Diese Aufgabe wird durch einen Akkupack gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Varianten und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. This object is achieved by a battery pack according to claim 1. Advantageous embodiments, variants and developments of the invention can be found in the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Akkupack für eine Handwerkzeugmaschine ein Akkupackgehäuse umfasst, wobei das Akkupackgehäuse wenigstens eine Akkuzelle aufnimmt. Ferner umfasst der Akkupack eine Akkupackelektronik mit Kontaktelementen zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Akkupack und der Handwerkzeugmaschine. Erfindungsgemäß ist in dem Akkupackgehäuse für jede Akkuzelle zumindest eine korrespondierende Ausgasungsöffnung angeordnet, wobei über die Ausgasöffnung die Akkuzelle mit der Umgebung des Akkupackgehäuses derart verbunden ist, dass eine Ausgasung der Akkuzelle in die Umgebung des Akkupackgehäuses stattfinden kann.According to the invention, it is provided that a battery pack for a handheld power tool comprises a battery pack housing, wherein the battery pack housing accommodates at least one battery cell. Furthermore, the battery pack comprises a battery pack electronics with contact elements for producing an electrical connection between the battery pack and the power tool. According to the invention, at least one corresponding outgassing opening is arranged in the battery-pack housing for each battery cell, the battery cell being connected to the surroundings of the battery-pack housing via the outgassing opening in such a way that outgassing of the battery cell into the surroundings of the battery-pack housing can take place.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung handelt es sich bei dem Akkupackgehäuse um eine wasserdichte Ausführung, wodurch ein Arbeiten in feuchter Umgebung ohne das Risiko eines elektrischen Kurzschlusses möglich ist.In a particularly advantageous embodiment, the battery pack housing is a watertight design, whereby working in a humid environment without the risk of an electrical short circuit is possible.
Bevorzugterweise ist in der Ausgasungsöffnung ein Überdruckventil angeordnet, welches bei einem definierten Innendruck des Akkupackgehäuses auslöst und die Verbindung zwischen dem Akkupackgehäuse und der Umgebung des Akkupackgehäuses zur Ausgasung freigibt, und welches das Eindringen eines das Akkupackgehäuse umgebenden Mediums, insbesondere Wasser oder Wasserdampf, in das Innere des Akkupackgehäuses verhindert.Preferably, a pressure relief valve is arranged in the outgassing, which triggers at a defined internal pressure of the battery pack housing and releases the connection between the battery pack housing and the environment of the battery pack housing for outgassing, and which the penetration of a surrounding the battery pack housing medium, in particular water or water vapor into the interior of the battery pack housing prevented.
Vorteilhafterweise ist die Ausgasungsöffnung durch ein korrespondierendes Abdeckelement von der Umgebung des Akkugehäuses getrennt, wobei das Abdeckelement zumindest eine Sollbruchstelle aufweist, wobei die Sollbruchstelle bei einem definierten Innendruck des Akkupackgehäuses auslöst und die Verbindung zwischen dem Akkupackgehäuse und der Umgebung des Akkupackgehäuses zur Ausgasung freigibt. Das Abdeckelement kann derart in dem Akkugehäuse angeordnet sein, dass die Ausgasöffnung von innen von der Umgebung des Akkugehäuses getrennt ist. Das Abdeckelement kann alternativ oder zusätzlich derart außen an dem Akkugehäuse angeordnet sein, dass die Ausgasöffnung von außen von der Umgebung des Akkugehäuses getrennt ist. Das Abdeckelement kann ferner alternativ oder zusätzlich derart in der Ausgasöffnung angeordnet sein, dass die Ausgasöffnung von der Umgebung des Akkugehäuses getrennt ist. In einer Ausführungsform kann das Abdeckelement ein Kunststoffelement sein, welches an das Akkugehäuse angespritzt, angeklebt oder an dem Akkugehäuse formschlüssig und/oder kraftschlüssig, insbesondere lösbar angebracht ist, z.B. in das Akkugehäuse eingerastet ist. Advantageously, the outgassing is separated by a corresponding cover from the environment of the battery housing, wherein the cover has at least one predetermined breaking point, wherein the predetermined breaking point at a defined internal pressure of the battery pack housing triggers and releases the connection between the battery pack housing and the environment of the battery pack housing for outgassing. The cover can be arranged in the battery housing such that the Ausgasöffnung is separated from the inside of the environment of the battery housing. As an alternative or in addition, the cover element may be arranged outside on the battery housing such that the outgassing opening is separated from the surroundings of the battery housing from the outside. The cover may also be alternatively or additionally arranged in the Ausgasöffnung that the Ausgasöffnung is separated from the environment of the battery housing. In one embodiment, the cover may be a plastic element which is molded onto the battery housing, glued or attached to the battery housing positively and / or non-positively, in particular releasably attached, for example, is snapped into the battery housing.
In einer besonderen Ausführungsform ist das Akkupackgehäuse durch zumindest eine gasdichte Trennwandung in wenigstens zwei getrennte Kammern unterteilt, wobei im Innern jeder Kammer wenigstens eine Akkuzelle angeordnet ist.In a particular embodiment, the battery pack housing is divided by at least one gas-tight partition in at least two separate chambers, wherein in the interior of each chamber at least one battery cell is arranged.
Vorzugsweise ist jeder Kammer jeweils eine Ausgasungsöffnung mit jeweils einem korrespondierenden Abdeckelement zugeordnet, wobei die Abdeckelemente jeweils zumindest eine Sollbruchstelle aufweisen, die bei einem definierten Innendruck der Kammer auslöst und die Verbindung zwischen der Kammer und der Umgebung des Akkupackgehäuses zur Ausgasung freigibt.Preferably, each chamber is associated with a respective Ausgasungsöffnung each having a corresponding cover, wherein the cover each have at least one predetermined breaking point, which triggers at a defined internal pressure of the chamber and the connection between the chamber and the environment of the battery pack housing releases for degassing.
In einer alternativen Ausführungsform ist jeder Kammer jeweils eine Ausgasungsöffnung mit jeweils einem Überdruckventil zugeordnet, wobei die Überdruckventile bei einem definierten Innendruck der Kammer auslösen und die Verbindung zwischen der Kammer und der Umgebung des Akkupackgehäuses zur Ausgasung freigeben.In an alternative embodiment, each chamber is associated with a respective Ausgasungsöffnung, each with a pressure relief valve, the pressure relief valves at a defined internal pressure of the chamber trigger and release the connection between the chamber and the environment of the battery pack housing for outgassing.
Es ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Abdeckelement nach dem Auslösen der Sollbruchstelle ersetzbar ist. Weiteres ist vorzugsweise vorgesehen, dass der definierte Innendruck zwischen 5 bar und 35 bar, bevorzugterweise zwischen 15 bar und 25 bar, besonders bevorzugterweise 20 bar beträgt. It is advantageously provided that the cover is replaceable after triggering the predetermined breaking point. Further, it is preferably provided that the defined internal pressure is between 5 bar and 35 bar, preferably between 15 bar and 25 bar, particularly preferably 20 bar.
Der erfindungsgemäße Akkupack kann mit einer Handwerkzeugmaschine lösbar verbunden sein. Dementsprechend bildet eine Handwerkzeugmaschine, sofern sie mit einem erfindungsgemäßen Akkupack verbunden ist, einen weiteren Gegenstand der Erfindung. Der in der Handwerkzeugmaschine eingesetzte Akkupack dient dabei dem Antrieb der Handwerkzeugmaschine.The battery pack according to the invention can be releasably connected to a hand tool machine. Accordingly, a hand tool, if it is connected to a battery pack according to the invention, forms a further subject of the invention. The battery pack used in the power tool serves to drive the power tool.
Grundsätzlich können als Akkuzellen insbesondere Lithiumionenzellen verwendet werden, da es insbesondere bei Lithiumionenzellen möglich ist, mehrere Akkuzellen zu Akkuzellenblöcken zusammenzufassen, in denen mehrere Akkuzellen in einer Parallelschaltung verbunden sind. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass der Zellenhalter Akkuzellen mit verschiedenen Durchmessern und Längen aufnehmen kann, wodurch die Anwendung des Zellenhalters bzw. des Zellenträger in unterschiedlichen Akkupacks erreicht werden kann. In principle, lithium-ion cells can be used in particular as battery cells, since it is possible, in particular in the case of lithium-ion cells, to combine a plurality of battery cells into battery cell blocks in which a plurality of battery cells are connected in a parallel circuit. It is particularly advantageous that the cell holder can accommodate battery cells with different diameters and lengths, whereby the application of the cell holder or the cell carrier can be achieved in different battery packs.
Generell werden unter einer Handwerkzeugmaschine im Rahmen der Anmeldung sämtliche Handwerkzeugmaschinen mit einem in Rotation oder Translation versetzbaren Werkzeugträger, der direkt, über ein Getriebe oder über ein Planetengetriebe von einem Antriebsmotor antreibbar ist, wie beispielsweise Stabschrauber, Akku-Bohrer, Schlagbohrmaschinen, Multifunktionswerkzeuge, Sägen, Scheren, Schleifer und/ oder Bohrschrauber verstanden. Unter Übertragung elektrischer Energie soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Handwerkzeugmaschine über den Akkupack mit Energie versorgt wird. In general, under a hand-held power tool in the context of the application all hand tool machines with a displaceable in rotation or translation tool carrier, which is directly driven by a drive or a planetary gear by a drive motor, such as rod screwdrivers, cordless drills, impact drills, multifunction tools, saws, Scissors, grinder and / or drill screw understood. Under transmission of electrical energy should be understood in this context in particular, that the power tool is powered by the battery pack with energy.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung, welche in den Figuren dargestellt sind. Dabei ist zu beachten, dass die dargestellten Merkmale nur einen beschreibenden Charakter haben und auch in Kombination mit Merkmalen anderer oben beschriebener Weiterentwicklungen verwendet werden können und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description of the embodiments of the invention, which are illustrated in the figures. It should be noted that the features illustrated are of a descriptive nature only and may be used in combination with features of other developments described above and are not intended to limit the invention in any way.
Zeichnungendrawings
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei für gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Die Zeichnungen sind schematisch und zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to preferred embodiments, wherein the same reference numerals are used for the same features. The drawings are schematic and show:
Die
Beim Anbringen des Akkupacks
Die
Zum lösbaren Anbringen des Akkupacks
Zum Verriegeln des Akkupacks
Wie in
In der in
In
In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform können in den Ausgasungsöffnungen
In der in
Neben den beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen sowie Kombinationen von Merkmalen umfassen können.In addition to the described and illustrated embodiments, further embodiments are conceivable which may include further modifications and combinations of features.
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