DE102017217503A1 - battery Pack - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Akkupack, insbesondere einen Handwerkzeugmaschinenakkupack, mit einem Gehäuse, in welchem zumindest eine Akkuzelle angeordnet ist, und mit einer mechanischen Schnittstelle, über die der Akkupack mit einem externen Verbraucher mechanisch verbindbar ist. Es wird vorgeschlagen, dass die mechanische Schnittstelle eine erhöhte Festigkeit aufweist. The invention relates to a battery pack, in particular a handheld power tool battery pack, with a housing in which at least one battery cell is arranged, and with a mechanical interface via which the battery pack is mechanically connectable to an external consumer. It is suggested that the mechanical interface has increased strength.
Description
Stand der TechnikState of the art
Aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung betrifft einen Akkupack, insbesondere einen Handwerkzeugmaschinenakkupack, mit einem Gehäuse, in welchem zumindest eine Akkuzelle angeordnet ist, und mit einer mechanischen Schnittstelle, über die der Akkupack mit einem externen Verbraucher mechanisch verbindbar ist. Es wird vorgeschlagen, dass die mechanische Schnittstelle eine erhöhte Festigkeit aufweist. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die mechanische Schnittstelle alternativ oder zusätzlich eine erhöhte Verschleißbeständigkeit aufweist. Vorteilhaft kann dadurch die Lebensdauer des Akkupacks verlängert werden.The invention relates to a battery pack, in particular a handheld power tool battery pack, with a housing in which at least one battery cell is arranged, and with a mechanical interface via which the battery pack is mechanically connectable to an external consumer. It is suggested that the mechanical interface has increased strength. In particular, it is proposed that the mechanical interface alternatively or additionally has an increased wear resistance. Advantageously, thereby the life of the battery pack can be extended.
Der Akkupack ist insbesondere Teil eines Systems, das sich aus dem Akkupack und dem Verbraucher zusammensetzt, wobei der Verbraucher während des Betriebs über den Akkupack mit Energie versorgt wird. Zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen dem Akkupack und dem Verbraucher weist sowohl der Akkupack als auch der Verbraucher jeweils eine mechanische Schnittstelle auf, die zueinander korrespondieren. Des Weiteren ist auch denkbar, dass das System einen Adapter umfasst, der zumindest zwei mechanische Schnittstellen umfasst, über die der Adapter mit dem Akkupack und dem Verbraucher mechanisch verbindbar ist.In particular, the battery pack is part of a system that is composed of the battery pack and the consumer, wherein the consumer is supplied with energy during operation via the battery pack. To produce a mechanical connection between the battery pack and the consumer, both the battery pack and the consumer each have a mechanical interface which corresponds to one another. Furthermore, it is also conceivable that the system comprises an adapter which comprises at least two mechanical interfaces, via which the adapter is mechanically connectable to the battery pack and the consumer.
Eine elektrische Verbindung des Akkupacks mit dem Verbraucher erfolgt über eine elektrische Schnittstelle des Akkupacks und eine elektrische Schnittstelle des Verbrauchers, die zueinander korrespondieren. Insbesondere sind über die elektrischen Schnittstellen des Akkupacks und des Verbrauchers die zumindest eine Akkuzelle des Akkupacks mit einer Antriebseinheit des Verbrauchers elektrisch verbindbar. Die Akkuzelle kann als eine galvanische Zelle ausgebildet sein, die einen Aufbau aufweist, bei dem ein Zellpol an einem Ende und ein weiterer Zellpol an einem gegenüberliegenden Ende zu liegen kommen. Insbesondere weist die Akkuzelle an einem Ende einen positiven Zellpol und an einem gegenüberliegenden Ende einen negativen Zellpol auf. Bevorzugt sind die Akkuzellen als NiCd- oder NiMh-, besonders bevorzugt als lithiumbasierte Akkuzellen, ausgebildet. Die Akkuspannung des Akkupacks ist in der Regel ein Vielfaches der Spannung einer einzelnen Akkuzelle und ergibt sich aus der Schaltung (parallel oder seriell) der Akkuzellen. Bei gängigen Akkuzellen mit einer Spannung von 3,6 V ergeben sich somit beispielhafte Akkuspannung von 3,6 V, 7,2 V, 10,8 V, 14,4 V, 18 V, 36 V, etc. Bevorzugt ist die Akkuzelle als zumindest im Wesentlichen zylinderförmige Rundzelle ausgebildet, wobei die Zellpole an Enden der Zylinderform angeordnet sind. Die elektrische Schnittstelle umfasst insbesondere zumindest zwei elektrische Kontaktelemente, die zur Übertragung von Energie ausgebildet sind. Alternativ oder zusätzlich kann die elektrische Schnittstelle ein sekundäres Ladespulenelement zur induktiven Ladung aufweisen. Zusätzlich kann die elektrische Schnittstelle weitere Kontaktelemente aufweisen, die dazu ausgebildet sind, zusätzliche Informationen, die vorzugsweise über eine Elektronik ermittelt werden, an den Verbraucher zu übertragen. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Ladezustand des Akkupacks, um eine Temperatur innerhalb des Akkupacks, um eine Codierung oder um eine Restkapazität des Akkupacks handeln. Es ist denkbar, dass die Elektronik den Lade- und/oder Entladevorgang des Akkupacks regelt oder steuert. Die Elektronik kann beispielsweise zumindest eine Leiterplatte, eine Recheneinheit, einen Transistor, einen Kondensator und/oder einen Speicher aufweisen. Die Elektronik kann zudem ein oder mehrere Sensorelemente aufweisen, beispielsweise zur Ermittlung der Temperatur innerhalb des Akkupacks. Die Elektronik kann alternativ oder zusätzlich ein Codierungselement, wie beispielsweise ein Codierungswiderstand, aufweisen.An electrical connection of the battery pack with the consumer via an electrical interface of the battery pack and an electrical interface of the consumer, which correspond to each other. In particular, via the electrical interfaces of the battery pack and the consumer, the at least one battery cell of the battery pack can be electrically connected to a drive unit of the consumer. The battery cell may be formed as a galvanic cell having a structure in which a cell pole comes to lie at one end and another cell pole at an opposite end. In particular, the battery cell has a positive cell pole at one end and a negative cell pole at an opposite end. Preferably, the battery cells are designed as NiCd or NiMh, particularly preferably as lithium-based battery cells. The battery voltage of the battery pack is usually a multiple of the voltage of a single battery cell and results from the circuit (parallel or serial) of the battery cells. With standard battery cells with a voltage of 3.6 V, this results in exemplary battery voltage of 3.6 V, 7.2 V, 10.8 V, 14.4 V, 18 V, 36 V, etc. Preferably, the battery cell as formed at least substantially cylindrical round cell, wherein the cell poles are arranged at the ends of the cylindrical shape. In particular, the electrical interface comprises at least two electrical contact elements which are designed to transmit energy. Alternatively or additionally, the electrical interface may have a secondary charging coil element for inductive charging. In addition, the electrical interface may comprise further contact elements, which are designed to transmit additional information, which is preferably determined via an electronic system, to the consumer. This may be, for example, a state of charge of the battery pack, a temperature within the battery pack, an encoding or a residual capacity of the battery pack. It is conceivable that the electronics regulates or controls the charging and / or discharging process of the battery pack. The electronics may for example comprise at least one printed circuit board, a computing unit, a transistor, a capacitor and / or a memory. The electronics can also have one or more sensor elements, for example for determining the temperature within the battery pack. The electronics may alternatively or additionally comprise an encoding element, such as a coding resistor.
Der Verbraucher kann insbesondere als ein tragbares Gerät ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Verbraucher als ein Gartengerät, wie beispielsweise ein Rasenmäher oder eine Heckenschere, als eine Handwerkzeugmaschine, wie beispielsweise ein Winkelschleifer, ein Schrauber, eine Bohrmaschine, ein Bohrhammer, etc. oder als ein Messwerkzeug, wie beispielsweise ein Laserentfernungsmessgerät, ausgebildet. Alternativ ist auch denkbar, dass der Verbraucher als Radio, als eine Lampe oder als eine Absaugung ausgebildet sein kann. Die Akkupackschnittstelle ist insbesondere für ein System aus einem Akkupack und einem Verbraucher vorgesehen, bei dem der Gewichtsanteil des Akkupacks zumindest 1/8 des Gesamtgewichts, vorzugsweise zumindest ¼ des Gesamtgewichts, bevorzugt zumindest 1/3 des Gesamtgewichts, ist. Bei derartigen Gewichtsverhältnissen kann es aufgrund des hohen Gewichts der Akkupacks und der Masseträgheit des Akkupacks zu einer sehr hohen Belastung der mechanischen Verbindung im Falle eines Fallenlassens des System kommen, die zu einer nicht reversiblen Schädigung der mechanischen Schnittstelle führen kann. Die mechanische Schnittstelle des Akkupacks und die korrespondierende mechanische Schnittstelle des Verbrauchers sind insbesondere dazu ausgebildet, eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung miteinander einzugehen. Die Verbindung ist bevorzugt lösbar ausgebildet, wobei im Zusammenhang mit dieser Anmeldung unter einer lösbaren Verbindung eine werkzeuglos und zerstörungsfrei lösbare Verbindung verstanden werden soll. Vorzugsweise umfasst zumindest eine der mechanischen Schnittstellen ein Fixierelement, über das der Akkupack am Verbraucher fixierbar ist. Bevorzugt ist die Fixierung über ein Betätigungselement lösbar, wobei das Betätigungselement an dem Akkupack und/oder an dem Verbraucher angeordnet sein kann. Das Betätigungselement kann beispielsweise als Knopf, Hebel oder als Taster ausgebildet sein.The consumer may in particular be designed as a portable device. Preferably, the consumer is a gardening tool such as a lawn mower or hedge trimmer, a hand tool, such as an angle grinder, a screwdriver, a drill, a hammer drill, etc. or a measuring tool such as a laser range finder. Alternatively, it is also conceivable that the consumer can be designed as a radio, as a lamp or as a suction. The battery pack interface is provided in particular for a system comprising a battery pack and a consumer, in which the weight portion of the battery pack is at least 1/8 of the total weight, preferably at least 1/4 of the total weight, preferably at least 1/3 of the total weight. In such weight ratios, it may be due to the high weight of the battery packs and the inertia of the battery pack to a very high load of mechanical connection in case of dropping the system, which can lead to irreversible damage to the mechanical interface. The mechanical interface of the battery pack and the corresponding mechanical interface of the consumer are in particular designed to enter into a non-positive and / or positive connection with each other. The connection is preferably detachable, wherein in the context of this application a detachable connection is to be understood to mean a tool-free and non-destructive detachable connection. Preferably, at least one of the mechanical interfaces comprises a fixing element, via which the battery pack can be fixed to the load. Preferably, the fixation is releasable via an actuating element, wherein the actuating element can be arranged on the battery pack and / or on the consumer. The actuator may be formed, for example, as a button, lever or push button.
Unter einer mechanischen Schnittstelle mit einer erhöhten Festigkeit und/oder Verschleißbeständigkeit soll im Zusammenhang dieser Anmeldung insbesondere eine mechanische Schnittstelle eines Akkupacks oder eines Verbrauchers verstanden werden, die mittels geeigneter konstruktiver Mittel oder durch die Wahl des Materials verstärkt ist. Bevorzugt weist die mechanische Schnittstelle zumindest teilweise eine höhere Zugfestigkeit und/oder Streckungsgrenze auf, als das Gehäuse des Akkupacks oder das Gehäuse des Verbrauchers. Vorzugsweise ist die mittlere Zugfestigkeit und/oder die mittlere Streckungsgrenze der mechanischen Schnittstelle größer als die mittlere Zugfestigkeit und/oder Streckungsgrenze des Gehäuses des Akkupacks bzw. des Verbrauchers insbesondere im Bereich der jeweiligen mechanischen Schnittstelle. Unter einer Streckungsgrenze soll in diesem Kontext eine Grenze verstanden werden, ab der ein mit einer Zugkraft belastetes Bauteil einen Übergang von einem elastischen in einen plastischen Bereich durchläuft.In the context of this application, a mechanical interface with increased strength and / or wear resistance is to be understood in particular to mean a mechanical interface of a battery pack or a consumer, which is reinforced by means of suitable structural means or by the choice of material. The mechanical interface preferably has at least in part a higher tensile strength and / or extension limit than the housing of the battery pack or the housing of the consumer. Preferably, the average tensile strength and / or the mean extension limit of the mechanical interface is greater than the average tensile strength and / or elongation limit of the housing of the battery pack or the consumer, in particular in the region of the respective mechanical interface. In this context, a stretch limit should be understood to mean a limit beyond which a component subjected to a tensile force passes through a transition from an elastic to a plastic region.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die mechanische Schnittstelle eine Auflagefläche aufweist, und ein Verhältnis zwischen der Auflagefläche der mechanischen Schnittstelle und einem Gewicht des Akkupacks kleiner ist als 5 cm2/kg, insbesondere kleiner ist als 1 cm2/kg, vorzugsweise kleiner ist als 0,5 cm2/kg. Alternativ ist auch denkbar, dass das Verhältnis zwischen der Auflagefläche der mechanischen Schnittstelle und dem Gewicht des Akkupacks in einem Bereich zwischen 0,2 cm2/kg und 0,8 cm2/kg liegt, bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,3 cm2/kg, und 0,5 cm2/kg liegt. In diesem Kontext soll unter der Auflagefläche insbesondere die Gesamtauflagefläche verstanden werden. Vorteilhaft wird dadurch eine mechanische Schnittstelle mit erhöhter Festigkeit nur in Systemen verbaut, in denen diese auch benötigt wird. Unter einer Auflagefläche der mechanischen Schnittstelle soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Fläche des Akkupacks oder des Verbrauchers verstanden werden, die von dem Verbraucher oder von dem Akkupack mit einer Kraft beaufschlagt wird. Dabei ist die Auflagefläche während des Betriebs des Verbrauchers im normalen Betrieb im Wesentlichen senkrecht zu der wirkenden Schwergewichtskraft ausgerichtet.Furthermore, it is proposed that the mechanical interface has a bearing surface, and a ratio between the bearing surface of the mechanical interface and a weight of the battery pack is less than 5 cm 2 / kg, in particular less than 1 cm 2 / kg, preferably less than 0.5 cm 2 / kg. Alternatively, it is also conceivable that the ratio between the bearing surface of the mechanical interface and the weight of the battery pack is in a range between 0.2 cm 2 / kg and 0.8 cm 2 / kg, preferably in a range between 0.3 cm 2 / kg, and 0.5 cm 2 / kg. In this context, the support surface should be understood to mean, in particular, the total support surface. Advantageously, a mechanical interface with increased strength is installed only in systems in which it is also needed. In this context, a bearing surface of the mechanical interface is to be understood as meaning in particular an area of the battery pack or of the consumer, which is acted on by the load or by the battery pack with a force. In this case, the support surface is aligned during operation of the consumer in normal operation substantially perpendicular to the acting heavy weight force.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse im Wesentlichen aus einem Gehäusematerial ausgebildet ist und dass in zumindest einem Verbindungsbereich der mechanischen Schnittstelle zumindest ein Verstärkungselement angeordnet ist, das aus einem Material ausgebildet ist, welches eine höhere Festigkeit und/oder Verschleißbeständigkeit aufweist als das Gehäusematerial. Vorteilhaft kann dadurch eine effektive Erhöhung der Festigkeit der mechanischen Schnittstelle realisiert werden. Unter einem Material sollen in diesem Zusammenhang insbesondere die Werkstoffe verstanden werden, aus denen das Bauteil besteht. Das Gehäuse des Akkupacks ist insbesondere zumindest teilweise aus einem Kunststoff ausgebildet. Vorzugsweise ist das Gehäuse aus Polycarbonat oder aus Polyethylen, bevorzugt aus Polyethylen mit einer hohen Dichte (PE-HD), ausgebildet. Das Gehäuse ist zumindest teilweise, insbesondere vollständig, als ein Außengehäuse ausgebildet. Unter einem Gehäusematerial soll in diesem Zusammenhang insbesondere das Material verstanden werden, aus dem das Gehäuse zu zumindest 50%, vorzugsweise zu zumindest 75%, bevorzugt zu zumindest 90%, besteht. Im Verbindungsbereich liegt im verbundenen Zustand die mechanische Schnittstelle des Akkupacks an der mechanischen Schnittstelle des Verbrauchers zumindest teilweise an. Die Auflagefläche ist insbesondere vollständig innerhalb des Verbindungsbereichs angeordnet. Bevorzugt weist der Verbindungsbereich und/oder das Material des Verstärkungselements eine höhere Zugfestigkeit und/oder eine höhere Streckungsgrenze als das Gehäusematerial auf. Insbesondere wird durch das Verstärkungselement die mittlere Zugfestigkeit und/oder Streckungsgrenze des Gehäuses erhöht.Furthermore, it is proposed that the housing is substantially formed of a housing material and that at least one reinforcing element is arranged in at least one connecting region of the mechanical interface, which is formed from a material which has a higher strength and / or wear resistance than the housing material. Advantageously, thereby an effective increase in the strength of the mechanical interface can be realized. Under a material to be understood in this context, in particular the materials that make up the component. The housing of the battery pack is in particular at least partially formed from a plastic. Preferably, the housing is made of polycarbonate or polyethylene, preferably of high density polyethylene (PE-HD). The housing is at least partially, in particular completely, formed as an outer housing. In this context, a housing material is to be understood as meaning, in particular, the material from which the housing consists of at least 50%, preferably at least 75%, preferably at least 90%. In the connection area, in the connected state, the mechanical interface of the battery pack is at least partially applied to the mechanical interface of the load. The support surface is in particular arranged completely within the connection region. The connection region and / or the material of the reinforcement element preferably has a higher tensile strength and / or a higher extension limit than the housing material. In particular, the average tensile strength and / or extension limit of the housing is increased by the reinforcing element.
Zudem wird vorgeschlagen, dass der Verbindungsbereich der mechanischen Schnittstelle ein Verbindungselement umfasst, welches zu einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung des Akkupacks mit dem Verbraucher ausgebildet ist. Das Verbindungselement ist insbesondere derart mit dem Verstärkungselement verbunden, dass die Festigkeit und/oder die Verschleißbeständigkeit des Verbindungselements erhöht werden.In addition, it is proposed that the connecting region of the mechanical interface comprises a connecting element, which is designed for a non-positive and / or positive connection of the battery pack with the consumer. The connecting element is in particular connected to the reinforcing element in such a way that the strength and / or the wear resistance of the connecting element are increased.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Verbindungselement und/oder das Verstärkungselement derart ausgebildet sind, dass der Akkupack zur Herstellung der kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung durch das Verbindungselements und/oder das Verstärkungselement führbar sind. Das Verbindungselement kann beispielsweise als eine Führungsschiene, insbesondere eine lineare Führungsschiene, als eine Führungsnut, als eine Führungsrippe oder dergleichen ausgebildet sein.Furthermore, it is proposed that the connecting element and / or the reinforcing element are designed such that the battery pack for producing the non-positive and / or positive connection by the connecting element and / / or the reinforcing element are feasible. The connecting element can be designed, for example, as a guide rail, in particular a linear guide rail, as a guide groove, as a guide rib or the like.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Verstärkungselement teilweise, insbesondere vollständig, an einer Außenfläche des Verbindungselements angeordnet ist. Vorteilhaft kann durch diese Maßnahme sowohl die Festigkeit als auch die Verschleißbeständigkeit des Verbindungselements erhöht werden. Die Außenfläche des Verbindungselements kann insbesondere als eine Führungsfläche ausgebildet sein, entlang der der Akkupack zur Herstellung der kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung führbar ist. Zudem ist die Außenfläche insbesondere als die Auflagefläche ausgebildet, die mit der Gewichtskraft des Verbrauchers oder des Akkupacks im verbundenen Zustand belastet wird.Furthermore, it is proposed that the reinforcing element is partially, in particular completely, arranged on an outer surface of the connecting element. Advantageously, both the strength and the wear resistance of the connecting element can be increased by this measure. The outer surface of the connecting element can in particular be designed as a guide surface, along which the battery pack can be guided for producing the non-positive and / or positive connection. In addition, the outer surface is designed in particular as the bearing surface, which is loaded with the weight of the consumer or the battery pack in the connected state.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Verstärkungselement teilweise oder vollständig von dem Verbindungselement umschlossen ist. Vorteilhaft kann dadurch die Festigkeit der mechanischen Schnittstelle, insbesondere des Verbindungselements, erhöht werden. Insbesondere ist das Verstärkungselement beabstandet von der Außenfläche des Verbindungselements angeordnet, wodurch vorteilhaft das Verstärkungselement durch das Verbindungselement vor Verschleiß und/oder Korrosion geschützt werden kann.In addition, it is proposed that the reinforcing element is partially or completely enclosed by the connecting element. Advantageously, the strength of the mechanical interface, in particular of the connecting element, can thereby be increased. In particular, the reinforcing element is arranged at a distance from the outer surface of the connecting element, whereby advantageously the reinforcing element can be protected by the connecting element from wear and / or corrosion.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass jedes Verbindungselement mit zumindest einem Verstärkungselement, insbesondere einem einzelnen Verstärkungselement, verbunden ist. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Verbindungselemente mit einem einzelnen Verstärkungselement verbunden sind. Vorteilhaft kann dadurch eine besonders effektive Erhöhung der Festigkeit erzielt werden.Furthermore, it is proposed that each connecting element is connected to at least one reinforcing element, in particular a single reinforcing element. Furthermore, it is proposed that the connecting elements are connected to a single reinforcing element. Advantageously, a particularly effective increase in strength can be achieved thereby.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Verstärkungselement kraft- und/oder formschlüssig mit dem Verbindungselement verbindbar ist. Die Verbindung kann lösbar, insbesondere werkzeuglos lösbar, ausgebildet sein. Beispielhaft ist denkbar, dass das Verstärkungselement mittels einer Schraubverbindung, einer Klipsverbindung, einer Klebeverbinudung oder dergleichen mit dem Verbindungselement verbunden ist. Alternativ oder zusätzlich ist auch denkbar, dass das Verstärkungselement mit dem Verbindungselement mittels einer nicht oder bedingt lösbaren Verbindung verbunden ist, beispielsweise mittels eines Umspritzens oder eines Heißnietens.In addition, it is proposed that the reinforcing element is non-positively and / or positively connected to the connecting element. The connection can be detachable, in particular detachable without tools. By way of example, it is conceivable that the reinforcing element is connected to the connecting element by means of a screw connection, a clip connection, an adhesive connection or the like. Alternatively or additionally, it is also conceivable that the reinforcing element is connected to the connecting element by means of a non-conditional or conditionally releasable connection, for example by means of an extrusion coating or a hot riveting.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Verstärkungselement als ein Einlegeteil ausgebildet ist. Vorteilhaft kann dadurch eine Verstärkung der mechanischen Schnittstelle auf eine kostengünstige Art realisiert werden. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Verbindungselement durch Umspritzen des Verstärkungselements hergestellt ist.Furthermore, it is proposed that the reinforcing element is formed as an insert. Advantageously, an amplification of the mechanical interface can be realized in a cost-effective manner. Furthermore, it is proposed that the connecting element is produced by encapsulation of the reinforcing element.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Verstärkungselement aus einem Metall oder einer Metall-Legierung ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Verstärkungselement aus einem sich von dem Kunststoff des Gehäuses unterscheidenden Kunststoff oder aus einer Keramik ausgebildet sein.In addition, it is proposed that the reinforcing element is formed of a metal or a metal alloy. Alternatively or additionally, the reinforcing element may be formed from a plastic that is different from the plastic of the housing or from a ceramic.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse mehrteilig ausgebildet ist, wobei das Gehäuse zumindest ein Schnittstellengehäuse aufweist, welches die mechanische Schnittstelle umfasst. Vorteilhaft kann durch ein mehrteiliges Gehäuse die Montage des Akkupacks und/oder des Verbrauchers vereinfacht werden.Furthermore, it is proposed that the housing is designed in several parts, wherein the housing has at least one interface housing, which comprises the mechanical interface. Advantageously, the assembly of the battery pack and / or the consumer can be simplified by a multi-part housing.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Schnittstellengehäuse im Wesentlichen aus einem Metall oder aus einer Metalllegierung ausgebildet ist. Vorteilhaft kann dadurch eine mechanische Schnittstelle mit einer besonders hohen Festigkeit und/oder Verschleißbeständigkeit realisiert werden. Das Schnittstellengehäuse ist vorzugsweise aus einem Nichteisenmetall ausgebildet. Bevorzugt ist das Schnittstellengehäuse aus einer Nichteisenmetalllegierung, die auf Aluminium, Zink oder Magnesium basiert, ausgebildet. Die Nichteisenmetalllegierung weist dabei einen Eisenanteil auf, der 50% nicht übersteigt.Furthermore, it is proposed that the interface housing is essentially formed from a metal or from a metal alloy. Advantageously, thereby a mechanical interface with a particularly high strength and / or wear resistance can be realized. The interface housing is preferably formed of a non-ferrous metal. Preferably, the interface housing is made of a non-ferrous metal alloy based on aluminum, zinc or magnesium. The non-ferrous metal alloy has an iron content that does not exceed 50%.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Schnittstellengehäuse zumindest das Verbindungselement aufweist, wobei das Verbindungselement aus einem Metall oder aus einer Metalllegierung ausgebildet ist. Vorteilhaft kann dadurch auf konstruktiv einfache Weise eine mechanische Schnittstelle mit hoher Festigkeit realisiert werden.In addition, it is proposed that the interface housing has at least the connecting element, wherein the connecting element is formed from a metal or from a metal alloy. Advantageously, a mechanical interface with high strength can be realized in a structurally simple manner.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Schnittstellengehäuse zumindest ein elektrisches Kontaktelement, welches zur elektrischen Verbindung der zumindest einen Akkuzelle mit dem Verbraucher ausgebildet, in einem elektrischen Kontaktbereich teilweise umgibt. Das elektrische Kontaktelement ist insbesondere der zuvor beschriebenen elektrischen Schnittstelle zugeordnet. Vorteilhaft wird das zumindest eine elektrische Kontaktelement durch das Schnittstellengehäuse geschützt.Furthermore, it is proposed that the interface housing at least an electrical contact element, which for the electrical connection of the at least one battery cell formed with the consumer, in an electrical contact region partially surrounds. The electrical contact element is assigned in particular to the electrical interface described above. Advantageously, the at least one electrical contact element is protected by the interface housing.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Schnittstellengehäuse zumindest ein Isolierelement aufweist, das im elektrischen Kontaktbereich angeordnet ist. Vorteilhaft kann durch das Isolierelement ein Kurzschluss unterbunden werden. Das Isolierelement ist insbesondere zwischen zwei elektrischen Kontaktelementen oder zwischen dem elektrischen Kontaktelement und dem Schnittstellengehäuse, insbesondere einem elektrisch leitfähigen und/oder metallischen Bereich des Schnittstellengehäuses, angeordnet. Das Isolierelement ist insbesondere als ein elektrischer Isolator ausgebildet.Furthermore, it is proposed that the interface housing has at least one insulating element, which is arranged in the electrical contact region. Advantageously, a short circuit can be prevented by the insulating. The insulating element is in particular between two electrical contact elements or between the electrical contact element and the interface housing, in particular an electrically conductive and / or metallic region of the interface housing. The insulating element is designed in particular as an electrical insulator.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Isolierelement kraft-, form- und/oder stoffschlüssig mit dem Schnittstellengehäuse verbunden ist. Das Isolierelement kann beispielhaft als ein Spritzgussteil, als eine Isolierfolie oder als eine Beschichtung ausgebildet sein.In addition, it is proposed that the insulating element is positively, positively and / or materially connected to the interface housing. The insulating member may be exemplified as an injection molded part, as an insulating film or as a coating.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Akkupack zumindest ein Wärmeleitelement aufweist, welches zu einer thermischen Verbindung zwischen dem Schnittstellengehäuse und einer im Gehäuse des Akkupacks angeordneten Wärmequelle ausgebildet ist. Unter einer Wärmequelle soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein stromführendes Bauteil innerhalb des Akkupacks, insbesondere im Bereich der Elektronik des Akkupacks, oder ein durch die stromführenden Bauteile erwärmtes Bauteil verstanden werden. Bei der Wärmequelle kann es sich beispielsweise um die Leiterplatte der Elektronik, ein elektronisches Bauteil, das auf der Elektronik angeordnet ist, eine Lötstelle oder Schweißstelle, elektrische Leitungen, Sicherungen, etc. handeln. Vorzugsweise weist das Wärmeleitelement eine Wärmeleitfähigkeit auf, die höher ist als die Wärmeleitfähigkeit der Luft. Bevorzugt weist das Wärmeleitelement eine höhere Wärmeleitfähigkeit auf, als die mittlere Wärmeleitfähigkeit des Gehäuses. Das Wärmeleitelement kann beispielhaft aus einem Wärmeleitmedium, wie beispielsweise einer Wärmeleitpaste oder einer Wärmeleitfolie, ausgebildet sein.Furthermore, it is proposed that the battery pack has at least one heat conducting element, which is designed to form a thermal connection between the interface housing and a heat source arranged in the housing of the battery pack. In this context, a heat source should be understood to mean, in particular, a current-carrying component within the battery pack, in particular in the region of the electronics of the battery pack, or a component heated by the current-carrying components. The heat source can be, for example, the circuit board of the electronics, an electronic component that is arranged on the electronics, a soldering point or weld, electrical lines, fuses, etc. The heat-conducting element preferably has a thermal conductivity which is higher than the thermal conductivity of the air. The heat-conducting element preferably has a higher thermal conductivity than the average thermal conductivity of the housing. The heat-conducting element may be formed, for example, from a heat-conducting medium, such as, for example, a thermal paste or a heat-conducting foil.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Wärmeleitelement kraft-, form- und/oder stoffschlüssig mit dem Schnittstellengehäuse und/oder der Wärmequelle verbunden ist. Insbesondere liegt das Wärmeleitelement an dem Schnittstellengehäuse und der Wärmequelle an.Furthermore, it is proposed that the heat-conducting element is positively, positively and / or materially connected to the interface housing and / or the heat source. In particular, the heat-conducting element bears against the interface housing and the heat source.
Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Akkupacks mit einer mechanischen Schnittstelle wie zuvor beschrieben, in welchem die mechanische Schnittstelle insbesondere mittels eines Mehrkomponentenspritzgussverfahrens hergestellt wird. Insbesondere weist zumindest eine Kunststoffkomponente dabei eine erhöhte Zugfestigkeit auf, wobei diese Komponente zur Herstellung des Verstärkungselements eingesetzt wird. Insbesondere wird das Schnittstellengehäuse über das Mehrkomponentenspritzgussverfahren hergestellt.Moreover, the invention relates to a method for producing a battery pack with a mechanical interface as described above, in which the mechanical interface is produced in particular by means of a multi-component injection molding process. In particular, at least one plastic component has an increased tensile strength, this component being used to produce the reinforcing element. In particular, the interface housing is manufactured by the multi-component injection molding process.
Alternativ kann die mechanische Schnittstelle mittels eines Druckgussverfahrens oder eines Hybrid-Spritzgussverfahren hergestellt werden. Insbesondere wird mittels des Druckgussverfahrens ein im Wesentlichen aus einem Metall oder einer Metalllegierung bestehendes Schnittstellengehäuse hergestellt und mittels des Hybrid-Spritzgussverfahrens ein im Wesentlichen aus Kunststoff bestehendes Schnittstellengehäuse mit als metallischen Einlegeteilen ausgebildeten Verstärkungselementen hergestellt. Zudem wird vorgeschlagen, dass das Verbindungselement durch Umspritzen des Verstärkungselements hergestellt wird.Alternatively, the mechanical interface may be made by a die casting process or a hybrid injection molding process. In particular, an essentially made of a metal or a metal alloy interface housing is produced by means of the die-casting process and produced by means of the hybrid injection molding an existing essentially plastic interface housing formed as a metallic inserts reinforcing elements. In addition, it is proposed that the connecting element is produced by encapsulation of the reinforcing element.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Verstärkungselement zumindest ein Loch oder zumindest eine Aussparung aufweist. Vorzugsweise weist das Verstärkungselement eine Vielzahl an Löchern oder Aussparungen auf, die beim Umspritzen des Verstärkungselements zu einer besseren Haftung bzw. Verbindung des Kunststoffs mit dem Verstärkungselement führen.Furthermore, it is proposed that the reinforcing element has at least one hole or at least one recess. Preferably, the reinforcing element has a plurality of holes or recesses, which lead to a better adhesion or connection of the plastic with the reinforcing element during encapsulation of the reinforcing element.
Weiterhin betrifft die Erfindung einen Verbraucher, insbesondere eine Handwerkzeugmaschine, mit einer mechanischen Schnittstelle wie zuvor beschrieben. Zudem betrifft die Erfindung ein System aus einem Akkupack und einem Verbraucher mit zumindest einer mechanischen Schnittstelle, vorzugsweise jeweils einer mechanischen Schnittstelle, wie zuvor beschrieben.Furthermore, the invention relates to a consumer, in particular a hand tool, with a mechanical interface as described above. Moreover, the invention relates to a system comprising a battery pack and a consumer with at least one mechanical interface, preferably in each case one mechanical interface, as described above.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Bezugszeichen von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung, die sich im Wesentlichen entsprechen, werden mit derselben Zahl und mit einem die Ausführungsform kennzeichnenden Buchstaben versehen.Further advantages emerge from the following description of the drawing. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations. Reference numerals of features of different embodiments of the invention which substantially correspond to each other are given the same number and a letter characterizing the embodiment.
In den folgenden Ausführungsbeispielen ist die erfindungsgemäße mechanische Schnittstelle beispielhaft einem Akkupack zugeordnet. Da die mechanische Schnittstelle des Verbrauchers zu der mechanischen Schnittstelle des Akkupacks im Wesentlichen korrespondiert, ist es für den Fachmann naheliegend, die gezeigten Ausführungsformen der mechanischen Schnittstelle des Akkupacks auch auf eine korrespondierende mechanische Schnittstelle des Verbrauchers anzuwenden.In the following exemplary embodiments, the mechanical interface according to the invention is assigned to a battery pack by way of example. Since the mechanical interface of the consumer essentially corresponds to the mechanical interface of the battery pack, it is obvious to a person skilled in the art to also apply the embodiments of the mechanical interface of the battery pack to a corresponding mechanical interface of the consumer.
Es zeigen:
-
1 eine Seitenansicht eines Systems mit einem Verbraucher und einem Akkupack; -
2 eine perspektivische Ansicht eines Akkupacks; -
3 eine perspektivische Ansicht des Akkupacks gemäß2 ohne ein Sch nittstellengehäuse; -
4a eine Explosionszeichnung einer erfindungsgemäße mechanische Schnittstelle; -
4b ein Querschnitt durch die mechanische Schnittstelle gemäß4a ; -
5 ein Querschnitt durch die in1 eingezeichnete EbeneA ; -
6 eine Explosionszeichnung einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäße mechanische Schnittstelle; -
7a eine Explosionszeichnung einer alternativen Ausführungsform der mechanischen Schnittstelle; -
7b ein Querschnitt durch die mechanische Schnittstelle gemäß7a ; -
8 eine Draufsicht eines Akkupacks mit einer weiteren alternativen Ausführungsform der mechanischen Schnittstelle; -
9a ein Querschnitt durch den Akkupack gemäß8 (durch die Ebene B); -
9b ein Längsschnitt durch den Akkupack gemäß9a (durch die Ebene C); -
10 ein Längsschnitt eines Akkupacks mit einer weiteren alternativen Ausführungsform der mechanischen Schnittstelle.
-
1 a side view of a system with a consumer and a battery pack; -
2 a perspective view of a battery pack; -
3 a perspective view of the battery pack according to2 without a junction box; -
4a an exploded view of a mechanical interface according to the invention; -
4b a cross section through the mechanical interface according to4a ; -
5 a cross section through the in1 plotted levelA ; -
6 an exploded view of an alternative embodiment of the mechanical interface according to the invention; -
7a an exploded view of an alternative embodiment of the mechanical interface; -
7b a cross section through the mechanical interface according to7a ; -
8th a plan view of a battery pack with a further alternative embodiment of the mechanical interface; -
9a a cross section through the battery pack according to8th (through the level B); -
9b a longitudinal section through the battery pack according to9a (through the level C); -
10 a longitudinal section of a battery pack with a further alternative embodiment of the mechanical interface.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In
In
Zur Verriegelung des Akkupacks
In
Oberhalb des Zellenhalterbereichs, insbesondere im Bereich zwischen dem Grundkörper
In
In
In
In dieser Ausführungsform greift das als Führungsschiene ausgebildete Verbindungselement
In
In
In
In
In
In
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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