DE102018204761A1

DE102018204761A1 - Ladevorrichtung

Info

Publication number: DE102018204761A1
Application number: DE102018204761.8A
Authority: DE
Inventors: Marcin Rejman; Andreas Sedlmayr; Wolf Zahn; Axel Hubertz; Marc-Alexandre SEIBERT
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-03-28
Filing date: 2018-03-28
Publication date: 2019-10-02
Also published as: US20200411923A1; WO2019185500A1; CN112042046A; US11495844B2

Abstract

Ladevorrichtung zum Laden von einer Energiespeichereinheit, insbesondere einem Akkupack, einer Handwerkzeugmaschine, mit einer Kühlvorrichtung zum Kühlen der Energiespeichereinheit, insbesondere des Akkupacks, mit einem Ladegehäuse, welches zumindest abschnittsweise ein Außengehäuse bildet und mit einer die Energiespeichereinheit lösbar aufnehmbaren Aufnahmeeinheit, welche dazu vorgesehen ist, die Energiespeichereinheit in einem Verbindungszustand aufzunehmen und/oder an der Ladevorrichtung zu halten.Erfindungsgemäß ist die Kühlvorrichtung dazu vorgesehen, eine auf die Energiespeichereinheit gerichteten Luftstrom derart zu bilden, dass der Luftstrom die Energiespeichereinheit zumindest abschnittsweise umströmt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ladevorrichtung zum Laden von einem Energiespeicher einer Handwerkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Es sind Ladestationen bekannt, welche einen Akku aufnehmen können um diesen zu kühlen. Dabei können derartige Ladestationen einen Lüfter aufweisen, welcher den Akku mit einer Luft durchstömt, um den Akku zu kühlen.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine Ladevorrichtung für einen Energiespeicher, insbesondere einen Akku, zu verbessern.
Die Aufgabe wird gelöst mit einer Ladevorrichtung zum Laden von einer Energiespeichereinheit, insbesondere einem Akkupack, einer Handwerkzeugmaschine, mit einer Kühlvorrichtung zum Kühlen der Energiespeichereinheit, insbesondere des Akkupacks, mit einem Ladegehäuse, welches zumindest abschnittsweise ein Außengehäuse bildet und mit einer die Energiespeichereinheit lösbar aufnehmbaren Aufnahmeeinheit, welche dazu vorgesehen ist, die Energiespeichereinheit in einem Verbindungszustand aufzunehmen und/oder an der Ladevorrichtung zu halten.
Erfindungsgemäß ist die Kühlvorrichtung dazu vorgesehen, eine auf die Energiespeichereinheit gerichteten Luftstrom derart zu bilden, dass der Luftstrom die Energiespeichereinheit zumindest abschnittsweise umströmt.
Unter „umströmen“ soll in diesem Zusammenhang, insbesondere ein Luftstrom verstanden werden, welcher die Energiespeichereinheit bzw. das Energiespeichergehäuse, insbesondere das Außengehäuse, zumindest abschnittsweise derart umströmt, dass die Energiespeichereinheit gekühlt wird. Die Energiespeichereinheit soll insbesondere von außen umströmt werden, sodass sich eine Luftzirkulation um die Energiespeichereinheit herum ergibt. Insbesondere kann die Energiespeichereinheit in einer Ebene von 360° von einem Luftstrom umströmt werden. Der Luftstrom kann die Energiespeichereinheit bzw. das Energiespeichergehäuse, insbesondere das Außengehäuse, zumindest tangieren, sodass sich der Luftstrom entlang der Energiespeichereinheit bzw. entlang des Energiespeichergehäuses, insbesondere des Außengehäuses, erstreckt und die Energiespeichereinheit kühlt. Der Luftstrom kann beispielsweise entlang der Energiespeichereinheit bzw. dem Ladegehäuse, insbesondere dem Außengehäuse, geführt sein, sodass der Luftstrom mittels Konvektion Wärme abführt.
Die Kühlvorrichtung kann dazu vorgesehen sein, eine aktive Kühlung der Energiespeichereinheit zu ermöglichen. Die Kühlvorrichtung kann dazu vorgesehen sein, mittels dem Luftstrom die Energiespeichereinheit, ein Gehäuse der Energiespeichereinheit, direkt, insbesondere von außen, anzuströmen, sodass insbesondere eine Umfangsfläche der Energiespeichereinheit zumindest teilweise angeströmt bzw. umströmt wird.
Es versteht sich, dass die Ladevorrichtung zum Laden von mehr als nur einer Energiespeichereinheit vorgesehen sein kann. Die Ladevorrichtung kann dazu vorgesehen sein, die Energiespeichereinheit zu laden, welche sich beispielsweise in deren Abmessungen und/oder deren Aufnahmekapazitäten unterscheiden. Die Ladevorrichtung kann dazu vorgesehen sein, mehrere miteinander verbundene Energiespeichereinheiten zu laden.
Die erfindungsgemäße Ladevorrichtung ist dazu vorgesehen, in einem Verbindungszustand mit der Energiespeichereinheit, insbesondere formschlüssig und/oder kraftschlüssig, verbunden zu werden, um die Energiespeichereinheit beispielsweise zu laden und/oder zu kühlen.
Dadurch kann die Energiespeichereinheit nach einer Entladung durch beispielsweise eine Verwendung der Energiespeichereinheit in einer Handwerkzeugmaschine schneller auf die optimale zur Aufladung mit der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung vorgesehene Ladetemperatur gekühlt werden, sodass die Energiespeichereinheit schnell aufgeladen wird. Dabei kann insbesondere eine bei einem Aufladevorgang erzeugte Aufladewärme bzw. eine Überhitzung kompensiert bzw. verhindert werden, sodass eine Langlebigkeit der Energiespeichereinheit gewährleistet wird.
Die Ladevorrichtung ist dazu vorgesehen, die Energiespeichereinheit aufzuladen bzw. mit elektrischer Energie zu versorgen, um diese in der Energiespeichereinheit zu speichern.
Die Ladevorrichtung kann eine elektrische Schnittstelle aufweisen. Die Energiespeichereinheit kann eine elektrische Schnittstelle aufweisen, welche dazu vorgesehen ist, mit der elektrischen Schnittstelle der Ladevorrichtung verbunden bzw. gekoppelt zu werden, um eine elektrische Energie von der Ladevorrichtung auf die Energiespeichereinheit zu übertragen. Die Schnittstellen können metallische Kontaktelemente zur Leitung von elektrischem Strom aufweisen. Die Energiespeichereinheit kann als ein Akkupack ausgebildet sein. Die Energiespeichereinheit kann eine Mehrzahl von Akkuzellen umfassen. Die Akkuzellen können als elektrochemische Zellen ausgebildet sein. Als Akkuzellen können Lithiumzellen, Lithium-Ionen-Zellen oder andere einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Zellen verwendet werden.
Unter einem Verbindungszustand soll insbesondere ein Zustand der Ladevorrichtung verstanden werden, in welchem die Energiespeichereinheit mit der Ladevorrichtung verbunden ist.
Die Energiespeichereinheit kann ein Energiespeichergehäuse aufweisen, welches den Akkupack begrenzt. Das Energiespeichergehäuse kann dazu vorgesehen sein, die Akkuzellen zu umgeben und zu halten. Das Energiespeichergehäuse kann dazu vorgesehen sein, eine passive Kühlung der Energiespeichereinheit zu ermöglichen. Dadurch können die Akkuzellen hinreichend geschützt sein und eine Kühlung der Akkuzellen ermöglichen.
Die Unteransprüche geben weitere zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung an.
Es kann zweckmäßig sein, dass die Kühlvorrichtung ein Lüfterelement aufweist, welches dazu vorgesehen ist, den auf den Energiespeicher gerichteten Luftstrom zu bilden. Der Luftstrom kann dazu vorgesehen sein, im Wesentlichen an der Energiespeichereinheit vorbeigeführt zu werden. Es versteht sich auch, dass die Kühlvorrichtung eine Einzahl oder eine Mehrzahl von Lüfterelementen aufweisen kann. Die Lüfterelemente sind als Kühlelemente ausgebildet. Es versteht sich, dass die Kühlvorrichtung mehr als nur ein Kühlelement aufweisen kann. Der Luftstrom kann sich von einem Inneren der Ladevorrichtung bis nach außen erstrecken. Der Luftstrom kann sich, insbesondere im Wesentlichen geradlinig, von der Ladevorrichtung bis zur Energiespeichereinheit erstrecken, um die Energiespeichereinheit zu umströmen. Das Lüfterelement kann als Lüfterradelement ausgebildet sein. Das Lüfterradelement kann mehrere in Umfangsrichtung zueinander beabstandete Lüfterradflügel aufweisen. Das Lüfterelement kann in dem Ladegehäuse angeordnet sein. Das Lüfterelement kann, insbesondere in einer Ebene von 360°, von dem Ladegehäuse umgeben sein. Hierdurch kann auf besonders effektive Weise die Kühlvorrichtung gekühlt werden.
Das Lüfterelement kann eine Luftumwälzung von mehr als 10 m^3/h, insbesondere von mehr als 15 m°3/h, vorzugsweise mehr als 20 m^3/h, aufweisen. Das Lüfterelement kann eine Luftumwälzung von weniger als 40 m^3/h, insbesondere weniger als 30 m^3/h, vorzugsweise von weniger als 25 m^3/h, aufweisen. Insbesondere kann die Ladevorrichtung zwei Lüfterelemente aufweisen, welche insbesondere in einem Verbindungszustand an zwei zueinander abgewandten Seiten der Energiespeichereinheit angeordnet sind, um die Energiespeichereinheit von zwei Seiten zu umströmen. Die Energiespeichereinheit ist in einem Verbindungszustand zwischen den beiden Lüfterelementen angeordnet.
Es kann ferner zweckmäßig sein, dass der Luftstrom im Wesentlichen auf die Energiespeichereinheit, insbesondere den Akkupack, gerichtet ist. Hierdurch kann auf besonders vorteilhafte Weise ein Bereich der Energiespeichereinheit gekühlt werden.
Es kann weiterhin zweckmäßig sein, dass die Ladevorrichtung eine Luftauslassöffnung aufweist. Die Luftauslassöffnung kann dazu vorgesehen sein, eine Strömungsrichtung des Luftstroms auszurichten. Die Strömungsrichtung kann gegenüber einer Flächennormalen des Außengehäuses einen Strömungswinkel α von wenigstens 5°, insbesondere wenigstens 10°, vorzugsweise wenigstens 15°, bevorzugt wenigstens 20° bilden. Die Strömungsrichtung kann gegenüber einer Flächennormalen des Außengehäuses einen Strömungswinkel α von höchstens 40°, insbesondere höchstens 35°, vorzugsweise höchstens 30°, bevorzugt höchstens 25°, bilden. Hierdurch kann auch bei Verwendung von unterschiedlichen Energiespeichereinheiten eine optimale Anströmung der Energiespeichereinheit erreicht werden.
Das Ladegehäuse, insbesondere das Außengehäuse, kann eine Lufteinlassöffnung und eine Luftauslassöffnung aufweisen. Das Ladegehäuse kann eine Einzahl oder eine Mehrzahl von Lufteinlassöffnungen aufweisen. Das Ladegehäuse kann eine Einzahl oder eine Mehrzahl von Luftauslassöffnungen aufweisen. Die Öffnungen (Lufteinlassöffnung, Luftauslassöffnung) können dabei als Materialdurchbrüche ausgebildet sein, welche ein/das Ladegehäuse von einer Außenseite zu einer Innenseite öffnen. Der Materialdurchbruch ist dazu vorgesehen, einen Luftstrom einer Umgebungsluft von einer Außenumgebung durch den Materialdurchbruch (Lufteinlassöffnung) in das Innere der Ladevorrichtung zu ermöglichen. Der Materialdurchbruch (Luftauslassöffnung) ist dazu vorgesehen, einen Luftstrom einer Umgebungsluft von einem Inneren der Ladevorrichtung durch den Materialdurchbruch an eine Außenumgebung zu ermöglichen. Ein Luftstrom soll dabei eine gerichtete Strömung der Luft darstellen, welche insbesondere dazu vorgesehen ist, eine Umgebungsluft durch die Ladevorrichtung zu führen, um die Energiespeichereinheit zu umströmen. Unter einer gerichteten Strömung soll insbesondere eine im Wesentlichen geradlinige Strömung verstanden werden. Die Lufteinlassöffnung kann an einer der Luftauslassöffnungen gegenüberliegenden Seite des Ladegehäuses angeordnet sein.
Die Kühlvorrichtung ist dazu vorgesehen, einen Luftstrom von der Lufteinlassöffnung zur Luftauslassöffnung zu bilden.
Die Kühlvorrichtung kann einen gerichteten Luftstrom derart bilden, dass die Lufteinlassöffnung einen Eingangsluftstrom aufweist und die Luftauslassöffnung einen Ausgangsluftstrom aufweist.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass der Luftstrom dazu vorgesehen ist, aus der Ladevorrichtung auszuströmen, um die Energiespeichereinheit, insbesondere den Akkupack, zu kühlen. Der Luftstrom kann sich von dem Lüfterelement bis zur Energiespeichereinheit erstrecken, um die Energiespeichereinheit zu kühlen. Dabei kann der Luftstrom durch die Luftauslassöffnung strömen, um die Energiespeichereinheit zu kühlen. Der Energiespeicher kann in Strömungsverbindung mit dem Lüfterelement stehen. Dadurch kann auf besondere einfache Weise eine Kühlung der Energiespeichereinheit ermöglicht werden.
Es kann des Weiteren zweckmäßig sein, dass die Ladevorrichtung eine Führungsausnehmung aufweist, welche dazu vorgesehen ist, den Luftstrom von dem Lüfterelement zu der Luftauslassöffnung zu führen. Die Führungsausnehmung kann als Führungskanal ausgebildet sein. Die Führungsausnehmung kann dazu vorgesehen sein, den Luftstrom derart zu führen, dass der Luftstrom unter dem Strömungswinkel aus der Ladevorrichtung ausströmt. Die Führungsausnehmung kann zumindest abschnittswiese gekrümmt sein. Die Führungsausnehmung kann von der Ladevorrichtung umgeben sein. Die Führungsausnehmung kann sich in einer zur Luftauslassöffnung weisenden Richtung verengen, um den Luftstrom zu konzentrieren. Die Führungsausnehmung kann als Luftführungsausnehmung ausgebildet sein.
Es wird des Weiteren vorgeschlagen, dass die Ladevorrichtung dazu vorgesehen ist, die Energiespeichereinheit, insbesondere den Akkupack, in einem Ladezustand zu laden und mittels der Kühlvorrichtung zu kühlen. Die Kühlvorrichtung kann dazu vorgesehen sein, während eines Ladevorgangs aktiviert zu werden, um eine Kühlung während des Ladevorgangs zu ermöglichen.
Die Kühlvorrichtung kann dazu vorgesehen sein, die Energiespeichereinheit während einem Ladevorgang zu kühlen. Alternativ oder zusätzlich kann die Kühlvorrichtung dazu vorgesehen sein, die Energiespeichereinheit unabhängig von einem Ladevorgang zu kühlen. Beispielsweise kann die Ladevorrichtung in einem Verbindungszustand dazu vorgesehen sein, die Energiespeichereinheit zu kühlen und beispielsweise bei Unterschreiten einer mittleren Grenztemperatur der Energiespeichereinheit von beispielsweise 45°C einen Ladevorgang beginnen. Der Ladevorgang kann zweckmäßig unterbrochen werden, sofern die Energiespeichereinheit eine mittlere Temperatur erreicht, welche in etwa 50°C übersteigt. Derartige Temperaturen können bei Energiespeichereinheiten mit Akkuzellen bzw. elektrochemischen Zellen auftreten, welche auf Basis von Lithium-Verbindungen elektrische Energie speichern. Unter einer mittleren Temperatur soll eine Temperatur verstanden werden, welche im Inneren und/oder an einem Außenbereich der Energiespeichereinheit vorliegt und insbesondere einen Rückschluss auf die tatsächliche Temperatur der Energiespeichereinheit bzw. der Akkuzellen gibt. Die Energiespeichereinheit kann beispielsweise als Lithium-Ionen-Energiespeichereinheit ausgebildet sein. Hierdurch kann auf besonders schonende Weise die Energiespeichereinheit geladen werden.
Es wird vorgeschlagen, dass die Energiespeichereinheit, insbesondere Akkupack, mehrere Akkuzellen aufweist, welche mittels einem Zellbinder verbunden sind. Der Zellverbinder kann dazu vorgesehen sein, Wärme von den Akkuzellen aufzunehmen und abzuleiten.
Es versteht sich dass die Energiespeichereinheit eine Einzahl oder eine Mehrzahl von Zellverbinder aufweisen kann. Es wird ferner vorgeschlagen, dass ein/der Zellbinder in/an einer Seitenwand des Energiespeichergehäuses angeordnet ist. Die Energiespeichereinheit, insbesondere der Akkupack, kann in einem Ladezustand derart auf der Ladevorrichtung angeordnet sein, dass der Luftstrom die Seitenwand des Energiespeichergehäuses anströmt bzw. umströmt. Insbesondere soll dabei der Luftstrom die Seitenwand des Energiespeichergehäuses anströmen, welche einen Zellverbinder aufweist.
Der Zellverbinder kann dazu vorgesehen sein, zwei benachbarte Akkuzellen elektrisch zu verbinden. Der Zellverbinder kann als Wärmeleitelement ausgebildet sein. Der Zellverbinder kann aus einem Metall, insbesondere aus einem Kupferwerkstoff, gebildet sein. Der Zellverbinder kann eine Erstreckung der Akkuzellen begrenzen. Das Wärmeleitelement soll als ein Element mit einem Wärmeleitungskoeffizienten von mehr als 1 W/mK, insbesondere mehr als 10 W/mK, vorzugsweise mehr als 100 W/mK, besonders bevorzugt mehr als 1000 W/mK verstanden werden. Der Zellverbinder kann dazu vorgesehen sein, eine Wärmeenergie der Energiespeichereinheit bzw. der Akkuzellen aufzunehmen und abzuleiten, um die Energiespeichereinheit zu kühlen. Der Zellverbinder kann an das Energiespeichergehäuse, insbesondere die Seitenwand, angrenzen. Der Zellverbinder kann mit dem Energiespeichergehäuse verbunden sein. Der Zellverbinder kann an einem Wärmeleitelement des Energiespeichergehäuses, insbesondere der Seitenwand, angeordnet sein. Das Wärmeleitelement kann als eine Wärmeleitwand des Energiespeichergehäuses ausgebildet sein. Die Seitenwand kann als Wärmeleitwand ausgebildet sein. Das Wärmeleitelement bzw. die Wärmeleitwand des Energiespeichergehäuses kann eine Wärmeleitfläche aufweisen. Das Wärmeleitelement bzw. die Wärmeleitwand kann aus einem Kunststoffmaterial gebildet sein. Die Wärmeleitfläche kann an einer Außenseite des Energiespeichergehäuses angeordnet sein. Der Zellverbinder kann an einer von der Wärmeleitfläche abgewandten Seite des Energiespeichergehäuses angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Zellverbinder zumindest abschnittweise von der Wärmeleitwand des Energiespeichergehäuses umspritzt sein. Die Wärmeleitfläche kann die Energiespeichereinheit bzw. eine Erstreckung der Energiespeichereinheit begrenzen. Hierdurch kann eine gezielte Kühlung mittels einer Wärmeleitfläche ermöglicht werden.
Insbesondere kann der Energiespeicher auf der Ladevorrichtung derart ausgerichtet sein, dass die Wärmeleitwand des Energiespeichers mittels dem Luftstrom der Kühlvorrichtung angeströmt bzw. umströmt
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Luftauslassöffnung dazu vorgesehen ist, die Strömungsrichtung, insbesondere den Strömungswinkel der Strömungsrichtung, des Luftstroms in Abhängigkeit der verwendeten Energiespeichereinheit, insbesondere des Akkupacks, auszurichten. Die Luftauslassöffnung kann durch ein Luftauslasselement gebildet sein. Das Luftauslasselement kann beweglich in dem Ladegehäuse der Ladevorrichtung gelagert sein.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein System mit einer Ladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einer Energiespeichereinheit, insbesondere einem Akkupack. Die Energiespeichereinheit weist eine Kodierungsvorrichtung auf, welche mit einer Kodierungsvorrichtung der Ladevorrichtung, dazu vorgesehen ist, eine Luftauslassöffnung derart auszurichten, dass eine Strömungsausrichtung, insbesondere ein Strömungswinkel der Strömungsrichtung, eines Luftstroms in Abhängigkeit der Energiespeichereinheit, geändert wird.
Figurenliste
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. 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. Hierbei zeigt:

1 eine perspektivische Ansicht einer Handwerkzeugmaschine mit einer Energiespeichereinheit,
2 eine perspektivische Ansicht einer Ladevorrichtung gemäß Stand der Technik,
3 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Ladevorrichtung,
4 eine weitere schematische Ansicht der ersten Ausführungsform aus 3 und
5a, 5b eine Querschnittsansicht von zwei Energiespeichereinheiten.

In den folgenden Figuren sind gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figuren beziehen sich jeweils auf eine Ladevorrichtung 11 für eine als Akkupack 13 ausgebildeten Energiespeichereinheit 13. Der Akkupack 13 ist dazu vorgesehen eine Handwerkzeugmaschine 15 mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Handwerkzeugmaschine 15 ist beispielsweise als ein Drehschlagschrauber oder als eine Bohrmaschine (1) ausgebildet. In einer alternativen Ausführungsform kann die Handwerkzeugmaschine 15 auch als eine andere einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Handwerkzeugmaschine 15, wie beispielsweise ein Winkelschleifer, ausgebildet sein.
Die Handwerkzeugmaschine 15 weist eine mit einer Werkzeugaufnahmeeinheit 17 zur Aufnahme von Einsatzwerkzeugen (nicht gezeigt) wie beispielsweise Schrauberbits zum Schrauben von Schrauben oder Bohrer zum Bohren von Löchern in ein Werkstück auf. Die Werkzeugaufnahmeeinheit 17 weist eine einem Fachmann bekannte Klemmvorrichtung 19 auf, welche dazu vorgesehen ist, ein Einsatzwerkzeug in der Handwerkzeugmaschine 15 zu halten. Die Handwerkzeugmaschine 15 weist eine Akkuaufnahmeeinheit 21 mit einer Halteeinheit 23 zur lösbaren Aufnahme eines Akkupacks 13 auf. Die Halteeinheit 23 ist dazu vorgesehen, den Akkupack 13 in einem mit der Handwerkzeugmaschine 15 verbundenen Befestigungszustand zu halten. Die Handwerkzeugmaschine 15 ist als eine akkubetriebene Handwerkzeugmaschine 15 ausgebildet.
1 zeigt die Handwerkzeugmaschine 15 mit einer Antriebseinheit (nicht gezeigt) zur Übertragung einer Arbeitsbewegung auf ein Einsatzwerkzeug. Die Handwerkzeugmaschine 15 weist einen als Handgriffgehäuse 25 ausgebildetes Ladegehäuse 25 auf, welches ein Außengehäuse 27 der Handwerkzeugmaschine 15 bildet und dazu vorgesehen ist, von einer Hand eines Bedieners der Handwerkzeugmaschine 15 umgriffen zu werden. Die Handwerkzeugmaschine 15 weist ein Betätigungselement 29 zum Ein- und Ausschalten der Antriebseinheit (nicht gezeigt) mittels eines Ein-/Aus-Schalters (nicht gezeigt) und eine als Planetengetriebe ausgebildete Getriebeeinheit (nicht gezeigt) auf.
2 zeigt eine Ladevorrichtung 11 gemäß dem Stand der Technik. Dabei weist die Ladevorrichtung 11 eine als Luftkühlung ausgebildete Kühleinheit 31 auf, welche dazu vorgesehen ist den Akkupack 13 zu kühlen.
3 und 4 zeigen eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 11 (3) und eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 11 (4). Die Ladevorrichtung 11 ist zum Laden und zum Kühlen von einer als Akkupack 13 ausgebildeten Energiespeichereinheit 13 einer Handwerkzeugmaschine 15 ausgebildet. Der Akkupack 13 weist mehrere Akkuzellen 71 auf. Ferner werden als Akkuzellen 71 Lithiumionenzellen verwendet, welche zu einer Parallelschaltung verbunden werden und einen Akkuzellenblock bilden. Die Akkuzellen 71 sind identisch aufgebaut und dimensioniert. Die Akkuzellen 71 sind als Lithium-Ionen-Zellen ausgebildet.
Die Ladevorrichtung 11 weist ferner ein Ladegehäuse 33 auf, welches zumindest abschnittsweise ein Außengehäuse bildet und die Ladevorrichtung 11 begrenzt.
Die Ladevorrichtung 11 weist ferner eine den Akkupack 13 lösbar aufnehmbare Aufnahmeeinheit 35. Die Aufnahmeeinheit 35 ist dazu vorgesehen, den Akkupack 13 in einem Verbindungszustand aufzunehmen und an der Ladevorrichtung 11 zu halten. Die Energiespeichereinheit ist durch ein als Akkupackgehäuse 83 ausgebildetes Energiespeichergehäuse begrenzt.
Die Ladevorrichtung 11 weist zudem eine Kühlvorrichtung 41 zum Kühlen des Akkupacks 13 auf. Die Kühlvorrichtung 41 ist dazu vorgesehen, eine auf die Energiespeichereinheit gerichteten Luftstrom KS zu bilden. Der Luftstrom KS umströmt die Energiespeichereinheit zumindest abschnittsweise. Der Luftstrom KS erzeugt eine Luftzirkulation um das Akkupackgehäuse 83 des Akkupacks 13 herum und um das Akkupackgehäuse 83 zu kühlen. Der Akkupack 13 kann in einer Ebene von 360° von einem Luftstrom KS umströmt werden. Der Luftstrom KS tangiert dabei das Akkupackgehäuse 83, sodass sich der Luftstrom KS entlang des Akkupackgehäuses 83 erstreckt und den Akkupack 13 mittels Konvektion zu kühlen.
Die Kühlvorrichtung 41 ist dazu vorgesehen, eine aktive Kühlung des Akkupacks 13 zu ermöglichen, wodurch der Akkupack 13 mittels dem Luftstrom KS direkt angeströmt wird (3).
Die erfindungsgemäße Ladevorrichtung 11 ist dazu vorgesehen, in einem Verbindungszustand mit dem Akkupack 13 formschlüssig verbunden zu werden, um die Energiespeichereinheit zu laden und zu kühlen. Der Akkupack 13 speichert dabei elektrische Energie während einem Ladevorgang.
Die Ladevorrichtung 11 weist eine elektrische Schnittstelle 37 auf, welche mit einer elektrischen Schnittstelle 37 des Akkupacks 13 in einem Verbindungszustand verbunden bzw. gekoppelt ist, um eine elektrische Energie von der Ladevorrichtung 11 auf die Akkupack 13 zu übertragen. Die Schnittstellen 37, 39 weisen metallische Kontaktelemente zur Leitung des elektrischen Stroms auf.
Die Kühlvorrichtung 41 ist dazu vorgesehen, während eines Ladevorgangs aktiviert zu werden, um eine Kühlung des Akkupacks 13 während des Ladevorgangs zu ermöglichen. Die Kühlvorrichtung 41 weist zwei als Kühlelemente ausgebildete Lüfterelemente 47 auf, welche dazu vorgesehen sind, jeweils einen auf den Akkupack gerichteten Luftstrom KS zu bilden. Die Luftströme KS sind dazu vorgesehen, an dem Akkupack 13 von zwei Seiten vorbeizuströmen und den Akkupack 13 dabei anzuströmen. Die zwei Lüfterelemente 47 sind in einem Verbindungszustand an zwei zueinander abgewandten Seiten des Akkupacks 13 angeordnet, um den Akkupack 13 von zwei Seiten zu umströmen. Der Akkupack 13 ist in einem Verbindungszustand zwischen den beiden Lüfterelementen 47 angeordnet. Der Luftstrom KS erstreckt sich von einem Inneren der Ladevorrichtung 11 bis nach außen und umströmt den Akkupack 13 von zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Akkupacks 13. Die Luftströme erstrecken sich im Wesentlichen geradlinig, nachdem die Luftströme aus der Ladevorrichtung 11 ausströmen, sodass sich die Luftströme von der Ladevorrichtung 11 bis zum Akkupack 13 im Wesentlichen geradlinig erstrecken. Die Lüfterelemente 47 sind als Lüfterradelemente ausgebildet und weisen jeweils mehrere in Umfangsrichtung zueinander beabstandete Lüfterradflügel auf. Die Lüfterelemente 47 sind in dem Ladegehäuse 33 angeordnet und von diesem umgeben. Die Lüfterelemente 47 sind in einer Ebene von 360° von dem Ladegehäuse 33 umgeben.
Die Luftströme KS sind im Wesentlichen auf den Akkupack 13 gerichtet und treffen in etwa unter einem Winkel α von 20° gegenüber dem Akkupackgehäuse 83, insbesondere einer Akkupackfläche, auf den Akkupack 13. Die Luftströme KS werden dabei von dem Akkupack 13 umgeleitet, um Wärme von dem Akkupackgehäuse 83 abzuführen. Die Luftströme KS erstrecken sich zumindest von dem Lüfterelement 47 bis zum Akkupack 13, um den Akkupack 13 zu kühlen. Die Luftströme KS strömen durch die Luftauslassöffnung 45, um den Akkupack 13 zu kühlen. Der Akkupack 13 steht dabei in Strömungsverbindung mit den Lüfterelementen 47.
Die Ladevorrichtung 11 weist zwei eine Luftauslassöffnung 45 auf. Die Luftauslassöffnungen 45 sind dazu vorgesehen, eine Strömungsrichtung SR des Luftstroms KS auszurichten. Die Strömungsrichtungen bilden gegenüber einer Flächennormalen 81 des Ladegehäuses 33 einen Strömungswinkel α von in etwa 20°.
Das Ladegehäuse 33 weist mehrere Luftauslassöffnungen 45 auf. Die Öffnungen (Lufteinlassöffnung 43, Luftauslassöffnung 45) sind als Materialdurchbrüche ausgebildet, welche das Ladegehäuse 33 abschnittsweise von einer Außenseite zu einer Innenseite hin öffnen. Die Matialdurchbrüche dienen dazu, Umgebungsluft durch das Ladegehäuse 33 zu führen und Luftströme zu bilden, welche mittels der Luftauslassöffnungen 45 auf den Akkupack 13 ausgerichtet sind. Die Lüfterelemente 47 bilden die Luftströme von der Lufteinlassöffnung 43 zur Luftauslassöffnung 45. Die Lufteinlassöffnungen 43 sind an einer der Luftauslassöffnungen 45 gegenüberliegenden Seite des Ladegehäuses 33 angeordnet. Die Lufteinlassöffnungen 43 sind als Schlitze im Akkupackgehäuse ausgebildet.
Die Akkuzellen 71 sind mittels mehreren Zellbindern elektrisch verbunden. Die Zellverbinder sind ferner dazu vorgesehen, Wärme von den Akkuzellen 71 aufzunehmen und abzuleiten. Die Zellbinder sind an Seitenwänden des Akkupacks 13 angeordnet. Der Akkupack 13 ist in einem Ladezustand derart auf der Ladevorrichtung 11 bzw. der Aufnahmeeinheit 35 angeordnet, dass die Luftströme die Seitenwände des Akkupacks 13 anströmen bzw. umströmen, in welchen die Zellbinder angeordnet sind. Der Akkupack 13 ist dazu vorgesehen, eine passive Kühlung des Akkupacks 13 bzw. der Seitenwände zu ermöglichen und zu verbessern.
Die Zellverbinder sind als Wärmeleitelement ausgebildet. Die Zellverbinder sind aus einem Kupferwerkstoff gebildet. Die Zellverbinder begrenzen eine Erstreckung der Akkuzellen 71. Die Zellverbinder sind dazu vorgesehen, eine Wärmeenergie der der Akkuzellen 71 aufzunehmen und an die Seitenwände abzuleiten, um den Akkupack 13 passiv zu kühlen. Die Zellverbinder grenzen an die Seitenwand an. Die Zellverbinder können mit dem Akkupackgehäuse 83 verbunden, indem beispielsweise einer der/die Zellverbinder von dem Akkupackgehäuse 83 bzw. der Seitenwand zumindest teilweise umspritzt ist/sind. Die Zellverbinder sind an einem Wärmeleitelement der Seitenwand angeordnet. Das Wärmeleitelement ist als eine Wärmeleitwand des Akkupacks 13 ausgebildet. Die Seitenwand, welche von dem Luftstrom KS angeströmt wird, ist als Wärmeleitwand ausgebildet. Das Wärmeleitelement bzw. die Wärmeleitwand des Akkupacks 13 kann eine Wärmeleitfläche aufweisen. Das Wärmeleitelement bzw. die Wärmeleitwand ist aus einem Kunststoffmaterial gebildet. Die Wärmeleitfläche ist an einer Außenseite des Akkupacks 13 angeordnet. Der Zellverbinder ist an einer von der Wärmeleitfläche abgewandten Seite des Akkupacks 13 angeordnet.
Der Luftstrom KS ist auf die Wärmeleitwand des Akkupacks 13 ausgerichtet, an welcher die Zellverbinder angeordnet sind. Hierdurch kann auf besonders einfache Weise eine Wärme abgeführt werden.
Die Luftauslassöffnung 45 ist dazu vorgesehen, den Strömungswinkel α der Strömungsrichtung SR des Luftstroms KS in Abhängigkeit des verwendeten Akkupacks 13 auszurichten. Die Luftauslassöffnung 45 ist dabei durch ein Luftauslasselement gebildet, welches beweglich in dem Ladegehäuse 33 der Ladevorrichtung 11 gelagert ist.
Die Ladevorrichtung 11 weist jeweils eine Lüfterelement 47 zugeordnete Führungsausnehmung 67 auf, welche dazu vorgesehen ist, den Luftstrom KS von den Lüfterelement 47 zu dem Luftauslasselement bzw. der Luftauslassöffnung 45 zu führen. Die Führungsausnehmung 67 ist als ein Führungskanal ausgebildet und dazu vorgesehen den Luftstrom KS zu führen, um den Luftstrom KS unter dem Strömungswinkel α auszurichten. Die Führungsausnehmung 67 ist gekrümmt ausgebildet. Der Führungskanal ist von dem Ladegehäuse 33 umgeben. Der Führungskanal verengt sich in einer zur Luftauslassöffnung 45 weisenden Richtung, um den Luftstrom KS zu konzentrieren.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Ladevorrichtung 11 eine Kodierungsvorrichtung (nicht gezeigt) mit einem Kodierelement aufweisen, welche mit einer Kodierungsvorrichtung und einem korrespondierenden Kodierelement des Akkupacks 13 dazu vorgesehen ist, eine Luftauslassöffnung 45 derart auszurichten, dass der Strömungswinkel α der Strömungsrichtung SR des Luftstroms KS in Abhängigkeit des verwendeten Akkupacks 13 geändert wird.
Die Ladevorrichtung 11 kann dazu vorgesehen sein, den Akkupack 13 zu laden, welche sich beispielsweise in deren Abmessungen und/oder deren Aufnahmekapazitäten unterscheiden.

Claims

Ladevorrichtung zum Laden von einer Energiespeichereinheit (13), insbesondere einem Akkupack (13), einer Handwerkzeugmaschine (15), mit einer Kühlvorrichtung (41) zum Kühlen der Energiespeichereinheit (15), insbesondere des Akkupacks (13), mit einem Ladegehäuse, welches zumindest abschnittsweise ein Außengehäuse (33) bildet und mit einer die Energiespeichereinheit (13) lösbar aufnehmbaren Aufnahmeeinheit (35), welche dazu vorgesehen ist, die Energiespeichereinheit (13) in einem Verbindungszustand aufzunehmen und/oder an der Ladevorrichtung (11) zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (41) dazu vorgesehen ist, eine auf die Energiespeichereinheit (13) gerichteten Luftstrom (KS) derart zu bilden, dass der Luftstrom (KS) die Energiespeichereinheit (13) zumindest abschnittsweise umströmt.
Ladevorrichtung Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (41) ein Lüfterelement (47) aufweist, welches dazu vorgesehen ist, den auf den Energiespeicher (13) gerichteten Luftstrom (KS) zu bilden, wobei der Luftstrom (KS) dazu vorgesehen ist, im Wesentlichen an der Energiespeichereinheit (13) vorbeigeführt zu werden.
Ladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom (KS) im Wesentlichen auf die Energiespeichereinheit (13), insbesondere den Akkupack, gerichtet ist.
Ladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung eine Luftauslassöffnung aufweist, welche dazu vorgesehen ist, eine Strömungsrichtung (SR) des Luftstroms (KS) auszurichten, wobei die Strömungsrichtung (SR) gegenüber einer Flächennormalen des Außengehäuses einen Strömungswinkel (a) von wenigstens 5°, insbesondere wenigstens 10°, vorzugsweise wenigstens 15°, bevorzugt wenigstens 20°, und /oder höchstens 40°, insbesondere höchstens 35°, vorzugsweise höchstens 30°, bevorzugt höchstens 25°, bildet.
Ladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom (KS) dazu vorgesehen ist, aus der Ladevorrichtung (11) auszuströmen, um die Energiespeichereinheit (13), insbesondere den Akkupack, zu kühlen.
Ladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung eine Führungsausnehmung aufweist, welche dazu vorgesehen ist, den Luftstrom von dem Lüfterelement (47) zu der Luftauslassöffnung (45) zu führen
Ladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung dazu vorgesehen ist, die Energiespeichereinheit, insbesondere der Akkupack, in einem Verbindungszustand zu laden und mittels der Kühlvorrichtung (41) zu kühlen.
Ladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichereinheit, insbesondere Akkupack, mehrere Akkuzellen aufweist, welche mittels einem Zellbinder verbunden sind.
Ladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein/der Zellbinder in/an einer Seitenwand des Außengehäuses angeordnet ist, wobei die Energiespeichereinheit, insbesondere der Akkupack, in einem Ladezustand derart auf der Ladevorrichtung angeordnet ist, dass der Luftstrom (KS) die Seitenwand der Ladevorrichtung anströmt.
Ladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftauslassöffnung dazu vorgesehen ist, die Strömungsrichtung (SR), insbesondere den Strömungswinkel (a) der Strömungsrichtung (SR), des Luftstroms (KS) in Abhängigkeit der verwendeten Energiespeichereinheit, insbesondere des Akkupacks, auszu richten.
System mit einer Ladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einer Energiespeichereinheit, insbesondere einem Akkupack, wobei die Energiespeichereinheit eine Kodierungsvorrichtung aufweist, welche mit einer Kodierungsvorrichtung der Ladevorrichtung (11), dazu vorgesehen ist, eine Luftauslassöffnung (45) derart auszurichten, dass eine Strömungsausrichtung (SR), insbesondere ein Strömungswinkel (a) der Strömungsrichtung (SR), eines Luftstroms (KS) in Abhängigkeit der Energiespeichereinheit, geändert wird.