DE102020102371A1 - Akkumulator mit einer Kühleinrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Akkumulator (1) mit einem Array aus einer Vielzahl von neben- und/oder hintereinander angeordneten Akkumulatorzellen (2, 3) und einer Kühleinrichtung (4) zur Kühlung der Akkumulatorzellen (2, 3), wobei jede Akkumulatorzelle (2, 3) zwei elektrische Pole (5) aufweist, und wobei die Kühleinrichtung (4) mindestens ein Phasenwechselmaterial-Element (PCM-Element) (6) aufweist, das wärmeleitend mit zumindest einem elektrischen Pol (5) der Akkumulatorzelle (2, 3) verbunden ist. Um die Lebensdauer des Akkumulators (1) zu verbessern sowie einen störungsfreien Betrieb des Akkumulators (1) sicherzustellen, wird vorgeschlagen, dass das PCM-Element (6) den Akkumulatorzellen (2, 3) so zugeordnet ist, dass eine sich bei einem Ladevorgang und/oder Entladevorgang stärker als andere Akkumulatorzellen (2, 3) erwärmende und/oder mittig in dem Array angeordnete erste Akkumulatorzelle (2) stärker gekühlt wird als eine sich demgegenüber weniger stark erwärmende und/oder außermittig in dem Array angeordnete zweite Akkumulatorzelle (3).

Description

  • Gebiet der Technik
  • Die Erfindung betrifft einen Akkumulator mit einem Array aus einer Vielzahl von neben- und/oder hintereinander angeordneten Akkumulatorzellen und einer Kühleinrichtung zur Kühlung der Akkumulatorzellen, wobei jede Akkumulatorzelle zwei elektrische Pole aufweist, und wobei die Kühleinrichtung mindestens ein Phasenwechselmaterial-Element (PCM-Element) aufweist, das wärmeleitend mit zumindest einem elektrischen Pol der Akkumulatorzelle verbunden ist.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Bodenbearbeitungsgerät, insbesondere ein Reinigungsgerät, mit zumindest einem elektrischen Verbraucher und einem Akkumulator zur Bereitstellung von elektrischer Energie für den elektrischen Verbraucher.
  • Stand der Technik
  • Akkumulatoren sind im Stand der Technik hinreichend bekannt. Diese verfügen über eine oder mehrere Akkumulatorzellen, die üblicherweise von einem Akkumulatorgehäuse umgeben sind, welches zusätzlich noch ein Batteriemanagementsystem aufnimmt, das der Überwachung, Regelung und dem Schutz des Akkumulators dient, beispielsweise um den Ladezustand des Akkumulators zu erkennen und eine Überladung oder vollständige Entladung der Akkumulatorzellen zu vermeiden.
  • Bezogen auf einen Akkumulator für ein Reinigungsgerät ist es im Stand der Technik beispielsweise aus der DE 10 2015 109 954 A1 bekannt, einen Saugluftstrom, der durch ein Gebläse des Reinigungsgerätes erzeugt wird, durch das Akkumulatorgehäuse hindurchzuführen und dabei an einer Umfangsfläche der Akkumulatorzellen vorbeistreichen zu lassen. Derartige Kühleinrichtungen des Akkumulators funktionieren somit nicht unabhängig von einem Saugbetrieb des Reinigungsgerätes.
  • Des Weiteren sind aus beispielsweise der US 2011/0070474 A1 und der US 2017/0077487 A1 Akkumulatoren bekannt, welche durch ein Phasenwechselmaterial gekühlt werden, wobei das Phasenwechselmaterial mit zumindest einem elektrischen Pol der Akkumulatorzellen wärmeleitend verbunden ist.
  • Die bekannten Kühleinrichtungen kühlen dabei alle Akkumulatorzellen
    • - unabhängig von deren Position innerhalb des Arrays aus Akkumulatorzellen
    • - gleichstark. Zellen, die sich in der Mitte des Arrays befinden, erhitzen sich allerdings aufgrund der Nachbarschaft zu anderen warmen Akkumulatorzellen stärker als Akkumulatorzellen, welche sich in einem Randbereich des Arrays
    befinden. Dadurch ergibt sich eine Temperaturverteilung innerhalb des gesamten Arrays. Dies führt wiederum zu einer ungleichmäßigen Alterung der Zellen sowie einer ungleichmäßigen Leistungsfähigkeit der Zellen. Da die Schutzschaltung des Akkumulators dann abschaltet, wenn sich die wärmste Akkumulatorzelle über eine definierte Temperatur hinaus aufwärmt, wird der Akkumulator verfrüht abgeschaltet, obwohl sich beispielsweise die Mehrzahl der Akkumulatorzellen noch in einem zulässigen Bereich befindet.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine bezüglich der meisten Akkumulatorzellen des Akkumulators zu frühe Abschaltung des Akkumulators zu verhindern. Des Weiteren sollen die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit des Akkumulators verbessert werden.
  • Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe wird vorgeschlagen, dass das Phasenwechselmaterial-Element (PCM-Element) den Akkumulatorzellen so zugeordnet ist, dass eine sich bei einem Ladevorgang und/oder Entladevorgang stärker als andere Akkumulatorzellen erwärmende und/oder mittig in dem Array angeordnete erste Akkumulatorzelle stärker gekühlt wird als eine sich demgegenüber weniger stark erwärmende und/oder außermittig in dem Array angeordnete zweite Akkumulatorzelle, wobei die erste Akkumulatorzelle mittels eines Wärmeleitelementes unmittelbar mit einer zweiten Akkumulatorzelle verbunden ist, die der ersten Akkumulatorzelle (2) nicht direkt benachbart ist.
  • Erfindungsgemäß wird die Anordnung und Ausbildung der Kühleinrichtung gegenüber dem Stand der Technik nun so modifiziert, dass das PCM-Material den Akkumulatorzellen individuell so zugeordnet ist, dass die Verteilung des PCM-Materials an die Wärmeentwicklung der jeweiligen Akkumulatorzelle angepasst ist. Die Akkumulatorzellen werden somit in Abhängigkeit von ihrer Position und/oder Wärmeentwicklung individuell gekühlt, so dass unabhängig von der jeweiligen Position innerhalb des Akkumulators gleiche Temperaturen in dem Akkumulator-Array herrschen. Die Kühleinrichtung besteht somit aus vorzugsweise einer Mehrzahl von den Akkumulatorzellen separat zugeordneten PCM-Elementen, die einzelne oder mehrere Akkumulatorzellen in Abhängigkeit von deren Wärmeabgabe individuell kühlen. Dazu ist ein PCM-Element einer ersten Akkumulatorzelle vorzugsweise anders ausgestaltet als ein PCM-Element, welches einer zweiten Akkumulatorzelle zugeordnet ist. Erfindungsgemäß können mittig in dem Array angeordnete Akkumulatorzellen nun mit außermittig angeordneten Akkumulatorzellen wärmeleitend verbunden sein bzw. sich stärker als andere Akkumulatorzellen erwärmende Akkumulatorzellen mit Akkumulatorzellen geringerer Temperatur, obwohl diese in dem Array keine direkten Nachbarn sind. Vorzugsweise ist auch das vorgeschlagene Wärmeleitelement wärmeleitend mit dem PCM-Element verbunden, um die Wärmeenergie der mit dem Wärmeleitelement verbundenen Akkumulatorzellen auf das PCM-Material zu übertragen. Es erfolgt somit eine Kühlung der wärmeren ersten Akkumulatorzelle einerseits durch die wärmeleitend verbundene kühlere zweite Akkumulatorzelle, und anderseits durch das mit dem Wärmeleitelement und/oder direkt mit der ersten Akkumulatorzelle verbundene PCM-Element. Durch ein elektrisch isolierendes Material des Wärmeleitelementes wird verhindert, dass das Wärmeleitelement Pole der miteinander verbundenen Akkumulatorzellen kurzschließt. Das Wärmeleitelement ist vorzugsweise aus einem Kunststoff hergestellt, welcher sowohl wärmeleitfähige als auch elektrisch isolierende Eigenschaften aufweist. Durch die vorgeschlagene direkte (ohne Zwischenanordnung anderer Wärmeleiter) wärmeleitende Verbindung zwischen stärker zu kühlenden Zellen und weniger stark zu kühlenden Zellen wird eine homogene Temperaturverteilung über das Akkumulator-Array erreicht.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der ersten Akkumulatorzelle ein PCM-Element mit einer gegenüber dem PCM-Element der zweiten Akkumulatorzelle höheren thermischen Leitfähigkeit zugeordnet ist. Akkumulatorzellen, welche stärker zu kühlen sind als andere Akkumulatorzellen, werden somit einem PCM-Element zugeordnet, welches eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist als andere PCM-Elemente der Kühleinrichtung. Je höher die thermische Leitfähigkeit des PCM-Materials ist, umso geringer ist die wärmedämmende Eigenschaft des Materials, so dass auch dadurch unterstützend dafür gesorgt wird, dass die Wärme in größerem Maße von den besonders warmen Akkumulatorzellen abgeführt wird. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Kühleinrichtung PCM-Elemente mit zueinander verschiedenen Phasenwechselmaterialien aufweist, die unterschiedliche Phasenübergangstemperaturen haben. Durch die Kombination verschiedener Phasenwechselmaterialien kann verstärkt Wärmeenergie bei verschiedenen Phasenübergangstemperaturen aufgenommen werden, so dass sich ein gewünschtes Temperaturprofil des Akkumulators genauer einstellen lässt. Beispielsweise kann bei einer niedrigeren Temperatur von 35° C zunächst ein erstes PCM-Material Wärmeenergie aufnehmen, wobei bei Erreichen einer höheren Temperatur von beispielsweise 50° C dann die Phasenwechseltemperatur eines zweiten PCM-Materials erreicht ist und eine noch größere Wärmeenergiemenge aufgenommen werden kann. Somit können geringere Temperaturen zunächst in höherem Maße von der Kühleinrichtung toleriert werden, während bei fortschreitendem Ansteigen der Temperatur des Akkumulators dann nacheinander mehrere Phasenwechselmaterialien latente Wärmeenergie aufnehmen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Akkumulatorzelle einen größeren räumlichen Abstand zu einer benachbarten Akkumulatorzelle aufweist als die zweite Akkumulatorzelle. Akkumulatorzellen, welche sich stärker erwärmen bzw. mittig innerhalb des Akkumulators angeordnet sind, haben somit zu benachbarten Akkumulatorzellen einen größeren Abstand als diejenigen Akkumulatorzellen, welche sich in geringerem Maße erwärmen bzw. beispielsweise in einem Randbereich des Zellen-Arrays platziert sind. Durch den größeren räumlichen Abstand der Zellen kann eine konvektive Komponente der Wärmeübertragung ermöglicht bzw. erhöht werden. Zwischen den benachbarten Akkumulatorzellen ergeben sich dadurch größere Freivolumina, durch welche beispielsweise ein Luftstrom geführt werden kann. Auch dies unterstützt die Kühlfunktion der Kühleinrichtung. Des Weiteren kann in diesem Zusammenhang auch vorgesehen sein, dass der größere räumliche Abstand genutzt wird, um die Akkumulatorzellen mit einem PCM-Material zu ummanteln, d. h. deren Umfangswandung mit einem PCM-Material zu kontaktieren. In dem Fall können die Abstände zwischen den Akkumulatorzellen entsprechend groß bemessen sein, um dort PCM-Material in benötigtem Maße anordnen zu können.
  • Je nach der Art des Phasenwechselmaterials des PCM-Elementes wird ein bestimmter Wärmeübergang von der zugeordneten Akkumulatorzelle auf das PCM-Element gesteuert. Jedes Phasenwechselmaterial verfügt über eine charakteristische Phasenübergangstemperatur, beispielsweise Schmelztemperatur, die den Übergang zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand des Phasenwechselmaterials angibt. Wenn das Phasenwechselmaterial auf eine Temperatur erwärmt wird, welche beispielsweise über dessen materialspezifischer Schmelztemperatur liegt, nimmt das Phasenwechselmaterial die Energie der Akkumulatorzelle auf und geht von einem ersten Aggregatzustand, beispielsweise einem kristallinen Zustand, in einen zweiten Aggregatzustand, beispielsweise flüssigen Zustand, über. Durch die dabei aufgenommene Wärme kühlt das Phasenwechselmaterial die mit dem PCM-Element in Wärmeleitung stehende Akkumulatorzelle, insbesondere über deren Pol und/oder Umfangsfläche. Das Phasenwechselmaterial kann auch als eine PCM-Polymer-Zusammensetzung vorliegen, wobei die für die Zusammensetzung verwendeten Polymere beispielsweise Polyethylene, insbesondere Low Density Polyethylene (LDPE) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) sein können. Derartige Zusammensetzungen sind vorteilhaft ausschwitzarm bzw. ausschwitzfrei, mechanisch fest und wärmeformbeständig, so dass diese beispielsweise als Plattenmaterial verwendet werden können. Zudem weisen derartige Zusammensetzungen auch eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit auf. Vorzugsweise ist das Phasenwechselmaterial der Kühleinrichtung ein solches mit einer hohen spezifischen Wärmekapazität von größer als 2 kJ/(kg K). Die Phasenwechselmaterialien zeichnen sich dadurch aus, dass diese Wärmeenergie verlustarm und über lange Zeit speichern können. Die latente Schmelzwärme, die nach Erreichen der Schmelztemperatur von dem Phasenwechselmaterial absorbiert wird, ist beispielsweise wesentlich größer als die Wärmeenergiemenge, die aufgrund der spezifischen Wärmekapazität des Phasenwechselmaterials (ohne dessen Phasenumwandlungseffekt) gespeichert werden kann. Beim Aufladen des Phasenwechselmaterials mit Wärmeenergie wird das Material beispielsweise geschmolzen, wobei sehr viel Wärmeenergie aufgenommen werden kann. Die Freigabe der gespeicherten Wärmeenergie findet dann wiederum bei einem Erstarren des Phasenwechselmaterials statt, wobei die zuvor aufgenommene große Wärmeenergiemenge als Erstarrungswärme an die Umgebung abgegeben wird. In dem kleinen, durch die Schmelztemperatur bzw. Erstarrungstemperatur des Phasenwechselmaterials vorgegebenen Temperaturbereich wird eine große Menge Wärmeenergie in einer relativ geringen Masse gespeichert. Hinzu kommt, dass die Wärmeenergie aufgrund der Nutzung metastabiler Zustände des Phasenwechselmaterials ohne thermische Isolierung und sehr verlustarm gespeichert werden kann. Als Phasenwechselmaterial für die Kühleinrichtung des Akkumulators kommen beispielsweise alle solchen Phasenwechselmaterialien in Frage, deren Schmelztemperatur in einem Temperaturbereich liegt, der für den Betrieb eines Akkumulators typisch ist. Dabei kann besonders vorzugsweise beachtet werden, dass eine gewisse Erwärmung des Akkumulators zu Beginn dessen Ladebetriebs bzw. Entladebetriebs gewünscht ist, um den Akkumulator in einem optimalen Temperaturarbeitsbereich zu laden bzw. zu entladen. Akkumulatoren besitzen üblicherweise eine optimale Leistungsfähigkeit bei höheren Temperaturen, zum Beispiel 50° C oder mehr, während die Lebensdauer durch hohe Temperaturen herabgesetzt wird. Um in dem vorgenannten Sinne einen optimalen Temperaturarbeitsbereich zu erreichen, soll sich der Akkumulator möglichst schnell erwärmen. Eine sofortige Kühlung des Akkumulators zu Beginn des Lade- bzw. Entladebetriebs durch die Kühleinrichtung ist somit nicht gewünscht, sondern würde das Erreichen des optimalen Temperaturarbeitsbereichs nur verzögern und dementsprechend die Effizienz des Akkumulators herabsetzen. Das Phasenwechselmaterial der Kühleinrichtung sorgt nun vorteilhaft dafür, dass sich der Akkumulator zunächst bis zu einem optimalen Temperaturarbeitsbereich erwärmen kann, und dann, wenn die Phasenübergangstemperatur des Phasenwechselmaterials erreicht ist, verstärkt Wärme des Akkumulators aufgenommen wird. Dabei empfiehlt es sich, dass die Phasenübergangstemperatur des Phasenwechselmaterials unmittelbar oberhalb des optimalen Temperaturarbeitsbereichs des Akkumulators liegt. Zusätzlich kann durch Wahl unterschiedlicher Phasenwechselmaterialien mehrerer PCM-Elemente der Kühleinrichtung ein homogener Temperaturverlauf innerhalb des Arrays der Akkumulatorzellen unterstützt werden. Gegenüber einer im Stand der Technik verwendeten konvektiven Kühlung der Akkumulatorzellen ist das PCM-Element der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung bis zu der Phasenübergangstemperatur nicht aktiv. Erst bei Erreichen der Phasenübergangstemperatur beginnt das Phasenwechselmaterial seinen Phasenwechsel und entnimmt der Akkumulatorzelle Wärmeenergie bis eine maximale Wärmeenergieaufnahme des Phasenwechselmaterials erreicht ist. Das Phasenwechselmaterial ist mit den Akkumulatorzellen vorteilhaft so verbunden, dass Gas aus den Akkumulatorzellen austreten kann. Entsprechend ist ein Ventil der Akkumulatorzelle freigehalten, um einen sogenannten „Thermal Runaway“ zu verhindern. Alternativ kann das Phasenwechselmaterial das Ventil der Akkumulatorzelle auch vollständig überdecken, sofern dann eine Sollbruchstelle in dem Phasenwechselmaterial verbleibt, die bei der mit einem Gasaustritt einhergehenden mechanischen Belastung bzw. Temperaturerhöhung bricht und Gas ungehindert aus der Akkumulatorzelle entweichen lässt. Der erfindungsgemäße Akkumulator kann beispielsweise ein Lithium-Ionen-Akku oder auch ein sogenannter Post-Lithium-Ionen-Akku sein, der eine Lithium-Schwefel-Technologie oder ähnliches nutzt. Auch weitere Akkumulatortypen können von der Erfindung profitieren.
  • Das Phasenwechselmaterial weist vorzugsweise eine Phasenübergangstemperatur von größer als 25° C und kleiner als 80° C auf. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass das Phasenwechselmaterial eine Phasenübergangstemperatur von größer als 40° C und kleiner als 60° C aufweist. Die Phasenübergangstemperatur ist vorzugsweise so hoch, dass der Akkumulator vor Erreichen der Phasenübergangstemperatur des Phasenwechselmaterials einen optimalen Temperaturarbeitsbereich erreicht. Dies kann beispielsweise bei ungefähr 50° C der Fall sein. Unterhalb der charakteristischen Phasenübergangstemperatur wird der Akkumulator während eines Lade- oder Entladebetriebs zunächst wie üblich erwärmt, so dass er einen möglichst geringen Innenwiderstand aufweist. Erst wenn die Temperatur des Akkumulators so hoch ist, dass die Nachteile einer vorzeitigen Alterung oder Reduzierung einer möglichen Betriebsdauer des Akkumulators nicht mehr durch die Vorteile der erhöhten Betriebstemperatur überwogen werden, nimmt das Phasenwechselmaterial die Wärmeenergie des Akkumulators auf und geht beispielsweise von einem kristallinen Zustand in einen flüssigen Zustand über. Es sei erwähnt, dass verschiedene Phasenübergänge stattfinden können, beispielsweise Phasenübergänge von fest nach flüssig, zwischen zwei unterschiedlichen kristallinen Strukturen oder ein Phasenübergang zwischen einer flüssigen und einer gasförmigen Phase.
  • Das PCM-Element kann als Folie oder Platte ausgebildet sein oder in eine Folie oder Platte eingebettet sein. Insbesondere bei einer plattenförmigen Ausbildung des PCM-Elementes kann das Phasenwechselmaterial lösbar an dem Akkumulator angeordnet sein, so dass das PCM-Element nach einem Lade- oder Entladevorgang des Akkumulators entnommen und die gespeicherte Wärme gelöscht werden kann. Das PCM-Element kann danach wieder mit dem Akkumulator verbunden werden oder durch ein nicht mit Wärmeenergie geladenes PCM-Element ersetzt werden. Durch die austauschbar gestaltete Art des PCM-Elementes kann der Akkumulator somit schneller wieder verwendet werden. Es ist nicht erforderlich, den Phasenwechsel innerhalb des PCM-Elementes abzuwarten, bevor der Akkumulator wieder geladen bzw. entladen werden kann.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der ersten Akkumulatorzelle ein PCM-Element zugeordnet ist, welches gegenüber einem PCM-Element der zweiten Akkumulatorzelle eine größere Schichtdicke und/oder Flächenausdehnung und/oder eine geringere Phasenübergangstemperatur aufweist. Die PCM-Elemente der Kühleinrichtung des Akkumulators können somit von Akkumulatorzelle zu Akkumulatorzelle variieren. Akkumulatorzellen, die sich stärker erwärmen, beispielsweise solche, die in der Mitte des Arrays angeordnet sind, können beispielsweise ein PCM-Element mit einer größeren PCM-Materialdicke und/oder einer größeren Kontaktfläche zu der Akkumulatorzelle und/oder eine geringere Phasenübergangstemperatur aufweisen. Dadurch kann das diesen Akkumulatorzellen zugeordnete Phasenwechselmaterial eine individuell eingestellte Wärmeenergiemenge aufnehmen und bereits bei niedrigeren Temperaturen latente Wärmeenergie aufnehmen. Die Kühleinrichtung kann somit besonders individuell an die jeweiligen Erfordernisse der Akkumulatorzellen angepasst werden. Insbesondere kann eine anteilige Kontaktfläche eines PCM-Elementes mit der Umfangsfläche einer Akkumulatorzelle und/ oder der Fläche der Pole eingestellt werden, wobei eine größere Kontaktfläche zwischen dem PCM-Element und der jeweiligen Akkumulatorzelle eine stärkere Kühlung der Akkumulatorzelle ermöglicht. Auch die Dicke des PCM-Elementes ermöglicht die Verbesserung des Kühleffekts, da mehr PCM-Material entsprechend auch eine stärkere Kühlung der Akkumulatorzelle bewirkt. Die vorgeschlagene geringere Phasenübergangstemperatur für stärker zu kühlende Akkumulatorzellen ermöglicht des Weiteren, dass der Kühleffekt des PCM-Materials bei der Erwärmung der Akkumulatorzelle zeitlich früher einsetzt.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Akkumulator einen Zellenverbinder aufweist, welcher die elektrischen Pole zumindest zweier Akkumulatorzellen elektrisch und thermisch leitend miteinander verbindet und wärmeleitend mit einerseits den elektrischen Polen und andererseits dem PCM-Element verbunden ist. Bei dieser Ausgestaltung sind die elektrischen Pole der Akkumulatorzellen nicht unmittelbar mit dem PCM-Element der Kühleinrichtung verbunden. Vielmehr sind die Pole zunächst thermisch und elektrisch leitend an den Zellenverbinder gekoppelt, wobei dieser dann wiederum mit dem Phasenwechselmaterial der Kühleinrichtung verbunden ist, welches die Wärmeenergie der Akkumulatorzellen aufnimmt.
  • In diesem Sinne wird insbesondere vorgeschlagen, dass das PCM-Element den Zellenverbinder unmittelbar kontaktiert, oder dass das PCM-Element ein zwischen dem Zellenverbinder und dem PCM-Element zusätzlich angeordnetes elektrisch isolierendes Wärmeleitelement kontaktiert. In dem Fall, dass das Phasenwechselmaterial selbst elektrisch isolierend ausgebildet ist, kann dieses unmittelbar mit dem Zellenverbinder verbunden sein, wobei die Wärme des Akkumulators von dem Zellenverbinder direkt auf das Phasenwechselmaterial übertragen wird, während gleichzeitig durch die elektrisch isolierende Eigenschaft des Phasenwechselmaterial verhindert ist, dass das PCM-Element Pole der Akkumulatorzellen kurzschließt. Wenn das Phasenwechselmaterial hingegen elektrisch leitfähig ist - oder auch unabhängig davon -, kann zusätzlich ein elektrisch isolierendes Wärmeleitelement zwischen dem Zellenverbinder und dem PCM-Element vorgesehen sein, so dass der Akkumulator zumindest eine elektrisch isolierende und thermisch leitfähige Schicht aufweist, die den Zellenverbinder bzw. die Akkumulatorzellen wärmeleitend mit dem Phasenwechselmaterial verbindet. Durch die elektrische Isolation ist ein Kurzschließen der Akkumulatorzellen verhindert.
  • Neben dem zuvor beschriebenen Akkumulator wird mit der Erfindung des Weiteren ein Bodenbearbeitungsgerät, insbesondere ein Reinigungsgerät, mit zumindest einem elektrischen Verbraucher und einem Akkumulator zur Bereitstellung von elektrischer Energie für den elektrischen Verbraucher vorgeschlagen, wobei der Akkumulator wie zuvor beschrieben ausgeführt ist. Der Akkumulator des erfindungsgemäßen Bodenbearbeitungsgerätes weist somit eine Kühleinrichtung mit zumindest einem PCM-Element auf, das wärmeleitend mit zumindest einer sich stärker als andere Akkumulatorzellen des Arrays erwärmenden Akkumulatorzelle, oder einer mittig in dem Array angeordneten Akkumulatorzelle verbunden ist. Der Akkumulator kann ein unlösbar mit dem Bodenbearbeitungsgerät verbundener Akkumulator sein, oder auch ein lösbar mit dem Bodenbearbeitungsgerät verbundener Akkumulator, welcher entnommen und ausgetauscht werden kann. Bei dem Bodenbearbeitungsgerät kann es sich um ein sich selbsttätig fortbewegendes, autonomes Bodenbearbeitungsgerät, beispielsweise einen Reinigungsroboter, handeln. Alternativ kann das Bodenbearbeitungsgerät jedoch auch ein akkumulatorbetriebenes, manuell geführtes Bodenbearbeitungsgerät sein. Bodenbearbeitungsgeräte im Sinne der Erfindung sind beispielsweise Reinigungsgeräte, aber auch Pflegegeräte wie beispielsweise Poliereinrichtungen, Bohnereinrichtungen oder ähnliche. Zu den Bodenbearbeitungsgeräten zählen im Sinne der Erfindung beispielsweise auch Rasenmähgeräte. Die weiteren Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Bodenbearbeitungsgerätes ergeben sich wie zuvor in Bezug auf den erfindungsgemäßen Akkumulator beschrieben. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen.
  • Figurenliste
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 ein erfindungsgemäßes Bodenbearbeitungsgerät,
    • 2 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Bodenbearbeitungsgerät,
    • 3 einen beispielhaften Aufbau eines Akkumulators,
    • 4 einen skizzierten Schnitt eines erfindungsgemäßen Akkumulators gemäß einer ersten Ausführungsform,
    • 5 den Akkumulator gemäß 4 in einer Draufsicht,
    • 6 eine Skizze eines Akkumulators gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer Draufsicht.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Die 1 und 2 zeigen ein Bodenbearbeitungsgerät 9, welches als sich selbsttätig fortbewegender Saugroboter ausgebildet ist. Obwohl die Erfindung hier anhand eines autonomen Reinigungsgerätes erläutert wird, kann die Erfindung ebenso Anwendung bei von einem Nutzer manuell geführten Bodenbearbeitungsgeräten 9 finden. Bezogen auf die ferner in den 2 bis 6 dargestellten Akkumulatoren 1 sind die Ausführungen des Weiteren unabhängig von der Art des Bodenbearbeitungsgerätes 9, zu dessen Energieversorgung der jeweilige Akkumulator 1 dient.
  • Das beispielhafte Bodenbearbeitungsgerät 9 gemäß den 1 und 2 verfügt hier über elektromotorisch angetriebene Räder 15 zur Fortbewegung des Bodenbearbeitungsgerätes 9 sowie zumindest ein Bodenbearbeitungselement 14, hier beispielsweise eine elektromotorisch angetriebene Reinigungswalze, welche eine Vielzahl von Borstenbüscheln zur Einwirkung auf eine zu bearbeitende Fläche aufweist. Das Bodenbearbeitungselement 14 ist einem Saugmund 19 zugeordnet, welcher über einen Strömungskanal 20 von dem Unterdruck eines Gebläses 16 beaufschlagt ist. Das Gebläse 16 wird mittels eines Motors angetrieben, welcher einen elektrischen Verbraucher 10 des Bodenbearbeitungsgerätes 9 darstellt. Das Gebläse 16 fördert Sauggut von einer zu bearbeitenden Fläche durch den Strömungskanal 20, wobei das Sauggut in einer Sauggutkammer 17 mit einem Filterelement 18 zurückgehalten wird, so dass ausschließlich gereinigte Luft zu dem Gebläse 16 strömen kann. Dem Gebläse 16 sowie gegebenenfalls auch weiteren elektrischen Verbrauchern 10 des Bodenbearbeitungsgerätes 9 ist zur Energieversorgung ein Akkumulator 1 zugeordnet.
  • Der Akkumulator 1 wird mittels einer Kühleinrichtung 4 gekühlt. Ein möglicher Aufbau eines Akkumulators 1 mit einer Vielzahl von Akkumulatorzellen 2, 3 ist in 3 dargestellt. Der Akkumulator 1 ist als sogenannter „Akkupack“ ausgebildet, mit einem Array aus einer Vielzahl von Akkumulatorzellen 2, 3, die neben- und hintereinander angeordnet sind. Jede Akkumulatorzelle 2, 3 ist hier beispielsweise zylindrisch ausgebildet, könnte jedoch auch eine andere Form aufweisen. Die Akkumulatorzellen 2, 3 verfügen über eine Zellenumfangsfläche 12, die hier der Zylinderumfangsfläche entspricht. An den Zellenstirnseiten 13 verfügen die Akkumulatorzellen 2, 3 über elektrische Pole 5, die ihrem elektrischen Potential entsprechend mit Zellenverbindern 7 (siehe 4) zusammengeschaltet sind. Dabei ist jeweils ein negativer Pol 5 einer Akkumulatorzelle 2, 3 elektrisch leitend mit einem positiven Pol 5 einer benachbarten Akkumulatorzelle 2, 3 verbunden. Der Zellenverbinder 7 besteht üblicherweise aus Metall und ist elektrisch sowie thermisch leitend. Wie in 4 dargestellt, setzen sich die Zellenverbinder 7 auf beiden Seiten des Akkumulators 1 fort. Der Akkumulator 1 weist des Weiteren ein Batteriemanagementsystem 11 auf, welches unter anderem eine Schutzschaltung 22 beinhaltet, die - neben anderen Aufgaben - die Aufgabe hat, ein Überladen bzw. vollständiges Entladen der Akkumulatorzellen 2, 3 zu verhindern.
  • Im Folgenden werden beispielhafte erfindungsgemäße Ausführungen eines Akkumulators 1 mit Bezug zu den 4 bis 6 näher erläutert.
  • 4 zeigt einen skizzierten Schnitt durch eine Zeile eines Akkumulators 1 gemäß einer ersten Ausführungsform. Der Akkumulator 1 weist mehrere Akkumulatorzellen 2, 3 auf, wobei hier beispielhaft nur eine einzige Zeile eines Arrays aus mehreren neben- und hintereinander angeordneten Akkumulatorzellen 2, 3 dargestellt ist. Der Akkumulator 1 beinhaltet im Einzelnen erste Akkumulatorzellen 2, welche mittig in dem Array angeordnet sind und sich bei Betrieb des Akkumulators 1 relativ stark erhitzen, sowie zweite Akkumulatorzellen 3, welche außermittig in dem Array angeordnet sind und hier einem Randbereich des Akkumulators 1 angehören. Die zweiten Akkumulatorzellen 3 erwärmen sich relativ zu den ersten Akkumulatorzellen 2 in geringerem Maße. Die Akkumulatorzellen 2, 3 sind mit äquidistantem Abstand d1 zueinander angeordnet. Die Pole 5 der Akkumulatorzellen 2, 3 sind mittels der Zellenverbinder 7 sowohl thermisch als auch elektrisch leitend verbunden. Auf der von den Polen 5 abgewandten Seite der Zellenverbinder 7 befindet sich eine Kühleinrichtung 4, die hier mehrere PCM-Elemente 6 aufweist. Die PCM-Elemente 6 sind aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt, damit die Akkumulatorzellen 2, 3 nicht miteinander kurzgeschlossen werden können. Das PCM-Element 6 der ersten Akkumulatorzellen 2 weist hier beispielhaft ein anderes Phasenwechselmaterial auf als die zweiten Akkumulatorzellen 3. Hier wird vorgeschlagen, dass das PCM-Element 6 der ersten Akkumulatorzellen 2 eine niedrigere Phasenwechseltemperatur aufweist als das PCM-Element 6 der zweiten Akkumulatorzellen 3, um bei der Erwärmung des Akkumulators 1 frühzeitig Wärmeenergie von den sich stärker erwärmenden ersten Akkumulatorzellen 2 ableiten zu können. Alternativ - wenn auch hier nicht dargestellt - wäre es ebenso möglich, dass das PCM-Element 6 der ersten Akkumulatorzellen 2 eine größere Kontaktfläche oder eine größere Dicke (mehr PCM-Material) aufweist als das PCM-Element 6 der zweiten Akkumulatorzellen 3. In dem Beispiel gemäß den 4 und 5 sind die beiden innersten ersten Akkumulatorzellen 2 des Weiteren mittels eines Wärmeleitelementes 8 wärmeleitend mit jeweils einer äußersten zweiten Akkumulatorzelle 3 verbunden.
  • Dadurch werden die beiden innersten ersten Akkumulatorzellen 2 sowohl durch die äußersten zweiten Akkumulatorzellen 3, als auch durch das zugeordnete PCM-Element 6 gekühlt. Das Wärmeleitelement 8 ist elektrisch isolierend ausgebildet, um die wärmeleitend verbundenen Pole 5 der ersten Akkumulatorzelle 2 und der zweiten Akkumulatorzelle 3 nicht kurzzuschließen. Das Wärmeleitelement 8 kann beispielsweise als Folie oder Platte aus einem Silikongummi oder Polyamid hergestellt sein. Grundsätzlich sind zur Ausbildung des Wärmeleitelementes 8 alle Materialien geeignet, die eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,5 W / (mK) aufweisen und gleichzeitig einen spezifischen elektrischen Widerstand von mindestens 10 Ωm haben. Bevorzugt weist das Wärmeleitelement 8 ein Isolationsmaterial mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von mehr als 1 X 106 Ωm auf. Die Form und Größe des Wärmeleitelementes 8 können an den Abstand der ersten Akkumulatorzelle 2 und der zweiten Akkumulatorzelle 3 in dem Akkumulator 1 angepasst sein, wobei das Wärmeleitelement 8 die dazwischenliegenden Akkumulatorzellen 2, 3 vorzugsweise nicht berührt. Allerdings kann gemäß einer weiteren Ausführungsform auch vorgesehen sein, dass die weiteren dazwischen angeordneten ersten Akkumulatorzellen 2 ebenfalls über das Wärmeleitelement 8 mit der außen liegenden zweiten Akkumulatorzelle 3 wärmeleitend verbunden sind. Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann zusätzlich zwischen den Zellenverbindern 7 und den PCM-Elementen 6 ein Wärmeleitelement 8 vorgesehen sein, welches elektrisch isolierende Eigenschaften aufweist und des Weiteren eine Wärmeleitung zwischen den Polen 5 der Akkumulatorzellen 2, 3 und den PCM-Elementen 6 sicherstellt. Die PCM-Elemente 6 sind durch die damit bereitgestellte elektrische Isolierung gegenüber dem Zellenverbinder 7 isoliert, so dass die Pole 5 der Akkumulatorzellen 2, 3 nicht kurzgeschlossen werden können. In diesem Fall kann das Phasenwechselmaterial der PCM-Elemente 6 elektrisch leitend sein. Durch die wärmeleitende Anbindung der Pole 5 des Akkumulators 1 an das Phasenwechselmaterial der PCM-Elemente 6 der Kühleinrichtung 4 kann die Wärme gezielt abgeführt werden. Somit ist eine effektive und insbesondere auch homogene Kühlung des gesamten Akkumulators 1 erreichbar. Neben den Polen 5 kann des Weiteren zum Beispiel auch die Schutzschaltung 22 an die Kühleinrichtung 4 angeschlossen sein, d. h. wärmeleitend mit den PCM-Elementen 6 verbunden sein. Optional kann neben den Polen 5 des Weiteren auch die Zellenumfangsfläche 12 thermisch an die PCM-Elemente 6 angeschlossen werden, so dass die Akkumulatorzellen 2, 3 nicht nur über die Zellenstirnseiten 13, sondern vielmehr auch über die üblicherweise größere Zellenumfangsfläche 12 gekühlt werden.
  • Das Phasenwechselmaterial der den äußeren zweiten Akkumulatorzellen 3 zugeordneten PCM-Elemente 6 weist beispielsweise eine spezifische Wärmekapazität von mindestens 2 kJ/ (kg K). Das Phasenwechselmaterial ist beispielsweise Natriumacetat-Trihydrat, welches eine Schmelztemperatur von 58° C aufweist. Das Phasenwechselmaterial nimmt die Wärme der erhitzten zweiten Akkumulatorzellen 3 auf und geht dabei bei dem hier beispielhaft angegebenen Schmelzpunkt von 58° C in den flüssigen Zustand über. Durch die stattfindende Phasenumwandlung kann das Phasenwechselmaterial eine große Wärmeenergiemenge von den zweiten Akkumulatorzellen 3 aufnehmen. Neben dem vorgeschlagenen Natriumacetat-Trihydrat können auch andere Salze oder Paraffine als Speichermedium verwendet werden, beispielsweise Dikaliumhydrogenphosphat-Hexahydrat. Das Phasenwechselmaterial der den mittleren ersten Akkumulatorzellen 2 zugeordneten PCM-Elemente 6 weist gegenüber demjenigen der äußeren zweiten Akkumulatorzellen 3 vorzugsweise eine geringere Phasenübergangstemperatur auf, so dass mehr Wärme von den ersten Akkumulatorzellen 2 abgeleitet werden kann, als von den zweiten Akkumulatorzellen 3. Beispielsweise kann den ersten Akkumulatorzellen 2 ein Phasenwechselmaterial zugeordnet sein, welches eine Phasenübergangstemperatur aufweist, die zwischen 40° C und 50° C liegt.
  • Dem Phasenwechselmaterial sind üblicherweise Keimbildner zugesetzt, die eine Kristallisation des Phasenwechselmaterials bewirken, um die gespeicherte Wärmeenergie wieder abgeben zu können. Je nach der optimalen Betriebstemperatur für den Akkumulator 1 können Phasenwechselmaterialien mit einer höheren oder niedrigeren Phasenübergangstemperatur gewählt werden. Dabei ist jeweils gegeneinander aufzuwiegen, dass eine höhere Temperatur des Akkumulators 1 eine optimale Leistungsfähigkeit des Akkumulators 1 sicherstellt, jedoch ab einer bestimmten Temperatur die Betriebsdauer und Lebensdauer des Akkumulators 1 signifikant herabgesetzt werden kann. Vorzugsweise sollte die Temperatur des Akkumulators 1 nicht wesentlich höher als 60° C sein. Entsprechend empfiehlt sich ein Phasenwechselmaterial mit einer Phasenübergangstemperatur in einem Temperaturbereich von 40° C bis 60° C. Bei Betrieb des Akkumulators 1 während eines Lade- oder Entladevorgangs erhitzen sich die Akkumulatorzellen 2, 3, wobei das Phasenwechselmaterial der PCM-Elemente 6 zunächst noch nicht die Phasenübergangstemperatur erreicht. Dabei kann das Phasenwechselmaterial entsprechend seiner spezifischen Wärmekapazität zunächst Wärmeenergie aufnehmen, ohne dass bereits ein Phasenübergang, beispielsweise von fest nach flüssig, stattfindet. Erst wenn die Akkumulatorzellen 2, 3 soweit erwärmt sind, nämlich vorzugsweise über eine definierte optimale Betriebstemperatur des Akkumulators 1 hinaus, wird die Phasenübergangstemperatur des den ersten Akkumulatorzellen 2 zugeordneten Phasenwechselmaterials überschritten, so dass der Phasenübergang einsetzt und das Phasenwechselmaterial nun deutlich mehr Wärmeenergie aufnehmen kann. Wenn die zweiten Akkumulatorzellen 3 ebenfalls zu einem späteren Zeitpunkt die spezifische Phasenübergangstemperatur des ihnen zugeordneten Phasenwechselmaterials erreichen, werden auch diese durch die korrespondierenden PCM-Elemente 6 gekühlt.
  • Wie des Weiteren in der Draufsicht gemäß 5 dargestellt, sind die jeweils mittleren ersten Akkumulatorzellen 2 auf unmittelbare Art und Weise ausschließlich mit nur einer zweiten Akkumulatorzelle 3 wärmeleitend verbunden, wobei die zweite Akkumulatorzelle 3 eine Randzelle des Arrays des Akkumulators 1 ist. Die dazwischen angeordneten Akkumulatorzellen 2, 3 werden nicht - zumindest nicht wärmeleitend - kontaktiert. Allerdings kann eine abweichende Ausführungsform auch vorsehen, dass mehrere nicht direkt benachbarte Akkumulatorzellen 2, 3 über ein solches Wärmeleitelement 8 verbunden sind.
  • Wesentlich ist, dass die sich bei einem Ladevorgang und/oder Entladevorgang stärker aufwärmenden inneren Akkumulatorzellen 2 stärker gekühlt werden als die sich demgegenüber weniger stark erwärmenden äußeren Akkumulatorzellen 3. Bei der Ausführungsform gemäß den 4 und 5 sind auch eine Vielzahl anderer Ausführungsformen denkbar, wobei die Akkumulatorzellen 2, 3 beispielsweise unterschiedliche Abstände d1 , d2 zueinander aufweisen können und/oder die PCM-Elemente 6 unterschiedliche thermische Leitfähigkeiten zueinander aufweisen können, wobei vorzugsweise die den ersten Akkumulatorzellen 2 zugeordneten PCM-Elemente 6 vorzugsweise eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweisen.
  • 6 zeigt einen Teilausschnitt eines Akkumulators 1 gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform mit einem Array aus einer Vielzahl von ersten Akkumulatorzellen 2 und zweiten Akkumulatorzellen 3 in einer Draufsicht. Die ersten Akkumulatorzellen 2 und zweiten Akkumulatorzellen 3 weisen unterschiedliche Abstände d1 , d2 zueinander auf, wobei die mittig in dem Array angeordneten Akkumulatorzellen 2 einen größeren Abstand d2 zu anderen Akkumulatorzellen 2, 3 aufweisen, als die beispielsweise außermittig angeordneten zweiten Akkumulatorzellen 3. Die dargestellte Skizze zeigt lediglich einen Teilbereich eines Akkumulators 1. Es versteht sich von selbst, dass die hier außen dargestellten zweiten Akkumulatorzellen 3 durch weitere zweite Akkumulatorzellen 3 umrandet sein können. Die unterschiedlichen Abstände d1 , d2 sind hier beispielsweise in zwei verschiedenen Orientierungen des Arrays präsent.
  • Zusätzlich ist bei dieser Ausführung - wenn auch nicht zwingend, sondern nur beispielsweise - ein die Zellenumfangsfläche 12 der Akkumulatorzelle 2 bzw. 3 kontaktierendes PCM-Element 6 vorgesehen. Hier weisen beispielsweise die fünf zentralen ersten Akkumulatorzellen 2 ein PCM-Element 6 größerer Materialstärke auf als die übrigen Akkumulatorzellen 3. Durch diese Ausgestaltung werden die ersten Akkumulatorzellen 2 stärker gekühlt als die zweiten Akkumulatorzellen 3, nämlich einerseits durch das dickere PCM-Element 6, welches entsprechend mehr Phasenwechselmaterial aufweist, und zum anderen durch die größeren Abstände d2 zu den benachbarten Akkumulatorzellen 2, 3, so dass neben der Kühlung mittels der PCM-Elemente 6 des Weiteren auch eine konvektive Kühlung durch die größeren Freiräume innerhalb des Arrays möglich ist.
  • Die hier dargestellten Ausführungsformen sind für die Erfindung lediglich beispielhaft. Es versteht sich von selbst, dass auch Unterkombinationen der vorgestellten Varianten möglich sind.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Akkumulator
    2
    Erste Akkumulatorzelle
    3
    Zweite Akkumulatorzelle
    4
    Kühleinrichtung
    5
    Pol
    6
    PCM-Element
    7
    Zellenverbinder
    8
    Wärmeleitelement
    9
    Bodenbearbeitungsgerät
    10
    Elektrischer Verbraucher
    11
    Batteriemanagementsystem
    12
    Zellenumfangsfläche
    13
    Zellenstirnseite
    14
    Bodenbearbeitungselement
    15
    Rad
    16
    Gebläse
    17
    Sauggutkammer
    18
    Filterelement
    19
    Saugmund
    20
    Strömungskanal
    21
    Gehäuse
    22
    Schutzschaltung
    d1
    Abstand
    d2
    Abstand
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102015109954 A1 [0004]
    • US 2011/0070474 A1 [0005]
    • US 2017/0077487 A1 [0005]

Claims (9)

  1. Akkumulator (1) mit einem Array aus einer Vielzahl von neben- und/ oder hintereinander angeordneten Akkumulatorzellen (2, 3) und einer Kühleinrichtung (4) zur Kühlung der Akkumulatorzellen (2, 3), wobei jede Akkumulatorzelle (2, 3) zwei elektrische Pole (5) aufweist, und wobei die Kühleinrichtung (4) mindestens ein Phasenwechselmaterial-Element (PCM-Element) (6) aufweist, das wärmeleitend mit zumindest einem elektrischen Pol (5) der Akkumulatorzelle (2, 3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das PCM-Element (6) den Akkumulatorzellen (2, 3) so zugeordnet ist, dass eine sich bei einem Ladevorgang und/oder Entladevorgang stärker als andere Akkumulatorzellen (2, 3) erwärmende und/oder mittig in dem Array angeordnete erste Akkumulatorzelle (2) stärker gekühlt wird als eine sich demgegenüber weniger stark erwärmende und/oder außermittig in dem Array angeordnete zweite Akkumulatorzelle (3), wobei die erste Akkumulatorzelle (2) mittels eines Wärmeleitelementes (8) unmittelbar mit einer zweiten Akkumulatorzelle (3) verbunden ist, die der ersten Akkumulatorzelle (2) nicht direkt benachbart ist.
  2. Akkumulator (1), insbesondere Akkumulator (1) nach Anspruch 1, mit einem Array aus einer Vielzahl von neben- und/oder hintereinander angeordneten Akkumulatorzellen (2, 3) und einer Kühleinrichtung (4) zur Kühlung der Akkumulatorzellen (2, 3), wobei jede Akkumulatorzelle (2, 3) zwei elektrische Pole (5) aufweist, und wobei die Kühleinrichtung (4) mindestens ein Phasenwechselmaterial-Element (PCM-Element) (6) aufweist, das wärmeleitend mit zumindest einem elektrischen Pol (5) der Akkumulatorzelle (2, 3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das PCM-Element (6) den Akkumulatorzellen (2, 3) so zugeordnet ist, dass eine sich bei einem Ladevorgang und/oder Entladevorgang stärker als andere Akkumulatorzellen (2, 3) erwärmende und/oder mittig in dem Array angeordnete erste Akkumulatorzelle (2) stärker gekühlt wird als eine sich demgegenüber weniger stark erwärmende und/oder außermittig in dem Array angeordnete zweite Akkumulatorzelle (3), wobei der ersten Akkumulatorzelle (2) ein PCM-Element (6) mit einer gegenüber dem PCM-Element (6) der zweiten Akkumulatorzelle höheren thermischen Leitfähigkeit zugeordnet ist.
  3. Akkumulator (1), insbesondere Akkumulator (1) nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Array aus einer Vielzahl von neben- und/oder hintereinander angeordneten Akkumulatorzellen (2, 3) und einer Kühleinrichtung (4) zur Kühlung der Akkumulatorzellen (2, 3), wobei jede Akkumulatorzelle (2, 3) zwei elektrische Pole (5) aufweist, und wobei die Kühleinrichtung (4) mindestens ein Phasenwechselmaterial-Element (PCM-Element) (6) aufweist, das wärmeleitend mit zumindest einem elektrischen Pol (5) der Akkumulatorzelle (2, 3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das PCM-Element (6) den Akkumulatorzellen (2, 3) so zugeordnet ist, dass eine sich bei einem Ladevorgang und/oder Entladevorgang stärker als andere Akkumulatorzellen (2, 3) erwärmende und/oder mittig in dem Array angeordnete erste Akkumulatorzelle (2) stärker gekühlt wird als eine sich demgegenüber weniger stark erwärmende und/oder außermittig in dem Array angeordnete zweite Akkumulatorzelle (3), wobei die erste Akkumulatorzelle (2) einen größeren räumlichen Abstand (d2) zu einer benachbarten Akkumulatorzelle (2, 3) aufweist als die zweite Akkumulatorzelle (3).
  4. Akkumulator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Akkumulatorzelle (2) ein PCM-Element (6) zugeordnet ist, welches gegenüber einem PCM-Element (6) der zweiten Akkumulatorzelle (3) eine größere Schichtdicke und/oder Flächenausdehnung und/oder eine geringere Phasenübergangstemperatur aufweist.
  5. Akkumulator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umfangswandung einer Akkumulatorzelle (2, 3) von dem PCM-Element (6) unmittelbar kontaktiert ist.
  6. Akkumulator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Zellenverbinder (7), welcher die elektrischen Pole (5) zumindest zweier Akkumulatorzellen (2, 3) elektrisch und thermisch leitend miteinander verbindet und wärmeleitend mit einerseits den elektrischen Polen (5) und andererseits dem PCM-Element (6) verbunden ist.
  7. Akkumulator (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das PCM-Element (6) den Zellenverbinder (7) unmittelbar kontaktiert, oder dass das PCM-Element (6) ein zwischen dem Zellenverbinder (7) und dem PCM-Element (6) angeordnetes elektrisch isolierendes Wärmeleitelement (8) kontaktiert.
  8. Akkumulator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das PCM-Element (6) elektrisch isolierend ausgebildet ist.
  9. Bodenbearbeitungsgerät (9), insbesondere Reinigungsgerät, mit zumindest einem elektrischen Verbraucher (10) und einem Akkumulator (1) zur Bereitstellung von elektrischer Energie für den elektrischen Verbraucher (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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