DE102022117987A1 - Akkupack für ein Elektrowerkzeug - Google Patents

Akkupack für ein Elektrowerkzeug Download PDF

Info

Publication number
DE102022117987A1
DE102022117987A1 DE102022117987.7A DE102022117987A DE102022117987A1 DE 102022117987 A1 DE102022117987 A1 DE 102022117987A1 DE 102022117987 A DE102022117987 A DE 102022117987A DE 102022117987 A1 DE102022117987 A1 DE 102022117987A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery pack
circuit board
filling
cell
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102022117987.7A
Other languages
English (en)
Inventor
Cong Pham
Alexander Wolf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Metabowerke GmbH and Co
Original Assignee
Metabowerke GmbH and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Metabowerke GmbH and Co filed Critical Metabowerke GmbH and Co
Priority to DE102022117987.7A priority Critical patent/DE102022117987A1/de
Publication of DE102022117987A1 publication Critical patent/DE102022117987A1/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/247Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for portable devices, e.g. mobile phones, computers, hand tools or pacemakers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Akkupack (10) für ein Elektrowerkzeug, aufweisend: einen Zellenhalter (12) zur Aufnahme wenigstens einer Akkuzelle (20), eine Leiterplatte (24), die an dem Zellenhalter (12) angeordnet ist, und eine Messanordnung zur Temperaturmessung in dem Akkupack (10), umfassend wenigstens einen Temperatursensor (70) sowie eine Temperaturleitmasse, die dazu geeignet ist, den wenigstens einen Temperatursensor (70) mit der wenigstens einen Akkuzelle (20) thermisch zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellenhalter (12) eine Aufnahmeöffnung (28a) zur Aufnahme und Verbindung der Messanordnung mit der wenigstens einen Akkuzelle (20) aufweist, und dass die Leiterplatte (24) eine Einfüllöffnung (28b) zum Einfüllen der Temperaturleitmasse aufweist, wobei die Einfüllöffnung (28b) und die Aufnahmeöffnung (28a) in einem montierten Zustand der Leiterplatte (24) an dem Zellenhalter (12) miteinander fluchtend angeordnet sind, derart, dass die Temperaturleitmasse durch die Einfüllöffnung (28b) und durch die Aufnahmeöffnung (28a) in das Akkupack (10) in einem montierten Zustand der Leiterplatte (24) an dem Zellenhalter (12) eingebracht werden kann..

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Akkupack für ein Elektrowerkzeug, aufweisend einen Zellenhalter zur Aufnahme wenigstens einer Akkuzelle, eine Leiterplatte, die an dem Zellenhalter angeordnet ist, und eine Messanordnung zur Temperaturmessung in dem Akkupack, umfassend wenigstens einen Temperatursensor sowie eine Temperaturleitmasse, die den wenigstens einen Temperatursensor mit der wenigstens einen Akkuzelle thermisch verbindet.
  • Akkupacks mit einer oder mehreren Akkuzellen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Größen mit einer unterschiedlichen Anzahl parallel und in Reihe geschalteter Zellen bekannt, wodurch die von dem Akkupack bereitgestellte Kapazität und die bereitgestellte Spannung an den jeweiligen Einsatzzweck angepasst werden können. Vorliegend ist das Akkupack insbesondere für Handwerkzeugmaschinen bzw. Elektrowerkzeuge geeignet. Selbstverständlich lässt sich die vorliegende Erfindung auch an andere Einsatzzwecke anpassen und kann beispielsweise bei elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen oder dergleichen Anwendung finden. Die wenigstens eine Akkuzelle kann als Lithium-Ionen-Akkuzelle oder als Nickel-Metallhydrid-Akkuzelle oder dergleichen ausgebildet sein. Im Falle mehrerer Akkuzellen ist es üblich, dass in einem Akkupack Akkuzellen eines Zellentyps verwendet werden. Es kann aber auch für einige Anwendungen sinnvoll sein, Akkuzellen unterschiedlicher Zellentypen einzusetzen.
  • Das Temperaturmanagement von Akkupacks für Elektrowerkzeuge bzw. Elektrohandwerkzeuge ist im Stand der Technik ein wichtiges Thema, da sich die Zellen eines solchen Akkupacks während des normalen Betriebs wie auch während des Aufladens stark erwärmen können, was im Extremfall zu einer Beschädigung des Akkupacks führen kann. Es ist deshalb bekannt, die Temperatur eines Akkupacks zu messen, um derartige thermische Überlastungen zu verhindern. Als Temperatursensoren werden üblicherweise sogenannte NTC (Negative Temperature Coefficient) mittels eines wärmeleitfähigen Klebebands oder dergleichen an einer einzelnen Zelle befestigt, die zuvor von ihrer Papierisolation befreit wurde, um eine gute thermische Anbindung zu erreichen. Beim Überschreiten eines vorgegebenen Maximaltemperaturwerts kann dann im einfachsten Fall der Betrieb bzw. der Ladevorgang abgebrochen werden, um eine Überhitzung zu verhindern.
  • Eine solche Lösung, bei der die Temperatur eines Akkupacks mithilfe eines wärmeleitend verbindbaren Temperatursensors ermittelt wird, ist beispielsweise aus der DE 10 2007 042 404 A1 bekannt.
  • Eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist ferner beispielsweise aus der Druckschrift DE 102 14 366 B4 bekannt, bei der eine Messanordnung zur Temperaturmessung in einem Akkupack mit mindestens einer Zelle zur Speicherung elektrischer Energie vorgesehen ist. Die wenigstens eine Akku-Zelle ist mit einem Kühlkörper thermisch verbunden, der die Zelle kühlen soll, und ein Temperatursensor der Messanordnung ist wiederum thermisch mit dem Kühlkörper durch ein Wärmeleitelement, beispielsweise eine Wärmeleitpaste, verbunden. Der Temperatursensor ist auf einer Leiterplatte angeordnet, wobei dieser mit einer dem Kühlkörper zugewandten Unterseite der Leiterplatte elektrisch verbunden ist.
  • Bei der Montage der aus der Druckschrift DE 102 14 366 B4 bekannten Anordnung wird an dem Kühlkörper, der auch zur Aufnahme der Zellen dient, eine Aufnahme bestehend aus einer zylindrischen Bohrung in der Oberfläche des Kühlkörpers vorgesehen, in die ein Temperatursensor passgenau eingeführt werden kann. Um die Wärmeleitung darüber hinaus zu verbessern, wird die Aufnahme vor dem Einführen des Temperatursensors teilweise mit Wärmeleitpaste gefüllt, so dass sich im montierten Zustand ein inniger Wärmekontakt zwischen dem Temperatursensor und dem Kühlkörper einstellt. Der Kühlkörper ist insbesondere aus einem Aluminiumwerkstoff hergestellt, um eine ideale Wärmeleitung zu ermöglichen, so dass Temperaturspitzen auch von den nicht unmittelbar zur Aufnahme des Temperatursensors benachbarten Akkuzellen von diesen ermittelt werden können. Darüber hinaus hat der Kühlkörper auch die Aufgabe, Temperaturunterschiede zwischen einzelnen Zellen auszugleichen, indem der Kühlkörper Wärmeenergie von den heißeren Zellen an die kälteren Zellen abführt. Auf diese Weise werden lokale Temperaturunterschiede innerhalb des Akkupacks ausgeglichen, was ebenfalls einer Überhitzung entgegenwirken soll.
  • Insgesamt ist diese bekannte Lösung vergleichsweise aufwändig und kostenintensiv. So ist beispielsweise ein Kühlkörper aus einem Aluminiumwerkstoff mit sehr hohen Materialkosten verbunden. Weiterhin ist es auch wichtig, eine hohe Fertigungsgenauigkeit sicherzustellen, damit die Akkuzellen in wärmeleitendem Kontakt mit dem Kühlkörper stehen. Gleiches gilt für die Ausbildung der Aufnahme für den Temperatursensor an dem Kühlkörper und der Anordnung des Temperatursensors an der Leiterplatte, damit dieser in montiertem Zustand in ausreichendem Wärmekontakt mit dem Kühlkörper steht. So ist es bei der Montage wichtig, darauf zu achten, dass der an der Unterseite der Leiterplatte angeordnete Temperatursensor passgenau in die Aufnahmebohrung des Kühlkörpers eingesetzt ist. Fertigungsungenauigkeiten, beispielsweise wenn der Temperatursensor nicht an der richtigen Stelle auf der Leiterplatte vormontiert ist, führen gegebenenfalls zu Problemen bei der Montage der Leiterplatte an dem Kühlkörper. Durch die Anordnung des Temperatursensors an der Unterseite der Leiterplatte ist die Montage weiter erschwert.
  • Demgegenüber besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Akkupack mit einer vergleichsweise günstig herstellbaren Messanordnung bereitzustellen, die mit einer hohen Sicherheit eine Überhitzung des Akkupacks rechtzeitig detektiert und auf diese Weise eine Beschädigung des Akkupacks zu verhindern vermag.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Akkupack mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Demgemäß weist der Zellenhalter eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme und Verbindung der Messanordnung mit der wenigstens einen Akkuzelle auf, und die Leiterplatte weist eine Einfüllöffnung zum Einfüllen der Temperaturleitmasse auf, wobei die Einfüllöffnung und die Aufnahmeöffnung in einem montierten Zustand der Leiterplatte an dem Zellenhalter axial miteinander fluchtend angeordnet sind, derart, dass die Temperaturleitmasse in einem montierten Zustand der Leiterplatte an dem Zellenhalter durch die Einfüllöffnung und durch die Aufnahmeöffnung in das Akkupack eingebracht werden kann.
  • Dadurch, dass erfindungsgemäß die Einfüllöffnung und die Aufnahmeöffnung in einem montierten Zustand der Leiterplatte an dem Zellenhalter axial miteinander fluchtend angeordnet sind, kann die Temperaturleitmasse durch die Einfüllöffnung und durch die Aufnahmeöffnung auch in einem vormontierten Zustand des Akkupacks (bei dem zumindest die Leiterplatte an dem Zellenhalter angebracht und gegebenenfalls mit diesem vergossen ist) in das Akkupack eingebracht werden. Dies vereinfacht die Montage, insbesondere da das Einbringen der Temperaturleitmasse zeitlich getrennt von der Montage der Komponenten, wie Elektronik, in Form der Leiterplatte, und Zellenhalter, nämlich auch nachträglich erfolgen kann. Dabei ist zu beachten, dass im Sinne der vorliegenden Beschreibung die axial miteinander fluchtenden Öffnungen weder die gleiche Form noch den gleichen Durchmesser aufweisen müssen. Entscheidend ist nur, dass sie in einem Bereich derart axial miteinander fluchten, dass die Temperaturleitmasse über diesen Bereich von außen durch die Leiterplatte in das Innere des Zellenhalters eingebracht werden kann.
  • Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist dies indes nicht möglich, da hier nach erfolgter Montage der Leiterplatte an dem Zellenhalter (mit eingesetzten Zellen) ein Einbringen einer Temperaturleitmasse nicht mehr möglich ist. Stattdessen wird üblicherweise zunächst der Zellenhalter mit den Akkuzellen bestückt und die Temperaturleitmasse an der gewünschten Position zwischen den Akkuzellen aufgebracht, an der (im montierten Zustand der Leiterplatte an dem Zellenhalter) der Temperatursensor in mittelbaren Kontakt mit den Akkuzellen gebracht werden soll. In einem weiteren Schritt (der zeitlich an das Auftragen der Temperaturleitmasse gekoppelt ist) wird die Leiterplatte mit dem Temperatursensor an dem Zellenhalter montiert, wobei der Temperatursensor in die noch weiche Temperaturleitmasse gedrückt wird. Dementsprechend soll durch eine zeitnahe Montage der Leiterplatte nach dem Aufbringen der Temperaturleitmasse ein vorzeitiges Aushärten (ehe der Temperatursensor eingebracht wurde) der Temperaturleitmasse verhindert werden.
  • Wie im Stand der Technik verbessert die Temperaturleitmasse den thermischen Kontakt des Temperatursensors mit der wenigstens einen Akkuzelle im Zellenhalter. Dabei kann jedoch anders als im Stand der Technik, bei dem eine hohe Fertigungsgenauigkeit und passgenaue Einführung des Temperatursensors notwendig war, die Temperaturleitmasse vor dem Einsetzen des Temperatursensors eingespritzt sein oder nachträglich eingespritzt werden.
  • Der Zellenhalter kann in der Art eines Kühlkörpers, wie im Stand der Technik beschrieben, aus einem thermisch leitenden Material hergestellt sein, das eine Wärmeleitung und einen Wärmeausgleich zwischen den Akkuzellen, die in dem Zellenhalter aufgenommen sind, ermöglicht. Da, anders als im Stand der Technik, der Temperatursensor jedoch nicht unmittelbar mit dem Kühlkörper verbunden ist, sondern primär über die Temperaturleitmasse mit der wenigstens einen Akkuzelle, ist eine solche Ausgestaltung nicht notwendig, so dass zugunsten geringerer Material- und Herstellkosten der Zellenträger auch aus einem kostengünstigeren Material, beispielsweise einem Kunststoffmaterial, hergestellt sein kann.
  • Eine mögliche Anordnung des Temperatursensors auf einer von dem Zellenhalter abgewandten Oberseite kann vorliegend gegenüber dem bekannten Stand der Technik die Montage der Leiterplatte an dem Zellenhalter vereinfachen. Um den Temperatursensor der Messanordnung sowohl mit der wenigstens einen Akkuzelle, die in dem Zellenhalter aufgenommen ist, zu verbinden als auch mit der Oberseite der Leiterplatte, können bei dieser Variante die Aufnahmeöffnung bzw. Einfüllöffnung zur Durchführung des Temperatursensors genutzt werden. Der Temperatursensor kann auf diese Weise von der Oberseite der Leiterplatte durch die Einfüllöffnung in die Aufnahmeöffnung eingeschoben werden und somit sowohl mit der Leiterplatte verbunden sein als auch direkt oder indirekt über die Temperaturleitmasse mit der Akkuzelle.
  • Alternativ kann der Temperatursensor jedoch auch wie im Stand der Technik auf der Unterseite der Leiterplatte angeordnet sein und über die Aufnahmeöffnung des Zellenhalters zu der wenigstens einen Akkuzelle im Zellenhalter geführt werden.
  • Weiterhin kann der Zellenhalter in einer Weiterbildung der Erfindung eine Elektronikaufnahme zur Aufnahme der Leiterplatte umfassen. Die Elektronikaufnahme bildet einen von dem Bereich zur Aufnahme der wenigstens einen Akkuzelle getrennten Aufnahmeraum für die Leiterplatte und für ggf. weitere Elektronikkomponenten. Durch die spezifische Anordnung der Leiterplatte mit den Elektronikkomponenten, wie beispielsweise auch dem Temperatursensor, auf der Oberseite kann diese einfach in die Elektronikaufnahme eingesetzt werden und die Elektronikaufnahme kann im montierten Zustand aller aufzunehmenden Komponenten für einen verbesserten Spritzschutz der Elektronik des Akkupacks mit einer Vergussmasse vergossen werden.
  • Diese Weiterbildung ist jedoch auch dann von Vorteil, wenn der Temperatursensor an der Unterseite der Leiterplatte angeordnet ist und über die Aufnahmeöffnung mit der wenigstens einen Akkuzelle verbunden ist. Die insbesondere nachträglich über die fluchtenden Aufnahmeöffnung und Einfüllöffnung im montierten Zustand von Zellenhalter und Leiterplatte einspritzbare Temperaturleitmasse kann bei dieser Ausgestaltung einen ergänzenden abdichtenden Effekt haben, wie im Zusammenhang mit weiteren Ausführungsformen detaillierter ausgeführt wird.
  • So ist insbesondere bei der Verwendung von Lithium-Ionen-Akkuzellen bekannt, dass die im Betrieb auftretenden Umwelteinflüsse, wie z. B. Wasser und Metallstaub, im Falle eines Einsatzes des Akkupacks in einer Handwerkzeugmaschine zu Kurzschlüssen oder Korrosion führen können, so dass das Akkupack beschädigt oder sogar zerstört wird. Daher besteht eine weitere Aufgabe im Zusammenhang mit Akkupacks für Handwerkzeugmaschinen bzw. Elektrowerkzeugen darin, die Elektronik des Akkupacks insbesondere vor derartigen Umwelteinflüssen zu schützen. Beispielsweise wird hierfür im Stand der Technik ein separater Elektronikbecher verwendet, der nachträglich auf die Leiterplatte zum Schutz der relevantesten Komponenten aufgesetzt werden kann. Die Elektronikaufnahme zusammen mit einer entsprechenden Vergussmasse stellt hierzu eine einfach herzustellende und sehr effiziente Alternative dar. Zusätzlich ist es dennoch denkbar, einen bekannten Elektronikbecher zu verwenden und diesen mittels der Vergussmasse an der Leiterplatte zusätzlich abzudichten.
  • Eine in die Elektronikaufnahme eingegossene Vergussmasse kann einen geringen Wärmewiderstand aufweist, wie z. B. eine Vergussmasse auf Silikonbasis. Zudem kann die Vergussmasse aus einem wasserundurchlässigen und/oder flammgeschützten Material hergestellt sein. Auf diese Weise kann mittels der Vergussmasse ein Eindringen von Feuchtigkeit und/oder Flüssigkeiten in die vergossenen Bereiche, d.h. im Bereich der Elektronikaufnahme, vermieden werden, so dass die darin eingegossenen Bauteile, wie beispielsweise die Leiterplatte, vor Feuchtigkeit geschützt sind. Korrosion, Fehlströme oder Kurzschlüsse können so verringert werden.
  • Die Elektronikaufnahme ist bei einer Weiterbildung der Erfindung ein von dem Bereich zur Aufnahme der wenigstens einen Akkuzelle getrennt ausgebildeter Aufnahmebereich an dem Zellenhalter, der insbesondere dann, wenn die Vergussmasse nicht das gesamte Akkupack ausfüllen soll, im montierten Zustand aller Komponenten (d.h. dann, wenn die Vergussmasse eingefüllt wird), nicht in fluidischem Austausch mit dem Bereich des Zellenhalters zur Aufnahme der wenigstens einen Akkuzelle stehen soll. Die Elektronikaufnahme kann einen umlaufenden Rand aufweisen, der im Wesentlichen der Kontur der aufzunehmenden Leiterplatte (und ggf. weiterer Elektronikkomponenten) entspricht und das Vergießen der Leiterplatte mit der Vergussmasse ermöglicht. Die einteilige Ausgestaltung der Elektronikaufnahme mit dem Zellenhalter vereinfacht die Herstellung und Montage, da hierdurch die Teilezahl und die Montageschritte verringert werden.
  • Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Akkuzelle in einem Bereich des Zellenhalters zur Aufnahme der wenigstens einen Akkuzelle mit einer Vergussmasse vergossen ist. So kann zusätzlich zu der Elektronikaufnahme auch der Bereich zur Aufnahme der wenigstens einen Akkuzelle mit der gleichen Vergussmasse oder einer anderen Vergussmasse vergossen werden. Die Vergussmasse kann dabei im Inneren des Zellenhalters nur bestimmte Bereiche einschließen, um Zwischenräume zwischen den Akkuzellen und dem Zellhalter auszufüllen, beispielsweise im Bereich der Pole der Akkuzellen, oder den gesamten Aufnahmebereich des Zellenhalters zur Aufnahme der wenigstens einen Akkuzelle. Auf diese Weise kann somit je nach Eigenschaften der Vergussmasse eine verbesserte Wärmeübertragung von den Akkuzellen auf den Zellhalter, ein verbesserter Schutz vor Feuchtigkeit und/oder anderen Einflüssen von außen und/oder ein verbessert Flammschutz der Akkuzellen bereitgestellt werden.
  • Die Temperaturleitmasse kann - unabhängig von einer möglicherweise vorgesehenen Vergussmasse und der Gestaltung des Zellenhalters mit einer Elektronikaufnahme - aus unterschiedlichen Materialien bestehen, beispielsweise einer Wärmeleitpaste, einem wärmeleitfähigen Gummi, wärmeleitfähigen Klebstoff, wärmeleitfähigem Schaumstoff oder einer Kombination dieser Materialien. Dabei kann die Temperaturleitmasse beispielsweise auch durch einen Aushärteprozess gehärtet werden und neben ihrer thermischen Leitfähigkeit als zentrale Eigenschaft auch eine abdichtende Wirkung aufweisen.
  • Je nach Anzahl der vorgesehenen Akkuzellen in dem Akkupack und in Abhängigkeit einer gewünschten Messgenauigkeit der Messanordnung kann diese mehr als einen Temperatursensor, beispielsweise zwei, drei oder vier Temperatursensoren, aufweisen, die zusammen mit einer Temperaturleitmasse in der beschriebenen Weise funktionieren. Entsprechend können auch mehrere Aufnahmeöffnungen und Durchgangsöffnungen vorgesehen sein, durch die die jeweiligen Temperatursensoren geführt sind.
  • Die Temperaturverteilung innerhalb der Zellanordnung wird durch eine Vielzahl von Faktoren, wie beispielsweise durch die Art der verwendeten Akkuzellen, die relative Anordnung der Akkuzellen zueinander im Falle von mehreren Akkuzellen, der durch die Akkuzellen fließende Lade- bzw. Entladestrom und der Alterungszustand der jeweiligen Akkuzellen beeinflusst. Als Wärmehotspots werden insbesondere die Bereiche mit erhöhter bzw. mit hohen auftretenden Temperaturen im Betrieb bezeichnet. Typischerweise ist die Temperatur im Kern eines Akkupacks wesentlich größer als die Oberflächentemperatur des Akkupacks. Demgemäß ist die Aufnahmeöffnung entsprechend bevorzugt so ausgebildet, dass die Aufnahme des Temperatursensors zumindest in einem Kerntemperaturbereich des Akkupacks hineinreicht oder zumindest die Temperaturleitmasse in diesen Bereich eingefüllt werden kann, um in thermischen Kontakt mit dem Temperatursensor zu stehen.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei dem Temperatursensor um einen temperaturabhängigen Widerstand, wie beispielsweise einem PTC (Positive Temperature Coefficient) oder einen NTC (Negative Temperature Coefficient), jedoch können selbstverständlich auch andere Typen von Temperatursensoren eingesetzt werden. Neben dem erfindungsgemäßen Akkupack umfasst die Erfindung auch eine Handwerkzeugmaschine bzw. ein Elektrowerkzeug mit einem erfindungsgemäßen Akkupack, wie beispielsweise eine Handbohrmaschine, einen Akkuschrauber oder ein Handschleifgerät.
  • Weiterhin können die Einfüllöffnung und die Aufnahmeöffnung gemeinsam eine Art Einfülltrichter oder Einfüllhülse bilden, über den die Wärmeleitpaste (Temperaturleitmasse) in den gewünschten Bereich zur Kontaktierung der wenigstens einen Akkuzelle eingeführt wird. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass eine halsförmige Vorsprungskontur als Einfüllhülse vorgesehen ist, die integral mit dem Zellenhalter oder der Leiterplatte ausgebildet ist und in die Öffnung des jeweils anderen Bauteils einzugreifen vermag.
  • So kann bei einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass der Zellenhalter beispielsweise eine integral mit dem Zellenhalter ausgebildete Einfüllhülse aufweist, insbesondere eine halsförmige Vorsprungskontur, die insbesondere in der Aufnahmeöffnung des Zellenhalters aufgenommen sein kann und in die Einfüllöffnung einer angebrachten Leiterplatte einzugreifen vermag. Auch bei dieser Ausgestaltung sind die Einfüllöffnung und die Aufnahmeöffnung miteinander fluchtend ausgebildet. Die halsförmige Vorsprungskontur des Zellenhalters, die hierbei die integral ausgebildete Einfüllhülse bildet, ist in der Aufnahmeöffnung des Zellenhalters ausgebildet und steht jedoch in Richtung zu der Leiterplatte vor. Bei einer montierten Leiterplatte durchragt die halsförmige Vorsprungskontur des Zellenhalters die Einfüllöffnung der Leiterplatte oder bildet mit dieser gemeinsam die Einfüllhülse.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Akkupack wenigstens zwei Akkuzellen umfasst, wobei die Aufnahmeöffnung in einen Aufnahmeraum zwischen benachbarten Akkuzellen eines Akkupacks mündet. Demgemäß sind mindestens zwei, beispielsweise drei, vier, sechs, acht, zehn, zwölf, aber auch jede andere geradzahlige oder ungeradzahlige Anzahl von Zellen denkbar, wobei sich zwischen benachbarten Akkuzellen ein Aufnahmeraum ausbildet und durch den die Akkuzellen aufnehmenden Zellenhalter begrenzt ist, in den, nach einer Weiterbildung der Erfindung, die Temperaturleitmasse für eine thermische Verbindung des Temperatursensors mit den benachbarten Akkuzellen eingefüllt werden kann. Dabei ist der Aufnahmeraum insbesondere durch die benachbarten, in den Zellenhalter eingesetzten Akkuzellen begrenzt, d.h. zum Zeitpunkt, da die Temperaturleitmasse eingefüllt wird, ist der Zellenhalter bereits mit den Akkuzellen bestückt.
  • Es ist denkbar, dass beispielsweise ein Akkupack mit zehn Zellen zwischen den Zellen einen gemeinsamen Aufnahmeraum aufweist, der teilweise oder vollständig mit Temperaturleitmasse ausgefüllt sein kann, um eine thermisch leitende Verbindung mit einem oder mehreren Temperatursensoren bereitzustellen. Alternativ ist es natürlich auch denkbar, zwischen einer definierten Anzahl von benachbarten Akkuzellen einzelne Aufnahmeräume in dem Zellenhalter auszubilden, in die jeweils eine Aufnahmeöffnung mündet, wobei dann über jede dieser Aufnahmeöffnungen wenigstens ein Temperatursensor mit dem zugehörigen Aufnahmeraum verbunden sein kann.
  • Zu berücksichtigende Einflussfaktoren sind sowohl die benötigte Temperaturempfindlichkeit bzw. Messgenauigkeit einer Temperatur innerhalb des Akkupacks als auch ein Kostenbudget für Material- und Herstellkosten eines Akkupacks, um zu bestimmen, welche denkbare Ausgestaltung für ein spezifisches Akkupack sinnvoller sein kann.
  • Wie vorstehend bereits beschrieben kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Einfüllhülse zum Einfüllen der Temperaturleitmasse von der Oberseite der Leiterplatte in den Aufnahmeraum vorgesehen ist, die von der Oberseite der Leiterplatte in die Einfüllöffnung eingesetzt ist. Bei dieser Lösung handelt es sich anders als bei den vorstehend beschriebenen Lösungsmöglichkeiten, um eine separat ausgebildete Einfüllhülse, die nicht durch das Zusammenwirken von Zellenhalter und Leiterplatte oder durch eine halsförmige Kontur des Zellenhalters gebildet ist. Die nachfolgenden Merkmale sind jedoch auch in Kombination mit einer integral ausgebildeten Einfüllhülse oder einem Einfülltrichter, wie vorstehend beschrieben, denkbar.
  • Bei einer bevorzugten Ausbildung kann vorgesehen sein, dass diese Einfüllhülse zusammen mit der eingefüllten Temperaturleitmasse nach deren Aushärten eine Abdichtung des Aushärteraums gegenüber der Leiterplatte bildet. Diese Ausgestaltung kann vorteilhaft sein, um den Aufnahmeraum des Zellenhalters nach außen abzudichten. Weiterhin ermöglicht diese Variante auch eine fluidische Abdichtung der Elektronikaufnahme (sofern eine solche vorgesehen ist) gegenüber dem Aufnahmeraum des Zellenhalters, für den Fall dass die Elektronikaufnahme mit einer Vergussmasse ausgegossen werden soll.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann (unabhängig davon, ob die Einfüllhülse separat ausgebildet ist oder als integraler Bestandteil von Zellenhalter und/oder Leiterplatte) vorgesehen sein, dass die Einfüllhülse eine durchgehende Bohrung aufweist, die von der Oberseite der Leiterplatte zu dem Aufnahmeraum hin in ihrem Innendurchmesser abnimmt. Dabei kann sich die durchgehende Bohrung der Einfüllhülse beispielsweise gleichmäßig verjüngen oder in der Art eines Trichters gestuft verjüngen. Die zur Oberseite der Leiterplatte hinweisende größere Einfüllöffnung ermöglicht dabei nur eine vereinfachte Zuführung der Temperaturleitmasse.
  • Alternativ oder zusätzlich kann bei einer separat ausgebildeten Einfüllhülse vorgesehen sein, dass die Einfüllhülse einen Kopfabschnitt umfasst, der in einem eingesetzten Zustand der Einfüllhülse in der Einfüllöffnung auf der Oberseite der Leiterplatte aufliegt, sowie einen Halsabschnitt, der sich im eingesetzten Zustand der Einfüllhülse in der Einfüllöffnung durch die Einfüllöffnung in den Aufnahmeraum erstreckt.
  • Durch das Vorsehen eines solchen Kopfabschnitts, der eine entsprechende Anlagefläche bietet, wird eine definierte Anlage der separat ausgebildeten Einfüllhülse bereitgestellt.
  • Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Einfüllhülse außenseitig wenigstens eine Klemmrippe aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Einfüllhülse in ihrem eingesetzten Zustand in der Einfüllöffnung der Leiterplatte klemmend zu halten. Diese Ausgestaltungsvariante lässt sich sowohl mit einer separat ausgebildeten Einfüllhülse kombinieren, als auch mit einer integral mit dem Zellenhalter ausgebildeten Einfüllhülse (halsförmige Vorsprungskontur).
  • Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Einfüllhülse aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist. Bei der Wahl des Kunststoffs ist darauf zu achten, dass dieser an die einzufüllende Temperaturleitmasse anzupassen ist, d. h. wenn diese beispielsweise in einem erwärmten Zustand eingefüllt wird, der Kunststoff bei der entsprechenden Temperatur der Temperaturleitmasse noch nicht zu schmelzen beginnt, sondern formbeständig bleibt.
  • Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe, wie „umfassend“ „aufweisen“ oder „mit“ keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe „ein“ oder „das“, die auf einer Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus und umgekehrt.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie aus den Unteransprüchen.
  • Die Erfindung ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Die Figuren zeigen mehrere Merkmale der Erfindung in Kombination miteinander. Selbstverständlich vermag der Fachmann diese jedoch auch losgelöst voneinander zu betrachten und gegebenenfalls zu weiteren sinnvollen Unterkombinationen zu kombinieren, ohne dass er hierfür erfinderisch tätig werden müsste.
  • Es zeigen schematisch:
    • 1 ein erfindungsgemäßes Akkupack in isometrischer Darstellung;
    • 2 das Akkupack nach 1 ohne Seitenteile und Gehäusedeckel sowie ohne Elektronik;
    • 3 das Akkupack nach 2 mit Elektronik und Einlegeteil; und
    • 4 das Akkupack nach 3 in längsgeschnittener Darstellung.
  • Die Figuren zeigen eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Akkupacks für ein Elektrohandwerkzeuggerät, das allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist.
  • Das in der gezeigten Ausführungsform modular aufgebaute Gehäuse 10a eines erfindungsgemäßen Akkupacks 10 setzt sich aus mehreren das Gehäuse bildenden Gehäuseteilen wie folgt zusammen: einem Zellenträger 12, zwei Seitenwände bzw. Seitenteile 14, die seitlich an dem Zellenträger 12 lösbar angebracht werden, sowie wenigstens einem Gehäusedeckel 16, der auf den Zellenträger 12 lösbar aufgesetzt werden kann. In den 2 bis 4 sind dabei die Seitenteile 14 und der obere Gehäusedeckel 16 als lösbare Gehäuseteile zur besseren Darstellung der innenliegenden Komponenten des Akkupacks 10 weggelassen.
  • Der Zellenträger 12 definiert einen Aufnahmeraum 30 für die aufzunehmenden Akkuzellen 20 und bildet bei der gezeigten Ausführungsform mit einem modularen Gehäuse 10a eine Haltestruktur für die weiteren daran anzubringenden Gehäuseteile.
  • Der Gehäusedeckel 16 umfasst wenigstens zwei Belüftungsausnehmungen 18a und 18b, über die Kühlluft aus der Umgebung des Akkupacks 10 in das Gehäuseinnere eindringen und wieder an die Umgebung abgegeben werden kann. Bei dem vorliegenden Akkupack 10 handelt es sich somit um ein sogenanntes luftgekühltes Akkupack. Entsprechend umfassen auch der Zellenträger 12 und die Leiterplatte 24 im montierten Zustand fluchtende Belüftungsöffnungen 32 und 34 auf, die in bekannter Weise eine Durchlüftung des Akkupacks 10 im Bereich der aufgenommenen Akkuzellen 20 mit Umgebungsluft ermöglichen.
  • In der dargestellten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Akkupack 10 zehn Akkuzellen 20 (vgl. 4), die im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Diese sind in zwei Lagen angeordnet.
  • Wie in der 1 angedeutet, kann sich der Zellenhalter 12 aus zwei im wesentlichen spiegelsymmetrischen Halterteilen 12a zusammensetzen, die in einer Teilungsebene zusammengesetzt sind. Die Teilungsebene ist dabei diejenige virtuelle Ebene, die mit der umlaufenden Teilungsnaht T (in 1) zusammenfällt. Alternativ kann der Zellenhalter jedoch auch aus einem Bauteil gebildet sein.
  • Die Akkuzellen 20 werden über Leiterbleche 22 im Bereich ihrer Pole elektrisch kontaktiert, wobei die Leiterbleche 22 wiederum elektrisch mit einer Leiterplatte 24 verbunden sind. Die Leiterplatte 24 kann mit einer Reihe von Elektronikkomponenten bestückt sein. Diese sind an der nach außen weisenden Oberseite O der Leiterplatte 24 vorgesehen. Weiterhin kann, wie gezeigt, ein nachfolgend näher beschriebener Temperatursensor 70 an der Unterseite der Leiterplatte 24 angeordnet sein. Die Leiterplatte 24 wird von außen in einen später näher beschriebenen oberseitigen Aufnahmeraum 50 (auch als Elektronikaufnahme 50 bezeichnet) des Zellenhalters 12 eingesetzt. Zur Montage kann die Leiterplatte 24 über nicht näher bezeichnete Schrauben lösbar mit dem Zellenträger 12 verbunden sein.
  • Zur Befestigung des Gehäusedeckels 16 und der Seitenteile 14 weist der Zellenträger 12 zudem Befestigungsvorsprünge 26 mit Gewindeausnehmungen 26a auf, in die entsprechend Befestigungsschrauben (nicht dargestellt) zur Befestigung des Gehäusedeckels 16 und des Seitenteils 14 eingeschraubt werden können.
  • Weiterhin umfasst der erfindungsgemäße Zellenträger 12 auf seiner der Leiterplatte 24 zugewandten Oberseite 36 wenigstens eine Ausnehmung 28a (auch als Aufnahmeöffnung 28a bezeichnet) auf, die zur Einführung des Temperatursensors 70 ausgehend von der Leiterplatte 24 genutzt werden kann. Weiterhin kann die Aufnahmeöffnung 28a auch zur Zuführung einer Wärmeleitmasse dienen, wie nachfolgend näher ausgeführt. Entsprechend weist auch die Leiterplatte 24 eine korrespondierende Öffnung 28b (auch als Einfüllöffnung 28b bezeichnet) auf, die im montierten Zustand der Leiterplatte 24 mit der Aufnahmeöffnung 28a des Zellenhalters 12 axial fluchtet.
  • Weiterhin kann, wie in den 3 und 4 gezeigt, ein Einlegeteil 72 vorgesehen sein, das in der Art eines Elektronikbechers auf die elektrischen Kontaktfahnen und die Elektronikkomponenten der Leiterplatte 24 aufgesetzt ist und in bekannter Weise Ausnehmungen 74 zur elektrischen Kontaktierung des Akkupacks an den Kontaktfahnen sowie mit den Belüftungsöffnungen 32, 34 des Zellenträgers 12 und der Leiterplatte 24 fluchtende Belüftungsöffnungen 78 umfasst.
  • Um eine möglichst effiziente Wärmeableitung der aufgenommenen Akkuzellen 20 im Gehäuseinneren, das heißt insbesondere im Inneren des Zellenhalters 12, zu gewährleisten und zugleich die eingesetzten Zellen 20 vor Feuchtigkeit und Metallpartikeln zu schützen, kann der von dem Zellenhalter 12 im Inneren durch die eingesetzten Akkuzellen begrenzte Aufnahmeraum 30 (vgl. 4 ) optional mit einer Vergussmasse vergossen sein (nicht dargestellt).
  • Die zylinderförmigen Akkuzellen 20 werden in den zweiteiligen Zellenhalter 12 eingesetzt und schließen bündig in einer Ebene ab. Mittels Leiterblechen 22 als Verbindungsleiter werden die Akkuzellen 20 miteinander in Reihe oder parallel geschaltet und mit der Leiterplatte 24 verbunden. Um ein optimiertes Temperaturmanagement des Akkupacks bereitzustellen, umfasst dieses wie bereits vorstehend angedeutet eine Messanordnung zur Ermittlung der Temperatur der Akkuzellen. Diese umfasst neben dem Temperatursensor 70 eine Temperaturleitmasse (auch als Wärmeleitmasse bezeichnet), die den Temperatursensor 70 mit wenigstens einer Akkuzelle im Inneren des Akkupacks thermisch verbinden kann. Hierzu wird die Temperaturleitmasse über die fluchtenden Aufnahme- und Durchgangsöffnungen 28a und 28b von der Oberseite der Leiterplatte 24 (die von dem verbundenen Zellenhalter 12 abgewandt ist) in den durch die eingesetzten Akkuzellen begrenzten Aufnahmeraum 30 im Inneren des Zellenhalters 12 eingebracht, beispielsweise eingespritzt.
  • Für ein besonders einfaches Herstellungsverfahren, schlägt die Erfindung die Nutzung einer Einfüllhülse 60 vor, die unter anderem in den 2 bis 4 gezeigt ist. Diese kann als separates Bauteil von der Oberseite der Leiterplatte 24 in die fluchtenden Aufnahme- und Einfüllöffnungen 28a und 28b eingesetzt werden und mit einem Kopfabschnitt bündig auf der Oberseite der Leiterplatte 24 aufliegen. Ein weiterer sich an den Kopfabschnitt anschließender Halsabschnitt kann durch die fluchtenden Aufnahme- und Einfüllöffnungen 28a und 28b in das Innere des Akkupacks 10 ragen und so die vereinfachte und zielgenaue Einbringung der Temperaturleitmasse ermöglichen. Bei einer solchen Ausgestaltung der Einfüllhülse kann der Halsabschnitt an seiner Außenumfangsfläche wenigstens eine oder mehrere Klemmrippen aufweisen, die die Einfüllhülse in den fluchtenden Aufnahme- und Einfüllöffnungen 28a und 28b klemmend zu halten vermögen. Diese können in der Art einer Rampe in Längsrichtung ansteigend gestaltet sein (mit zunehmender Einführung ansteigend), wodurch das Einsetzen der Einfüllhülse erleichtert wird. Erst mit oder kurz vor der bündigen Anlage des Kopfabschnitts an der Leiterplattenoberseite erreichen diese dann ihre maximale Klemmwirkung.
  • Alternativ kann die Einfüllhülse 60, wie in der gezeigten Ausführungsform der 2 bis 4, auch einteilig mit dem Zellenhalter 12, d.h. als integraler Bestandteil des Zellenhalters 12, ausgebildet sein. In diesem Fall weist die Einfüllhülse 60 eine halsförmige Vorsprungskontur 62 auf, die sich in Richtung zu der an dem Zellenhalter 12 anzubringenden Leiterplatte 24 erstreckt und sich durch die Einfüllöffnung 28b der Leiterplatte 24 zu streckenden vermag, wenn letztere an dem Zellenhalter 12 angebracht ist. Das Einlegeteil 72 kann unabhängig von der Ausgestaltung einer Einfüllhülse ebenfalls, wie in den 3 und 4 zu erkennen, eine Ausnehmung 76 zur Aufnahme der halsförmigen Vorsprungskontur 62 der Einfüllhülse 60 oder zur Aufnahme eines Halsabschnitts einer Einfüllhülse umfassen.
  • Auch bei der integralen Ausgestaltung der Einfüllhülse 60, wie gezeigt, kann die halsförmige Vorsprungskontur 62 an ihrer Außenumfangsfläche wenigstens eine oder mehrere Klemmrippen aufweisen, die die Einfüllhülse 60 in der Einfüllöffnung 28b der Leiterplatte 24 und ggf. in der Ausnehmung 76 an dem Einlegeteil 72 klemmend zu halten vermögen. Diese wenigstens eine Klemmrippe kann in der Art einer Rampe in Längsrichtung ansteigend gestaltet sein (mit zunehmender Einführung ansteigend), wodurch das Einsetzen der Einfüllhülse 60 in die Einfüllöffnung 28b der Leiterplatte 24 erleichtert wird.
  • Darüber hinaus weist die Einfüllhülse 60 eine weitere halsförmige Vorsprungskontur 64 auf, die sich in entgegengesetzter Richtung von der an dem Zellenhalter 12 anzubringenden Leiterplatte 24 weg und in den Aufnahmeraum 30 für die Akkuzellen hinein erstreckt. Die Einfüllhülse 60 ist in der gezeigten Ausführungsform als integraler Bestandteil des Zellenhalters 12 in der in der Art eines Langlochs ausgebildeten Aufnahmeöffnung 28a ausgebildet. Dabei kann der Temperatursensor 70 durch einen benachbarten Bereich 28c der Aufnahmeöffnung 28 neben der Einfüllhülse 60 in den Aufnahmeraum 30 des Zellenhalters 12 ragen, während die Wärmeleitmasse durch die in der Einfüllhülse 60 ausgebildete Durchgangsbohrung 66 (und durch die damit fluchtende Einfüllöffnung 28b der Leiterplatte 24) eingefüllt werden kann.
  • Weiterhin kann die Durchgangsbohrung 66 in einem eingesetzten Zustand der Einfüllhülse bzw. in der integralen Ausgestaltung der Einfüllhülse 60 der 2 bis 4 von der Oberseite O der Leiterplatte 24 zu dem Aufnahmeraum 30 hin in ihrem Innendurchmesser abnehmen, d.h. an einem der Leiterplatte 12 zugewandten Ende ihren größten Durchmesser haben und an einem von der Leiterplatte 12 abgewandten Ende ihren kleinsten Durchmesser haben. Hierdurch kann, wie bei einem Trichter die Zuführung der Temperaturleitmasse über die Einfüllhülse 60 vereinfacht werden. Andere Ausgestaltungen, beispielsweise wie gezeigt mit einem gleichbleibenden oder mit einem gestuften Innendurchmesser sind ebenfalls denkbar.
  • Der mit einem Ende mit der Leiterplatte 24 verbundene Temperatursensor 70 erstreckt sich durch die Aufnahmeöffnung 28a (in dem Bereich 28c neben der Einfüllhülse 60) in das Innere des Akkupacks 10, insbesondere in den zwischen den Akkuzellen gebildeten Aufnahmeraum 30.
  • Weiterhin ist, wie in den 2 bis 4 gut zu erkennen ist, ein weiterer Aufnahmebereich 50, die Elektronikaufnahme 50, zur Aufnahme der Leiterplatte 24 mit den Elektronikkomponenten vorgesehen. Dieser ist erfindungsgemäß einteilig mit dem Zellenhalter 12 an dessen Oberseite ausgebildet und in einer Richtung von den Akkuzellen 20 und dem zugehörigen Aufnahmeraum 30 weggewandt geöffnet. Wie weiterhin in der 4 gut zu erkennen ist, ist die Elektronikaufnahme 50 zur Aufnahme der Leiterplatte 24 von dem ersten Aufnahmeraum 30 zur Aufnahme der Akkuzellen im Wesentlichen getrennt ausgebildet.
  • Wie auch der erste Aufnahmeraum 30 zur Aufnahme der Akkuzellen 20 kann die Elektronikaufnahme 50 zur Aufnahme der Leiterplatte 24 mit einer Vergussmasse vergossen sein (nicht dargestellt). Dabei werden die Belüftungsöffnungen 12a, 12b fluchtend mit korrespondierenden Öffnungen bzw. Aussparungen 24a. 24b an der Leiterplatte 24 angeordnet und bleiben auch in der Vergussmasse ausgespart. Die Vergussmasse kann aus einem identischen Material wie die erste Vergussmasse oder einem abweichenden Material hergestellt sein. Vorteilhaft sind Eigenschaften der Vergussmasse wie thermische Leitfähigkeit, Feuerresistenz und eine schwere Entflammbarkeit sowie eine möglichst geringe elektrische Leitfähigkeit.
  • Hinsichtlich der Montage sind unterschiedliche Varianten denkbar. Der Zellenhalter kann beispielsweise in einem ersten Schritt mit der Elektronik (und ggf. dem Einlegeteil 72) bestück und vergossen werden. Bei diesem Schritt kann der Temperatursensor 70 neben der integral ausgebildeten Einfüllhülse 60 durch die Aufnahmeöffnung 28a geführt sein, wodurch auch eine verbesserte und erleichterte Zuführung des Temperatursensors 70 in einen vorgegebenen Bereich im Inneren des Akkupacks 10 erreicht wird. Die Akkuzellen können in einem weiteren Schritt in den Zellenhalter 12 eingesetzt werden und im Nachgang kann die Temperaturleitmasse über die Einfüllhülse eingebracht werden. Abschließend kann auch der mit Akkuzellen bestückte Aufnahmeraum 30 optional zumindest teilweise mit einer Vergussmasse vergossen werden.
  • Alternativ können zunächst die Akkuzellen in den Zellenhalter 12 eingesetzt werden und im Nachgang kann die Temperaturleitmasse über die integral mit dem Zellenhalter 12 ausgebildete Einfüllhülse 60 eingebracht werden. Im Falle einer separat ausgebildeten Einfüllhülse kann diese zunächst noch in die Aufnahmeöffnung 28a des Zellenhalters 12 eingesetzt werden, ehe die Temperaturleitmasse eingebracht wird. In einem weiteren Schritt wird dann die Leiterplatte 24 an dem Zellenhalter 12 angebracht. Die separat ausgebildeten Einfüllhülse kann sich dabei wie auch der in Richtung zu der Leiterplatte 24 weisende Abschnitt 62 einer integral ausgebildeten Einfüllhülse 60 durch die Einfüllöffnung 28b der Leiterplatte 24 erstrecken.
  • Unabhängig von der Montagereihenfolge kann ein in der Einfüllhülse 60 verbliebener Rest der Temperaturleitmasse zusammen mit der Einfüllhülse 60 in den fluchtenden Aufnahme- und Einfüllöffnungen 28a und 28b verbleiben und bildet mit der Einfüllhülse in der Art eines Korkens eine Abdichtung des Aufnahmeraums 30 des Zellenhalters 12 gegenüber der Elektronikaufnahme 50 des Zellenhalters 12. Im Anschluss daran kann optional eine Vergussmasse in den Aufnahmeraum 30 eingegossen werden und zumindest bereichsweise verbliebene Hohlräume zwischen den Akkuzellen 20 und dem Zellenhalter 12 im Inneren des Aufnahmeraums 30 abdichten.
  • Im Falle eines zumindest teilweise mit Vergussmasse vergossenen Aufnahmeraums 30 können auch die Leiterbleche 22 mitvergossen sein. Wenigstens im Bereich der Pluspole der Akkuzellen 20 kann eine Ausnehmung oder Aussparung verbleiben, um sicherzustellen, dass eine effiziente Luftkühlung ermöglicht ist und die Zellen im Bereich ihrer Pole, in dem üblicherweise auch ein Überdruckventil an den Zellen 20 vorgesehen ist, bei Überhitzung ausgasen können. Im Falle eines luftgekühlten Akkupacks ist zudem im Inneren des Akkupacks ein Kühlluftkanal vorgesehen.
  • Eine besonders effiziente Ummantelung der Akkuzellen 20 mit der Vergussmasse im Bereich ihrer Mantelflächen im Inneren des Zellenträgers 12 kann auch dadurch erreicht werden, dass die aufgenommenen Akkuzellen nicht vollständig im Bereich ihrer Mantelflächen von dem Zellenträger 12 umgeben sind, sondern nur teilflächig abgestützt durch beispielsweise rippenartige Vorsprünge 30a im Inneren des Zellenträgers 12 (vgl. 4) aufgenommen sind.
  • Insgesamt ermöglicht die spezifische Gestaltung des Gehäuses des erfindungsgemäßen Akkupacks eine vereinfachte Herstellung des Zellenhalters und eine vereinfachte Montage insbesondere der Messanordnung zur Messung der Temperatur im Inneren des Akkupacks. Erst durch die Anordnung der Leiterplatte in einem eigenen Aufnahmeraum, der Elektronikaufnahme ist der Verguss der Leiterplatte auf unkomplizierte Weise möglich. Zugleich wird eine Möglichkeit geschaffen, die Leiterplatte ohne potentielle Beschädigung der Elektronikkomponenten in der Elektronikaufnahme anzubringen, nämlich mit den Elektronikkomponenten auf der von dem Zellenhalter wegweisenden Oberseite. Dennoch kann bei der vorliegenden Erfindung durch das Vorsehen von entsprechenden Öffnungen an Leiterplatte und Zellenhalter einer sichere und montagefreundliche Möglichkeit bereitgestellt werden, die Temperaturmessanordnung in das Akkupack einzubringen.
  • Mit einem optionalen in dem Zellenhalter eingeschlossenen Kühlraum kann zudem eine Luftkühlung der darin aufgenommenen Akkuzellen erreicht werden, wodurch die Lebensdauer des Akkupacks signifikant erhöht wird. Zum anderen wird jedoch sichergestellt, dass mit der Kühlluft mitgeführte metallische Staubpartikel und/oder Luftfeuchtigkeit nicht in den Bereich der Akkuzellen und ggf. der Elektronik gelangen und dadurch Kurzschlüsse und insbesondere eine Beschädigung des Akkupacks erreichen können. Die optionale verwendete Vergussmasse stellt eine zusätzliche Maßnahme zur Sicherung vor Metallstaub und Feuchtigkeit dar und dient zugleich zur Kühlung des Akkupacks. Bei einer geeigneten Materialwahl mit hoher Wärmeleitfähigkeit kann zudem der Zellenhalter zur Wärmeableitung genutzt werden. Auf diese Weise wird ein besonders langlebiges und robustes Akkupack bereitgestellt.
  • 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 102007042404 A1 [0004]
    • DE 10214366 B4 [0005, 0006]

Claims (13)

  1. Akkupack (10) für ein Elektrowerkzeug, aufweisend: einen Zellenhalter (12) zur Aufnahme wenigstens einer Akkuzelle (20), eine Leiterplatte (24), die an dem Zellenhalter (12) angeordnet ist, und eine Messanordnung zur Temperaturmessung in dem Akkupack (10), umfassend wenigstens einen Temperatursensor (70) sowie eine Temperaturleitmasse, die dazu geeignet ist, den wenigstens einen Temperatursensor (70) mit der wenigstens einen Akkuzelle (20) thermisch zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellenhalter (12) eine Aufnahmeöffnung (28a) zur Aufnahme und Verbindung der Messanordnung mit der wenigstens einen Akkuzelle (20) aufweist, und dass die Leiterplatte (24) eine Einfüllöffnung (28b) zum Einfüllen der Temperaturleitmasse aufweist, wobei die Einfüllöffnung (28b) und die Aufnahmeöffnung (28a) in einem montierten Zustand der Leiterplatte (24) an dem Zellenhalter (12) miteinander fluchtend angeordnet sind, derart, dass die Temperaturleitmasse durch die Einfüllöffnung (28b) und durch die Aufnahmeöffnung (28a) in das Akkupack (10) in einem montierten Zustand der Leiterplatte (24) an dem Zellenhalter (12) eingebracht werden kann..
  2. Akkupack (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Akkupack (10) wenigstens zwei Akkuzellen (20) umfasst, wobei die Aufnahmeöffnung (28a) in einen Aufnahmeraum (30) zwischen benachbarten Akkuzellen (20) des Akkupacks (10) mündet.
  3. Akkupack (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturleitmasse für eine thermische Verbindung des Temperatursensors (70) mit den benachbarten Akkuzellen (20) in den Aufnahmeraum (30) eingefüllt ist, wobei der Aufnahmeraum (30) durch die benachbarten, in den Zellenhalter (12) eingesetzten Akkuzellen (20) begrenzt ist.
  4. Akkupack (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Akkupack eine Einfüllhülse (60) zum Einfüllen der Temperaturleitmasse von der Oberseite (O) der Leiterplatte (24) in den Aufnahmeraum (30) umfasst.
  5. Akkupack (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfüllhülse (60) separat ausgebildet ist und von der Oberseite (O) der Leiterplatte (24) in die Einfüllöffnung (28b) eingesetzt ist, wobei die Einfüllhülse (60) vorzugsweise zusammen mit der eingefüllten Temperaturleitmasse eine Abdichtung des Aufnahmeraums (30) gegenüber der Leiterplatte (24) bildet.
  6. Akkupack (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfüllhülse (60) eine durchgehende Bohrung (66) aufweist, die von der Oberseite (O) der Leiterplatte (24) zu dem Aufnahmeraum (30) hin in ihrem Innendurchmesser abnimmt.
  7. Akkupack (10) nach Anspruch 5 oder 6 mit 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfüllhülse einen Kopfabschnitt umfasst, der in einem eingesetztem Zustand der Einfüllhülse in der Einfüllöffnung (28b) auf der Oberseite (O) der Leiterplatte (24) aufliegt, sowie einen Halsabschnitt , der sich im eingesetztem Zustand der Einfüllhülse (60) in der Einfüllöffnung (28b) durch die Einfüllöffnung (28b) in den Aufnahmeraum (30) erstreckt.
  8. Akkupack (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfüllhülse (60) an einer Außenseite wenigstens eine Klemmrippe (64a) aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Einfüllhülse (60) in ihrem eingesetztem Zustand in der Einfüllöffnung (28b) klemmend zu halten.
  9. Akkupack (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfüllhülse (60) integral mit dem Zellenhalter (12) ausgebildet ist, wobei die Einfüllhülse (60) insbesondere in der Aufnahmeöffnung (28a) ausgebildet ist.
  10. Akkupack (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfüllhülse (60) aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist.
  11. Akkupack (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellenhalter (12) ferner eine Elektronikaufnahme (50) zur Aufnahme der Leiterplatte (24) umfasst, die einteilig mit dem Zellenhalter (12) ausgebildet ist, derart dass die Elektronikelemente der Leiterplatte (24) in einem in der Elektronikaufnahme (50) aufgenommenen Zustand auf einer von der wenigstens einen in dem Zellenhalter (12) aufgenommenen Akkuzelle (20) wegweisenden Seite angeordnet sind.
  12. Akkupack (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikaufnahme (50) als von einem Bereich des Zellenhalters (12) zur Aufnahme der wenigstens einen Akkuzelle getrennter Aufnahmebereich ausgebildet ist, und dass die Leiterplatte (12) in einem in der Elektronikaufnahme (50) montierten Zustand mit einer Vergussmasse in der Elektronikaufnahme (50) vergossen ist.
  13. Akkupack (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Akkuzelle (20) in einem Bereich des Zellenhalters (12) zur Aufnahme der wenigstens einen Akkuzelle (20) mit einer Vergussmasse vergossen ist.
DE102022117987.7A 2022-07-19 2022-07-19 Akkupack für ein Elektrowerkzeug Granted DE102022117987A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022117987.7A DE102022117987A1 (de) 2022-07-19 2022-07-19 Akkupack für ein Elektrowerkzeug

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022117987.7A DE102022117987A1 (de) 2022-07-19 2022-07-19 Akkupack für ein Elektrowerkzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022117987A1 true DE102022117987A1 (de) 2024-01-25

Family

ID=89429588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022117987.7A Granted DE102022117987A1 (de) 2022-07-19 2022-07-19 Akkupack für ein Elektrowerkzeug

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102022117987A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007042404A1 (de) 2007-09-06 2009-03-12 Robert Bosch Gmbh Akkupack
DE10214366B4 (de) 2002-03-30 2017-03-16 Robert Bosch Gmbh Messanordnung
EP3736874A1 (de) 2019-05-10 2020-11-11 Andreas Stihl AG & Co. KG Akkupack, bearbeitungssystem und verfahren zur herstellung eines akkupacks
EP3767702A1 (de) 2019-07-16 2021-01-20 Metabowerke GmbH Akkupack

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10214366B4 (de) 2002-03-30 2017-03-16 Robert Bosch Gmbh Messanordnung
DE102007042404A1 (de) 2007-09-06 2009-03-12 Robert Bosch Gmbh Akkupack
EP3736874A1 (de) 2019-05-10 2020-11-11 Andreas Stihl AG & Co. KG Akkupack, bearbeitungssystem und verfahren zur herstellung eines akkupacks
EP3767702A1 (de) 2019-07-16 2021-01-20 Metabowerke GmbH Akkupack

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3767732B1 (de) Akkupack
DE102007063174A1 (de) Batterie mit mehreren parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen und einer Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie
DE102008059960B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Batterie, nach dem Verfahren hergestellte Batterie und Batterieverbund aus zwei derartigen Batterien
DE102007063195A1 (de) Batterie mit einem Gehäuse und einer Wärmeleitplatte
DE102008034873A1 (de) Batterie, insbesondere Fahrzeugbatterie
DE102007010742A1 (de) Zellverbund einer Batterie
DE102008059971A1 (de) Batterie, insbesondere Fahrzeugbatterie und Verfahren zu dessen Herstellung
WO2010012338A1 (de) Batterie, insbesondere fahrzeugbatterie
DE102014203715A1 (de) Effizient kühlbares Gehäuse für ein Batteriemodul
DE102011101022A1 (de) Batteriepaket, Anordnung zur Halterung und Verfahren zur Herstellung eines Batteriepakets
DE102007063269A1 (de) Batteriemodul mit mehreren Einzelzellen
DE102011015622A1 (de) Batterie für ein Kraftfahrzeug
DE69003679T2 (de) Umschaltbares doppelbatteriesystem.
EP3503244A1 (de) Akkupack für eine handwerkzeugmaschine
EP3531472B1 (de) Akkupack sowie elektrohandwerkzeuggerät
DE102018214543A1 (de) Batteriezelle mit integrierter Kühlung und Batteriemodul für ein Kraftfahrzeug mit mehreren Batteriezellen
DE102012224330A1 (de) Elektrische Akkumulatorvorrichtung mit elastischen Elementen
EP3531468B1 (de) Akkupack sowie elektrohandwerkzeuggerät
DE102017109919A1 (de) Akkumulatorpaket
DE102010046530B4 (de) Akkumulatormodul
EP3531473B1 (de) Akkupack sowie elektrohandwerkzeuggerät und verfahren zur herstellung
DE102022117987A1 (de) Akkupack für ein Elektrowerkzeug
EP3531470B1 (de) Akkupack sowie elektrohandwerkzeuggerät
DE102018000278B4 (de) Batterieanordnung
EP3531469A1 (de) Akkupack sowie elektrohandwerkzeuggerät

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division