DE10250240B4 - Akkupack - Google Patents

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Abstract

Akkupack mit mehreren Kühlöffnungen (2a, 2b) und zumindest einer, im Innern eines Akkugehäuses (3), aus mehreren strömungsdicht benachbart angeordneten Stromzellen (4) ausgebildeten Trennwand (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (5) zwischen zumindest einer ersten Kühlöffnung (2a) und einer zweiten Kühlöffnung (2b) angeordnet ist und öffnungsseitig strömungsdicht in das Innere des Akkugehäuses (3) hineinkragt, wobei die Trennwand (5) innenseitig umströmbar ist, und sowohl die erste Kühlöffnung (2a) als auch die zweite Kühlöffnung (2b) an einer Öffnungsseite (8) des Akkugehäuses angeordnet sind, an welcher die Trennwand (5) strömungsdicht angrenzt, und wobei ein in die erste Kühlöffnung (2a) einströmendes und in die zweite Kühlöffnung (2b) austretendes Luftvolumen (V) als Luftströmung (6) die Trennwand (5) beidseitig umströmt und die Luftströmung (6) an zwei verschiedenen Wandseiten (7a, 7b) der Trennwand (5) einander entgegengerichtete Strömungsrichtungen aufweist.

Description

  • Die Erfindung bezeichnet einen Akkupack, insbesondere für Elektrohandwerkzeugmaschinen.
  • Akkupack für Elektrohandwerkzeugmaschinen beinhalten eine Vielzahl wiederaufladbarer Stromzellen, bspw. Li-lonen-Stromzellen. Beim Laden, insbesondere beim Schnellladen, muss die dabei entstehende Abwärme der Stromzellen abgeführt werden, um eine schädigende Überhitzung der Stromzellen zu vermeiden. Üblicherweise weist ein Akkupack im Gehäuse mehrere Lüftungsöffnungen auf, durch welche entlang der Stromzellen ein kühlender Luftstrom ermöglicht wird, welcher bspw. von einem zugeordneten Ladegerät erzeugt wird.
  • DE 10064648 C2 zeigt eine Ladevorrichtung für einen Akkumulator mit gebündelten Akku-Zellen. Die Ladevorrichtung weist ein Gehäuse, mit einem Lüfter auf einer Seite. Der Lüfter erzeugt einen Luftstrom zum Kühlen der Akku-Zellen. Die Akku-Zellen sind in einer Längsrichtung in dem Gehäuse angeordnet. Der durch den Lüfter erzeugte Luftstrom strömt in Längsrichtung durch das Gehäuse und entlang der Außenhülle der Akku-Zellen.
  • DE 3247969 C2 zeigt einen Akkumulator mit einem Gehäuse, in dem Akku-Zellen positioniert sind. Das Gehäuse weist an einer ersten Seitenfläche im oberen Bereich eine Eintrittsöffnung und an einer zweiten gegenüberliegenden Seitenfläche im unteren Bereich eine Austrittsöffnung auf. Durch die Eintrittsöffnung strömt Luft zum Kühlen der Akku-Zellen in das Innere des Gehäuses. Aus der Austrittsöffnung strömt die Luft wieder aus dem Gehäuse heraus.
  • DE 3224161 A1 zeigt einen Akkumulator mit einem Gehäuse, in dem Akku-Zellen positioniert sind. Das Gehäuse weist an einer Seitenfläche im unteren Bereich eine Eintrittsöffnung und im unteren Bereich derselben Seitenfläche eine Austrittsöffnung auf. Durch die Eintrittsöffnung strömt Luft zum Kühlen der Akku-Zellen in das Innere des Gehäuses. Aus der Austrittsöffnung strömt die Luft wieder aus dem Gehäuse heraus.
  • Nach der EP 1069631 A1 weist ein Akkupack mit Kühlöffnungen und einem dicht gepackten Block aus zueinander parallel orientierten Stromzellen, die zwischen zwei Platinen angeordnet sind, in diesen Platinen jeweils Druckverteileröffnungen zu den zwischen den einzelnen Stromzellen ausgebildeten Strömungspfaden auf. Die an gegenüberliegenden Seiten des Akkupacks angeordneten Kühlöffnungen erleichtern ein Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in den Akkupack, wodurch dessen Lebensdauer beschränkt wird.
  • Nach der DE 10055158 A1 weist ein mit Kühlöffnungen an einer Seite versehener Akkupack zwei Wände aus Stromzellen sowie interne Luftverteilermittel zur gleichmässigen Kühlung in Form zweier beabstandeter, längs zur Zellachse verlaufender Platten auf, wodurch sich quer zur Zellachse drei Luftströme ausbilden, wobei je zwei Luftströme je eine Wand aus Stromzellen richtungsgleich passieren. Die jeweils gleichsinnig quer zu den Stromzellen vorbeiströmenden Luftströme führen aufgrund der Erwärmung des Luftstroms zu einer ungleichmässigen und somit uneffizienten Kühlung, welche im Falle eines lokalen Hitzestaus trotz Kühlung die Lebensdauer beschränken können.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer technologisch einfachen Realisierung einer effizienten Luftkühlung für einen Akkupack.
  • Die Aufgabe wird im Wesentlichen durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Im Wesentlichen weist ein Akkupack mit mehreren Kühlöffnungen im Innern eines Akkugehäuses zumindest eine aus mehreren strömungsdicht benachbart angeordneten Stromzellen ausgebildete Trennwand auf, welche zwischen zumindest zwei Kühlöffnungen angeordnet ist und öffnungsseitig strömungsdicht in das Innere des Akkugehäuses hineinkragt, wobei die Trennwand innenseitig umströmbar ist.
  • In Verbindung mit einem externen Lüfter des Ladegerätes oder Verbrauchers kann durch die innenseitig umströmbare, strömungsdicht in das Innere des Akkugehäuses hineinkragende Trennwand ein in einer ersten Kühlöffnung eintretendes und in einer zweiten Kühlöffnung austretendes Luftvolumen als Luftströmung entlang strömen, wobei die Luftströmung an zumindest zwei verschiedenen Wandseiten der Trennwand einander entgegengerichtete Strömungsrichtungen aufweist.
  • Durch die einander entgegengerichteten Strömungsrichtungen wird die, aus ein- oder mehrlagig angeordneten Stromzellen ausgebildete, Trennwand bezüglich axialer Bereiche der Zellenachsen jeweils mit der kühleren Hinströmung und der wärmeren Rückströmung, deren summierte Kühlwirkung für alle axialen Bereiche etwa gleich ist, gleichmässig und somit effizient gekühlt, wodurch ein die Lebensdauer beschränkender lokaler Hitzestau der Stromzellen vermieden wird.
  • Vorteilhaft sind sowohl die erste Kühlöffnung als auch die zweite Kühlöffnung an einer Öffnungsseite des Akkugehäuses angeordnet, an welcher die Trennwand strömungsdicht angrenzt, wodurch die Trennwand die notwendige Umkehr der Strömungsrichtung bewirkt und somit weitere Strömungsleitmittel verzichtbar sind.
  • Vorteilhaft sitzen die Stromzellen axial auf einem von der Öffnungsseite des Akkugehäuses nach Innen auskragenden Steg auf, welcher zwischen der ersten Kühlöffnung und der zweiten Kühlöffnung angeordnet ist, wodurch eine strömungsdichte Fixierung der Stromzellen sowie eine strömungsdichte Trennwand realisiert ist.
  • Vorteilhaft sind drei oder mehr Kühlöffnungen vorhanden, zwischen denen jeweils zumindest eine Trennwand verläuft, wodurch mehrere, unabhängige Teilluftströmungen realisierbar sind.
  • Vorteilhaft weist der Akkupack bezüglich der Anordnung der Kühlöffnungen und der Trennwände eine Symmetrierelation auf, insbesondere eine Spiegelsymmetrie, wodurch bspw. im Aussenbereich des Akkugehäuses durch zwei erste Kühlöffnungen eingesaugte Kühlluft an einer zur Symmetrieachse zentralen gemeinsamen zweiten Kühlöffnung austritt, der einfach ein Saugmittel wie ein Lüfter eines Ladegerätes oder eines Verbrauchers wie einer Elektrohandwerkzeugmaschine strömungsdicht zuordenbar ist.
  • Vorteilhaft weist die Öffnungsseite des Akkugehäuses die elektrischen Kontaktmittel auf, wodurch die Kühlöffnungen bei zweckentsprechender Montage an der Kontaktseite eines zugeordneten Ladegerätes oder eines Verbrauchers nicht unmittelbar offen liegen, wodurch Verschmutzungen und der Eintritt von Feuchtigkeit reduzierbar sind.
  • Vorteilhaft ist ein Luftverteilermittel vorhanden, weiter vorteilhaft durch mehrere, auf einer Seite der Trennwand beabstandete Kühlöffnungen ausgebildet, welche den die Luftströmung bewirkenden Druckunterschied auf alle Teilluftströme gleichmässig aufteilt, wodurch bezüglich mehrerer Teilluftströme ein lokaler Hitzestau vermieden wird.
  • Die Erfindung wird bezüglich eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert mit:
    • 1 als Akkupack in Aufsicht
    • 2 als Querschnitt II-II
    • 3 als Längsschnitt III-III
  • Nach den 1, 2 und 3 weist ein Akkupack 1 mit mehreren Kühlöffnungen 2a, 2b im Innern eines Akkugehäuses 3 zwei aus mehreren strömungsdicht benachbart angeordneten Stromzellen 4 ausgebildete Trennwände 5 auf, welche zwischen zwei Kühlöffnungen 2a, 2b angeordnet ist und öffnungsseitig strömungsdicht in das Innere des Akkugehäuses 3 hineinkragt. Ein durch die Wirkung eines nicht dargestellten externen Lüfters eines ebenfalls nicht dargestellten Ladegerätes in einer ersten Kühlöffnung 2a eintretendes und in einer zweiten Kühlöffnung 2b austretendes Luftvolumen V umströmt als Luftströmung 6 die Trennwand 5 beidseitig, wobei die Luftströmung 6 an den beiden verschiedenen Wandseiten 7a, 7b der Trennwand 5 einander entgegengerichtete Strömungsrichtungen aufweist. Sowohl die erste Kühlöffnung 2a als auch die zweite Kühlöffnung 2b sind an einer Öffnungsseite 8 des Akkugehäuses 3 angeordnet, an welcher die Trennwand 5 strömungsdicht angrenzt und die notwendige Umkehr der Strömungsrichtung bewirkt. Die zylinderförmigen Stromzellen 4 sitzen axial auf zwei von der Öffnungsseite 8 des spiegelsymmetrischen Akkugehäuses 3 nach Innen auskragenden Stegen 9 auf, welche jeweils zwischen einer gemeinsamen mittigen ersten Kühlöffnung 2a und jeweils einer randseitig angeordneten zweiten Kühlöffnung 2b angeordnet sind. Die Öffnungsseite 8 des Akkugehäuses 3 weist zudem elektrische Kontaktmittel 10 und Montagemittel in Form von einem Paar Gleitschienen 11 auf. Ein durch mehrere, auf einer Seite der Trennwand 5 beabstandete, Kühlöffnungen 2a ausgebildetes Luftverteilermittel 12 teilt den die Luftströmung 6 bewirkenden Druckunterschied auf alle Teilluftströme gleichmässig auf.

Claims (4)

  1. Akkupack mit mehreren Kühlöffnungen (2a, 2b) und zumindest einer, im Innern eines Akkugehäuses (3), aus mehreren strömungsdicht benachbart angeordneten Stromzellen (4) ausgebildeten Trennwand (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (5) zwischen zumindest einer ersten Kühlöffnung (2a) und einer zweiten Kühlöffnung (2b) angeordnet ist und öffnungsseitig strömungsdicht in das Innere des Akkugehäuses (3) hineinkragt, wobei die Trennwand (5) innenseitig umströmbar ist, und sowohl die erste Kühlöffnung (2a) als auch die zweite Kühlöffnung (2b) an einer Öffnungsseite (8) des Akkugehäuses angeordnet sind, an welcher die Trennwand (5) strömungsdicht angrenzt, und wobei ein in die erste Kühlöffnung (2a) einströmendes und in die zweite Kühlöffnung (2b) austretendes Luftvolumen (V) als Luftströmung (6) die Trennwand (5) beidseitig umströmt und die Luftströmung (6) an zwei verschiedenen Wandseiten (7a, 7b) der Trennwand (5) einander entgegengerichtete Strömungsrichtungen aufweist.
  2. Akkupack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromzellen (4) axial auf einem von der Öffnungsseite (8) des Akkugehäuses (3) nach Innen auskragenden Steg (9) aufsitzen, welcher zwischen der ersten Kühlöffnung (2a) und der zweiten Kühlöffnung (2b) angeordnet ist.
  3. Akkupack nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass drei oder mehr Kühlöffnungen (2a, 2b) vorhanden sind, zwischen denen jeweils eine Trennwand (5) verläuft.
  4. Akkupack nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsseite (8) des Akkugehäuses (3) ein elektrisches Kontaktmittel (10) aufweist.
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