DE19924529A1

DE19924529A1 - Temperatur- und mechanisch optimierter Akkumulator

Info

Publication number: DE19924529A1
Application number: DE1999124529
Authority: DE
Inventors: David Bech
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2000-11-30

Abstract

Akkumulatoren für schnurlose Geräte werden meist aus zylindrischen Akkuzellen hergestellt. Die Zellen sind mit Isolationen versehen, dicht aneinander positioniert und zu Akkublöcken unterschiedlicher Form und Spannung verschweißt. Diese Blöcke werden dann in Gehäusen untergebracht. DOLLAR A Die Akkumulatoren werden mit sehr hohen Strömen entladen, was zu einer erheblichen Temperaturentwicklung und infolge der beschriebenen Konstruktion zu einem Wärmestau im Akku-Pack und zu seiner Lebensdauerreduzierung führt. DOLLAR A Auch die mechanische Festigkeit der Einzelzellen untereinander ist nicht ausreichend und führt oft zu einem Kurzschluß innerhalb des Blockes, was wiederum auch einen Brand zur Folge haben kann. DOLLAR A Diese o. a. Nachteile werden mit Hilfe eines neuartigen Zellenhalters und Zellenverbinders, sowie entsprechender Luftschlitze bzw. mit dem Einsatz eines temperaturgesteuerten Miniventilators weitgehend eliminiert. DOLLAR A Durch die Genauigkeit und die definierte Akku-Block-Herstellung entsteht ein Produkt, das mit seiner Professionalität den steigenden Ansprüchen, die an die Akku-Geräte gestellt werden, gerecht ist. DOLLAR A Es wird auch die Grundlage dafür geschaffen, daß die Größe der Akkublöcke künftig genormt werden könnte.

Description

Die Erfindung betrifft einen Akkumulator für schnurlose Geräte, insbesondere Elektro werkzeuge, der aus einer Mehrzahl von Akkuzellen besteht, die untereinander mittels Zellenverbindern zu einem Paket zusammengefaßt und in einem Gehäuse untergebracht sind.

Der Akku-Block ist mit sogenannten Endkontakten versehen, die für eine elektrische Verbindung zum Elektrowerkzeug sorgen.

Diese gasdichten, zylindrischen Akkumulatoren werden mittels Metallband verschweißt und mit einer Isolation aus Schrumpfschlauch oder mit Papphülsen versehen, um einen Kurz schluß zu vermeiden.

Diese Akkus werden mit sehr hohen Strömen entladen, so daß ihre Lebensdauer in entscheidender Weise eine Funktion der Temperatur und der Zeit ist. Aus diesem Grund und dadurch, daß das Gehäuse fast hermetisch verschlossen ist, wird die Lebensdauer der Akkus stark reduziert. Ein optimales Aufladen dieser Akkus (Ni-Cd und Ni-MH) ist bei erhöhter Temperatur aus systemspezifischen Gründen nicht möglich. Auch die mechanische Beanspruchung dieses Akku-Packs ist enorm groß. Vom rauhen Umgang mit den Power Packs abgesehen, werden die Erschütterungen durch das Werkzeug bis auf die Zellenverbindung bzw. auf die Schweißpunkte übertragen. Obwohl die Zellen miteinander verklebt werden, kommt es immer wieder zu Unterbrechungen des Stromkreises bzw. der Schweißverbindung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer des Akkus zu verlängern bzw. die Betriebstemperatur zu reduzieren und die mechanische Festigkeit zu verbessern.

Die Akku - Einzelzellen werden mittels der Zellenhalter - unser Beispiel ist für die SUB C- Zelle ausgelegt - (s. Fig. 1) aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff verbunden. Dieser Halter ist so konzipiert, daß er sowohl für die Isolation zwischen den Zellen unterschiedlicher Polarität als auch für ihre mechanische Verbindung sorgt.

Die Höhe dieses Halters beträgt ca. 5mm (bzw. 2 × 5 mm), der Rest der Akkuzelle bleibt nackt, was zu einem erheblich besseren Wärmeabbau führt. Der Abstand zwischen den Akkuzellen kann durch die entsprechende Auslegung des Zellenhalters beliebig groß sein, so daß eine noch bessere Zellenkühlung erreicht werden kann. Dies gewinnt erheblich an Bedeutung, denn das Ni-Cd System wird durch Ni-MH abgelöst und die bis jetzt gängigste Zellengröße Sub C durch eine neue, kleinere Zelle (4/5A) ersetzt. Der Temperaturentwicklung wird man dann noch größere Aufmerksamkeit widmen müssen.

Das Akkugehäuse wird mit verdeckten Luftschlitzen im Ober- und Unterteil - je nach der Form des Akkublocks - versehen, um die Wärme abzuführen bzw. eine Kaminwirkung zu erreichen. Dieser Effekt kann durch Einbau eines Miniventilators, der über einen Thermo schalter gesteuert ist, weiter optimiert werden. Durch die spezielle Form des Zellenhalters (s. Fig. 1) wird praktisch jede Konfiguration des Akkublocks möglich. Man kann die Akkuzellen in einer Reihe (s. Fig. 2) oder zweireihig. (s. Fig. 3) oder so, daß die Zwischenräume ausgenutzt werden (s. Fig. 4), positionieren und erst dann mit geeigneten Zellenverbindern (s. Fig. 5) absolut exakt und spannungsfrei ver schweißen.

Der Zellenhalter hat Anschlagrippen (s. Fig. 1 und Fig. 5), die das genaue Einlegen der Zellenverbinder garantieren. Dadurch wird auch für die richtige Position der Schweißpunkte, was insbesondere am Pluspol nicht unproblematisch ist, gesorgt.

Claims

1. Akkumulator für ein schnurloses oder mobiles Gerät, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Mehrzahl von Akkuzellen besteht, die untereinander mittels Zellenverbindern zu einem Paket zusammengefaßt und in einem Gehäuse untergebracht sind.

2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelzellen mittels eines neuartigen Zellenhalters verbunden sind (s. Fig. 1).

3. Akkumulator nach Anspruch 1, und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellenhalter aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff hergestellt ist und gleichzeitig als Isolation und mechanische Verbindung zwischen den elektrisch verbundenen Akkuzellen dient.

4. Akkumulator nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Form des Zellenhalters ein Zwölfeck bildet und dadurch praktisch jede denkbare, aber stets definierbare Konfiguration der Einzelzellen zueinander ermöglicht (s. Fig. 2, 3 u. 4).

5. Akkumulator nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellenhalter auf der Stirnseite paarweise mit Aussparungen für Plus- und Minuspole ausgestattet ist, um eine elektrische Verbindung herzustellen.

6. Akkumulator nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Zellenhalters lediglich ca. 1/8 der Zellenhöhe beträgt, damit ein möglichst großer Anteil der Zellenoberfläche nackt bleibt, wovon die Temperaturentwicklung des Akkus im wesentlichen abhängt.

7. Akkumulator nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellenhalter auf der Stirnseite mit Anschlagrippen versehen ist, die das schnelle und exakte Einlegen der Zellenverbinder sowie die genaue Positionierung der Schweißwarzen garantieren.

8. Akkumulator nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse, sowohl im Unterteil als auch im Oberteil mit verdeckten, gegenüberliegenden Schlitzen versehen ist, um eine Kaminwirkung zu erzielen und um die Wärme abzuführen.

9. Akkumulator nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Akkugehäuse ein Miniventilator untergebracht und über einen Thermoschalter gesteuert ist, der auf die Temperaturerhöhung des Akkus reagiert, da selbst ein entladener Akku, der das Gerät nicht mehr antreiben kann, immer noch über genügend Energie verfügt, um den Ventilator zu versorgen und sich selbst abzukühlen.

10. Akkumulator nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, und 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der Zellenhalter eine Zellenkette gebildet werden kann, aus der dann beinahe jede Akkuform (s. Fig. 2, 3 und 4) zu realisieren ist. Das Verschweißen kann dann in jeder beliebigen Konfiguration exakt und ohne Verspannung, die die Schweißpunkte belastet, erfolgen.