DE202023100128U1 - Batteriepaket und Sammelschienenbaugruppe für ein Batteriepaket - Google Patents

Batteriepaket und Sammelschienenbaugruppe für ein Batteriepaket Download PDF

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Abstract

Sammelschienenbaugruppe für ein Batteriepaket, wobei die Sammelschienenbaugruppe eine Sammelschiene und einen Sammelschienenhalter umfasst, wobei die Sammelschiene einen Schweißabschnitt zum Schweißen an einer Klemme einer Batteriezelle aufweist, und wobei die Sammelschiene derart in dem Sammelschienenhalter montiert ist, dass der Schweißabschnitt aus dem Sammelschienenhalter freiliegt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriepaket, konkret ein Batteriepaket mit verbessertem Wärmemanagement und verbesserter Sicherheit. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Sammelschienenbaugruppe für ein Batteriepaket.
  • Stand der Technik
  • Der Aufstieg der Unterhaltungselektronik und die Energiewende fördern die Entwicklung von Lithiumionenbatterien. Mit der Entwicklung der elektronischen Technologie finden miniaturisierte Geräte und Werkzeuge zunehmend breitere Anwendung. Die Marktnachfrage nach Lithiumionen-Sekundärbatterien nimmt immer mehr zu und die industrialisierte Produktion erfährt auch ein zunehmendes Wachstum. Insbesondere tragbare Elektrowerkzeuge werden aufgrund der Entwicklung der Batterietechnologie erheblich benutzerfreundlicher ausgestaltet. Da ein Batteriepaket, das eine wiederaufladbare Sekundärbatterie enthält, an einem tragbaren Elektrowerkzeug montiert werden kann, kann somit ein elektrisches Kabel entfallen.
  • In der Regel werden als Batteriezellen der Batteriepakete Sekundärbatterien eingesetzt, für die in der Regel dotierte und undotierte Lithiumionen verwendet werden. Mehrere Batteriezellen werden miteinander verbunden, um einen Batteriehalter zu bilden. In der Regel ist der Batteriehalter in einem Gehäuse eingebaut, womit ein Batteriepaket gebildet wird. Batteriepakete, die Batteriezellen, beispielsweise Lithiumionen-Sekundärbatterien, enthalten, finden bereits breite Anwendungen in elektronischen Geräten (z.B. PCs und Mobiltelefonen), Elektrofahrzeugen, Elektrowerkzeugen, insbesondere tragbaren Elektrowerkzeugen, usw.
  • Bei einer dauerhaften Verwendung eines Batteriepakets könnte eine übermäßige Wärme durch das Batteriepaket erzeugt werden, was problematisch sein kann, weshalb die durch das Batteriepaket erzeugte Wärme so weit wie möglich abgeführt werden soll. Bei einem Batteriepaket, bei dem der Batteriehalter völlig von dem Gehäuse umschlossen ist, sind mehrere umgebende Strukturen umfasst, was zu beeinträchtigter Wärmeableitung führt. Des Weiteren wird ein Batteriepaket beispielsweise in der Betriebsumgebung eines tragbaren Elektrowerkzeugs zahlreichen Schwingungen ausgesetzt, wodurch ein Lösen eines elektrischen Verbindungselements des Batteriepakets oder sogar ein Kurzschluss verursacht werden könnte. So könnte das ganze Batteriepaket beschädigt und sogar eine Gefahr verursacht werden.
  • Bei der Verwendung einiger Batteriepakete könnte Wasser ins Innere der Batteriepakete eindringen. Zum Vermeiden eines Kurzschlusses und der Korrosion einer Klemme der Zelle muss sie abgedichtet und geschützt werden. Im Stand der Technik lassen sich solche Probleme nicht effektiv lösen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mindestens einige der oben genannten Probleme zu lösen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Batteriepaket mit verbessertem Wärmemanagement und verbesserter Sicherheit und eine Sammelschienenbaugruppe für ein Batteriepaket.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Sammelschienenbaugruppe für ein Batteriepaket offenbart, wobei die Sammelschienenbaugruppe eine Sammelschiene und einen Sammelschienenhalter umfasst, wobei die Sammelschiene einen Schweißabschnitt zum Schweißen an einer Klemme einer Batteriezelle aufweist, und wobei die Sammelschiene derart in dem Sammelschienenhalter montiert ist, dass der Schweißabschnitt aus dem Sammelschienenhalter heraus freiliegt. Bei der vorliegenden Erfindung ist die Sammelschienenbaugruppe als Ganzes nicht durchlässig für Wasser und andere Flüssigkeiten, wodurch eine Korrosion einer Batteriezelle vermieden wird, was somit zum Verbessern der Sicherheit des Batteriepakets beiträgt.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel dieses Aspekts der vorliegenden Anmeldung ist vorgesehen, dass die Sammelschiene und der Sammelschienenhalter einteilig miteinander spritzgegossen sind.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel dieses Aspekts der vorliegenden Anmeldung ist vorgesehen, dass der Sammelschienenhalter mit einem Zwischenraum versehen ist, in dem die Sammelschiene eingeführt ist.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel dieses Aspekts der vorliegenden Anmeldung ist vorgesehen, dass der Schweißabschnitt der Sammelschiene aus einem Körper der Sammelschiene herausragt und im Wesentlichen bündig mit einer Oberfläche des Sammelschienenhalters ist.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel dieses Aspekts der vorliegenden Anmeldung ist vorgesehen, dass der Sammelschienenhalter mit einer mit dem Schweißabschnitt der Sammelschiene korrespondierenden Öffnung versehen ist, wobei die Sammelschiene derart in dem Sammelschienenhalter montiert ist, dass der Schweißabschnitt über die Öffnung aus dem Sammelschienenhalter freiliegt.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Anmeldung wird ein Batteriepaket bereitgestellt, umfassend:
    • ein Gehäuse;
    • einen Batteriehalter, der durch das Gehäuse umschlossen und in dem Gehäuse abgestützt ist, wobei der Batteriehalter mit einem Elektrowerkzeug elektrisch verbindbar ist, um das Elektrowerkzeug mit Strom zu versorgen; und
    • eine Sammelschienenbaugruppe, die einen Sammelschienenhalter und eine in dem Sammelschienenhalter montierte Sammelschiene umfasst;
    • wobei der Batteriehalter Batteriezellen, einen Batteriehalterkörper zum Aufnehmen der Batteriezellen und eine Leiterplatte, die in einem obersten Bereich des Batteriehalterkörpers fixiert ist, umfasst, wobei die Sammelschiene zur elektrischen Verbindung mit den Batteriezellen dient, wobei das Gehäuse an dem Batteriehalterkörper fixiert ist, um die Leiterplatte darin aufzunehmen, wobei das Gehäuse mindestens teilweise an dem Sammelschienenhalter angebracht und der Sammelschienenhalter direkt an den Batteriehalterkörper dicht angeschlossen ist, und wobei die Sammelschiene einen Schweißabschnitt aufweist, der an einer Klemme der Batteriezelle geschweißt ist, um eine elektrische Verbindung herzustellen. Bei der vorliegenden Erfindung liegt der Batteriehalterkörper am untersten Bereich sowie an der Vorderseite und der Rückseite direkt in der Außenumgebung frei und benötigt kein zusätzliches Gehäuse oder keine zusätzliche Schale. Somit können einerseits Kosten gespart werden und andererseits ist es zweckmäßig für das Verbessern der Wärmeableitfähigkeit des Batteriepakets.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel dieses Aspekts der vorliegenden Anmeldung ist vorgesehen, dass die Sammelschiene ferner einen Einsteckstift umfasst, der sich ausgehend von dem im Wesentlichen flächig ausgebildeten Körper erstreckt, wobei der Schweißabschnitt in Bezug auf den im Wesentlichen flächig ausgebildeten Körper der Sammelschiene herausragt, und wobei der Einsteckstift eine elektrische Verbindung mit der Leiterplatte herstellt.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel dieses Aspekts der vorliegenden Anmeldung ist vorgesehen, dass die Sammelschiene ferner eine Verbindungssicherung umfasst, die bei einem Kurzschluss des Batteriepakets durchgebrannt wird, um den Stromkreis zu öffnen. Somit weist das erfindungsgemäße Batteriepaket eine hohe Sicherheit auf.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel dieses Aspekts der vorliegenden Anmeldung ist vorgesehen, dass der Sammelschienenhalter aus einem thermisch leitenden und elektrisch nicht leitenden Material gefertigt ist, wobei das Material vorzugsweise ein thermoplastisches Elastomer ist. Der Sammelschienenhalter berührt direkt die Sammelschiene und das zugehörige Gehäuse und weist eine gute Wärmeleitfähigkeit auf, sodass sich das Batteriepaket durch verbessertes Wärmemanagement auszeichnet.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel dieses Aspekts der vorliegenden Anmeldung ist vorgesehen, dass eine Mehrzahl der Sammelschienen vorgesehen ist, die voneinander elektrisch isoliert sind, wobei der Sammelschienenhalter durch Umspritzen an den Sammelschienen angeformt ist und die Sammelschienen voneinander elektrisch isoliert hält. Somit sind die Sammelschienen voneinander elektrisch isoliert, wodurch ein Kurzschluss an der Batteriezelle oder selbst die Gefahr einer Beschädigung des ganzen Batteriepakets infolge der elektrischen Verbindung der Sammelschienen miteinander vermieden wird.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel dieses Aspekts der vorliegenden Anmeldung ist vorgesehen, dass das Gehäuse ein oberes Gehäuse umfasst, das eine vordere Öffnung und/oder eine hintere Öffnung zum Einleiten einer Kühlluft sowie eine im obersten Bereich befindliche Öffnung umfasst, wobei die Kühlluft nach der Kühlung der Leiterplatte und einer Außenwand des Batteriehalterkörpers über die im obersten Bereich befindliche Öffnung das Batteriepaket verlässt. Somit kann das Batteriepaket völlig abgekühlt werden, um eine Beschädigung des Batteriepakets infolge einer Überhitzung des Batteriepakets und der Leiterplatte oder der anderen elektronischen Bauteile zu vermeiden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel dieses Aspekts der vorliegenden Anmeldung ist vorgesehen, dass der Batteriehalterkörper ein einteilig ausgeformtes Kunststoffelement ist, wobei der Batteriehalterkörper vorzugsweise in einem vorderen Bereich und einem untersten Bereich jeweils mit einer Kühlöffnung, die nach hinten bzw. oben vertieft ausgebildet ist, versehen ist. Die Kühlöffnungen tragen zum Verbessern der Wärmeabfuhr des Batteriepakets bei.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel dieses Aspekts der vorliegenden Anmeldung ist vorgesehen, dass der Batteriehalter ferner einen Dichtring umfasst, der um einen Außenumfang eines Seitenbereichs des Batteriehalterkörpers zwischen dem Batteriehalterkörper und der Sammelschiene angeordnet ist, um eine Dichtung zwischen dem Batteriehalterkörper und der Sammelschiene zu bilden. Eine derartige Dichtung trägt dazu bei, das Eindringen von Flüssigkeit, Staub oder anderen Fremdkörpern in die Batteriezelle oder die Sammelschienen zu verhindern, womit die Sicherheit des Batteriepakets weiter verbessert wird.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel dieses Aspekts der vorliegenden Anmeldung ist vorgesehen, dass das Batteriepaket ferner ein NB-IoT-Modul umfasst, wobei das NB-IoT-Modul sich in einem von dem Gehäuse und dem Batteriehalterkörper eingeschlossenen Raum befindet, wobei das NB-IoT-Modul an die Leiterplatte angeschlossen ist, sodass der Zustand des Batteriepakets in Echtzeit fern überwacht werden kann. Bei der vorliegenden Anmeldung wird in dem Batteriepaket ein Modul des Internets der Dinge eingesetzt, was dazu beiträgt, das Batteriepaket besser zu verwalten und eine rechtzeitige Reaktion auf den Zustand des Batteriepakets zu erreichen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel dieses Aspekts der vorliegenden Anmeldung ist vorgesehen, dass das NB-IoT-Modul ein Deckelelement, einen Chipsatz und eine Gleitnut umfasst, wobei der Chipsatz mit der Leiterplatte elektrisch verbunden ist, und wobei das Deckelelement entfernbar ist, um eine SIM-Karte zusammen mit dem Chipsatz entlang der Gleitnut in das Batteriepaket einzuführen. Mit anderen Worten ist das NB-IoT-Modul modular ausgestaltet und ohne wesentliche Änderung der Ausgestaltung des Batteriepakets wird die Funktion des Internets der Dinge verwirklicht, was zum Erreichen einer Wartung und einer Aktualisierung der Batteriepakete in großer Anzahl beiträgt.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel dieses Aspekts der vorliegenden Anmeldung ist vorgesehen, dass der Batteriehalterkörper eine der Umgebung ausgesetzte Kanalwand umfasst, wobei an der der Umgebung ausgesetzten Kanalwand eine Kühlrippe vorgesehen ist. Eine derartige Kühlrippe ist ferner zweckmäßig für die Wärmeabfuhr.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel dieses Aspekts der vorliegenden Anmeldung ist vorgesehen, dass das Gehäuse ein linkes Gehäuse und ein rechtes Gehäuse umfasst, wobei das linke Gehäuse und das rechte Gehäuse über den Sammelschienenhalter direkt an den Batteriehalterkörper angeschlossen sind. Somit kann Wärme aus der Batteriezelle schneller direkt nach außen abgeleitet werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel dieses Aspekts der vorliegenden Anmeldung ist vorgesehen, dass der Batteriehalterkörper als unteres Gehäuse des Batteriepakets ausgebildet ist. Somit kann Wärme der Batteriezelle über den Batteriehalterkörper direkt in die Außenumgebung abgeführt werden.
  • Anhand der nachfolgenden näheren Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen treten andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung deutlicher zutage.
  • Figurenliste
  • Die Aufgabe und die Merkmale der vorliegenden Erfindung treten anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlicher zutage. Jedoch versteht es sich, dass die beiliegenden Zeichnungen lediglich zum Beschreiben bereitgestellt werden, ohne die vorliegende Erfindung einzuschränken. Darin zeigen
    • 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Batteriepakets gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    • 2 eine Teilexplosionsdarstellung des Batteriepakets gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer schematischen perspektivischen Ansicht, wobei darin ein Batteriehalter, ein oberes Gehäuse, ein linkes Gehäuse und ein rechtes Gehäuse dargestellt sind;
    • 3 eine Teilexplosionsdarstellung des Batteriehalters gemäß 2 des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung in einer schematischen perspektivischen Ansicht, wobei darin eine Batteriezelle, ein Batteriehalterkörper, eine metallische Sammelschiene, ein Sammelschienenhalter, eine Leiterplatte und ein NB-IoT-Modul dargestellt sind;
    • 4 eine Explosionsdarstellung der Sammelschiene und des Sammelschienenhalters und 4a eine schematische Frontansicht und eine Schnittansicht einer Sammelschienenbaugruppe, die die Sammelschiene und den Sammelschienenhalter umfasst, nach dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    • 5 eine Teilschnittansicht des Batteriepakets gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei darin die Positions- und Verbindungsbeziehungen der einzelnen Teile des Batteriepakets dargestellt sind;
    • 6 eine Teilexplosionsdarstellung des Batteriepakets gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer schematischen perspektivischen Ansicht, wobei darin die Dichtung und das Wärmemanagement zwischen den einzelnen Teilen des Batteriepakets dargestellt sind;
    • 7 eine schematische perspektivische Teilansicht des Batteriepakets gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei darin das Prinzip der Luftkühlung dargestellt ist; und
    • 8 eine perspektivische Ansicht des Batteriehalterkörpers gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführliche Ausführungsformen
  • Nachfolgend werden Ausgestaltungen der Ausführungsbeispiele nach der vorliegenden Anmeldung anhand beiliegender Zeichnungen vollständig und klar erläutert, wobei es sich versteht, dass die beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich einen Teil der Ausführungsbeispiele anstatt sämtlicher Ausführungsbeispiele der Anmeldung darstellen. Alle anderen Ausführungsbeispiele, die von Durchschnittsfachleuten auf diesem Gebiet anhand der Ausführungsbeispiele der Anmeldung ohne erfinderische Tätigkeiten erhalten werden, gehören ebenfalls zu dem Schutzumfang der Anmeldung.
  • Bei der Beschreibung der vorliegenden Anmeldung sollen die Begriffe „anbringen“, „miteinander verbunden“, „verbinden“, „befestigen“ o. dgl., soweit nicht ausdrücklich anders angegeben, im weiteren Sinne verstanden werden. So kann es sich dabei z.B. sowohl um eine feste, eine lösbare oder eine einteilige Verbindung als auch um eine mechanische und auch eine elektrische Verbindung handeln. Zudem sind auch direkte Verbindungen und indirekte bzw. über ein Zwischenstück hergestellte Verbindungen denkbar. Als Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet kann man von der Sachlage ausgehen, um zu ermitteln, welche Bedeutung die genannten Begriffe gemäß der vorliegenden Anmeldung haben sollen. Des Weiteren bezieht sich der Begriff „mehrere“ in der Beschreibung der vorliegenden Anmeldung, sofern nicht anders angegeben, auf eine Anzahl von zwei oder mehr. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „mittig“, „Längsrichtung“, „Querrichtung“, „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „links“, „rechts“, „vertikal“, „horizontal“, „oberste“, „unterste“, „innen“, „außen“, „axial“, „radial“, „Umfangsrichtung“ usw. jeweils in Bezug auf die dargestellte Orientierungs- oder Positionsbeziehung in der jeweiligen Figur verwendet werden, um lediglich die Anmeldung zu schildern und ggf. die Schilderung zu vereinfachen. Mit anderen Worten wird mit diesen Begriffen weder im- noch explizit auf die Positionierung sowie die Ausgestaltung und Bedienung der betreffenden Vorrichtung oder des betreffenden Elements in einer vorbestimmten Positionierung hingedeutet, so dass hier keine Einschränkung der Anmeldung vorliegt.
  • In der Beschreibung soll die Erläuterung unter Bezugnahme auf die Begriffe wie „ein Ausführungsbeispiel“, „einige Ausführungsbeispiele“, „Beispiele“, „konkrete Beispiele“ oder „einige Beispiele“ derart ausgelegt werden, dass konkrete Merkmale, Strukturen, Materialien oder Eigenschaften, die anhand des Ausführungsbeispiels oder des Beispiels erläutert werden, von mindestens einem Ausführungsbeispiel oder Beispiel der vorliegenden Anmeldung umfasst sind. In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich der Ausdruck am Beispiel der oben genannten Begriffe nicht unbedingt auf dasselbe Ausführungsbeispiel oder Beispiel. Des Weiteren lassen sich die beschriebenen konkreten Merkmale, Strukturen, Materialien oder Eigenschaften im Rahmen irgendeines oder mehrerer Ausführungsbeispiele oder Beispiele auf geeignete Weise miteinander kombinieren.
  • Zum Erleichtern des Verständnisses der Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung für Fachleute auf diesem Gebiet wird anhand der beiliegenden Zeichnungen der Beschreibung auf die Ausgestaltungen der Erfindung näher eingegangen. In den Zeichnungen stehen gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Elemente.
  • 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Batteriepakets 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt eine Teilexplosionsdarstellung des Batteriepakets 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer schematischen perspektivischen Ansicht, wobei darin ein Batteriehalter und ein Gehäuse, das den Batteriehalter umschließt, dargestellt sind. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel umfasst das Gehäuse ein oberes Gehäuse 2, ein linkes Gehäuse 3 und ein rechtes Gehäuse 4.
  • Es wird auf 1 und 2 hingewiesen. Darin ist das Batteriepaket 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Es umfasst den Batteriehalter und das Gehäuse, das den Batteriehalter umschließt. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann das Gehäuse das obere Gehäuse 2, das linke Gehäuse 3 und das rechte Gehäuse 4 umfassen. Das obere Gehäuse 2, das linke Gehäuse 3 und das rechte Gehäuse 4 sind jeweils über ein Befestigungselement, beispielsweise eine Schraube, an den Batteriehalter angeschlossen. Es versteht sich, dass das Gehäuse nach Bedarf, beispielsweise als eine Struktur mit einem oberen Gehäuse und einem unteren Gehäuse, ausgebildet sein kann.
  • In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung ist das Batteriepaket ein wiederaufladbares Batteriepaket, vorzugsweise ein Lithiumionen-Batteriepaket. Das Batteriepaket 1 umfasst mindestens eine Batteriezelle. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Batteriepaket 1 insgesamt zehn Batteriezellen 11. Es versteht sich, dass bei der vorliegenden Anmeldung eine höhere oder geringere Anzahl an Batteriezellen denkbar ist. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weisen die zehn Batteriezellen völlig identische Parameter einschließlich der Kapazität auf und die Batteriezellen sind durch Parallel- und Reihenschaltung miteinander elektrisch verbunden, um eine stabilere Stromversorgung bereitzustellen. Selbstverständlich sind Batteriezellen denkbar, die in einer davon abweichenden Anzahl bereitgestellt werden und auf unterschiedliche Weise in Reihe geschaltet, parallel geschaltet oder in Reihe und parallel geschaltet sind, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Batteriezelle eine Lithiumionen-Sekundärbatteriezelle. Beispielsweise wird in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für die Anode der Lithiumionen-Sekundärbatteriezelle Graphit oder harter Ruß oder weicher Ruß und für die Kathode LCO, NMC, NCA oder ein anderes Lithiumoxid verwendet. Die Lithiumionen-Sekundärbatteriezelle weist eine Nennspannung von 3,6 V auf. Beispielsweise umfasst Wirkstoff der Kathode für die Batteriezelle u.a. ternäres Material, NCA-Material, Lithiumeisenphosphat, Lithium-Kobalt-Oxid und Lithium-Mangan-Oxid; Wirkstoff der Anode für die Batteriezelle umfasst beispielsweise u.a. Kohlenstoff mit niedriger Kristallinität, wie z.B. weichem oder hartem Ruß, Graphit und Lithiumtitanat.
  • Wie in 1 gezeigt, weist der oberste Bereich des oberen Gehäuses 2 einen Batteriestecker 10 auf, der zur elektrischen Verbindung des Batteriepakets mit einem Stromverbraucher oder einem Ladegerät dient. Der Stromverbraucher kann ein Elektrowerkzeug sein, sodass das Batteriepaket das Elektrowerkzeug mit Strom versorgen kann. Das Elektrowerkzeug kann beispielsweise ein handgehaltenes Elektrowerkzeug, z.B. eine elektrische Bohrmaschine, ein Schleifer, eine Schneidemaschine usw., und verschiedene Gartengeräte, beispielsweise ein elektrischer Rasenmäher, eine Heckenschere, ein elektrischer Laubbläser usw., sein. In einem Ausführungsbeispiel ist das obere Gehäuse 2 auf zwei Seiten des Ladesteckers 10 entlang seiner Längenrichtung jeweils mit einer Gleitnut 15, durch die das Einführen eines Elektrowerkzeugs erleichtert wird, versehen. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der oberste Bereich des Batteriepakets 1 mit einer Verriegelungsstruktur 14 zum Verriegeln an einem Elektrowerkzeug versehen. Nach Einführen des Batteriepakets 1 über seine Gleitnut 15 in ein Elektrowerkzeug wird dann das Batteriepaket 1 durch die Verriegelungsstruktur 14 an dem Elektrowerkzeug verriegelt, um ein unerwünschtes Ablösen des Batteriepakets 1 von dem Elektrowerkzeug zu verhindern.
  • 2 zeigt eine schematische Teilexplosionsansicht des Batteriepakets gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Batteriehalterkörper 5 dient zum Aufnehmen der mehreren Batteriezellen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bildet der Batteriehalterkörper 5 einen Unterteil des Gehäuses, nämlich ein unteres Gehäuse. Nach Aufnehmen der Batteriezellen (nicht dargestellt) in dem Batteriehalterkörper 5 werden die Batteriezellen über eine Sammelschiene (nicht dargestellt) miteinander verbunden. Das linke Gehäuse 3 und das rechte Gehäuse 4 sind auf der linken bzw. rechten Seite des Batteriehalterkörpers 5 montiert, sodass die Batteriezellen fest in dem Batteriepaket eingebaut sind. Eine Leiterplatte ist an dem Batteriehalterkörper 5 montiert. Da der Batteriehalterkörper 5 in direktem Kontakt mit der Umgebung steht, kann der Batteriehalterkörper 5 Wärme der Batteriezellen direkt in die Luft abführen, womit die Wärmeableitfähigkeit des Batteriepakets verbessert wird. Wie sich aus der Zeichnung ergibt, wird das untere Gehäuse vor allem durch den Batteriehalterkörper 5 gebildet.
  • Wie oben aufgeführt, kann das Gehäuse alternativ dazu als Struktur mit einem Oberteil und einem Unterteil ausgebildet sein und umfasst also ein oberes Gehäuse und ein unteres Gehäuse. In diesem Fall umfasst das obere Gehäuse den Batteriestecker. Der Batteriehalterkörper kann direkt durch Einführen in das untere Gehäuse montiert werden und dann wird durch Verschließen des unteren Gehäuses mit dem oberen Gehäuse das Batteriepaket gebildet.
  • 3 zeigt eine Teilexplosionsdarstellung des Batteriehalters gemäß 2 des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung in einer schematischen perspektivischen Ansicht, wobei darin die Batteriezelle 11, der Batteriehalterkörper 5, eine metallische Sammelschiene 7, ein Sammelschienenhalter 6, eine Leiterplatte 8 und ein NB-IoT-Modul 9 dargestellt sind. Es wird auf 3 hingewiesen. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Batteriehalter den Batteriehalterkörper 5 sowie mehrere Batteriezellen 11, die metallische Sammelschiene 7, den Sammelschienenhalter 6, die Leiterplatte 8 und das NB-IoT-Modul 9, die in dem Batteriehalterkörper 5 montiert sind. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Batteriehalterkörper 5 ein einteilig ausgeformtes Kunststoffelement. Es wird zusätzlich auf 7 hingewiesen. Der Batteriehalterkörper 5 umfasst mehrere Kanäle 51 zum Einführen der Batteriezellen 11. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 sind insgesamt zehn Kanäle vorgesehen.
  • In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dient die Sammelschiene 7 dazu, Elektrodenklemmen der Batteriezellen miteinander elektrisch zu verbinden und/oder Elektrodenklemmen an die Leiterplatte anzuschließen. Vorzugsweise ist die Sammelschiene 7 durch Laserschweißen mit einer Elektrodenklemme der Batteriezelle 11, beispielsweise einer Anodenklemme 12 oder einer Kathodenklemme 13, elektrisch verbunden. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Sammelschiene 7 in dem Sammelschienenhalter 6 eingeführt. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Sammelschienenhalter 6 mit einem Zwischenraum versehen, in dem die Sammelschiene 7 eingeführt ist. In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Sammelschienenhalter 6 durch Umspritzen an der Sammelschiene 7 angeformt. Der Sammelschienenhalter 6 kann aus einem thermisch leitenden und elektrisch nicht leitenden Material bestehen. Vorzugsweise besteht der Sammelschienenhalter 6 aus einem Elastomermaterial, beispielsweise einem thermoplastischen Elastomer. Er weist eine bestimmte Elastizität auf und trägt bei an dem Batteriehalterkörper fixierten linken Gehäuse 3 und/oder rechten Gehäuse 4 dazu bei, zwischen dem Batteriehalterkörper und dem linken Gehäuse 3 und/oder dem rechten Gehäuse 4 eine Dichtung zu bilden, womit eine Berührung von Flüssigkeit oder Staub usw. mit einer Elektrodenklemme der Batteriezelle verhindert, die Batteriezelle effektiv geschützt, die Sicherheit des Batteriepakets sichergestellt und die Lebensdauer des Batteriepakets verlängert wird.
  • Es wird weiter auf 3 hingewiesen. Die Leiterplatte 8 ist an einem Ende des obersten Bereichs des Batteriehalterkörpers 5 angeordnet und die Breite der Leiterplatte 8 ist leicht geringer als die Breite des Batteriehalterkörpers 5. An der Leiterplatte 8 ist ein Steuerkreis zum Steuern der Bedienung des Batteriepakets vorgesehen. Jedes der Sammelschienen 7 umfasst einen Vorsprung 71 oder Schweißabschnitt, der in Bezug auf den im Wesentlichen flächig ausgebildeten Körper der Sammelschiene herausragt, und einen Einsteckstift 72, der sich ausgehend von dem im Wesentlichen flächig ausgebildeten Körper erstreckt. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Sammelschienenhalter 6 mehrere Öffnungen 61. Die Öffnung 61 korrespondiert mit dem Vorsprung 71. Beim Umspritzen liegt der Vorsprung oder der Schweißabschnitt über der Öffnung frei. Somit dient der Vorsprung 71 zur elektrischen Verbindung mit einer Elektrodenklemme der Batteriezelle 11, beispielsweise der Anodenklemme 12 und/oder der Kathodenklemme 13, auf zuverlässige Weise u.a. durch Laserschweißen. Der Einsteckstift 72 dient zur elektrischen Verbindung mit der Leiterplatte 8, sodass über die Leiterplatte 8 ein Stromversorgungs-Management des Batteriepakets erreicht wird.
  • Es wird weiter auf 3 hingewiesen. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Batteriehalter ferner das NB-IoT-Modul 9. NB-IoT (Narrow Band Internet of Things) bezieht sich auf das Schmalband-Internet der Dinge und wird auch als NBIOT bezeichnet. Es wird in einem zellulären Netzwerk eingerichtet, verbraucht lediglich eine Bandbreite von ungefähr 180 KHz und verwendet ein lizensiertes Frequenzband. Dafür sind drei Einsatzmodi denkbar, nämlich In-Band, Schutzband und eigenständiger Träger. Es kann mit einem bestehenden Netzwerk koexistieren. Es kann direkt bei einem GSM-Netzwerk, einem UMTS-Netzwerk oder einem LTE-Netzwerk eingesetzt werden, um die Einsatzkosten zu senken und eine reibungslose Aufrüstung zu erreichen. Das NB-IoT-Modul stellt eine Art der Module des Internets der Dinge dar. Die vorliegende Anmeldung ist nicht auf ein NB-IoT-Modul eingeschränkt und vielmehr ist das Ersetzen des NB-IoT-Moduls durch ein anderes Modul, beispielsweise ein 4G-Modul, denkbar. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst das Batteriepaket ferner ein Bluetooth-Modul. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst das Batteriepaket ferner ein BLE-IoT-Modul. Das BLE-IoT-Modul ist ein Bluetooth-Low-Energy-Internet der Dinge. Das NB-IoT-Modul 9 ist elektrisch mit der Leiterplatte 8 verbunden und kann beispielsweise drahtlos an eine andere Vorrichtung angeschlossen werden, womit eine Ferndatenübertragung erreicht werden kann. Somit kann der Zustand des Batteriepakets in Echtzeit fern überwacht werden und dadurch wird das Verwirklichen einer Fernsteuerung/Fernwartung des Batteriepakets und einer Wartung bzw. Aktualisierung der Batteriepakete in hoher Anzahl gefördert. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst das NB-IoT-Modul 9 ein oberes Deckelelement 91, einen Chipsatz 92 und ein unteres Deckelelement 93. Das obere Deckelelement 91 und das untere Deckelelement 93 bilden eine Montagekammer, in die der Chipsatz 92 montiert werden kann. Das NB-IoT-Modul 9 kann abnehmbar an die Leiterplatte 8 montiert werden, sodass der Chipsatz 92 über eine Schnittstelle (nicht dargestellt) mit der Leiterplatte verbunden werden kann, um somit eine Kommunikation zu erreichen. Es wird auf 2 hingewiesen. Das rechte Gehäuse 4 umfasst eine Öffnung 41, wobei das NB-IoT-Modul 9 über die Öffnung 41 in das Batteriepaket eingeführt oder von dem Batteriepaket entfernt werden kann. Die Öffnung 41 kann durch ein Verschlusselement 94 abgedeckt werden, um das NB-IoT-Modul 9 zu schützen. Zum Auswechseln oder Abnehmen des NB-IoT-Moduls 9 wird zunächst das Verschlusselement 94 abgenommen und dann wird das NB-IoT-Modul 9 über die Öffnung 41 aus dem Batteriepaket heraus gezogen. In einem Ausführungsbeispiel kann das Verschlusselement 94 aus einem elastischen Kunststoff bestehen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das NB-IoT-Modul 9 deckellos ausgestaltet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das NB-IoT-Modul mittels der Niederdruckspritzgießen-TPE-Verkapselungstechnik oder -Gießtechnik deckellos ausgestaltet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das NB-IoT-Modul durch Vergießen aus weichem PU hergestellt und durch Vergießen als Ganzes deckellos ausgestaltet.
  • Es wird weiter auf 3 in Verbindung mit 4 und 4a hingewiesen. 4 zeigt eine Explosionsdarstellung der Sammelschiene und des Sammelschienenhalters und 4a zeigt eine schematische Frontansicht und eine Schnittansicht einer Sammelschienenbaugruppe, die die Sammelschiene und den Sammelschienenhalter umfasst, nach dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 4 zeigt eine schematische Darstellung der Sammelschienenbaugruppe, die die Sammelschiene 7 und den Sammelschienenhalter 6 umfasst, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Sammelschiene 7 kann mindestens eine Sammelschiene, beispielsweise eine erste Sammelschiene 73, eine zweite Sammelschiene 74 und eine dritte Sammelschiene 75, umfassen. Die Sammelschienen 7 verbinden die mehreren Batteriezellen 11 (in einer Anzahl von zehn in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) elektrisch miteinander und die Sammelschienen 7 sind beim Montieren zwischen dem Batteriehalter 5 und dem Sammelschienenhalter 6 gut abgedichtet. Die Sammelschiene 7 weist jeweils einen Schweißabschnitt 71 zum Schweißen an einer Klemme der Batteriezelle auf. Wie in 4 gezeigt, ist der Sammelschienenhalter 6 mit einer mit dem Schweißabschnitt der Sammelschiene korrespondierenden Öffnung 61 versehen. Die Sammelschiene 7 ist derart in dem Sammelschienenhalter 6 montiert, dass der Schweißabschnitt 71 über die Öffnung 61 aus dem Sammelschienenhalter 6 heraus freiliegt.
  • In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht der Sammelschienenhalter 6 aus einem elastischen Dichtmaterial. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht der Sammelschienenhalter 6 aus einem thermisch leitenden Material. Der Sammelschienenhalter schützt die Batteriezellen, die in dem Batteriehalter angeordnet sind, vor Korrosion. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Sammelschienenhalter einteilig hergestellt, wodurch die Prozess- und Montagekosten sowie die Herstellungskosten gesenkt werden. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können Sammelschienenhalter 7 mit hoher elektrischer Leitfähigkeit verwendet werden, womit die Wärmeerzeugung der Sammelschienen weiter verringert werden kann. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weisen die Sammelschienen 7 hohe Schweißbarkeit auf, wodurch der elektrische Widerstand der geschweißten Kontaktstelle verringert werden kann. Die Sammelschienen 7 weisen vorzugsweise hohe thermische Leitfähigkeit auf, womit ihre Wärmeübergangseffizienz erhöht werden kann. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann aufgrund der Materialeigenschaften des Sammelschienenhalters und der Sammelschienen der Innenwiderstand des Batteriepakets erheblich verringert und der Energieverlust reduziert werden. Durch die Verwendung des Sammelschienenhalters und der Sammelschienen kann die elektrische Ausgestaltung in dem Batteriepaket optimiert werden, womit die Prozess- und Montagekosten sowie die Herstellungskosten gesenkt werden. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann durch die Verwendung des Sammelschienenhalters und der Sammelschienen die elektrische Leistungsfähigkeit des Batteriepakets erhöht und der gesamte Wärmeausgleich des Batteriepakets verbessert werden. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann durch die Verwendung des Sammelschienenhalters und der Sammelschienen die gesamte Energieabgabe des Batteriepakets erhöht, die Lebensdauer des gesamten Batteriepakets verlängert und die Benutzererfahrung verbessert werden.
  • In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Sammelschienenhalter 6 ein Einzelteil aus einem plastischen Material. Der Sammelschienenhalter ist mit einem Zwischenraum versehen, in dem die Sammelschiene eingeführt ist.
  • Wie sich aus 4 und 4a ergibt, ist der Sammelschienenhalter mit der Öffnung 61 versehen, der mit dem Schweißabschnitt der Sammelschiene korrespondiert, sodass ein Schweißkopf oder Laserkopf (nicht dargestellt) eines Schweißwerkzeugs über die Öffnung 61 die Sammelschiene an einer Klemme der Batteriezelle schweißen kann. Es versteht sich für Fachleute auf diesem Gebiet, dass dies ferner durch verschiedene Schweißtechnologien erreicht werden kann.
  • In den beiliegenden Zeichnungen ist die Sammelschiene mit Klemmen von zwei oder vier Batteriezellen verbunden. Es versteht sich jedoch, dass nach Bedarf die Sammelschiene alternativ dazu mit der Klemme einer Batteriezelle oder mit Klemmen von Batteriezellen in einer anderen Anzahl verbunden sein kann. Die Sammelschiene kann in Abhängigkeit von der Anzahl der zu verbindenden Klemmen der Batteriezellen dementsprechend dimensioniert sein. In 4a ist der Sammelschienenhalter einteilig ausgebildet. Das heißt, der Sammelschienenhalter nimmt mehrere Sammelschienen auf, was zum Verringern der Anzahl an Montagearbeitsschritten und somit zum Erhöhen der Produktionseffizienz beiträgt. Jedoch ist es alternativ dazu auch denkbar, für jedes der Sammelschienen jeweils einen zugeordneten Sammelschienenhalter vorzusehen. Da das Gehäuse den Sammelschienenhalter gegen den Batteriehalterkörper 5 vorspannen und der Sammelschienenhalter aus einem elastischen Material bestehen kann, kann somit der Sammelschienenhalter durch das Gehäuse und den Batteriehalterkörper 5 geklemmt werden, sodass der Sammelschienenhalter und die zugeordnete Sammelschiene immer noch die Klemme der zugeordneten Batteriezelle abdichten können.
  • Vorzugsweise weist die Sammelschiene an seinem Schweißabschnitt kein Loch auf, sodass der Schweißabschnitt die Klemme der Batteriezelle abdecken kann.
  • In einem Ausführungsbeispiel weist der Sammelschienenhalter einen Zwischenraum auf, sodass die Sammelschiene in den Zwischenraum des Sammelschienenhalters eingeführt werden kann und somit der Schweißabschnitt der Sammelschiene aus der Öffnung 61 des Sammelschienenhalters heraus freiliegt. Da der Sammelschienenhalter aus einem elastischen Material besteht, wird zwischen der eingeführten Sammelschiene und dem Sammelschienenhalter grundsätzlich eine Dichtung gebildet. Wie sich aus der Zeichnung ergibt, wird der Schweißabschnitt der Sammelschiene durch den Vorsprung 71 gebildet, der aus einem Körper der Sammelschiene herausragt und im Wesentlichen bündig mit einer Oberfläche des Sammelschienenhalters ist. Somit wird die Sammelschienenbaugruppe gebildet. Zur Montage wird zunächst eine Batteriezelle in den Batteriehalterkörper montiert und danach wird der Schweißabschnitt der Sammelschiene auf die Klemme der Batteriezelle geschweißt. Dann wird das Gehäuse versetzt zu dem Sammelschienenhalter montiert, womit die Klemme der Batteriezelle abgedichtet wird.
  • In einem anderen Ausführungsbeispiel sind die Sammelschienen und der Sammelschienenhalter einteilig miteinander spritzgegossen. Beispielsweise wird die Sammelschiene in ein Formwerkzeug eingelegt und dann wird ein geschmolzenes Elastomermaterial (beispielsweise thermoplastisches Elastomer TPE, TPR, TPU, TPO, TPV usw.) eingegossen, sodass die Sammelschiene in das Elastomermaterial eingeformt wird und somit die Sammelschienenbaugruppe gemäß 4a erhalten wird. Analog dazu ragt der Schweißabschnitt der Sammelschiene aus dem Körper der Sammelschiene heraus und ist im Wesentlichen bündig mit der Oberfläche des Sammelschienenhalters. Somit wird zwischen der Sammelschiene und dem Sammelschienenhalter eine bessere Dichtungsfähigkeit erreicht.
  • 4a zeigt ferner eine Schnittansicht der Sammelschienenbaugruppe 6, wobei die Sammelschiene 7 in dem Sammelschienenhalter 6 spritzgegossen ist. Der Schweißabschnitt 71 der Sammelschiene 7 befindet sich in der Öffnung 61 des Sammelschienenhalters 6 und der Schweißabschnitt 71 ragt aus dem Körper der Sammelschiene 7 heraus und ist im Wesentlichen bündig mit der Oberfläche des Sammelschienenhalters 6, sodass somit ein Ganzes gebildet wird, um das Abdichten der Batteriezelle zu erleichtern.
  • Da in dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 die Sammelschienenbaugruppe im Wesentlichen das offene Ende (nämlich die Seitenfläche) des Batteriehalterkörpers 5 abdeckt, müssen zum Erreichen einer guten Dichtwirkung das linke und das rechte Gehäuse allein den Umfang des Sammelschienenhalters gegen den Batteriehalterkörper drücken. Flüssigkeit (beispielsweise Wasser), die in das Batteriepaket eindringt/eintritt, kann somit die Klemme der Batteriezelle nicht berühren, wodurch eine Korrosion bzw. Oxidierung der Klemme und ein Kurzschluss zwischen Klemmen verhindert werden und somit die Sicherheit und die Dauerhaftigkeit des Batteriepakets verbessert werden.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Außenumfang des Seitenbereichs des Batteriehalters 5 mit einem Dichtelement versehen, um eine bessere Abdichtung zu erzielen, sodass die Klemme der Batteriezelle 11 Flüssigkeit, die in das Batteriepaket eintritt, nicht berührt und somit eine Korrosion und eine Oxidierung der Klemme vermieden werden. Als Neuigkeit schlägt die vorliegende Erfindung das Vorsehen des Sammelschienenhalters 6 vor. Die Sammelschiene kann mindestens die mit dem Schweißabschnitt der Sammelschiene korrespondierende Öffnung 61 des Sammelschienenhalters abdecken, um das Eintreten von Flüssigkeit über die Öffnung 61 und das Berühren mit der Klemme der Batteriezelle zu verhindern. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie in 3 und 7 gezeigt, ist das Dichtelement ein geschlossener Dichtring 16. Dabei ist ein für alle Batteriezellen einteilig ausgebildeter einzelner Dichtring (siehe 7) denkbar. Alternativ dazu kann für jede der Batteriezellen jeweils ein Dichtring vorgesehen sein oder an dem ganzen Außenumfang kann ein einzelner Dichtring vorgesehen sein, um in Zusammenwirkung mit dem Sammelschienenhalter ein Festdrücken zu bewirken und somit eine Abdichtung zu erreichen.
  • In einem Ausführungsbeispiel kann die metallische Sammelschiene 7 eine Verbindungssicherung umfassen, an dem bei einem Kurzschluss des Batteriepakets die metallische Sammelschiene aus einer niedrigschmelzenden Legierung durchgebrannt wird, um somit einen Kurzschlussschutz zu erreichen. Die Verbindungssicherung kann an der Verbindung zwischen der Sammelschiene und der Leiterplatte oder an der Verbindung zwischen den Schweißabschnitten angeordnet sein. Da die metallische Sammelschiene an der Verbindungssicherung einen größeren elektrischen Widerstand aufweist, wird die metallische Sammelschiene an der Verbindungssicherung zuerst durchgebrannt, womit ein Kurzschlussschutz erreicht und eine Beschädigung des ganzen Batteriepakets infolge eines Kurzschlusses verhindert wird. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die erste Sammelschiene 73, die zweite Sammelschiene 74 und die dritte Sammelschiene 75 voneinander beabstandet, um somit voneinander elektrisch isoliert zu werden, und der Sammelschienenhalter 6 ist durch Umspritzen an der ersten Sammelschiene 73, der zweiten Sammelschiene 74 und der dritten Sammelschiene 75 angeformt und hält die Sammelschienen voneinander elektrisch isoliert. Somit sind die Sammelschienen fest an dem Sammelschienenhalter 6 fixiert und dadurch wird verhindert, dass die Sammelschienen beim Betrieb beispielsweise infolge einer Schwingung gelöst und somit miteinander elektrisch verbunden werden. Daher wird eine Beschädigung der Batteriezelle infolge eines Kurzschlusses verhindert.
  • 5 zeigt eine Teilschnittansicht eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, wobei darin ein Teil des montierten Batteriepakets dargestellt ist. In 5 ist die Anodenklemme 12 der Batteriezelle 11 an dem Schweißabschnitt 71 der Sammelschiene 7 geschweißt, um eine elektrische Verbindung herzustellen. Die Sammelschiene 7 ist derart in dem Sammelschienenhalter 6 eingeführt, dass sein Schweißabschnitt 71 aus dem Sammelschienenhalter 6 heraus freiliegt. Zwischen dem Batteriehalterkörper 5 und dem Sammelschienenhalter 6 ist ein Dichtelement, beispielsweise der Dichtring 16 gemäß 3 und 7, vorgesehen, um somit die Batteriezelle darin völlig abzudichten. Das Gehäuse (beispielsweise das rechte Gehäuse 4) ist über ein Befestigungselement an dem Batteriehalterkörper 5 angebracht, wobei der Sammelschienenhalter 6 zwischen dem Gehäuse und dem Batteriehalterkörper 5 angeordnet ist.
  • Zur Montage wird zunächst die Batteriezelle 11 in den Batteriehalterkörper 5 montiert und danach wird der Schweißabschnitt 71 der Sammelschiene 7 der Sammelschienenbaugruppe auf die Klemme (beispielsweise die Anodenklemme 12 gemäß 5) der Batteriezelle 11 geschweißt. Dann wird das Gehäuse 4 versetzt zu dem Sammelschienenhalter 6 montiert. Das Dichtelement ist zwischen dem Batteriehalterkörper 5 und dem Sammelschienenhalter 6 angeordnet. Die Sammelschienenbaugruppe ist als lecksichere integrale Struktur ausgebildet, womit die in dem Batteriehalterkörper 5 angeordnete Batteriezelle 11 geschützt wird, um somit eine gute Dichtwirkung zu erreichen. Somit kann Flüssigkeit (beispielsweise Wasser), die in das Batteriepaket eindringt/eintritt, die Klemme der Batteriezelle nicht berühren, wodurch eine Korrosion bzw. Oxidierung der Klemme und ein Kurzschluss zwischen Klemmen verhindert werden und somit die Sicherheit und die Dauerhaftigkeit des Batteriepakets verbessert werden.
  • 6 zeigt eine Teilexplosionsdarstellung des Batteriepakets 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer schematischen perspektivischen Ansicht, wobei darin die Dichtung und das Wärmemanagement zwischen den einzelnen Teilen des Batteriepakets 1 dargestellt sind. Es wird auf 6 hingewiesen, die eine Teilexplosionsdarstellung des Batteriepakets 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer schematischen perspektivischen Ansicht zeigt, wobei darin die Dichtung und das Wärmemanagement zwischen den einzelnen Teilen des Batteriepakets 1 dargestellt sind. Wie sich aus 6 ergibt, befindet sich der Sammelschienenhalter 6 zwischen dem Batteriehalterkörper 5 und dem rechten Gehäuse 4 oder dem linken Gehäuse 3. Der Sammelschienenhalter 6 berührt direkt das rechte Gehäuse 4 oder das linke Gehäuse 3 und sowohl der Sammelschienenhalter als auch das Gehäuse bestehen aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit, was zweckmäßig für das Ableiten der in dem Batteriepaket erzeugten Wärme ist. Wie in 6 gezeigt, wird Wärme von der Batteriezelle 11 in Richtung der Sammelschienen 7 auf der linken und der rechten Seite übertragen. Die Sammelschienen 7 berühren direkt den Sammelschienenhalter 6, wobei der Sammelschienenhalter 6 wiederum direkt das rechte Gehäuse 4 oder das linke Gehäuse 3 berührt, was zweckmäßig für eine schnelle Wärmeabfuhr ist. In einem Ausführungsbeispiel bildet der Batteriehalterkörper 5 einen Teil des Gehäuses. Der Batteriehalterkörper 5 kann Wärme, die durch die Batteriezelle erzeugt wird, in die Umgebung abführen. Es versteht sich, dass der Batteriehalterkörper 5 aus einem Material mit einem hohen Wärmeübergangskoeffizienten bestehen kann.
  • 7 zeigt eine schematische perspektivische Teilansicht des Batteriepakets 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei darin das Prinzip der Luftkühlung dargestellt ist. Wie sich aus 7 ergibt, umfasst das obere Gehäuse 2 eine vordere Öffnung 21, eine hintere Öffnung 22 sowie Öffnungen 23 und 24, die sich im obersten Bereich befinden. Selbstverständlich kann das obere Gehäuse 2 Öffnungen in einer höheren oder geringeren Anzahl umfassen. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 befindet sich die Öffnung 23 in der Nähe des Batteriesteckers 10 und die Öffnung 24 befindet sich in der Nähe der Verriegelungsstruktur 14. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 werden sowohl die vordere Öffnung 21 als auch die hintere Öffnung 22 in einer Anzahl von zwei bereitgestellt. Kühlluft tritt über die vorderen Öffnungen 21 und die hinteren Öffnungen 22 in den Batteriehalter ein, kühlt die Leiterplatte 8 und betreffende elektronische Bauelemente ab und verlässt danach den Batteriehalter über die Öffnungen 23 und 24.
  • 8 zeigt eine perspektivische Ansicht des Batteriehalterkörpers 5 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Batteriehalterkörper 5 eine vordere Öffnung 52 und eine untere Öffnung 53. Wie oben aufgeführt, umfasst der Batteriehalterkörper 5 mehrere Kanäle 51 zum Einführen der Batteriezellen 11. Der Kanal 51 durchsetzt den Körper des Batteriehalterkörpers 5 in Querrichtung und der Kanal 51 weist die Form eines durch eine Kanalwand 54 begrenzten Zylinders auf. Durch die vordere Öffnung 52 und die untere Öffnung 53 wird die Kanalwand 54 des Kanals 51 zum Aufnehmen der Batteriezelle freigelegt. An der vorderen Öffnung 52 und der unteren Öffnung 53 kann die Kanalwand 54 Wärme der Batteriezelle direkt in die Umgebung abführen. Somit ist eine derartige Ausgestaltung zweckmäßig für das Übertragen der Wärme von der vorderen Öffnung 52 nach vorne bzw. von der unteren Öffnung 53 nach unten, womit eine schnelle Wärmeabfuhr für die in dem Kanal 51 aufgenommene Batteriezelle 11 erleichtert wird. Mit der obigen Ausgestaltung kann durch Vorsehen der vorderen Öffnung 52 und der unteren Öffnung 53 die Wärmeabfuhrwirkung des Batteriepakets verbessert werden, was zum Senken der Temperatur in dem Batteriepaket beiträgt. In einem Ausführungsbeispiel kann ferner an der freiliegenden Kanalwand eine Kühlrippe vorgesehen sein, um die Wärmeableitfläche zu vergrößern und die Wärmeableiteffizienz zu erhöhen.
  • Obwohl die Beschreibung bisher anhand einzelner Ausführungsformen erläutert wurde, enthält jede Ausführungsform nicht unbedingt nur eine unabhängige technische Lösung. Eine derartige Erläuterung der Beschreibung dient lediglich der Übersichtlichkeit. Fachleute auf diesem Gebiet sollen die Beschreibung als ein Ganzes betrachten und technische Lösungen der einzelnen Ausführungsbeispiele lassen sich auch auf geeignete Weise miteinander kombinieren, um andere, für Fachleute auf diesem Gebiet verständliche Ausführungsformen zu schaffen. Der Umfang der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche anstatt durch die vorstehende Beschreibung definiert. Daher sollen alle Abänderungen, die unter den Umfang des Äquivalents der Ansprüche fallen, von der vorliegenden Erfindung umfasst sein.
  • Es versteht sich für Fachleute auf diesem Gebiet, dass die vorliegende Erfindung keineswegs auf die Einzelheiten der vorstehenden beispielhaften Ausführungsbeispiele eingeschränkt wird und sich vielmehr ohne Abweichung von dem Geist oder den grundlegenden Merkmalen der Erfindung in anderen konkreten Formen verwirklichen lässt. Daher sollen die obigen Ausführungsbeispiele als beispielhaft und nicht einschränkend angesehen werden.

Claims (18)

  1. Sammelschienenbaugruppe für ein Batteriepaket, wobei die Sammelschienenbaugruppe eine Sammelschiene und einen Sammelschienenhalter umfasst, wobei die Sammelschiene einen Schweißabschnitt zum Schweißen an einer Klemme einer Batteriezelle aufweist, und wobei die Sammelschiene derart in dem Sammelschienenhalter montiert ist, dass der Schweißabschnitt aus dem Sammelschienenhalter freiliegt.
  2. Sammelschienenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Sammelschiene und der Sammelschienenhalter einteilig miteinander spritzgegossen sind.
  3. Sammelschienenbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Sammelschienenhalter mit einem Zwischenraum versehen ist, in den die Sammelschiene eingeführt ist.
  4. Sammelschienenbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schweißabschnitt der Sammelschiene aus einem Körper der Sammelschiene herausragt und im Wesentlichen bündig mit einer Oberfläche des Sammelschienenhalters ist.
  5. Sammelschienenbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Sammelschienenhalter mit einer zu dem Schweißabschnitt der Sammelschiene korrespondierenden Öffnung versehen ist, wobei die Sammelschiene derart in dem Sammelschienenhalter montiert ist, dass der Schweißabschnitt über der Öffnung aus dem Sammelschienenhalter freiliegt.
  6. Batteriepaket, umfassend: ein Gehäuse; einen Batteriehalter, der durch das Gehäuse umschlossen und in dem Gehäuse abgestützt ist, wobei der Batteriehalter mit einem Elektrowerkzeug elektrisch verbindbar ist, um das Elektrowerkzeug mit Strom zu versorgen; und eine Sammelschienenbaugruppe, die einen Sammelschienenhalter und eine in dem Sammelschienenhalter montierte Sammelschiene umfasst; wobei der Batteriehalter Batteriezellen, einen Batteriehalterkörper zum Aufnehmen der Batteriezellen und eine Leiterplatte, die in einem obersten Bereich des Batteriehalterkörpers fixiert ist, umfasst, wobei die Sammelschiene zur elektrischen Verbindung mit den Batteriezellen dient, wobei das Gehäuse an dem Batteriehalterkörper fixiert ist, um die Leiterplatte darin aufzunehmen, wobei das Gehäuse mindestens teilweise an dem Sammelschienenhalter angebracht und der Sammelschienenhalter direkt an den Batteriehalterkörper dicht angeschlossen ist, und wobei die Sammelschiene einen Schweißabschnitt aufweist, der an einer Klemme der Batteriezelle geschweißt ist, um eine elektrische Verbindung herzustellen.
  7. Batteriepaket nach Anspruch 6, wobei die Sammelschiene ferner einen Einsteckstift umfasst, der sich ausgehend von dem im Wesentlichen flächig ausgebildeten Körper erstreckt, wobei der Schweißabschnitt in Bezug auf den im Wesentlichen flächig ausgebildeten Körper der Sammelschiene herausragt, und wobei der Einsteckstift eine elektrische Verbindung mit der Leiterplatte herstellt.
  8. Batteriepaket nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Sammelschiene ferner eine Verbindungssicherung umfasst, der bei einem Kurzschluss des Batteriepakets durchgebrannt wird, um den Stromkreis zu öffnen.
  9. Batteriepaket nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Sammelschienenhalter aus einem thermisch leitenden aber elektrisch nicht leitenden Material gefertigt ist, wobei das Material vorzugsweise ein thermoplastisches Elastomer ist.
  10. Batteriepaket nach Anspruch 6 oder 7, wobei eine Mehrzahl der Sammelschienen vorgesehen ist, die voneinander elektrisch isoliert sind, wobei der Sammelschienenhalter durch Umspritzen an den Sammelschienen angeformt ist und die Sammelschienen voneinander elektrisch isoliert hält.
  11. Batteriepaket nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Gehäuse ein oberes Gehäuse umfasst, das eine vordere Öffnung und/oder eine hintere Öffnung zum Einleiten einer Kühlluft sowie eine im obersten Bereich befindliche Öffnung umfasst, wobei die Kühlluft nach der Kühlung der Leiterplatte und einer Außenwand des Batteriehalterkörpers über die im obersten Bereich befindliche Öffnung das Batteriepaket verlässt.
  12. Batteriepaket nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Batteriehalterkörper ein einteilig ausgeformtes Kunststoffelement ist, wobei der Batteriehalterkörper vorzugsweise in einem vorderen Bereich und einem untersten Bereich jeweils mit einer Kühlöffnung, die nach hinten bzw. oben vertieft ausgebildet ist, versehen ist.
  13. Batteriepaket nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Batteriehalter ferner einen Dichtring umfasst, der um einen Außenumfang eines Seitenbereichs des Batteriehalterkörpers zwischen dem Batteriehalterkörper und der Sammelschiene angeordnet ist, um eine Dichtung zwischen dem Batteriehalterkörper und der Sammelschiene zu bilden.
  14. Batteriepaket nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Batteriepaket ferner ein NB-IoT-Modul umfasst, wobei das NB-IoT-Modul sich in einem von dem Gehäuse und dem Batteriehalterkörper eingeschlossenen Raum befindet, und wobei das NB-IoT-Modul an die Leiterplatte angeschlossen ist, sodass der Zustand des Batteriepakets in Echtzeit fern überwacht werden kann.
  15. Batteriepaket nach Anspruch 6 oder 7, wobei das NB-IoT-Modul ein Deckelelement, einen Chipsatz und eine Gleitnut umfasst, wobei der Chipsatz mit der Leiterplatte elektrisch verbunden ist, und wobei das Deckelelement entfernbar ist, um eine E-SIM-Karte zusammen mit dem Chipsatz entlang der Gleitnut in das Batteriepaket einzuführen.
  16. Batteriepaket nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Batteriehalterkörper eine der Umgebung ausgesetzte Kanalwand umfasst, wobei an der der Umgebung ausgesetzten Kanalwand, eine Kühlrippe vorgesehen ist.
  17. Batteriepaket nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Gehäuse ein linkes Gehäuse und ein rechtes Gehäuse umfasst, wobei das linke Gehäuse und das rechte Gehäuse über den Sammelschienenhalter direkt an den Batteriehalterkörper angeschlossen sind.
  18. Batteriepaket nach Anspruch 17, wobei der Batteriehalterkörper als unteres Gehäuse des Batteriepakets ausgebildet ist.
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