DE3840184C2

DE3840184C2 -

Info

Publication number: DE3840184C2
Application number: DE3840184A
Authority: DE
Inventors: Dirk Brunke; Wilfried 7057 Winnenden De Wuensch; Jaroslav 7327 Adelberg De Bech; Hermann 7000 Stuttgart De Geckeler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-11-29
Filing date: 1988-11-29
Publication date: 1991-05-23
Also published as: DE3840184A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleichstrom-Versorgungseinheit aus einem Batteriegehäuse und mehreren darin untergebrachten Batteriezellen, die zu einem verdrahteten Batterieblock, der in einen Hohlprofilabschnitt eingesetzt und in Querschnitt und Länge auf die zugeordneten Abmessungen des Batterieblockes abgestimmt ist, zusammengefaßt sind, wobei der Hohlprofilabschnitt mittels Abdeckungen verschlossen ist.

Die auf dem Markt eingeführten Elektrohandgeräte, insbesondere Elektrohandwerkzeuge, werden mit Akkumulatoren betrieben. Diese Geräte hat man bisher nur mit einer kleinen Leistung bauen können, da die in die Geräte integrierten Akkumulatoren nur eine kleine Kapazität haben. Um neue, leistungsstärkere Geräte betreiben zu können, sind Akkumulatoren mit weit größeren Kapazitäten, wie sie z. B. in der US-PS 31 10 634 beschrieben sind, erforderlich. Diese Akkumulatoren können aus Gewichts- und Volumengründen dann nicht mehr in das Gerät integriert werden und sind in Taschen zu tragen. Die bis jetzt bekannt gewordenen Träger sind für die meisten Anwendungen ungeeignet. Die einseitige Belastung des Körpers, große Spannungsverluste bei Batteriegürteln sowie die große Wärmeentwicklung erlauben auch hier nur eine begrenzte Leistungsaufnahme.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Gleichstrom-Versorgungseinheit der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die leicht handhabbar ist, in einfacher Weise auf größere Kapazität ausgelegt und zur Versorgung von Elektrogeräten mit größerer Leistung herangezogen werden kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Hohlprofilabschnitt aus gut wärmeleitendem Material, z. B. Aluminium, besteht z. B. von einem Profilstrang abgelängt und mit einem Traggürtel verbindbar ist.

Die Anzahl der Batteriezellen im Batterieblock kann auf einfache Weise erhöht werden. Dazu braucht nur der Hohlprofilabschnitt in anderer Länge abgelängt zu werden. Die Kapazität kann dadurch wesentlich erhöht werden.

Die Abdeckungen können als einfache Kunststoff-Spritzgußteile preisgünstig hergestellt werden.

Zur Verbindung zwischen den Abdeckungen und dem Hohlprofilabschnitt ist nach einer Ausgestaltung vorgesehen, daß der Hohlprofilabschnitt trapezförmigen Querschnitt aufweist und daß an den parallel zueinander verlaufenden Wänden des Hohlprofilabschnittes längsgerichtete, in den Innenraum ragende Schraubhülsen mit Längsschlitz angeformt sind, die zur Aufnahme von die Abdeckungen mit dem Hohlprofilabschnitt verbindenden Befestigungsschrauben dienen. In die Schraubhülsen können selbstschneidende Befestigungsschrauben eingeschraubt werden.

Ist nach einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, daß mindestens eine der parallel zueinander verlaufenden Wände des Hohlprofilabschnittes mindestens eine nach außen offene längsgerichtete T-Nut trägt, dann kann die Einheit mit einem Traggürtel oder dgl. verbunden werden, wobei in die T-Nuten Muttern eingebracht sind, die durch die Abdeckungen unverlierbar in den T-Nuten gehalten sind. Die Einheit kann auch leicht an einem Ständer oder dgl. angebracht werden, so daß sie bei der Bedienung des Elektrogerätes nicht getragen werden muß.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die T-Nut bündig in die Außenseite der Wand eingeformt ist und daß die die T-Nut bildenden Wandteile in den Innenraum des Hohlprofilabschnittes gerichtet als Fixierstege für den Batterieblock dienen. Die Fixierstege stützen sich an den Batteriezellen ab und legen diese unverschiebbar im Innenraum des Hohlprofilabschnittes fest.

Eine Ausgestaltung sieht vor, daß der Batterieblock aus einer Reihe von nebeneinander angeordneten Batteriezellen besteht, die mittels aufgesetzter Kappen mit Verdrahtungsbrücken elektrisch hintereinander geschaltet sind. Die Länge des Hohlprofilabschnittes ist dann durch die Höhe der Batteriezellen bestimmt.

Ist dagegen vorgesehen, daß zwei Reihen von Batteriezellen übereinander angeordnet und mittels Zwischenringen elektrisch hintereinander oder parallel geschaltet sind, dann wird die Länge des Hohlprofilabschnittes einfach verdoppelt. Die Gleichstrom- Versorgungseinheit hat dann die doppelte Kapazität.

Die Erhöhung der Kapazität kann nach einer weiteren Ausgestaltung aber auch dadurch erfolgen, daß zwei Reihen von Batteriezellen um einen halben Zellendurchmesser versetzt nebeneinander und ineinander verschachtelt angeordnet und mittels Kappen mit Verdrahtungsbrücken elektrisch hintereinander oder parallel geschaltet sind.

Es ist vorgesehen, daß die Batteriezellen nackt verwendet werden, damit eine wirkungsvolle Wärmeableitung gewährleistet ist. Dazu werden die Zellensäulen mittels Kappen und Zwischenringen gegeneinander isoliert und sind vom Hohlprofilabschnitt elektrisch getrennt. Es entsteht dadurch ein Abstand zwischen den Zellensäulen, der zusätzliche Kühlwirkung bringt.

Die Kappen aus Isoliermaterial bestehen aus Keramik oder Kunststoff und können dazu ausgenützt werden, daß die Kappen des Batterieblockes die Zellengehäuse der Batteriezellen gegeneinander und vom Hohlprofilabschnitt isolieren, den Batterieblock jedoch im Hohlprofilabschnitt abstützen.

Die Wärme läßt sich dadurch besser aus dem Innenraum des Hohlprofilabschnittes ableiten, daß die Abdeckungen mit Lüftungsdurchbrüchen versehen sind. Dabei kann zur Unterstützung zusätzlich vorgesehen sein, daß in eine Abdeckung ein Gebläse eingebaut ist, sowie daß das Gehäuse der in der Reihe des Batterieblockes letzten Batteriezelle mit Minuspotential wärmeableitend mit dem Hohlprofilabschnitt in Verbindung steht oder verbunden ist. Der Hohlprofilabschnitt liegt dann auf dem Minuspotential und kann als Masseanschluß verwendet werden.

Die Wärmeabfuhr von den Batteriezellen läßt sich dadurch noch verbessern, daß der Zwischenraum zwischen dem Batterieblock und dem Hohlprofilabschnitt mittels eines gut wärmeleitenden, elektrisch nichtleitenden Füllstoffes ausgefüllt ist.

Die Verwendung der Gleichstrom-Versorgungseinheit für die handelsüblichen Elektrogeräte mit integrierten Akkumulatoren wird dadurch ermöglicht, daß über eine Abdeckung ein Anschlußkabel eingeführt und mit dem Batterieblock verbunden ist und daß das freie Ende des Anschlußkabels mit einem Adapter versehen ist, der den Batterieeinsatz für ein Elektrogerät mit Batterieaufnahme nachbildet. Anstelle des Batterieeinsatzes wird in das Elektrogerät der Adapter eingesteckt, so daß das Elektrogerät über das Anschlußkabel von der Gleichstrom-Versorgungseinheit gespeist wird. In dem Adapter können die für den Betrieb erforderlichen elektronischen Schaltkreise, wie Spannungsüberwachung,

Überlastungsschutz, Thermoschalter und dgl., unter gebracht sein.

Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in Explosionsdarstellung die Gleichstrom-Versorgungseinheit,

Fig. 2 den Querschnitt durch die Gleichstrom-Versorgungseinheit nach Fig. 1 im Bereich des Hohlprofilabschnittes und

Fig. 3 den Querschnitt durch eine Gleichstrom-Versorgungseinheit mit einem Hohlprofilabschnitt größeren Querschnitts.

Die Gleichstrom-Versorgungseinheit umfaßt ein Batteriegehäuse, das aus dem Hohlprofilabschnitt 10 und den Abdeckungen 16 und 18 zusammengesetzt wird. Der Querschnitt und die Länge des Hohlprofilabschnittes 10 ist auf die zugeordneten Abmessungen des Batterieblockes 20 abgestimmt. Der Batterieblock 20 umfaßt zwei Reihen von je fünf Batteriezellen, die vorzugsweise als nackte Ni-Cd-Akkumulatoren ausgebildet sind. Die beiden Reihen von je fünf Batteriezellen sind übereinander angeordnet. Die Kappen 21 und 24 sowie die Zwischenringen 23 verbinden die Batteriezellen mit Hilfe von Verdrahtungsbrücken 22, so daß die Batteriezellen in den Reihen elektrisch hintereinander und die Reihen elektrisch hintereinander oder parallel geschaltet werden. Dies hängt von der Versorgungsspannung des Elektrogerätes ab.

Der Querschnitt des Hohlprofilabschnittes 10 ist trapezförmig, und in die zueinander parallelen Wände sind T-Nuten 11 eingeformt, die bündig mit den Außenseiten dieser Wände abschließen und von diesen Außenseiten zugänglich sind. In diese T-Nuten 11 können Muttern 13 eingeschoben werden, die nach dem Verschließen des Hohlprofilabschnittes 10 mittels der Abdeckungen 16 und 18 unverlierbar darin gehalten sind und in die Befestigungsschrauben 14 eingeschraubt werden können. Auf diese Weise kann das Batteriegehäuse z.B. an einem Traggürtel 25 befestigt werden. Außerdem lassen sich auf diese Weise auch andere Teile an dem Batteriegehäuse befestigen.

Die Abdeckung 18 führt ein Anschlußkabel 27 zu, das über die Einführtülle 26 an der Abdeckung 18 gehalten ist. Das Anschlußkabel 27 kann fest oder mittels einer Steckeinrichtung mit dem Batterieblock 20 verbunden werden. Das Anschlußkabel 27 trägt am freien Ende den Adapter 28 mit dem Kontaktteil 29, das einen Batterieeinsatz nachbildet, wie er bei Elektrohandgeräten mit integrierten Akkumulatoren verwendet wird. Der Adapter 28 kann mit dem Elektrohandgerät verbunden werden, so daß das Anschlußkabel 27 die Versorgung aus dem Batterieblock 20 übernimmt.

Wie der Schnitt nach Fig. 2 zeigt, bilden die die T-Nuten 11 bildenden Wandteile 12 des Hohlprofilabschnittes 10 im Innenraum längsgerichtete Fixierstege, die die einzelnen Batteriezellen des Batterieblockes 20 unverschiebbar festlegen. Diese Festlegung erfolgt im Bereich der Kappen 21 und 24 sowie der Zwischenringen 23, so daß die Zellengehäuse der Batteriezellen vom Hohlprofilabschnitt isoliert sind. Die letzte Batteriezelle des Batterieblockes 20 kann mit dem Zellengehäuse, das den Minuspol der Versorgungsspannung bildet, elektrisch leitend mit dem Hohlprofilabschnitt verbunden werden, der vorzugsweise aus einem gut wärmeleitenden Metall, z.B. Aluminium, besteht. Der Hohlprofilabschnitt kann daher als Masseanschluß verwendet werden, wozu die T-Nuten 11 mit Muttern 13 als Befestigungsstellen dienen können. Der Zwischenraum zwischen dem Batterieblock 20 und dem Hohlprofilabschnitt 10 kann auch mit einem gut wärmeleitenden Füllstoff ausgefüllt werden. Der Innenraum des Hohlprofilabschnittes 10 kann auch belüftet werden. Dazu tragen die Abdeckungen 16 und 18 Lüftungsdurchbrüche und in die Abdeckung 18 kann ein Gebläse eingebaut sein.

An dem Hohlprofilabschnitt 10 können Schraubhülsen 15 angeformt sein, die in den Innenraum ragen und in Längsrichtung durchgehend mit einem Längsschlitz versehen sind. Die Abdeckungen 16 und 18 sind an den zugeordneten Stellen mit Bohrungen 17 und 19 versehen, in die Befestigungsschrauben eingeführt und in die Schraubhülsen 15 eingeschraubt werden können. Damit lassen sich die Abdeckungen 16 und 18 leicht mit dem Hohlprofilabschnitt 10 verbinden.

Wie Fig. 3 zeigt, kann der Querschnitt des Hohlprofilabschnittes 10 unter Beibehaltung der Trapezform vergrößert werden. Auf diese Weise lassen sich zwei Reihen von Batteriezellen um einen halben Zellendurchmesser versetzt nebeneinander und ineinander verschachtelt zu einem Batterieblock 20 zusammenfassen. In den Reihen sind die Batteriezellen elektrisch hintereinander geschaltet, während die Reihen parallel oder hintereinander geschaltet werden können. Auch hier dienen die die T-Nuten 11 bildenden Wandteile 12 längsgerichtete Fixierstege zur Festlegung der Batteriezellen im Hohlprofilabschnitt 10. Die Schraubhülsen 15 können dabei auch die Funktion von Fixierstegen übernehmen.

Die Anordnung und Ausbildung der T-Nuten 11 kann in beiden Ausgestaltungen des Hohlprofilabschnittes 10 identisch sein, so daß die Anbringung eines Traggürtels 25 oder anderer Teile gleich bleibt.

Claims

1. Gleichstrom-Versorgungseinheit aus einem Batteriegehäuse und mehreren darin untergebrachten Batteriezellen, die zu einem verdrahteten Batterieblock, der in einen Hohlprofilabschnitt eingesetzt und in Querschnitt und Länge auf die zugeordneten Abmessungen des Batterieblockes abgestimmt ist, zusammengefaßt sind, wobei der Hohlprofilabschnitt mittels Abdeckungen verschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Hohlprofilabschnitt (10) aus gut wärmeleitendem Material, z. B. Aluminium, besteht, z. B. von einem Profilstrang abgelängt und mit einem Traggürtel (25) verbindbar ist.

2. Gleichstrom-Versorgungseinheit nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abdeckungen (16, 18) als Kunststoff-Spritzgußteile ausgebildet sind.

3. Gleichstrom-Versorgungseinheit nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Hohlprofilabschnitt (10) trapezförmigen Querschnitt aufweist und
daß an den parallel zueinander verlaufenden Wänden des Hohl profilabschnittes (10) längsgerichtete, in den Innenraum ragende Schraubhülsen (15) mit Längsschlitz zur Aufnahme von die Abdeckungen (16, 18) mit dem Hohlprofilabschnitt (10) verbindenden Befestigungsschrauben angeformt sind.

4. Gleichstrom-Versorgungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine der parallel zueinander verlaufenden Wände des Hohlprofilabschnittes (10) mindestens eine nach außen offene längsgerichtete T-Nut (11) trägt.

5. Gleichstrom-Versorgungseinheit nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die T-Nut (11) bündig in die Außenseite der Wand eingeformt ist und
daß die die T-Nut (11) bildenden Wandteile (12) in den Innenraum des Hohlprofilabschnittes (10) gerichtet als Fixierstege für den Batterieblock (20) vorgesehen sind.

6. Gleichstrom-Versorgungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Batterieblock (20) aus einer Reihe von nebeneinander angeordneten Batteriezellen besteht, die mittels aufgesetzter Kappen (21, 24) mit Verdrahtungsbrücken (22) elektrisch hinterein ander geschaltet sind.

7. Gleichstrom-Versorgungseinheit nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Reihen von Batteriezellen übereinander angeordnet und mittels Zwischenringen (23) elektrisch hintereinander oder parallel geschaltet sind.

8. Gleichstrom-Versorgungseinheit nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Reihen von Batteriezellen um einen halben Zellendurchmesser versetzt nebeneinander und ineinander verschachtelt angeordnet und mittels Kappen mit Verdrahtungsbrücken elektrisch hintereinander oder parallel geschaltet sind.

9. Gleichstrom-Versorgungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Batteriezellen in dem Batterieblock (20) mit ihren Zellengehäusen gegeneinander isoliert und von dem Hohlprofil abschnitt (10) elektrisch getrennt sind.

10. Gleichstrom-Versorgungseinheit nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kappen (21, 23, 24) des Batterieblockes (20) zur Isolierung der Zellen gehäuse der Batteriezellen gegeneinander und vom Hohlprofilabschnitt (10) und zur Abstützung des Batterieblocks (20) im Hohlprofilabschnitt (10) vorgesehen sind.

11. Gleichstrom-Versorgungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abdeckungen (16, 18) mit Lüftungsdurchbrüchen versehen sind.

12. Gleichstrom-Versorgungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß in eine Abdeckung (z. B. 18) ein Gebläse eingebaut ist.

13. Gleichstrom-Versorgungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse der in der Reihe des Batterieblockes (20) letzten Batteriezelle mit Minuspolarität wärmeableitend mit dem Hohlprofilabschnitt (10) in Verbindung steht oder verbunden ist.

14. Gleichstrom-Versorgungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zwischenraum zwischen dem Batterieblock (20) und dem Hohlprofilabschnitt (10) mittels eines gut wärmeleitenden, elektrisch nichtleitenden Füllstoffes ausgefüllt ist.

15. Gleichstrom-Versorgungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß über eine Abdeckung (z. B. 18) ein Anschlußkabel (27) eingeführt und mit dem Batterieblock (20) verbunden ist und
daß das freie Ende des Anschlußkabels (27) mit einem Adapter für den Batterieeinsatz für ein Elektrogerät mit Batterieaufnahme (28) versehen ist.

16. Gleichstrom-Versorgungseinheit nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Adapter (28) elektrische Schaltkreise, wie Spannungsüberwachung, Überlastungsschutz, Thermoschalter und dgl., untergebracht sind.