DE69919103T2

DE69919103T2 - Batteriesatz mit verbesserter Wärmeabstrahlung und Dichtung

Info

Publication number: DE69919103T2
Application number: DE1999619103
Authority: DE
Inventors: Masatoshi Sugiura; Youichi Kato; Kazuyuki Sakakibara
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 1998-10-15
Filing date: 1999-10-14
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2019-10-15
Also published as: US7211347B2; US20030096160A1; EP0994523A1; DE69919103D1; JP2000188091A; US6537694B1; JP3569152B2; EP0994523B1

Description

Diese Anmeldung beansprucht Priorität gegenüber der Japanischen Patentanmeldung Nr. 10.294071, eingereicht am 15. Oktober 1998 und der Japanischen Patentanmeldung Nr. 11-78343.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Batteriesätze. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Batteriesätze mit Zellen, welche in einem Gehäuse enthalten sind, und welche als Energiequellen für elektrische Werkzeuge verwendet werden.
Beschreibung des Stands der Technik
Im allgemeinen enthalten Batteriesätze für elektrische Werkzeuge freiliegende elektrische Anschlüsse zum Laden und Entladen. Wenn ein Batteriesatz an einem elektrischen Werkzeug angebracht wird, wird ein elektrischer Kontakt zwischen den Anschlüssen des Satzes und den Anschlüssen des Batteriehalters in dem Werkzeug hergestellt, um somit Energie an das Werkzeug zu liefern. Wenn der Ladepegel eines Batteriesatzes niedrig wird, wird der Satz in eine Batterieladevorrichtung gesetzt, um einen elektrischen Kontakt zwischen den Lade- und Entladeanschlüssen des Satzes und den Ladeanschlüssen der Batterieladevorrichtung aufzubauen, um somit ein neues Laden der Zellen in dem Satz zu ermöglichen.
Wenn die Zellen in einem Batteriesatz geladen werden, steigt die Temperatur der Zellen aufgrund einer Wärmeentwicklung in den Zellen selbst und aufgrund von Wärmeleitung aus dem Transformator der Ladevorrichtung. In bestimmten Zellen- Batterietypen, wie z. B. Nickelmetallhydridzellen, ist dieses Phänomen so schwerwiegend, daß die Betriebslebensdauer der Zellen verkürzt wird, sofern keine Gegenmaßnahmen unternommen werden. Eine Struktur für die Verhinderung einer Wärmeentwicklung in einem Batteriesatz ist in der Japanischen Veröffentlichten Ungeprüften Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 6-54209 offenbart. Diese Struktur beinhaltet in einer Ladevorrichtung ein Gebläse zum Zuführen von Luft zu den Anschlüssen, und Luftkanäle, welche durch die Zellen in dem Batteriesatz verlaufen und mit Öffnungen in Verbindung stehen, die in dem Batteriesatzgehäuse vorgesehen sind. Wenn der Batteriesatz in die Ladevorrichtung eingesetzt wird, sendet das Gebläse Luft durch die Zellen entlang der Kanäle, um eine Wärmeentwicklung in den Zellen zu verhindern.
Obwohl die vorstehende Struktur deutlich die Verschlechterung der Zellen durch Verhindern einer Wärmeentwicklung in den Zellen verringern kann, hat sie andere Nachteile. Beispielsweise kann Feuchtigkeit und anderes Fremdmaterial leicht in den Batteriesatz durch die Öffnungen in dem Gehäuse eintreten und die Zellen rosten lassen, was einen Austritt des Elektrolyten bewirken kann. Ferner kann leitendes Fremdmaterial einen Kurzschluß verursachen. Um durch den Eintritt von Fremdmaterial verursachte Probleme zu lösen offenbart die Japanische Veröffentlichte Geprüfte Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 37634 eine verbesserte Kombination eines Batteriesatzes und einer Ladevorrichtung. Der Batteriesatz ist mit verriegelten Türen versehen, welche sich öffnen, wenn der Satz in die Ladevorrichtung eingesetzt wird, und sich schließen, wenn der Satz aus der Ladevorrichtung entfernt wird, um somit Fremdmaterial draußen zu halten. Ein wesentlicher Nachteil dieser Struktur ist eine Zunahme in den Fertigungskosten aufgrund der Schiebetüren und Führungsvorsprünge, die aus der Ladevorrichtung für das Öffnen und Schließen der Tore hervor stehen. Ferner beschränkt das Vorhandensein von Führungsvorsprüngen die Batteriesatztypen, die in der Ladevorrichtung nachgeladen werden können, und verringert damit seine allgemeine Vielseitigkeit. Die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit des Mechanismus für die Betätigung der Schiebetüren ist etwas fraglich, da die relativ zerbrechlichen Führungsvorsprünge brechen können, wenn der Batteriesatz auf die Ladevorrichtung gesetzt wird.
WO94/02969 offenbart eine Batterie mit einem Stapel in Reihe geschalteter bipolarer flacher Akkumulatorzellen und wenigstens einem Wärmeradiatorelement angrenzend an wenigstens eine Akkumulatorzelle des Stapels, und welches einen Strömungskanal für ein elektrisch nicht-leitendes Kühlfluid zum Extrahieren der von den Akkumulatorzellen freigesetzten Wärme aus der Batterie, wobei das Radiatorelement aus einem elektrisch leitendem Material in elektrischen Kontakt mit dem bzw. den angrenzenden Akkumulatorelement(en) in einer solchen Weise, daß es nicht die Reihenschaltung der Akkumulatorzellen in dem Stapel unterbricht, besteht.
GB-A-2,289,977 offenbart eine Hochtemperaturbatterie für die Energieversorgung von elektrisch betriebenen Fahrzeugen, die thermisch isolierendes Gehäuse und ein Kühlsystem mit einem Kühlkörper aufweist, welcher innerhalb des thermisch isolierenden Gehäuses zum Kühlen der Zellen angebracht ist, durch welches Körperluft fließt und welche die thermisch isolierende Wand des Gehäuses lediglich mittels darauf angeordneten Lufteinlaß- und Luftauslaßverbindungselementen durchdringt, um eine bessere Kühlwirkung zu erzielen. Der Kühlkörper ist durch eine parallele Anordnung plattenförmiger Kühlkörperelemente ausgebildet, durch welche Luft strömt und welche als Hohlkörper ausgelegt sind, wobei die stangenförmig ausgebildeten Batteriezellen in dem Raum zwischen den Kühl körperelementen angeordnet sind, und ein Einlaßtrichter, welcher sich nach unten in der Breite erweitert, Kühlmittel über die Einlaßöffnungen aller Kühlkörperelemente verteilt, und ein Auslaßtrichter, welcher sich in Abwärtsrichtung in der Breite verschmälert, aus den Auslaßöffnungen aller Kühlkörperelemente strömendes Kühlmittel sammelt. Leitplatten können innerhalb jedes Kühlkörperelementes angeordnet sein.
Patent Abstracts of Japan, Vol 1995, No. 04 31^st May 1995 offenbart einen Adapter zur Verwendung beim Laden/Entladen einer Sekundärbatterie, die in einem mittels Funkbetrieb oder ein elektromotorischen Handsteuerung ferngesteuerten Modellflugzeug oder Modellauto montiert ist, und der eine effiziente Schnelladung ermöglich.
Ein zylindrisches Gehäuse, dessen Vorder- und Rückseite in der Längsrichtung geöffnet sind, ist mit einem Hauptgehäusekörper und einem Deckel ausgebildet, der an dem Hauptgehäusekörper so befestigt, daß er es öffnen und schließen kann. Oben und unten angeordnete Radiatoren sind an dem Innenboden des Gehäusehauptkörpers bzw. dem Innenboden der Abdeckung des Gehäuses befestigt, und ein Gebläse ist an der Öffnung des einen Endes des unterbringenden Gehäuses befestigt. Eine mit einer Ladeenergiequelle verbundene Sekundärbatterie wird von den unteren und oberen Teilen so gegen die Radiatoren gedrückt, daß sie in dazwischen eingeschlossen und in dem unterbringendem Gehäuse untergebracht ist. Wenn die Sekundärbatterie geladen wird, wird das Gebläse betrieben und ein Belüftungsrohr in dem Gehäuse aufgebaut.
Die vorliegende Erfindung ist in den Ansprüchen beansprucht.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können einen Batteriesatz mit einem einfachen Aufbau zum Verhindern sowohl einer internen Wärmeentwicklung als auch des Eintritts von Fremdmaterial bereitstellen, und einen Batteriesatz mit einem einfachen Aufbau, um die Haltbarkeit des Batteriesatzes durch Verringerung von Vibration und Stoß auf die Zellen zu verbessern.
Diese Struktur alleine (d. h., nicht in Kooperation mit irgendeiner anderen Struktur, wie z. B. einer Ladevorrichtung) erreicht leicht eine Verhinderung der Wärmeentwicklung in der Zelle in dem Batteriesatz und eine Verhinderung des Eintrittes von Fremdmaterial in das Innengehäuse, und verlängert somit die Betriebslebensdauer der Zellen und verhindert den Austritt von Elektrolytlösung und ein Kurzschließen aufgrund von Rosten.
Die Zellen können in eine Mehrzahl von Blöcken unterteilt sein und ferner wenigstens einen zwischen den Blöcken vorgesehenen zweiten Kanal aufweisen, wobei der wenigstens eine zweite Luftkanal in Verbindung mit dem ersten Luftkanal steht. Der zwischen den Zellenblöcken vorgesehene zweite Luftkanal kühlt die Zellen gleichmäßiger und verhindert daher effektiver eine Beschädigung der Zellen.
Die Radiatoreinrichtung kann eine Mehrzahl von Rippen enthalten, welche im allgemeinen parallel zu der Richtung des Luftstroms dadurch wenigstens in einem der ersten und zweiten Luftkanäle orientiert sind. Da die sich in der Richtung des Kühlluftstroms erstreckenden Rippen auf bestimmten Oberflächen erster und/oder zweiter Luftkanäle vorgesehen sind, wird die Wärme effektiver von den Zellen abgestrahlt.
Die Doppelgehäusestruktur mit zwischen den ersten und zweiten Gehäusen angeordnetem elastischem Material verringert effektiv die Übertragung von Stoß und Schwingung auf die Zellen, und verbessert damit die Haltbarkeit des Batteriesatzes.
Der Batteriesatz kann ferner einen in dem ersten Gehäuse vorgesehenen und mit dem ersten Luftkanal verbundenen Luf teinlaß aufweisen, während der erste Luftkanal durch Innenoberflächen des ersten Gehäuses und zusammenhängende Aussparungen gebildet wird, die in Außenoberflächen des zweiten Gehäuses vorgesehen sind.
Jedes von den ersten und zweiten Gehäusen kann eine im allgemeinen kastenförmige Form besitzen. Ferner kann der erste Luftkanal an in einer Oberseite des ersten Gehäuses vorgesehenen dem Einlaß beginnen, entlang einer ersten Innenseitenoberfläche des ersten Gehäuses fortschreiten, sich in zwei Zweige entlang zwei entgegengesetzten zweiten und dritten Innenseitenoberflächen des mit der ersten Innenseitenoberfläche verbundenen ersten Gehäuses verzweigen, und an ersten und zweiten Luftauslässen enden, die in einer vierten Innenseitenoberfläche des ersten Gehäuses vorgesehen ist.
Das zweite Gehäuse kann jeweils den ersten bis vierten Innenseitenoberflächen des ersten Gehäuses entsprechende erste bis vierte Außenseitenoberflächenenthalten, während die Radiatoreinrichtung einen Radiatorplatte mit im allgemeinen U-förmigem Querschnitt ist, welche zusammenhängend die ersten, zweiten und dritten Außenoberflächen des zweiten Gehäuses umgibt. Ferner können die Rippen auf Außenoberflächen der Radiatorplatte in dem ersten Kühlkanal ausgebildet sein.
Das elastische Material kann entlang oberen und unteren Kanten des ersten Gehäuses so angeordnet sein, daß der erste Luftkanal hermetisch von den Zellen isoliert ist.
Die Zellen können in zwei Blöcke unterteilt sein, und die Radiatoreinrichtung kann parallel zueinander angeordnete erste und zweite Radiatorplatten enthalten, wobei jede Radiatorplatte einen im allgemeinen U-förmigen Querschnitt besitzt und einen von den Zellenblöcken umgibt. Der zweite Luftkanal ist zwischen den Radiatorplatten ausgebildet.
Rippen können auf den Außenoberflächen der ersten und zweiten Radiatorplatten in dem zweiten Luftkanal ausgebildet sein.
Der Batteriesatz der Erfindung kann ferner einen dritten Luftauslaß aufweisen, welcher in der vierten Innenseitenoberfläche des ersten Gehäuses zwischen den ersten und zweiten Auslässen vorgesehen ist. In dieser Ausführungsform kann ein erstes Ende des zweiten Luftkanals mit dem ersten Luftkanalverbunden sein, und ein zweites Ende davon ist mit dem dritten Luftauslaß verbunden.
Um die Erfindung in einem bevorzugten Modus auszuführen, ist der zweite Luftkanal hermetisch von den Zellenblöcken isoliert.
Weitere allgemeine und spezifischere Aufgaben der Erfindung sind zum Teil offensichtlich und werden zum Teil aus den Zeichnungen und der Beschreibung, welche folgen ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER BEIGEFÜGTEN ZEICHNUNGEN
Für ein vollständigeres Verständnis der Art und der Aufgaben der vorliegenden Erfindung sollte auf die nachstehende detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen werden, in welchen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Batteriesatzes gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Explosionsansicht des in 1 dargestellten Batteriesatzes ist;
3 eine perspektivische Ansicht des in 1 dargestellten Batteriesatzes ist;
4 eine perspektivische Ansicht des in 1 dargestellten Batteriesatzes aus einem anderen Winkel als der Per spektive von 3 betrachtet ist, die eine Steuerung des Batteriesatzes darstellt;
5 ein vertikaler Querschnitt des in 1 dargestellten Batteriesatzes ist;
6 eine perspektivische Ansicht des in 1 dargestellten Batteriesatzes mit einem in abwechselnd einmal lang und zweimal kurz gestrichelten Linien dargestellten Außengehäuse und einem durch Pfeile angezeigten Luftrom ist;
7 eine perspektivische Ansicht eines Batteriesatzes einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
8 ein vertikaler Querschnitt des in 7 dargestellten Batteriesatzes ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevorzugte Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung werden hierin nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Batteriesatzes 1 gemäß der vorliegenden Erfindung, während 2 eine Explosionsansicht des Batteriesatzes 1 ist. Der Batteriesatz 1 besitzt eine doppelte Gehäusestruktur, welche im allgemeinen ein kubisches inneres Gehäuse 2 für die Aufnahme von acht Nickelmetallhydridzellen 4 in einer aufrechten Position und auch ein im allgemeinen kubisches Außengehäuse 3 für die Aufnahme des Innengehäuses 2 umfaßt. Die Nickelmetallhydridzellen (hierin nachstehend als NiMh-Zellen bezeichnet) 4 sind über Leitplatten 5 in Reihe geschaltet. Das Innengehäuse 2 enthält eine Basisplatte 6, auf welcher die NiMh-Zellen 4 platziert sind, und eine Abdeckung 7, die über der Basisplat te 6 angeordnet ist. Das Innengehäuse 2 enthält ferner zwei Verbindungsabschnitte 8, welche sich jeweils von der Basisplatte 6 und der Abdeckung 7 aus erstrecken, um die Abdeckung 7 mit der Basisplatte 6 zu verbinden. Die Verbindungsabschnitte 8 überdecken die Seitenwände der NiMh-Zellen 4, welche angrenzend an die Verbindungsabschnitte angeordnet sind, und legen somit die Seitenwände der anderen Zellen 4 frei. Ferner ist in dem Innengehäuse 2 eine Aluminiumradiatorplatte 9 mit einem im allgemeinen U-förmigen horizontalen Querschnitt für die Abstrahlung von den NiMh-Zellen 4 erzeugter Wärme enthalten. Wie es in den 3 und 4 dargestellt ist, deckt, wenn die Radiatorplatte 9 zwischen der Basisplatte 6 und der Abdeckung 7 angeordnet ist, diese die freiliegenden Seitenwände der NiMh-Zellen 4 ab, und schließt somit vollständig die Zellen 4 zusammen mit der Basisplatte und der Abdeckung 7 mit Ausnahme der Abschnitte 6 der Zellen, die mit Lade- und Entladeanschlüssen verschweißt sind, ein. Die Anschlüsse 12 stehen in Kontakt mit den Elektroden der Anschlüsse. Die Innenoberfläche der Radiatorplatte 9 ist mit einem gut wärmeleitenden Isolator abgedeckt, welcher mit den NiMH-Zellen 4 in Kontakt steht. Die Außenoberflächen der zwei parallelen Endwände der Radiatorplatte sind mit einer Mehrzahl langgestreckter paralleler Rippen 10 versehen.
Gemäß 2 bis 4 sind eine Mehrzahl paralleler Führungsplatten 11 auf der Oberseite der Abdeckung 7 aufgerichtet. Zwischen den Führungsplatten 11 sind die Ladeanschlüsse 12 und verschiedene Anschlüsse 15 einschließlich eines Temperatur-Detektionsanschlusses, der mit einem Temperatursensor 13 verbunden ist, welcher auf einer der Zellen 4 angebracht ist, und mit einer Steuerung 14, die auf den Verbindungsabschnitten 8a vorgesehen ist, verbundene Datenübertragungsanschlüssen angeordnet.
Gemäß den 2 und 3 enthält das Innengehäuse 2 ferner einen oberen Abschnitt 16, welcher zwischen den Ladeanschlüssen 12 in der Nähe der Führungsplatten 11 ausgebildet ist. Der obere Abschnitt 16 deckt die Oberseite der Abdeckung 7 ab und erstreckt sich nach unten zu einer Seitenwand 7a, die auf der gegenüberliegenden Seite des Verbindungsabschnittes 8 des Gehäuses 2 angeordnet ist. Zwei Trennwände 17 sind auf den Seitenrändern des oberen Abschnittes 16 aufgerichtet und erstrecken sich von der vertikalen Wand des oberen Abschnittes 16 zu der Seitenwand 7a. Die Trennwände 17 und der obere Abschnitt 16 definieren eine Nut 18, welche mit einer vertikal in der Seitenwand 7a vorgesehenen Aussparung 19 verbunden ist ist.
Gemäß 1 und 2 beinhaltet das Außengehäuse 3 ein kastenförmiges Hauptgehäuse 20, welche nahezu vollständig das Innengehäuse 2 einschließt, und einen Deckel 21, welcher auf die obere Öffnung des Hauptgehäuses 20 geschweißt ist. Die Oberseite des Deckels 21 enthält einen Verbinder 22, welcher die Oberseiten der Führungsplatten 11 des Innengehäuses abdeckt und daran anliegt und Schlitze 23 enthält, die zu den zwischen den Führungsplatten 11 vorgesehenen Anschlüssen ausgerichtet sind. Wie es auch in 5 dargestellt ist, erstreckt sich ein Paar von Trägern 24 von den zwei äußeren Schlitzen 23 aus, so daß sie einen im wesentlichen T-förmigen Querschnitt gemäß Darstellung im Querschnitt von 5 besitzen. Wenn die Träger 24 in der Richtung parallel zu den Schlitzen 23 in dem in einem Gehäuse eines elektrischen Arbeitswerkzeugs vorgesehenen Halterungsabschnitt eingeschoben werden, wird der elektrische Kontakt zwischen den Anschlüssen des Batteriesatzes und dem Werkzeug aufgebaut, wenn der Batteriesatz 1 an dem Arbeitswerkzeug angebracht ist. Zwei Verriegelungstasten 25 sind auf dem Hauptgehäuse 20 des Außengehäuses 3 unter den Trägern 24 vorgesehen und werden von (nicht dargestellten) Blattfedern nach außen vorgespannt. Jeder von den Verriegelungstasten 25 enthält auf ihrer Oberseite einen Anschlag 26 mit einem dreieckigen Querschnitt. Wenn der Verbinder 22 in den Halterabschnitt des Arbeitswerkzeugs eingeschoben wird, wandern die Anschläge 26 über entsprechende Anschläge des Werkzeugs und greifen in diese ein, und verhindern somit, daß der Verbinder 22 von dem Werkzeug getrennt wird. Zusätzlich enthält der Verbinder 22 eine entlang den oberen Rändern der Trennwände 17 geneigte Oberfläche, um somit den oberen Abschnitt 16 von oben abzudecken, außer wenn ein Lufteinlaß 27 vorgesehen ist.
Gemäß 2 und 5 sind Nuten 28 mit einem L-förmigen Querschnitt entlang den Ecken und oberen Seitenrändern der Abdeckung 7 ausgebildet, während eine ähnliche Nut 29 mit einem L-förmigen Querschnitt entlang den Ecken und drei unteren Rändern der Basisplatte 6 ausgebildet ist. Elastische Elemente 30 bestehend aus Gummi, Schwamm oder einem anderen geeigneten Material welche einen quadratischen Querschnitt besitzen, sind zwischen den Nuten 28 und 29 und dem Außengehäuse 3 angeordnet. Gemäß 6 sind zwei Luftauslässe 31 (einer ist nur dargestellt) in den Abschnitten des Hauptgehäuses 20 vorgesehen, die den zwei Enden der Radiatorplatte 9 gegenüberliegen. Wenn das Innengehäuse 2 in das Außengehäuse 3 eingesetzt ist, wird ein gegabelter Luftkanal 32 zwischen den Innen- und Außengehäusen 2 und 3 ausgebildet, der an dem Lufteinlaß 27 des Außengehäuses 3 beginnt und die Luftauslässe 31 des Außengehäuses entlang der Nut 18, der Aussparung 19 und der Radiatorplatte 9 des Innengehäuses 2 erreicht. Die elastischen Elemente 30 verschließen zusätzlich den Luftkanal 32, um so den Durchtritt von den Anschlüssen und den freiliegenden Flächen der Zellen 4 zu isolieren.
Wenn der Batteriesatz ein auf eine (nicht dargestellte) Ladevorrichtung durch Aufschieben des Satzes 1 in die Ladevorrichtung in derselben Weise wie vorstehend bezüglich der Befestigung des Satzes an einem Arbeitswerkzeug beschrieben, aufgesetzt ist, beginnen die NiMH-Zellen 4 Wärme zu entwickeln. Gemäß Darstellung in 6 tritt ein von dem Gebläse in der Ladevorrichtung erzeugter Luftstrom in den Kanal 32 bei dem Lufteinlaß 27 ein und verlässt den Kanal bei den Auslässen 31. Da die Radiatorplatte 9, welche in Kontakt mit den Zellen 4 steht, entlang des Luftkanals 32 angeordnet ist und somit in Verbindung mit der Außenseite des Batteriesatzes 1 steht, entfernt der Luftstrom die Wärme aus den Zellen über die Radiatorplatte 9. Dieses verhindert die Wärmeentwicklung der Zellen und minimiert die Verschlechterung der Zellen 4.
Die Zellen erzeugen auch Wärme, wenn der Batteriesatz in ein elektrisches Kraftwerkzeug als eine Energiequelle eingesetzt ist. Jedoch erzeugt das Gebläse für die Kühlung des Motors des Werkzeugs einen Luftstrom durch den Luftkanal 32, welcher in ähnlicher Weise einen übermäßigen Temperaturanstieg in den Zellen 4 verhindert. Insbesondere die auf der Radiatorplatte 9 vorgesehenen Rippen 10 ermöglichen die Abstrahlung von Wärme durch Vergrößerung der Fläche des Kanals 32, die mit der Luft in dem Kanal in Kontakt steht.
Da der Batteriesatz 1 eine doppelte Gehäusestruktur, die das Innengehäuse 2 innerhalb des Außengehäuses 3 plaziert, und die elastischen Elemente 30, welche den Luftkanal 32 verschließen, besitzt, bleibt jedes Wasser oder andere Fremdmaterial, das in den Batteriesatz eintritt, in dem Kanal 32 eingeschlossen und aus dem Innengehäuse 2 ausgeschlossen. Demzufolge stellt diese Struktur einen Schutz gegenüber dem Rosten der Zellen 4, dem Austritt Elektrolyt und gegen Kurzschluß bereit. Gemäß der ersten Ausführungsform erreicht da daher die Struktur des Batteriesatzes 1 selbst (d. h., nicht in Kooperation mit irgendeiner anderen Struktur, wie z. B. einer Ladevorrichtung) leicht eine Verhinderung der Wärmeentwicklung in den Zellen 4 und eine Verhinderung eines Eintrittes von Fremdmaterial in das Innengehäuse 2.
Ferner unterstützen die zwischen dem Innengehäuse 2 und dem Außengehäuse 3 angeordneten elastischen Elemente 30 sicher das zweite Innengehäuse 2, um so einem externen Stoß und Vibration ohne Rütteln abzufedern. Dieses Merkmal macht die Struktur zu einem geeigneten Behälter einer Energiequelle für elektrische Arbeitswerkzeuge, welche schweren Stößen oder Schwingungen unterworfen sind. Insbesondere werden weder die Leitplatten 5 noch die Lade- und Entladeanschlüsse 12 aus ihrer Punktverschweißung in dieser dauerhaften Struktur unter normalen Betriebsbedingungen gelöst. Zusätzlich verschließen die elastischen Elemente 30 vorteilhaft den Luftkanal 32.
Zweite Ausführungsform
In der Struktur der ersten Ausführungsform können, wenn eine große Anzahl von NiMH-Zellen in dem Innengehäuse enthalten sind, einige Zellen nicht in Kontakt mit der Radiatorplatte angeordnet werden, womit eine Wärmeentwicklung und somit Verschlechterung dieser Zellen nicht verhindert werden kann. Eine alternative Struktur, welche für die Aufnahme einer großen Anzahl von Zellen geeignet ist, wird hierin nachstehend unter Bezugnahme auf die 7 und 8 beschrieben, in welchen identische oder ähnliche Bezugszahlen oder Ziffern identische oder ähnliche Teile oder Elemente durch die verschiedenen Ansichten hindurch bezeichnen. Daher wird die Beschreibung derartiger Elemente zur Vermeidung von Redundanz unterlassen.
7 ist eine Explosionsansicht eines Batteriesatzes 101, welcher ein Innengehäuse 102 beinhaltet, das vierund zwanzig NiMH-Zellen 4 enthält, welche in zwei Blöcke 133 mit zwölf Zellen unterteilt sind. Der Batteriesatz 101 enthält ferner zwei Radiatorplatten 134 mit Rippen 135, welche jeden Block 133 der Zellen 4 umgeben, um so zwischen den Blöcken 133 einen zweiten Luftkanal 136 auszubilden, der mit einem Luftkanal 132 verbunden ist. Der zweite Luftkanal 136 steht mit der Außenseite des Batteriesatzes 101 über einen Luftauslaß 137 in Verbindung (der Querschnitt dieser Öffnung ist auf den jedes Luftauslasses 130 aufgrund der Steuerung 14 begrenzt). Zusätzlich sind obere und untere Führungsschienen 138 auf der Basisplatte 106 und der Abdeckung 107 für jede Radiatorplatte 134 angeordnet. Die Führungsschienen 138 unterstützen die Radiatorplatten 134 zwischen der Basisplatte 106 und der Abdeckung 107 und verschließen das Innengehäuse 102.
Wie in der ersten Ausführungsform verhindert die zweite Ausführungsform eine Wärmeentwicklung in den Zellen 4 und stellt eine Stoßabsorption und eine Schutz vor Staub bereit. Gemäß der zweiten Ausführungsform ermöglicht insbesondere der zwischen den zwei Blöcken 133 der Zellen 4 ausgebildete zweite Luftkanal 136 der Luft dadurch von dem Kühlgebläse der Ladevorrichtung oder des elektrischen Kraftwerkzeuges zu strömen und an dem Auslaß 137 auszutreten, um somit den Kühleffekt zu verstärken. In der Struktur der zweiten Ausführungsform steht jede Zelle 4 mit einer der Radiatorplatten 134 in Kontakt, so daß die Zellen gleichmäßig gekühlt werden, und somit die Verschlechterung der Zellen 4 aufgrund von Wärmeentwicklung trotz der großen Anzahl der in dem Batteriesatz 101 enthaltenen Zellen minimiert wird.
Der Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet, an den sich die vorliegende Erfindung richtet, wird erkennen, daß Batteriesätze in mehr als zwei Blöcke unterteilt werden können, indem zwei oder mehr zweite Luftkanäle vorgesehen werden. Ebenso ist die Konfiguration des zweiten Luftkanals 136 nicht auf die in der zweiten Ausführungsform beschriebene beschränkt; der Luftkanal kann in der Form eines Kreuzes, oder in einem Gitter oder einem anderen geeigneten Muster ausgebildet sein.
In den vorstehenden Ausführungsformen ist jeder von den Luftkanälen 32 und 132 zwischen den ebenen Innenoberflächen des Außengehäuses 3 (103) und der Nut 18 (118), der Aussparung 19 (119) und der Radiatorplatte 9 (den Radiatorplatten 134) des Innengehäuses 2 (102) ausgebildet. Es sollte angemerkt werden, daß derselbe Effekt durch die Bereitstellung ähnlicher zusammenhängender Strukturen auf den Innenoberflächen des Außengehäuses und durch Ausführen der inneren Oberflächen des Innengehäuses in ebener Weise erzielt werden kann. Ferner können, wenn die Steuerung 14 nicht vorgesehen ist, die Verbindungsabschnitte 8 (108) verschmälert werden, so daß die Radiatorplatte 9 (die Radiatorplatten 134) im wesentlichen den gesamten Umfang (bzw. Umfänge) des Zellenblocks (bzw. der Blöcke) umgeben können. Zusätzlich kann die Radiatorplatte 9 (die Radiatorplatten 134) höher ausgebildet werden, um so die Fläche in Kontakt mit den Zellen 4 zu erhöhen. Die Rippen 10 (35) können auf der Außenoberfläche der Radiatorplatte 9 (den Radiatorplatten 134) unter der Seitenwand 7a des Innengehäuses 2 (102) vorgesehen werden. Bei jeder der vorstehenden Ausführungsform ist ein isolierendes Material zwischen der Innenoberfläche des Innengehäuses vorgesehen; jedoch kann ein derartiges Material statt dessen auf den Zellen 4 vorgesehen sein.
Ferner können, wenn ein Verschließen des Luftkanals (bzw. der Luftkanäle) nicht erforderlich ist, die elastischen Elemente 30 (130) nur auf den acht Ecken zwischen den Innen- und Außengehäusen vorgesehen sein. Alternativ können derartige elastische Elemente in der Form von Blechen vorgesehen sein, welche zwischen den Innen- und Außengehäusen angeordnet sind, außer dort, wo der Luftkanal bzw. die Luftkanäle angeordnet sind.
Wie es vorstehend beschrieben wurde, werden beide Batteriesätze 1 und 101 in einer Ladevorrichtung und einem elektrischen Kraftwerkzeug durch Einschieben des Verbinders 22 (122) in die Batteriesatzhalterabschnitte der Ladevorrichtung und des Werkzeugs platziert. Alternativ kann der Batteriesatz mit einem zylindrischen Abschnitt versehen sein, welcher in dem Batteriehalter der Ladevorrichtung und des Werkzeugs eingeführt wird. In diesem Falle können abhängig von der Struktur welche für die Befestigung der Batteriesätze an den Werkzeugen und Ladevorrichtungen verwendet wird, die Form und/oder die Stellen der Lufteinlässe und Auslässe verändert sein. Beispielsweise kann der Lufteinlaß 27 auf einer Seitenoberfläche des Außengehäuses 3 vorgesehen sein, während die Luftauslässe 31 oder 137 auf der Bodenoberfläche des Außengehäuses 3 vorgesehen sein können. Zusätzlich können diese Öffnungen in eine Mehrzahl kleiner Öffnungen oder Schlitze unterteilt sein. Keiner von den Batteriesätzen muß eine doppelte Gehäusestruktur enthalten, welche Innen- und Außengehäuse wie vorstehend beschrieben umfaßt. Beispielsweise kann, wenn mit der Radiatoreinrichtung abgedeckte erste und zweite Luftkanäle in einem verschlossenen Zustand in einem Gehäuse so vorgesehen sind, daß die Radiatoreinrichtung in Kontakt mit den Zellen steht, eine Abstrahlung von Wärme aus den Zellen und der Schutz der Zellen gegenüber Schmutz und Feuchtigkeit erzielt werden. In diesem Falle können erste und zweite Luftkanäle durch das Gehäuse hindurch ausgebildet sein.
Auswirkungen der Erfindung
Die Strukturen gemäß der vorliegenden Erfindung selbst (d. h., nicht in Kooperation mit irgendeiner anderen Struktur, wie z. B. einer Ladevorrichtung) erreicht leicht die Verhinderung einer Wärmeentwicklung in den Zellen in dem Batteriesatz und die Verhinderung des Eintritts von Fremdmaterial in das Innengehäuse, und verlängert somit die Betriebslebensdauer der Zellen und verhindert einen Austritt der Elektrolytlösung und einen Kurzschluß aufgrund von Rosten.
Die Doppelgehäusestruktur gemäß der vorliegenden Erfindung, in welcher ein Innengehäuse in einem Außengehäuse mit Luftkanälen und elastischen Elementen zwischen den zwei Gehäusen vorgesehen ist, verringert die Übertragung von Stoß und Vibration auf die Zellen und verbessert somit die Haltbarkeit des Batteriesatzes.
Äquivalente
Man sieht somit, daß die vorliegende Erfindung effizient die vorstehend beschriebenen Aufgaben von denen, die aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich wurden, erfüllt. Da weitere Elemente modifiziert, verändert und ausgewechselt werden können, ohne von dem Schutzumfang oder dem Erfindungsgedanken der wesentlichen Eigenschaften der vorliegenden Erfindung abzuweichen, dürfte es sich verstehen, daß die vorstehenden Ausführungsformen nur eine Darstellung und in keinerlei Weise einschränkend sind. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird nur durch die Begriffe der beigefügten Ansprüche eingeschränkt.

Claims

Batteriesatz (1), aufweisend: ein erstes Gehäuse (3); ein zweites Gehäuse (2), kleiner als das erste Gehäuse (3), wobei das zweite Gehäuse (2) eine Mehrzahl von Zellen (4) enthält und innerhalb des ersten Gehäuses (3) angeordnet ist, und wobei ein erster Luftkanal (32) zwischen den ersten und zweiten Gehäusen (3, 2) ausgebildet ist; das zweite Gehäuse (2) eine Radiatoreinrichtung (9) enthält, die in Kontakt mit den Zellen (4) angeordnet ist, wobei die Radiatoreinrichtung (9) wenigstens eine Oberfläche (10) zum Abstrahlen von aus den Zellen (4) geleiteter Wärme besitzt; der erste Luftkanal (32) zumindest teilweise durch wenigstens eine Oberfläche (10) der Radiatoreinrichtung (9) ausgebildet wird, wobei der erste Luftkanal (32) von den Zellen (4) getrennt ist; wenigstens einen Luftauslaß (31), der in dem ersten Gehäuse (3) ausgebildet und mit dem ersten Luftkanal (32) verbunden ist; und ferner aufweisend ein elastisches Material (30), das zwischen den ersten und zweiten Gehäusen (3, 2) angeordnet ist.
Batteriesatz nach Anspruch 1, wobei die Zellen (4) in eine Mehrzahl von Blöcken (133) unterteilt sind, und ferner wenigstens einen zweiten Kanal (136) aufweisend, der zwischen den Blöcken vorgesehen ist, wobei der wenigstens eine zweite Luftkanal (136) mit dem ersten Luftkanal (132) in Verbindung steht.
Batteriesatz (1) nach Anspruch 1, wobei die Radiatoreinrichtung (9) eine Mehrzahl von Rippen (10) enthält, welche im allgemeinen parallel zu der Richtung des Luftstroms durch den ersten Luftkanal (32) orientiert sind.
Batteriesatz (1) nach Anspruch 2, wobei die Radiatoreinrichtung (9) eine Mehrzahl von Rippen (133) enthält, welche im allgemeinen parallel zu der Richtung des Luftstroms in wenigstens einem von den ersten und zweiten Luftkanälen (132, 136) orientiert sind.
Batteriesatz (1) nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen Lufteinlaß (27), der in dem ersten Gehäuse (3) vorgesehen und mit dem ersten Luftkanal (32) verbunden ist, wobei der erste Luftkanal (32) durch Innenoberflächen des ersten Gehäuses (3) definiert ist und zusammenhängende Aussparungen in Außenoberflächen des zweiten Gehäuses (2) vorgesehen sind.
Batteriesatz (1) nach Anspruch 5, wobei jedes von den ersten und zweiten Gehäusen (3, 2) eine im allgemeinen kastenförmige Form besitzt, und wobei ferner der erste Luftkanal (32) bei dem an der oberen Oberfläche des ersten Gehäuses (3) vorgesehenen Einlaß (27) beginnt, entlang einer ersten Innenseitenoberfläche des ersten Gehäuses (3) fortschreitet, sich in zwei Zweige entlang zwei gegenüberliegenden zweiten und dritten Innenseitenoberflächen des ersten Gehäuses (3), die mit der ersten Innenseitenoberfläche verbunden sind, verzweigt, und bei ersten und zweiten Luftauslässen (31) endet, die in einer vierten Innenseitenoberfläche des ersten Gehäuses (3) vorgesehen sind.
Batteriesatz (1) nach Anspruch 6, wobei das zweite Gehäuse (2) erste bis vierte Außenseitenoberflächen enthält, die jeweils den ersten bis vierten Innenseitenoberflächen des ersten Gehäuses (3) entsprechen, wobei die Radiatoreinrichtung eine Radiatorplatte (9) mit einem im allgemeinen U-förmigen Querschnitt ist, welche zusammenhängend die ersten, zweiten und dritten Außenoberflächen des zweiten Gehäuses umgibt, und wobei ferner die Rippen (10) auf Außenoberflächen der Radiatorplatte (9) in dem ersten Luftkanal (32) ausgebildet sind.
Batteriesatz (1) nach Anspruch 7, wobei das elastische Material (30) entlang oberen und unteren Kanten des ersten Gehäuses (3) so angeordnet ist, daß der erste Luftkanal (32) hermetisch von den Zellen (4) isoliert ist.
Batteriesatz (1) nach Anspruch 6, wobei die Zellen (4) in zwei Blöcke (113) unterteilt sind, und die Radiatoreinrichtung erste und zweite Radiatorplatten (134) parallel angeordnet umfaßt, wobei jede Radiatorplatte einen im allgemeinen U-förmigen Querschnitt besitzt und einen von den Zellenblöcken umgibt, und wobei ferner der zweite Luftkanal (136) zwischen den Radiatorplatten (134) ausgebildet ist.
Batteriesatz (1) nach Anspruch 9, wobei die Rippen (135) auf Außenoberflächen der ersten und zweiten Radiatorplatten (134) in dem zweiten Luftkanal (136) vorgesehen sind.
Batteriesatz (1) nach Anspruch 9, ferner aufweisend. einen dritten Luftauslaß, der in der vierten Innenseitenoberfläche des ersten Gehäuses zwischen den ersten und zweiten Auslässen (137) ausgebildet ist, wobei ein erstes Ende des zweiten Luftkanals (136) mit dem ersten Luftkanal (132) verbunden ist und dessen zweites Ende mit dem dritten Auslaß verbunden ist.
Batteriesatz (1) nach Anspruch 9, wobei der zweite Luftkanal (136) hermetisch von den Zellenblöcken isoliert ist.
Verfahren zum Verhindern von Wärmeentwicklung in den Zellen eines Batteriesatzes (1) gemäß Anspruch 1, welches das Einführen von Luft in das erste Gehäuse (3) an der Radiatoreinrichtung (9) in Kontakt mit den Zellen (4) vorbei und danach aus dem ersten Gehäuse (3) heraus umfaßt.