DE69931665T2 - Batteriekühlsystem - Google Patents

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Robert G. Reiterstown Maryland Moores Jr.
Rouse R. New Park Pennysylvania Bailey Jr.
Robert Bel Air Maryland Bradus
John R. Baltimore Maryland Cochran
Lee W. Hunt Valley Maryland Ramstrom
Douglas L. Baltimore Maryland Kreiser
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Black and Decker Inc
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Batteriekühlsysteme für schnurlose angetriebene Werkzeuge.
  • Schnurlose angetriebene Werkzeugvorrichtungen, die wiederaufladbare Batterien verwenden, sind am Arbeitsplatz und auch im Haus weit verbreitet. Normalerweise werden in diesen Vorrichtungen Nickel-Kadmium- oder Nickelmetall-Hydridzellen verwendet. Da die Vorrichtungen mehrere Batteriezellen verwenden, sind die Batteriezellen normalerweise zu Batterieeinheiten zusammengefasst. Diese Batterieeinheiten sind mit den schnurlosen Vorrichtungen gekoppelt und an der Vorrichtung befestigt. Die Batterieeinheit kann aus der schnurlosen Vorrichtung herausgenommen und in einer Batterieladeeinrichtung aufgeladen oder in der schnurlosen Vorrichtung selbst aufgeladen werden.
  • Wenn die schnurlose angetriebene Werkzeugvorrichtung benutzt wird, fließt Strom durch die Batterien, um die schnurlose Vorrichtung anzutreiben. Da der Strom den Batterien entnommen wird, wird in der Batterieeinheit Wärme erzeugt. Auch während des Ladens der Batterieeinheit sammelt sich während des Ladevorgangs Wärme an. Die beim Entladen der Batterien sowie bei ihrem Wiederaufladen erzeugte Wärme, die zu erhöhten Temperaturen führt, kann einen starken Einfluss auf die Lebensdauer und die Leistung der Batterien haben. Damit die Batterien korrekt geladen werden, müssen sie sich unterhalb einer gewünschten Schwellentemperatur befinden, und die Temperaturdifferenz zwischen den Zellen in der Batterieeinheit sollte minimiert werden. Entsprechend wird die Lebensdauer der Batterie verkürzt, wenn die Batterie beim Gebrauch zu warm wird. Weiterhin ist eine Batterie zu kalt zum Laden, und sie muss vor dem Laden erwärmt werden, wenn sie sich unterhalb einer bestimmten Schwellentemperatur befindet. Es ist daher wünschenswert, die Batterien in einem gewünschten Temperaturbereich zu halten, um eine optimale Leistung sowie ein optimales Laden zu erreichen.
  • Ferner enthalten Batterieeinheiten bestimmte Batteriezellen, die nahe zu den äußeren Wänden der Einheit liegen, während andere Batteriezellen von anderen Batteriezellen umgeben sind. Die näher zu den Außenwänden liegenden Zellen weisen eine bessere Wärmeleitfähigkeit zur äußeren Umgebung auf als die Zellen, die von anderen Zellen umgeben sind. Wenn sich eine Batterieeinheit an der schnurlosen Vorrichtung entlädt, ist die erzeugte Wärmemenge in jeder Zelle annähernd gleich. In Abhängigkeit vom Wärmepfad zur Umgebung erreichen jedoch die unterschiedlichen Zellen unterschiedliche Temperaturen. Ferner erreichen während des Ladevorgangs aus den gleichen Gründen unterschiedliche Zellen unterschiedliche Temperaturen. Somit ist, wenn sich eine Zelle in Bezug auf die anderen Zellen bei einer höheren Temperatur befindet, ihr Lade- oder Entladewirkungsgrad ein anderer, und sie kann daher schneller als die anderen Zellen laden oder entladen. Das führt zu einer Leistungsverringerung der gesamten Einheit.
  • DE 32 42 901 offenbart einen Hochtemperatur-Akkumulator mit mehreren in einem Gehäuse enthaltenen Batteriezellen, einem Belüftungssystem mit einem Einlass und einem Auslass zum Ermöglichen der Bewegung von Kühlluft um die Batterieeinheit herum und mit einer Wärmesenke zum Ableiten von Wärme von einer Zelle oder von mehreren Zellen.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine herausnehmbare Batterieeinheit für ein schnurloses angetriebenes Werkzeug zur Verfügung gestellt mit
    einem Gehäuse, in dem eine oder mehrere Zellen vorhanden sind, gekennzeichnet durch ein im Gehäuse vorgesehenes Belüftungssystem, um Luft durch das Gehäuse hindurchtreten zu lassen, und
    einem der Batterieeinheit zugeordneten Mechanismus zum Ableiten von Wärme im Gehäuse der Batterieeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus eine Wärmesenke mit mehreren Rippen zum Ableiten von Wärme von einer oder mehreren Zellen aufweist und die Wärmesenke im Bereich mit Zellen höherer Temperatur eine erhöhte Rippenkonzentration hat.
  • Der Mechanismus kann Luftführungen zum Bewegen von Luft zur einen Zelle oder den mehreren Zellen haben. Der Mechanismus kann einen Lüfter zum Hindurchdrücken von Luft durch das Belüftungssystem haben, um Wärme aus dem Gehäuse der Batterieeinheit zu verteilen, und der Lüfter kann sich im Gehäuse der Batterieeinheit befinden.
  • Der Mechanismus im Gehäuse kann mit mehreren Zellen gekoppelt sein, um die Temperatur der mehreren Zellen auszugleichen, und er kann Luftführungen zum Bewegen der Luft um auf höherer Temperatur befindliche Zellen der einen oder mehreren Zellen aufweisen.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein schnurloses angetriebenes Werkzeug zur Verfügung gestellt, das ein Werkzeuggehäuse mit einem Mechanismus zum Koppeln mit einer herausnehmbaren Batterieeinheit und mit einer herausnehmbaren Batterieeinheit, wie sie vorher beschrieben ist, enthält. Das angetriebene Werkzeug kann eine Batterieladeeinrichtung zum Laden der Batterieeinheit aufweisen, und die Batterieladeeinrichtung weist einen Mechanismus zum Bewegen von Luft durch das Belüftungssystem des Gehäuses der Batterieeinheit auf.
  • Gemäß weiteren Aspekten der Erfindung können verschiedene der vorher angeführten Merkmale miteinander kombiniert werden, um zusätzliche Vorteile zu erzielen.
  • Zusätzliche Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind aus der ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführung, den beigefügten Ansprüchen und aus den beigefügten Zeichnungen zu erkennen oder können durch das Ausführen der Erfindung erkannt werden.
  • Die beigefügten Zeichnungen, die in die Beschreibung einbezogen sind und ein Teil von dieser sind, stellen eine Ausführung der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung der Prinzipien der Erfindung. In den Zeichnungen kennzeichnen gleiche Bezugszahlen gleiche Teile.
  • 1 ist eine teilweise Querschnittsansicht eines schnurlosen angetriebenen Werkzeugs und einer Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine teilweise Querschnittsansicht einer Batterieeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführung einer Batterieeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 4A ist eine Querschnittsansicht einer anderen Batterieeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 4B ist eine Ansicht der Batterieeinheit aus 4A.
  • 4C ist eine Querschnittsansicht einer anderen Batterieeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 5 ist eine andere Querschnittsansicht einer Batterieeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 6 ist eine weitere Querschnittsansicht einer anderen Ausführung einer Batterieeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 7 ist eine weitere Querschnittsansicht einer Batterieeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 8 ist eine Querschnittsansicht eines Zusatzlüftermoduls gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 9 ist eine perspektivische Ansicht einer Ladeeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 10 ist eine Querschnittsansicht des Zusatzlüftermoduls, gekoppelt mit der Ladeeinrichtung aus 9, gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 11 ist eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführung der Ladeeinrichtung aus 9 gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 12 ist eine Querschnittsansicht, ähnlich der aus 8, einer anderen Ausführung eines Zusatzlüfters gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 13 ist eine perspektivische Ansicht einer Batteriekühleinrichtung/Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 14 ist eine Längs-Querschnittsansicht aus 13.
  • 15 ist eine der 14 ähnliche Ansicht einer zusätzlichen Ausführung der Batteriekühleinrichtung/Heizeinrichtung.
  • Bezug auf die Figuren nehmend, ist dort eine schnurlose Vorrichtung dargestellt und mit der Bezugszahl 20 gekennzeichnet. Die schnurlose Vorrichtung weist normalerweise ein Zweischalengehäuse 22 auf. Das Gehäuse 22 hat einen Mechanismus 24 zum Koppeln mit einem Abschnitt einer Batterieeinheit 26. Die schnurlose Vorrichtung 20 weist elektrische Elemente 28 zum Koppeln mit den elektrischen Elementen der Batterieeinheit 29 auf. Weiterhin enthält die Vorrichtung einen Kippschalter 30, der den Motor 32 im Gehäuse 22 einschaltet.
  • Die Batterieeinheit 26 hat ein Gehäuse 34, das mehrere Batteriezellen 36 enthält. Weiterhin weist das Gehäuse 34 ein Belüftungssystem 38 auf, um ein Fluid durch das Gehäuse 34 hindurchtreten zu lassen und dieses um die Zellen 36 zu bewegen, um Wärme von den mehren Zellen 36 in die Umgebungsluft abzuleiten. Das Belüftungssystem 38 hat normalerweise mindestens einen Einlass 40 und einen Auslass 42. Einlass und Auslass sind normale Öffnungen oder Schlitze im Gehäuse 34. Weiterhin ist im Gehäuse 26 ein Kanal 44 ausgebildet und mit dem Einlass 40 ausgerichtet, um die Fluidströmung um die Batteriezellen 36 herum zu verteilen, so dass alle Batteriezellen 36 gekühlt werden. Vorzugsweise strömt das Fluid koaxial in Bezug auf die Achsen der Batterien 36. Wenn das Fluid in den Kanal 44 eintritt, wird es daher über die Batteriezellen geleitet und strömt nicht über eine Zelle zur nächsten Zelle, usw., sondern gleichzeitig über eine Anzahl von Zellen, so dass das Fluid, das durch das Gehäuse hindurchtritt, nicht durch die erste Zelle erwärmt und dann über die zweite Zelle geleitet wird. Das Fluid könnte in Bezug auf die Batteriezellenachsen jedoch auch quer über die Batteriezellen geleitet werden.
  • Bezug auf 2 nehmend, ist eine weitere Ausführung einer Batterieeinheit dargestellt. Die Batterieeinheit 26 entspricht der in der 1 dargestellten und weist das Gehäuse 34 sowie das Belüftungssystem 38 mit dem Einlass 40 und dem Auslass 42 auf. Im Gehäuse sind auch die Zellen 36 untergebracht. Weiterhin hat die Batterieeinheit eine Prallplatte oder mehrere Prallplatten 46, 48, 50 und 52. Die Prallplatten leiten das Fluid zu speziellen Batteriezellen 36. Normalerweise wird das Fluid in den Kanal 44 geleitet und durch die Prallplatten 46 und 48 verteilt.
  • Bezug auf 3 nehmend, ist dort eine weitere Ausführung einer Batterieeinheit dargestellt. Die Batterieeinheit 60 hat ein Gehäuse 62 mit einem Belüftungssystem 64, das es dem Fluid ermöglicht, um die Batteriezellen 66 herum zu strömen. Das Belüftungssystem 64 weist zumindest einen Einlass 68 und zumindest einen Auslass 70 auf. Weiterhin enthält das Batteriegehäuse einen Lüfter 72. Der Lüfter 72 kann einen Motor 74 aufweisen, der von den Batteriezellen 36 betrieben wird. Der Lüftermotor 74 kann auch von einer Ladeschaltung betrieben werden, wenn sich die Batterieeinheit in einer Ladeeinrichtung befindet. Der Lüfter 72 bewegt das Fluid durch den Einlass der Batterieeinheit. Das Fluid wird über die Batteriezellen 66 und aus den Auslässen 70 herausgedrückt. Somit wird ein Überdruck in der Batterieeinheit erzeugt, wenn das Fluid durch die Batterieeinheit 60 strömt. Durch Saugen des Fluids durch die Batterieeinheit 60 könnte jedoch auch ein Unterdruck in ihr erzeugt werden. Die Kanäle 73 leiten das Fluid durch die Batteriezellen, so dass das Fluid nicht weiter von Zelle zu Zelle strömt, sondern über verschiedene Zellen, so dass die Zellen Luft mit etwa gleicher Temperatur ausgesetzt sind.
  • Das Batteriegehäuse kann auch Prallplatten 75, 76, 77, 78 enthalten, wie sie vorher beschrieben sind.
  • Ferner könnte ein Zusatzlüfter im Werkzeuggehäuse selbst positioniert werden, wie es gestrichelt in 1 dargestellt ist, um das Fluid durch das Batteriegehäuse zu bewegen. Im Gehäuse können Temperatursensoren vorhanden sein, um die Temperatur der einzelnen Batteriezelle zu überwachen. Die Prallplatten können auch ausgestaltet sein, das Fluid zu den wärmsten Batteriezellen zu leiten. Somit würden sowohl die Zellen gekühlt als auch die Temperatur ausgeglichen.
  • Bezug auf die 4A und 4B nehmend ist eine weitere Ausführung der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hierin weist die Batterieeinheit ein Gehäuse 80 und mehrere Zellen 36 auf, die in eine wärmeleitfähige, jedoch elektrisch isolierende Substanz 83 gepackt sind, um die Wärme aus der Batterieeinheit zu entfernen. Weiterhin ist zwischen den Zellen eine Wärmesenke 84 angeordnet, um die Wärme aus den Batteriezellen 36 abzuführen. Vorstehenden Abschnitte 86 umgeben die Batterien, um effektiv Wärme in Richtung auf die Rippen 88 der Wärmesenke 84 zu bewegen. Ferner sind mehrere Schlitze 90 im Gehäuse 80 ausgebildet, damit die Wärme aus den Batteriezellen 36 entfernt werden kann. Die Wärmesenke 84 kann jede Art einer metallischen Senke sein, wobei der vorstehende Abschnitt 82 entweder metallisch oder ein wärmeleitfähiges Material sein kann, beispielsweise eine Vergussmasse, Gel oder Fett, um die Wärme aus den Zellen zur Wärmesenke 84 abzuziehen. Die Wärme tritt durch die Rippen 88 aus. Batterien, von denen bekannt ist, dass sie während des Ladens der Batterie, sowie bei ihrem Entladen bei Gebrauch des Werkzeugs höhere Temperaturen aufweisen, haben von mehr Rippen sowie größeren vorstehenden Abschnitten umgebene Batteriezellen. Daher wird die Wärme aus den Batteriezellen 36 zur Wärmesenke abgezogen. Die Lüftungsschlitze 90 ermöglichen das Leiten von Fluid über die Rippen 88, um die Wärme zu entfernen. Weiterhin kann ein Einlass 92 im Gehäuse vorhanden sein, damit das Fluid von einem Lüfter im Werkzeuggehäuse durch die Batterieeinheit strömt.
  • 4C stellt eine weitere Ausführung der vorliegenden Erfindung dar. Die Batterieeinheit ähnelt der Einheit aus den 4A und 4B, mit der Ausnahme, dass das Gehäuse 80' nicht die mehreren Schlitze aufweist. Die mehreren Zellen 36 sind in eine wärmeleitfähige, jedoch elektrisch isolierende Substanz, beispielsweise Isolierband 83, gepackt, damit sich die Wärme über die Wärmesenke 84 von Batterie zu Batterie bewegen kann. Die Wärmesenke 84 ist zwischen den Zellen angeordnet, um Wärme von wärmeren Batteriezellen abzuziehen und sie zu Batteriezellen zu übertragen, die sich niedrigerer Temperatur befinden, so dass die Zellentemperaturen in der Einheit ausgeglichen werden. Vorstehende Bereiche 86 umgeben die Batteriezellen, um die Wärme effektiv in Richtung auf die Rippen der Wärmesenke 84 zu entfernen. Zellen, von denen bekannt ist, dass sie höhere Temperaturen aufweisen, sind mit 36' gekennzeichnet. Ferner kann die Wärmesenke, wie vorher erwähnt, auch ein metallischer Typ sein, oder sie kann wärmeleitfähige Materialien, wie zum Beispiel Vergussmassen, Gele oder Fett aufweisen, um die Wärme von wärmeren Zellen abzuziehen und sie zur Wärmesenke zu bewegen, die die Wärme wiederum auf die restlichen Zellen verteilt, so dass die Temperatur in den Zellen ausgeglichen wird. Somit ermöglicht es der Temperaturausgleich der Zellen, dass sie mit im Wesentlichen gleicher Geschwindigkeit geladen und entladen werden können, wodurch sich die Lebensdauer der Batterieeinheit erhöht.
  • Bezug auf 5 nehmend, ist dort eine weitere Ausführung dargestellt. In 5 hat die Batterieeinheit ein Gehäuse 100, das mehrere Zellen 36 umgibt. Das Gehäuse 100 weist mehrere Schlitze 102, die als Auslässe wirken, und einen Einlass 104 auf. Ferner ist im Gehäuse 100 eine Wärmepumpe 106 angeordnet. Die Wärmepumpe 106 ist eine Peltier-Vorrichtung, die im Fachgebiet allgemein bekannt ist. Die Peltier-Vorrichtung ist mit den Wärmesenken 108 und 110 gekoppelt. Wenn die Peltier-Vorrichtung aktiviert wird, wird eine Wärmesenke kalt, während die andere warm wird. Wenn die Strömung durch die Peltier-Vorrichtung umgekehrt wird, kehren sich die kalten und die warmen Seiten um. Daher können die Wärmesenken 108, 110 verwendet werden, um kühle Luft in das Batteriegehäuse 100 zu liefern und um die Luft durch die Prallplatten 112, 114, 116 und 116 abzulenken, dass sie über die Batteriezellen 36 strömt und das Gehäuse durch die Auslassschlitze verlässt. Somit würde die kühle Luft in das Gehäuse strömen, um die Batterien zu kühlen. Wenn die Batteriezellen kalt sind, könnte die Strömung der Peltier-Vorrichtung umgekehrt werden, wobei erwärmtes Fluid durch die Batterieeinheit strömt, um die Batteriezellen zu erwärmen, so dass sie geladen werden könnten. Die Peltier-Vorrichtung ist mit einer Elektronik 120 gekoppelt, die die Batteriezellen, eine Ladeeinrichtung oder beide abschalten kann, um das Kühlen oder Erwärmen zu steuern. Weiterhin kann bezüglich der Batteriezellen ein Temperatursensor 122 im Gehäuse angeordnet werden, so dass das Kühlen und Erwärmen wie gewünscht erfolgt.
  • 6 ist eine Ansicht, die der von 5 ähnelt, mit einer Wärmepumpe 106. Zusätzlich ist ein Lüfter 124 im Gehäuse angeordnet, um das Fluid durch die Batterieeinheit 100 zu bewegen. Hierdurch kann das Fluid durch die Batterie geleitet werden, um sie zu kühlen.
  • Bezug auf 7 nehmend, ist eine Batterieeinheit dargestellt und mit der Bezugszahl 130 gekennzeichnet. Die Batterieeinheit gleicht hier der in 4 dargestellten, wobei jedoch in der Batterieeinheit ein Lüfter 132 angeordnet ist. Bei dem Versuch, die Wärme aus dem Gehäuse der Batterieeinheit 130 auszustoßen, bewegt der Lüfter 132 das Fluid über die Rippen 88.
  • Bezug auf 8 nehmend, ist ein Zusatzlüftermodul dargestellt und mit der Bezugszahl 140 gekennzeichnet. Der Zusatzlüftermodul 140 weist ein Gehäuse 142 auf, das einen Lüfter 144 aufnimmt. Das Gehäuse hat sowohl einen Einlass 146 als auch einen Auslass 148. Das Fluid strömt durch den Auslass 148, der von einer Dichtung 149 umgeben ist, in den Einlass 40 der Batterieeinheit, wie es in den 1, 2 dargestellt ist. Im Gehäuse 142 sind elektrische Kontakte 150 angeordnet, um eine Verbindung mit den elektrischen Kontakten 29 der Batterie herzustellen, um die Batteriezellen 36 zu laden. Weiterhin sind am Gehäuse 142 elektrische Kontakte 152 befestigt, um zum Betreiben des Lüfters während des Ladens der Batteriezellen mit den elektrischen Kontakten in einem Ladegerät zusammenzupassen. Weiterhin ist im Gehäuse 142 eine Elektronikeinheit 154 vorgesehen, um das Laden der Batterie sowie den Betrieb des Lüfters 144 zu steuern. Die Elektronikeinheit 154 kann mit dem Temperatursensor gekoppelt sein, um den Lüfter zu betreiben, wenn es erforderlich ist.
  • Bezug auf 9 nehmend, ist eine perspektivische Ansicht einer Batterieladeeinrichtung dargestellt und mit der Bezugszahl 160 bezeichnet. Die Ladeeinrichtung 160 weist Kontakte 162 zum Koppeln mit einer Batterieeinheit oder mit dem Zusatzlüftermodul auf, um eine Batterieeinheit zu laden. Die Ladeeinrichtung 160 hat eine Basis 164, die die mit der Basis gekoppelten elektrischen Kontakte enthält. Weiterhin ist ein Belüftungssystem 166 mit Einlass 167 und Auslass 169 mit der Basis 164 gekoppelt, um Luft in die Batterieladeeinrichtung, durch sie hindurch und wieder zur Batterieeinheit strömen zu lassen. Weiterhin weist die Batterieladeeinrichtung eine Elektronikeinheit 168 auf, die Strom von einer Wechselstromquelle aufnimmt und ihn zur Gleichstromquelle umwandelt, die erforderlich ist, um die Batterieeinheit zu laden.
  • Die Ladeeinrichtung 160 kann mit den beschriebenen Batterieeinheiten mit oder ohne Lüfter in der Batterieeinheit verwendet werden. Wenn eine Batterieeinheit ohne Lüfter verwendet wird, würde die Konvektion genutzt werden, damit der Luftstrom durch das Belüftungssystem 160 und wieder durch die Batterieeinheit strömen kann. In einem Fall, in dem die Batterieeinheit einen Lüfter aufweist, würden die Kontakte 162 auch mit der Lüfterelektronik in der Batterieeinheit gekoppelt, um den Lüfter zu betreiben. In diesem Fall wäre die Elektronik in der Ladeeinrichtung elektrisch mit der Lüfterelektronik gekoppelt, um den Lüfter ein- und auszuschalten, wenn es erforderlich ist.
  • Auch die Ladeeinrichtung könnte mit dem Zusatzlüftermodul 140 verwendet werden, wie es in 10 dargestellt ist. Hierbei ist der Zusatzlüftermodul 140 mit den elektrischen Kontakten 162 in der Ladeeinrichtung 160 verbunden, um den Lüfter 144 im Zusatzlüftermodul 140 zu betreiben. Daher kann der Lüfter 144 ein- und ausgeschaltet werden, wie es gewünscht wird.
  • Bezug auf 11 nehmend, ist dort eine Ladeeinrichtung 180 dargestellt. Die Ladeeinrichtung 180 gleicht der Batterieladeeinrichtung 160 mit der Ausnahme, dass sie einen Lüfter 182 aufweist, der mit dem Belüftungssystem 166 gekoppelt ist. Der Lüfter 182 bewegt Fluid durch einen Einlass 184 und drückt es durch einen Auslass 186 in die Batterieeinheit. Bei diesem Typ einer Ladeeinrichtung 180 würde der Lüfter 182 betätigt werden, wie es gewünscht wird. Ferner könnte die Lüfterelektronik mit einem Sensor in der Batterieeinheit gekoppelt werden, der durch die elektrischen Kontakte 162 aktiviert wird. Der Sensor würde die Temperatur in der Batterieeinheit ermitteln, so dass der Lüfter zeitweise in Betrieb sein könnte. Die Sensoren könnten auch entfernt werden, und der Lüfter wäre dann ständig in Betrieb, wenn die Ladeeinrichtung in Betrieb ist.
  • Bezug auf 12 nehmend, ist dort ein Zusatzlüftermodul gezeigt wie das in 8 dargestellte. Hierbei weist das Zusatzlüftermodul 190 einen Lüfter 192, einen Einlass 194 und einen Auslass 196 im Gehäuse 198 auf. Weiterhin ist im Gehäuse 198 eine Wärmepumpe 200, wie vorher beschrieben, angeordnet. Die Wärmepumpe würde eine kalte Wärmesenke 202 erzeugen, die es dem Fluid ermöglichen würde, sich über den Lüfter in das Gehäuse zu bewegen und über die kalte Wärmesenke und in die Batterieeinheit zu strömen. Das Fluid würde auch über die warme Seite der Wärmesenke 206 strömen, Wärme aus dem Gehäuse abziehen und die Luft über den Auslass 208 in die Umgebung ausstoßen. Wenn die Batterie kalt ist, kann die Wärmepumpe 200 umgekehrt werden und die Wärme kann in die Batterieeinheit geleitet werden, um diese vor dem Aufladen zu erwärmen. Das Lüftermodul 190 hat auch elektrische Kontakte 210 zum Koppeln mit der Batterieeinheit. Ferner sind elektrische Kontakte 212 zum Koppeln mit der Ladeeinrichtung 160 vorgesehen. Die Elektronik 214 im Zusatzlüftermodul 190 ist mit der Ladeeinrichtung gekoppelt und betreibt den Lüfter, um Fluid in die Batterieeinheit zu bewegen, wenn es gewünscht wird.
  • Bezug auf die 13 bis 15 nehmend, sind dort weitere Ausführungen der vorliegenden Erfindung dargestellt. 13 zeigt eine perspektivischen Ansicht einer Batteriekühleinrichtung/Batterieheizeinrichtung. Hierbei hat die Batteriekühleinrichtung/Batterieheizeinrichtung 220 ein Gehäuse 222. Das Gehäuse 222 weist einen Batterieaufnahmeteil 224 auf. Der Batterieaufnahmeteil 224 kann ein Ausschnitt im Batteriegehäuse 222 oder Ähnliches sein, der eine Vertiefung bildet, um eine Batteriegehäuseeinheit aufzunehmen. Ferner hat das Gehäuse einen Einlass 226 und einen Auslass 228. Der Einlass ermöglicht das Strömen von Fluid in einen Kanal im Gehäuse 222, während der Auslass das Strömen des Fluids aus dem Gehäusekanal und in die Batterieeinheit ermöglicht. Der Einlass 226 wird allgemein durch einen Filter 230 und ein am Gehäuse 222 befestigtes Gitter 232 abgedeckt, wobei sich der Filter zwischen dem Einlass und dem Gitter 232 befindet. Das Gitter 232 hat Schlitze 234, damit die Luft durch das Gitter in den Filter und weiter durch den Einlass 226 strömen kann.
  • Ein O-Ring oder irgendeine Art von Dichtung 236 ist um den Auslass 228 angeordnet, wie es in 14 dargestellt ist. Die Dichtung 236 passt mit der Batterieeinheit zusammen, um zu verhindern, dass Fluid um das Gehäuse der Batterieeinheit herum entweicht, wenn Fluid in das Gehäuse der Batterieeinheit strömt.
  • In 14 weist das Gehäuse 222 einen Lüfter 240 auf, um Fluid zwischen dem Einlass 226 und dem Auslass 228 zu bewegen. Der Lüfter 240 wird durch einen Schalter 242 ein- und ausgeschaltet. In 14 ist der Schalter 242 ein von Hand betätigter Schalter, der es dem Benutzer ermöglicht, den Lüfter 240 ein- und auszuschalten, wie es gewünscht wird. Weiterhin ist mit dem Lüfter und mit der Schaltelektronik 246 ein Stromkabel 244 gekoppelt, um die Batteriekühleinrichtung/Batterieheizeinrichtung 220 mit Strom zu versorgen.
  • Zusätzlich kann nahe dem Einlass eine Peltier-Vorrichtung 250 (gestrichelt dargestellt) angeordnet werden, die gekühltes oder erwärmtes Fluid liefert, das in die Batterieeinheit gesaugt wird, wie es vorher beschrieben wurde. Die Peltier-Vorrichtung 250 wäre mit der Elektronik 246 gekoppelt, so dass sie in Abhängigkeit davon, ob Kühlen oder Erwärmen gewünscht wird, kaltes oder warmes Fluid zu den Batteriezellen liefert.
  • Bezug auf 15 nehmend, ist eine weitere Ausführung der Batteriekühleinrichtung/Batterieheizeinrichtung 220 dargestellt. Hierbei ist die Batteriekühleinrichtung die gleiche wie vorher beschrieben, jedoch mit der Ausnahme, dass ein automatischer Schalter 260 den von Hand betätigten Schalter 242 ersetzt. Hierbei kontaktiert die Batterie den normal offenen Schalter 260 und setzt den Lüfter 240 unter Strom, wenn das Gehäuse der Batterieeinheit in das Gehäuse der Batteriekühleinrichtung/Batterieheizeinrichtung geschoben wird. Wenn das Gehäuse der Batterieeinheit aus der Batteriekühleinrichtung/Batterieheizeinrichtung zurückgezogen wird, würde der Schalter 260 in seine normal offene Stellung zurückkehren und den Lüfter abschalten.
  • Wie von Fachleuten zu erkennen ist, stellt die vorliegende Erfindung dem Fachgebiet eine Batterieeinheit zur Verfügung, die während des Ladens der Zellen sowie beim Entladen der Zellen, wenn sich die Batterieeinheit in Gebrauch befindet, Wärme in der Batterieeinheit ableitet. Weiterhin stellt die Erfindung Zusatzvorrichtungen zur Unterstützung des Veränderns der Temperatur der Batterieeinheit zwecks Optimierung des Ladens der Einheit zur Verfügung. Gemäß den verschiedenen Aspekten der Erfindung kann die Lebensdauer der Batterieeinheit verlängert, ihre Leistungsfähigkeit erhöht und ihre Ladezeit verringert werden.
  • Wenn auch die vorhergehende ausführliche Beschreibung die bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung beschreibt, kann die Erfindung modifiziert, variiert und geändert werden, ohne vom Schutzumfang und von der objektiven Bedeutung der untergeordneten Ansprüche abzuweichen.

Claims (15)

  1. Herausnehmbare Batterieeinheit (26) für ein schnurloses angetriebenes Werkzeug (20) mit einem Gehäuse (34), in dem eine oder mehrere Zellen (36) vorhanden sind, gekennzeichnet durch ein im Gehäuse vorgesehenes Belüftungssystem (38), um Luft durch das Gehäuse hindurchtreten zu lassen, und einen der Batterieeinheit (26) zugeordneten Mechanismus (46, 48, 50, 52, 72, 76, 77, 84, 106, 108, 110, 132) zum Ableiten von Wärme im Gehäuse der Batterieeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus eine Wärmesenke (84, 108, 110) mit mehreren Rippen (88) zum Ableiten von Wärme von einer oder mehreren Zellen aufweist und die Wärmesenke (84) im Bereich mit Zellen höherer Temperatur eine erhöhte Rippenkonzentration hat.
  2. Herausnehmbare Batterieeinheit nach Anspruch 1, bei der der Mechanismus Luftführungen (46, 48, 50, 52) zum Bewegen von Luft zu der einen oder den mehreren Zellen (36) hat.
  3. Herausnehmbare Batterieeinheit nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Mechanismus einen Lüfter (72, 132) zum Hindurchdrücken von Luft durch das Belüftungssystem (38) hat, um Wärme aus dem Gehäuse (34) der Batterieeinheit zu verteilen.
  4. Herausnehmbare Batterieeinheit nach Anspruch 3, bei der sich der Lüfter (72, 132) im Gehäuse (34) der Batterieeinheit befindet.
  5. Herausnehmbare Batterieeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend eine Wärmepumpe (100), um ein Kühlen und Erwärmen der einen oder mehreren Zellen (36) im Gehäuse (34) der Batterieeinheit zu bewirken.
  6. Herausnehmbare Batterieeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Mechanismus einen Sensor (120, 122) zum Ermitteln der Temperatur der einen oder mehreren Zellen (36) und einen Wärmeverteiler (108, 110) zum Ausgleichen der Temperatur der mehreren Zellen (36) hat, wobei der Verteiler vorzugsweise Wärme von wärmeren Zellen in die Umgebung oder zu anderen Zellen (36) führt, um die Zellentemperatur auszugleichen.
  7. Herausnehmbare Batterieeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der Mechanismus (84, 100) im Gehäuse (34) mit mehreren Zellen (36) gekoppelt ist, um die Temperatur der mehreren Zellen auszugleichen.
  8. Herausnehmbare Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der der Mechanismus Luftführungen (75, 76, 77, 90) zum Bewegen der Luft um auf höherer Temperatur befindliche Zellen der einen oder mehreren Zellen aufweist.
  9. Herausnehmbare Batterieeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einem die Zellen umgebenden wärmeleitfähigen Medium (86) und einer Basis.
  10. Schnurloses angetriebenes Werkzeug (20) mit einem Werkzeuggehäuse (22) mit einem Mechanismus zum Koppeln (24) mit einer herausnehmbaren Batterieeinheit und mit einer herausnehmbaren Batterieeinheit (26) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
  11. Werkzeug nach Anspruch 10, bei dem das angetriebene Werkzeug ferner im Werkzeuggehäuse (22) einen Lüfter (72) enthält.
  12. Werkzeug nach Anspruch 9 oder 10, mit einer Batterieladeeinrichtung (140, 160, 180, 190, 220) zum Laden der Batterieeinheit (26), wobei die Batterieladeeinrichtung (140, 160, 180, 190, 220) einen Mechanismus zum Bewegen von Luft (144, 166, 182, 192, 240) durch das Belüftungssystem (38) des Gehäuses (34) der Batterieeinheit aufweist.
  13. Werkzeug nach Anspruch 12, bei dem die Ladeeinrichtung (140, 160, 180, 190, 220) einen Lüfter (144, 192, 240) zum Hindurchdrücken von Luft durch das Belüftungssystem hat.
  14. Werkzeug nach Anspruch 12 oder 13, bei dem das Gehäuse der Batterieeinheit (34) einen Lüfter (72, 124, 132) und die Ladeeinrichtung ein Belüftungssystem zur Ermöglichung des Durchtritts von Luft durch das Belüftungssystem der Batterieeinheit hat.
  15. Werkzeug nach Anspruch 12 oder 13, bei dem die Ladeeinrichtung (140, 160, 180, 190, 220) ein Belüftungssystem (148, 166, 196, 228) hat und ein Zusatzlüfter (144, 124, 72) zum Bewegen von Luft durch das Gehäuse der Batterieeinheit mit der Ladeeinrichtung oder dem Gehäuse der Batterieeinheit gekoppelt ist.
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