JP2008159590A - バッテリパックおよびバッテリモジュールならびにバッテリモジュールを運転する方法 - Google Patents

バッテリパックおよびバッテリモジュールならびにバッテリモジュールを運転する方法 Download PDF

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Abstract

【課題】バッテリパックであって、少なくとも２つの電気化学式の電池、特にリチウムイオン電池が設けられており、各電池が、電池本体で端面側に配置された陽極と陰極とを備えており、電池の極が、電気的に直列かつ／または並列で接続されている形式のものを改良する。
【解決手段】少なくとも２つの電池１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８の、バッテリパック１００内の配置に関して同じ側の端面５４ａ，５４ｂに、電池を電気接続するための電池接続体３０が設けられており、電池接続体が、接続された電池の各極９６ａ，９６ｂと結合されていて、かつプリント基板４０のコンタクト領域７０，７２まで延びており、電池が、電池本体９６で、互いに平行に配置されており、電池本体の端面が、それぞれ共通の平面４８，５８上に位置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、独立請求項に記載の形式の、バッテリパックおよびバッテリモジュールならびにバッテリモジュールを運転する方法に関する。
リチウムイオン二次電池の耐用期間が過放電および過充電に際して損なわれる、ということが公知である。不都合な影響を与えないようにするために、このようなバッテリ電池は、最大で４．０Ｖ〜４．５Ｖの範囲の電圧で充電され、１．０Ｖ〜２．５Ｖの電圧を下回らないよう所望される。
複数の電池を直列接続していわゆるバッテリパックを形成する場合、パック電圧全体を監視することができない。製作技術に起因する、容量および寄生の放電抵抗のばらつきに基づいて、電池は、それぞれ異なる充電状態にあり、充電状態は、時間と共に充電／放電サイクルによってさらに離間する方向でドリフトする。さらにパック内の運転中に生じる不均質な温度分布によって、バッテリ電圧のドリフトが生じる。したがってパックの電池は、充電時に、同時に充電電圧に到達しない。個々の電池の過充電ひいては破損の生じる恐れがある。またこれとは逆にパックの放電に際して、パックの最終放電電圧に達する際に、個々の電池は、許容最終放電電圧以下に放電され、同様に破損の生じる恐れがある。そしてパックの放電時に、個々の電池は、極性が反転（逆になること）して破損する恐れもあるので、パック全体が使用不能になる。充電／放電サイクルによって、電池の非対称性が強まるので、始めからは予測できない数の充電／放電サイクルのあとで個々の電池の極性反転が生じ、これによってパックが故障することになる。
バッテリパックの耐用期間の低下を回避するために、既にパック内の電池を個別的に監視することが提案された。この場合個々の電池の電圧が監視され、上位または下位の限界に達すると、該当する電池は、補償電子装置によってブリッジされる。このことは適当な様々な回路によって達成される。いずれにせよ各電池の陽極および陰極をパックから導出する必要がある。
パックの電池のためのそのような補償電子装置は、たとえば英国特許第２４０８３９６号明細書から公知である。そこでは電池の接続部が、別個の導体を介して補償電子装置に向かって導出されている。このような補償電子装置は、パックから分離して配置されていて、結果として高い製作コストをもたらす。なぜならばパックと補償電子装置との接続は、自動化不能で、手作業によって製作する必要があるからである。電動工具におけるバッテリパックのような量産品では、またはハイブリッド車両のような計画された大量生産品では、そのような手作業による製作ステップは、時間およびコスト的な理由から所望されない。
さらなる問題によれば、電動工具では典型的な機械負荷が生じると、ケーブル破断またはコンタクトの剥離の生じる恐れがあり、これによって一方では補償電子装置が故障する恐れがあり、他方ではバッテリパックが早期に故障する恐れがある。なぜならばバッテリパックは、もはや正しく監視し、充電できないからである。
英国特許第２４０８３９６号明細書
したがって本発明の課題は、冒頭で述べたような形式の、バッテリパックおよびバッテリモジュールならびにバッテリモジュールを運転する方法を改良し、従来技術の欠点を克服することである。
この課題を解決するための本発明の装置によれば、バッテリパックであって、少なくとも２つの電気化学式の電池、特にリチウムイオン電池が設けられており、各電池が、電池本体で端面側に配置された陽極と陰極とを備えており、電池の極が、電気的に直列かつ／または並列で接続されている形式のものにおいて、少なくとも２つの電池の、バッテリパック内の配置に関して同じ側の端面に、電池を電気接続するための電池接続体が設けられており、電池接続体が、接続された電池の各極と結合されていて、かつプリント基板のコンタクト領域まで延びており、電池が、電池本体で、互いに平行に配置されており、電池本体の端面が、それぞれ共通の平面上に位置する。
有利には、電池に関して同じ側に配置された電池接続体が、１平面上に配置されている。
有利には、各電池接続体が、１電池の陽極と、該電池に隣接する１電池の陰極とを、コンタクト領域に向かってガイドしている。
有利には、電池が、密な１つのパック内に配置されている。
有利には、電池が、バッテリ収容体に埋め込まれている。
有利には、バッテリ収容体が、熱的にプリント基板上で温度センサに結合されている。
有利には、プリント基板が、電池本体の長手方向線に対して平行に配置されている。
有利には、プリント基板が、電池の充電状態を対称化するための補償電子装置を備えている。
有利には、プリント基板が、電池の電圧を監視するための電子装置を備えている。
有利には、プリント基板が、電池の電池状態を対称化するための補償電子装置と、外部電源電圧によって電池を充電する回路とを備えている。
有利には、バッテリ収容体が、金属体および／または熱伝導の良好なプラスチックコンパウンドおよび／または金属粒子を含有するプラスチックコンパウンドおよび／または最大許容作業温度以下で相転移を有し、かつ相転移の潜熱によってバッテリパックの温度を所定時間維持することのできる材料を備えているか、または該材料に埋め込まれている。
この課題を解決するための本発明の装置によれば、少なくとも１つのバッテリパックを備えたバッテリモジュールにおいて、複数のバッテリパックが、電気的に直列かつ／または並列で接続されている。
この課題を解決するための本発明の方法によれば、バッテリパックを複数個備えたバッテリモジュールを運転する方法において、各バッテリパックの出力電圧の時間的なドリフトを監視して、バッテリパックのドリフトを相互的に比較し、ドリフトが設定された限界値を超えると、限界値を超えたドリフトを有するバッテリパックの交換を要求する警告を送信する。
電動工具と堅固に結合された少なくとも１つのバッテリパックを備えた電動工具が有利である。
本発明は、バッテリパックであって、少なくとも２つの電気化学式の電池、特にリチウムイオン電池が設けられており、各電池が、電池本体で端面側に配置された陽極と陰極とを備えており、電池の極が、電気的に直列かつ／または並列で接続されている形式のものから出発する。
少なくとも２つの電池の、バッテリパック内の配置に関して同じ側の端面に、電池を電気接続するための電池接続体が設けられており、電池接続体が、接続された電池の各極と結合されていて、かつプリント基板のコンタクト領域まで延びており、電池が、電池本体で、互いに平行に配置されており、電池本体の端面が、それぞれ共通の平面上に位置するようにすることが提案される。電池接続部は、プリント基板と直にコンタクトすることができる。これによって電池接続部のプリント基板側の端部と、プリント基板の位置との、製作技術的に規定された幾何学的な対応配置が実現され、これによって自動化された製作が助成され、簡素化される。このことによってバッテリパック製作のサイクルタイムの短縮が達成される。
電池が、電池本体で、互いに平行に配置されていることによって、コンパクトな構造形式が得られる。有利には、電池は、電気的に逆平行に配置されている。これによって電池接続部にとって特に省スペースの接続性が得られる。有利には、電池は縦長であり、特に円形の横断面を有するか、または四角形の横断面を有して形成されている。コンパクトな構造形式は、電池本体の端面がそれぞれ共通の平面上に位置することによってさらに助成される。電池接続部は、たとえばバッテリパックの上側で、バッテリパックの下側の平面（この平面上に下側の電池接続部が配置されている）に対して平行の平面上に配置することができる。このような簡単な幾何学形状によって、追加的にバッテリパックの組立が容易になる。電池接続部は、プリント基板側のコンタクトと接続したあとで、バッテリパックの下側および上側で電池の端面と接続することができる。電池接続部を装着したプリント基板は、バッテリパックと結合することができ、たとえば基本体に接合される。次いで電池接続部は、電池の端面に溶接することができる。
バッテリパックは、有利には、１本の電池の長さで、つまり各電池は両方の端面で電池接続部と接続されている。原則として２本または３本以上の電池を、電池本体に沿って、バッテリパック内で相前後して接続することもでき、２本または３本以上の電池は、それぞれ両方の外側の端部で、電池接続部と接続されている。この場合電池は、たとえば対偶を成して監視される。
電池接続部は、有利には打抜プレートとして製作することができ、有利な電子素子、たとえばチョーク素子、温度監視装置、電池電圧監視装置などをプリント基板に装着するのと同じ方法ステップでプリント基板と接続することができる。有利な打抜プレートは、接続部を備えており、接続部は、バッテリパックの適当な側の極を、補償電子装置の設けられたプリント基板に向かってガイドする。したがって電気の各極は、プリント基板における電気接続面に割り当てられるよう保証される。
それぞれ２つのプリント基板−接続面の適当な組み合わせによって、個々の電池の電池電圧監視が簡単な形式で実現される。一方では電池の一般的で相互的な電気接続をもたらす電池接続部は、有利には次のように形成されており、たとえばコンタクト片を介して、同時にプリント基板のコンタクト領域に対する導体を成し、かつプリント基板における、個々の電池の電池電圧を監視するための電位の取出を実現する。このために一般的な電池接続部は、簡単な形式で適当に変更することができ、たとえば適当な延長部もしくはコンタクト片を形成することができる。電池接続部は、多くの場合打抜成形によって製作されるので、電池接続部の変更は簡単に実現することができる。
たとえば特に電動工具またはハイブリッド車両に用いられるように、コンパクトなバッテリパックに関して有利には、補償電子装置が直ぐ傍でパックと接続されていて、できるだけ簡単で製作に適した配線が設けられている。本発明による実施形態によって、配線に係る手間を大幅に削減することができ、これによってサイクルタイムが短縮され、製造が安価になり、かつ配線エラーが回避される。
特に有利には、電池に関して同じ側に配置された電池接続部が、１平面状に配置されている。これによって電池接続部と電池の極との規定の対応配置ならびに電池に対する電池接続部の取付が製作技術的に軽減される。
各電池接続体が、１電池の陽極と、該電池に隣接する１電池の陰極とを、コンタクト領域に向かってガイドしている構成では、バッテリパックの下側および上側におけるコンタクト領域に対するコンタクト対偶の特に簡単な対応配置が実現され、これによって所定の電池の電池電圧が特定される。
有利には、電池は、密な１つのパック内に配置することができ、これによって特にコンパクトな構造形式が実現される。
有利には、電池は、バッテリ収容体に埋め込まれている。バッテリ収容体は、温度補償体として形成することができ、大体において金属体として、または金属粒子の充填された、熱伝導良好なプラスチックコンパウンドから形成することができ、または最大許容作業温度以下で相転移を有しており、その潜熱でパックの温度を所定時間一定に維持することのできる材料から成るか、またはそのような材料を含有している。温度補償体は、バッテリパックの容量に関する温度の均等化をもたらし、このことによって均等な運転条件がもたらされる。さらにバッテリ収容体は、バッテリパックから放熱するための冷却体として役立つ。
有利には、バッテリ収容体は、熱的にプリント基板上で温度センサに結合することができる。本発明による、バッテリパックの密な構成によって、プリント基板と電池とは、特に近傍に位置することができるので、温度センサ、たとえば温度に敏感な集積回路とバッテリ収容体との間の直接的なボディコンタクトが実現される。バッテリ収容体に作用する温度均等化によって、バッテリパック内の電池温度は、満足できる程度に正確に監視することができる。バッテリパックに取り付ける必要のある外部の温度センサは不要であり、温度センサは、省スペースな形式で、プリント基板上に直に、たとえばＡＳＩＣに組み込むことができる。バッテリパックに直に配置された電子装置の、電池に負担を掛けない、過熱を回避して、電池電圧を補償する作用によって、バッテリパックの耐用期間を大幅に高めることができる。
特にコンパクトな形式では、プリント基板は、電池本体の長手方向線に対して平行に配置することができる。このことは、バッテリパックが、一般的にバッテリパックのために最小の構造スペースしか提供されない電動工具に使用するよう所望される場合に有利である。
有利には、プリント基板は、電池の充電状態を対称化するための補償電子装置を備えている。したがって運転中に電池温度が監視されるだけではなく、電池に負担を掛けずに充電および放電過程を行うことができ、しかも過熱を回避することができる。電子装置は、組込不能な出力構造素子、たとえば出力抵抗、コイル、コンデンサなど、および場合によって設けられる出力回路を除いて、ＡＳＩＣ（ＡＳＩＣ−Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）に組み込むことができる。有利には、ＡＳＩＣは、バッテリパックの温度（有利にはバッテリパックの、熱的に最も負荷された電池における温度）を検出するための温度センサを備えている。このためにＡＳＩＣは、熱的に良好な接続部を介して基本体と直接的に接続するか、またはそのような接続部が設けられていない場合、熱的に最も負荷された電池と接続することができる。さらにプリント基板および／またはＡＳＩＣは、電池電圧を補償するための補償電子装置の他に、有利には、バッテリパックを充電するための電子装置を備えることもできる。バッテリパックを充電するために、有利には、外部から供給される電源電圧しか必要としない。これによって、電源による作業と同様に、バッテリ運転式の電動工具による作業が実現される。このことは、電源に依存しない作業が常時必要とはされない場合に有利である。これによって得られる、バッテリパックの常時の充電は、充電のために停止することのない連続的な運転を実現し、所望または要求される場合に、電源に依存せずに継続作業することができる。補償電子装置を備えたプリント基板と充電電子装置とバッテリパックとの密な隣接配置構造の別の利点によれば、バッテリパックは、移動可能な電動工具と着脱不能に結合することができるので、バッテリパックの不意の解除および落下のリスクを回避することができる。バッテリパックと電動工具との持続的な接続は、補償電子装置がバッテリパックの耐用期間の大幅な増加を実現してはじめて経済的に有利になる。
バッテリパック内の電池の数は、有利には、適当な電子素子、たとえばチョーク、出力抵抗、電流制限回路、補償電子装置が、高電圧構成素子と比べて非常に廉価である低圧電圧構成素子で形成できるように、選択することができる。特に電子装置がＡＳＩＣ内に組み込まれている場合、標準プロセスを用いることができ、これによってコスト的に最適なＡＳＩＣ製造が実現される。
有利には、プリント基板は、電池の電圧を監視するための電子装置を備えることができ、かつ／またはプリント基板は、電池の電池状態を対称化するための補償電子装置ならびに外部電源電圧による電池の充電回路を備えることができる。
本発明の別の見解によれば、電気的に直列かつ／または並列で接続された、適当な有利な電池接続部を備えた複数のバッテリパックを有するバッテリモジュールを形成することができる。同種のバッテリパックの接続によって、ハイブリッド車両またはバッテリ車両ならびに非常用発電機で必要とされるたとえば数百ボルトの高い出力電圧を形成することができる。高い出力電圧にもかかわらず、各バッテリパックの実際の電池補償電子装置は、低電圧構成素子によって組み立てることができる。各バッテリパックは、１本の電池の長さであってよいが、原則として、少なくとも２本の電池を相前後して配置することも考えられる。
高電圧−バッテリモジュールのモジュール構造によって、故障したバッテリパックの個別的な交換が許容され、電池の故障時にバッテリモジュール全体を交換する必要はない。補償電子装置によって、バッテリパックの個々の電池の診断およびバッテリモジュール内のバッテリパックの位置検出が実現される。有利な方法によれば、診断のために、たとえばバッテリパックの個別的な電池電圧のドリフトは、充電／放電サイクルのあとで相互的に比較され、限界値を超えると、該当するバッテリパックの交換を要求する信号が形成される。
ハイブリッド車両における、本発明によるバッテリモジュールの有利な使用によって、電源またはたとえば太陽電池で運転される、駐車場、特に公共（法人）の駐車場に設けられた充電ステーションでの、バッテリパックの効果的で負担のない充電が実現される。多くの車両は、短時間運転されるだけであり、使用前に長時間同じ場所に駐車してあるので、バッテリモジュールの充電は、特に有利な定置の太陽パネルで実現され、ハイブリッド車両の燃料消費を効果的に著しく削減することができる。
さらに電動工具に堅固に結合されたバッテリパックを備えた電動工具が有利である。
別の利点は、以下の図面に関する説明から理解することができる。図面には、本発明の実施例を示した。専門家は、図面、明細書および請求の範囲で開示された特徴の組み合わせを有利な形式で個別的にみなすことも、有利な別の組み合わせにまとめることもできる。
次に本発明の実施の形態を図示の実施例を用いて詳しく説明する。
図面では、同じ構成要素または同種の構成要素には、同じ符号を設けた。図１のａおよびｂに関して、有利なバッテリパック１００を上側（ａ）および下側（ｂ）からみた平面図につき、本発明を説明する。バッテリパック１００は、六角形の配置構造で円筒形のたとえば１０本の電池１０〜２８を備えており、六角形の配置構造によって、電池１０〜２８の密な（電池を隙間なく詰めること）パックが実現される。必要に応じて、多数または少数の電池を設けることもでき、同様に電池の配置構造も要求に応じて選択することができる。
図２には、特別に符号付けしてはいない２つの電池を概略的に示しており、図２に示したように、電池１０〜２８は、有利には同種で形成されていて、かつ互いに逆平行に配置されているので、１電池本体９６の長手方向線９８は、これに隣接する１電池本体９６の長手方向線９８に対して平行に向けられている。１電池９６の陽極９６ａは、これに隣接する１電池９６の陰極９６ｂと同じ側で突出しており、またその逆もそうである。極９６ａ，ｂは、それぞれ電池９６の端面５４ａ，５４ｂに形成されている。
図１のａ，ｂに関して述べると、図示した電池１０〜２８は、図２に示した逆平行な配置構造で、バッテリ収容体５０の、符号付けしていない収容部に挿入されている。電池１０〜２８の陽極および陰極は、特別な形式で符号付けしたものではない。バッテリ収容体５０は、有利には温度補償体および冷却体として形成されているので、バッテリ収容体５０の内側の温度は均一であり、かつ同時に電池１０〜２８の廃熱は、外向きに導出することができる。特にリチウムイオン電池では、バッテリパック１００内でできるだけ僅かな温度勾配が所望されている。さらにバッテリ収容体５０には、幾つかの孔５２が設けられており、孔５２は、たとえば専らバッテリパック１００を取り付けるのに役立つ。バッテリ収容体５０は、金属体であってよく、また熱伝導良好なプラスチック、たとえば金属含有のプラスチックコンパウンドであってよい。プラスチックコンパウンドの代わりに、バッテリパックの最大許容運転温度以下で相転移を有し、その潜熱でパックの温度を所定時間一定に維持することのできる物質を使用することもでき、またはそのような材料をプラスチックコンパウンドに埋め込むこともできる。
収容部において、電池１０〜２８にシールコンパウンド６８が注入されており、シールコンパウンド６８は、望ましくは電池１０〜２８を保持し、バッテリ収容体５０に電池１０〜２８を熱的に良好に結合するのに役立つ。判りやすくするために、幾つかの領域にしかシールコンパウンドは符号付けしていない。シールコンパウンド６８は、有利には、同様に良好な熱伝導性を有して形成されている。電池１０〜２８は、外面で、電気絶縁体６６を備えており、絶縁体６６は、電池１０〜２８の端面まで延びていて、かつ各電池体の縁部を包囲する。電池１０〜２８の端面は、実質的に、バッテリパック１００の上側もしくは下側で平面４８もしくは５８上に位置する。絶縁体６６は、有利には収縮膜から形成されており、収縮膜は、加熱時に収縮して、電池体を密に包囲する。
電池１０〜２８の六角形の配置構造によって、最初の３つの電池１０，１２，１４は、配置構造の最上位の列に、４つの電池１６，１８，２０，２２は中位の列に、また３つの電池２４，２６，２８は、下位の列に位置する。それぞれ２つの電池１０〜２８は、共通の電池接続体によって接続されており、電池接続体は、符号３０で示した。判りやすくするために幾つかの電池接続体３０にしか符号を付していない。電池接続体３０は、接続体端部３２を備えており、接続体端部３２は、２つの電池１０〜２８、たとえば電池１６と電池２４とを相互接続して、延長部３４に通じており、延長部３４は、プリント基板４０まで延びていて、かつプリント基板４０と接続されている。延長部３４は、有利には差込コンタクトとして形成されていて、たとえばプリント基板４０を貫通して、プリント基板４０にろう接されているか、または溶接されている。
各電池接続体３０は、１電池１０〜２８の陽極と、これに隣接する１電池１０〜２８の陰極とを接続する。電池接続体３０は、有利には打抜フレーム（Stanzgitter；打抜成形されたグリッド）として形成されていて、したがって偏平であり、かつ使用される金属薄板の厚さに応じて比較的堅固であるので、電池接続体３０は、それぞれバッテリパック１００の上側もしくは下側で、実質的に平面４８，５８上に位置する。電池１０および電池１４は個別的なコンタクト片３６もしくは３８で、バッテリパック１００の上側（平面４８）および下側において、プリント基板４０の表面でコンタクト領域７０，７２に結合されていて、上側では、別の電池１２，１６〜２８と結合されていない。コンタクト片３６，３８は、電池接続体３０で、バッテリパック１００の上側で平面４８上に位置し、かつ下側で平面５８上に位置する。
プリント基板４０は、バッテリ収容体５０と直に連結されていて、かつ電池１０〜２８に対して平行に延びている。裏面４４で、プリント基板４０は、電子素子６０，６２を備えており、電子素子６０，６２は、バッテリパック１００の中空室５６に突入している。さらに表面４２には、補償電子装置６４が配置されており、補償電子装置６４は、望ましくは、異なる電池電圧を補償して、電池１０〜２８の過充電および過放電を防止する。補償電子装置６４は、有利には熱的に、熱コンタクト４６で、バッテリ収容体５０と連結されていて、そうしてバッテリ収容体５０の温度を検出する。
図３に示したプリント基板４０の平面図によって、それぞれ反対側の両端部にコンタクト領域７０，７２を備えたプリント基板の構造が看取される。コンタクト領域７０には、電気的な接続面７４，７６，７８，８０，８２，８４が配置されており、コンタクト領域７２には、電気的な接続面８６，８８，９０，９２，９４が配置されている。各接続面７６，７８，８０，８２，８６，８８，９０，９２，９４には、それぞれ２つの電池１０〜２８の２つの極を備えた電池接続体３０が接続されており、これに対してコンタクト７４，８４には、コンタクト片３６もしくは３８を備えた１つの極が接続されており、つまり電池１０の陰極が接続面７４に接続され、電池１４の陽極が接続面８４に接続されている。図示の配置構造では、電池は、電池１０から始まって電池２８まで電気的に直列でつながっている。
したがって図１のａから判るように、コンタクト７４、８４で、バッテリパック１００全体の全ての電池１０〜２８の全体電圧を取り出すことができる。個々の電池１０〜２８の電池電圧は、接続面７４〜９４の適当な対偶の間で、以下のようにして特定することができる。電池１０の電池電圧は、接続面７４と８６との間で取り出すことができる。電池１２の電池電圧は、接続面８０と９０との間で取り出すことができる。電池１４の電池電圧は、接続面８４と９４との間で取り出すことができる。電池１６の電池電圧は、接続面７６と８６との間で取り出すことができる。電池１８の電池電圧は、接続面７８と８８との間で取り出すことができる。電池２０の電池電圧は、接続面８０と９２との間で取り出すことができる。電池２２の電池電圧は、接続面８２と９４との間で取り出すことができる。電池２４の電池電圧は、接続面７６と８８との間で取り出すことができる。電池２６の電池電圧は、接続面７８と９０との間で取り出すことができる。電池２８の電池電圧は、接続面８２と９２との間で取り出すことができる。
図４には、複数のバッテリパック１００を備えた有利なバッテリモジュール１１０を概略的に示した。図示の実施例では、１０個のバッテリパック１００が設けられている。したがって直列接続で、図示していない２つの極で、個々のバッテリパック１００の１０倍の出力電圧を取り出すことができる。バッテリモジュール１１０の有利な運転形式によれば、補償電子装置６４が、バッテリパック１００の、図示していない個々の電池の診断を実現し、かつバッテリモジュール１１０内のバッテリパック１００の位置検出を実現する。診断のために、たとえばバッテリパック１００の個々の電池電圧の各ドリフトは、その都度充電／放電サイクルのあとで相互的に比較することができる。限界値を超えると、該当するバッテリパック１００の交換を要求する信号が形成される。
図５には、バッテリパック１００の堅固に組み込まれた、有利な手持ち式の電動工具１２０を概略的に示した。バッテリパック１００は、有利には電子装置を備えており、電子装置は、有利にはプリント基板４０上に配置されていて、かつ電池電圧を補償するための補償電子装置６４（図１のａ，ｂ）の他に、有利には、バッテリパック１００を充電するための電子装置を備えている。バッテリパック１００を充電するために、外部から供給される電源電圧を使用することができ、このことによって、給電装置と同様に、バッテリ運転式の電動工具による作業と、充電のために停止しない連続的な運転とが実現される。選択的に給電接続部１２０またはバッテリパック１００で作業することもできる。本発明によって得られる、バッテリパック１００の比較的長い耐用期間によって、バッテリパック１００は、電動工具と着脱不能に結合して、バッテリパック１００の不意の解除および落下のリスクを回避することができる。
ａは、有利なバッテリパックを上側からみて示す平面図であり、ｂは、下側からみた図である。 電気的に逆平行に向けられた電池対偶を概略的に示す図である。 有利なバッテリパックの有利なプリント基板を示す概略的に示す平面図である。 有利な複数のバッテリパックを備えた有利なバッテリモジュールを概略的に示す図である。 堅固に組み込まれたバッテリパックを備えた有利な電動工具を示す図である。
符号の説明
１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８ 電池、 ３０ 電池接続体、 ３２ 接続体端部、 ３４ 延長部、 ３６，３８ コンタクト片、 ４０ プリント基板、 ４２ 表面、 ４４ 裏面、 ４６ 熱コンタクト、 ４８ 平面、 ５０ バッテリ収容体、 ５２ 孔、 ５４ａ，５４ｂ 端面、 ５６ 中空室、 ５８ 平面、 ６０，６２ 電子素子、 ６４ 補償電子装置、 ６６ 絶縁体、 ６８ シールコンパウンド、 ７０，７２ コンタクト領域、 ７４，７６，７８，８０，８２，８４，８６，８８，９０，９２，９４ 接続面、 ９６ 電池本体、 ９６ａ 陽極、 ９６ｂ 陰極、 ９８ 長手方向線、 １００ バッテリパック、 １００ バッテリモジュール、 １２０ 電動工具、 １２２ 給電接続部

Claims (14)

  1. バッテリパックであって、
    少なくとも２つの電気化学式の電池（１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８）、特にリチウムイオン電池が設けられており、各電池（１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８）が、電池本体（９６）で端面側に配置された陽極（９６ａ）と陰極（９６ｂ）とを備えており、電池（１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８）の極（９６ａ，９６ｂ）が、電気的に直列かつ／または並列で接続されている形式のものにおいて、
    少なくとも２つの電池（１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８）の、バッテリパック（１００）内の配置に関して同じ側の端面（５４ａ，５４ｂ）に、電池（１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８）を電気接続するための電池接続体（３０）が設けられており、該電池接続体（３０）が、接続された電池（１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８）の各極（９６ａ，９６ｂ）と結合されていて、かつプリント基板（４０）のコンタクト領域（７０，７２）まで延びており、電池（１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８）が、電池本体（９６）で、互いに平行に配置されており、電池本体（９６）の端面（５４ａ，５４ｂ）が、それぞれ共通の平面（４８，５８）上に位置することを特徴とする、バッテリパック。
  2. 電池（１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８）に関して同じ側に配置された電池接続体（３０）が、１平面（４８，５８）上に配置されている、請求項１記載のバッテリパック。
  3. 各電池接続体（３０）が、１電池（１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８）の陽極（９６ａ）と、該電池（１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８）に隣接する１電池（１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８）の陰極（９６ｂ）とを、コンタクト領域（７０，７２）に向かってガイドしている、請求項１または２記載のバッテリパック。
  4. 電池（１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８）が、密な１つのパック内に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のバッテリパック。
  5. 電池（１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８）が、バッテリ収容体（５０）に埋め込まれている、請求項１から４までのいずれか１項記載のバッテリパック。
  6. バッテリ収容体（５０）が、熱的にプリント基板（４０）上で温度センサに結合されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のバッテリパック。
  7. プリント基板（４０）が、電池本体（９６）の長手方向線（９８）に対して平行に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のバッテリパック。
  8. プリント基板（４０）が、電池（１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８）の充電状態を対称化するための補償電子装置（６４）を備えている、請求項１から７までのいずれか１項記載のバッテリパック。
  9. プリント基板（４０）が、電池（１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８）の電圧を監視するための電子装置（６４）を備えている、請求項１から８までのいずれか１項記載のバッテリパック。
  10. プリント基板（４０）が、電池（１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８）の電池状態を対称化するための補償電子装置（６４）と、外部電源電圧によって電池（１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８）を充電する回路とを備えている、請求項１から９までのいずれか１項記載のバッテリパック。
  11. バッテリ収容体（５０）が、金属体および／または熱伝導の良好なプラスチックコンパウンドおよび／または金属粒子を含有するプラスチックコンパウンドおよび／または最大許容作業温度以下で相転移を有し、かつ相転移の潜熱によってバッテリパック（１００）の温度を所定時間維持することのできる材料を備えているか、または該材料に埋め込まれている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のバッテリパック。
  12. 請求項１から１１までのいずれか１項記載の少なくとも１つのバッテリパック（１００）を備えたバッテリモジュールにおいて、複数のバッテリパック（１００）が、電気的に直列かつ／または並列で接続されていることを特徴とする、バッテリモジュール。
  13. 請求項１から１１までのいずれか１項記載のバッテリパック（１００）を複数個備えたバッテリモジュール（１１０）を運転する方法において、
    各バッテリパック（１００）の出力電圧の時間的なドリフトを監視して、バッテリパック（１１０）のドリフトを相互的に比較し、ドリフトが設定された限界値を超えると、限界値を超えたドリフトを有するバッテリパック（１１０）の交換を要求する警告を送信することを特徴とする、バッテリモジュールを運転する方法。
  14. 請求項１から１１までのいずれか１項記載の形式で形成され、かつ電動工具と堅固に結合された少なくとも１つのバッテリパック（１００）を備えた電動工具。
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