WO2021144064A1 - Rechargeable battery cell and rechargeable battery pack having a rechargeable battery cell - Google Patents

Rechargeable battery cell and rechargeable battery pack having a rechargeable battery cell Download PDF

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WO2021144064A1
WO2021144064A1 PCT/EP2020/084588 EP2020084588W WO2021144064A1 WO 2021144064 A1 WO2021144064 A1 WO 2021144064A1 EP 2020084588 W EP2020084588 W EP 2020084588W WO 2021144064 A1 WO2021144064 A1 WO 2021144064A1
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battery cell
cell
battery pack
battery
plastic
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PCT/EP2020/084588
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Christoph Klee
Andreas GONSER
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the publication DE 10 2016 203 427 A1 describes a battery pack with battery cells and battery pack electronics that comprise a flexible printed circuit board.
  • the battery pack electronics have a microcontroller for monitoring individual cell voltages.
  • the battery cells do not have an insulating jacket for contacting.
  • the invention relates to a battery cell for a battery pack, with a jacket surface, a front side and a rear side, the jacket surface having a single cell voltage monitoring area, the single cell voltage monitoring area being electrically connected to a cell pole of the battery cell in such a way that a voltage of the battery cell is at the single cell voltage monitoring area the jacket surface can be measured for individual cell monitoring.
  • the individual cell voltage monitoring area be made of a plastic or a lacquer. In this way, the handling of the battery cells can advantageously be improved and made safer, in particular during the assembly process of a battery pack.
  • the battery pack is in particular part of a system that is composed of the battery pack and a consumer, the consumer being supplied with energy via the battery pack during operation.
  • the battery pack is designed in particular as an exchangeable battery pack.
  • the battery pack is designed in particular to be connectable to a charging device for charging the battery pack.
  • the housing of the battery pack is designed in particular as an outer housing.
  • the battery pack, in particular the housing of the battery pack can be releasably connected to the consumer and / or the charging device via a mechanical interface.
  • the housing of the battery pack can have one or more housing parts.
  • the housing parts are non-positively, positively and / or cohesively connected to one another.
  • the consumer can use it as a garden tool, such as a lawn mower or hedge trimmer, as a household appliance, such as an electric window cleaner or hand vacuum cleaner, as a hand machine tool, such as an angle grinder, a screwdriver, a drill, a hammer drill, etc. or as a measuring tool, such as a laser distance measuring device.
  • the consumer is designed as another device, in particular a portable device, such as construction site lighting, a suction device or a construction site radio.
  • the battery pack can be positively and / or positively connected to the consumer via the mechanical interface.
  • the mechanical interface advantageously comprises at least one actuating element, via which the connection of the battery pack to the consumer and / or to the charging device can be released.
  • the actuating element can be designed, for example, as a button, lever or button.
  • the battery pack has at least one electrical interface via which the battery pack can be electrically connected to the consumer and / or to the charging device.
  • the battery pack can, for example, be charged and / or discharged via the electrical connection.
  • information can be transmitted via the electrical interface.
  • the electrical interface is preferably designed as a contact interface in which the electrical connection is made via a physical contact of at least two conductive components.
  • the electrical interface preferably comprises at least two electrical contacts. In particular, one of the electrical contacts is designed as a plus contact and the other electrical contact is designed as a minus contact.
  • the electrical interface can have a secondary charging coil element for inductive charging.
  • the at least one battery cell is arranged in the housing of the battery pack and can be electrically connected to the consumer via the electrical contact device.
  • the rechargeable battery cell can be designed as a galvanic cell which has a structure in which one cell pole comes to lie at one end and another cell pole at an opposite end.
  • the battery cell has a positive cell pole at one end and a negative cell pole at an opposite end.
  • tive cell pole preferably designed as NiCd or NiMh cells, particularly preferably as lithium-based battery cells or Li-ion battery cells.
  • the battery voltage of the battery pack is usually a multiple of the voltage of an individual battery cell and results from the connection (parallel or series) of the battery cells.
  • the rechargeable battery cell is preferably designed as an at least essentially cylindrical round cell, the cell poles being arranged at the ends of the cylindrical shape.
  • the electrical interface can have at least one additional contact which is designed to transmit additional information to the consumer and / or to the charging device.
  • the battery pack preferably has battery pack electronics, it being possible for the battery pack electronics to include a storage unit on which the information is stored. Additionally or alternatively, it is also conceivable that the information is determined by the battery pack electronics. The information can be, for example, a charge status of the battery pack, a temperature within the battery pack, a coding or a remaining capacity of the battery pack. It is also conceivable that the battery pack electronics are designed to regulate or control the charging and / or discharging process of the battery pack.
  • the battery pack electronics can for example have a printed circuit board, a computing unit, a control unit, a transistor, a capacitor, and / or the memory unit.
  • the electronics can also have one or more sensor elements, for example a temperature sensor for determining the temperature inside the battery pack.
  • the battery pack electronics can alternatively or additionally have a coding element, such as a coding resistor.
  • the individual cell voltage monitoring area is provided in particular for connection to a measuring contact of the battery pack.
  • the positioning of the individual cell voltage monitoring area is particularly dependent on the design or structure of the battery pack.
  • the rechargeable battery cell can have one, two or more individual cell voltage monitoring areas.
  • the entire surface of the jacket is preferably designed as an individual cell voltage monitoring area, so that the measuring contact can be placed at any location on the jacket surface for monitoring the individual cell voltage. It is also proposed that the battery cell have a plus pole and a minus pole, the jacket surface being electrically connected to the minus pole. This allows the voltage to be monitored via the negative pole.
  • the rechargeable battery cell have a housing which is designed to be metallic.
  • the metallic housing advantageously gives the battery cell mechanical stability and protects it.
  • the battery cell is designed in particular as a round cell with a sheet metal pot housing.
  • the sheet metal pot housing corresponds to a housing made of deep-drawn steel.
  • the housing of the battery cell can partially form the outer surface of the battery cell. In the individual cell voltage monitoring area, however, the outer surface of the battery cell is not formed by the metallic housing.
  • the metallic housing can be completely or partially covered and / or coated by the plastic. In particular, the metallic housing is covered or coated by the plastic, at least in the individual cell voltage monitoring area.
  • the housing is made of a plastic that at least partially, in particular completely, has a certain electrical conductivity that is sufficient for individual cell voltage monitoring.
  • the housing is at least partially, in particular completely, formed by the minus pole.
  • the plastic is designed as a pure plastic or as a filled plastic.
  • the plastic is in particular a polymer or polymer mixture.
  • the plastic is preferably designed as a lei tender plastic.
  • the filled plastic has a thermoplastic plastic which is filled with a conductive material, in particular carbon or a metal, preferably silver, nickel or copper.
  • the filled plastic is therefore an extrinsically conductive polymer.
  • the pure plastic preferably consists of polyethine, polyaniline, polypyrrole, poly-3,4-ethylenedioxythiophene, polyfluorene, or poly (p-phenylene).
  • the carbon can be, for example, soot, carbon nanotubes and / or graphene.
  • the pure plastic is therefore an intrinsically conductive polymer.
  • the jacket surface be formed by a shrink tube.
  • the shrink tube consists of the plastic, the plastic preferably is designed to be elastic.
  • the jacket surface is formed by a plastic tube made of the plastic. During the assembly process, the housing or sheet metal housing of the battery cell can be pushed into the plastic tube. It is also conceivable that the plastic tube is heated for thermal expansion prior to assembly so that when the plastic tube cools, a force-fit connection is created between the plastic tube and the housing of the battery cell as a result of the shrinking of the plastic tube.
  • the plastic pipe can have a collar on one end face and / or on an opposite rear face, which collar is provided to isolate the minus and / or plus pole.
  • the battery cell have a first insulation element which is arranged between the negative pole and the positive pole, and a second insulation element which is arranged between the negative pole and the positive pole.
  • the first insulation element and the second insulation element are arranged on opposite sides of the negative pole.
  • the insulation elements can be formed, for example, from an electrically insulating plastic or an insulation paper.
  • the lacquer be designed as a graphite lacquer.
  • Under egg nem lacquer in particular a liquid or powdery coating material should be understood that can be applied thinly to objects. When applied, the paint forms a continuous, solid film.
  • the lacquer can contain polymers.
  • the paint preferably has a lower conductivity than the housing of the Ak kuzelle on which the paint is applied.
  • the invention also relates to a measuring device for monitoring the individual cell voltage of a battery pack, having a battery cell as described above and a measuring contact.
  • the measuring device is assigned in particular to battery pack electronics of the battery pack and is thus part of a battery management system (BMS).
  • BMS battery management system
  • the voltage of individual cells of the battery pack is made available to the battery pack electronics via the measuring device.
  • the measuring contact rests with a contact surface on the outer surface of the battery cell.
  • the connection between the measuring contact can be made via a force fit and / or form fit, for example wise about jamming. Alternatively, it is also conceivable for the connection to take place via a material bond, for example via gluing.
  • a transition resistance between the measuring contact and the outer surface of the battery cell is in a range between 100 ohms and 100 kOhm, in particular between 1 kOhm and 10 kOhm or between 2 kOhm and 20 kOhm. Reliable individual cell voltage monitoring can advantageously be guaranteed in this area.
  • the measuring contact has a contact surface that is between 4 mm 2 and 50 mm 2 in size.
  • the invention also relates to a battery pack with a measuring device as described above.
  • FIG. 1 shows an example of a view of a handheld power tool with a battery pack according to the invention
  • FIG. 2 shows a perspective exploded view of the battery pack
  • Fig. 3 is a perspective view of a flexible printed circuit board of the battery pack
  • FIG. 5 shows a longitudinal section through a rechargeable battery cell according to the invention.
  • FIG. 1 shows an electrical device embodied as a handheld power tool 300, which is embodied, for example, as a cordless drill. Accordingly, the handheld power tool 300 in the embodiment shown is mechanically and electrically connected to a battery pack 100 for the mains-independent power supply. It should be noted, however, that the present invention is not limited to cordless drills, but rather can be used in different handheld power tools 300.
  • the handheld power tool 300 has a gear 330 arranged in a housing 305 for transmitting a torque generated by a drive motor 335 to a drive shaft rotating about an axis x, on which a tool holder 320 for an insert tool (not shown) is attached, and a handle 315.
  • an electronic system 370 is arranged, which is designed to control or regulate the handheld tool machine 300, in particular the drive motor 335.
  • the handle 315 serves as a support surface for one hand of an operator of the handheld power tool 300.
  • An operating element 310 is arranged in the area of the handle 315.
  • the operating element 310 is designed as an operating switch for manual control of the handheld power tool 300.
  • the operating element 310 protrudes from the housing 305 and is manually accessible for the user, so that, in a manner known per se, a pressure movement of the first operating element 310 controls and / or regulates the drive motor, preferably as a function of the adjustment path of the first operating element 310 is made possible.
  • the battery pack 100 is fastened to the handle 315 of the handheld power tool 300 via an interface 380 and locked by a locking unit 318.
  • the fastening and / or the locking is carried out via a force-fit and / or form-fit connection.
  • the arrangement of the battery pack 100 on an underside 316 of the handle 315 does not interfere with the operation of the handheld power tool 300.
  • the locking unit includes, inter alia, a locking element 210 and an actuation element 220. By actuating the actuation by means of 220, the battery pack 100 can be released from the handle 315 of the handheld power tool 300.
  • the sliding battery pack is designed as a sliding battery pack and has an interface 180 corresponding to the interface 380 of the handheld power tool 300.
  • the sliding battery pack can also be designed as a rotating or swiveling battery pack, with the battery pack 100 being releasably lockable on the side opposite the pivot axis by locking, screwing, clamping or bracing on the housing 305 of the handheld power tool 300. In this way, a possible fall of the battery pack 100 from the housing 305 can be effectively counteracted.
  • the interface 180 is designed for detachable attachment of the battery pack 100 to a handheld power tool 300 and / or to a charger.
  • the interface 180 is designed in particular for the releasable mechanical and electrical connection to the corresponding interface 380 of the handheld power tool 300 or a corresponding interface of the charger.
  • the battery pack 100 is pushed onto the underside 316 of the handle 315. In the position shown in FIG. 1, the battery pack 100 is locked by the locking element 210 on the handle 315. By actuating the actuating means 220, the battery pack 100 can be released from the handle 315 of the handheld power tool 300. After the battery pack 100 has been unlocked, it can be separated from the handle 315.
  • the locking element 210 is brought into engagement with a corresponding receptacle (not shown in more detail) in the handle 315 of the handheld power tool 300.
  • Figure 2 shows the battery pack 100 in an exploded view.
  • the battery pack 100 has a battery pack housing 110 with, for example, a plurality of housing parts 120.
  • a housing part 120 is embodied, for example, as a cell holder 600 with a plurality of battery cells 400, not shown in detail, connected in series.
  • the battery pack 100 is designed, for example, as a two-row battery pack 100, with five battery cells 400 being arranged in a row.
  • the cell holder 600 takes on both the fixation of the battery cells 400 in the battery pack housing 110 and the cooling of the battery cells 400 and is made of a thermally conductive material, for example aluminum or a plastic.
  • Each battery cell 400 has a lateral surface 402 running parallel to a longitudinal axis x of the battery cell 400, the lateral surface 402 being delimited by two end faces 412, 414 which are perpendicular to the longitudinal axis x and on which the electrical poles or cell poles 406 of the battery cells 400 are located condition.
  • the battery cells 400 are connected to one another via cell connectors 500.
  • the cell connectors 500 are designed for the electrical connection of the battery cells 400.
  • the cell connector 500 allows the battery cells 400 to be electrically interconnected in parallel and / or in series.
  • the cell connectors 500 are essentially plate-shaped and are arranged on the end faces of the battery cells 400 and cover them.
  • the cell holder 600 thus has two opposite openings for each battery cell 400, on which the battery cell 400 can be connected to a cell connector 500.
  • the individual battery cells 400 are accommodated at a distance from one another for mechanical fixing in the cell holder 600.
  • the battery pack 100 has battery pack electronics 800.
  • the battery pack electronics 800 are designed in particular to control or regulate the battery pack 100 or the system from the battery pack 100 with the handheld power tool 300 connected.
  • the battery pack electronics 800 have a printed circuit board 810.
  • the circuit board 810 is made of a fiber-reinforced plastic, for example.
  • Electrical contact elements 143 are arranged on the printed circuit board 810.
  • the circuit board 810 comprises, for example, five contact elements 143, the outer contact elements 143 as power contacts 144 and the inner contact elements 143 as information contact elements 145 are trained.
  • the information contact elements 145 are designed to transmit information to the handheld power tool 300 and / or to the charger.
  • the information contact elements 145 can be designed, for example, as coding elements or for the transmission of temperature information from the battery pack 100.
  • the power contacts 144 are each connected to one of the cell connectors 500 via a current conductor 502.
  • the circuit board 810 includes, for example, further electronic components such as resistors, capacities and a microcontroller, which are not shown in detail.
  • the battery pack electronics 800 have a flexible circuit board 812 with several measuring contacts 840.
  • the flexible printed circuit board 812 is shown in FIG. 3 in a perspective view.
  • the circuit board 810 and the flexible circuit board 812 are arranged adjacent to one another or one above the other.
  • the circuit board 810 and the flexible circuit board 812 are arranged inside the battery pack housing 110 and outside the cell holder 600.
  • the flexible printed circuit board 812 is preferably arranged closer to the cell holder 600 than the printed circuit board 810.
  • the flexible printed circuit board 812 preferably rests on the cell holder 600.
  • the flexible printed circuit board 812 is fastened to the cell holder 600 in such a way that, as in the embodiment shown in FIG. 2, it is clamped between the cell holder 600 and a further housing component.
  • the flexible printed circuit board 812 is also connected, for example, to the microcontroller, which is not provided.
  • the flexible printed circuit board 812 generally consist of a base material which has a multiplicity of individual conductor tracks 802 which form a contact area 803 at their end.
  • the conductor tracks 802 are protected by a protective layer, for example solder mask, which, with the exception of the connection contacts or measuring contacts 840, extends over the entire surface of the circuit board.
  • the contact surfaces 803 are preferably flat.
  • the flexible printed circuit board 812 has a flexural rigidity which is at least partially configured in such a way that a bending deformation of the flexible printed circuit board 812 is possible at least in some areas in the assembled state.
  • the bending deformation of the flexible printed circuit board 812 can take place in such a way that a center plane of the circuit board 812 is in each case in a region of the bending deformation is deformed by an angle f with respect to an original position.
  • the flexible printed circuit board 812 can be variably adapted to the geometric shape of the battery pack housing 110 or the cell holder 600.
  • the flexible printed circuit board 812 has a plurality of measuring contacts 840 that correspond to battery cells 400.
  • the measuring contacts 840 are assigned to a measuring device which is designed to monitor the voltage of individual cells.
  • Each measuring contact 840 is intended to make electrical contact with a corresponding battery cell 400, the measuring contacts 840 advantageously being in the form of a bendable contact tongue 842, preferably in the form of two oppositely arranged, bendable contact tongues 842 which, as shown in FIG Corresponding openings 602 are inserted in the cell holder 600.
  • the contact tongues 842 are provided for making electrical contact with the battery cells 400, in particular for monitoring individual voltages.
  • FIG. 4 shows schematically the introduction of a contact tongue 842 into an opening of a cell holder 600.
  • the contact tongues 842 are inserted into the cell holder 600 with the aid of a tool (not shown) in recesses 602 of the cell holder 600, the contact tongues 842 when the battery cells are inserted 400 can be deformed by the angle f compared to an original position.
  • the recesses 602 are in particular arranged in an area that adjoins a jacket surface of the battery cells 400.
  • the battery cell is arranged in the cell holder 600 essentially without any gaps.
  • the contact tongue 842 is clamped between the cell holder 600 and the battery cell 400, where alternatively the contact tongues 842 can be welded or soldered to the Ak battery cells 400 for electrical contacting.
  • the angle f has a value of approximately 180 ° after it has been introduced, a value between 10 ° and 200 °, preferably a value between 30 ° and 190 °, also being possible.
  • the individual battery cells 400 are connected directly to the flexible printed circuit board 812 via the contact tongues 842. In the illustrated advantageous embodiment of a flexible printed circuit board 812 with each Two contact tongues 842 arranged opposite one another, when the battery cells 400 are inserted into the cell holder 600, a uniform pull in both directions onto the flexible printed circuit board 812 is created.
  • the flexible printed circuit board 812 rests with the contact tongue 842 on the outer surface of the battery cells 400 and contacts them via the conductor tracks 802.
  • the contact is made in a single cell voltage monitoring area 420 of the outer surface 402 of the battery cell.
  • the flexible circuit board 812 preferably has only a partial protective layer or no protective layer. So that the individual voltage monitoring can be implemented via the flexible lyre plate 812 resting on the surface of the battery cells 400, a certain electrical conductivity of the surface 402 of the battery cells 400 is necessary.
  • a battery cell 400 according to the invention is shown in Fig. 5 in a longitudinal section Darge provides.
  • the battery cell 400 has a jacket surface 402 which is at least partially, in particular completely, electrically conductive and consists of a plastic.
  • the battery cell 400 is designed, for example, as a lithium-ion battery cell.
  • the battery cell 400 is designed as a round cell 404 and has two cell poles 406.
  • a cell pole 406 is designed as a positive pole 408 and a cell pole 406 is designed as a minus pole 410.
  • the cell poles 406 are located on opposite sides of the battery cell 400.
  • the positive pole 408 is located on an end face 412 and the negative pole 410 is located on a rear side 414 or opposite end face of the accumulator cell 400.
  • Between the end faces 412, 414 is the jacket surface 402 arranged.
  • the jacket surface 402 of the rechargeable battery cell 400 comprises two individual cell voltage monitoring areas 420 which are provided for individual cell voltage monitoring. However, it would also be conceivable for the rechargeable battery cell to have only one or more individual cell voltage monitoring areas 420.
  • the two individual cell voltage monitoring areas 420 are arranged at a distance from one another.
  • the battery cells 400 are connected to the measuring contacts 840 of the battery.
  • kupacks 100 connected.
  • the measuring contacts 840, formed as contact tongues 842, of the flexible printed circuit board 812 rest on the lateral surface 402 in the individual cell voltage monitoring area 820.
  • the individual cell voltage monitoring areas 820 extend in a closed ring shape around the lateral surface 402.
  • the jacket surface 402 consists of a plastic.
  • the jacket surface 402 consists essentially entirely of an electrically conductive plastic that is connected to the negative pole 410 of the battery cell 400. Since the entire outer surface 402 is made of plastic, the outer surface 402 is designed as a single cell voltage monitoring area 420 and can be connected to a measuring contact 840 of the battery pack 100 or the battery pack electronics 800 in any position.
  • the jacket surface 402 of the battery pack 100 it would also be conceivable for the jacket surface 402 of the battery pack 100 to consist of two different plastics, the plastic having a higher electrical conductivity in the individual cell voltage monitoring area 420.
  • the measuring device comprises the jacket surface 402 or the individual cell voltage monitoring areas 420 of the battery cell.
  • the shape, shape and material of the measuring contacts 840 is chosen such that when the battery cell is in contact with the jacket surface 402, the contact resistance between the measuring contact 840 and the jacket surface 402 is in a range between 100 ohms and 100,000 ohms.
  • the battery pack electronics 800 can advantageously determine an individual cell voltage.
  • the rechargeable battery cell 400 has a housing 422 which consists of a metal and is embodied, for example, as a tin can made of nickel-coated steel.
  • the jacket surface 402 of the battery pack 100 is formed by a shrink tube 424 made of plastic, which completely covers the housing 422 of the battery pack 100 laterally by the shrink tube 424.
  • the outer surface of the housing 422 is essentially completely covered by the shrink tube 424.
  • the housing 422 of the battery pack 100 or the battery pack 100 is partially covered by the shrink tube 424.
  • the Housing 422 of the battery cell 400 is painted and the paint forms the jacket surface 402.
  • the choice of material for the shrink tubing 424 can ensure that the shrink tubing 424 or the jacket surface 402 of the battery pack 100 in the individual cell voltage monitoring area 420 is suitable for monitoring individual cell voltages.
  • the shrink tube 424 consists, for example, of a pure, intrinsically conductive plastic in the form of polypyrrole. Since the negative pole 410 is connected to the housing 422 of the battery pack 100, the shrink tubing 424, which rests against the housing 422, is also electrically connected to the negative pole 410.
  • a first insulation element 426 and a second insulation element 428 are arranged between the housing 422 of the rechargeable battery cell 400 and the positive pole 408.
  • the first insulation element 426 and the second insulation element 428 are in direct contact with the housing 422 of the battery cell 400.
  • the first insulation element 426 and the second insulation element 428 are preferably arranged on different sides of the housing 422 of the rechargeable battery cell 400.
  • the second insulation element 428 is formed as an annular insulation disk 430 and is arranged between the shrink tube 424 and the housing 422 of the battery cell 400.

Abstract

The invention relates to a rechargeable battery cell for a rechargeable battery pack, having a lateral surface, an end side and a rear side, wherein the lateral surface has an individual cell voltage monitoring region, wherein the individual cell voltage monitoring region is electrically connected to a cell pole of the rechargeable battery cell in such a way that a voltage of the rechargeable battery cell can be measured at the individual cell voltage monitoring region of the lateral surface for individual cell monitoring. It is proposed that the individual cell voltage monitoring region consists of a plastic or a paint.

Description

Beschreibung description
Akkuzelle und Akkupack mit einer Akkuzelle Battery cell and battery pack with one battery cell
Stand der Technik State of the art
In der Druckschrift DE 10 2016 203 427 Al ist ein Akkupack mit Akkuzellen und einer Akkupackelektronik beschrieben, die eine flexible Leiterplatte umfasst. Die Akkupa ckelektronik weist einen Mikrocontroller zur Einzelzellenspannungsüberwachung auf. Die Akkuzellen weisen zur Kontaktierung keine Isolierummantelung auf. The publication DE 10 2016 203 427 A1 describes a battery pack with battery cells and battery pack electronics that comprise a flexible printed circuit board. The battery pack electronics have a microcontroller for monitoring individual cell voltages. The battery cells do not have an insulating jacket for contacting.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die Erfindung betrifft eine Akkuzelle für einen Akkupack, mit einer Mantelfläche, einer Stirnseite und einer Hinterseite, wobei die Mantelfläche einen Einzelzellenspannungs überwachungsbereich aufweist, wobei der Einzelzellenspannungsüberwachungsbe reich derart mit einem Zellpol der Akkuzelle elektrisch verbunden ist, dass eine Span nung der Akkuzelle an dem Einzelzellenspannungsüberwachungsbereich der Mantel fläche zur Einzelzellenüberwachung messbar ist. Es wird vorgeschlagen, dass der Ein zelzellenspannungsüberwachungsbereich aus einem Kunststoff oder einem Lack be steht. Vorteilhaft kann dadurch die Handhabung der Akkuzellen insbesondere beim Montageprozess eines Akkupacks verbessert und sicherer gestaltet werden. The invention relates to a battery cell for a battery pack, with a jacket surface, a front side and a rear side, the jacket surface having a single cell voltage monitoring area, the single cell voltage monitoring area being electrically connected to a cell pole of the battery cell in such a way that a voltage of the battery cell is at the single cell voltage monitoring area the jacket surface can be measured for individual cell monitoring. It is proposed that the individual cell voltage monitoring area be made of a plastic or a lacquer. In this way, the handling of the battery cells can advantageously be improved and made safer, in particular during the assembly process of a battery pack.
Der Akkupack ist insbesondere Teil eines Systems, das sich aus dem Akkupack und einem Verbraucher zusammensetzt, wobei der Verbraucher während des Betriebs über den Akkupack mit Energie versorgt wird. Der Akkupack ist insbesondere als ein Wechselakkupack ausgebildet. Der Akkupack ist insbesondere verbindbar mit einer La devorrichtung zum Aufladen des Akkupacks ausgebildet. Das Gehäuse des Akkupacks ist insbesondere als ein Außengehäuse ausgebildet. Der Akkupack, insbesondere das Gehäuse des Akkupacks, ist über eine mechanische Schnittstelle lösbar mit dem Ver braucher und/oder der Ladevorrichtung verbindbar. Das Gehäuse des Akkupacks kann ein oder mehrere Gehäuseteile aufweisen. Die Gehäuseteile sind miteinander kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden. The battery pack is in particular part of a system that is composed of the battery pack and a consumer, the consumer being supplied with energy via the battery pack during operation. The battery pack is designed in particular as an exchangeable battery pack. The battery pack is designed in particular to be connectable to a charging device for charging the battery pack. The housing of the battery pack is designed in particular as an outer housing. The battery pack, in particular the housing of the battery pack, can be releasably connected to the consumer and / or the charging device via a mechanical interface. The housing of the battery pack can have one or more housing parts. The housing parts are non-positively, positively and / or cohesively connected to one another.
Der Verbraucher kann insbesondere als ein Gartengerät, wie beispielsweise ein Ra senmäher oder eine Heckenschere, als ein Haushaltsgerät, wie beispielsweise einem elektrischen Fensterreiniger oder Handstaubsauger, als eine Handwerkzeugmaschine, wie beispielsweise ein Winkelschleifer, ein Schrauber, eine Bohrmaschine, ein Bohr hammer, etc. oder als ein Messwerkzeug, wie beispielsweise ein Laserentfernungs messgerät, ausgebildet sein. Des Weiteren ist auch denkbar, dass der Verbraucher als ein anderes insbesondere tragbares Gerät ausgebildet ist, wie beispielsweise eine Baustellenbeleuchtung, ein Absauggerät oder ein Baustellenradio. Über die mechani sche Schnittstelle ist der Akkupack kraft- und/oder formschlüssig mit dem Verbraucher verbindbar. Vorteilhaft umfasst die mechanische Schnittstelle zumindest ein Betäti gungselement, über das die Verbindung des Akkupacks mit dem Verbraucher und/oder mit der Ladevorrichtung lösbar ist. Das Betätigungselement kann beispielsweise als Knopf, Hebel oder als Taster ausgebildet sein. Zudem weist der Akkupack zumindest eine elektrische Schnittstelle auf, über die der Akkupack mit dem Verbraucher und/oder mit der Ladevorrichtung elektrisch verbindbar ist. Über die elektrische Verbindung kann der Akkupack beispielsweise geladen und/oder entladen werden. Alternativ oder zu sätzlich ist auch denkbar, dass über die elektrische Schnittstelle Informationen übermit telbar sind. Die elektrische Schnittstelle ist bevorzugt als eine Kontaktschnittstelle aus gebildet, bei der die elektrische Verbindung über einen physischen Kontakt zumindest zweier leitfähiger Bauteile erfolgt. Die elektrische Schnittstelle umfasst bevorzugt zu mindest zwei elektrische Kontakte. Insbesondere ist einer der elektrischen Kontakte als Plus- Kontakt und der andere elektrische Kontakt als Minus- Kontakt ausgebildet. Alter nativ oder zusätzlich kann die elektrische Schnittstelle ein sekundäres Ladespulenele ment zur induktiven Ladung aufweisen. The consumer can use it as a garden tool, such as a lawn mower or hedge trimmer, as a household appliance, such as an electric window cleaner or hand vacuum cleaner, as a hand machine tool, such as an angle grinder, a screwdriver, a drill, a hammer drill, etc. or as a measuring tool, such as a laser distance measuring device. Furthermore, it is also conceivable that the consumer is designed as another device, in particular a portable device, such as construction site lighting, a suction device or a construction site radio. The battery pack can be positively and / or positively connected to the consumer via the mechanical interface. The mechanical interface advantageously comprises at least one actuating element, via which the connection of the battery pack to the consumer and / or to the charging device can be released. The actuating element can be designed, for example, as a button, lever or button. In addition, the battery pack has at least one electrical interface via which the battery pack can be electrically connected to the consumer and / or to the charging device. The battery pack can, for example, be charged and / or discharged via the electrical connection. As an alternative or in addition, it is also conceivable that information can be transmitted via the electrical interface. The electrical interface is preferably designed as a contact interface in which the electrical connection is made via a physical contact of at least two conductive components. The electrical interface preferably comprises at least two electrical contacts. In particular, one of the electrical contacts is designed as a plus contact and the other electrical contact is designed as a minus contact. Alternatively or additionally, the electrical interface can have a secondary charging coil element for inductive charging.
Des Weiteren ist in dem Gehäuse des Akkupacks die zumindest eine Akkuzelle ange ordnet, die über die elektrische Kontaktvorrichtung mit dem Verbraucher elektrisch ver bindbar ist. Die Akkuzelle kann als eine galvanische Zelle ausgebildet sein, die einen Aufbau aufweist, bei dem ein Zellpol an einem Ende und ein weiterer Zellpol an einem gegenüberliegenden Ende zu liegen kommen. Insbesondere weist die Akkuzelle an ei nem Ende einen positiven Zellpol und an einem gegenüberliegenden Ende einen nega- tiven Zellpol auf. Bevorzugt sind die Akkuzellen als NiCd- oder NiMh-, besonders be vorzugt als lithiumbasierte Akkuzellen bzw. Li-Ionen Akkuzellen, ausgebildet. Die Ak kuspannung des Akkupacks ist in der Regel ein Vielfaches der Spannung einer einzel nen Akkuzelle und ergibt sich aus der Schaltung (parallel oder seriell) der Akkuzellen. Bei gängigen Akkuzellen mit einer Spannung von 3,6 V ergeben sich somit beispiel hafte Akkuspannung von 3,6 V, 7,2 V, 10, 8 V, 14,4 V, 18 V, 36 V, 54 V, 108 V etc. Be vorzugt ist die Akkuzelle als zumindest im Wesentlichen zylinderförmige Rundzelle ausgebildet, wobei die Zellpole an Enden der Zylinderform angeordnet sind. Furthermore, the at least one battery cell is arranged in the housing of the battery pack and can be electrically connected to the consumer via the electrical contact device. The rechargeable battery cell can be designed as a galvanic cell which has a structure in which one cell pole comes to lie at one end and another cell pole at an opposite end. In particular, the battery cell has a positive cell pole at one end and a negative cell pole at an opposite end. tive cell pole. The battery cells are preferably designed as NiCd or NiMh cells, particularly preferably as lithium-based battery cells or Li-ion battery cells. The battery voltage of the battery pack is usually a multiple of the voltage of an individual battery cell and results from the connection (parallel or series) of the battery cells. With common battery cells with a voltage of 3.6 V, this results in exemplary battery voltages of 3.6 V, 7.2 V, 10, 8 V, 14.4 V, 18 V, 36 V, 54 V, 108 V etc. The rechargeable battery cell is preferably designed as an at least essentially cylindrical round cell, the cell poles being arranged at the ends of the cylindrical shape.
Zusätzlich kann die elektrische Schnittstelle zumindest einen Zusatzkontakt aufweisen, der dazu ausgebildet ist, zusätzliche Informationen an den Verbraucher und/oder an die Ladevorrichtung zu übertragen. Vorzugsweise weist der Akkupack eine Akkupa ckelektronik auf, wobei die Akkupackelektronik eine Speichereinheit umfassen kann, auf der die Informationen abgespeichert sind. Zusätzlich oder alternativ ist ebenfalls denkbar, dass die Informationen von der Akkupackelektronik ermittelt werden. Bei den Informationen kann es sich beispielsweise um einen Ladezustand des Akkupacks, eine Temperatur innerhalb des Akkupacks, eine Kodierung oder einer Restkapazität des Ak kupacks handeln. Es ist zudem denkbar, dass die Akkupackelektronik dazu ausgebil det ist, den Lade- und/oder Entladevorgang des Akkupacks zu regeln oder zu steuern. Die Akkupackelektronik kann beispielsweise eine Leiterplatte, eine Recheneinheit, eine Steuereinheit, einen Transistor, einen Kondensator, und/oder die Speichereinheit auf weisen. Die Elektronik kann zudem ein oder mehrere Sensorelemente aufweisen, bei spielsweise einen Temperatursensor zur Ermittlung der Temperatur innerhalb des Ak kupacks. Die Akkupackelektronik kann alternativ oder zusätzlich ein Kodierungsele ment, wie beispielsweise ein Kodierungswiderstand, aufweisen. In addition, the electrical interface can have at least one additional contact which is designed to transmit additional information to the consumer and / or to the charging device. The battery pack preferably has battery pack electronics, it being possible for the battery pack electronics to include a storage unit on which the information is stored. Additionally or alternatively, it is also conceivable that the information is determined by the battery pack electronics. The information can be, for example, a charge status of the battery pack, a temperature within the battery pack, a coding or a remaining capacity of the battery pack. It is also conceivable that the battery pack electronics are designed to regulate or control the charging and / or discharging process of the battery pack. The battery pack electronics can for example have a printed circuit board, a computing unit, a control unit, a transistor, a capacitor, and / or the memory unit. The electronics can also have one or more sensor elements, for example a temperature sensor for determining the temperature inside the battery pack. The battery pack electronics can alternatively or additionally have a coding element, such as a coding resistor.
Der Einzelzellenspannungsüberwachungsbereich ist insbesondere zur Verbindung mit einem Messkontakt des Akkupacks vorgesehen. Die Positionierung des Einzelzellen spannungsüberwachungsbereichs ist insbesondere abhängig von der Gestaltung bzw. dem Aufbau des Akkupacks. Die Akkuzelle kann einen, zwei oder mehrere Einzelzel lenspannungsüberwachungsbereiche aufweisen. Vorzugsweise ist die gesamte Man telfläche als Einzelzellenspannungsüberwachungsbereich ausgebildet, sodass der Messkontakt an einem beliebigen Ort auf der Mantelfläche zur Einzelzellenspannungs überwachung platzierbar ist. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Akkuzelle einen Pluspol und einen Minus pol aufweist, wobei die Mantelfläche elektrisch mit dem Minuspol verbunden ist. Vorteil haft kann dadurch die Spannung über den Minuspol überwacht werden. The individual cell voltage monitoring area is provided in particular for connection to a measuring contact of the battery pack. The positioning of the individual cell voltage monitoring area is particularly dependent on the design or structure of the battery pack. The rechargeable battery cell can have one, two or more individual cell voltage monitoring areas. The entire surface of the jacket is preferably designed as an individual cell voltage monitoring area, so that the measuring contact can be placed at any location on the jacket surface for monitoring the individual cell voltage. It is also proposed that the battery cell have a plus pole and a minus pole, the jacket surface being electrically connected to the minus pole. This allows the voltage to be monitored via the negative pole.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Akkuzelle ein Gehäuse aufweist, welches me tallisch ausgebildet ist. Vorteilhaft verleiht das metallische Gehäuse der Akkuzelle me chanische Stabilität und schützt sie. Die Akkuzelle ist insbesondere als eine Rundzelle mit einem Blechtopfgehäuse ausgebildet. Das Blechtopfgehäuse entspricht dabei ei nem Gehäuse aus tiefgezogenem Stahl. Das Gehäuse der Akkuzelle kann teilweise die Mantelfläche der Akkuzelle bilden. Im Einzelzellenspannungsüberwachungsbereich wird die Mantelfläche der Akkuzelle allerdings nicht von dem metallischen Gehäuse ge bildet. Das metallische Gehäuse kann vollständig oder teilweise von dem Kunststoff bedeckt und/oder beschichtet sein. Insbesondere ist das metallische Gehäuse zumin dest im Einzelzellenspannungsüberwachungsbereich von dem Kunststoff bedeckt oder beschichtet. Alternativ ist auch denkbar, dass das Gehäuse aus einem Kunststoff be steht, dass zumindest teilweise, insbesondere vollständig, eine gewisse elektrische Leitfähigkeit aufweist, die zur Einzelzellenspannungsüberwachung genügt. Insbeson dere wird das Gehäuse zumindest teilweise, insbesondere vollständig, von dem Minus pol gebildet. It is also proposed that the rechargeable battery cell have a housing which is designed to be metallic. The metallic housing advantageously gives the battery cell mechanical stability and protects it. The battery cell is designed in particular as a round cell with a sheet metal pot housing. The sheet metal pot housing corresponds to a housing made of deep-drawn steel. The housing of the battery cell can partially form the outer surface of the battery cell. In the individual cell voltage monitoring area, however, the outer surface of the battery cell is not formed by the metallic housing. The metallic housing can be completely or partially covered and / or coated by the plastic. In particular, the metallic housing is covered or coated by the plastic, at least in the individual cell voltage monitoring area. Alternatively, it is also conceivable that the housing is made of a plastic that at least partially, in particular completely, has a certain electrical conductivity that is sufficient for individual cell voltage monitoring. In particular, the housing is at least partially, in particular completely, formed by the minus pole.
Zudem wird vorgeschlagen, dass der Kunststoff als ein reiner Kunststoff oder als ein gefüllter Kunststoff ausgebildet ist. Bei dem Kunststoff handelt es sich dabei insbeson dere um ein Polymer bzw. Polymergemisch. Vorzugsweise ist der Kunststoff als ein lei tender Kunststoff ausgebildet. Insbesondere weist der gefüllte Kunststoff einen thermo plastischen Kunststoff, der mit einem leitfähigen Material, insbesondere Kohlenstoff o- der einem Metall, vorzugsweise Silber, Nickel oder Kupfer, gefüllt ist, auf. Bei dem ge füllten Kunststoff handelt es sich somit um ein extrinsisch leitfähiges Polymer. Vorzugs weise besteht der reine Kunststoff aus Polyethin, Polyanilin, Polypyrrol, Poly-3,4-ethyl- endioxythiophen, Polyfluoren, oder Poly(p-phenylen). Bei dem Kohlenstoff kann es sich beispielsweise um Ruß, Kohlenstoffnanoröhrchen und/oder Graphen handeln. Bei dem reinen Kunststoff handelt es sich somit um ein intrinsisch leitfähiges Polymer. It is also proposed that the plastic is designed as a pure plastic or as a filled plastic. The plastic is in particular a polymer or polymer mixture. The plastic is preferably designed as a lei tender plastic. In particular, the filled plastic has a thermoplastic plastic which is filled with a conductive material, in particular carbon or a metal, preferably silver, nickel or copper. The filled plastic is therefore an extrinsically conductive polymer. The pure plastic preferably consists of polyethine, polyaniline, polypyrrole, poly-3,4-ethylenedioxythiophene, polyfluorene, or poly (p-phenylene). The carbon can be, for example, soot, carbon nanotubes and / or graphene. The pure plastic is therefore an intrinsically conductive polymer.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Mantelfläche von einem Schrumpfschlauch gebildet wird. Vorteilhaft wird dadurch die Montage der Akkuzellen deutlich erleichtert. Der Schrumpfschlauch besteht aus dem Kunststoff, wobei der Kunststoff vorzugsweise elastisch ausgebildet ist. Alternativ ist denkbar, dass die Mantelfläche von einem Kunststoffrohr gebildet wird, das aus dem Kunststoff besteht. Im Montageprozess kann das das Gehäuse oder Blechtopfgehäuse der Akkuzelle in das Kunststoffrohr einge schoben werden. Es ist zusätzlich denkbar, dass das Kunststoffrohr vor der Montage zur thermischen Expansion erwärmt wird, damit beim Abkühlen eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Kunststoffrohr und dem Gehäuse der Akkuzelle durch das Schrumpfen des Kunststoffrohrs entsteht. Das Kunststoffrohr kann auf einer Stirnseite und/oder auf einer gegenüberliegenden Hinterseite einen Kragen aufweisen, der zur Isolierung des Minus und/oder Plus Pols vorgesehen ist. It is also proposed that the jacket surface be formed by a shrink tube. This advantageously makes the assembly of the battery cells much easier. The shrink tube consists of the plastic, the plastic preferably is designed to be elastic. Alternatively, it is conceivable that the jacket surface is formed by a plastic tube made of the plastic. During the assembly process, the housing or sheet metal housing of the battery cell can be pushed into the plastic tube. It is also conceivable that the plastic tube is heated for thermal expansion prior to assembly so that when the plastic tube cools, a force-fit connection is created between the plastic tube and the housing of the battery cell as a result of the shrinking of the plastic tube. The plastic pipe can have a collar on one end face and / or on an opposite rear face, which collar is provided to isolate the minus and / or plus pole.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Akkuzelle ein erstes Isolationselement, das zwischen dem Minuspol und dem Pluspol angeordnet ist, und ein zweites Isolationsele ment, das zwischen dem Minuspol und dem Pluspol angeordnet ist, aufweist. Insbe sondere sind das erste Isolationselement und das zweite Isolationselement auf gegen überliegenden Seiten des Minuspols angeordnet sind. Vorteilhaft kann durch die Ver wendung von zwei Isolationselementen der Pluspol und der Minuspol effektiv vonei nander isoliert werden. Die Isolationselemente können beispielhaft aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff oder einem Isolationspapier gebildet sein. It is also proposed that the battery cell have a first insulation element which is arranged between the negative pole and the positive pole, and a second insulation element which is arranged between the negative pole and the positive pole. In particular, the first insulation element and the second insulation element are arranged on opposite sides of the negative pole. Advantageously, by using two insulation elements, the positive pole and the negative pole can be effectively isolated from one another. The insulation elements can be formed, for example, from an electrically insulating plastic or an insulation paper.
Zudem wird vorgeschlagen, dass der Lack als ein Graphitlack ausgebildet ist. Unter ei nem Lack soll insbesondere ein flüssiger oder pulverförmiger Beschichtungsstoff ver standen werden, der dünn auf Gegenstände auftragbar ist. Im aufgetragenen Zustand bildet der Lack einen durchgehenden festen Film. Der Lack kann Polymere aufweisen. Vorzugsweise weist der Lack eine geringere Leitfähigkeit auf, als das Gehäuse der Ak kuzelle, auf dem der Lack aufgebracht ist. It is also proposed that the lacquer be designed as a graphite lacquer. Under egg nem lacquer in particular a liquid or powdery coating material should be understood that can be applied thinly to objects. When applied, the paint forms a continuous, solid film. The lacquer can contain polymers. The paint preferably has a lower conductivity than the housing of the Ak kuzelle on which the paint is applied.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Messvorrichtung zur Einzelzellenspannungs überwachung eines Akkupacks, aufweisend eine Akkuzelle wie zuvor beschrieben und einen Messkontakt. Die Messvorrichtung ist insbesondere einer Akkupackelektronik des Akkupacks zugeordnet und somit ein Teil eines Batteriemanagementsystems (BMS). Über die Messvorrichtung wird der Akkupackelektronik die Spannung einzelner Zellen des Akkupacks bereitgestellt. Im montierten Zustand liegt der Messkontakt mit einer Kontaktfläche an der Mantelfläche der Akkuzelle an. Die Verbindung zwischen dem Messkontakt kann über einen kraft- und/oder Formschluss erfolgen, beispiels- weise über ein Verklemmen. Alternativ ist auch denkbar, dass die Verbindung über ei nen Stoffschluss, beispielsweise über ein Verkleben erfolgt. The invention also relates to a measuring device for monitoring the individual cell voltage of a battery pack, having a battery cell as described above and a measuring contact. The measuring device is assigned in particular to battery pack electronics of the battery pack and is thus part of a battery management system (BMS). The voltage of individual cells of the battery pack is made available to the battery pack electronics via the measuring device. In the assembled state, the measuring contact rests with a contact surface on the outer surface of the battery cell. The connection between the measuring contact can be made via a force fit and / or form fit, for example wise about jamming. Alternatively, it is also conceivable for the connection to take place via a material bond, for example via gluing.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass ein Übergangswiderstand zwischen dem Messkon- takt und der Mantelfläche der Akkuzelle in einem Bereich zwischen 100 Ohm und 100 kOhm, insbesondere zwischen 1 kOhm und 10 kOhm oder zwischen 2 kOhm und 20 kOhm, liegt. Vorteilhaft kann in diesem Bereich eine sichere Einzelzellenspannungs überwachung gewährleistet werden. Insbesondere weist der Messkontakt eine Kon taktfläche aufweist, die eine Größe zwischen 4 mm2 und 50 mm2 auf. It is also proposed that a transition resistance between the measuring contact and the outer surface of the battery cell is in a range between 100 ohms and 100 kOhm, in particular between 1 kOhm and 10 kOhm or between 2 kOhm and 20 kOhm. Reliable individual cell voltage monitoring can advantageously be guaranteed in this area. In particular, the measuring contact has a contact surface that is between 4 mm 2 and 50 mm 2 in size.
Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Akkupack mit einer Messvorrichtung wie zu vor beschrieben. The invention also relates to a battery pack with a measuring device as described above.
Zeichnungen drawings
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merk male in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammen fassen. Further advantages emerge from the following description of the drawings. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 beispielhaft eine Ansicht einer Handwerkzeugmaschine mit ei nem erfindungsgemäßen Akkupack; 1 shows an example of a view of a handheld power tool with a battery pack according to the invention;
Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Akkupacks; 2 shows a perspective exploded view of the battery pack;
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer flexiblen Leiterplatte des Akku packs; Fig. 3 is a perspective view of a flexible printed circuit board of the battery pack;
Fig. 4 eine Darstellung einer Einführung einer Kontaktzunge in den Zell halter; 4 shows an illustration of an introduction of a contact tongue into the cell holder;
Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Akkuzelle. 5 shows a longitudinal section through a rechargeable battery cell according to the invention.
Die Figur 1 zeigt ein als eine Handwerkzeugmaschine 300 ausgebildetes Elektro gerät, welches beispielhaft als ein Akku-Bohrschrauber ausgebildet ist. Entspre chend ist die Handwerkzeugmaschine 300 in der dargestellten Ausführungsform zur netzunabhängigen Stromversorgung mechanisch und elektrisch mit einem Akkupack 100 verbunden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorlie gende Erfindung nicht auf Akku-Bohrschrauber beschränkt ist, sondern vielmehr bei unterschiedlichen Handwerkzeugmaschinen 300 Anwendung finden kann.FIG. 1 shows an electrical device embodied as a handheld power tool 300, which is embodied, for example, as a cordless drill. Accordingly, the handheld power tool 300 in the embodiment shown is mechanically and electrically connected to a battery pack 100 for the mains-independent power supply. It should be noted, however, that the present invention is not limited to cordless drills, but rather can be used in different handheld power tools 300.
Die Handwerkzeugmaschine 300 weist ein in einem Gehäuse 305 angeordnetes Getriebe 330 zur Übertragung eines von einem Antriebsmotor 335 erzeugten Drehmomentes auf eine um eine Achse x rotierende Antriebswelle, an welcher eine Werkzeugaufnahme 320 für ein nicht dargestelltes Einsatzwerkzeug befes tigt ist, und einen Handgriff 315 auf. Innerhalb des Gehäuses 305 ist eine Elekt ronik 370 angeordnet, die zur Steuerung oder Regelung der Handwerkzeugma schine 300, insbesondere des Antriebsmotors 335 ausgebildet ist. Der Handgriff 315 dient als Auflagefläche für eine Hand eines Bedieners der Handwerkzeug maschine 300. The handheld power tool 300 has a gear 330 arranged in a housing 305 for transmitting a torque generated by a drive motor 335 to a drive shaft rotating about an axis x, on which a tool holder 320 for an insert tool (not shown) is attached, and a handle 315. Within the housing 305, an electronic system 370 is arranged, which is designed to control or regulate the handheld tool machine 300, in particular the drive motor 335. The handle 315 serves as a support surface for one hand of an operator of the handheld power tool 300.
Im Bereich des Handgriffes 315 ist ein Bedienelement 310 angeordnet. Das Be dienelement 310 ist als Betriebsschalter zur manuellen Steuerung der Handwerk zeugmaschine 300 ausgebildet. Das Bedienelement 310 ragt aus dem Gehäuse 305 für den Benutzer manuell zugänglich heraus, so dass in einer an sich be kannten Art und Weise durch eine Druckbewegung des ersten Bedienelementes 310 eine Steuerung und/oder Regelung des Antriebsmotors bevorzugterweise in Abhängigkeit vom Verstellweg des ersten Bedienelementes 310 ermöglicht ist. An operating element 310 is arranged in the area of the handle 315. The operating element 310 is designed as an operating switch for manual control of the handheld power tool 300. The operating element 310 protrudes from the housing 305 and is manually accessible for the user, so that, in a manner known per se, a pressure movement of the first operating element 310 controls and / or regulates the drive motor, preferably as a function of the adjustment path of the first operating element 310 is made possible.
In der in der Figur 1 gezeigten Position ist der Akkupack 100 an dem Handgriff 315 der Handwerkzeugmaschine 300 über eine Schnittstelle 380 befestigt und durch eine Verriegelungseinheit 318 verriegelt. Die Befestigung und/oder die Ver riegelung erfolgt über eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung. Durch die Anordnung des Akkupacks 100 auf einer Unterseite 316 des Handgriffs 315 wird die Bedienung der Handwerkzeugmaschine 300 nicht gestört. Die nicht im Detail dargestellte Verriegelungseinheit umfasst unter anderem ein Verriegelungsele ment 210 und ein Betätigungselement 220. Durch Betätigung des Betätigungs mittels 220 kann der Akkupack 100 von dem Handgriff 315 der Handwerkzeug maschine 300 gelöst werden. Der in Figur 1 dargestellte Akkupack 100 ist als ein Schiebeakkupack ausgeführt, und weist eine zur Schnittstelle 380 der Handwerkzeugmaschine 300 korrespon dierende Schnittstelle 180 auf. Alternativ zum Schiebeakkupack ist auch eine Ausführung als ein Dreh- oder Schwenkakkupack möglich, wobei der Akkupack 100 an der der Schwenkachse gegenüberliegenden Seite durch Verrasten, Ver schrauben, Verklemmen oder Verspannen an dem Gehäuse 305 der Handwerk zeugmaschine 300 lösbar arretierbar ist. Auf diese Weise kann wirksam einem möglichen Abfallen des Akkupacks 100 vom Gehäuse 305 entgegengewirkt wer den. In the position shown in FIG. 1, the battery pack 100 is fastened to the handle 315 of the handheld power tool 300 via an interface 380 and locked by a locking unit 318. The fastening and / or the locking is carried out via a force-fit and / or form-fit connection. The arrangement of the battery pack 100 on an underside 316 of the handle 315 does not interfere with the operation of the handheld power tool 300. The locking unit, not shown in detail, includes, inter alia, a locking element 210 and an actuation element 220. By actuating the actuation by means of 220, the battery pack 100 can be released from the handle 315 of the handheld power tool 300. The battery pack 100 shown in FIG. 1 is designed as a sliding battery pack and has an interface 180 corresponding to the interface 380 of the handheld power tool 300. As an alternative to the sliding battery pack, it can also be designed as a rotating or swiveling battery pack, with the battery pack 100 being releasably lockable on the side opposite the pivot axis by locking, screwing, clamping or bracing on the housing 305 of the handheld power tool 300. In this way, a possible fall of the battery pack 100 from the housing 305 can be effectively counteracted.
Die Schnittstelle 180 ist zum lösbaren Anbringen des Akkupacks 100 an einer Handwerkzeugmaschine 300 und/oder an einem Ladegerät ausgebildet. Die Schnittstelle 180 ist insbesondere zur lösbaren mechanischen und elektrischen Verbindung mit der korrespondierenden Schnittstelle 380 der Handwerkzeugma schine 300 oder einer korrespondierenden Schnittstelle des Ladegerätes ausge bildet. Beim Anbringen des Akkupacks 100 werden Aufnahmemittel, z. B. Füh rungsnuten und Führungsrippen, der Handwerkzeugmaschine 300 oder des La degerätes zur Aufnahme der korrespondierenden Führungselemente 142 des Akkupacks 100 mit diesen in Eingriff gebracht, wobei der Akkupack 100 entlang der Aufnahmemittel eingeführt und die Schnittstelle 180 des Akkupacks 100 in die korrespondierende Schnittstelle 380 der Handwerkzeugmaschine 300 oder die korrespondierende Schnittstelle des Ladegerätes geschoben wird. The interface 180 is designed for detachable attachment of the battery pack 100 to a handheld power tool 300 and / or to a charger. The interface 180 is designed in particular for the releasable mechanical and electrical connection to the corresponding interface 380 of the handheld power tool 300 or a corresponding interface of the charger. When attaching the battery pack 100 receiving means, for. B. Füh approximately grooves and guide ribs, the hand tool 300 or the La degerätes for receiving the corresponding guide elements 142 of the battery pack 100 brought into engagement with these, the battery pack 100 inserted along the receiving means and the interface 180 of the battery pack 100 in the corresponding interface 380 of the Hand machine tool 300 or the corresponding interface of the charger is pushed.
Zum Verriegeln des Akkupacks 100 am Handgriff 315 der Handwerkzeugma schine 300 wird der Akkupack 100 auf die Unterseite 316 des Handgriffs 315 auf geschoben. In der in der Figur 1 gezeigten Position ist der Akkupack 100 durch das Verriegelungselement 210 am Handgriff 315 verriegelt. Durch Betätigung des Betätigungsmittels 220 kann das Akkupack 100 von dem Handgriff 315 der Handwerkzeugmaschine 300 gelöst werden. Nach Entriegelung des Akkupacks 100 kann dieser vom Handgriff 315 getrennt werden. Beim Anbringen des Akku packs 100 an einer Handwerkzeugmaschine 300 wird das Verriegelungselement 210 in Eingriff mit einer nicht näher gezeigten korrespondierenden Aufnahme im Handgriff 315 der Handwerkzeugmaschine 300 gebracht. Figur 2 zeigt den Akkupack 100 in einer Explosionsdarstellung. Der Akkupack 100 weist ein Akkupackgehäuse 110 mit beispielhaft mehreren Gehäuseteilen 120 auf. Ein Gehäuseteil 120 ist beispielhaft als ein Zellhalter 600 mit einer Mehr zahl in einer Reihenschaltung verschalteter, nicht im Detail dargestellter Akkuzel len 400 ausgebildet. Der Akkupack 100 ist beispielhaft als ein zweireihiger Akku pack 100 ausgebildet, wobei jeweils fünf Akkuzellen 400 in einer Reihe angeord net sind. Der Zellhalter 600 übernimmt sowohl die Fixierung der Akkuzellen 400 in dem Akkupackgehäuse 110 als auch die Kühlung der Akkuzellen 400 und be steht aus einem wärmeleitfähigen Material, beispielsweise Aluminium oder einem Kunststoff. Jede Akkuzelle 400 weist eine zu einer Längsachse x der Akkuzelle 400 parallel verlaufende Mantelfläche 402 auf, wobei die Mantelfläche 402 von zwei senkrecht zu der Längsachse x stehenden Stirnflächen 412, 414 begrenzt wird, an denen sich die elektrischen Pole bzw. Zellpole 406 der Akkuzellen 400 befinden. To lock the battery pack 100 on the handle 315 of the handheld tool machine 300, the battery pack 100 is pushed onto the underside 316 of the handle 315. In the position shown in FIG. 1, the battery pack 100 is locked by the locking element 210 on the handle 315. By actuating the actuating means 220, the battery pack 100 can be released from the handle 315 of the handheld power tool 300. After the battery pack 100 has been unlocked, it can be separated from the handle 315. When the battery pack 100 is attached to a handheld power tool 300, the locking element 210 is brought into engagement with a corresponding receptacle (not shown in more detail) in the handle 315 of the handheld power tool 300. Figure 2 shows the battery pack 100 in an exploded view. The battery pack 100 has a battery pack housing 110 with, for example, a plurality of housing parts 120. A housing part 120 is embodied, for example, as a cell holder 600 with a plurality of battery cells 400, not shown in detail, connected in series. The battery pack 100 is designed, for example, as a two-row battery pack 100, with five battery cells 400 being arranged in a row. The cell holder 600 takes on both the fixation of the battery cells 400 in the battery pack housing 110 and the cooling of the battery cells 400 and is made of a thermally conductive material, for example aluminum or a plastic. Each battery cell 400 has a lateral surface 402 running parallel to a longitudinal axis x of the battery cell 400, the lateral surface 402 being delimited by two end faces 412, 414 which are perpendicular to the longitudinal axis x and on which the electrical poles or cell poles 406 of the battery cells 400 are located condition.
Die Verbindung der Akkuzellen 400 untereinander wird über Zellverbinder 500 realisiert. Die Zellverbinder 500 sind zur elektrischen Verbindung der Akkuzellen 400 ausgebildet. Durch die Zellverbinder 500 kann eine elektrische Verschaltung der Akkuzellen 400 untereinander in Parallel- und/oder Reihenschaltung vorge nommen werden. Die Zellverbinder 500 sind im Wesentlichen plattenförmig aus gebildet und an den Stirnflächen der Akkuzellen 400 angeordnet und decken diese ab. Der Zellhalter 600 weist somit je Akkuzelle 400 zwei gegenüberlie gende Öffnungen auf, auf denen die Akkuzelle 400 mit einem Zellverbinder 500 verbindbar ist. Die einzelnen Akkuzellen 400 werden zur mechanischen Fixierung in dem Zellhalter 600 beabstandet voneinander aufgenommen. The battery cells 400 are connected to one another via cell connectors 500. The cell connectors 500 are designed for the electrical connection of the battery cells 400. The cell connector 500 allows the battery cells 400 to be electrically interconnected in parallel and / or in series. The cell connectors 500 are essentially plate-shaped and are arranged on the end faces of the battery cells 400 and cover them. The cell holder 600 thus has two opposite openings for each battery cell 400, on which the battery cell 400 can be connected to a cell connector 500. The individual battery cells 400 are accommodated at a distance from one another for mechanical fixing in the cell holder 600.
Zudem weist der Akkupack 100 eine Akkupackelektronik 800 auf. Die Akkupa ckelektronik 800 ist insbesondere zur Steuerung oder Regelung des Akkupacks 100 oder des Systems aus dem Akkupack 100 mit verbundener Handwerkzeug maschine 300 ausgebildet. Die Akkupackelektronik 800 weist eine Leiterplatte 810 auf. Die Leiterplatte 810 ist beispielhaft aus einem faserverstärkten Kunst stoff ausgebildet. Auf der Leiterplatte 810 sind elektrische Kontaktelemente 143 angeordnet. Die Leiterplatte 810 umfasst beispielhaft fünft Kontaktelemente 143, wobei die außenliegenden Kontaktelemente 143 als Leistungskontakte 144 und die innenliegenden Kontaktelemente 143 als Informationskontaktelemente 145 ausgebildet sind. Die Informationskontaktelemente 145 sind zur Übertragung von Informationen an die Handwerkzeugmaschine 300 und/oder an das Ladegerät ausgebildet. Die Informationskontaktelemente 145 können beispielsweise als Co dierelemente oder zur Übertragung einer Temperaturinformation des Akkupacks 100 ausgebildet sein. Die Leistungskontakte 144 sind jeweils mit einem der Zell verbinder 500 über einen Stromleiter 502 verbunden. Zudem umfasst die Leiter platte 810 beispielhaft weitere elektronischen Bauteile wie Widerstände, Kapazi täten und einen Mikrocontroller, die nicht näher dargestellt sind. In addition, the battery pack 100 has battery pack electronics 800. The battery pack electronics 800 are designed in particular to control or regulate the battery pack 100 or the system from the battery pack 100 with the handheld power tool 300 connected. The battery pack electronics 800 have a printed circuit board 810. The circuit board 810 is made of a fiber-reinforced plastic, for example. Electrical contact elements 143 are arranged on the printed circuit board 810. The circuit board 810 comprises, for example, five contact elements 143, the outer contact elements 143 as power contacts 144 and the inner contact elements 143 as information contact elements 145 are trained. The information contact elements 145 are designed to transmit information to the handheld power tool 300 and / or to the charger. The information contact elements 145 can be designed, for example, as coding elements or for the transmission of temperature information from the battery pack 100. The power contacts 144 are each connected to one of the cell connectors 500 via a current conductor 502. In addition, the circuit board 810 includes, for example, further electronic components such as resistors, capacities and a microcontroller, which are not shown in detail.
Die Akkupackelektronik 800 weist neben der Leiterplatte 810 eine flexible Leiter platte 812 mit mehreren Messkontakten 840 auf. Die flexible Leiterplatte 812 ist in Fig. 3 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Die Leiterplatte 810 und die flexible Leiterplatte 812 sind benachbart zueinander bzw. übereinander angeord net. Insbesondere sind die Leiterplatte 810 und die flexible Leiterplatte 812 inner halb des Akkupackgehäuses 110 und außerhalb des Zellhalters 600 angeordnet. Vorzugsweise ist die flexible Leiterplatte 812 näher an dem Zellhalter 600 ange ordnet als die Leiterplatte 810. Bevorzugt liegt die flexible Leiterplatte 812 auf dem Zellhalter 600 auf. Beispielhaft ist die flexible Leiterplatte 812 derart am Zell halter 600 befestigt, dass sie, wie in der in Figur 2 dargestellten Ausführungs form, zwischen dem Zellhalter 600 und einer weiteren Gehäusekomponente ein gespannt ist. Auch die flexible Leiterplatte 812 ist beispielhaft mit dem nicht dar gestellten Mikrocontroller verbunden. In addition to the circuit board 810, the battery pack electronics 800 have a flexible circuit board 812 with several measuring contacts 840. The flexible printed circuit board 812 is shown in FIG. 3 in a perspective view. The circuit board 810 and the flexible circuit board 812 are arranged adjacent to one another or one above the other. In particular, the circuit board 810 and the flexible circuit board 812 are arranged inside the battery pack housing 110 and outside the cell holder 600. The flexible printed circuit board 812 is preferably arranged closer to the cell holder 600 than the printed circuit board 810. The flexible printed circuit board 812 preferably rests on the cell holder 600. For example, the flexible printed circuit board 812 is fastened to the cell holder 600 in such a way that, as in the embodiment shown in FIG. 2, it is clamped between the cell holder 600 and a further housing component. The flexible printed circuit board 812 is also connected, for example, to the microcontroller, which is not provided.
Die flexible Leiterplatte 812 bestehen im Allgemeinen aus einem Basismaterial, welches eine Vielzahl einzelner Leiterbahnen 802 aufweist, die an ihrem Ende eine Kontaktflächen 803 bilden. Die Leiterbahnen 802 sind durch eine Schutz schicht, beispielsweise Lötstopplack, der sich mit Ausnahme der Anschlusskon takte bzw. Messkontakte 840 über die gesamte Leiterplattenfläche zieht, ge schützt. Die Kontaktflächen 803 sind vorzugsweise flächig ausgebildet. The flexible printed circuit board 812 generally consist of a base material which has a multiplicity of individual conductor tracks 802 which form a contact area 803 at their end. The conductor tracks 802 are protected by a protective layer, for example solder mask, which, with the exception of the connection contacts or measuring contacts 840, extends over the entire surface of the circuit board. The contact surfaces 803 are preferably flat.
Die flexible Leiterplatte 812 weist eine Biegesteifigkeit auf, die zumindest be reichsweise derart ausgestaltet ist, dass eine Biegeverformung der flexiblen Lei terplatte 812 im montierten Zustand zumindest bereichsweise möglich ist. Die Biegeverformung der flexiblen Leiterplatte 812 kann derart stattfinden, dass eine Mittelebene der Leiterplatte 812 jeweils in einem Bereich der Biegeumformung um einen Winkel f gegenüber einer ursprünglichen Lage verformt wird. Auf diese Weise kann die flexible Leiterplatte 812 an die geometrische Form des Akku packgehäuses 110 bzw. des Zellhalters 600 variabel angepasst werden. The flexible printed circuit board 812 has a flexural rigidity which is at least partially configured in such a way that a bending deformation of the flexible printed circuit board 812 is possible at least in some areas in the assembled state. The bending deformation of the flexible printed circuit board 812 can take place in such a way that a center plane of the circuit board 812 is in each case in a region of the bending deformation is deformed by an angle f with respect to an original position. In this way, the flexible printed circuit board 812 can be variably adapted to the geometric shape of the battery pack housing 110 or the cell holder 600.
Wie insbesondere in der Figur 3 dargestellt, weist die flexible Leiterplatte 812 mehrere mit Akkuzellen 400 korrespondierende Messkontakte 840 auf. Die Messkontakte 840 sind einer Messvorrichtung zugeordnet, die zur Einzelzellen spannungsüberwachung ausgebildet ist. Jeder Messkontakt 840 ist dazu vorge sehen, eine korrespondierende Akkuzelle 400 elektrisch zu kontaktieren, wobei die Messkontakte 840 vorteilhafterweise in Form einer biegbaren Kontaktzunge 842, vorzugsweise in Form von zwei gegenüberliegend angeordneten, biegbaren Kontaktzungen 842 ausgebildet sind, die wie in Figur 4 dargestellt, in korrespon dierende Öffnungen 602 im Zellhalter 600 eingefügt werden. Die Kontaktzungen 842 sind zur elektrischen Kontaktierung der Akkuzellen 400 insbesondere zur Einzelspannungsüberwachung vorgesehen. As shown in particular in FIG. 3, the flexible printed circuit board 812 has a plurality of measuring contacts 840 that correspond to battery cells 400. The measuring contacts 840 are assigned to a measuring device which is designed to monitor the voltage of individual cells. Each measuring contact 840 is intended to make electrical contact with a corresponding battery cell 400, the measuring contacts 840 advantageously being in the form of a bendable contact tongue 842, preferably in the form of two oppositely arranged, bendable contact tongues 842 which, as shown in FIG Corresponding openings 602 are inserted in the cell holder 600. The contact tongues 842 are provided for making electrical contact with the battery cells 400, in particular for monitoring individual voltages.
Die Figur 4 stellt schematisch die Einführung einer Kontaktzunge 842 in eine Öff nung eines Zellhalters 600 dar. Die Kontaktzungen 842 werden mit Hilfe eines nicht dargestellten Werkzeuges in Aussparungen 602 des Zellhalters 600 in den Zellhalter 600 eingeführt, wobei die Kontaktzungen 842 beim Einführen der Ak kuzellen 400 um den Winkel f gegenüber einer ursprünglichen Lage verformt werden. Die Aussparungen 602 sind dabei insbesondere in einem Bereich ange ordnet, die an einer Mantelfläche der Akkuzellen 400 angrenzt. Die Akkuzelle liegt ist im Wesentlichen spaltfrei im Zellhalter 600 angeordnet. FIG. 4 shows schematically the introduction of a contact tongue 842 into an opening of a cell holder 600. The contact tongues 842 are inserted into the cell holder 600 with the aid of a tool (not shown) in recesses 602 of the cell holder 600, the contact tongues 842 when the battery cells are inserted 400 can be deformed by the angle f compared to an original position. The recesses 602 are in particular arranged in an area that adjoins a jacket surface of the battery cells 400. The battery cell is arranged in the cell holder 600 essentially without any gaps.
Nach der Einführung der Akkuzellen 400 in den Zellhalter 600 wird die Kontakt zunge 842 zwischen dem Zellhalter 600 und der Akkuzelle 400 eingeklemmt, wo bei alternativ die Kontaktzungen 842 zur elektrischen Kontaktierung an die Ak kuzellen 400 geschweißt oder gelötet werden können. Wie in Figur 4 dargestellt hat der Winkel f nach erfolgter Einführung einen Wert von circa 180°, wobei auch ein Wert zwischen 10° und 200°, bevorzugter Weise einen Wert zwischen 30° und 190° möglich ist. Die einzelnen Akkuzellen 400 werden über die Kontakt zungen 842 direkt mit der flexiblen Leiterplatte 812 verbunden. Bei der darge stellten vorteilhaften Ausführungsform einer flexiblen Leiterplatte 812 mit jeweils zwei gegenüberliegend angeordneten Kontaktzungen 842 entsteht bei der Ein führung der Akkuzellen 400 in den Zellhalter 600 ein gleichmäßiger Zug in beide Richtungen auf die flexible Leiterplatte 812. After the battery cells 400 have been introduced into the cell holder 600, the contact tongue 842 is clamped between the cell holder 600 and the battery cell 400, where alternatively the contact tongues 842 can be welded or soldered to the Ak battery cells 400 for electrical contacting. As shown in FIG. 4, the angle f has a value of approximately 180 ° after it has been introduced, a value between 10 ° and 200 °, preferably a value between 30 ° and 190 °, also being possible. The individual battery cells 400 are connected directly to the flexible printed circuit board 812 via the contact tongues 842. In the illustrated advantageous embodiment of a flexible printed circuit board 812 with each Two contact tongues 842 arranged opposite one another, when the battery cells 400 are inserted into the cell holder 600, a uniform pull in both directions onto the flexible printed circuit board 812 is created.
Im verbundenen Zustand liegt die flexible Leiterplatte 812 mit der Kontaktzunge 842 an der Mantelfläche der Akkuzellen 400 an und kontaktiert diese über die Leiterbahnen 802. Die Kontaktierung erfolgt dabei in einem Einzelzellenspan nungsüberwachungsbereich 420 der Mantelfläche 402 der Akkuzelle. In dem Be reich, in welchem die Leiterbahn 802 an der Akkuzelle 400 anliegt weist die fle xible Leiterplatte 812 vorzugsweise nur eine teilweise Schutzschicht oder keine Schutzschicht auf. Damit die Einzelspannungsüberwachung über die an der Mantelfläche der Akkuzellen 400 anliegenden flexiblen Leierplatte 812 realisiert werden kann, ist eine gewisse elektrische Leitfähigkeit der Mantelfläche 402 der Akkuzellen 400 nötig. In the connected state, the flexible printed circuit board 812 rests with the contact tongue 842 on the outer surface of the battery cells 400 and contacts them via the conductor tracks 802. The contact is made in a single cell voltage monitoring area 420 of the outer surface 402 of the battery cell. In the area in which the conductor path 802 rests on the battery cell 400, the flexible circuit board 812 preferably has only a partial protective layer or no protective layer. So that the individual voltage monitoring can be implemented via the flexible lyre plate 812 resting on the surface of the battery cells 400, a certain electrical conductivity of the surface 402 of the battery cells 400 is necessary.
Eine erfindungsgemäße Akkuzelle 400 ist in Fig. 5 in einem Längsschnitt darge stellt. Die Akkuzelle 400 weist eine Mantelfläche 402 die zumindest teilweise, ins besondere vollständig, elektrisch leitfähig ausgebildet ist und aus einem Kunst stoff besteht. Die Akkuzelle 400 ist beispielhaft als eine Lithium-Ion Akkuzelle ausgebildet. A battery cell 400 according to the invention is shown in Fig. 5 in a longitudinal section Darge provides. The battery cell 400 has a jacket surface 402 which is at least partially, in particular completely, electrically conductive and consists of a plastic. The battery cell 400 is designed, for example, as a lithium-ion battery cell.
Die Akkuzelle 400 ist als eine Rundzelle 404 ausgebildet und weist zwei Zellpole 406 auf. Ein Zellpol 406 ist als ein Pluspol 408 und ein Zellpol 406 ist als ein Mi nuspol 410 ausgebildet. Die Zellpole 406 befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten der Akkuzelle 400. Der Pluspol 408 befindet sich auf einer Stirnseite 412 und der der Minuspol 410 befindet sich auf einer Hinterseite 414 bzw. gegen überliegenden Stirnseite der Akkuzelle 400. Zwischen den Stirnseiten 412, 414 ist die Mantelfläche 402 angeordnet. Die Mantelfläche 402 der Akkuzelle 400 um fasst zwei Einzelzellenspannungsüberwachungsbereiche 420, die zur Einzelzel lenspannungsüberwachung vorgesehen sind. Es wäre allerdings auch denkbar, dass die Akkuzelle nur einen oder mehrere Einzelzellenspannungsüberwa chungsbereiche 420 aufweist. Die beiden Einzelzellenspannungsüberwachungs bereiche 420 sind beabstandet zueinander angeordnet. Im im Akkupack 100 montierten Zustand sind die Akkuzellen 400 mit den Messkontakten 840 des Ak- kupacks 100 verbunden. Insbesondere liegen die als Kontaktzungen 842 ausge bildeten Messkontakte 840 der flexiblen Leiterplatte 812 an der Mantelfläche 402 im Einzelzellenspannungsüberwachungsbereich 820 an. Die Einzelzellenspan nungsüberwachungsbereiche 820 erstrecken sich ringförmig geschlossen um die Mantelfläche 402. The battery cell 400 is designed as a round cell 404 and has two cell poles 406. A cell pole 406 is designed as a positive pole 408 and a cell pole 406 is designed as a minus pole 410. The cell poles 406 are located on opposite sides of the battery cell 400. The positive pole 408 is located on an end face 412 and the negative pole 410 is located on a rear side 414 or opposite end face of the accumulator cell 400. Between the end faces 412, 414 is the jacket surface 402 arranged. The jacket surface 402 of the rechargeable battery cell 400 comprises two individual cell voltage monitoring areas 420 which are provided for individual cell voltage monitoring. However, it would also be conceivable for the rechargeable battery cell to have only one or more individual cell voltage monitoring areas 420. The two individual cell voltage monitoring areas 420 are arranged at a distance from one another. When installed in the battery pack 100, the battery cells 400 are connected to the measuring contacts 840 of the battery. kupacks 100 connected. In particular, the measuring contacts 840, formed as contact tongues 842, of the flexible printed circuit board 812 rest on the lateral surface 402 in the individual cell voltage monitoring area 820. The individual cell voltage monitoring areas 820 extend in a closed ring shape around the lateral surface 402.
Die Mantelfläche 402 besteht aus einem Kunststoff. Beispielhaft besteht die Man telfläche 402 im Wesentlichen vollständig aus einem elektrisch leitfähigen Kunst stoff, der mit dem Minuspol 410 der Akkuzelle 400 verbunden ist. Da die gesamte Mantelfläche 402 aus dem Kunststoff besteht, ist die Mantelfläche 402 vollstän dig als Einzelzellenspannungsüberwachungsbereich 420 ausgebildet und kann auf einer beliebigen Position mit einem Messkontakt 840 des Akkupacks 100 bzw. der Akkupackelektronik 800 verbunden werden. Alternativ wäre auch denk bar, dass die Mantelfläche 402 des Akkupacks 100 aus zwei unterschiedlichen Kunststoffen besteht, wobei im Einzelzellenspannungsüberwachungsbereich 420 der Kunststoff eine höhere elektrische Leitfähigkeit aufweist. The jacket surface 402 consists of a plastic. For example, the jacket surface 402 consists essentially entirely of an electrically conductive plastic that is connected to the negative pole 410 of the battery cell 400. Since the entire outer surface 402 is made of plastic, the outer surface 402 is designed as a single cell voltage monitoring area 420 and can be connected to a measuring contact 840 of the battery pack 100 or the battery pack electronics 800 in any position. Alternatively, it would also be conceivable for the jacket surface 402 of the battery pack 100 to consist of two different plastics, the plastic having a higher electrical conductivity in the individual cell voltage monitoring area 420.
Die Messvorrichtung umfasst neben den Messkontakten 840 des Akkupacks 100 die Mantelfläche 402 bzw. die Einzelzellenspannungsüberwachungsbereiche 420 der Akkuzelle. Die Form, Gestalt und das Material der Messkontakte 840 ist der art gewählt, dass im mit an der Mantelfläche 402 der Akkuzelle anliegenden Zu stand der Übergangswiderstand zwischen dem Messkontakt 840 und der Mantel fläche 402 in einem Bereich zwischen 100 Ohm und 100,000 Ohm liegt. Vorteil haft kann bei einem Übergangswiderstand in diesem Bereich durch die Akkupa ckelektronik 800 eine Einzelzellenspannung ermittelt werden. In addition to the measuring contacts 840 of the battery pack 100, the measuring device comprises the jacket surface 402 or the individual cell voltage monitoring areas 420 of the battery cell. The shape, shape and material of the measuring contacts 840 is chosen such that when the battery cell is in contact with the jacket surface 402, the contact resistance between the measuring contact 840 and the jacket surface 402 is in a range between 100 ohms and 100,000 ohms. In the case of a contact resistance in this area, the battery pack electronics 800 can advantageously determine an individual cell voltage.
Die Akkuzelle 400 weist ein Gehäuse 422 auf, das aus einem Metall besteht und beispielhaft als eine Blechdose aus Nickel beschichtetem Stahl ausgebildet ist. Die Mantelfläche 402 des Akkupacks 100 wird durch einen aus Kunststoff beste hendem Schrumpfschlauch 424 gebildet, der das Gehäuse 422 des Akkupacks 100 seitlich vollständig von dem Schrumpfschlauch 424 bedeckt. Dabei ist die Außenfläche des Gehäuses 422 im Wesentlichen vollständig von dem Schrumpf schlauch 424 bedeckt. Auf der Stirnseite 412 und der Hinterseite 414 wird das Gehäuse 422 des Akkupacks 100 bzw. der Akkupack 100 teilweise durch den Schrumpfschlauch 424 abgedeckt. Alternativ wäre ebenso denkbar, dass das Gehäuse 422 der Akkuzelle 400 lackiert ist und der Lack die Mantelfläche 402 bildet. The rechargeable battery cell 400 has a housing 422 which consists of a metal and is embodied, for example, as a tin can made of nickel-coated steel. The jacket surface 402 of the battery pack 100 is formed by a shrink tube 424 made of plastic, which completely covers the housing 422 of the battery pack 100 laterally by the shrink tube 424. The outer surface of the housing 422 is essentially completely covered by the shrink tube 424. On the front side 412 and the rear side 414, the housing 422 of the battery pack 100 or the battery pack 100 is partially covered by the shrink tube 424. Alternatively, it would also be conceivable that the Housing 422 of the battery cell 400 is painted and the paint forms the jacket surface 402.
Durch die Materialwahl des Schrumpfschlauches 424 kann sichergestellt werden, dass der Schrumpfschlauch 424 bzw. die Mantelfläche 402 des Akkupacks 100 im Einzelzellenspannungsüberwachungsbereich 420 zur Einzelzellenspannungs überwachung geeignet ist. The choice of material for the shrink tubing 424 can ensure that the shrink tubing 424 or the jacket surface 402 of the battery pack 100 in the individual cell voltage monitoring area 420 is suitable for monitoring individual cell voltages.
Der Schrumpfschlauch 424 besteht beispielhaft aus einem reinen, intrinsisch leit fähigen Kunststoff in Form von Polypyrrol. Da der Minuspol 410 mit dem Ge häuse 422 des Akkupacks 100 verbunden ist, ist auch der Schrumpfschlauch 424, der an dem Gehäuse 422 anliegt mit dem Minuspol 410 elektrisch verbun den. The shrink tube 424 consists, for example, of a pure, intrinsically conductive plastic in the form of polypyrrole. Since the negative pole 410 is connected to the housing 422 of the battery pack 100, the shrink tubing 424, which rests against the housing 422, is also electrically connected to the negative pole 410.
Damit es zu keinem Kurzschluss zwischen dem Pluspol 408 und dem Minuspol 410 kommt, ist zwischen dem Gehäuse 422 der Akkuzelle 400 und dem Pluspol 408 ein erstes Isolationselement 426 und ein zweite Isolationselement 428 ange ordnet. Insbesondere liegen das erste Isolationselement 426 und das zweite Iso lationselement 428 direkt an dem Gehäuse 422 der Akkuzelle 400 an. Bevorzugt sind das erste Isolationselement 426 und das zweite Isolationselement 428 auf unterschiedlichen Seiten des Gehäuses 422 der Akkuzelle 400 angeordnet. Das zweite Isolationselement 428 ist als eine ringförmige Isolationsscheibe 430 aus gebildet und zwischen dem Schrumpfschlauch 424 und dem Gehäuse 422 der Akkuzelle 400 angeordnet. So that there is no short circuit between the positive pole 408 and the negative pole 410, a first insulation element 426 and a second insulation element 428 are arranged between the housing 422 of the rechargeable battery cell 400 and the positive pole 408. In particular, the first insulation element 426 and the second insulation element 428 are in direct contact with the housing 422 of the battery cell 400. The first insulation element 426 and the second insulation element 428 are preferably arranged on different sides of the housing 422 of the rechargeable battery cell 400. The second insulation element 428 is formed as an annular insulation disk 430 and is arranged between the shrink tube 424 and the housing 422 of the battery cell 400.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Akkuzelle für einen Akkupack (100), mit einer Mantelfläche (402), einer Stirn seite (412) und einer Hinterseite (414), wobei die Mantelfläche (402) einen Einzelzel lenspannungsüberwachungsbereich (420) aufweist, wobei der Einzelzellenspan nungsüberwachungsbereich (420) derart mit einem Zellpol (406) der Akkuzelle (400) elektrisch verbunden ist, dass eine Spannung der Akkuzelle (400) an dem Einzelzel lenspannungsüberwachungsbereich (420) der Mantelfläche (402) zur Einzelzellen spannungsüberwachung messbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einzelzellenspannungsüberwachungsbereich (420) aus einem Kunststoff oder ei nem Lack besteht. 1. Battery cell for a battery pack (100), with a jacket surface (402), a front side (412) and a rear side (414), the jacket surface (402) having a single cell voltage monitoring area (420), the single cell voltage monitoring area (420 ) is electrically connected to a cell pole (406) of the battery cell (400) in such a way that a voltage of the battery cell (400) can be measured at the individual cell voltage monitoring area (420) of the lateral surface (402) for monitoring the individual cell voltage, characterized in that the individual cell voltage monitoring area ( 420) consists of a plastic or a varnish.
2. Akkuzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Akkuzelle (400) einen Pluspol (408) und einen Minuspol (410) aufweist, wobei die Mantelfläche (402) elektrisch mit dem Minuspol (410) verbunden ist. 2. Battery cell according to claim 1, characterized in that the battery cell (400) has a positive pole (408) and a negative pole (410), the lateral surface (402) being electrically connected to the negative pole (410).
3. Akkuzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass die Akkuzelle (400) ein Gehäuse (422) aufweist, welches metallisch ausge bildet ist. 3. Battery cell according to one of the preceding claims, characterized in that the battery cell (400) has a housing (422) which is formed out of metal.
4. Akkuzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass der Kunststoff als ein reiner Kunststoff oder als ein gefüllter Kunststoff aus gebildet ist. 4. Battery cell according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic is formed as a pure plastic or as a filled plastic.
5. Akkuzelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der gefüllte Kunst stoff einen thermoplastischen Kunststoff mit einem leitfähigen Material, insbesondere Kohlenstoff oder einem Metall, vorzugsweise Silber, Nickel oder Kupfer, aufweist. 5. Battery cell according to claim 4, characterized in that the filled synthetic material comprises a thermoplastic synthetic material with a conductive material, in particular carbon or a metal, preferably silver, nickel or copper.
6. Akkuzelle nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der reine Kunststoff aus Polyethin, Polyanilin, Polypyrrol, Poly-3,4-ethylendioxythiophe, Polyflu- oren, oder Poly(p-phenylen) besteht. 6. Battery cell according to claim 4 or 5, characterized in that the pure plastic consists of polyethine, polyaniline, polypyrrole, poly-3,4-ethylenedioxythiophene, polyfluorene, or poly (p-phenylene).
7. Akkuzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass die Mantelfläche (402) von einem Schrumpfschlauch (424) gebildet wird. 7. Battery cell according to one of the preceding claims, characterized in that the jacket surface (402) is formed by a shrink tube (424).
8. Akkuzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass die Akkuzelle (400) ein erstes Isolationselement (426), das zwischen dem Minuspol (410) und dem Pluspol (408) angeordnet ist, und ein zweites Isolationsele ment (428), das zwischen dem Minuspol (410) und dem Pluspol (408) angeordnet ist, aufweist. 8. Battery cell according to one of the preceding claims, characterized in that the battery cell (400) has a first insulation element (426) which is arranged between the negative pole (410) and the positive pole (408), and a second Isolationsele element (428) , which is arranged between the negative pole (410) and the positive pole (408).
9. Akkuzelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Isolati onselement (426) und das zweite Isolationselement (428) auf gegenüberliegenden Seiten des Minuspols (410), insbesondere des Gehäuses (422) der Akkuzelle (400), angeordnet sind. 9. battery cell according to claim 8, characterized in that the first Isolati onselement (426) and the second insulation element (428) are arranged on opposite sides of the negative pole (410), in particular the housing (422) of the battery cell (400).
10. Akkuzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lack als ein Graphitlack ausgebildet ist. 10. Battery cell according to one of claims 1 to 3, characterized in that the lacquer is designed as a graphite lacquer.
11. Messvorrichtung zur Einzelzellenspannungsüberwachung eines Akkupacks (400), aufweisend eine Akkuzelle (400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einen Messkontakt (840). 11. Measuring device for monitoring the individual cell voltage of a battery pack (400), having a battery cell (400) according to one of the preceding claims and a measuring contact (840).
12. Messvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Über gangswiderstand zwischen dem Messkontakt (420) und der Mantelfläche (402) der Akkuzelle (400) in einem Bereich zwischen 100 Ohm und 100 kOhm, insbesondere zwischen 1 kOhm und 10 kOhm oder zwischen 2 kOhm und 20 kOhm, liegt. 12. Measuring device according to claim 11, characterized in that a transition resistance between the measuring contact (420) and the lateral surface (402) of the battery cell (400) in a range between 100 ohms and 100 kOhm, in particular between 1 kOhm and 10 kOhm or between 2 kOhm and 20 kOhm.
13. Messvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkontakt (840) eine Kontaktfläche (803) aufweist, die eine Größe zwischen 4 mm2 und 50 mm2 aufweist. 13. Measuring device according to claim 12 or 13, characterized in that the measuring contact (840) has a contact surface (803) which has a size between 4 mm 2 and 50 mm 2.
14. Akkupack mit einer Messvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14. 14. Battery pack with a measuring device according to one of claims 11 to 14.
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