CN117059986A - 蓄电池组和具有蓄电池组的自行车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于连接到消耗器的接收井道中的蓄电池组，所述蓄电池组具有壳体，在所述壳体中布置有至少一个蓄电池单元，其中，所述壳体具有力锁合元件，所述力锁合元件构造用于使蓄电池组与消耗器的接收井道力锁合地连接。提出，力锁合元件能变形地和/或能压缩地构造。

Description

蓄电池组和具有蓄电池组的自行车

技术领域

本发明涉及一种用于连接在消耗器的接收井道中的蓄电池组，所述蓄电池组具有壳体，在所述壳体中布置有至少一个蓄电池单体，其中，所述壳体具有力锁合元件，所述力锁合元件构造为用于使蓄电池组与消耗器的接收井道力锁合地连接。提出，力锁合元件构造为能变形和/或能压缩的。有利地，蓄电池组可以因此最优地适配于自行车。

发明内容

消耗器可以例如构造为车辆、尤其是电动自行车、电动摩托车、电动踏板车或者诸如此类的。同样可设想，消耗器构造为手持式工具机，构造为园艺工具，构造为家用器具，例如厨房用具或者真空吸尘器，构造为测量设备等等。

蓄电池组尤其构造为可更换蓄电池组，所述可更换蓄电池组优选构造为可与消耗器无工具地松开。替代地也可以设想，蓄电池组构造为固定安装蓄电池组，所述固定安装蓄电池组可与消耗器非破坏性地或者仅仅借助于工具松开地构造。蓄电池组尤其构造为可与用于给蓄电池组充电的充电装置连接。替代地或者附加地，蓄电池组也可以这样构造，使得该蓄电池组可在与消耗器连接的状态下充电，例如通过在蓄电池组上或者电动自行车的车架上的充电插座充电。

蓄电池组的壳体可以金属地和/或由塑料构造。蓄电池组的壳体优选与力锁合元件一体地、一件式地或者由多部分组成地构造。在本申请的情况下，“一体地”应理解为，多个元件由一件生产，并且因此不以任何方式力锁合地、形锁合地或者材料锁合地相互连接。在本申请的情况下，“一件式地”尤其应理解为两个元件，所述两个元件材料锁合地相互连接。蓄电池组的壳体可以具有单个的或者多个壳体部分。

蓄电池单体可以例如构造为锂离子蓄电池单体。尤其是，蓄电池单体可以构造为柱形的圆形电池、棱柱形的电池或者袋形的电池。优选地，在蓄电池组的壳体中布置有用于接收蓄电池单体的电池固定架。电池固定架部分地或者完全地布置在蓄电池组的壳体内部。蓄电池组的壳体可以具有一个或者多个电池固定架。电池固定架可以具有单个电池接收部，所述单个电池接收部构造用于接收单个的蓄电池单体。电池固定架优选为一体地并且由金属的材料或者塑料构造。

消耗器的接收井道尤其这样构造，使得蓄电池组可直线式地导入和/或向内摆动以便接收在所述接收井道中。接收井道优选地具有与蓄电池组相适应的尺寸。在此，与蓄电池组相适应尤其应理解为，接收井道的横截面相当于蓄电池组的横截面的尺寸不大于200％、优选不大于150％、优选不大于125％。接收井道在尤其至少四个侧面上、优选在至少五个邻接的侧面上(所述侧面分别彼此垂直地布置)部分地包围蓄电池组。接收井道可以部分地或者完全地由消耗器的壳体构成。优选地，接收井道可以具有用于蓄电池组的导向元件、例如导向轨。此外，在接收井道中可以布置有消耗器的导电接口，所述导电接口与蓄电池组的导电接口相对应。

在本申请的情况下，电动自行车尤其应理解为一种自行车，所述自行车具有用于支持驾驶员的驱动单元。电动自行车优选构造为电动自行车、助力自行车、货运自行车、折叠式自行车或者诸如此类的。驱动单元具有发动机，所述发动机例如可以构造为中间发动机或者轮毂发动机。发动机优选地构造为电动机。驱动单元与能量存储器连接以便以能量供给驱动单元。优选地，能量供给单元构造为蓄电池组并且具有蓄电池壳体，所述蓄电池壳体优选地与自行车的车架可松开地连接。电动自行车包括具有用于控制或者调节电动自行车的控制单元的电子装置。优选地，电子装置包括传感器单元，其中，传感器单元可以具有例如运动传感器、转矩传感器、速度传感器、GNSS接收器、磁传感器或者诸如此类的。此外，电子装置包括用于使电动自行车与如例如智能手机和/或服务器这样的外部设备无线地连接的通信接口。此外，电动自行车可以包括另外的附加部件或者外围设备或者可与它们连接地构造，如例如板计算机、尤其电子的换挡机构、用于照明道路的照明单元和/或作为尾灯、防抱死系统、锁和/或另外的部件。

力锁合元件优选由塑料构造。力锁合元件可以一体地、一件式地或者由多部分组成地构造。替代地或者附加地，同样可以设想，力锁合元件由金属的材料构造。力锁合元件能够可塑性地或者弹性地变形和/或压缩地构造。力锁合元件在与消耗器连接的状态下尤其变形和/或压缩至少5％、优选至少10％、优选至少20％地构造。替代地或者附加地，可以设想，力锁合元件在与消耗器连接的状态下在0.1mm和5.0mm之间的范围内、优选在0.1mm和3.0mm之间的范围内、优选在0.2mm的范围内变形和/或压缩地构造。

此外，提出，壳体基本上完全地构造为力锁合元件。有利地，由此可以实现蓄电池组在接收井道中的特别好的固定。

此外，本发明涉及一种具有如上所说明的蓄电池组的自行车。提出，力锁合元件的变形和/或压缩在横截面内看基本上是均匀的或者变化的，尤其是在唯一的最小值和多个最大值之间变化。有利地，由此可以实现蓄电池组与自行车的安全且紧凑的连接。在此，该横截面尤其垂直于蓄电池组的纵向延伸布置。尤其是，力锁合元件沿着纵向延伸变形和/或压缩至蓄电池组的长度的至少10％、优选至至少25％，优选至至至少50％。在此，变形或者压缩的最小值或者最大值涉及在蓄电池组安装之前和之后的力锁合元件。力锁合元件的变形和/或压缩可以沿着蓄电池组的纵向延伸同样地基本上均匀或者变化地构造。

此外，提出，蓄电池组的壳体、尤其是力锁合元件构造为在连接状态下由于接收井道和/或蓄电池单元而变形和/或压缩，其中，蓄电池单元包括至少蓄电池单体、优选至少蓄电池单体和电池固定架。有利地，由此最优地充分利用由接收井道提供用于使用的空间。因而，力锁合元件可以在一侧或者两侧可变形地构造。

此外，提出，在接收井道和至少一个蓄电池单体之间仅仅布置有力锁合元件。有利地，由此可以实现一种紧凑的且柔性的构造。

此外，提出，蓄电池组具有用于控制蓄电池组的电子装置，其中，电子装置优选部分地或者完全地布置在蓄电池组的壳体中。替代地，也可以设想，电子装置部分地或者完全地布置在蓄电池组的壳体外部。蓄电池组的电子装置尤其包括印刷电路板。在印刷电路板上可以布置电子部件，例如计算单元、存储器单元、传感器元件等等。尤其是，电子装置包括电池管理系统(BMS)，所述电池管理系统构造为用于电子式地监测蓄电池组。

此外提出，蓄电池组的壳体这样构造，使得蓄电池单体可以以不同的布置相对彼此布置。有利地，由此可以将蓄电池组接收在不同的接收井道中。示例性地可以设想，力锁合元件这样构造，使得它与不同的电池固定架是兼容的。替代地也可以设想，蓄电池单体通过由力锁合元件保持在其布置中。

此外提出，壳体具有固定连接的或者可松开的取出元件，以便将蓄电池组从接收井道中取出。

有利地，由此可以使取出蓄电池组变容易。取出元件优选地可运动地与蓄电池组连接。取出元件可以例如构造为把手或者环。取出元件优选地由与力锁合元件不同的材料构造。

此外，提出，蓄电池组具有用于与自行车导电地连接的导电接口，其中，导电接口面向接收井道的接收开口。替代地也可以设想，导电接口布置在蓄电池组的对置的侧上或者布置在其外表面上。蓄电池组的导电接口和消耗器的导电接口彼此相对应地构造。例如，蓄电池组可以通过导电的连接进行充电和/或放电。替代地或者附加地，也可以设想，通过导电接口可将信息从蓄电池组向消耗器传送或者反之亦然。导电接口优选地构造为接触接口，在所述接触接口中，导电的连接通过至少两个能导电的构件的物理的接触进行。导电接口可以例如构造为插头或者构造为插座。导电接口优选地包括至少两个导电的接触元件。尤其是，导电的接触元件中的一个构造为正触头，并且另外那个导电的接触元件构造为负触头。附加地，导电接口可以具有至少一个附加触头，所述附加触头构造用于，将附加的信息向消耗器和/或充电设备传递。附加触头可以构造为信号触头、编码触头、温度触头、总线触头等等。导电的触头元件可以例如构造为呈郁金香触头形式的有弹性的接触元件或者构造为呈接触刀刃形式的扁平触头。

此外，提出，蓄电池组具有基本上柱形的外表面，该外表面在连接状态下基本上完全地贴靠在接收井道的内表面上。替代地，同样可以设想，外表面在横截面内看在90％以下、优选80％以下、优选70％以下的区域内贴靠在接收井道的内表面上。有利地，可以最优地利用接收井道的空间。

此外，提出，壳体和/或力锁合元件由防水的材料、尤其是疏水泡沫、EPDM、EVA和/或氯丁橡胶构造。有利地，由此可以有效地保护蓄电池组以免受喷水和湿气影响。

此外，提出，壳体和/或力锁合元件至少部分地由能导热的材料、尤其是硅酮、石墨和/或石蜡构造。有利地，由此可以提供具有优化的冷却设计的蓄电池组。

此外，本发明涉及一种用于制造自行车、尤其是电动自行车的方法，其中，在第一步骤中，使蓄电池组的壳体与车架连接，并且在第二步骤中，使至少一个蓄电池单体与蓄电池组的壳体连接。因此，可以有利地优化安装过程。因而，蓄电池组在没有壳体的情况下被推进自行车的车架中。

附图说明

从以下的绘图说明得出另外的优点。绘图、说明书和权利要求包含组合的众多特征。本领域技术人员也按目的地单个地考虑这些特征并且将它们概括为有意义的另外的组合。不同的实施方式的特征用相同的附图标记和附加的、给实施方式加上标记的字母。附图示出：

图1示出具有蓄电池组的电动自行车的立体视图；

图2a示出蓄电池组的蓄电池单元的立体视图；

图2b示出蓄电池组的立体视图；

图3示出蓄电池组的横截面；

图4示出蓄电池组的一种替代的实施方式的立体视图。

具体实施方式

在图1中示出呈电动自行车16形式的消耗器14的立体视图。电动自行车16可以例如构造为助力自行车或者电动自行车。

电动自行车16具有呈车架20或自行车车架形式的壳体。两个车轮22与车架20连接。此外，电动自行车16具有呈蓄电池组100形式的能量存储器24。此外，电动自行车16具有驱动单元26，该驱动单元包括电动机或者辅助发动机。优选地，电动机构造为永久磁铁激励的、无刷式直流电动机。电动机示例性地构造为中级发动机，其中，也可以考虑轮毂发动机或者类似物。电动自行车16、尤其是电动自行车16的驱动单元26通过能量存储器24被供给能量。蓄电池组100示例性地构造为集成在车架20中。

驱动单元26包括控制单元(未示出)，所述控制单元构造为用于控制或者调节电动自行车16、尤其是电动机。电动自行车16具有脚踏曲柄28。脚踏曲柄28具有脚踏曲柄轴(未示出)。电动自行车16的控制单元与传感器单元(未示出)连接。电动自行车16的传感器单元示例性地包括多个传感器元件，如转矩传感器、例如呈加速度传感器形式的运动传感器和磁性传感器。

控制单元和具有电动机和脚踏曲柄轴的驱动单元26布置在与车架20连接的驱动壳体27中。优选地，电动机的驱动运动通过传动装置(未示出)传递到脚踏曲柄轴上，其中，由驱动单元26支持的程度借助于控制单元控制或者调节。控制单元构造为用于，这样操控驱动单元26，使得电动自行车16的驾驶员在踩踏板时受到支持。优选地，控制单元构造为可由驾驶员操作，使得驾驶员可以调整支持度。

控制单元和传感器单元配属于电动自行车16的电子装置(未示出)。电子装置示例性地包括印刷电路板，在所述印刷电路板上布置有呈CPU形式的计算单元、存储器单元和传感器单元。电子装置示例性地完全布置在驱动单元26的驱动壳体27中。然而也可设想，电子装置仅部分地布置在驱动壳体27中并且电子装置的部件布置在电动自行车16的其他区域上。此外，也可以设想将电子装置布置在驱动壳体27外部。

此外，电动自行车16示例性地包括板计算机30，该板计算机布置在电动自行车16的把手32上。板计算机30构造为与电动自行车16部分地可松开。板计算机30包括显示单元34，该显示单元构造为用于显示信息。此外，板计算机30包括操作元件(未示出)，使用者或驾驶员可以通过所述操作元件控制板计算机30和/或电动自行车16。操作元件示例性地构造为触摸敏感的屏幕。但同样可以设想，板计算机30的操作元件由按钮或者按键构造。板计算机30与电动自行车16的控制单元这样连接，使得可以交换信息。例如，通过显示单元34可显示由控制单元求取的速度、所调整的电动机支持度、导航单元的路线信息和能量存储器24的充电状态。

示例性地，蓄电池组100布置在车架20的下管21中。在此，下管21包括接收井道23，蓄电池组100在连接状态中基本上完全地布置在所述接收井道中。为了连接，蓄电池组100在此在轴向上被推入到下管21中、尤其是被推入到接收井道23中。在此，在驱动壳体27的区域中布置有用于蓄电池组100的接收开口(未示出)。

在图2a中以立体视图示出没有壳体102的蓄电池组100(见图2b)。

蓄电池组100示例性地包括20个蓄电池单体104。蓄电池单体104在此被接收在电池固定架106中、尤其是电池固定架106的各个电池接收部108中。每个电池固定架106示例性地包括五个单个电池接收部108。蓄电池组100示例性地包括四个电池固定架106，所述四个电池固定架相继地布置并且相互连接。电池固定架106示例性地由塑料、尤其是硬塑料构造。蓄电池单体104示例性地构造为柱形的圆形电池，尤其是构造为锂离子圆形电池。通过电池固定架106，蓄电池单体104基本上以相对彼此固定的配置布置。该配置可以通过替代的电池固定架(未示出)改变或者通过省去电池固定架(同样未示出)改变。

此外，蓄电池组100具有电子装置110。电子装置110包括印刷电路板112，其中，在印刷电路板112上布置有电子部件(未示出)，例如计算单元和存储器单元。电子装置110包括电池管理系统，所述电池管理系统构造用于监测蓄电池组100。此外，蓄电池组100包括多个电池连接器114，这些电池连接器构造为用于使蓄电池单体104相互间导电地连接并且部分地与电子器件110导电地连接，用以实现单独电压监测。电池固定架106、被接收在电池固定架106中的蓄电池单体104和电子装置110构成蓄电池单元115。

在图2b中以立体视图示出具有壳体102的蓄电池组100。

壳体102包括力锁合元件116，该力锁合元件构造为用于使蓄电池组100与电动自行车16、尤其是电动自行车16的车架20进行力锁合连接。

优选地，力锁合元件116由可变形且可压缩的材料、尤其是由塑料构造。示例性地，力锁合元件116由合成橡胶、尤其是氯丁二烯橡胶构造。力锁合元件116示例性地由基本上不透水的材料构造，以便保护蓄电池单元115。

力锁合元件116具有柱形区域118，该柱形区域基本上完全地包围蓄电池单元115的外表面。此外，力锁合元件116具有第一端侧120和第二端侧122，该第一端侧构造为闭合的，该第二端侧构造为部分地敞开。

在此，第二端侧122包括第一开口123，该第一开口设置为用于蓄电池组100的导电接口124。蓄电池组100的导电接口124构造为用于与电动自行车16的相对应的导电接口40导电地连接。蓄电池组100的导电接口124示例性地构造为插座126，并且电动自行车16的导电接口40构造为插头42。蓄电池组100的导电接口124示例性地通过电缆连接与蓄电池单元115连接，尤其是与电子装置110连接。替代地，同样可以设想，导电接口124直接与电子装置110的印刷电路板112连接。蓄电池组100的导电接口124在蓄电池单元115上和/或在力锁合元件116上的紧固通过端盖128进行。端盖128示例性地由硬塑料构造并且与电池固定架106中的一个旋紧，其中，力锁合元件116在第二端侧122上具有用于实施未示出的旋拧的另外的开口130。由于力锁合元件116的弹性特性，在端盖128和力锁合元件116之间实现基本上不透水的连接，其方式是：通过旋紧来压缩力锁合元件116。此外，端盖128具有呈O形环134形式的密封元件132，该密封元件构造为用于密封在端盖128和蓄电池组100的导电接口124之间的区域。因此，可以有利地实现非常有效的保护以免受喷水和湿气影响。

为了将蓄电池组100安装在电动自行车16的车架中，蓄电池组100可以首先完全地与壳体102安装在一起并且被推入到车架20中。替代地也可以设想，首先，蓄电池组100的壳体102、尤其是力锁合元件116在没有蓄电池单元115的情况下被装入和/或安装在电动自行车16的车架20中，并且在第二步骤中，蓄电池单元115被推入到车架20中或接收井道23中。

蓄电池组100的壳体102在安装之前至少区域地具有比接收井道23的内径更大的外径。在此，壳体102的外径由蓄电池单元115的外径和力锁合元件116在安装之前的厚度D_p组成。

由于蓄电池组100推入到车架20中或者蓄电池单元115推入到与车架20连接的力锁合元件116中，区域地发生力锁合元件116的压缩，如这在图3中例如以示意性横截面示出。在连接状态下，力锁合元件116区域地具有厚度D_p(未经压缩的区域)和区域地具有厚度D_a(经压缩的区域)。示例性地，D_a相当于约0.8*D_p，其中，压缩相当于大约0.2mm。在这里，D_p相当于在连接状态下的压缩最小值，并且D_a相当于压缩最大值。

在横截面中观察，力锁合元件116在安装之前具有基本上恒定的厚度D_p。因此，压缩主要在蓄电池单元115、尤其是电池固定架106的边缘的区域中进行。然而同样可以设想，力锁合元件116在横截面内看具有变化的厚度，并且压缩是均匀分布的或者在电池固定架106的边缘以外是最大的。

示例性地，力锁合元件116在100°和150°之间的区域中沿着周向方向贴靠在接收井道23内侧。在其余区域中布置有空腔44，所述空腔例如可以构造用于加固车架20或者对电动自行车16的电缆元件46进行导向。示例性地，蓄电池组100的壳体102具有电缆导向元件117，这些电缆导向元件布置在壳体102的外侧上。电缆导向元件117示例性地与力锁合元件116一体地构造。电缆导向元件117构造为中空柱形的并且区域地沿着蓄电池组100对电缆元件46进行导向。

在图4中以立体图示出蓄电池组100a的一种替代实施方式。蓄电池组100a包括壳体102a。壳体102a具有力锁合元件116a，该力锁合元件基本上完全地包围未示出的蓄电池单元。在此，蓄电池单元示例性地包括20个蓄电池单体，这些蓄电池单元布置在五个电池固定架中。蓄电池单元不包括电子装置。在第二端侧122a上，力锁合元件116a示例性地具有三个开口，所述三个开口构造为用于使蓄电池单体与电子装置连接。电子装置可以例如在力锁合元件116a外部布置在电动自行车16的接收井道23中或者布置在驱动壳体27中。此外，力锁合元件116a与两个取出元件136a连接。取出元件136a示例性地构造为环并且可以被使用者拉动用以将蓄电池组100a从接收井道23中取出。

Claims (15)

1.用于连接到消耗器(14)的接收井道(23)中的蓄电池组，所述蓄电池组具有壳体(102)，在所述壳体中布置有至少一个蓄电池单体(104)，其中，所述壳体(102)具有力锁合元件(116)，所述力锁合元件构造为用于使所述蓄电池组(100)与所述消耗器(14)的接收井道(23)力锁合地连接，

其特征在于，

所述力锁合元件(116)构造为能变形的和/或能压缩的。

2.根据权利要求1所述的蓄电池组，其特征在于，所述壳体(102)基本上完全地构造为力锁合元件(116)。

3.具有根据权利要求1或2所述的蓄电池组的自行车，其特征在于，所述力锁合元件(116)的变形和/或压缩在横截面内看基本上是均匀的或者变化的，尤其是在最小值(D_a)和多个最大值(D_p)之间变化。

4.根据权利要求3所述的自行车，其特征在于，所述电池组(100)的壳体(102)、尤其是所述力锁合元件(116)构造为在连接状态下由于所述接收井道(23)和/或蓄电池单元(115)而变形和/或压缩，其中，所述蓄电池单元(115)至少包括所述蓄电池单体(104)、优选至少一个蓄电池单体(104)和电池固定架(106)。

5.根据权利要求3至4中任一项所述的自行车，其特征在于，在所述接收井道(23)和所述至少一个蓄电池单元(104)之间仅布置有所述力锁合元件(116)。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的自行车，其特征在于，所述蓄电池组(100)具有用于控制所述蓄电池组(100)的电子装置(110)，其中，所述电子装置(110)优选部分地或者完全地布置在所述蓄电池组(100的壳体(102)中。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的自行车，其特征在于，所述电子装置(110)部分地或者完全地布置在所述蓄电池组(100)的壳体(102)外部。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的自行车，其特征在于，所述蓄电池组(102)的壳体(102)这样构造，使得所述蓄电池单体(104)能以不同的布置相对彼此布置。

9.根据权利要求3至8中任一项所述的自行车，其特征在于，所述壳体(102a)具有固定连接的或者能松开的取出元件(136a)，以便将所述蓄电池组(100a)从所述接收井道(23)中取出。

10.根据权利要求3至9中任一项所述的自行车，其特征在于，所述蓄电池组(100)具有用于与所述自行车(16)电连接的电接口(124)，其中，所述电接口(124)面向所述接收井道(23)的接收开口。

11.根据权利要求3至10中任一项所述的自行车，其特征在于，所述蓄电池组(100)具有基本上柱形的外表面(118)，所述外表面在连接状态下最大部分地贴靠在所述接收井道(23)的内表面上。

12.根据权利要求3至11中任一项所述的自行车，其特征在于，所述壳体(102)、尤其是所述力锁合元件(116)在连接状态下变形和/或压缩5％、尤其至少10％、优选至少20％、优选至少25％。

13.根据权利要求3至12中任一项所述的自行车，其特征在于，所述壳体(102)由防水材料、尤其是疏水的泡沫、EPDM、EVA和/或氯丁橡胶构造。

14.根据以上权利要求中任一项所述的蓄电池组，其特征在于，所述壳体(102)至少部分地由能导热的材料、尤其是由硅酮、石墨和/或石蜡构造。

15.用于制造消耗器(14)、尤其是电动自行车(16)的方法，其中，在第一步骤中，将蓄电池组(100)的壳体(102)与车架(20)连接，并且，在第二步骤中，将至少一个蓄电池单体(104)与所述蓄电池组(100)的壳体(102)连接。