DE10055620A1 - Batteriepaket mit verbesserter Kühlstruktur - Google Patents

Abstract

Ein Batteriepaket (1) umfaßt eine Außenschale (2) und einen gegabelten Luftgang (72) zum Einführen von Kaltluft über den Einlaßanschluß (9), welcher in einer Außenschale (2) ausgebildet ist, zum Weiterleiten der Kühlluft zwischen Zellgruppen (70, 71), welche Zellen (14a-14f) enthalten, und zum Abgeben derselben aus der Außenschale an Auslaßanschlüssen (11). Zwei Radiatorplatten (73) aus Metall begrenzen teilweise den Luftgang derart, daß diese mit den Seitenzellen (14a-14f) in Kontakt stehen, während eine kreisförmige Radiatorplatte (74) aus Kunstharz ebenfalls teilweise den Luftgang begrenzt, derart, daß diese mit den zentralen Zellen (14a-14f) in Kontakt steht. Die Kontaktflächen der Seitenzellen mit den Metall-Radiatorplatten (73) sind unterschiedlich, um eine gleichmäßige Kühlung der Zellen zu erreichen. Der stromaufwärts liegende Abschnitt der Radiatorplatte aus Kunstharz hat eine dickere Wand als der stromabwärts liegende Abschnitt, um den gleichen Zweck zu erreichen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriepaket mit einer Mehrzahl von Zellen, das zur Verwendung mit einem Ladegerät oder mit batteriebetriebenen Vorrichtungen, wie elektrischen Werkzeugen, als Leistungsquelle dient. Insbesondere bezieht sich die Erfin­ dung auf ein Batteriepaket mit einer verbesserten Struktur zum Kühlen der Zellen während eines Ladevorgangs.

Ein herkömmliches Batteriepaket umfaßt auf seiner Oberseite einen Montagebereich, wel­ cher wiederum elektrische Anschlüsse zum Einrichten eines elektrischen Kontakts zwi­ schen dem Batteriepaket und einem Ladegerät bzw. einer batteriebetriebenen Vorrichtung, wie ein elektrisch betriebenes Werkzeug, umfaßt. Das Batteriepaket kann durch Anbrin­ gung seines Montagebereichs auf dem Ladegerät wieder geladen werden und kann auch durch Anbringung des Montagebereichs auf einer batteriebetriebenen Vorrichtung als Lei­ stungsquelle genutzt werden. Die Zellen des Batteriepakets neigen jedoch dazu, während jedes Ladevorgangs Wärme zu erzeugen, was zu einem Qualitätsverlust der Zellen führt. Um einen solchen Nachteil zu vermeiden ist in dem Batteriepaket typischerweise eine Ein­ richtung zum Kühlen der Batteriezellen vorgesehen. Zum Beispiel ist in der japanischen veröffentlichten, ungeprüften Patentanmeldung Nr. 11-219733 ein Batteriepaket offenbart, welches mit einer Kühlstruktur versehen ist. Die Struktur umfaßt Luftgänge, welche durch das Gehäuse des Batteriepakets und entlang und zwischen den Zellen innerhalb des Batte­ riepakets verlaufen, und umfaßt eine Mehrzahl von Öffnungen, welche Einlaß- und Aus­ laßanschlüsse bilden, die auf dem oberen und dem unteren Bereich des Batteriepakets vor­ gesehen sind, und die Luftgänge in Verbindung mit sowohl den Einlaß- als auch den Auslaßanschlüssen stehen. Auf diese Weise kann Kühlluft von einem Gebläse oder einem Ventilator, der in dem Ladegerät eingebaut ist, von den Einlaßanschlüssen eingesaugt wer­ den, um durch die Luftgänge in das Innere des Pakets und aus den Auslaßanschlüssen aus dem Paket hinaus geleitet, so daß die von den Zellen während eines Ladevorgangs erzeugte Wärme von diesen abgeführt wird.

Obwohl das vorstehende Batteriepaket mit Kühlstruktur für die darin enthaltenen Batterie­ zellen seine gedachte Aufgabe erfüllt, ist es nicht frei von gewissen Problemen und Nach­ teilen und läßt somit Raum für eine Verbesserung. Zum Beispiel nimmt in der oben beschriebenen Struktur die Temperatur der in das Gehäuse des Batteriepakets eingezogenen Kühlluft in Stromabwärtsrichtung der Luft, das heißt, weiter in Richtung der Luftströmung, aufgrund des Wärmeaustausches mit den Zellen zu, was zu einer verringerten Kühlwirkung der Luft in Stromabwärtsrichtung führt. Wenn die Kühlluft zum Zwecke der Kühlung in direkten Kontakt mit den Zellen kommt, schwankt zudem die Kontaktfläche mit der Kühlluft von Zelle zu Zelle, derart, daß die Zellen nicht gleichmäßig oder in gleicher Wei­ se gekühlt werden können. Solch eine gleichmäßige Kühlwirkung führt oft in bestimmten Zellen dazu, daß diese höhere Temperaturen aufweisen als andere, wodurch die Zellen mit höheren Temperaturen nur eine kürzere Lebensdauer haben als die anderen Zellen. Dies verkürzt bei Häufung die Lebensdauer der gesamten Batterie.

Die Zellen in einem Batteriepaket können aufgrund anderer Dinge ungleichmäßig oder in ungleicher Weise gekühlt werden. Zum Beispiel kann eine Zelle oder können Zellen einen größeren Wärmeaufbau zeigen, wenn sie von anderen Zellen umgeben sind und erzeugen somit einen ungleichmäßigen Temperaturzustand in den Zellen, je nachdem, ob die umge­ bene Zelle oder die umgebenen Zellen in den Kühlluftstrom relativ stromabwärts oder stromaufwärts angeordnet sind.

Im Hinblick auf die oben genannten Probleme ist eine wichtige Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Batteriepaket zu schaffen, das Anstiege der Temperatur der Kühlluft in Stromabwärtsrichtung des Kühlluftstroms unterdrücken kann, um so eine gleichmäßige Kühlwirkung auf alle in dem Batteriepaket enthaltenen Zellen zu erzeugen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Batteriepaket zu schaffen, das ein richtiges Temperaturgleichgewicht unter den Zellen sicher stellen kann, um die Le­ bensdauer der darin enthaltenen Zellen zu verlängern.

Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, ein Batteriepaket zu schaffen, das wirksamer Temperaturunterschieden der Zellen aufgrund z. B. Anstiegen der Tempe­ ratur der Kühlluft in dem Paket, entgegenwirken kann, um die Lebensdauer der Zellen und somit des Batteriepakets zu verlängern.

Noch ein weiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, ein Batteriepaket zu schaffen, in welchem die Temperatur aller Zellen, einschließlich derjenigen, die von anderen umgeben sind, auf etwa dem gleichen Niveau gehalten wird, wodurch eine Verkürzung der Lebens­ dauer bestimmter Zellen der Batterie verhindert wird.

Die obigen Aufgaben und andere darauf bezogene Aspekte werden durch die Erfindung verwirklicht, welche ein Batteriepaket liefert mit: einem eine Mehrzahl von Zellen enthal­ tendes Gehäuse; wenigstens einen Luftgang, der innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist, um kühle Luft von außerhalb des Gehäuses den Eintritt in das Gehäuse zu erlauben, ent­ lang und/oder zwischen den Zellen hindurch zu gelangen und aus dem Gehäuse auszutre­ ten; und wenigstens einen Radiator, der in dem wenigstens einen Luftgang vorgesehen ist, um so mit den äußeren Oberflächen der Zellen in Kontakt zu stehen, wobei die Wärmeka­ pazität des wenigstens einen Radiators in Stromabwärtsrichtung eines Kühlluftstroms zu­ nimmt. Durch die Bereitstellung eines Radiators in dem wenigstens einen Luftgang, derart, daß dieser mit den äußeren Oberflächen der Zellen in der Art und Weise in Kontakt steht, daß die Wärmekapazität jeder Platte in Stromabwärtsrichtung eines Kühlstroms zunimmt, kann das Batteriepaket wirksam den Anstieg einer Temperatur der Zelle kontrollieren und durch die Kühlwirkung des wenigstens einen Radiators ein richtiges Temperaturgleichge­ wicht unter den Zellen beibehalten, wodurch die Lebensdauer der gesamten Batterie ver­ längert wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der vorerwähnte Anstieg der Wärmekapazität durch eine Vergrößerung des Oberflächenbereichs und/oder des Vo­ lumens des wenigstens einen Radiators erreicht. Durch Zunahme der Oberflächenbereiche und der Volumen des wenigstens einen Radiators, kann die Wärmekapazität des Radiators in Stromabwärtsrichtung ebenfalls in einfacher Weise erhöht werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat jeder Radiator einen Quer­ schnitt, quer zur Richtung des Kühlluftstroms, der in seiner Größe längs der Richtung der Strömung progressiv zunimmt.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist jeder Radiator so konturiert, daß dieser an die Außenflächen der Zellen formmäßig angepaßt ist. Durch die formmäßige Anpassung der Oberflächen jedes Radiators an die Außenflächen der Zellen, können die Zellen gleichmäßiger und wirksamer gekühlt werden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist jeder Radiator eine im wesentlichen rechtwinklige Platte mit einer inneren Oberfläche, die so konturiert ist, daß dieser formmäßig an die Außenflächen der Zellen und an eine der inneren Oberfläche ge­ genüber liegende äußere Oberfläche angepaßt ist, wobei die äußere Oberfläche jeder Platte eine Mehrzahl von Radiatorstegen aufweist, die darauf in den jeweiligen Luftdurchgang vorstehend angebracht sind.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen die Radiator­ stege eine Mehrzahl von horizontalen Stegen mit unterschiedlichen Längen. Die Stege sind sowohl im Bezug zu einem der anderen Stege als auch in Richtung des Kühlluftstroms parallel angeordnet, derart, daß die Wärmekapazität jedes Radiators in Stromabwärtsrich­ tung der Kühlluft ansteigt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung nimmt die Anzahl der Stege jeder Radiatorplatte in Stromabwärtsrichtung des Kühlluftstroms zu.

Die Erfindung ist auch auf ein Batteriepaket gerichtet mit: einem eine Mehrzahl von Zellen enthaltenden Gehäuse; wenigstens einem Luftgang, der in dem Gehäuse ausgebildet ist, um Kühlluft außerhalb des Gehäuses den Eintritt in das Gehäuse zu erlauben, diese entlang und/oder zwischen den Zellen gehen zu lassen und aus dem Gehäuse austreten zu lassen; und einer Radiatoreinrichtung, die in dem wenigstens einen Luftgang ausgebildet ist, der­ art, daß sie mit äußeren Oberflächen der Zellen in Kontakt steht, wobei die Radiatorein­ richtung Abschnitte aufweist, die jeweils wenigstens einer der Zellen entsprechen, wobei die Abschnitte unterschiedliche Wärmekapazitäten entsprechend der Wärmezustände der entsprechenden Zellen haben.

Die Anordnung kann wirksamer Temperaturschwankungen der Zellen entgegen wirken, die aufgrund z. B. eines Anstiegs der Temperatur der Kühlluft im Paket auftritt, wodurch ein richtiges Temperaturgleichgewicht unter den Zellen beibehalten wird. Demgemäß tritt dies dem Problem entgegen, daß bestimmte Zellen ihr Ende der Lebensdauer eher errei­ chen als andere, wodurch die Lebensdauer der gesamten Batterie wirksam gesteigert wird. Darüber hinaus wird die Ladezeit verkürzt, da die Zellen diese Ausführungsform gut ge­ schützt gegenüber eines übermäßigen Wärmeaufbaus sind. Das heißt, in herkömmlichen Batterieladegeräten wird der Ladekreis durch eine Verringerung des Ladestroms geschützt, was zu längeren Ladezeiten führt. Die Beziehung zwischen Temperatur und Ladezeit je­ doch bedeutet auch, daß die Kühlung zuläßt, daß der Ladestrom ebenfalls erhöht wird, wo­ durch die Ladezeit verkürzt wird.

Gemäß noch einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Wärmekapazität jedes Abschnitts der Radiatoreinrichtung durch die Kontaktfläche des Abschnitts mit der entsprechenden Zelle bestimmt.

Alternativ ist die Wärmekapazität jedes Abschnitts der Radiatoreinrichtung durch die Dicke des Abschnitts bestimmt.

Alternativ ist die Wärmekapazität jedes Abschnitts der Radiatoreinrichtung durch das Ma­ terial des Abschnitts bestimmt.

Darüber hinaus ist die Wärmekapazität jedes Abschnitts der Radiatoreinrichtung durch eine Kombination der Kontaktfläche des Abschnitts mit der entsprechenden Zelle, der Dicke des Abschnitts und des Materials des Abschnitts bestimmt.

Gemäß noch einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die Zellen in we­ nigstens eine erste Zellgruppe und wenigstens eine zweite Zellgruppe unterteilt, wobei jede Zellgruppe wenigstens eine Zelle umfaßt und unterschiedliche Wärmezustände aufweist, und die Radiatoreinrichtung umfaßt eine Mehrzahl von Radiatorplatten mit unterschiedli­ chen Wärmekapazitäten, wobei die Radiatorplatte mit der ersten oder zweiten Zellgruppe in Kontakt steht. Die richtige Wärmekapazität kann noch leichter und genauer für jeden Abschnitt der Radiatoreinrichtung bestimmt werden.

Gemäß einer praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung umfaßt das Batteriepaket eine erste Zellgruppe, die im wesentlichen im Zentrum derselben angeordnet ist und zwei zweite Zellgruppen, die die erste Zellgruppe entlang von Verzweigungen des wenigstens einen Luftgangs zwischen sich aufnehmen.

Gemäß einer weiteren praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung umfassen die Radiatorplatten eine erste Radiatorplatte und zwei zweite Radiatorplatten, wobei die erste Radiatorplatte die erste Zellgruppe um ihren gesamten Umfang herum umgibt und jede der zweiten Radiatorplatten an innere Oberflächen einer der zweiten Zellgruppen anstößt, und wobei die erste Radiatorplatte eine kleinere Wärmekapazität als jede der zweiten Radiator­ platten hat.

Gemäß noch einer weiteren praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die erste Radiatorplatte aus einem Kunstharz hergestellt und ist jede zweite Radiatorplatte aus wenigstens einem Metall ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Aluminium, Kupfer und Eisen.

Gemäß noch einer weiteren praktischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Abschnitte der zweiten Radiatorplatte entlang der Stromabwärtsrichtung eines Kühlluftstroms schrittweise dicker.

In einem weiteren Aspekt haben die erste Radiatorplatte und die zweite Radiatorplatte eine Mehrzahl von Abschnitten, die mit unterschiedlichen Zellen korrespondieren und so aus­ gebildet sind, daß sie von den korrespondierenden Zellen Wärme abführen, wobei die Ab­ schnitte unterschiedliche Wärmekapazitäten entsprechend der Wärmezustände der korre­ spondierenden Zellen haben.

In einem weiteren Aspekt ist die Wärmekapazität jedes Abschnitts jeder zweiten Radiator­ platte durch die Kontaktfläche des Abschnitts mit der korrespondierenden Zelle bestimmt.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Wärmekapazität jedes Abschnitts der ersten und der zweiten Radiatorplatte durch die Dicke des Abschnitts bestimmt.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Wärmekapazität jedes Abschnitts jeder zweiten Radiatorplatte durch eine Kombination der Kontaktfläche des Abschnitt mit der korre­ spondieren Zelle und der Dicke des Abschnitts bestimmt.

In Übereinstimmung mit noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die zweiten Zellgruppen symmetrisch zueinander angeordnet und umfassen eine gleiche An­ zahl von Zellen und umfaßt die erste Zellgruppe weniger Zellen als jede der zweiten Zell­ gruppen.

In Übereinstimmung mit noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat jede zweite Zellgruppe innere Oberflächen in Kontakt mit einer der zweiten Radiatorplatten und ist jede zweite Zellgruppe in einer einzelnen Reihe von Zellen angeordnet, die an einer mittleren Zelle in Richtung der inneren Oberfläche gebogen ist, wobei der Abschnitt jeder zweiten Radiatorplatte, die mit der mittleren Zelle korrespondiert, zwei Wülste umfaßt, die an die mittlere Zelle angrenzen und diese zwischen sich aufnehmen.

In Übereinstimmung mit noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist jede Wulst dicker als der Rest der zweiten Radiatorplatte.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand der Zeich­ nungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Batteriepakets gemäß vorliegender Er­ findung;

Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Batteriepakets aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht im Querschnitt des Batteriepakets aus Fig. 1;

Fig. 4 eine Draufsicht des Batteriepakets aus Fig. 1 mit entfernter Oberschale;

Fig. 5 eine Draufsicht des Batteriepakets aus Fig. 1 mit entfernter Oberschale und entfernter oberer Fassung;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht des Innengehäuses des Batteriepakets aus Fig. 1;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Ladegeräts zum Aufladen des Batterie­ pakets aus Fig. 1;

Fig. 8 eine Draufsicht des Bereichs des Ladegeräts aus Fig. 7, welcher einen Ventilator aufnimmt;

Fig. 9 eine Ansicht im Querschnitt des Bereichs, welcher den Ventilator des in Fig. 7 gezeigten Ladegeräts aufnimmt;

Fig. 10 eine Ansicht im Querschnitt, welche das Batteriepaket aus Fig. 1, montiert auf dem Ladegerät, zeigt;

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht, welche eine Modifikation der Radiatorplatten des in Fig. 1 gezeigten Batteriepakets zeigt;

Fig. 12 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Batteriepakets einer alter­ nativen Ausführungsform;

Fig. 13 eine Draufsicht des Batteriepakets aus Fig. 11 mit entfernter Oberschale und entfernter oberer Fassung;

Fig. 14 eine Ansicht im Querschnitt des Batteriepakets aus Fig. 11 entlang einer längs verlaufenden Mittellinie durch das Batteriepaket; und

Fig. 15 eine vergrößerte Draufsicht eines Teils des Batteriepakets aus Fig. 11, welche die Struktur der Radiatorplatten im Detail darstellt.

Ausführungsform 1

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Batteriepakets 1 gemäß vorliegender Erfin­ dung und Fig. 2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Batteriepaktes 1. Be­ zug nehmend auf die Fig. 1 und 2 wird das Batteriepaket 1 aus einem doppelwandigen Gehäuse gebildet. Das Batteriepaket 1 umfaßt eine Außenschale 2 und ein Innengehäuse 13, welche eine Mehrzahl von Zellen enthält, wobei die Außenschale 2 das Innengehäuse 13 aufnimmt. Ferner ist das Innengehäuse kleiner als die Außenschale ausgebildet, derart, daß es in der Außenschale genau passend sitzt. Die Außenschale 2 umfaßt eine Unterschale 3, die das Innengehäuse 13 im wesentlichen aufnimmt, und eine Oberschale 4, die an der Unterschale 3 mit einer Mehrzahl von Schrauben angebracht ist, welche längs der Höhe der Unterschale 3 nach unten angezogen sind. Auf der Oberseite der Oberschale 4, welche einen allgemeinen Montagebereich bildet, an welchen ein Ladegerät oder ein elektrisches Werkzeug angebracht werden kann (wie später beschrieben wird), sind ein oberes Ende 5 und ein Paar paralleler Gleitschienen 6, die sich von dem oberen Ende 5 in Vorwärtsrich­ tung erstrecken (in die dem oberen Ende 5 vom Zentrum der Paketoberseite entgegen ge­ setzten Richtung) vorgesehen. Jede Gleitschiene 6 umfaßt einen sich nach außen erstreckenden Flansch 7 über die gesamte Länge der Schiene 6, wodurch ein L-förmiger Quer­ schnitt auf einer Ebene gebildet wird, welche sich orthogonal zu der vorerwähnten Vor­ wärtsrichtung erstreckt. An dem oberen Ende 5 zwischen und parallel zu dem Paar paral­ leler Gleitschienen 6 sind Schlitze 8 ausgebildet. In dem zentralen hinteren Bereich des oberen Endes 5 in der Oberschale 4 ist ein rechtwinkliger Einlaßanschluß 9 ausgebildet, welcher durch die Oberschale 4 hindurch geht. In der Oberschale 4 sind vor dem oberen Ende 5 auch Auslaßöffnungen 11 ausgebildet, welche sich auf dem Übergang einer Stufe 10, der zwischen den Paar Gleitschienen 6 ausgebildet ist, zur äußeren Umgebung hin öff­ nen.

Das Innengehäuse 13 umfaßt eine obere Fassung 15 und eine untere Fassung 16 aus Kunstharz, die an der oberen bzw. unteren Seite einer darin gehaltenen Anordnung von zwanzig Zelle 14 befestigt sind, wobei die Zelle 14 in vier Reihen je fünf Zellen angeord­ net sind und bandförmige metallische Radiatorplatten 22 zwischen der oberen Fassung 15 und der unteren Fassung 16 vorgesehen sind. Die obere Fassung 15 und die untere Fassung 16 sind so geformt und dimensioniert, daß sie die Zellen 14 passend und stabil umschlie­ ßen. Ferner sind Rippen 17 und 18 mit Kanten, welche mit der Innenoberfläche der Unter­ schale 3 konform sind, entlang des unteren Randes der oberen Fassung 15 bzw. des oberen Randes der unteren Fassung 16 ausgebildet, um so ein Rütteln oder Rattern der Zellen in­ nerhalb der Außenschale 2 zu verhindern, wenn das Innengehäuse 13 darin gehalten ist. Ferner sind in dieser Struktur die Zelle 14 in Abstand zueinander angeordnet und in zwei Gruppen getrennt (jede der unterteilten Gruppen von Zellen 14 wird nachfolgend als eine "Zellgruppe" bezeichnet), die durch die obere Fassung 15 und die untere Fassung 16 ge­ halten werden, wobei jede Gruppe die halbe Anzahl der Zellen enthält.

Zusätzlich sind an dem vorderen und dem hinteren Ende der unteren Fassung 16 erweiterte Abschnitte 19 vorgesehen, welche von den Rippen 18 vorstehen und derart mit der oberen Fassung 15 verbunden sind, daß, wie in den Fig. 3 und 5 dargestellt, die auf den äuße­ ren Seiten jeder der Zellgruppen vorgesehenen Radiatorplatten 22 sicher festgelegt sind, indem diese zwischen der oberen Fassung 15 und der unteren Fassung 16 horizontal ent­ lang der Längsrichtung zwischen den Rippen 17 und 18 und den Zellen 14 und vertikal in der kürzeren Richtung zwischen den ausgedehnten Abschnitten 19 und den Zelle 14 sitzen. Ebenso sitzen die zwischen den Zellgruppen vorgesehenen Radiatorplatten 22 in Längs­ richtung zwischen den jeweiligen Zellgruppen und Trennplatten 20, welche zwischen den Zellgruppen von der oberen Fassung 15 und der unteren Fassung 16 aus vorstehen, und in der kürzeren Richtung zwischen den erweiterten Abschnitten 19 und den Zellen 14. Ferner passen sich die Oberflächen der Radiatorplatten 22 an die Vorsprünge und die Ausneh­ mungen der entsprechenden Oberflächen jeder Reihe von Zellen 14 an und bilden die äu­ ßere Begrenzung der Zellgruppen, wodurch einer gleicher Kontakt zwischen den Oberflä­ chen und den Radiatorplatten 22 und der entsprechenden Oberfläche der darin liegenden Zellen geschaffen wird. Zudem sind, wie in den Fig. 2 und 6 dargestellt ist, vier Stege 23 parallel auf den äußeren Oberflächen der Radiatorplatten 22 ausgebildet, beginnend am vorderen Ende und sich nach hinten erstreckend. Mit Ausnahme des obersten Steges sind die drei unteren Stege 23 seitlich in einer stufenartigen Anordnung derart angeordnet, daß die Längen der Stege zum Untersten Steg hin zunehmen (das heißt, der unterste und der höchste Steg sind die längsten und der zweithöchste Steg ist der kürzeste), und auf diese Weise nimmt der Oberflächenbereich der wärmeabführenden Platten 22 mit der Nähe zum vorderen Ende des Batteriepakets zu.

Auf diese Weise sind die Zellgruppen in einer dicht gepackten Weise bzw. in einer im we­ sentlichen dichten Art und Weise innerhalb des Innengehäuses 13, welches erste Luftgänge 24 innerhalb der Außenschale 2 begrenzt, wie dies durch den in Fig. 5 schraffierten Be­ reich angedeutet ist, welche die Innenschale 13 zwischen den Rippen 17 und 18 umgibt und mit einem zweiten Luftgang 25 kommuniziert (ebenfalls durch den schraffierten Be­ reich angedeutet), der das Innengehäuse 13 von hinten nach vorne durchläuft. Der vordere und der hintere Bereich der Rippe 17 sind ausgenommen, um so eine Kommunikation zwi­ schen dem Einlaßanschluß 9 und den Auslaßanschlüssen 11 der Oberschale 4 zu schaffen. Auf diese Weise sind, wie durch die Pfeile in Fig. 6 angedeutet, die Unterteilungen im In­ neren des Batteriepakets 1 derart ausgebildet, daß die von dem Lufteingangsanschluß 9 eintretende Luft in drei Luftströme unterteilt wird, welche durch das Paket hindurch gelan­ gen, wobei die ersten Luftgänge 24 vom Einlaßanschluß 9 über die Auslaßanschlüsse 11 nach außen führen und der zweite Luftgang 25, welcher das Innengehäuse 13 durchläuft und sich nach vorne erstreckt, ebenfalls über die Auslaßanschlüsse 11 nach außen austritt. Ferner sind mit Bezug auf Fig. 4 vertikal angeordnete Luftstrom-Einstellplatten 21 auf dem vorderen erweiterten Abschnitt 19 auf beiden Seiten des zweiten Luftgangs 25 ausge­ bildet, welche den Luftstrom durch die ersten Luftgänge 24 und den Luftstrom durch den zweiten Luftgang 25 zwingen, unabhängig zu den Auslaßanschlüssen 11 gelenkt zu wer­ den.

Wieder mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 sind auch eine Gummieinlage 26, die zwischen der Bodenfläche des Innengehäuses 13 und der inneren Oberfläche der Unterschale 3 liegt, Schwammeinlagen 27, die zwischen den Zellgruppen und der unteren Fassung 16 liegen und isolierende Einlagen 28 vorgesehen. Ferner sind im hinteren Teil des Batteriepakets 1 eine Schraubenfeder 29 und ein Haken 30, der durch die Schraubenfeder 29 nach oben vorgespannt ist, vorgesehen. Der Haken 30 umfaßt einen Zacken 31, der durch die Ober­ schale 4 hindurch nach oben vorsteht, wenn das Batteriepaket 1 zusammengebaut ist, wie dies in Fig. 1 am besten dargestellt ist.

Zudem ist eine Schaltplatte 32 mit Schrauben an der Hinterseite der oberen Oberfläche der Oberschale 15 befestigt (in den Fig. 2, 4 und 6 dargestellt). Auf der oberen Seite der Schaltplatte 32 sind Lade/Entlade-Anschlüsse 33 seitlich angeordnet. Anschluß- Verbinderplatte 34 verbinden die Lade/Entlade-Anschlüsse 33 elektrisch mit den frei lie­ genden Elektroden der Anschlußzellen der Zellgruppen, und zwar durch Öffnungen in der oberen Fassung 15 hindurch. Zwischen den Lade/Entlade-Anschlüssen 33 auf der Schaltta­ fel 32 ist ein Temperatur-Erfassungsanschluß 35 und ein steckerartiger Datenübertra­ gungsanschluß 36 vorgesehen. Wenn die Schalttafel 32 in der Außenschale 2 aufgenom­ men ist, liegen der Ladeanschluß 33 und der Temperatur-Erfassungsanschluß 35 durch die in der Oberschale 4 ausgebildeten Schlitze 8 hindurch frei in der äußeren Umgebung, wo­ bei der Datenübertragungsanschluß 36 auch nach vorne frei liegt. Ferner ist der Ladean­ schluß 33 länger als der Temperatur-Erfassungsanschluß 35 ausgebildet, um so den nötigen Kontaktdruck zu erhalten, wenn das Batteriepaket an einem elektrischen Werkzeug ange­ bracht ist.

Ferner ist, wie in Fig. 2 dargestellt ist, einen Thermostat 37 mit dem Temperatur- Erfassungsanschluß 35 verbunden. Der Thermostat 37 und Leitungen 39 gehen durch eines von mehreren Durchgangslöchern 38 im vorderen Ende der oberen Fassung 15 hindurch nach unten, so daß der Thermostat 37 in Berührung mit der bodenseitigen Fassung 16 zwi­ schen den Zellen 14 und dem erweiterten Abschnitt 19 eingefügt und an den Zellen 14 befestigt ist. Hier ist eine geneigte Oberfläche 40 auf der inneren Oberfläche des erweiter­ ten Abschnitts 19 ausgebildet, um so den Thermostat 37 bei Einführung des Thermostats an die Zellen 14 gepreßt zu halten.

Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ladegeräts 50, auf welchem das Batterie­ paket 1 aufgesetzt ist. Das Ladegerät 50 umfaßt ein Hauptgehäuse 51 mit einer Oberschale 52 und einer Unterschale 53, eine innere Schaltplatte mit einer Ladeschaltung und einen Anschlußbereich 54, der in der oberen Seite der Oberschale 52 integral ausgebildet ist und an welchen das Batteriepaket 1 für einen Ladevorgang abnehmbar angebracht werden kann. Der Anschlußbereich 54 umfaßt ein Paar paralleler Führungsschienen 55, welche in einem Abstand zueinander angebracht sind, der größer ist, als der Abstand zwischen den äußersten Rändern der Flansche 7 der Gleitschienen 6 auf dem Batteriepaket 1. Zudem springt ein Vorsprung 76 von der Oberfläche jeder Führungsschiene 55 ein kleines Stück nach innen zurück, bevor es sich nach unten ausdehnt. Die Gleitschienen 6 des umgedreh­ ten Batteriepakets 1 werden zwischen die Führungsschienen 55 am hinteren Ende des La­ degeräts 50 eingeführt (das nähere Ende des in Fig. 7 zu sehenden Ladegeräts wird nach­ folgend als sein Hinterende bezeichnet), so daß die Führungsschienen 55 die Gleitschienen 6 zwischen sich halten können. Das Batteriepaket 1 wird dann nach vorne bewegt, wobei sich die Gleitschienen gleitend entlang der Führungsschienen 55 bewegen, bis Stopper 12 (siehe Fig. 1 und 2) an der am weitesten zurück liegenden Hinterseite des Oberendes 5 des Batteriepakets 1 mit den hinteren Enden der Führungsschienen 55 in Anschlag kom­ men.

Zudem umfaßt der Anschlußbereich 54 des Ladegeräts 50 einen vorderen Bereich 57 und einen hinteren Bereich 58, welcher im wesentlichen auf einer tieferen Ebene liegt als der vordere Bereich 57, um so zwischen diesen eine quer verlaufende Stufe zu bilden, welche die Führungsschienen 55 verbindet. Der vordere Bereich 57 hat eine flache Oberfläche, welche an die Stufe 10 des Batteriepakets 1 anstößt und diese abstützt, wenn das Batterie­ paket 1 auf das Ladegerät 50 aufgesetzt ist.

Ferner ist die Oberfläche des Anschlußbereichs 54 zum vorderen Ende desselben hin im wesentlichen nach unten geneigt, derart, daß das Gewicht des Batteriepakets 1 die Gleit­ bewegung des Batteriepakets erleichtert und das Batteriepakt stabilisiert, wenn dieses in seiner Stellung sitzt.

In dem hinteren Bereich 58 des Anschlußbereichs 54 ist auch ein Anschlußblock 59 vorge­ sehen, welcher Ladeanschlüsse 60 umfaßt, einen Temperatur-Erfassungsanschluß 61 und einen steckerartigen Datenübertragungsanschluß 62 umfaßt. Mit Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 ist ein Kühlventilator 63 innerhalb des Hauptgehäuses 51, hinter dem An­ schlußblock 59 vorgesehen. Der Ventilator 63 ist entlang der längeren Seite des Hauptge­ häuses 51 positioniert und hat einen nach oben gerichteten Luftstrom-Zuführanschluß 64, der mit einem quadratischen Durchgangsweg 66, welcher in der Oberschale 52 integral ausgebildet ist, in kommunizierender Verbindung steht. Der Kühlventilator 63 umfaßt zu­ dem einen Einlaßanschluß 65, welcher nach hinten gerichtet ist. In der Unterschale 53 sind ebenfalls Lufteinlaßanschlüsse 67 zum Zuführen von Kühlluft integral (einstückig) ausge­ bildet. Ferner ist eine Trennwand 68 in der Unterschale 63 vorgesehen, um so den in der Unterschale 63 liegenden Bereich des Ventilators 63 zu umschließen, wohingegen eine entsprechende vertikal angeordnete Trennwand 69 in der Oberschale 52 integral ausgebil­ det ist, derart, daß sich diese an die Oberfläche des Fächers 63 formmäßig anpaßt, mit Ausnahme der Abschnitte, welche den Zufuhranschluß 64 für den Luftstrom und den Durchgangsweg 66 für den Luftstrom verbinden. Auf diese Weise wird nur Luft von au­ ßerhalb des Ladegeräts 50 durch den Einlaßanschluß 65 zum Ventilator 63 zugeführt.

Ein Laden des so konstruierten Batteriepakets 1 erfolgt in der Weise, daß, wenn die Gleit­ schienen 6 des oben erwähnten Batteriepakets 1 zwischen den Führungsschienen 55 des Ladegeräts 50 aufgesetzt werden und das nach vorne, bis zu den Stoppern 12 geschobene Batteriepaket in Anschlag mit den hinteren Enden der Führungsschienen 55 gelangt, die Ladeanschlüsse 60 und ein Temperatur-Erfassungsanschluß 61 im Anschlußblock 59 in die Schlitze 8 des Oberendes 5 des Batteriepakets gelangen und einen elektrischen Kontakt mit den entsprechenden Lade/Entlade-Anschlüssen 33 bzw. dem Temperatur- Erfassunganschluß 35 herstellen, während die Datenübertragungsanschlüsse 36 und 62 ebenfalls in elektrischen Kontakt gebracht werden und der Ladevorgang beginnt. Wie in Fig. 10 gezeigt wird, ist in diesem Zustand der Anbringung der Lufteinlaßanschluß 9 des Batteriepakets 1 direkt oberhalb des Luftstrom-Durchgangswegs 66 des Ladegeräts 50 po­ sitioniert, so daß beide Kanäle in Kommunikation miteinander liegen.

Während eines Ladevorgangs strahlen die Wärme-Radiatorplatten 22 die durch die Zellen erzeugte Wärme, die auf die Radiatorplatten 22 übertragen wird, ab. Der Ventilator 63 startet gleichzeitig mit dem Beginn des Ladevorgangs seinen Betrieb, wodurch Kühlluft, die durch die Einlaßanschlüsse 67 eingezogen wird, von dem Luftstrom-Zuführanschluß 64 nach oben abgegeben wird, und dieser Luftstrom, wie er durch punktlinierte Pfeile an­ gedeutet wird, wird durch den Durchgangsweg 66 des Ladegeräts 50 eingeführt, danach gelangt sie weiter durch den Lufteinlaßanschluß 9 und zu dem Inneren der Außenschale 2 des Batteriepakets 1, strömt entlang der ersten Luftgänge 24 und des zweiten Luftgangs 25 (der Luftstrom entlang des zweiten Luftgangs 25 ist in Fig. 10 dargestellt) und wird aus den Auslaßanschlüssen 11 nach außen abgegeben. Auf diese Weise werden die Radiator­ platten 22 durch den oben beschriebenen Luftstrom gekühlt, wodurch ein Anstieg der Temperatur der Zellen 14 unterdrückt wird. Insbesondere nimmt die Anzahl der Stege 23 in Stromabwärtsrichtung zu. Demgemäß kann, auch wenn die Temperatur der Kühlluft aufgrund des Wärmeaustauschs mit den Radiatorplatten 22 bei Stromabwärtsströmung ansteigt, die Wärmekapazität der Radiatorplatten, welche in Stromabwärtsrichtung zu­ nimmt, diesem Problem entgegen wirken und die Kühlwirkung der Radiatorplatten über ihre gesamte Länge verwirklichen. Zudem sind die inneren Oberflächen der Radiatorplat­ ten 22 formmäßig an die Vorsprünge und Ausnehmungen der korrespondierenden Oberflä­ chen jeder Reihe von Zellen 14 angepaßt und bilden den Umfang der Zellgruppen, wo­ durch für einen gleichen Kontakt zwischen Oberflächen der Radiatorplatten 22 und der korrespondierenden äußeren Oberfläche der Zellen gesorgt wird. Dies wiederum führt zu einer gleichmäßigen Wärmeübertragung von den Zellen 14 auf die Radiatorplatten 22.

Gemäß der obigen Ausführungsform hat das Batteriepaket 1 eine Doppelstruktur, in wel­ cher die Zellen 14 in dem Innengehäuse 13 aufgenommen sind, welches wiederum inner­ halb der Außenschale 2 aufgenommen ist, derart, daß die ersten Luftgänge 24 und der zweite Luftgang 25 von den Zellen 14 getrennt sind. Zudem sind die Radiatorplatten 22 in dem Teil der ersten Luftgänge 24 und des zweiten Luftgangs 25 vorgesehen, in welchen sie in Kontakt mit den äußeren Oberflächen der Zellgruppen gelangen, wobei jede Radia­ torplatte Stege 23 umfaßt, deren Anzahl in Stromabwärtsrichtung des Kühlluftstroms zu­ nimmt. Dies führt zu einer größeren Wärmekapazität jeder Radiatorplatte 22 in Stromab­ wärtsrichtung des Luftstroms und gewährleistet somit eine geeignete Kühlwirkung auf die Platten 22 trotz eines Temperaturanstiegs der Kühlluft in Stromabwärtsrichtung. Aufgrund dieser Anordnung werden, da die Zellen eine gleichmäßige Temperaturverteilung haben, die relativen Temperaturen der Zellen 14 auf etwa dem gleichen Niveau gehalten, was zu einer Zunahme der gesamten Lebensdauer der Batterie führt. Darüber hinaus erhöht die Bereitstellung der Stege 23 vorteilhaft und in einfacher Weise den Oberflächenbereich und das Volumen der Platte und somit die gesamte Wärmekapazität jeder Radiatorplatte 22.

Als zusätzlichen Vorteil der Ausführungsform entsprechen die Oberflächen der Radiator­ platten 22 in ihrer Form den Vorsprüngen und Ausnehmungen der äußeren Oberflächen der Zellen 14 und bilden den Umfang der Zellgruppen, wodurch ein gleicher Kontakt zwi­ schen den Oberflächen der Radiatorplatten 22 und der korrespondierenden äußeren Ober­ fläche der Zellen geschaffen und eine gleichmäßige Wärmeverteilung oder Kühlung der Zellen erreicht wird.

Es sei angemerkt, daß die Form der Radiatorplatte nicht auf die diejenige beschränkt ist, die im Vorstehenden beschrieben wurde. Wie in Fig. 11 gezeigt ist, kann eine alternative Radiatorplatte 41 mit einer größeren Bauhöhe und einer entsprechend höheren Anzahl von Stegen 42 in Abhängigkeit von der Bauhöhe der verwendeten Zellen verwendet werden.

Ferner können anstelle einer rechtwinkligen Radiatorplatte (22 oder 41) jeder Reihe von Zelle eine U-förmige oder Huf-förmige Radiatorplatte verwendet werden, um die Zellrei­ hen zu umgeben. Alternativ können kürzere Radiatorplatten mit unterschiedlicher Anzahl von Stegen in Längsrichtung angeschlossen sein. Die Erfindung kann mit diesen oder an­ deren Modifikationen in die Praxis umgesetzt werden. Ferner kann die Wärmekapazität der Radiatorplatten auf unterschiedlicher Art und Weise erhöht werden: Jede Radiatorplatte kann in Stromabwärtsrichtung des Luftstroms graduell dicker ausgebildet werden; Vor­ sprünge statt Stege können auf der Oberfläche der Platte mit stromabwärts graduell zu­ nehmender Zahl ausgebildet sein; ähnliche Wirkungen können durch Veränderung entwe­ der nur des Oberflächenbereichs oder nur des Volumens erreicht werden. Obwohl parallel zu Kühlluftstrom ausgerichtete Stege aufgrund ihrer Glättungs- oder Einstellwirkung des Luftstroms als bevorzugteste Konfiguration gelten, können auch rippenartige Strukturen, die weiter von der Oberfläche der Radiatorplatte vorstehen, auch genügen.

Die vorstehende Ausführungsform verwendet ein vollständig doppelwandiges Gehäuses, in welchem Luftgänge zwischen der Außenschale und dem Innengehäuse, welches die Zellen hält, begrenzt sind. Statt dessen können Luftgänge nur durch Trennwände innerhalb der Außenschale ausgebildet sein. In dieser Modifikation sind die Radiatorplatten in den Trennwänden angeordnet, um so in Kontakt mit Abschnitten der Zellen gebracht zu wer­ den.

Ausführungsform 2

Eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Be­ zug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von vorherigen Ausführungsformen nur in der Anordnung der Zellen und der Struktur zur Lieferung von Kühlwirkungen. Demgemäß bezeichnen identische oder ähnliche Be­ zugszeichen identische oder ähnliche Teile oder Elemente in den verschiedenen Ansichten. Deshalb wird auf eine Beschreibung solcher Elemente wie auch auf eine Beschreibung allgemeiner Strukturen verzichtet.

Fig. 12 zeigt ein Batteriepaket 1, in welchem zehn weniger Zellen als in der ersten Aus­ führungsform enthalten sind, wobei jede Zelle eine 12-Volt Zelle ist. Das Innengehäuse 13 enthält zwei symmetrisch angeordnete Zellgruppen 70, wobei jede Gruppe oder Reihe vier Zellen 14a, 14b, 14c und 14d umfaßt und wobei eine dritte Gruppe 71 von Zellen 14e und 14f zwischen den Zellgruppen 70 angeordnet ist. Wie in den Fig. 13 und 14 dargestellt ist, ist aufgrund der geringeren Anzahl von Zellen als in der ersten Ausführungsform kein Luftgang entlang der äußeren Oberflächen jeder Zellgruppe 70 vorgesehen, statt dessen ist ein gabelförmiger Luftgang 72 durch die gegenüber liegenden inneren Oberflächen der Zellgruppen 70 und die horizontalen Trennplatten 20 der oberen und unteren Fassungen 15 und 16 begrenzt. Zudem ist die Zellgruppe 71 in der Mitte des so begrenzten Raumes posi­ tioniert, um so diesen in den Luftgang 72 zu gabeln. Das Batteriepaket 1 umfaßt auch zwei metallische Radiatorplatten 73, die auf gegenüber liegenden inneren Oberflächen der Zell­ gruppen 70 vorgesehen sind und eine Radiatorplatte 74 aus Kunstharz, die die Zellgruppe 71 vollständig umgibt. Beide Radiatorplatten 73 und 74 sind in der Weise gerippt, daß sie formmäßig an die äußeren Oberflächen der korrespondierenden Zellgruppe angepaßt sind. Wie auch die Radiatorplatten der ersten Ausführungsform sind die Radiatorplatten 73 zwi­ schen der oberen und der unteren Fassung 15 und 16 in Kontakt mit den Zellen 14a-14d angeordnet, wohingegen die kreisförmige Radiatorplatte 74 in die untere Fassung 16 inte­ griert ausgebildet ist.

Mit Bezug auf Fig. 15 hat jede Radiatorplatte 73 Abschnitte in umfänglichem Kontakt mit den Zellen 14a-14d mit unterschiedlichen Oberflächenbereichen. Insbesondere hat die Zelle 14d, die am weitesten stromabwärts liegt, die größte Kontaktfläche (S4) mit der Ra­ diatorplatte 73, weil die am zweitweitesten stromaufwärts liegende Zelle 14d die zweit­ größte Kontaktfläche (S2) hat, die am zweitweitesten stromabwärts liegende Zelle 14c die drittgrößte Kontaktfläche (S3) hat und die am weitesten stromaufwärts liegende Zelle 14a die kleinste Kontaktfläche (S1) hat. Der Grund dafür, daß die Kontaktflächen stromabwärts im wesentlichen zunehmen, liegt darin, daß die Temperatur der Kühlluft durch den Luft­ gang 72 hindurch in Stromabwärtsrichtung durch den Wärmeaustausch mit stromaufwärts liegenden Zellen zunimmt und eine ausreichende Kühlwirkung für die stromabwärts lie­ genden Zellen, wie für die Zelle 14d, nicht erreicht werden könnte, wenn die Kontaktfläche für jede Zelle gleich wäre. Andererseits sind die Flächen der am zweitweitesten stromauf­ wärts liegenden und der am drittweitesten stromaufwärts liegenden Zellen 14b und 14c größer als der am weitesten stromaufwärts liegenden Zelle 14a, weil diese, zwischen ande­ ren Zellen angeordneten Zellen in Bezug auf die gleiche Kontaktfläche weniger wirksam gekühlt werden.

Zwischen zwei benachbarten Zellen angeordnet, sollte die dritte Zelle 14c eine größere Kontaktfläche mit der Radiatorplatte benötigen als die zweite Zelle 14b, wenn die vorer­ wähnte, gewünschte Kühlwirkung der Zellgruppe erreicht werden soll. Jedoch kann eine ausreichende Kontaktfläche für diese Zelle nicht gewährleistet werden, da die Zellen nicht gerade, sondern gebogen in Richtung auf die Seite der Zellen, an welcher die Radiator­ platte 73 liegt, angeordnet sind. Statt dessen umfaßt die Radiatorplatte 73 zwei Wülste 73a auf beiden Rändern der Kontaktfläche der Platte mit der dritten Zelle 14c. Die Wülste sind dicker als die anderen Teile der Radiatorplatte. Dies erhöht die Wärmekapazität der Ra­ diatorplatte 73 für die Zelle 14c und steigert die Kühlwirkung auf die Zelle 14c.

Wie oben erwähnt, ist die Radiatorplatte 74 der Zellgruppe 71 aus Kunstharz hergestellt und mit der unteren Fassung 16 integriert (einstückig) ausgebildet. Obwohl dieser Radiator nicht aus Metall hergestellt ist, wird das gleiche Maß an Kühlwirkung auf diese zentral positionierte Zellgruppe erwartet, da diese Gruppe nur zwei Zellen enthält und somit eine geringere Kühlung benötigt und auch weil ihre Radiatorplatte 74 der Kühlluft um ihre ge­ samte Umfangswand herum ausgesetzt ist. Unter Berücksichtigung von Temperaturanstie­ gen der Kühlluft mit Bewegung in Stromabwärtsrichtung jedoch ist der Abschnitt 74a der Radiatorplatte 74, welcher die stromabwärts liegende Zelle 14f umgibt und mit dieser in Kontakt kommt, dünner ausgebildet, als der Abschnitt der Platte, welcher die stromauf­ wärts liegende Zelle 14e umgibt und mit dieser in Kontakt kommt, um so eine gleiche Kühlwirkung auf die beiden Zellen 14e und 14f zu erreichen.

Mit Bezug auf die Fig. 14 und 15 umfaßt die untere Fassung 16 des Innengehäuses 13 einen Führungsdurchgang 16, welcher sich nach oben öffnet. Die Oberschale 4 umfaßt einen zylinderförmigen Kanal 75, der sich vom Einlaßanschluß 9 nach unten ausdehnt. Der zylinderförmige Kanal 75 ist mit dem Führungsdurchgang 76 verbunden und vertikal aus­ gerichtet, um so den Eingang des Luftgangs 72 in luftdichter Verbindung mit dem Einlaß­ anschluß 9 anzuordnen. Der Führungsdurchgang 76 umfaßt an seinem Boden zwei "Täler" oder Trichter 77, um die Kühlluftströmung in die jeweiligen Gabeln oder Verzweigungen des Luftgangs 72 zu erleichtern (wie am besten in Fig. 13 dargestellt ist). Die Bezugszei­ chen 78 und 79 bezeichnen Rippen zur Begradigung des Luftstroms, die vertikal auf den vorderen Oberflächen der oberen bzw. unteren Oberfläche 15 und 16 ausgebildet sind. Die Rippen 78 und 79 stoßen an die inneren Oberflächen der Außenschale 2 bei Einsetzung des Batteriepakets, um so die Kühlluft vom Auslaß des Luftgangs 72 in die Auslaßanschlüsse 11 zu lenken.

Um das so konstruierte Batteriepaket 1 zu laden, greifen die Führungsschienen 55 des La­ degeräts 50 an das Paket an, wie in der ersten Ausführungsform. Bei Anbringung der Vor­ richtung an dem Ladegerät 50 wird der Einlaßanschluß 9 des Pakets direkt oberhalb des Luft-Durchgangswegs 66 des Ladegeräts 50 positioniert und richtet so eine Kommunikati­ on der Luftgängen zwischen den beiden Vorrichtungen ein.

Bei Fortschreiten des Ladevorgangs leitet der Ventilator 63 über den Luft-Durchgangsweg 66 des Ladegeräts 50, den Einlaßanschluß 9 des Pakets und den zylinderförmigen Kanal 75 Kühlluft in die Außenschale 2. Daraufhin strömt die Kühlluft durch den Führungsgang 76 der unteren Fassung 76 und den Luftgang 72 innerhalb des Innengehäuses 13 und tritt ge­ gebenenfalls durch die Auslaßanschlüsse 11 aus dem Batteriepaket 1 nach außen aus und unterdrückt dabei einen Temperaturanstieg der Zellen durch Kühlung der Radiatorplatten 73 und 74. Insbesondere in dieser Ausführungsform werden für die Radiatorplatten 73 und 74 unter Berücksichtigung des Unterschieds der Wärmezustände zwischen den jeweiligen Zellgruppen unterschiedliche Materialien ausgewählt. Ferner haben die Zellen in der Zell­ gruppe 70 unterschiedliche Kontaktflächen mit der Radiatorplatte 73 und umfaßt jede der Radiatorplatten 73 und 74 Abschnitte mit unterschiedlicher Dicke. Der Zwecke dieser Merkmale der Radiatorplatten ist, eine geeignete Wärmekapazität für unterschiedliche Plattenabschnitte, die in Kontakt mit Zellen mit unterschiedlichen Eigenschaften des Wär­ meaufbaus in Kontakt gebracht werden, zu schaffen. Demgemäß können diese Anordnun­ gen wirksam mit Temperaturschwankungen, z. B. der Zellen 14a-14f, aufgrund von Tempe­ raturanstiegen der Kühlluft in Stromabwärtsrichtung klar kommen und ein richtiges Tem­ peraturgleichgewicht unter den Zellen 14a-14f aufrecht erhalten. Dies löst das Problem, daß bestimmte Zellen das Ende ihrer Lebensdauer schneller erreichen als andere und stei­ gert somit die Betriebszeit der gesamten Batterie wirksamer als die Anordnung der ersten Ausführungsform. Darüber hinaus wird die Ladezeit verkürzt, da die Zellen dieser Ausfüh­ rungsform gegen einen übermäßigen Wärmestau geschützt sind. In herkömmlichen Batte­ rie-Ladegeräten wird die Ladeschaltung durch eine Reduktion des Ladestroms gestützt, was zu längeren Ladezeiten führt. Die Beziehung jedoch zwischen Temperatur und Lade­ zeit bedeutet auch, daß eine Kühlung erlaubt, den Ladestrom ebenfalls zu erhöhen, so daß die Ladezeit verkürzt werden.

Gemäß dieser Ausführungsform kann, da die Wärmekapazität der Radiatorplatten 73 und 74 und die Verteilung der Wärmekapazität jedem Plattentyp durch Auswahl unterschiedli­ cher Materialien für die Platten 73 und 74, durch die Nutzung unterschiedlicher Kontakt­ flächen der Zellen jeder Gruppe 70 mit der Platte 73 und durch die Bereitstellung von Ab­ schnitten mit unterschiedlichen Dicken in den Platten 73 und 74 eingestellt werden kann, die Wärmekapazität unterschiedlicher Platten und/oder unterschiedlicher Abschnitte der Platten sehr viel leichter und wirksamer eingestellt werden. Falls mehr als eine dieser An­ ordnungen/Mittel kombiniert werden, wird die Einstellung der Wärmekapazität der Platten noch leichter und genauer.

In der zweiten Ausführungsform werden alle drei Merkmale (das heißt, die Auswahl unter­ schiedlicher Materialien für die Platten 73 und 74, die Verwendung unterschiedlicher Kontaktflächen der Zellen in jeder Gruppe 70 mit der Platte 73 und die Bereitstellung von Abschnitten mit unterschiedlichen Dicken in den Platten 73 und 74) verwendet; es können jedoch nur ein oder zwei der Merkmale genommen werden, falls damit ein geeignetes Temperaturgleichgewicht oder eine geeignete Temperaturverteilung unter den Zellen er­ reicht werden kann.

Die zweite Ausführungsform umfaßt einen zentralen Luftgang, der durch die Mitte des Innengehäuses 13 hindurch ausgebildet ist. Drei der oben erwähnten Mittel (das heißt, die Auswahl unterschiedlicher Materialien für unterschiedliche Typen von Platten, die Ver­ wendung unterschiedlicher Kontaktflächen der Zellen in jeder Gruppe mit der Platte und die Bereitstellung von Abschnitten mit unterschiedlichen Dicken in den Platten) können auch noch in einem Batteriepaket mit zwei Luftgängen verwendet werden, welche entlang der äußeren Oberflächen von zwei Zellgruppen, wie in der ersten Ausführungsform, aus­ gebildet sind.

Das Material für die Radiatorplatte aus Metall kann z. B. ausgewählt aus einer Gruppe be­ stehend aus Aluminium, Kupfer und Eisen, um eine gleichmäßige Temperaturverteilung unter den Zellen zu erreichen. Ferner kann in einer einzelnen Radiatorplatte eine Anzahl von Materialien verwendet werden, die in Kontakt mit den unterschiedlichen Zellen kom­ men sollen. Die Dickenverteilung und/oder die Kontaktflächen in einer der Radiatorplatten kann auch in Abhängigkeit von der Anzahl und der Anordnung von Zellen in den Zell­ gruppen und der Konfiguration der Luftgänge verändert werden. Zum Beispiel kann die Kontaktfläche einer Zelle mit einer Radiatorplatte eingestellt werden, indem die Kontakt­ fläche entlang der Achse der Zelle anstatt entlang des Umfangs der Zelle, wie in dieser Ausführungsform, vergrößert oder verkleinert wird.

Claims (24)

1. Batteriepaket mit:
einem Gehäuse mit einer Mehrzahl von Zellen,
wenigstens einem Luftgang, der innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist, um einer Kühlluft außerhalb des Gehäuses den Eintritt in das Gehäuse, den Durchgang entlang und/oder zwi­ schen den Zellen und den Austritt aus dem Gehäuse zu erlauben, und
wenigstens einem Radiator, der in dem wenigstens einen Luftgang ausgebildet ist, derart, daß dieser in Kontakt mit äußeren Oberflächen der Zellen steht, wobei die Wärmekapazität des wenigstens einen Radiators in Stromabwärtsrichtung eines Kühlluftstroms zunimmt.

2. Batteriepaket nach Anspruch 1, in welchem die Zunahme der Wärmekapazität durch Vergrößern wenigstens des Oberflächenbereichs oder des Volumens wenigstens eines Ra­ diators vergrößert wird.

3. Batteriepaket nach Anspruch 1 in welchem jeder Radiator einen Querschnitt quer zur Strömungsrichtung der Kühlluft hat, welcher entlang der Strömungsrichtung in seiner Grö­ ße progressiv zunimmt.

4. Batteriepaket nach einem der Ansprüche 1 oder 2, in welchem jeder Radiator so kontu­ riert ist, daß dieser formmäßig an die äußeren Oberflächen der Zellen angepaßt ist.

5. Batteriepaket nach Anspruch 1, in welchem jeder Radiator eine im wesentlichen recht­ winklige Platte mit einer inneren Oberfläche ist, die derart konstruiert ist, daß sie formmä­ ßig an die äußeren Oberflächen der Zellen und an eine äußere Oberfläche gegenüber der inneren Oberfläche angepaßt ist, wobei die äußere Oberfläche jeder Platte eine Mehrzahl von Radiatorstegen aufweist, die darauf vorstehend in den jeweiligen Luftgang ausgebildet sind.

6. Batteriepaket nach Anspruch 5, in welchem die Radiatorstege eine Mehrzahl von hori­ zontalen Stegen mit unterschiedlichen Längen umfassen, wobei die Stege parallel sowohl in Bezug auf einen der anderen Stege als auch in Richtung des Kühlluftstroms derart ange­ ordnet sind, daß die Wärmekapazität jedes Radiators in Stromabwärtsrichtung der Kühlluft zunimmt.

7. Batteriepaket nach Anspruch 5 oder 6, in welchem die Anzahl der Stege jeder Radiator­ platte in Stromabwärtsrichtung des Kühlluftstroms zunimmt.

8. Batteriepaket mit:
einem Gehäuse mit einer Mehrzahl von Zellen,
wenigstens einem Luftgang, der in dem Gehäuse ausgebildet ist, um der Kühlluft außer­ halb des Gehäuses zu gestatten, in das Gehäuse einzutreten, entlang und/oder zwischen den Zellen hindurch zu gelangen und aus dem Gehäuse auszutreten, und
einer Radiatoreinrichtung, die in dem wenigstens einen Luftgang ausgebildet ist, derart, daß sie in Kontakt mit äußeren Oberflächen der Zellen steht, wobei die Radiatoreinrich­ tung Abschnitte aufweist, die jeweils mit wenigstens einer der Zellen korrespondieren, wobei die Abschnitte unterschiedliche Wärmekapazitäten entsprechend der Wärmezustän­ de der korrespondierenden Zellen haben.

9. Batteriepaket nach Anspruch 8, in welchem die Wärmekapazität jedes Abschnitts der Radiatoreinrichtung bestimmt ist durch die Kontaktfläche des Abschnitts mit der korre­ spondierenden Zelle.

10. Batteriepaket nach Anspruch 8, in welchem die Wärmekapazität jedes Abschnitts der Radiatoreinrichtung bestimmt ist durch die Dicke des Abschnitts.

11. Batteriepaket nach Anspruch 8, in welchem die Wärmekapazität jedes Abschnitts der Radiatoreinrichtung bestimmt ist durch das Material des Abschnitts.

12. Batteriepaket nach Anspruch 8, in welchem die Wärmekapazität jedes Abschnitts der Radiatoreinrichtung bestimmt ist durch eine Kombination der Kontaktfläche des Ab­ schnitts mit der korrespondierenden Zelle, der Dicke des Abschnitts und dem Material des Abschnitts.

13. Batteriepaket nach Anspruch 8, in welchem die Zellen in wenigstens eine erste Zell­ gruppe und wenigstens eine zweite Zellgruppe unterteilt sind, wobei jede Zellgruppe we­ nigstens eine Zelle umfaßt und unterschiedliche Wärmezustände hat und die Radiatorein­ richtung eine Mehrzahl von Radiatorplatten mit unterschiedlichen Wärmekapazitäten umfaßt, wobei jede Radiatorplatte in Kontakt mit einer der ersten und zweiten Zellgruppe steht.

14. Batteriepaket nach Anspruch 13, in welchem das Batteriepaket eine erste Zellgruppe umfaßt, die im wesentlichen im Zentrum desselben liegt und zwei zweite Zellgruppen um­ faßt, die die erste Zellgruppe entlang von Verzweigungen des wenigstens einen Luftgangs umschließen.

15. Batteriepakt nach Anspruch 14, in welchem die Radiatorplatten eine erste Radiator­ platte und zwei zweite Radiatorplatten umfassen, wobei die erste Radiatorplatte die erste Zellgruppe um ihren gesamten Umfang herum umgibt und jede der zweiten Radiatorplat­ ten an inneren Oberflächen einer der zweiten Zellgruppen anstößt, und wobei die erste Ra­ diatorplatte eine kleinere Wärmekapazität hat als jede der zweiten Radiatorplatten.

16. Batteriepaket nach Anspruch 15, in welchem die erste Radiatorplatte aus Kunstharz hergestellt ist und jede zweite Radiatorplatte aus wenigstens einem Metall ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Aluminium, Kupfer und Eisen hergestellt ist.

17. Batteriepaket nach Anspruch 15, in welchem die Abschnitte der zweiten Radiatorplatte stufenweise entlang der Stromabwärtsrichtung eines Kühlluftstroms dicker wird.

18. Batteriepaket nach Anspruch 15, in welchem die erste Radiatorplatte und die zweiten Radiatorplatten eine Mehrzahl von Abschnitten haben, die mit unterschiedlichen Zellen korrespondieren und so ausgebildet sind, daß sie Wärme von den korrespondierenden Zel­ len abführen, wobei die Abschnitte unterschiedlichen Wärmekapazitäten entsprechend der Wärmezustände der korrespondierenden Zellen haben.

19. Batteriepaket nach Anspruch 18, in welchem die Wärmekapazität jedes Abschnitts jeder zweiten Radiatorplatte durch die Kontaktfläche des Abschnitts mit der korrespondie­ renden Zelle bestimmt ist.

20. Batteriepaket nach Anspruch 18, in welchem die Wärmekapazität jedes Abschnitts der ersten und zweiten Radiatorplatten durch die Dicke des Abschnitts bestimmt ist.

21. Batteriepaket nach Anspruch 15, in welchem die Wärmekapazität jedes Abschnitts jeder zweiten Radiatorplatte durch eine Kombination der Kontaktfläche des Abschnitts mit der korrespondierenden Zelle und der Dicke des Abschnitts bestimmt ist.

22. Batteriepaket nach Anspruch 14, in welchem die zweiten Zellgruppen symmetrisch angeordnet sind und eine gleich Anzahl von Zellen umfassen und die erste Zellgruppe we­ niger Zellen als jede der zweiten Zellgruppen umfaßt.

23. Batteriepaket nach Anspruch 14, in welchem die zweite Zellgruppe innere Oberflächen in Kontakt mit einer der zweiten Radiatorplatten hat und jede zweite Zellgruppe in einer einzelnen Reihe von Zellen angeordnet ist, welche an einer mittleren Zelle in Richtung der inneren Oberfläche gebogen verläuft, wobei der Abschnitt jeder zweiten Radiatorplatte, welcher mit der mittleren Zelle korrespondiert, zwei Wülste umfaßt, die an die mittlere Zelle angrenzen und diese zwischen sich aufnehmen.

24. Batteriepaket nach Anspruch 23, in welchem jeder Wulst dicker als der Rest der zwei­ ten Radiatorplatte ist.