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Die Erfindung betrifft eine Akkumulatoreinheit mit Batteriezellen für ein Haushaltsgerät oder ein universelles Gerät.
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Akkumulatoreinheiten werden für Anwendungen genutzt, in denen wiederaufladbare Energiequellen benötigt werden. So werden die Akkumulatoreinheiten beispielsweise für mobile bzw. bewegliche und insbesondere handhaltbare Geräte verwendet. Der Vorteil der Akkumulatoreinheit liegt darin, dezentral Energiequellen zu nutzen, sodass die Notwendigkeit eines Stromkabels mit fester Verbindung zu einer Stromausgabestelle entfällt. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass bei Nutzung einer Akkumulatoreinheit in einem Gerät eine weitere Akkumulatoreinheit geladen werden kann, sodass keine Arbeitsunterbrechung zum Aufladen der Batteriezellen nötig ist. Die Akkumulatoreinheiten können entnehmbar in einem solchen Gerät verrastet werden, sodass sie während der Benutzung lagefixiert in dem Gerät gelagert und eingebaut sind.
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Die Akkumulatoreinheiten können dabei so in dem Gerät verrastet werden, dass sie einen Teil des äußeren Erscheinungsbildes des Geräts darstellen. Häufig weist das Gerät einen Einschubschaft auf, der bei herausgenommener Akkumulatoreinheit offen liegt, sodass die Akkumulatoreinheit einfach in das Gerät eingeführt werden kann, ohne dass weitere bauliche Maßnahmen an dem Gerät erforderlich sind.
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Während des Betriebs können die Batteriezellen der Akkumulatoreinheit Wärme abgeben. Vor allem bei einem dauerhaften Betrieb können sich die Batteriezellen in der Akkumulatoreinheit stark aufheizen. Eine solche Aufheizung kann zu Schäden an den Batteriezellen oder zu Hitzeentwicklungen an den Außenseiten der Akkumulatoreinheit führen, die für den Nutzer unangenehm sein können. Schäden durch eine zu starke Hitzeentwicklung können sich auf die Lebensdauer der Batteriezellen auswirken. Insbesondere dann, wenn die Akkumulatoreinheit als Teil des äußeren Erscheinungsbildes des Geräts ein Teil eines Griffs oder in der Nähe eines solchen Griffs angeordnet ist, kann es dazu führen, dass sich die Hitzeentwicklung der Batteriezellen, die an Außenseiten der Akkumulatoreinheit geleitet wird, zu einem für den Nutzer unangenehmen Nutzungserlebnis führen kann.
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In der Regel sind die Akkumulatoreinheiten lediglich auf ein Modell oder einen Typ Gerät angepasst und somit nur mit diesem verwendbar. Somit kann der in einer Akkumulatoreinheit gespeicherte Strom häufig lediglich für einen Gerätetyp verwendet werden. Insbesondere bei einer längeren Lagerung kann die Kapazität der Akkumulatoreinheit abnehmen, und/oder die darin verbauten Batteriezellen können durch zu tiefe Entladung Schaden nehmen. Eine ständige Nutzung einer Batteriezelle, insbesondere einer Lithium-Ionen Batteriezelle, ist damit vorteilhaft, um die Batteriezellen kontinuierlich in einem vorteilhaften Kapazitätsbereich zu halten.
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Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll eine Möglichkeit geschaffen werden, bei der eine Akkumulatoreinheit ohne weitere bauliche Maßnahmen einfach in einem Gerät gelagert und eingebaut werden kann, und/oder mit der eine Akkumulatoreinheit bei einer Nutzung in einem Gerät keine unangenehmen Hitzeentwicklungen ausgehend von den Batteriezellen erfährt, die eine Nutzung beeinträchtigen und/oder die Lebensdauer der Batteriezellen verringern könnten. Auch ist es Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zu schaffen, mit der Akkumulatoreinheiten universell nutzbarer sind.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass in den Ansprüchen einzeln aufgeführte Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindungen dargestellt werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe trägt eine Akkumulatoreinheit bei, umfassend ein Griffgehäuse mit einem Betätigungsriegel, einen Einschubschaft mit mindestens einer Strom- und/oder Datenschnittstelle, sowie zumindest einer Batteriezelle. Der Einschubschaft ragt entlang einer Einschubachse aus dem Griffgehäuse heraus. Die zumindest eine Batteriezelle ist in dem Einschubschaft angeordnet und erstreckt sich in das Griffgehäuse. Um den Einschubschaft ist in einem Innenraum des Griffgehäuses ein umlaufender Kühlluftspalt gebildet. Der Betätigungsriegel ragt in den umlaufenden Kühlluftspalt.
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Die Akkumulatoreinheit kann zur Speicherung von Energie genutzt werden. Insbesondere weist die Akkumulatoreinheit mindestens einen Akkumulator (Batteriezelle) auf, der elektrisch aufgeladen und entladen werden kann. So kann die Akkumulatoreinheit genutzt werden, um ein Gerät dezentral mit der darin gespeicherten elektrischen Energie zu betreiben.
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Bei der Nutzung der Akkumulatoreinheit in einem Gerät kann insbesondere der Griff und/oder der Handhabungsbereich des Geräts mit der Akkumulatoreinheit ausgeführt sein. Die Akkumulatoreinheit kann in den Griff des Geräts integriert sein. Insbesondere ist das Griffgehäuse so gestaltet, sodass eine Person die Akkumulatoreinheit an dem Griffgehäuse fassen und halten kann. Bevorzugt ist das Griffgehäuse im Wesentlichen rund gestaltet. Besonders bevorzugt ist das Griffgehäuse als Zylinder ausgestaltet, der einen Durchmesser von 30 mm [Millimeter] bis 60 mm aufweist, so dass dieser gut von einer Hand des Bedieners umschlossen werden kann.
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Der Betätigungsriegel ist in dem Griffgehäuse angeordnet. Insbesondere ist der Betätigungsriegel so angeordnet, dass er bei Umfassen des Griffgehäuses mit (den Fingern) derselben Hand betätigt werden kann, die das Griffgehäuse umfasst. Bevorzugt ist der Betätigungsriegel (radial) hervorstehend an einer Außenseite des Griffgehäuses und besonders bevorzugt an der rundlichen Seite des Zylinders des Griffgehäuses angeordnet. Der Betätigungsriegel kann einen aus dem Griffgehäuse hervorstehenden Bereich aufweisen, an dem er betätigt werden kann.
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Der Einschubschaft ist bevorzugt mit dem Griff verbunden. Der Einschubschaft kann die Form eines Extrusionsbauteils aufweisen, das entlang dessen (axialer) Länge im Wesentlichen oder überwiegend die gleichen Außenabmaße und die gleiche Außengeometrie aufweist, sodass der gesamte Einschubschaft entlang seiner gesamten Länge in eine Aufnahme bzw. einen Aufnahmeschacht eingeschoben werden kann. Der Einschubschaft kann eine Breite aufweisen, die maximal 75%, insbesondere ca. 60 %, der Länge des Einschubschafts entspricht. Somit kann sich eine Gesamtlänge der Akkumulatoreinheit zusammensetzen aus der Höhe des Griffgehäuses und einer (aus dem Griffgehäuse herausragenden) Länge des Einschubschafts, die aus dem Griffgehäuse herausragt.
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Die mindestens eine Strom- und/oder Datenschnittstelle kann an bzw. in dem Einschubschaft angeordnet sein. Bevorzugt ist die Strom- und/oder Datenschnittstelle in den Einschubschaft eingelassen. Über die Strom- und/oder Datenschnittstelle kann elektrischer Strom und/oder ein Datenstrom geleitet werden. Datenströme, die über die Strom- und/oder Datenschnittstelle geleitet werden können, können z.B. Informationen über Stromflussmenge, Ladekapazität, Ladezeit, Batteriegesundheit, Temperatur etc. zu der Akkumulatoreinheit hin und/oder von dort hin zu einem an der Akkumulatoreinheit angeschlossenen Gerät geleitet werden.
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Die zumindest eine Batteriezelle kann eine zylindrische Zelle sein. Bevorzugt ist die Batteriezelle in dem Einschubschaft angeordnet. Bevorzugt sind mehrere, insbesondere drei, Batteriezellen in einem Einschubschaft angeordnet. Bevorzugt werden so zylindrische 18650 Lithium-Ionen Zellen eingehaust. Die Batteriezellen haben bevorzugt eine Spannung von 3,6 V [Volt] und eine Kapazität von 2.000 - 3.000 mAh [Milliamperestunden]. Bevorzugt hat damit die Akkumulatoreinheit eine Gesamtspannung von 10,8 V und eine Gesamtkapazität von 2.000 - 3.000 mAh.
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Bevorzugt ragt der Einschubschaft entlang der Einschubachse so aus dem Griffgehäuse heraus, dass ein Teil (der Länge) des Einschubschafts in dem Griffgehäuse angeordnet ist. Besonders bevorzugt erstreckt sich die Einschubachse als Längsachse des Einschubschafts parallel zu einer Mittelachse des Griffgehäuses. Die Mittelachse des Griffgehäuses verläuft bevorzugt entlang der Höhe des Griffgehäuses. Die Einschubachse verläuft bevorzugt entlang der Länge des Einschubschafts. Die Einschubachse kann als eine Achse gesehen werden, zu der alle Batteriezellen den gleichen Abstand haben. Die Batteriezellen sind damit bevorzugt entlang ihrer Länge parallel zu der Einschubachse angeordnet.
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Die Batteriezellen sind bevorzugt möglichst dicht zueinander in dem Einschubschaft angeordnet. Eine Außenseite des Einschubschafts ist bevorzugt an die Geometrie der Batteriezellen angepasst. Besonders bevorzugt weist der Einschubschaft eine prismatische Grundfläche auf, deren Ecken abgerundet sind. Die Batteriezellen sind bevorzugt in den Ecken des prismatischen Einschubschafts angeordnet.
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Der um den Einschubschaft in dem Innenraum des Griffgehäuses gebildete umlaufende Kühlluftspalt ermöglicht es, dass Abwärme der Batteriezellen über den umlaufenden Kühlluftspalt abgeführt werden kann. Die Batteriezellen können bei einem Betrieb eine erhöhte Wärmeentwicklung erfahren. Dadurch können sich die Batteriezellen erhitzen. Für eine möglichst lange Lebensdauer der Batteriezellen ist es förderlich, die Aufheizung der Batteriezellen gering zu halten und eine Stauung von Wärme zu vermeiden. Auch kann so verhindert werden, dass die durch die Batteriezellen abgegebene Wärme an einen Nutzer übertragen wird, der die Akkumulatoreinheit an dem Griffgehäuse hält und dies zu einer unangenehmen Nutzungserfahrung führt. Auch kann mit dem umlaufenden Kühlluftspalt reduziert oder sogar verhindert werden, dass die Akkumulatoreinheit bei einer Nutzung an dem Griffgehäuse mit einer Hand so umschlossen wird, dass Abwärme der Hand an die Batteriezellen übertragen bzw. Wärme zwischen den Batteriezellen und der Hand gestaut und nicht korrekt abgeführt wird. Der umlaufende Kühlluftspalt ist dabei insbesondere als Ringspalt ausgebildet und kann so einen Raum für zirkulierende Luftströme zwischen der Außenseite des Griffgehäuses bereitstellen. So ist es möglich, dass Abwärme der Batteriezellen in den umlaufenden Spalt gelangen und abgeführt werden kann. Ebenso kann verhindert werden, dass Abwärme von einer Hand, die das Griffgehäuse umfasst, an die Batteriezellen abgegeben wird und/oder eine Wärmeabgabe der Batteriezellen verhindert bzw. aufgestaut wird.
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Der Betätigungsriegel kann als ein Betätigungsmechanismus an dem Griffgehäuse ausgebildet sein. Es ist möglich, dass nur ein Druckknopf als Teil des Betätigungsmechanismus aus dem Griffgehäuse herausragt und an dem Griffgehäuse betätigbar ist. Der Betätigungsriegel kann mit dem umlaufenden Kühlluftspalt in Kontakt sein, so dass dieser ggf. kühlbar ist bzw. von der Abwärme der Batteriezellen thermisch (überwiegend) entkoppelt ist.
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Die Einschubachse kann (seitlich bzw. radial) versetzt von der Mittelachse des Griffgehäuses angeordnet sein. Es ist möglich, dass der Einschubschaft parallel versetzt zu dem Griffgehäuse angeordnet ist. Mit einer solchen Anordnung kann ermöglicht werden, dass der Betätigungsmechanismus neben dem hineinragenden Einschubschaft im Griffgehäuse angeordnet werden kann. Auch ist es möglich, dass mit einer Verschiebung der Einschubachse im Vergleich zur Mittelachse des Griffgehäuses der Schwerpunkt der Akkumulatoreinheit verschoben wird.
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Die zumindest eine Batteriezelle kann zu 20 % [Prozent] bis 40 % in das Griffgehäuse hinein erstreckend angeordnet sein. Es ist möglich, dass die Batteriezelle sich nicht über die gesamte Länge des Einschubschafts erstreckt. So ist es möglich, dass die Batteriezelle mit einem Ende bis an einen (oberen) Rand bzw. Deckel des Einschubschafts ragt, der in dem Griffgehäuse endet und diesen berührt. Weiter kann ein gegenüberliegendes Ende der Batteriezelle hin zu einem gegenüberliegenden (unteren) Rand oder Boden des Einschubschafts ragen, ohne diesen zu berühren.
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In dem so (unten) frei liegenden Bereich können Anschlusskomponenten und/oder (elektrische bzw. elektronische) Komponenten für ein Batteriemanagement angeordnet sein. Insbesondere können die Komponenten für ein Batteriemanagement eine Platine mit Sensoren umfassen, mit denen unterschiedliche Messwerte der Batteriezellen ausgelesen werden können, wie beispielsweise Kapazität, Ladezeit, Batteriegesundheit, Temperatur etc. Die Anschlusskomponenten können dazu eingerichtet sein, elektrischen Strom und/oder Daten aus dem Batteriemanagement und/oder elektrische (Mess-)Signale zu übermitteln. Es ist insbesondere möglich, die Batteriezellen unabhängig von den Anschlusskomponenten oder dem Batteriemanagement in der Akkumulatoreinheit zu platzieren bzw. auszutauschen. Mit dem Batteriemanagement kann aus den Batteriezellen abfließender und zufließender Strom reguliert werden. So ist es möglich, dass die Batteriezellen bei einem Entladevorgang und/oder einem Ladevorgang nicht zu schnell entleert und/oder befüllt werden. Es ist so möglich, dass die Batteriezellen unabhängig von einem Strombedarf externer Geräte bei einem Entladevorgang und/oder Ladevorgang so betrieben werden, dass sie keinen Schaden nehmen.
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Es ist möglich, einen Bereich in bzw. an dem Ende, das in das Griffgehäuse ragt, und/oder in bzw. an dem gegenüberliegenden Ende des Einschubschafts zu vergrößern (Erweiterung) oder zu verkleinern (Verjüngung), um einen Schwerpunkt der Akkumulatoreinheit (insbesondere quer) zu verschieben. So kann ermöglicht werden, dass bei einer Nutzung der Akkumulatoreinheit in einem Gerät eine Schwerpunktverschiebung des gesamten Geräts erreicht wird. Dies kann beispielsweise dazu führen, dass das Gerät besser in der Hand liegt und/oder eigenständig aufgestellt werden kann.
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Der umlaufende Kühlluftspalt kann in radialer Richtung durch eine Außenseite des Einschubschafts und eine Innenseite des Griffgehäuses (umlaufend) begrenzt sein. Es ist möglich, dass der Kühlluftspalt von außen nicht sichtbar ist und so keine weiteren Maßnahmen zur Kühlung erforderlich sind.
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Maximal 30 % des umlaufenden Kühlluftspalts sollten mit Aufbauten des Einschubschafts und des Griffgehäuses versehen sein. Bevorzugt sind weniger als 20 % des durch die Außenseite des Einschubschafts und die Innenseite des Griffgehäuses definierten Spaltvolumens verbaut bzw. mit Anbauten ausgefüllt. Anbauten sind beispielsweise Elemente des Einschubschafts und/oder des Griffgehäuses, die dort angeformt oder montiert sind. Es ist möglich, den umlaufenden Kühlluftspalt so zu gestalten, dass er zu einem Großteil einen Hohlraum bildet, durch den Abwärme abgeleitet werden bzw. zirkulieren kann. So kann verhindert werden, dass der Hohlraum zu klein gestaltet ist bzw. komplett verbaut wird und so die wärmeabführende Eigenschaft des Hohlraums verringert bzw. verhindert wird.
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Es ist möglich, dass der umlaufende Kühlluftspalt eine Spaltweite von mindestens 2,0 mm [Millimeter] aufweist. Bevorzugt liegt die Spaltweite im Bereich von 5,0 mm bis 10,0 mm. Die Spaltweite kann senkrecht bzw. radial zu der Mittelachse des Griffgehäuses bestimmt werden. Der Kühlluftspalt kann dabei so gestaltet sein, dass ein Hohlraum dargestellt ist, der eine Wärmeabfuhr ermöglicht. Mit dem so gestalteten Kühlluftspalt kann verhindert werden, dass das Griffgehäuse zu groß gestaltet ist. So kann das Griffgehäuse an die Geometrie eines Gerätes angepasst werden, in das die Akkumulatoreinheit eingebaut wird. Auch kann mit einer solchen Spaltbreite ein Durchmesser des Griffgehäuses gewährleistet werden, den eine durchschnittliche Person mit einer Hand angenehm umfassen kann. Auch wenn die Spaltweite ggf. in Umfangsrichtung variiert, so ist doch der Mindestwert in Umfangsrichtung nicht zu unterschreiten.
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Es ist möglich, dass der umlaufende Kühlluftspalt eine Spalthöhe von mindestens 10,0 mm [Millimeter] aufweist. Bevorzugt liegt die Spalthöhe im Bereich von 15,0 mm bis 30,0 mm. Die Spalthöhe kann parallel bzw. axial zu der Mittelachse des Griffgehäuses bestimmt werden. Eine solche Spalthöhe kann ermöglichen, dass der umlaufende Kühlluftspalt in einem vorteilhaften Bereich an die Batteriezellen in dem Einschubschaft angrenzt und so eine genügende Kühlfläche an dem Einschubschaft gewährleistet ist. Dies ermöglicht, dass die Abwärme über den an den umlaufenden Kühlluftspalt angrenzenden Bereich der Batteriezellen abgeführt wird.
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Der Kühlluftspalt erfasst bevorzugt 25 bis 50 % des von dem Griffgehäuses eingeschlossenen Volumens.
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Das Griffgehäuse kann mit einem radial einwärts gerichteten Kragen um den Einschubschaft abschließen. Mit dem Kragen kann der umlaufende Kühlluftspalt (hin zum Einschubschaft) begrenzt bzw. abgeschlossen werden. So kann verhindert werden, dass Abwärme aus dem umlaufenden Kühlluftspalt an ein Gerät abgegeben wird, in dem die Akkumulatoreinheit verbaut ist. Auch kann so verhindert werden, dass Abwärme aus einem Gerät, in dem die Akkumulatoreinheit verbaut ist, in den umlaufenden Kühlluftspalt geleitet wird. Auch ist es möglich, mit dem Kragen eine Anschlagsfläche an dem Griffgehäuse bereitzustellen. So kann der Einschubschaft der Akkumulatoreinheit bis zu dem Kragen in ein Gerät eingeführt werden und an diesem anschlagen. So kann die Akkumulatoreinheit nur bis zu dem Griffgehäuse in ein Gerät eingeführt und verbaut werden.
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Gegenüberliegend zu dem Griffgehäuse kann der Einschubschaft mit einem Boden abschließen. In dem Boden kann die zumindest eine Strom- und/oder Datenschnittstelle vorgesehen sein. So kann mit Einschieben der Akkumulatoreinheit in eine Aufnahme für den Einschubschaft die Strom- und/oder Datenschnittstelle mit einem entsprechenden Anschlussstecker verbindbar sein. Bei einer solchen Platzierung der Strom- und/oder Datenschnittstelle kann die Akkumulatoreinheit mit einem entsprechenden Anschlussstecker verbunden werden, ohne dass die Gefahr eines Kontakts einer Person mit den Anschlusssteckern besteht.
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Der Betätigungsriegel kann einen Haken umfassen, der mittels eines außen am Griffgehäuse betätigbaren Druckknopfs verschwenkbar ist. Bevorzugt ist nur ein einzelner Betätigungsriegel bzw. ein einzelner Druckknopf vorgesehen. Der Haken kann sich beispielsweise (teilweise) parallel zu der Mittelachse des Griffgehäuses aus dem Kragen erstrecken. Der Haken kann L-förmig gestaltet sein und einen Absatz aufweisen, der sich senkrecht bzw. radial zu der Mittelachse des Griffgehäuses hin zu der Außenseite unterhalb des Griffgehäuses erstreckt. Der Haken ist hin zu der Mittelachse des Griffgehäuses verschwenkbar. Bei einer Verschwenkung des Hakens bleibt die Parallelität des Hakens zu der Mittelachse des Griffgehäuses bevorzugt erhalten. Der Druckknopf ist bevorzugt durch ein Eindrücken in das Griffgehäuse betätigbar. Es ist möglich, dass der Druckknopf bei einer Betätigung federvorgespannt ist und gegen einen Widerstand der Feder gedrückt wird. Der Druckknopf kann beim Loslassen in seine Ausgangslage mit der Feder zurückgeführt werden.
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Außen an dem Einschubschaft kann parallel zu der Einschubachse zumindest eine Führungsschiene vorgesehen sein. Es ist möglich, dass ein Einschub der Akkumulatoreinheit in ein Gerät durch die Führungsschiene verbessert wird. Bevorzugt ist die mindestens eine Führungsschiene jeweils an einer abgerundeten Ecke des Einschubschafts angeordnet. Bevorzugt ist die Führungsschiene eine längliche Erhebung, die sich entlang der gesamten Länge des Einschubschafts fortsetzt.
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Es ist möglich, dass an der Akkumulatoreinheit, insbesondere an dem Einschubschaft oder an dem Griffgehäuse, mindestens eine sichtbare und/oder spürbare Markierung angebracht ist, die eine parallel zu der Einschubachse verlaufende Einschubrichtung der Akkumulatoreinheit vorgeben. Dabei weist die Einschubrichtung bevorzugt von dem Griffgehäuse hin zu dem Einschubschaft.
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Die Akkumulatoreinheit kann Mittel zum kontrollierten Be- und Entladen der zumindest einen Batteriezelle umfassen. Diese Mittel können Komponenten zur Datenverarbeitung und/oder zur Steuerung der Be- und Entladevorgänge der Batteriezellen umfassen. Die Mittel können Teil eines Batteriemanagementsystems sein, das insbesondere so ausgeführt ist, wie oben erläutert.
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Zur Lösung der Aufgabe trägt ebenso eine Ladevorrichtung bei, zumindest umfassend eine Einschubaufnahme für den Einschubschaft der hier vorgeschlagenen Akkumulatoreinheit, sowie eine Riegelaufnahme für den Betätigungsriegel der Akkumulatoreinheit und einen Spannungsanschluss.
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Die Akkumulatoreinheit kann mit ihrem Einschubschaft in die Einschubaufnahme eingeschoben werden. Die mindestens eine Strom- und/oder Datenschnittstelle kann mit Anschlusskomponenten der Ladevorrichtung verbunden werden. Die Ladevorrichtung kann mit elektrischem Strom über den Spannungsanschluss versorgt werden. Der elektrische Strom kann über die Anschlusskomponenten auf die mindestens eine Strom- und/oder Datenschnittstelle übertragen werden. So können die Batteriezellen der Akkumulatoreinheit geladen werden.
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Es ist möglich, dass die Ladevorrichtung ein Lademanagementsystem aufweist, das über die mindestens eine Strom- und/oder Datenschnittstelle mit dem Batteriemanagement der Akkumlatoreinheit Daten austauschen kann. So ist es möglich, dass die Batteriezellen so geladen werden, dass der Ladevorgang überwacht und ggf. ein sich ankündigender Schaden vermieden wird. Insbesondere kann das Lademanagementsystem den elektrischen Strom so regulieren, dass die Batteriezellen beispielsweise nur bis zu einer maximalen Kapazität, bei einer maximalen Spannung und/oder einer maximalen Temperatur geladen werden.
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Es ist möglich, die Akkumulatoreinheit entnehmbar in der Einschubaufnahme der Ladevorrichtung zu verbauen. Dabei ist es möglich, dass der Haken des Betätigungsriegels in der Riegelaufnahme einrastet. Durch eine Betätigung des Druckknopfs kann der Haken aus der Riegelaufnahme entnommen werden und die Akkumulatoreinheit ist aus der Ladevorrichtung entnehmbar.
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Zur Lösung der Aufgabe trägt auch eine Entladevorrichtung bei, zumindest umfassend eine Einschubaufnahme für den Einschubschaft der hier vorgeschlagenen Akkumulatoreinheit, sowie eine Riegelaufnahme für den Betätigungsriegel der Akkumulatoreinheit und eine universelle Strom- und/oder Datenschnittstelle für externe Geräte.
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Die Akkumulatoreinheit kann mit ihrem Einschubschaft in die Einschubaufnahme eingeschoben werden. Die mindestens eine Strom- und/oder Datenschnittstelle kann mit Anschlusskomponenten der Entladevorrichtung verbunden werden. An der universellen Strom- und/oder Datenschnittstelle können externe Geräte angeschlossen werden. Bevorzugt weisen die universellen Strom- und/oder Datenschnittstellen eine Schnittstelle des Typs USB auf. Dabei ist es möglich, dass die universelle Strom- und/oder Datenschnittstelle mit einem beliebigen Typ einer USB-Schnittstelle ausgestattet ist.
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Insbesondere ist es so möglich, ein externes Gerät, beispielsweise ein Mobiltelefon, Tablet und/oder PC an der universellen Strom- und/oder Datenschnittstelle der Entladevorrichtung anzuschließen. Das externe Gerät kann mit dem Strom aus den Batteriezellen der Akkumulatoreinheit geladen werden.
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Es ist auch möglich, dass die Entladevorrichtung ein Entlademanagementsystem aufweist, das über die mindestens eine Strom- und/oder Datenschnittstelle mit dem Batteriemanagement der Akkumlatoreinheit Daten austauschen kann. Das Entlademanagementsystem kann auch mit einem externen Gerät kommunizieren, das an der universellen Strom- und/oder Datenschnittstelle angeschlossen ist. So ist es möglich, dass die Batteriezellen so geladen werden, dass der Entladevorgang überwacht und ggf. ein sich ankündigender Schaden vermieden wird. Insbesondere kann das Entlademanagementsystem den elektrischen Strom so regulieren, dass die Batteriezellen bzw. das externe Gerät beispielsweise nur bis zu einer minimalen respektive maximalen Kapazität, bei einer maximalen Spannung und/oder einer maximalen Temperatur entladen respektive beladen werden.
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Es ist möglich, die Akkumulatoreinheit entnehmbar in der Einschubaufnahme der Entladevorrichtung zu verbauen. Dabei ist es möglich, dass der Haken des Betätigungsriegels in der Riegelaufnahme einrastet. Durch eine Betätigung des Druckknopfs kann der Haken aus der Riegelaufnahme entnommen werden und die Akkumulatoreinheit ist aus der Entladevorrichtung entnehmbar. Bei einer Entnahme einer Akkumulatoreinheit aus der Entladevorrichtung, während ein externes Gerät an der universellen Strom- und/oder Datenschnittstelle geladen wird, kann der Ladevorgang des externen Geräts unterbrochen werden, ohne dass die Entladevorrichtung mit Strom versorgt wird. Wenn die Akkumulatoreinheit oder eine weitere Akkumulatoreinheit wieder in die Entladevorrichtung eingeschoben wird, kann der Ladevorgang des externen Geräts wieder begonnen werden.
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Im Verbund mit der Entladevorrichtung kann die Akkumulatoreinheit als so genannte Powerbank eingerichtet sein und/oder als solche verwendet werden.
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Die Ladevorrichtung und die Entladevorrichtung schaffen insbesondere Vorteile bzw. Linderung hinsichtlich der eingangs genannten Probleme. Die für die Akkumulatoreinheit beschriebenen besonderen Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale sind auf die beschriebene Ladevorrichtung und die Entladevorrichtung anwendbar und übertragbar und umgekehrt.
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Weiter wird ein Set vorgeschlagen, umfassend eine Akkumulatoreinheit der hier vorgeschlagenen Art sowie mindestens eine Ladeeinrichtung, eingerichtet zur Aufnahme und zum elektrischen Laden der Akkumulatoreinheit, und eine Entladeeinrichtung, eingerichtet zur Aufnahme und zum elektrischen Entladen der Akkumulatoreinheit. Ladeeinrichtung und/oder Entladeeinrichtung können ebenso wie hier vorgeschlagen ausgeführt sein.
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Insbesondere bilden die hier vorgeschlagene Akkumulatoreinheit, die Ladevorrichtung und die Entladevorrichtung ein aufeinander abgestimmtes bzw. miteinander eingerichtetes Set. Es ist möglich, dass das Set mindestens ein batteriebetriebenes Küchen- und/oder Haushaltsgerät mit umfasst, das als Entladevorrichtung oder zusätzlich zur Entladevorrichtung vorgesehen ist. Das Set zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass der Einschubschaft der Akkumulatoreinheit mit passenden (gleichförmigen) Einschubaufnahmen zusammenwirken kann, so dass die Akkumulatoreinheit dort so aufgenommen werden kann, dass nur das Griffgehäuse aus diesen Einheiten hervorsteht.
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Die Erfindung und das technische Umfeld werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Die Darstellungen sind schematisch und nicht zur Veranschaulichung von Größenverhältnissen vorgesehen. Die mit Bezug auf einzelne Details der Figur angeführten Erläuterungen sind extrahierbar und mit Sachverhalten aus der vorstehenden Beschreibung frei kombinierbar, es sei denn, dass sich für einen Fachmann zwingend etwas anderes ergibt, bzw. eine solche Kombination explizit ausgeschlossen wird. Soweit in verschiedenen Figuren gleiche Bezugszeichen an Bauteilen vorgesehen sind, können die jeweiligen Beschreibungen bzw. Eigenschaften zur Charakterisierung herangezogen werden. Es zeigen:
- 1: eine perspektivische Darstellung einer Akkumulatoreinheit,
- 2: eine perspektivische Darstellung der Akkumulatoreinheit,
- 3: eine Schnittdarstellung der Akkumulatoreinheit,
- 4: eine perspektivische Darstellung der Akkumulatoreinheit,
- 5: eine perspektivische Teildarstellung der Akkumulatoreinheit,
- 6: eine perspektivische Darstellung einer Ladevorrichtung,
- 7: eine Schnittdarstellung der Ladevorrichtung mit eingebauter Akkumulatoreinheit,
- 8: eine perspektivische Darstellung einer Entladevorrichtung, und
- 9: eine perspektivische Darstellung der Entladevorrichtung mit eingebauter Akkumulatoreinheit.
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1 zeigt eine perspektivische Darstellung der Akkumulatoreinheit 1. Aus einem Griffgehäuse 2 erstreckt sich ein Einschubschaft 4. In dem Griffgehäuse 2 ist ein Betätigungsriegel 3 angeordnet. Aus einer Außenseite des Griffgehäuses 2 erhebt sich ein Druckknopf 19 des Betätigungsriegels 3. Aus einem senkrecht dazu angeordneten Kragen 13 erstreckt sich ein Haken 9 des Betätigungsriegels 3. Der Einschubschaft 4 weist einen Boden 15 auf. In dem Boden 15 sind fünf Strom- und/oder Datenschnittstellen 5 angeordnet. Eine äußere Strom- und/oder Datenschnittstellen 5 weist einen positiven Stromanschluss auf. Eine weitere gegenüberliegende äußere Strom- und/oder Datenschnittstellen 5 weist einen negativen Stromanschluss auf. Eine mittlere Strom- und/oder Datenschnittstelle 5 weist einen NTC-Widerstand bzw. einen Heißleiter auf. Zwischen der mittleren Strom- und/oder Datenschnittstelle 5 und der äußeren Strom- und/oder Datenschnittstelle 5, die ein positiver Stromanschluss ist, ist ein Datenanschluss angeordnet. Zwischen der mittleren Strom- und/oder Datenschnittstelle 5 und der äußeren Strom- und/oder Datenschnittstelle 5, die ein negativer Stromanschluss ist, ist ein weiterer Datenanschluss angeordnet.
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2 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der Akkumulatoreinheit 1. Das Griffgehäuse 2 weist einen Deckel 12 auf, der gegenüberliegend von dem Kragen 13 das Griffgehäuse 2 begrenzt.
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3 zeigt eine Schnittdarstellung der Akkumulatoreinheit 1. In dem Einschubschaft 4 sind drei Batteriezellen 10 erkennbar, die in das Griffgehäuse 2 hineinragen. Die Batteriezellen 10 sind in einem Innenraum des Einschubschafts 16 angeordnet. Der Einschubschaft 4 ragt in einen Innenraum des Griffgehäuses 14 hinein. Weiter zeigt 3, wie ein umlaufender Kühlluftspalt 8 von dem Kragen 13 und dem Deckel 12 eingeschlossen ist und sich um den Einschubschaft ringförmig erstreckt.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht der Akkumulatoreinheit 1 von unten. Der Einschubschaft 4 weist zwei Führungsschienen 6 auf, mit denen der Einschubschaft 4 in einer Einschubaufnahme 18 (nicht eingezeichnet) geführt werden kann.
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Akkumulatoreinheit 1 von der Seite. Der Einschubschaft 4 ist nicht eingezeichnet. Zu erkennen sind die Batteriezellen 10, die in das Griffgehäuse 2 hineinragen. Auch zu erkennen, ist, dass eine Mittelachse des Griffgehäuses 7 versetzt von einer Einschubachse 11 des Einschubschafts 4 angeordnet ist. Auch zu erkennen sind die Strom- und/oder Datenschnittstellen 5, die in den Boden 15 des Einschubschafts 4 (ebenfalls nicht eingezeichnet) hineinragen.
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6 zeigt weiter eine perspektivische Darstellung einer Ladevorrichtung 17. Die Ladevorrichtung 17 weist eine Einschubaufnahme 18 auf, in die die Akkumulatoreinheit 1 eingebaut werden kann. In der Einschubaufnahme 18 ist eine Riegelaufnahme 20 angeordnet, mit der der Haken 9 der Akkumulatoreinheit 1 verrastet werden kann. Die Ladevorrichtung 17 weist weiter einen Spannungsanschluss 21 auf, mit dem die Ladevorrichtung 17 mit Strom versorgt werden kann. Ebenso ist auf der Vorderseite eine von der Bildebene abgewandte und damit nicht sichtbare Ladestandsanzeige 24 vorgesehen. Ein Beispiel einer Ladestandsanzeige 24 zeigt die 9 an der Entladevorrichtung 22.
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7 zeigt eine Schnittdarstellung der Ladevorrichtung 17 mit eingebauter Akkumulatoreinheit 1. Es ist zu erkennen, wie der Haken 9 in die Riegelaufnahme 20 eingreift. Auch ist zu erkennen, wie mit einer Betätigung des Druckknopfs 19 der Haken 9 zurückgefahren werden kann, sodass die Akkumulatoreinheit 1 aus der Ladevorrichtung 17 gelöst werden kann. Ebenso ist zu erkennen, wie die Strom- und/oder Datenschnittstellen 5 mit der Ladevorrichtung 17 verbunden sind.
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7 veranschaulicht auch nochmals den inneren Aufbau einer Akkumulatoreinheit 1 mit dem Einschubschaft 4, den Batteriezellen 10, dem Griffgehäuse 2 sowie dem umlaufenden Kühlluftspalt 8. Zudem ist zu erkennen, dass in einem Bereich zwischen den Batteriezellen 10 und den Strom- und/oder Datenschnittstellen 5 in dem Einschubschaft 4 Batteriemanagementkomponenten 25 vorgesehen sind, beispielsweise auf einer Platine.
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8 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Entladevorrichtung 22. Die Entladevorrichtung 22 weist eine Einschubaufnahme 18 auf, in die die Akkumulatoreinheit 1 eingebaut werden kann. In der Einschubaufnahme 18 ist eine Riegelaufnahme 20 angeordnet, mit der der Haken 9 der Akkumulatoreinheit 1 verrastet werden kann. Weiter sind an der Entladevorrichtung 22 zwei universelle Strom- und/oder Datenschnittstelle 23 angeordnet, an der jeweils ein externes Gerät angeschlossen werden kann.
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9 zeigt eine perspektivische Darstellung der Entladevorrichtung 22 mit eingebauter Akkumulatoreinheit 1. Zudem ist eine (optische) Ladestandsanzeige 24 (z.B. mit einer Mehrzahl von LED) auf der Entladevorrichtung 22 vorgesehen.
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Bezugszeichen
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- 1
- Akkumulatoreinheit
- 2
- Griffgehäuse
- 3
- Betätigungsriegel
- 4
- Einschubschaft
- 5
- Strom- und/oder Datenschnittstelle
- 6
- Führungsschiene
- 7
- Mittelachse des Griffgehäuses
- 8
- umlaufender Kühlluftspalt
- 9
- Haken
- 10
- Batteriezelle
- 11
- Einschubachse
- 12
- Deckel
- 13
- Kragen
- 14
- Innenraum des Griffgehäuses
- 15
- Boden
- 16
- Innenraum des Einschubschafts
- 17
- Ladevorrichtung
- 18
- Einschubaufnahme
- 19
- Druckknopf
- 20
- Riegelaufnahme
- 21
- Spannungsanschluss
- 22
- Entladevorrichtung
- 23
- universelle Strom- und/oder Datenschnittstelle
- 24
- Ladestandsanzeige
- 25
- Batteriemanagementkomponente