[发明专利]具有被动式空气冷却系统的便携式电池装置

说明书

本发明的目的在于一种便携式电池装置(1)，其包括壳体和容纳在壳体中的电池组(3)，电池组由多个电池元件(4)组成。电池装置(1)的特征在于：其包括限定密封槽部(8’)的用于分隔壳体内部容积的表面分隔部件(7、7’)；电池元件(4)的末端(4’、4”)通过或利用电池元件(4)的主体(4”’)的相对端部分分别支撑接合于相对的表面分隔部件(7、7’)；并且，所述电池元件(4)的主体(4”’)的位于所述相对的表面分隔部件(7、7’)之间的其余部分(11)通过壳体的断续的或开有孔的壁部分(6)而直接暴露于外部环境。

技术领域

本发明涉及自主供电源、尤其是可以由使用者(通常在其背上)运输甚至携带的动力电池系统的领域，本发明的目的还在于一种集装有被动式空气冷却系统的便携式电池装置。

背景技术

在现有技术中已知用于给电动工具供电的便携式电池(英文术语为“batterypack”)的多种实施方式。

这种电池组通常由多个具有伸长状的优选为圆柱形的密封主体的电池元件的组装体组成，电池元件包括两个相对的末端。

这些电池元件一方面并排地布置且在相邻的电池元件之间具有间隙空间，另一方面以整体式构成或者由相互叠置或并列的至少两个子组构成的电池组方式设置，最后，电池元件对于整体式的电池组或对于每个子组根据预定串联/并联组装方式在电池元件的相对的末端中的每一末端处彼此电联接，因而形成两个相对的电连接表面。

此外，这种电池组一般容纳在平行六面体形状的壳体中。

可能在污染和/或潮湿环境中以及在高环境温度下使用的这些电池中遇到的主要挑战之一在于要同时且令人满意地一方面响应由于在特别是以高电流充电和放电阶段期间构成元件的显著发热所需的冷却要求，另一方面响应使用寿命和运行安全要求、特别是电绝缘要求、以及连接部不氧化的要求，以及最后响应其操作和其运输所需要的机械硬度和刚性要求。

为人熟知的低电压(低于24伏)便携式电动工具的大部分具有插入在一个完全密封的壳体中的电池组，但这些电池的续航时间却是相对少的。因此，在电池的元件由于隔绝在密封壳体中而到达临界温度阈值之前，电池放电，即使在强电流的情况下也如此。实际上，即使这些元件的温度由于它们散发的没有在环境空气中快速消散的热功率，考虑到密封壳体实施的完全隔绝而快速增加，这些元件在获得高温之前到达放电结束，并且随着时间冷却，电池因而不再输送电流。这种电池的运行续航时间在高电流放电期间通常只是几分钟，在所有情况下都远低于一小时。

对于需要大于一小时有时甚至几小时的续航时间、以及事实上在电池元件使用期间需要对电池元件进行热管理的专业应用而言，情况并非如此。在专业应用的这种情况下，电池元件在密封壳中隔离以进行外部工作不允许输送高电流，以避免在电池运行过程中电池元件的温度过度升高。

由文献US 2010/0136413已知一种实施方式，其中，多个圆柱形电池元件安装在两个壳体部分之间，然后通过注入树脂等被封装。

尽管导致了刚性和坚固的构造，但是这种技术方案限制了暴露于空气循环的电池表面，甚至将暴露于空气循环的电池表面降至为零，从而需要在元件显著加热的情况下使用强制通风。另外，电池元件的这种调节产生不可忽略的超重，使得其回收利用时难以拆卸出电池。

出自文献WO 2013/139409和WO2014/079507的构造也同样如此，其中，电池组容纳在具有小通风口的壳体中，从而需要强制空气循环，必要时还需伴有布置在元件周围的散热装置。

然而，通过强制空气循环的这种主动式冷却功能的实现消耗了电池的能量的一部分并因此减少了其续航时间。此外，至少一个致动器和一些活动构件的存在造成需要定期维护、重量更大，并且这些电池不能在潮湿环境下甚至在雨天、无在电池元件的接触部处发生严重腐蚀或短路的风险地使用。