BRPI0519442B1 - Set of sensor boards mounted on a battery module and battery module including said assembly - Google Patents

Set of sensor boards mounted on a battery module and battery module including said assembly Download PDF

Info

Publication number
BRPI0519442B1
BRPI0519442B1 BRPI0519442-3A BRPI0519442A BRPI0519442B1 BR PI0519442 B1 BRPI0519442 B1 BR PI0519442B1 BR PI0519442 A BRPI0519442 A BR PI0519442A BR PI0519442 B1 BRPI0519442 B1 BR PI0519442B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
unit
battery module
elements
unit cells
terminal connection
Prior art date
Application number
BRPI0519442-3A
Other languages
English (en)
Inventor
Woong Ha Jin
Kim Jeeho
Lee Hanho
Original Assignee
Lg Chem Investment Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lg Chem Investment Ltd filed Critical Lg Chem Investment Ltd
Publication of BRPI0519442A2 publication Critical patent/BRPI0519442A2/pt
Publication of BRPI0519442B1 publication Critical patent/BRPI0519442B1/pt
Publication of BRPI0519442B8 publication Critical patent/BRPI0519442B8/pt

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/244—Secondary casings; Racks; Suspension devices; Carrying devices; Holders characterised by their mounting method
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/284—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with incorporated circuit boards, e.g. printed circuit boards [PCB]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/24—Alkaline accumulators
    • H01M10/30—Nickel accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/34—Gastight accumulators
    • H01M10/345—Gastight metal hydride accumulators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

conjunto de placa sensora para módulo de bateria secundário. é aqui divulgado um conjunto de placa sensora montado em um módulo de bateria secundário de alta saída e grande capacidade que tem uma pluralidade de células unitárias secundárias nele montada de maneira tal que as células unitárias secundárias sejam eletricamente conectadas mutuamente para detectar a tensão e corrente das células unitárias. o conjunto de placa sensora compreende elementos de conexão para conectar eletricamente terminais de eletrodo das células unitárias mutuamente, cada um dos elementos de conexão incluindo uma parte de extensão de conexão, na qual os elementos de conexão são conectados em uma placa de circuito impresso, e a placa de circuito impresso tendo orificios perfurados, através dos quais as partes de extensão de conexão dos elementos de conexão são seguramente inseridas, e circuitos conectados nos orifícios perfurados.

Description

"CONJUNTO DE PLACAS SENSORAS MONTADO EM UM MÓDULO DE BATERÍA e MÓDULO DE BATERÍA INCLUINDO O REFERIDO CONJUNTO" CAMPO TÉCNICO A presente invenção diz respeito a um conjunto de placas sensoras para módulos de bateria secundários e, mais particularmente, a um conjunto de placas sensoras montado em um módulo de bateria secundário de alta saída e grande capacidade que tem uma pluralidade de células unitárias secundárias nele montadas de maneira tal que as células unitárias sejam eletricamente conectadas mutuamente para detectar a tensão e corrente das células unitárias. Também, a presente invenção diz respeito a um módulo de bateria secundário que inclui o mesmo.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Recentemente, uma bateria secundária que pode ser carregada e descarregada, é amplamente usada como uma fonte de energia para dispositivos móveis sem fio. Também, a bateria secundária tem atraído considerável atenção como uma fonte de alimentação para veículos elétricos e veículos elétricos híbridos, que foram desenvolvidos para resolver problemas tal como poluição do ar ocasionada pelos veículos existentes a gasolina e diesel que usam combustível fóssil. Em decorrência disto, tipos de aplicações que usam a bateria secundária estão aumentando devido às vantagens da bateria secundária e, para o futuro, espera-se que a bateria secundária seja aplicada em mais aplicações e produtos que agora. À medida que aumentam os tipos de aplicações e produtos nos quais a bateria secundária é aplicável, os tipos de baterias também aumentam de maneira tal que as baterias possam prover saidas e capacidades correspondentes às várias aplicações e produtos. Além do mais, há uma forte necessidade de reduzir o tamanho e peso das baterias aplicadas nas aplicações e produtos correspondentes.
Por exemplo, pequenos dispositivos móveis tais como telefones móveis, assistentes digitais pessoais (PDAs), câmeras digitais e computadores portáteis usam uma ou diversas células pequenas e leves para cada dispositivo de acordo com a redução em tamanho e peso dos produtos correspondentes. Por outro lado, dispositivos médios ou grandes tais como bicicletas elétricas, motocicletas elétricas, veículos elétricos e veículos elétricos híbridos usam um módulo de bateria (ou "pacote de bateria") com uma pluralidade de células eletricamente conectadas mutuamente em virtude de a alta saída e a grande capacidade ser necessárias para os dispositivos médios ou grandes. 0 tamanho e o peso do módulo de bateria são diretamente relacionados ao espaço receptor e à saída do dispositivo médio ou grande correspondente. Por este motivo, fabricantes estão tentando fabricar módulos de bateria pequenos e leves. O módulo de bateria secundário médio ou grande convencional é construído em uma estrutura na qual uma pluralidade de células unitárias é recebida em um invólucro (alojamento) com um tamanho predeterminado e as células unitárias são eletricamente conectadas mutuamente. No exterior do invólucro é montada uma pluralidade de unidades de circuito para detectar a tensão, a corrente e a temperatura das células unitárias e controlar a operação da batería. É exigido que o módulo de batería secundário médio ou grande tenha uma estrutura diferente de uma batería pequena em função das suas características estruturais ou de uso. 0 módulo de batería secundário médio ou grande usa uma pluralidade de células unitárias para prover alta saída e grande capacidade. Especialmente, todas ou pelo menos algumas das células unitárias são conectadas em série mutuamente para prover alta saida. Consequentemente, quando algumas das células unitárias estão danificadas em função de sua sobrecarga, sobredescarga, sobretensão ou superaquecimento, todo o módulo de batería pode pegar fogo ou explodir em uma reação em cadeia. Também, o mau funcionamento de algumas células unitárias pode ocasionar o mau funcionamento da íntegra do módulo de batería. Por este motivo, é usado um dispositivo para detectar e controlar continuamente a tensão e/ou a corrente de cada célula unitária e a temperatura de todo o módulo de batería.
No geral, fios são conectados diretamente nos terminais de eletrodo das células unitárias ou conectados a elementos de conexão elétrica dos terminais de eletrodo de maneira tal que a tensão e/ou a corrente das células unitárias possam ser percebidas e controladas por uma parte do circuito tal como um sistema de gerenciamento da batería (BMS). Consequentemente, um grande número de fios é necessá- rio para detectar a tensão e a corrente das células unitárias com o resultado que o processo de montagem do módulo de batería fica complicado e o número de módulos de batería defeituosos aumenta.
No geral, células retangulares ou células em forma de bolsa, que podem ser empilhadas com alta integração, são usadas como as células unitárias do módulo de batería. Preferivelmente, as células em forma de bolsa são normalmente usadas como as células unitárias, uma vez que as células em forma de bolsa são leves e não onerosas. Cada célula em forma de bolsa inclui um conjunto de eletrodo, que compreende um catodo, um filme de separação e um anodo, montados juntos com um eletrólito em um invólucro em forma de bolsa vedado que é feito de uma folha laminada de alumínio. A célula em forma de bolsa tem uma estrutura na qual pequenos terminais de eletrodo em forma de chapa são expostos no exterior do conjunto de eletrodo. Entretanto, surgem diversos problemas quando os pequenos terminais de eletrodo em forma de chapa são eletricamente conectados mutuamente. No geral, os terminais de eletrodo são conectados mutuamente usando fios, chapas de metal ou barramentos elétricos por solda, mas é difícil de conectar eletricamente os terminais de eletrodo em forma de chapa mutuamente por solda. Em uma tecnologia convencional, orifícios necessários para realizar a conexão elétrica são perfurados em uma placa de circuito impresso, os terminais de eletrodo das células unitárias são inseridos nos orifícios perfurados e, então, os terminais de eletrodo das células unitárias são anexados na placa de circuito im- presso por solda. Entretanto, a resistência mecânica dos terminais de eletrodo é baixa. Em decorrência disto, é difícil de inserir precisamente os terminais de eletrodo das células unitárias empilhadas em posições predeterminadas e, ao mesmo tempo, é difícil inserir os terminais de eletrodo das células unitárias empilhadas nos orifícios perfurados da placa de circuito impresso.
Também, o módulo de batería secundário médio ou grande é usado em vários dispositivos tais como bicicletas elétricas, veículos elétricos e equipamentos industriais. Estes dispositivos são sujeitos a um grande número de grandes ou pequenas forças externas. Consequentemente, é necessário que o acoplamento entre os componentes do módulo de batería seja estável. Entretanto, o módulo de batería secundário médio ou grande convencional não pode satisfazer per-feitamente as condições necessárias expostas.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Dessa maneira, é um objetivo da presente invenção livrar-se substancialmente dos problemas expostos das tecnologias convencionais bem como dos problemas técnicos do passado .
Especificamente, um objetivo primário da presente invenção é prover um conjunto de placas sensoras que é capaz de detectar a tensão e a corrente das células unitárias.
Um outro objetivo da presente invenção é prover um conjunto de placas sensoras que pode ser usado para fabricar um módulo de batería compacto.
Um outro objetivo da presente invenção é prover um conjunto de placas sensoras com uma alta força de acoplamento em regiões conectadas eletricamente, desse modo, permitindo um fácil processo de montagem a ser realizado com alta confiabilidade.
Um ainda outro objetivo da presente invenção é prover um módulo de batería secundário que inclui o conjunto de placas sensoras supradescrito.
De acordo com um aspecto da presente invenção, os objetivos expostos e ainda outros podem ser alcançados pela provisão de um conjunto de placas sensoras montado em um módulo de batería de alto rendimento e grande capacidade que tem uma pluralidade de células unitárias secundárias nele montada para detectar a tensão, a corrente e/ou a temperatura das células unitárias, em que o conjunto de placas sensoras compreende: conectar elementos para conectar eletricamente terminais de eletrodo das células unitárias mutuamente, cada um dos elementos de conexão incluindo uma parte de extensão de conexão, pela qual os elementos de conexão são conectados em uma placa de circuito impresso; e a placa de circuito impresso com orifícios perfurados através dos quais as partes de extensão de conexão dos elementos de conexão são inseridas com segurança, e os circuitos são conectados nos orifícios perfurados.
Usando o conjunto de placas sensoras de acordo com a presente invenção, os respectivos terminais de eletrodo das células unitárias que constituem o módulo de batería são eletricamente conectados mutuamente pelos elementos de cone- xão, a placa de circuito impresso é montada nos elementos de conexão de maneira tal que as partes de extensão de conexão dos elementos de conexão sejam inseridas nos orifícios perfurados. Consequentemente, é possível fabricar facilmente um módulo de batería que é capaz de permitir que a tensão e a corrente das células unitárias sejam medidas.
As partes de extensão de conexão dos elementos de conexão podem ser inseridas com sequrança nos orifícios perfurados da placa de circuito impresso de várias maneiras. Preferivelmente, as partes de extensão de conexão dos elementos de conexão têm uma extensão suficiente para projetarem-se para fora da placa de circuito impresso depois que as partes de extensão de conexão são inseridas nos orifícios perfurados e as pontas salientes das partes de extensão de conexão são acopladas na placa de circuito impresso por solda, por meio da qual são alcançados a conexão elétrica sequ-ra e o acoplamento mecânico sequro.
Os elementos de conexão não são particularmente restritos desde que os respectivos terminais de eletrodo das células unitárias possam ser conectados mutuamente em série ou em paralelo. Os elementos de conexão são feitos de um material condutor. Em uma concretização preferencial da presente invenção, os elementos de conexão são feitos de uma chapa de metal e as partes de extensão de conexão projetam-se a partir da chapa de metal na direção da placa de circuito impresso.
Preferivelmente, o conjunto de placas sensoras compreende adicionalmente elementos de isolamento montados entre os terminais de eletrodo das células unitárias vizinhas para alcançar o isolamento elétrico entre os terminais de eletrodo, os elementos de isolamento sendo acoplados nos terminais de eletrodo, e a conexão elétrica entre os terminais de eletrodo das células unitárias é realizada pelos elementos de conexão ao mesmo tempo em que os elementos de conexão são acoplados nos elementos de isolamento correspondentes. Usando os elementos de isolamento, é possível empilhar facilmente as células unitárias mutuamente ao mesmo tempo em que as células são eletricamente isoladas mutuamente, e é possível alocar facilmente os elementos de conexão que são usados para conectar eletricamente os terminais de eletrodo mutuamente.
Os elementos de isolamento podem ser acoplados nos terminais de eletrodo das células unitárias de várias maneiras. Em uma concretização preferencial da presente invenção, os terminais de eletrodo das células unitárias são providos com furos passantes e cada elemento de isolamento é provido com protuberâncias de acoplamento que correspondem aos furos passantes. Consequentemente, as protuberâncias de acoplamento dos elementos de isolamento são ajustadas nos furos passantes dos terminais de eletrodo e, portanto, o sequro acoplamento entre os elementos de isolamento e os terminais de eletrodo é realizado. Preferivelmente, as protuberâncias de acoplamento também são providas com furos passantes de maneira tal que os terminais de eletrodo empilhados enquanto os elementos de isolamento são dispostos entre os terminais de eletrodo sejam adicionalmente acoplados de forma sequra mutuamente pelos elementos de acoplamento inseridos nos furos passantes das protuberâncias de acoplamento.
Em uma concretização preferencial da presente invenção, cada um dos elementos de isolamento é construído na forma de um bloco retangular que se conforma com uma lacuna entre os terminais de eletrodo das células unitárias empilhadas. A lacuna entre os terminais de eletrodo, enquanto as células unitárias são empilhadas, é provida na forma de um retângulo. Consequentemente, o bloco retangular que se conforma com a folga é mais estável.
Mais preferivelmente, o bloco compreende dois corpos de unidade de montagem construídos de maneira tal que os corpos de unidade de montagem possam ser acoplados ou separados mutuamente, um terminal catodo da célula unitária que é acoplado em um dos corpos de unidade de montagem enquanto um terminal anodo da célula unitária é acoplado no outro corpo de unidade de montagem. 0 acoplamento entre os elementos de conexão e os elementos de isolamento correspondentes pode ser realizado de várias maneiras. Em uma concretização preferencial da presente invenção, cada um dos elementos de conexão compreende: um primeiro corpo de conexão de terminal conectado em um terminal de eletrodo (a) da célula unitária (A); e um segundo corpo de conexão de terminal conectado em um terminal de eletrodo (b) de uma outra célula unitária (B) adjacente à célula unitária (A). Os elementos de conexão podem ser acoplados aos elementos de isolamento correspondentes de uma maneira tal que os elementos de conexão envolvam os elemen- tos de isolamento correspondentes, ou os elementos de conexão podem ser inseridos em ranhuras de encaixe formadas nos elementos de isolamento. Quando o terminal de eletrodo (a) da célula unitária (A) conectado no elemento de conexão correspondente for diferente do terminal de eletrodo (b) da célula unitária (B) conectado no elemento de conexão correspondente, os terminais de eletrodo são conectados em série mutuamente. Por outro lado, quando o terminal de eletrodo (a) da célula unitária (A) conectado no elemento de conexão correspondente é idêntico ao terminal de eletrodo (b) da célula unitária (B) conectado no elemento de conexão correspondente, os terminais de eletrodo são conectados em paralelo mutuamente.
Mais preferivelmente, o primeiro corpo de conexão de terminal e o segundo corpo de conexão de terminal são separados mutuamente, o primeiro corpo de conexão de terminal e o segundo corpo de conexão de terminal são acoplados no elemento de isolamento correspondente de maneira tal que o primeiro e segundo corpos de conexão de terminal sejam conectados nos terminais de eletrodo correspondentes e o primeiro corpo de conexão de terminal e o segundo corpo de conexão de terminal sejam conectados mutuamente por um elemento condutor para realizar a conexão elétrica entre o primeiro corpo de conexão de terminal e o segundo corpo de conexão de terminal depois que o primeiro e segundo corpos de conexão de terminal são acoplados no elemento de isolamento correspondente. Preferivelmente, o elemento condutor é um ele- mento de segurança tais como um fusível, um bimetal ou um elemento de coeficiente de temperatura positivo (PTC).
Quando os elementos de conexão tipo separação su-pradescritos são usados durante a montagem do módulo de batería, uma possibilidade de curtos-circuitos é enormemente reduzida uma vez gue os eletrodos não são eletricamente conectados mutuamente pelos elementos de conexão. Além do mais, o elemento de segurança pode ser conectado da forma supradescrita e é possível realizar um processo de nivelamento paralelo para nivelar o estado inicial das células unitárias.
Da forma supradescrita, a placa de circuito impresso, gue é um outro componente do conjunto de placas sen-soras de acordo com a presente invenção, inclui a pluralidade dos orifícios perfurados através dos quais as partes de extensão de conexão dos elementos de conexão são seguramente inseridas. Os orifícios perfurados são eletricamente conectados mutuamente por circuitos impressos em um corpo de placa da placa de circuito impresso. A placa de circuito impresso é usualmente feita de um compósito de resina epóxi, embora o material para a placa de circuito impresso não seja particularmente restrito.
Os circuitos impressos na placa de circuito impresso são conectados em um circuito para detectar a tensão, a corrente e a temperatura da batería para controlar a operação do módulo de batería. 0 circuito de controle pode ser incluído na placa de circuito impresso ou em um elemento adicional.
De acordo com a presente invenção, as partes de extensão de conexão dos elementos de conexão, que têm uma resistência maior que os terminais de eletrodo das células unitárias, são conectadas na placa de circuito impresso do conjunto de placas sensoras de acordo com a presente invenção. Consequentemente, quando os terminais de eletrodo das células unitárias são eletricamente conectados na placa de circuito impresso, a precisão posicionai entre as reqiões a serem conectadas é alta e, portanto, o processo de montagem é facilmente realizado. Além do mais, a força de acoplamento nas regiões conectadas é alta no estado conectado eletricamente e, portanto, um risco de curtos-circuitos é consideravelmente reduzido mesmo quando forças externas, tais como vibrações e impactos, são aplicadas no módulo de batería durante o uso do módulo de batería. Também, fios não são usados para realizar a conexão elétrica e, portanto, a estrutura do módulo de batería é simplificada. Além do mais, o conjunto de placas sensoras de acordo com a presente invenção é acoplado nos terminais de eletrodo das células unitárias enquanto o conjunto de placas sensoras é formado na forma de uma chapa e, portanto, é possível fabricar um módulo de batería compacto.
De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é provido um módulo de batería secundário médio ou grande que inclui um conjunto de placas sensoras da forma supra descrita.
Por exemplo, o módulo de batería pode compreender: uma chapa na qual a pluralidade de células unitárias, que são células secundárias carregáveis e descarregáveis, é empilhada mutuamente, e unidades de circuito para controlar a operação da batería. A chapa não é particularmente restrita desde gue a chapa tenha uma estrutura na gual as células unitárias possam ser empilhadas mutuamente. A chapa pode ser um invólucro com uma parte receptora gue corresponde ao tamanho das células unitárias de maneira tal gue as células unitárias possam ser facilmente montadas na parte receptora. 0 invólucro pode ser construído em uma estrutura separada na gual as partes superior e inferior das células unitárias empilhadas são cobertas pelo invólucro.
Em uma concretização preferencial da presente invenção, o módulo de batería compreende: uma pluralidade de células unitárias, que são células secundárias carregáveis e descarregáveis, um invólucro retangular inferior com uma parte receptora inferior, na qual um conjunto de painel principal é anexado, e uma parte receptora superior, na qual as células unitárias são sequencialmente empilhadas mutuamente, um invólucro retangular superior com uma parte receptora inferior para cobrir a extremidade superior das células unitárias empilhadas no invólucro inferior, uma primeira unidade de circuito para realizar a conexão elétrica entre as células unitárias empilhadas, a primeira unidade de circuito que inclui um conjunto de placas sensoras para detectar a tensão, a corrente e/ou a temperatura da bateria, uma segunda unidade de circuito eletricamente conectada na primeira unidade de circuito, a segunda unidade de circuito in- cluindo um conjunto de placas sensoras para controlar o módulo de batería, e uma terceira unidade de circuito eletricamente conectada na segunda unidade de circuito, a terceira unidade de circuito tendo elementos de comutação para controlar a operação da batería quando a operação anormal da batería, tais como sobrecarga, sobredescarga, sobrecorrente ou superaquecimento, ocorrer. 0 módulo de batería de acordo com a presente invenção tem uma estrutura compacta. Especificamente, a largura do módulo de batería completo é aproximadamente igual ou ligeiramente maior que aquela de cada célula unitária, a extensão do módulo de batería é maior pela soma da largura da primeira unidade de circuito, que é anexada a uma superfície lateral do módulo de batería e a largura da terceira unidade de circuito, que é anexada na outra superfície lateral do módulo de batería, que aquela de cada célula unitária, e a espessura do módulo de batería é aproximadamente igual à soma da espessura total das células unitárias empilhadas, da espessura da segunda unidade de circuito e da espessura dos invólucros superior e inferior. Consequentemente, o tamanho do módulo de batería de acordo com a presente invenção é menor que aquele de qualquer módulo de batería convencional e, portanto, o módulo de batería de acordo com a presente invenção pode ser efetivamente montado em dispositivos ou aparelhos externos aos quais a presente invenção é aplicada.
As células unitárias não são particularmente restritas desde que células unitárias sejam células secundárias carregáveis e descarregáveis. Por exemplo, células secundá- rias de lítio, células híbridas de níquel-metal (Ni-MH) ou células de niquel-cádmio (Ni-Cd) podem ser usadas como as células unitárias. Preferivelmente, as células secundárias de lítio são usadas como as células unitárias, desde que as células secundárias de lítio provejam uma alta saída em relação ao peso. Com base em suas formas, as células secundárias de lítio são classificadas em células cilíndricas, células retanqulares, e células em forma de bolsa. Preferivelmente, as células retanqulares e as células em forma de bolsa, que podem ser empilhadas em alta inteqração, são usadas como células unitárias. Mais preferivelmente, as células em forma de bolsa, cujo peso é pequeno, são usadas como as células unitárias.
De acordo com a presente invenção, o invólucro superior e o invólucro inferior do módulo de batería são separados mutuamente. Consequentemente, quando a capacidade ou a saida do módulo de batería deve ser mudado à medida em que a ocasião demanda, as células unitárias são adicionadas ou removidas entre o invólucro superior e o invólucro inferior, por meio do que o desenho flexível do módulo de batería é possível.
Da forma supradescrita, as unidades de circuito, que controlam a operação da batería, são conectadas mutuamente de uma maneira tal que as unidades de circuito envolvam o módulo de batería de acordo com a presente invenção e, portanto, o tamanho total do módulo de batería é enormemente reduzido. 0 módulo de batería e acordo com a presente invenção é preferivelmente usado em um sistema de batería médio ou grande com alta saida e grande capacidade. A faixa da alta saída e da grande capacidade não é particularmente restrita.
Por exemplo, o módulo de batería de acordo com a presente invenção pode ser usado como uma fonte de alimentação para várias aplicações e produtos, incluindo uma fonte de alimentação para veículos tais como bicicletas elétricas (bicicleta-e), motocicletas elétricas, veículos elétricos ou veículos elétricos híbridos, e uma fonte de alimentação para várias aplicações e produtos tais como eguipamentos industriais e domésticos. Mais preferivelmente, o módulo de batería de acordo com a presente invenção é usado como uma fonte de alimentação para as bicicletas elétricas, uma vez gue o módulo de batería é construído em uma estrutura compacta.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS
Os objetivos, recursos e outras vantagens expostos da presente invenção, e outros mais, serão mais claramente entendidos a partir da descrição detalhada seguinte tomada em conjunto com os desenhos anexos, nos guais: A Figura 1 é uma vista em perspectiva típica gue ilustra um módulo de batería de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção; A Figura 2 é uma vista frontal gue ilustra uma placa de circuito impresso de um conjunto de placas senso-ras, de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção, na gual um elemento de conexão não está conectado ; A Figura 3 é uma vista típica que ilustra a montagem de células unitárias em um invólucro inferior de um módulo de batería mostrado na figura 1; A Figura 4 é uma vista típica que ilustra um elemento de isolamento tipo montagem, de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção, que pode ser usado no módulo de batería de acordo com a presente invenção antes da montagem do elemento de isolamento; A Figura 5 é uma vista típica que ilustra um elemento de conexão tipo separação, de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção, que pode ser usado no conjunto de placas sensoras de acordo com a presente invenção ; A Figura 6 é uma vista típica que ilustra parcialmente a conexão de terminais de eletrodo das células unitárias usando o elemento de isolamento tipo montagem mostrado na figura 4 e o elemento de conexão tipo separação mostrado na figura 5; e A Figura 7 é uma vista típica que ilustra a conexão da placa de circuito impresso mostrada na figura 2 depois que a conexão dos terminais de eletrodo das células unitárias estiver completada da forma mostrada na figura 6. <Descrição dos Principais Números de Referência dos Desenhos> 100: módulo de bateria 200: células unitárias 300: primeira unidade de circuito 400: segunda unidade de circuito 500: terceira unidade de circuito 600: placa de circuito impresso 700: elemento de isolamento 800: elemento de conexão 900: fusível DESCRIÇÃO______DETALHADA_____DAS_____CONCRETIZAÇÕES
PREFERENCIAIS
Agora, concretizações preferenciais da presente invenção serão descritas com detalhes com referência aos desenhos anexos. Deve-se notar, entretanto, que o escopo da presente invenção não está limitado pelas concretizações ilustradas. A Figura 1 é uma vista em perspectiva tipica que ilustra um módulo de batería 100 de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção.
Em relação à figura 1, o módulo de batería 100 inclui um invólucro superior 110, um invólucro inferior 120, uma pluralidade de células unitárias 200, uma primeira unidade de circuito 300, uma segunda unidade de circuito 400 e uma terceira unidade de circuito 500. As células unitárias 200 são empilhadas entre o invólucro superior 110 e o invólucro inferior 120, que são separados mutuamente. A primeira unidade de circuito 300 é montada na superfície frontal do módulo de batería 100, a segunda unidade de circuito 400 é montada na superfície inferior do módulo de batería 100 e a terceira unidade de circuito 500 é montada na superfície traseira do módulo de batería 100.
Uma vez que o invólucro superior 110 e o invólucro inferior 120 são separados mutuamente, o número de células unitárias 200 que são empilháveis mutuamente não é limitado pelo invólucro superior 110 e pelo invólucro inferior 120. Consequentemente, é possível projetar facilmente o módulo de batería 100, de maneira tal que o módulo de batería 100 tenha capacidade e saída elétrica desejadas, modificando a primeira unidade de circuito 300 e a terceira unidade de circuito 500 dependendo do número de células unitárias empilhadas 200. Também, as células unitárias 200 são expostas e, portanto, a dissipação de calor é eficientemente realizada enquanto as células unitárias 200 são carregadas ou descarregadas . A primeira unidade de circuito 300 é montada no módulo de batería 100 adjacente aos terminais de eletrodo das células unitárias 200. A primeira unidade de circuito 300 inclui um conjunto de placas sensoras para conectar mutuamente as células unitárias 200 em paralelo ou em série e para detectar a tensão das respectivas células unitárias 200 de acordo com a presente invenção.
As células unitárias 200 são eletricamente conectadas na segunda unidade de circuito 400, que é montada na extremidade inferior do invólucro inferior 120, através da primeira unidade de circuito 300. A operação do módulo de batería é controlada por um conjunto de painel principal da segunda unidade de circuito 400. A terceira unidade de circuito 500, que é eletricamente conectada na segunda unidade de circuito 400, é mon- tada no módulo de batería 100 de maneira tal que a terceira unidade de circuito 500 seja oposta à primeira unidade de circuito 300. A terceira unidade de circuito 500 é o último elemento do módulo de batería 100, que controla a sobrecarga, a sobredescarqa e a sobrecorrente da batería, e é conectada em um dispositivo externo (não mostrado). A sobrecarqa, sobredescarqa e sobrecorrente da batería podem ser controladas comutando elementos (não mostrados), tais como elementos de transistor de efeito de campo (FET), incluídos na terceira unidade de circuito 500. A Fiqura 2 é uma vista frontal que ilustra uma placa de circuito impresso 600 de um conjunto de placas sen-soras de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção, na qual um elemento de conexão não está conectado .
Em relação à fiqura 2, a placa de circuito impresso 600 é um elemento em forma de chapa retanqular. Uma ampla abertura 610 é formada no centro da placa de circuito impresso 600 e uma pluralidade de orifícios perfurados 620 é formada na placa de circuito impresso 600 em um lado da ampla abertura 610. Nos respectivos orifícios perfurados 620 estão conectados circuitos 640 que são impressos em um corpo de placa 630 da placa de circuito impresso 600. Os circuitos 640 são conectados nos soquetes 650, que são formados em uma extremidade do corpo de placa 630. O número de soquetes 650 pode ser decidido dependendo do número de circuitos 640 conectados nos soquetes 650. Na extremidade superior esquerda e na extremidade inferior direita do corpo de placa 630 são formados orifícios perfurados relativamente grandes 622 e 624, respectivamente, nos quais os terminais catodo e anodo finais são conectados quando as células unitárias (não mostradas) são conectadas em série mutuamente. Especificamente, os fios finais de catodo e anodo, que são usados para conexão elétrica entre as células unitárias conectadas em série mutuamente, são conectados nos orifícios perfurados 622 e 624. A abertura 610 é provida para expor as regiões conectadas dos terminais de eletrodo das células unitárias, que são localizadas opostas ao corpo de placa 630. Enquanto a placa de circuito impresso 600 é montada, um elemento de segurança, tais como um fusível, um bimetal ou um elemento de coeficiente de temperatura positivo (PTC), pode ser montado nos terminais de eletrodo através das aberturas 610. A Figura 3 é uma vista típica que ilustra a montagem das células unitárias no invólucro inferior do módulo de batería mostrado na figura 1.
Em relação à figura 3, o invólucro inferior 120 é uma estrutura com um tamanho quase correspondente à aparência externa da célula unitária 200. O invólucro inferior 120 inclui uma parte receptora superior 121 na qual a célula unitária 200 é recebida. Preferivelmente, o invólucro inferior 120 é feito de resina plástica, tais como acrilonitri-la-butadieno-estireno (ABS), policarbonato (PC) ou poli (tereftalato de etileno) (PBT), que tem alta resistência e isolamento elétrico. A célula unitária 200 empilhada no invólucro inferior 120 é uma célula secundária em forma de bolsa, que tem um terminal catodo 220 e um terminal anodo 230 que se projeta a partir da extremidade superior de um corpo de célula 210. Nos terminais de eletrodo 220 e 230 são formados furos passantes 240, respectivamente. Elementos de fixação adicionais, por exemplo, prendedores 130, são inseridos nos furos passantes 240 e orifícios de fixação 122 formados no invólucro inferior 120, enquanto as células unitárias 200 e 201 são empilhadas e, então, porcas (não mostradas) são ajustadas nos prendedores 130 na superfície inferior do invólucro inferior 120. Consequentemente, as células unitárias 200 e 201 são fixadas mutuamente.
Entre os terminais de eletrodo 220 e 230 das células unitárias 200 e os terminais de eletrodo 220 e 230 das células unitárias 201 é montado e isolado o elemento 700 para realizar o isolamento elétrico ente as células unitárias 200 e 201. No elemento de isolamento 700 são formadas saliências 710 que são ajustadas nos furos passantes 240 dos terminais de eletrodo 220 e 230. Nas saliências 710 também são formados furos passantes 720 e, portanto, o isolamento elétrico entre os prendedores 130 é inserido nos furos passantes 720 das saliências 710 e os terminais de eletrodo 220 e 230 são mantidos.
Também, fitas adesivas de face dupla 250 são anexadas no corpo de célula 210 da célula unitária 200, por meio das quais, acoplamento mais estável entre as células unitárias empilhadas 200 e 201 é qarantido. Além do mais, as células unitárias empilhadas 200 e 201 são espaçadas uma da outra pela espessura das fitas adesivas de dupla face 250. A lacuna entre as células unitárias empilhadas 200 e 201 serve para absorver a mudança em volume das células unitárias 200 e 201, enquanto as células unitárias 200 e 201 são carregadas ou descarregadas e para efetivamente dissipar o calor gerado pelas células unitárias 200 e 201 enquanto as células unitárias 200 e 201 são carregas ou descarregadas. A Figura 4 é uma vista tipica que ilustra um elemento de isolamento 70 0 tipo montagem, de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção, que pode ser usado no módulo de batería de acordo com a presente invenção antes da montagem do elemento de isolamento.
Em relação à figura 4, o elemento de isolamento 700 compreende: um primeiro corpo de unidade de montagem 730 com uma parte de acoplamento fêmea 731 formada em um de seus lados e um segundo corpo de unidade de montagem 740 com uma parte de acoplamento macho 741 formada em um de seus lados de maneira tal que a parte de acoplamento macho 741 corresponda à parte de acoplamento fêmea 731. 0 primeiro corpo de unidade de montagem 730 e o segundo corpo de unidade de montagem 740 podem ser acoplados ou separados mutuamente. O elemento de isolamento 700 é construído aproximadamente na forma de um bloco retangular quando o primeiro corpo de unidade de montagem 730 e o segundo corpo de unidade de montagem 740 são acoplados mutuamente.
Nas partes exteriores das extremidades superiores dos respectivos corpos de unidade de montagem 730 e 740 são formadas saliências de acoplamento 750 nas quais os corpos de unidade de montagem 730 e 740 são acoplados com um outro elemento de isolamento (não mostrado) empilhado nos corpos de unidade de montagem 730 e 740. Nas superfícies de extremidade inferior dos corpos de unidade de montagem 730 e 740 são formados entalhes de acoplamento 752 que correspondem às saliências de acoplamento 750. Também, as saliências 710 são formadas nas partes médias das extremidades superiores dos respectivos corpos de unidade de montagem 730 e 740 de maneira tal que as saliências 710 sejam ajustadas nos furos passantes (não mostrados) dos terminais de eletrodo das células unitárias mostradas na figura 3.
No lado do segundo corpo de unidade de montagem 740 é formada uma parte oca 743 na qual um elemento de conexão (não mostrado) é acoplado com o elemento de isolamento 700 construído acoplando o primeiro corpo de unidade de montagem 730 e o segundo corpo de unidade de montagem 740. A Figura 5 é uma vista tipica que ilustra um elemento de conexão 800 tipo separação de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção que pode ser usado no conjunto de placas sensoras de acordo com a presente invenção.
Em relação à figura 5, o elemento de conexão 800 tipo separação compreende: um primeiro corpo de conexão de terminal 810 que é conectado em um dos terminais de eletrodo da célula unitária (por exemplo, o terminal catodo) e um segundo corpo de conexão de terminal 820 que é conectado no outro terminal de eletrodo da célula unitária (por exemplo, o terminal anodo). Os corpos de conexão de terminal 810 e 820 são feitos de um material condutor e formados na forma de uma chapa. Nos respectivos corpos de conexão de terminal 810 e 820 são formados entalhes de encaixe 812 e 822 nos quais as saliências 710 do elemento de isolamento (veja figura 4) são ajustadas. O entalhe de encaixe 812 formado no primeiro corpo de conexão de terminal 810 é construído em um tipo fechado de maneira tal que a saliência correspondente do elemento de isolamento seja ajustada no entalhe de encaixe 812 do primeiro corpo de conexão de terminal 810 somente por cima. Por outro lado, o entalhe de encaixe 822 formado no segundo corpo de conexão de terminal 820 é construído em um tipo aberto de maneira tal que a saliência correspondente do elemento de isolamento seja ajustada no entalhe de encaixe 822 do segundo corpo de conexão de terminal 810 tanto por cima quanto de lado. Um processo para montar o elemento de isolamento e o elemento de conexão será descrito doravante com relação à figura 6.
No primeiro corpo de conexão de terminal 810 é formada uma parte de extensão de conexão 815 que se projeta a partir do seu lado de maneira tal que a parte de extensão de conexão 815 possa ser conectada na placa de circuito impresso 600 (veja figura 2) no estado montado.
Nos respectivos corpos de conexão de terminal 810 e 820 são formadas partes de encaixe 830 e 840, respectivamente, que são seguramente inseridas na parte oca 743 do elemento de isolamento (veja figura 4). Cada uma das partes de encaixe 830 e 840 inclui uma primeira seção curva 831 formada curvando para dentro um corpo principal, que é feito de um material em forma de chapa, em uma altura predetermi- nada e uma segunda seção curva 832 formada curvando verticalmente a primeira seção curva 831. Consequentemente, as partes de encaixe 830 e 840 podem ser elasticamente encaixadas na parte oca do elemento de isolamento. A Figura 6 é uma vista típica que ilustra parcialmente a conexão dos terminais de eletrodo das células unitárias usando o elemento de isolamento tipo montagem mostrado na figura 4 e o elemento de conexão tipo separação mostrado na figura 5. Especificamente, a conexão das células unitárias 200 e 201 em série usando o elemento de isolamento 700 e o elemento de conexão 800 é ilustrada na figura 6.
Em relação à figura 6, as partes de encaixe 830 e 840 dos primeiro e segundo corpos de conexão de terminal 810 e 820 do elemento de conexão são seguramente inseridas na parte oca 743 do segundo corpo de unidade de montagem 740 do elemento de isolamento. Especificamente, a parte de encaixe 830 do primeiro corpo de conexão de terminal 810 é inserida na parte oca 743 com a parte de encaixe 830 para cima e o corpo principal em forma de chapa 814 cobre as superfícies de extremidade inferior do primeiro corpo de unidade de montagem 730 e do segundo corpo de unidade de montagem 740. Quando o primeiro corpo de conexão de terminal 810 é acoplado no elemento de isolamento da forma supradescrita, a seção curva lateral 831 da parte de encaixe 830 move-se para dentro ao longo de um entalhe guia inferior 745, formado em uma extensão predeterminada na extremidade inferior da parte oca 743. Quando a parte de encaixe 830 do primeiro corpo de conexão de terminal 810 é inserida na parte oca 743 do elemen- to de isolamento 700, o primeiro corpo de conexão de terminal 810 é montado na superfície de extremidade inferior de um outro elemento de isolamento (não mostrado) sem projeções. Por este motivo, o entalhe de encaixe 812 é formado no tipo fechado.
Por outro lado, a parte de encaixe 840 do segundo corpo de conexão de terminal 820 é inserida na parte oca 743 com a parte de encaixe 840 para baixo e o corpo principal em forma de chapa 824 cobre a superfície de extremidade superior do segundo corpo de unidade de montagem 740. Quando o segundo corpo de conexão de terminal 820 é acoplado no elemento de isolamento da forma supradescrita, a seção curva lateral 841 da parte de encaixe 840 move-se para dentro ao longo de um entalhe guia superior 744 formado em uma extensão predeterminada na extremidade superior da parte oca 743. Quando a parte de encaixe 840 do segundo corpo de conexão de terminal 820 é inserida na parte oca 743 do elemento de isolamento 700, o segundo corpo de conexão de terminal 820 é montado na superfície de extremidade superior do elemento de isolamento 700 com as saliências 712. Por este motivo, o entalhe de encaixe 822 é formado no tipo aberto.
Os dois corpos de conexão de terminal 810 e 820 permanecem separados mutuamente da forma mostrada no desenho (gue mostra o estado antes do acoplamento) mesmo depois gue os corpos de conexão de terminal 810 e 820 são acoplados no elemento de isolamento 700. O primeiro corpo de conexão de terminal 810 é conectado a um terminal catodo 221 da célula unitária 201 acoplada na superfície de extremidade inferior do primeiro corpo de unidade de montagem 730 e o segundo corpo de conexão de terminal 820 é conectado a um terminal anodo 230 da célula unitária 200 acoplada na saliência 712 do segundo corpo de unidade de montagem 740.
Agora, o processo para montar o elemento de isolamento e o elemento de conexão será descrito.
Primeiro, o segundo corpo de conexão de terminal 820 é acoplado no segundo corpo de unidade de montagem 704 (Sl). Depois, o primeiro corpo de conexão de terminal 810 é acoplado no segundo corpo de unidade de montagem 740 (S2) . Subsequentemente, o entalhe de encaixe 822 do segundo corpo de conexão de terminal 820 acoplado no segundo corpo de unidade de montagem 740 da forma supradescrita é alinhado com o furo passante 240 do terminal anodo 230 da célula unitária 200 (S3). Depois disto, o primeiro corpo de unidade de montagem 730 é acoplado no segundo corpo de unidade de montagem 740 (S4) . Finalmente, a célula unitária 200 é montada no elemento de isolamento 700 de maneira tal que a saliência 710 seja ajustada no furo passante 240 do terminal catodo 220 e a saliência 712 é ajustada no furo passante 240 do terminal anodo 230 (S5) . Neste momento, o terminal catodo 220 é colocado em contato com um outro primeiro corpo de conexão de terminal (não mostrado) para ser acoplado por cima enquanto o terminal catodo 220 é acoplado na saliência 710. Por outro lado, o terminal anodo 230 é colocado em contato com o segundo corpo de conexão de terminal 820 que é acoplado na saliência 712. 0 supradescrito processo de montagem é meramente um exemplo de um possível processo de montagem e a sequência do processo de montagem pode ser parcialmente mudada. Por exemplo, a etapa de acoplar o primeiro corpo de unidade de montagem 730 e o segundo corpo de unidade de montagem 740 (S4) pode ser realizada primeiro. A Figura 7 é uma vista típica que ilustra a conexão da placa de circuito impresso mostrada na figura 2 depois que a conexão dos terminais de eletrodo das células unitárias é completada da forma mostrada na figura 6. Para a conveniência do entendimento, somente elementos de conexão nos quais os terminais de eletrodo das células unitárias são conectados mutuamente são parcialmente indicados com uma linha imaginária.
Ao mesmo tempo em que os elementos de conexão são acoplados nos elementos de isolamento correspondentes, as partes de extensão de conexão 815 dos primeiros corpos de conexão de terminal 810 são orientadas na direção da placa de circuito impresso 600. Uma vez que os primeiros corpos de conexão de terminal 810 são fixados de forma estável nas posições correspondentes aos terminais de eletrodo das células unitárias, as partes de extensão de conexão 815 também são alocadas em suas posições predeterminadas. Consequentemente, a placa de circuito impresso 600 é colocada nos elementos de conexão 800 de maneira tal que as partes de extensão de conexão 815 possam ser inseridas nos furos passantes 620 da placa de circuito impresso 600 que é a primeira etapa do processo de montagem. Depois que a primeira etapa do proces- so de montagem for completada, as pontas das partes de extensão de conexão 815 se projetam a partir do corpo de placa 630 através dos orifícios perfurados 620. As pontas salientes das partes de extensão de conexão 815 passam por solda-gem branda para realizar a conexão elétrica e o acoplamento físico entre os elementos de conexão 800 e a placa de circuito impresso 600.
Mesmo depois que o acoplamento entre os elementos de conexão 800 e a placa de circuito impresso 600 for realizado, os corpos de conexão de terminal 810 e 820 permanecem separados mutuamente e, portanto, os corpos de conexão de terminal 810 e 820 não são eletricamente conectados mutuamente. Consequentemente, depois que a montagem dos elementos relevantes for completada, é necessário conectar os corpos de conexão de terminal 810 e 820 com um elemento de segurança ou um elemento condutor adicional de maneira tal que a condução elétrica entre os corpos de conexão de terminal 810 e 820 seja realizada. A figura 7 ilustra a conexão elétrica que usa um fusível 900, que é um tipo de elemento de segurança . O fusível 900 inclui um corpo de fusível 910 com uma região que pode ser quebrada quando sobrecorrente ou superaquecimento ocorrer e dois terminais de conexão 920 e 930 que se estendem a partir do corpo do fusível 910.
Entalhes de conexão elásticos 833 e 843 são formados nas partes de encaixe 830 e 840 dos primeiro e segundo corpos de conexão de terminal 810 e 820 enquanto o primeiro corpo de conexão de terminal 810 e o segundo corpo de cone- xão de terminal 820 são acoplados no elemento de isolamento 700. Os terminais de conexão 920 e 930 do fusível 900 são inseridos nos entalhes de conexão 833 e 843 das partes de encaixe 830 e 840, por meio das quais a conexão elétrica entre o primeiro corpo de conexão de terminal 810 e o segundo corpo de conexão de terminal 820 é realizada. Quando sobre-corrente ou superaquecimento ocorre nas células unitárias (não mostradas) correspondentes, o fusível 900 é quebrado. Neste caso, o fusível quebrado 900 é removido sem desmontar o módulo de batería e um novo fusível é acoplado no primeiro corpo de conexão de terminal 810 e no segundo corpo de conexão de terminal 820.
Embora as concretizações preferenciais da presente invenção tenham sido divulgadas com propósitos ilustrativos, versados na técnica irão detectar que várias modificações, adições e substituições são possíveis sem fugir do escopo e do espírito da invenção da forma divulgada nas reivindicações anexas.
APLICABILIDADE INDUSTRIAL
Como ficou aparente a partir da descrição exposta, as partes de extensão de conexão dos elementos de conexão, que têm uma maior resistência que os terminais de eletrodo das células unitárias, são conectadas na placa de circuito impresso do conjunto de placas sensoras de acordo com a presente invenção. Consequentemente, quando os terminais de eletrodo das células unitárias são eletricamente conectados na placa de circuito impresso, a precisão posicionai entre as regiões a ser conectadas é alta e, portanto, o processo de montagem é facilmente realizado. Além do mais, a força de acoplamento nas regiões conectadas é alta no estado eletricamente conectado e, portanto, um risco de curtos-circuitos é consideravelmente reduzido, mesmo guando forças externas, tais como vibrações e impactos, são aplicadas no módulo de batería durante o uso do módulo de batería. Também, fios não são usados para realizar a conexão elétrica e, portanto, a estrutura do módulo de batería é simplificada. Além do mais, o conjunto de placas sensoras de acordo com a presente invenção é acoplado com os terminais de eletrodo das células unitárias enguanto o conjunto de placas sensoras é formado na forma de uma chapa e, portanto, é possível fabricar um módulo de batería compacto.
Conseguentemente, o módulo de batería de acordo com a presente invenção pode ser variadamente utilizado como um módulo de batería para dispositivos médios ou grandes, tais como bicicletas elétricas, veículos elétricos e veículos elétricos híbridos.
REIVINDICAÇÕES

Claims (11)

1. Conjunto de placas sensoras montado em um módu- lo de batería de alto rendimento e grande capacidade (100), que tem uma pluralidade de células unitárias secundárias (200, 201) nele montadas para detectar a tensão, a corrente e/ou a temperatura das células unitárias, CARACTERIZADO pelo fato de que o conjunto de placas sensoras compreende: elementos de conexão (800) para conectar eletricamente terminais de eletrodo (220, 230) das células unitárias mutuamente, cada um dos elementos de conexão incluindo uma parte de extensão de conexão (815) pela qual os elementos de conexão são conectados em uma placa de circuito impresso; e a placa de circuito impresso (600) com orifícios perfurados (620, 622, 624) através das quais as partes de extensão de conexão dos elementos de conexão são seguramente inseridas e circuitos conectados nos orifícios perfurados.
2. Conjunto de placas sensoras, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as partes de extensão de conexão dos elementos de conexão (815) têm uma extensão suficiente para se projetar para fora a partir da placa de circuito impresso (600) depois que as partes de extensão de conexão são inseridas através dos orifícios perfurados (620, 622, 624) e as pontas salientes das partes de extensão de conexão são acopladas na placa de circuito impresso por solda.
3. Conjunto de placas sensoras, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a tensão das células unitárias (200, 201) é percebida pelo conjunto de placas sensoras.
4. Conjunto de placas sensoras, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: elementos de isolamento (700) montados entre os terminais de eletrodo (220, 230) das células unitárias (200, 201) vizinhas para realizar o isolamento elétrico entre os terminais de eletrodo (220, 230), os elementos de isolamento sendo acoplados nos terminais de eletrodo (220, 230), em que a conexão elétrica entre os terminais de eletrodo das células unitárias (200, 201) é realizada por elementos de conexão (800) enquanto elementos de conexão (800) são acoplados aos elementos de isolamento (700) correspondentes .
5. Conjunto de placas sensoras, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que cada um dos elementos de isolamento (700) compreende: dois corpos de unidade de montagem construídos de modo que os corpos de unidade de montagem possam ser acoplados ou separados mutuamente, um terminal catodo da célula unitária (200, 201) sendo acoplado a um dos corpos de unidade de montagem, enquanto um terminal anodo da célula unitária (200, 201) é acoplado no outro corpo de unidade de montagem.
6. Conjunto de placas sensoras, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que cada um dos elementos de conexão compreende: um primeiro corpo de conexão de terminal (810) conectado em um terminal de eletrodo (a) de uma célula unitária (200, 201) (A); e um segundo corpo de conexão de terminal (820) conectado em um terminal de eletrodo (b) de uma outra célula unitária (200, 201) (B) adjacente à célula unitária (200, 201) (A); e em que os elementos de conexão são acoplados nos elementos de isolamento (700) correspondentes de modo que os elementos de conexão (800) envolvam os elementos de isolamento (700) correspondentes ou os elementos de conexão (800) sejam inseridos em entalhes de encaixe formados nos elementos de isolamento (700).
7. Conjunto de placas sensoras, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro corpo de conexão de terminal (810) e o segundo corpo de conexão de terminal (820) são separados mutuamente, o primeiro corpo de conexão de terminal (810) e o segundo corpo de conexão de terminal (820) são acoplados nos correspondentes elementos de isolamento (700) de maneira tal que o primeiro e segundo corpos de conexão de terminal (810, 820) sejam conectados nos terminais de eletrodo (220, 230) correspondentes, e o primeiro corpo de conexão de terminal (810) e o segundo corpo de conexão de terminal (820) são conectados mutuamente por um elemento condutor para realizar a conexão elétrica entre o primeiro corpo de conexão de terminal (810) e o segundo corpo de conexão de terminal (820) depois que o primeiro e segundo corpos de conexão de terminal (810, 820) são acoplados no elemento de isolamento (700) correspondente .
8. Conjunto de placas sensoras, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a placa de circuito impresso (600) é provida no seu centro com uma ampla abertura (610), através da qual os elementos de conexão (800) são parcialmente expostos, enquanto a placa de circuito impresso é acoplada nos elementos de conexão (800).
9. Módulo de batería (100) secundário médio ou grande, CARACTERIZADO pelo fato de que inclui um conjunto de placas sensoras do tipo definido na reivindicação 1.
10. Módulo de batería, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o módulo de batería (100) compreende: uma chapa, na qual a pluralidade de células unitárias (200, 201), que são células secundárias carregáveis e descarregáveis, é empilhada mutuamente; e unidades de circuito para controlar a operação da batería.
11. Módulo de batería, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o módulo de batería (100) compreende: uma pluralidade de células unitárias, que são células secundárias carregáveis e descarregáveis; um invólucro retangular inferior com uma parte receptora inferior, na qual o conjunto de placas principal é anexado, e uma parte receptora superior, na qual as células unitárias são sequencialmente empilhadas mutuamente; um invólucro superior retangular com uma parte receptora inferior para cobrir a extremidade superior das células unitárias empilhadas no invólucro inferior; uma primeira unidade de circuito para realizar a conexão elétrica entre as células unitárias empilhadas, a primeira unidade de circuito incluindo um conjunto de placas sensoras para detectar a tensão, a corrente e/ou a temperatura da batería; uma segunda unidade de circuito eletricamente conectada na primeira unidade de circuito, a segunda unidade de circuito incluindo um conjunto de placa principal para controlar o módulo de batería; e uma terceira unidade de circuito eletricamente conectada na segunda unidade de circuito, a terceira unidade de circuito tendo elementos de comutação para controlar a operação da batería quando a operação anormal da batería, tais como sobrecarga, sobredescarga, sobrecorrente ou superaquecimento, ocorrer.
BRPI0519442A 2004-12-24 2005-12-14 Conjunto de placas sensoras montado em um módulo de bateria e módulo de bateria incluindo o referido conjunto BRPI0519442B8 (pt)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20040112597 2004-12-24
KR10-2004-0112597 2004-12-24
PCT/KR2005/004282 WO2006068383A1 (en) 2004-12-24 2005-12-14 Sensing board assembly for secondary battery module

Publications (3)

Publication Number Publication Date
BRPI0519442A2 BRPI0519442A2 (pt) 2009-01-20
BRPI0519442B1 true BRPI0519442B1 (pt) 2017-08-01
BRPI0519442B8 BRPI0519442B8 (pt) 2023-01-10

Family

ID=36601944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BRPI0519442A BRPI0519442B8 (pt) 2004-12-24 2005-12-14 Conjunto de placas sensoras montado em um módulo de bateria e módulo de bateria incluindo o referido conjunto

Country Status (10)

Country Link
US (1) US7609028B2 (pt)
EP (1) EP1839349B1 (pt)
JP (1) JP4800323B2 (pt)
KR (1) KR100746485B1 (pt)
CN (1) CN100477337C (pt)
BR (1) BRPI0519442B8 (pt)
CA (1) CA2592475C (pt)
RU (1) RU2335042C1 (pt)
TW (1) TWI298557B (pt)
WO (1) WO2006068383A1 (pt)

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100876456B1 (ko) 2004-12-24 2008-12-29 주식회사 엘지화학 분리형 커넥팅 부재 및 그것을 이용한 이차전지 모듈의제조방법
KR100948970B1 (ko) * 2006-03-13 2010-03-23 주식회사 엘지화학 완충부재가 설치되어 있는 중대형 전지모듈
KR100873308B1 (ko) * 2006-06-05 2008-12-12 주식회사 엘지화학 두 개 이상의 유닛 셀들을 포함하고 있는 고용량 전지셀
KR100947981B1 (ko) * 2007-11-12 2010-03-18 삼성에스디아이 주식회사 전지 팩
US10923776B2 (en) * 2007-12-31 2021-02-16 Apple Inc. Systems and methods for monitoring and responding to forces influencing a battery
JP5372449B2 (ja) * 2008-09-24 2013-12-18 三洋電機株式会社 バッテリシステム
JP5521409B2 (ja) 2008-10-03 2014-06-11 日産自動車株式会社 電池
JP4877373B2 (ja) * 2009-08-28 2012-02-15 日産自動車株式会社 組電池および組電池の製造方法
EP2325920A3 (en) * 2009-10-30 2011-12-07 Sanyo Electric Co., Ltd. Battery module, battery system and electric vehicle including the same
JP2011175743A (ja) * 2010-02-23 2011-09-08 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置及びこれを備える車両
US8409745B2 (en) * 2010-11-10 2013-04-02 Energy Control Limited Terminal pole head for a battery pack
CN102754245B (zh) * 2011-04-18 2014-02-19 华为终端有限公司 电池、电池组件及用户设备
US9136509B2 (en) 2011-05-27 2015-09-15 Apple Inc. Battery cell with an integrated pouch metal foil terminal
JP6270123B2 (ja) * 2011-11-28 2018-01-31 エルジー・ケム・リミテッド バッテリーモジュール及びバッテリーモジュールに適用されるバスバー
US8808031B2 (en) * 2011-12-14 2014-08-19 Tyco Electronics Corporation Battery connector system
EP2698847B1 (en) 2012-01-03 2020-03-04 LG Chem, Ltd. Battery pack and connecting bar applied thereto
KR101384636B1 (ko) * 2012-08-27 2014-04-14 인지컨트롤스 주식회사 이차전지용 센싱모듈
CN103683343A (zh) * 2012-09-05 2014-03-26 昆山研达电脑科技有限公司 连杆式隐藏充电探针的充电底座
US9457743B2 (en) 2013-09-06 2016-10-04 Johnson Controls Technology Company Battery terminal post system and method of manufacture
KR101808312B1 (ko) * 2013-09-26 2017-12-12 주식회사 엘지화학 이차전지 및 이에 적용되는 전극 리드 조립체
KR102046125B1 (ko) * 2013-11-13 2019-11-18 에스케이이노베이션 주식회사 착탈식 전압센싱모듈 및 이를 구비한 배터리장치
DE102014105118A1 (de) * 2014-04-10 2015-10-15 Conti Temic Microelectronic Gmbh Batteriezellenmodul
JP6153182B2 (ja) 2014-04-30 2017-06-28 エルジー・ケム・リミテッド 二次電池用回路基板及びそれを含むバッテリーパック
US9612289B2 (en) * 2014-06-27 2017-04-04 GM Global Technology Operations LLC Detection diagnostic for communication loss between a battery system manager controller and a plurality of battery cell sensing boards
KR102162920B1 (ko) * 2014-08-29 2020-10-07 에스케이이노베이션 주식회사 탈착가능한 전압 센싱 모듈 및 이를 포함하는 전지 모듈
CN107887529B (zh) * 2016-09-30 2021-05-25 蜂巢能源科技有限公司 用于电池包的电池模组装置
DE102017117067A1 (de) * 2017-07-27 2019-01-31 Colibri Energy GmbH Einfasselement, Einfassmodul, Speichermodul und Anordnung zum Bereitstellen elektrischer Energie sowie Transportfahrzeug enthaltend das Speichermodul oder die Anordnung zum Bereitstellen elektrischer Energie
KR102553135B1 (ko) * 2018-01-02 2023-07-07 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 그 제조 방법
CN111295797B (zh) * 2018-06-14 2023-06-23 株式会社Lg新能源 用于测量电池温度的设备和方法
CN113871801B (zh) * 2020-06-30 2023-03-14 比亚迪股份有限公司 一种电池模组、电池和电池包
US11652255B2 (en) * 2020-09-04 2023-05-16 Beta Air, Llc System and method for high energy density battery module
US20220208479A1 (en) * 2020-12-31 2022-06-30 Hyundai Motor Company Energy storage module

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61116771A (ja) * 1984-11-12 1986-06-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 密閉形蓄電池
US5547775A (en) * 1991-04-26 1996-08-20 Sony Corporation Circuit for preventing overcharge and overdischarge of secondary batteries
US5368956A (en) * 1993-02-08 1994-11-29 Globe-Union, Inc. Multiple cell flat pack battery and short protection therefor
US6372377B1 (en) * 1993-10-25 2002-04-16 Ovonic Battery Company, Inc. Mechanical and thermal improvements in metal hydride batteries, battery modules and battery packs
JPH0864228A (ja) * 1994-08-25 1996-03-08 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 密閉型鉛蓄電池及びその製造方法
JP4432168B2 (ja) * 1998-11-30 2010-03-17 ソニー株式会社 移動体搭載用バッテリ装置
US7089780B2 (en) * 1999-03-03 2006-08-15 Smiths Detection Inc. Apparatus, systems and methods for detecting and transmitting sensory data over a computer network
US6837095B2 (en) * 1999-03-03 2005-01-04 Smiths Detection - Pasadena, Inc. Apparatus, systems and methods for detecting and transmitting sensory data over a computer network
DE10027001C2 (de) * 1999-06-01 2002-10-24 Nec Corp Sekundärbatterie mit einem nichtwässrigen Elektrolyten und Verfahren zur Herstellung dieser
US6296967B1 (en) * 1999-09-24 2001-10-02 Electrofuel Inc. Lithium battery structure incorporating lithium pouch cells
EP1258070A2 (en) * 2000-02-18 2002-11-20 Liebert Corporation Modular uninterruptible power supply
JP3968980B2 (ja) * 2000-09-25 2007-08-29 三菱化学株式会社 電池パック
JP2003004822A (ja) * 2001-06-15 2003-01-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池電源装置
US6746797B2 (en) * 2001-07-31 2004-06-08 Delphi Technologies, Inc. Battery pack having flexible circuit connector
JP3706576B2 (ja) * 2001-12-27 2005-10-12 三洋電機株式会社 電源装置
JP4084596B2 (ja) * 2002-05-07 2008-04-30 富士重工業株式会社 板状電池の電極接続構造
JP4227762B2 (ja) 2002-05-31 2009-02-18 富士重工業株式会社 組電池ユニットおよび組電池ユニットの接続方法
JP3832397B2 (ja) * 2002-07-24 2006-10-11 日産自動車株式会社 薄型電池モジュール
KR100958647B1 (ko) * 2002-12-18 2010-05-20 삼성에스디아이 주식회사 파우치형 이차전지 유니트
KR100530347B1 (ko) * 2003-03-13 2005-11-22 주식회사 엘지화학 리튬 이차 전지 모듈
KR100556101B1 (ko) * 2003-12-16 2006-03-03 주식회사 엘지화학 이차전지 모듈
JP3882818B2 (ja) * 2004-01-15 2007-02-21 ソニー株式会社 電池パック
JP2005222701A (ja) * 2004-02-03 2005-08-18 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 組電池
US20070087266A1 (en) * 2005-10-18 2007-04-19 Debbi Bourke Modular battery system

Also Published As

Publication number Publication date
KR100746485B1 (ko) 2007-08-06
WO2006068383A1 (en) 2006-06-29
CA2592475C (en) 2010-03-30
CN100477337C (zh) 2009-04-08
TW200638582A (en) 2006-11-01
US7609028B2 (en) 2009-10-27
CN101088182A (zh) 2007-12-12
KR20060073455A (ko) 2006-06-28
TWI298557B (en) 2008-07-01
BRPI0519442B8 (pt) 2023-01-10
US20060170396A1 (en) 2006-08-03
BRPI0519442A2 (pt) 2009-01-20
JP4800323B2 (ja) 2011-10-26
JP2008524798A (ja) 2008-07-10
EP1839349A1 (en) 2007-10-03
EP1839349A4 (en) 2010-07-21
EP1839349B1 (en) 2013-05-08
CA2592475A1 (en) 2006-06-29
RU2335042C1 (ru) 2008-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BRPI0519442B1 (pt) Set of sensor boards mounted on a battery module and battery module including said assembly
RU2337432C1 (ru) Элемент соединения клемм модуля вторичных батарей
CA2592245C (en) Separable connecting member for secondary battery module and method of improving the performance of battery module by leveling voltage
ES2482114T3 (es) Procedimiento para la preparación de un módulo de bateria secundaria
CA2589892C (en) Secondary battery module
CN1305143C (zh) 电池组
JP5259599B2 (ja) バッテリーモジュールインタフェース
JP5478099B2 (ja) バッテリパック
BRPI0820826B1 (pt) Módulo de bateria secundária
US8980465B2 (en) Battery pack

Legal Events

Date Code Title Description
B06A Patent application procedure suspended [chapter 6.1 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]
B16C Correction of notification of the grant [chapter 16.3 patent gazette]
B25A Requested transfer of rights approved