DE3246968A1

DE3246968A1 - Elektrische batterie mit mehreren nebeneinanderliegenden zueinander parallel angeordneten zylinderischen zellen

Info

Publication number: DE3246968A1
Application number: DE19823246968
Authority: DE
Inventors: Josef 7081 Hüttlingen Fuchs
Original assignee: VARTA Batterie AG
Current assignee: VARTA Geraetebatterie GmbH
Priority date: 1982-12-18
Filing date: 1982-12-18
Publication date: 1984-07-19
Also published as: DE3246968C2

Description

Elektrische Batterie mit mehreren neben-
einanderlieqenden zueinander parallel angeordneten zylindrischen Zellen.
Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische Batterie mit mehreren nebeneinanderliegenden, zueinander parallel angeordneten zylindrischen Zellen, die in wenigstens zwei Schichten angeordnet sind und die auf beiden Seiten durch elektrische Kontaktanordnungen miteinander verbunden sind, auf denen sich Kontsktbshnen befinden.
Es ist aus der DE-OS 31 0-2 771 bekannt, Batterien aus mEhreren parallel angeordneten zylindrischen Zellen aufzubauen. In der Praxis weisen die positiven und die negativen Anschlüsse der Einzelnen Zellen jeweils in die gleiche Richtung. Beim Aufbau einer 9V-Batterie aus sechs 1,5U-Zellen werden dann beispielsweise die Zellen durch verhSltnismSßig lange Verbinder in der Lage der Zellenhdhe in Reihe geschaltet. Hierzu ist ein beträchtlicher Isolationsaufwand erforderlich; außerdem wird die Montage verhältnismäßig kompliziert.
Als nachteilig erweist sich in der beschriebenen Anordnung die verhältnismäßig aufwendige Kontaktierung zwischen den Elementarzellen, wobei dreifach geschichtete Isolierstoffplatten für die Kontaktierung der Zellen untereinander bzw.
für die Endkontakte erforderlich sind.
Es ist weiterhin bekannt, mehrere zylindrische Einzelzellen durch gefaltete Papierstreifen mit eufkaschierten Kontaktstreifen zu einer Batterie zu verbinden. Dabei sind zwar verhältnismäBig kurze Verbindungswege zwischen den Zellen zu erzielen, doch sind derartige Kontaktierungen in der Pr2xws aufgrund ihres instabilen Aufbaus nur sehr schwer zu handhaben; zudem sind die Kontaktstreifen aus mindestens drei Einzelteilen aufzubauen.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, mehrere galvanische Einzelelemente auf einfache Weise zusammenzufassen, wobei die an sich gegenüberliegenden Stirnflächen befindlichen Kontakte durch Kontaktplatten abgedeckt werden sollen, die gleichzeitig die Kontaktelemente darstellen.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß wenigstens eine der Kontakianordnungen als Isulierplatte mit Kontaktbehnen in Form einer gedruckten Schaltung ausgebildet ist.
Im folgenden ist der Gegenstand per Erfindung anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert. Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung die zusammengefaßten Zellen und deren Kontaktplatten ohne das später aufzusetzende Außengehäuse. Figur 2 a stellt einen Querschnitt durch das Batteriegehäuse mit eingelegten Zellen dar, Figur 2 b zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform einer Kontaktanordnung.
Figur 1 zeigt den aus sechs zylindrischen Zellen 1, 2, 3, 4, 5, 6 bestehenden Zellenblock sowie die oberen und unteren Kontaktplatten 7, 8. Zur besseren Übersicht ist im linken oberen Teil der Figur 1 die Kontaktplatte 7 um 1800 gedreht dargestellt, so daß die Zellenkontakte für den oberen Teil des Zellenblockes sichtbar werden. Rechts daneben befindet sich die Darstellung der oberen Kontaktplatte über der zur Endmontage vorbereiteten Batterie. Dabei werden die Kontaktplatten 7 und 8 in Richtung der Stirnflächen des Zellenblockes geschoben und durch ein quaderförmiges Batteriegehäuse zusammengehalten.
Auf die Darstellung des Batteriegehäuses wurde zwecks besserer Übersicht verzichtet. Es kann beispielsweise die gleichen Ab- messungen und Kontaktanordnungen wie die üblichen Gehäuse für SV-Batterien besitzen.
Gemäß Figur 1 sind jeweils drei zylindrische Zellen in zwei zueinander parallel verlaufenden Reihen angeordnet. Dabei sind dir positiven Pole der Zellen 1, 3, 5 einer ersten Reihe nach oben gerichtet, während sie bei den Zellen 2, 4, 6 der zweiten Reihe nach unten gerichtet sind. Auf diese Weise soll durch auf den oberen und unteren Stirnflächen der Zellen liegende #ontaktplatten 7, 8 auf möglichst einfache Weise eine elektrische Reihenschaltung der Zellen aufgebaut werden.
Die obere Kontaktplatte 7 besteht aus einer Leiterplatte mit einer gedruckten Schaltung der Kontaktbahnen 9, 10, 11, 12.
In die Kontaktbahnen 9 und 12 sind die Batterieendkontakte 13, 14 eingenietet. Die Kontaktplatte 7 ist durch ein bekanntes photochemisches Ätzverfahren mit den Leiterbahnen zu versehen, die anschließend durch ein galvanisches oder chemisches Verfahren vernickelt werden können. Es ist jedoch auch ~möglich, nach dem sogenannten Positivverfahren, die mit Kupferkaschieruns versehene Platte beispielsweise zunächst mit Nickel zu beschichten und sie denn anschließend zu ätzen. Weiterhin können jedoch such blankes Kupfer oder andere Beschichtungen, z. 8. aus Silber, eingesetzt werden.
Im unteren Teil der Figur 1 ist die Bo-denkontaktplatte 8 dargestellt. Sie besteht aus einer Bodenplette 18, die gleichzeitig den unteren Gehäuseabschluß bildet, sowie aus einem stegf#rmigen Federelement 19, auf dem T-förmige Kontaktträger 20, 21, 22 engeordnet sind. Auf den Kontaktträgern befinden sich KontaktstrEifen 15, 16, 17, die beispielsweise aus Nickelband oder vernickoltem Stahlband bestehen. An den jeweiligen äußeren Spitzen der Kontaktträger 20, 21, 22 sind die Enden der Kontaktstreifen uförmig umgebogen. Hontaktträger 21 befindet sich in der Mitte des Federelements 19, während die beiden äußeren Kontakttrger 20 umd 22 jeweils im Abstand eines Zellendurchmessers angeordnet sind.
Die Kraft des Federelements 19 reicht aus, um die obere und die untere Kontaktplatte jeweils fest auf die Zellenkontakte zu pressen.
Die Leiterbahnen 9 und 12 der oberen Kontaktplatte weisen im Bereich einer zwischen den Zellenreihen gedachten Mittellinie kreisförmige Öffnungen auf, in welche die Außenkontakte 13 und 14 eingenietet sind. Im Bereich der Leiterbahnen ist jeweils der Nietfalz der Außenkontakte 13 und 14 zu erkennen. Kontaktbahn 9 wird während der Montage mit dem positiven Pol der Zelle 1 verbunden, Kontaktbahn 12 an den negativen Pol der Zelle 6 angeschlossen. Die dazwischen liegenden Zellen sind in Serie geschaltet, wobei die Folge der Bezugsziffern dem Verlauf der Kontaktierung entspricht. So ist der negative Pol der Zelle 1 über Kontaktbahn 17 der unteren Kontaktplatte 8 mit dem positiven Pol der Zelle 2 verbunden, während der negative Pol dieser Zelle über Kontaktbahn 10 an den positiven Pol von Zelle 3 angeschlossen ist. Der negative Pol von Zelle 3 ist über Kontaktbahn 16 mit dem positiven Pol von Zelle 4 verbunden; der negative Pol der Zelle 4 ist über Kontsktbahn 11 an den positiven Pol der Zelle 5 angeschlossen. Kontaktbahn 15 stellt die Verbindung zwischen dem negativen Pol der Zelle 5 und dem positiven Pol von Zelle 6 her.
Im rechten oberen Teil der Figur 1 ist die obere Kontaktplatte 7 in ihrer richtigen Lage zwecks Montage gezeigt, wobei lediglich die beiden Endkontakte 13, 14 sichtbar sind. Die eigentlichen Kontaktbahnen befinden sich auf der Unterseite der Platte.
Figur 2 a zeigt einen Querschnitt durch das quaderförmige Batteriegehäuse 3 mit den eingelegten Einzelzellen. In dieser Figur ist allerdings nur die obere Reihe mit den Zellen 1, 3, 5 zu sehen. Oberhalb der positiven Zellenkontakte befindet sich die Kontaktplatte 7 mit denieinnenieteten Endkontakten 13, 14.
Die Wand des Gehäuses 23 ist am oberen Rand mit einem umlaufenden Falz 24 versehen, der die obere Kntaktplatte 7 festhält.
Unterhalb der Zellen ist die Bodenkontaktplatte 8 mit der Bodenplatte 18, dem Federelement 19 und den T-förmigen Kontaktträgern 20, 21, 22 zu erkennen. Die Bodenkontektplatte 8 wird durch die Wand des Gehäuses 23 und einen umlaufenden Falz 25 gehalten.
In Figur 2 b ist eine untere Kontaktplatte 29 dargestellt, die eine gedruckte Schaltung mit drei Kontaktatreifen enthält. Die Kontaktierung ist nach dem Prinzip der Bodenkontaktplatte gemäS Figur 4 bzw. Figur 2 a aufgebaut. Die Kontaktatreifen 26, 27, 28 entsprechen somit den Kontaktatreifen 15, 16, 17 der Figuren 1 und 2 a. Der Herstellung der Kontsktplatte 29 erfolgt nach dem bereits oben beschriebenen Photoätzverfahren.
Unterhalb der Kontaktplatte 29 befindet sich ein federndes Bauelement 30, das durch eine Bodenplatte 31 abgestützt ist.
Die Bodenplatte 31 wird durch einen Falz 25 am unteren Rand des Gehäuses 23 gehalten. Die Federkraft des Bauelementes 30 reicht zum Anpressen der oberen und der unteren Kontaktplatte an die jeweiligen Zellenkontakte aus, so daß eine sichere Kontaktierung gewährleistet ist.
Es ist weiterhin möglich, außer einer Serienschaltung, auch eine Perallelschaltung aller Zellen bzw. eine Gruppenschaltung mit Hilfe der oben beschriebenen Kontaktplatten vorzunehmen.
So können bei einer Gruppenschaltung jeweils zwei oder drei parallelgeschaltete Zellen zu einer Gruppe zusammengeschaltet werden. Die Gruppen können dann je nach Bedarf in Serie geschaltet werden.

Claims

Patentansprüche 1. Elektrische Batterie mit mehreren nebeneinanderliegenden zueinander parallel angeordneten zylindrischen Zellen, die in wenigstens zwei Schichten angeordnet sind und die auf beiden Seiten durch elektrische Kontaktanordnungen mitei.nander verbunden sind, auf denen sich Kontaktbahnen b#finden, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Kontaktenordnungen als Isolierpiatte (7, 29) mit Kontaktbahnen in Form einer gedruckten Schaltung ausgebildet ist.
2. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB wenigstens ein Endkontakt (13, 14) in die Isolierplatten (7) eingenistet ist.
3. Batterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Isolierpiatte (7) als Teil des Batterie gehäuses vorgesehen ist.
4. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Knntaktanordnungen (8) aus einer Bodenplatte (18) mit Federelement (19) und Kontaktträgern (20, 21, 22) besteht und daß auf die Kontaktträger hontaktatreifen (15, 16, 17) aufklemmt sind.