BE1031900B1

BE1031900B1 - Verbeterde zekering voor batterijcelhouder

Info

Publication number: BE1031900B1
Application number: BE20235689A
Authority: BE
Inventors: Bjorn Robbens
Original assignee: C Battery Bv
Priority date: 2023-08-18
Filing date: 2023-08-18
Publication date: 2025-03-17
Also published as: BE1031900A1

Abstract

De huidige uitvinding heeft betrekking op een accupack voor elektronische toestellen, bij voorkeur voor elektrische voertuigen zoals fietsen en/of motorfietsen, omvattende één of meerdere lagen, elke laag omvattende: een veelheid aan langwerpige elektrische cellen soldeervrij gehouden in de laag, met een positieve pool aan een eerste uiteinde, en een negatieve pool aan een tweede, tegenoverliggend uiteinde; een bovenste printplaat en een onderste printplaat omvattende een veelheid aan geleidende contactzones voor het elektrisch geleidend contacteren van de negatieve of positieve pool van de elektrische cellen; waarbij de bovenste- en onderste printplaat dubbelzijdig is, waarbij de bovenste- en onderste printplaat een celkant en een achterkant bezit, waarbij de elektrische cel op de celkant wordt voorzien, waarbij elke individuele cel minstens één contactzone bezit, waarbij de contactzone verbonden is met een zekeringsstrook, waarbij de zekeringsstrook voorzien is op de achterkant van de bovenste- en onderste printplaat.

Description

1 BE2023/5689

VERBETERDE ZEKERING VOOR BATTERIJCELHOUDER

TECHNISCH DOMEIN

De uitvinding heeft betrekking op accupacks met elektrische cellen, specifiek waarbij de cellen soldeervrij in het accupack vastgehouden worden. De accupacks dienen bij voorkeur als compacte, verwijderbare energiebron voor elektrische voertuigen, zoals elektrische fietsen en/of motorfietsen en/of brommers/scooters, maar kunnen evenzeer gebruikt worden voor wagens en dergelijke.

STAND DER TECHNIEK

Accupacks uit de stand der techniek omvatten een set van elektrische cellen die samen het nodige vermogen leveren aan een elektrisch toestel. In het verleden werden deze vast gesoldeerd in het pack, zodat bij problemen, de packs vaak weggegooid werden omdat dit economisch voordeliger was dan de deconstructie en oplossen van het probleem. Bovendien was er een grote kans dat bij de deconstructie, verdere schade werd gemaakt aan het pack, waardoor reparatie duurder werd of zelfs onmogelijk was zonder grootschalige vervanging van componenten. Ten slotte is het vervaardigen van accupacks op deze manier een technisch omslachtig proces.

Om deze reden wordt momenteel steeds meer ingezet op accupacks met verwijderbare elektrische cellen, die dus soldeervrij worden voorzien in het pack.

Deze packs zijn specifiek ontworpen om reparaties en vervangingen eenvoudig en niet-destructief te maken, in tegenstelling tot de oudere versies.

Een probleem dat zich echter opwerpt bij deze nieuwe types, is de gebrekkige zekerheid dat de elektrische cellen een betrouwbare elektrische verbinding maken met de rest van het pack, en dus stroom kunnen leveren. Waar de vastgesoldeerde cellen de facto een elektrische verbinding hadden, is dit in de nieuwe types een niet- gefixeerde verbinding, die onder invloed van omstandigheden zoals schokken, warmte, koude, plastische vervorming, materiaalmoeheid, te lijden heeft en zijn betrouwbaarheid kan verliezen, waardoor een aantal cellen plots niet meer in het circuit geschakeld zijn en het accupack slechts een lager vermogen kan leveren.

Verder is het belangrijk om te weten dat als de zekering doorbrandt, dit kan duiden op een fout in de elektronica van het apparaat of een defect in de accu zelf. De zekering moet in dit geval vervangen worden voordat het apparaat weer gebruikt

2 BE2023/5689 kan worden. Een gekend probleem met huidige packs is dat de zekering vaak geplaatst is in de accupack behuizing, waardoor deze niet zichtbaar en/of bereikbaar is. De behuizing moet dan volledig uit elkaar gehaald worden om te zien welke/of een zekering doorgebrand is. Bij klassieke accupacks is het voordeliger om heel het pack weg te gooien en/of te vervangen dan deze volledig uit elkaar te halen en de doorgebrande zekering te zoeken en vervangen.

Nog problematischer is het nagaan waar de schade zich bevindt. Dit betekent immers dat het accupack moet geopend worden, en de lagen gedemonteerd om de zekeringen te kunnen nakijken, stuk per stuk en laag per laag, wat een zeer arbeidsintensieve procedure is, en bovendien de mogelijkheid op fouten bij het demonteren en terug monteren, groter maakt.

De huidige uitvinding beoogt een oplossing te vinden voor tenminste enkele van bovenvermelde problemen.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

Tot dit doel verschaft de uitvinding een accupack met een verbeterde zekering volgens conclusie 1.

Voorkeuruitvoeringen zijn weergegevens in de vervolgconclusies 2 tot en met 14.

Het accupack bestaat typisch uit verschillende lagen, hoewel dit niet noodzakelijk het geval is. Een meerlagige structuur biedt het voordeel dat het pack compact gehouden kan worden, en tegelijkertijd de spanning per laag eenvoudig in serie gesloten kan worden om zo de gewenste totale spanning te bieden (en daarmee het gewenste vermogen). De lagen zijn onderling gestapeld met de bovenste printplaat van een onderliggende laag aanliggend aan de onderste printplaat van de bovenliggende laag.

Elke laag omvat aan de boven- en onderzijde een printplaat (bovenste en onderste, hoewel deze oriëntatie relatief is), typisch een PCB. Deze printplaat is voorzien van elektrisch geleidende contactzones die dienen voor het contacteren van de polen van de elektrische cellen, en is verder voorzien van geleidende paden om de contactzones naargelang de technische vereisten (vermogen, spanning, etc.) te verbinden.

Bij voorkeur is elk van de printplaten voorzien van een veelheid aan open houders, bij voorkeur eenstukkig voorzien per houder, vaak in een roosterstructuur (matrix, geschrankt of variaties hierop). Deze houders dienen voor het aligneren van de elektrische cellen met de contactzones op de printplaat. De openingen van de

3 BE2023/5689 houders zijn gedimensioneerd om de uiteinden van de cellen te ontvangen, zonder deze noodzakelijk te klemmen, hoewel dit mogelijk is. Door bijvoorbeeld een beperkte marge toe te laten (typisch grootteorde van enkele mm of minder) worden de cellen goed gealigneerd zonder de batterijen mechanisch te belasten. Deze houders zorgen er ook voor dat laterale druk en krachten opgevangen worden en de batterijen niet kunnen beschadigen, en geven een bijkomende structurele stevigheid aan de typisch gevoelige printplaten. De houders zijn uit een elektrisch slecht geleidend materiaal vervaardigd.

De tegenoverstaande printplaten zijn zodanig geconfigureerd dat er per elektrische cel een contactzone voorzien is op elke printplaat, de ene geschikt voor het contacteren van de positieve pool van de cel, en de andere voor het contacteren van de negatieve pool. De contactzones van de bovenste en onderste printplaat hebben dus gespiegelde posities, maar de gespiegelde contactzones zijn geschikt voor het contacteren van een onderling verschillende pool van de cel.

Op de achterkant van de printplaat, aan de eerste contactzone is een zekeringsstrook voorzien. De zekeringsstrook is voorzien van één of meerdere geleidende sporen, waarbij de geleidende contactzones verbonden zijn met geleidende sporen. Wanneer een te grote stroom door het circuit stroomt zullen de sporen op de zekeringsstrook gaan verdampen waardoor het circuit geïsoleerd wordt. Het grote voordeel hierbij is dat dit zichtbaar is op de achterkant van de printplaat. Hierdoor zal het accupack niet volledig uit elkaar gehaald moeten worden. Bijkomend is het dan ook zeer eenvoudig om een nieuwe zekering aan te leggen.

Tussen de twee printplaten van een laag worden de elektrische cellen van deze laag gehouden. Deze cellen zijn veelal langwerpige, staafvormige batterijen, met een cilindrische uitstulping aan een eerste uiteinde die de positieve pool is van de batterij (zogenaamde kathode bij Lithium-ion batterijen) en een vlak, geleidend oppervlak aan het overstaande uiteinde die de negatieve pool vormt in de praktijk (zogenaamde anode). De zijwanden zijn voorzien van een isolerende laag.

De contactzones zijn voorzien van twee of meerdere geleidende, verende vingers, die elastische vervorming toelaten in een richting loodrecht op de printplaat (weliswaar niet alleen in die richting). Dit laat toe om de vingers te laten ‘inbuigen’ door de druk van een cel die contact maakt met die contactzone. Deze vervormbaarheid compenseert enerzijds voor variaties in totale lengte van de cellen (zodat deze steeds contact kunnen maken, zonder - tenzij bij extremere variaties — de vingers te beschadigen of niet langer te contacteren te allen tijde), en anderzijds

4 BE2023/5689 voor eventuele bewegingen van de cellen (plotse beweging van het pack). Het voorzien van meerdere vingers laat een grotere stroom door, zorgt voor redundantie in contact en dient tevens om de cel te helpen centreren, doordat de vingers deze gecentreerd houden.

BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN

Figuur 1 toont een schematische weergave van een celkant ven een printplaat volgens een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding.

Figuur 2 toont een schematische weergave van een achterkant van een printplaat volgens een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING

Tenzij anders gedefinieerd hebben alle termen die gebruikt worden in de beschrijving van de uitvinding, ook technische en wetenschappelijke termen, de betekenis zoals ze algemeen begrepen worden door de vakman in het technisch veld van de uitvinding. Voor een betere beoordeling van de beschrijving van de uitvinding, worden de volgende termen expliciet uitgelegd. “Een”, ”de” en “het” refereren in dit document aan zowel het enkelvoud als het meervoud tenzij de context duidelijk anders veronderstelt. Bijvoorbeeld, “een segment” betekent een of meer dan een segment.

Wanneer “ongeveer” of “rond” in dit document gebruikt wordt bij een meetbare grootheid, een parameter, een tijdsduur of moment, en dergelijke, dan worden variaties bedoeld van +/-20% of minder, bij voorkeur +/-10% of minder, meer bij voorkeur +/-5% of minder, nog meer bij voorkeur +/-1% of minder, en zelfs nog meer bij voorkeur +/-0.1% of minder dan en van de geciteerde waarde, voor zoverre zulke variaties van toepassing zijn in de beschreven uitvinding. Hier moet echter wel onder verstaan worden dat de waarde van de grootheid waarbij de term “ongeveer” of “rond” gebruikt wordt, zelf specifiek wordt bekendgemaakt.

De termen “omvatten”, “omvattende”, “bestaan uit”, “bestaande uit”, “voorzien van”, “bevatten”, “bevattende”, “inhouden”, “inhoudende” zijn synoniemen en zijn inclusieve of open termen die de aanwezigheid van wat volgt aanduiden, en die de aanwezigheid niet uitsluiten of beletten van andere componenten, kenmerken, elementen, leden, stappen, gekend uit of beschreven in de stand der techniek.

Het citeren van numerieke intervallen door de eindpunten omvat alle gehele getallen, breuken en/of reële getallen tussen de eindpunten, deze eindpunten inbegrepen.

In een eerste aspect betreft de uitvinding een accupack zoals beschreven in de samenvatting van de uitvinding. 5 De voordelen van het voorgestelde systeem liggen onder meer in de stevigheid waarmee de afzonderlijke lagen onderling verbonden worden, en verankerd zijn ten aan de behuizing van het accupack, en tegelijk eenvoudig toelaten om de lagen terug los te maken van de behuizing en elkaar, en open te maken. Het grote voordeel van de huidige uitvinding is dat de zekeringsstrook voorzien is op de achterkant van een printplaat. De één of meer ingebouwde zekeringssporen, voorzien op de zekeringsstrook, zijn ontworpen om te voorkomen dat een te hoge stroomstoot de rest van het elektrische circuit beschadigt. Als er te veel stroom door het circuit stroomt, zullen de zekeringssporen verdampen en de stroomkring onderbreken.

Hierdoor raakt de cel geïsoleerd, wat helpt voorkomen dat er schade ontstaat aan andere componenten in het circuit. Wanneer een zekeringsspoor is verdampt, is dit te zien op de achterkant van de printplaat, dit resulteert in een zeer gemakkelijke visuele controle van het accupack. Het accupack moet niet volledig uit elkaar gehaald worden, Het heraanleggen van de zekering zal een stuk makkelijk zijn dan in een klassiek accupack omdat de zekering gemakkelijker bereikbaar is.

In een voorkeurdragende is de bovenste- en onderste printplaat dubbelzijdig en bezit een celkant en een achterkant. De celkant wordt gericht naar de elektrische cel, en elke individuele cel bezit minstens één contactzone. Meerlagige printplaten zijn gunstig voor sommigen vanwege de grotere capaciteit van de complexiteit die zij aankunnen.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm bezit de bovenste printplaat eerste geleidende contactzones op de celkant voor het elektrisch geleidend contacteren van de positieve polen en een tweede geleidende contactzones op de celkant voor het elektrisch geleidend contacteren van de negatieve polen.

In een voorkeurdragende uitvoeringvorm omvat elke geleidende contactzone, zowel de eerste geleidende contactzone als de tweede geleidende contactzone op de celkant, twee of meer geleidende verende vingers. De contactzones zijn voorzien van twee of meerdere geleidende, verende vingers, die elastische vervorming toelaten in een richting loodrecht op de printplaat (weliswaar niet alleen in die richting). Dit laat toe om de vingers te laten ‘inbuigen’ door de druk van een cel die contact maakt met

6 BE2023/5689 die contactzone. Deze vervormbaarheid compenseert enerzijds voor variaties in totale lengte van de cellen (zodat deze steeds contact kunnen maken, zonder - tenzij bij extremere variaties — de vingers te beschadigen of niet langer te contacteren te allen tijde), en anderzijds voor eventuele bewegingen van de cellen (plotse beweging van het pack). Het voorzien van meerdere vingers laat een grotere stroom door, zorgt voor redundantie in contact en dient tevens om de cel te helpen centreren, doordat de vingers deze gecentreerd houden.

Voor het contacteren van de positieve polen, is het belangrijk dat de vingers zich tangentieel uitstrekken rond het middelpunt. De positieve pool van een cel is typisch voorzien van een centrale protrusie, waardoor het ‘flankeren’ van de protrusie met de vingers, zeker bij drie, vier, vijf, zes of meer vingers, bijkomend zorgt voor het centreren van de cel, maar vooral dat bij een afwijkende positie van de cel ten opzichte van de contactzone, er nog steeds een aantal van de vingers een contact onderhouden met de pool. Voor het contacteren van de negatieve polen, is de oriëntatie van de vingers van minder belang, gezien de negatieve pool zich typisch uitstrekt over heel de onderzijde van de cel, en betreft. Bij voorkeur staan de verende vingers symmetrisch verdeeld rondom het middelpunt van de contactzone.

In een verdere voorkeurdragende uitvoeringsvorm omvatten, en bij voorkeur bevatten, de verende vingers koper, of een koperlegering. Dit biedt voldoende sterkte, garanderen een goede vering en elastische vervorming, en daarmee een betrouwbaar contacteren aan de cellen, en biedt de gewenste elektrische karakteristieken.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is elke geleidende contactzone, zowel de eerste als de tweede geleidende contactzone, cirkelvormig. Een geleidende contactzone is bij voorkeur cirkelvormig omdat dit een efficiëntere verdeling van de stroomverdeling biedt in vergelijking met andere vormen. Omdat de stroom in een cirkel gelijkmatig wordt verdeeld, wordt de kans op oververhitting of andere problemen met de stroomverdeling verminderd. De ruimte op de printplaat wordt tevens ook efficiënt benut. Een cirkelvormige geleidende contactzone neemt minder ruimte in beslag dan bijvoorbeeld een rechthoekige geleidende contactzone, waardoor er meer ruimte beschikbaar is voor andere componenten op de printplaat.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is elke geleidende contactzone, zowel de eerste als de tweede geleidende contactzone voorzien van een verticale interconnectie toegang (VIA) in het middelpunt van de geleidende contactzone. De

VIA in het middelpunt van de geleidende contactzone wordt gebruikt om een

7 BE2023/5689 verbinding te maken tussen de geleidende contactzone op de celkant en de achterkant van de printplaat.

In een meest voorkeurdragende uitvoeringsvorm is elke eerste geleidende contactzone verder voorzien van een eerste ring van VIA's gepositioneerd aan een buiten rand van de eerste geleidende contactzone, waarbij aangrenzend aan deze geleidende contactzone een ringvormige soldeermaskerlaag voorzien is.

Aangrenzend aan genoemde ringvormige soldeermaskerlaag is een geleidende buitenring voorzien. De geleidende buitenring voorzien is van een tweede ring van

VIA's.

Een ring van VIA's, ook wel bekend als een annulus of ringvormige VIA, wordt gebruikt om een verbinding te maken tussen verschillende lagen van de printplaat.

De ringvormige configuratie van de VIA's wordt gekozen omdat het een efficiënte manier is om verbinding te maken tussen verschillende lagen zonder dat dit ten koste gaat van de prestaties van het systeem. De ringvormige configuratie van de VIA's helpt bij het efficiënt gebruiken van de ruimte op de printplaat door een groot aantal verbindingen te kunnen maken binnen een relatief klein gebied.

Hoe groter de geleidende contactzone, hoe minder weerstand er is tussen de componenten en de printplaat, wat kan leiden tot een betere prestatie van het circuit.

Dit betekent dat stromen efficiënter door het circuit kunnen stromen. Dit kan ook helpen om de levensduur van de componenten te verlengen en problemen met oververhitting te voorkomen. Bovendien kan een grotere geleidende contactzone bijdragen aan een betere betrouwbaarheid van de printplaat, aangezien er minder weerstand is in de contactpunten wat kan leiden tot oxideren of roest. Hoe groter de geleidende buitencirkel, hoe breder de seriële verbindingen tussen elke groep cellen kan zijn. Elke seriële verbindingen tussen elke p-groep is zo breed mogelijk en voorzien van koper om een spanningsval te voorkomen. De hoeveelheid koperlagen en de dikte van het gedeponeerde koper kunnen in de productie worden aangepast om de beste prestatie/kostenverhouding voor de toepassing te bereiken.

De soldeermaskerlaag is een dunne isolerende laag die wordt aangebracht op de oppervlakken van een printplaat, waar geen elektronische componenten worden geplaatst. Deze laag is bij voorkeur groen van kleur. Deze laag is onder andere om te voorkomen dat soldeer niet op de niet-bedoelde oppervlakken komt tijdens het solderen van de componenten op de printplaat. De soldeermaskerlaag dient verder ook als bescherming tegen omgevingsinvloeden zoals corrosie, hitte, stof, vocht en

8 BE2023/5689 meer. Dit verhoogt de betrouwbaarheid van de printplaat en zal de levensduur van de componenten verlengen.

In een andere uitvoeringsvorm bezit de bovenste printplaat eerste geleidende contactzones op de celkant voor het elektrisch geleidend contacteren van de positieve polen, waarbij elke eerste geleidende contactzone voorzien is van een VIA in een middelpunt van de eerste geleidende contactzone, waarbij elke eerste geleidende contactzone voorzien is van een eerste ring van VIA's gepositioneerd aan een buiten rand van de eerste geleidende contactzone, waarbij aangrenzend aan deze geleidende contactzone een ringvormige soldeermaskerlaag voorzien is.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm bezit de bovenste printplaat eerste geleidende contactzones op de achterkant van de bovenste printplaat, overeenkomstig gepositioneerd met de eerste geleidende contactzones van de celkant, waarbij een waarbij aangrenzend aan elke geleidende contactzone een ringvormige soldeermaskerlaag voorzien is, waarbij deze ringvormige soldeermaskerlaag wordt onderbroken door een zekeringsstrook, waarbij aangrenzend aan genoemde ringvormige soldeermaskerlaag een geleidende buitenring voorzien is, waarbij genoemde geleidende buitenring voorzien is van een tweede ring van VIA's, overeenkomstig met de VIA's van de celkant van de bovenste printplaat.

In een andere uitvoeringsvorm bezit de bovenste printplaat eerste geleidende contactzones op de achterkant van de bovenste printplaat, overeenkomstig gepositioneerd met de eerste geleidende contactzones van de celkant, waarbij een waarbij aangrenzend aan elke geleidende contactzone een ringvormige soldeermaskerlaag voorzien is, waarbij deze ringvormige soldeermaskerlaag wordt onderbroken door een zekeringsstrook.

In een verdere voorkeurdragende uitvoeringsvorm heeft de zekeringsstrook een lange strookvorm, zich uitstrekkend volgens een straal van de ringvormige soldeermaskerlaag, waarbij de zekeringsstrook voorzien is van één of meerdere geleidende sporen, waarbij de geleidende contactzones verbonden zijn met geleidende sporen. Er zijn verschillende materialen die geleidende sporen van een zekeringsstrook kunnen bevatten die kunnen verdampen bij een te hoge stroom. Een veelgebruikt materiaal voor dit doel is fusie-verdampingsmateriaal zoals lood-fosfaat- verbindingen. Deze materialen hebben een specifiek smeltpunt, meestal tussen 180- 200°C, en zullen verdampen als de stroom boven een bepaalde drempelwaarde komt testaan. Hierdoor zal de elektrische verbinding worden verbroken en zal de stroom

9 BE2023/5689 worden onderbroken. Er zijn ook andere soorten geleidende sporen die kunnen verdampen bij een te hoge stroom zoals: polyfuse, PTC-resistor, MEMS-relais enzovoort.

In een verdere voorkeurdragende uitvoeringsvorm heeft een buitenomtrek van de ringvormige soldeermaskerlaag van de achterkant van de bovenste printlaat tot een buitenomtrek van de eerste geleidende contactzone een ratio van minstens 0.5 en hoogstens 0.8.

De deze voorkeurdragende ratio's zijn ideaal omdat ze een optimale balans bieden tussen bescherming van de geleidende contactzone tegen onbedoelde soldeerbewerkingen en toegang tot de geleidende contactzone voor bedoelde soldeerbewerkingen. Een ratio van minstens 0.4 en hoogstens 0.9, en de bij voorkeur nog specifiekere ratio's, kan bijvoorbeeld voldoende ruimte bieden voor een soldeerpen om de geleidende contactzone te bereiken zonder dat er te veel soldeermasker op de geleidende contactzone zit, waardoor het solderen lastig kan worden. Maar tegelijkertijd is het wel groot genoeg om een significant deel van de geleidende contactzone te beschermen tegen onbedoelde soldeerbewerkingen.

In een verdere voorkeurdragende uitvoeringsvorm heeft de zekeringsstrook minimaal 2% en maximaal 10% van een totale oppervlakte van de ringvormige soldeermaskerlaag, bij voorkeur minimaal 3% en maximaal 9%, bij voorkeur minimaal 4% en maximaal 8%, bij voorkeur minimaal 5% en maximaal 7%. Dit is de optimale grootte van de zekeringsstrook. De grootte van een zekeringsstrook werd gekozen op basis van een aantal factoren, waaronder de grootte van de geleidende contactzone waar de zekeringsstrook voor bedoeld is, de stroomsterkte die verwacht wordt en de tolerantie van de applicatie voor belemmering van toegang tot de geleidende contactzone.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm bezit de bovenste printplaat tweede geleidende contactzones op de celkant voor het elektrisch geleidend contacteren van de negatieve polen, waarbij elke tweede geleidende contactzone voorzien is van een

VIA in een middelpunt van de tweede geleidende contactzone, waarbij elke tweede geleidende contactzone voorzien is van een ring van VIA's gepositioneerd tussen de verende vingers en een buitenomtrek van de tweede geleidende contactzone.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm bezit de bovenste printplaat tweede geleidende contactzones op de achterkant, waarbij elke tweede geleidende

10 BE2023/5689 contactzone een middelpunt VIA en een eerste ring van VIA's omvat, overeenkomstig gepositioneerd met die van de tweede geleidende contactzones van de celkant.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm zijn de eerste geleidende contactzones in rijen voorzien op de bovenste printplaat en de tweede geleidende contactzones in rijen voorzien op de onderste printplaat, waarbij de elektrische cellen per rij voorzien worden volgens eenzelfde oriëntatie qua positieve en negatieve pool, en waarbij de oriëntatie bij opeenvolgende rijen verschillend is. Door de cellen alternerend te voorzien in rijen met de positieve en negatieve pool per rij in dezelfde richting, kunnen de cellen in serie geschakeld worden via de printplaten, op een eenvoudige manier, wat niet mogelijk is in de stand der techniek, waar de cellen per laag in dezelfde richting voorzien worden. Dit leidt tot een eenvoudiger ontwerp van de printplaten in de huidige uitvinding ten opzichte van de gekende systemen, waar in de huidige versie de rijen aan elkaar worden doorverbonden, zodanig dat de printplaat steeds positieve met negatieve polen verbindt.

In een verder voorkeurdragende uitvoeringsvorm, zijn de geleidende contactzones per groep onderling parallel geschakeld. Het parallel schakelen van de cellen per rij zorgt ervoor dat de nodige stroom voorzien kan worden.

In een verder voorkeurdragende uitvoeringsvorm, zijn de opeenvolgende rijen onderling afwisselend elektrisch verbonden en geïsoleerd. Hierbij is het elektrisch verbonden en geïsoleerd zijn van de opeenvolgende rijen geïnverteerd tussen de bovenste en onderste printplaat, waardoor de rijen in serie verbonden zijn. Zoals aangegeven wordt op die manier een eenvoudige schakeling gecreëerd met de gewenste stroom- en spanningskarakteristieken, waarbij de printplaten eenvoudig kunnen aangepast worden, en er bovendien geen bijkomende componenten nodig zijn.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is onderste printplaat gelijkvormig is aan de bovenste printplaat.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm omvat het accupack meerdere lagen in een gestapelde configuratie, waarbij de lagen onderling verbonden worden. Op deze manier kan een gewenste capaciteit van het accupack bekomen worden. Bovendien zorgen de lagen door een onderlinge verankering voor de structurele integriteit van het accupack, dat typisch in een afzonderlijke behuizing wordt voorzien.

11 BE2023/5689

In een verder voorkeurdragende uitvoeringsvorm wordt minstens één isolatorlaag voorzien tussen twee opeenvolgende lagen, bij voorkeur tussen elke twee opeenvolgende lagen. De lagen worden aan boven- en onderzijde begrensd door de printplaten. Tussen de bovenste printplaat van een eerste laag en de onderste printplaat van een tweede bovenliggende laag, wordt dus minstens één isolatorlaag voorzien. Bij voorkeur worden meerdere isolatorlagen voorzien tussen de opeenvolgende lagen. Deze zorgen ervoor dat de printplaten voldoende afgeschermd worden van elkaar, zowel elektrisch, maar ook op vlak van verhitting.

In wat volgt, wordt de uitvinding beschreven a.d.h.v. niet-limiterende figuren die de uitvinding illustreren, en die niet bedoeld zijn of geïnterpreteerd mogen worden om de omvang van de uitvinding te limiteren.

FIGUREN

Figuur 1 toont de celkant van een printplaat (1). Op de celkant van de printplaat (1) zijn alternerende rijen van geleidende zones contactzones waar te nemen. Een eerste soort rij omvat eerste geleidende contactzones (2) voor het elektrisch geleidend contacteren van de positieve polen. Een tweede soort rij omvat tweede geleidende (9) contactzones voor het elektrisch geleidend contacteren van de negatieve polen.

De eerste geleidende contactzone (2) is cirkelvormig en voorzien van een verticale interconnectie toegang (VIA) (3) in het middelpunt van de eerste geleidende contactzone (2). Elke eerste geleidende contactzone (2) is verder voorzien van bij voorkeur drie geleidende verende vingers (4). De geleidende verende vinger (4) zijn rechthoekig en staan met een lange zijde naar het middelpunt gepositioneerd.

Vervolgens is een eerste ring van VIA's (5) voorzien richting de buiten rand van de eerste geleiden contactzone (2). Aangrenzend op de eerste geleidende contactzone (2) is een ringvormige soldeermaskerlaag (6) voorzien. Aangrenzend aan deze soldeermaskerlaag (6) is een geleidende buitenring (7) voorzien. Op deze geleidende buitenring is een tweede ring van VIA's (8) waarneembaar.

De tweede geleidende contactzones (9) is cirkelvormig een voorzien van een VIA (10) in het middelpunt van de tweede geleidende contactzone (9). Elke tweede geleidende — contactzone (9) is verder voorzien van bij voorkeur drie geleidende verende vingers (4). De geleidende verende vingers zijn rechthoekig en staan met een korte zijde naar het middelpunt gepositioneerd. Vervolgens is een ring van VIA's (11) gepositioneerd tussen de verende vingers (4) en een buitenomtrek van de tweede geleidende contactzone (9).

12 BE2023/5689

Figuur 2 toont de achterkant van een printplaat (1). Op de achterkant printplaat (1) zijn alternerende rijen van geleidende zones contactzones waar te nemen. Een eerste rj omvat eerste geleidende contactzones (2) voor het elektrisch geleidend contacteren van de positieve polen. Een tweede rij omvat tweede geleidende (9) contactzones voor het elektrisch geleidend contacteren van de negatieve polen, en zo verder.

De eerste geleidende contactzone (2) is cirkelvormig en voorzien van een (VIA) (3) in het middelpunt van de eerste geleidende contactzone (2), deze VIA (3) komt overeen met de VIA (3) van het middelpunt van de celkant van de printplaat.

Vervolgens is aangrenzend aan de eerste geleidende contactzone (2) een cirkelvormige soldeermaskerlaag (12) voorzien. Tussen de soldeermaskerlaag (12) en de VIA (3) op het middelpunt van de eerste geleidende contactzone is een eerste ring (5) van VIA's gepositioneerd. Verder wordt de ringvormige soldeermaskerlaag (12) onderbroken door een zekeringsstrook (13). Aangrenzend aan de soldeermaskerlaag (12) ligt een geleidende buitenring (7), waarbij de geleidende buitenring (7) voorzien is van een tweede ring van VIA's (8). De VIA's van de eerste ring (5) en de tweede ring (8) van de achterkant van de printplaat (1) zijn telkens overeenkomstig met de VIA's van de eerste ring (5) en de tweede ring (8) van de celkant van de printplaat.

De tweede geleidende contactzones (9) is cirkelvormig en voorzien van een VIA (10) in het middelpunt van de tweede geleidende contactzone (9), deze VIA (10) komt overeen met de VIA (10) van het middelpunt van de celkant van de printplaat. Verder is op de tweede geleidende contactzone (9) een ring van VIA's (11) voorzien, overeenkomstig gepositioneerd met die van de tweede geleidende contactzones van de celkant van de printplaat.

Zowel op figuur 1 als op figuur 2 zijn parallelle verbindingen (14) tussen de cellen binnen een P-groep te zien. Ook zijn er seriële verbindingen (15) waarneembaar tussen elke p-groep met gebruikmaking van zo breed mogelijk koper om spanningsval te voorkomen. Verder zijn er gemarkeerde gaten (16) waarneembaar, deze gaten tonen de plaats van de compressiebouten/spaken. Tenslotte tonen figuren 1 en 2 de vermogensuitgangsklemmen (17), deze zijn parallel geschakeld voor hogere stroombelastbaarheid.

Claims

13 BE2023/5689 CONCLUSIES

1. Accupack voor elektronische toestellen, bij voorkeur voor elektrische voertuigen zoals fietsen en/of motorfietsen, omvattende één of meerdere lagen, elke laag omvattende:

a. een veelheid aan langwerpige elektrische cellen soldeervrij gehouden in de laag, met een positieve pool aan een eerste uiteinde, en een negatieve pool aan een tweede, tegenoverliggend uiteinde;

b. een bovenste printplaat omvattende een veelheid aan geleidende contactzones voor het elektrisch geleidend contacteren van de positieve of negatieve pool van de elektrische cellen;

c. een onderste printplaat omvattende een veelheid aan geleidende contactzones voor het elektrisch geleidend contacteren van de negatieve of positieve pool van de elektrische cellen; waarbij de bovenste- en onderste printplaat (1) dubbelzijdig is, waarbij de bovenste- en onderste printplaat (1) een celkant en een achterkant bezit, waarbij de elektrische cel op de celkant wordt voorzien, waarbij elke individuele cel minstens één contactzone bezit, waarbij de contactzone verbonden is met een zekeringsstrook (13), waarbij de zekeringsstrook (13) voorzien is op de achterkant van de bovenste- en onderste printplaat (1), waarbij een eerste geleidende contactzone (2) voorzien is van een eerste ring van verticale interconnectie toegangen (VIA's) (5) gepositioneerd aan een buiten rand van de eerste geleidende contactzone (2), waarbij aangrenzend aan de eerste geleidende contactzone (2) een ringvormige soldeermaskerlaag (6,12) voorzien is, waarbij deze ringvormige soldeermaskerlaag (12) wordt onderbroken door de zekeringsstrook (13), waarbij aangrenzend aan genoemde ringvormige soldeermaskerlaag (6,12) een geleidende buitenring (7) is voorzien, waarbij genoemde geleidende buitenring (7) voorzien is van een tweede ring van VIA's (8).

2. Accupack volgens conclusie 1, waarbij de bovenste printplaat (1) eerste geleidende contactzones (2) bezit op de celkant voor het elektrisch geleidend contacteren van de positieve polen, waarbij elke eerste geleidende contactzone (2) twee of meer geleidende verende vingers (4) omvat, waarbij elke eerste geleidende contactzone (2) cirkelvormig is, waarbij elke eerste geleidende contactzone voorzien is van een VIA (3) in een middelpunt van de eerste geleidende contactzone (2).

14 BE2023/5689

3. Accupack volgens één der voorgaande conclusie 1 tot 2, waarbij de bovenste printplaat (1) eerste geleidende zones (2) bezit op de achterkant van de bovenste printplaat (1), overeenkomstig gepositioneerd met de eerste geleidende contactzones (2) van de celkant.

4, Accupack volgens één der voorgaande conclusies 1 tot 3, waarbij genoemde zekeringsstrook (13) wordt gevormd in een lange strookvorm, zich uitstrekkend volgens een straal van de ringvormige soldeermaskerlaag (12), waarbij de zekeringsstrook (13) voorzien is van één of meerdere geleidende sporen, waarbij de geleidende contactzones verbonden zijn met geleidende sporen.

5. Accupack volgens één der voorgaande conclusies 1 tot 4, waarbij een buitenomtrek van de ringvormige soldeermaskerlaag (12) van de achterkant van de bovenste printlaat (1) tot een buitenomtrek van de eerste geleidende contactzone (2) een ratio heeft van minstens 0.5 en hoogstens 0.8.

6. Accupack volgens één der voorgaande conclusie 1, 3 of 4, waarbij de zekeringsstrook (13) minimaal 2% en maximaal 10% van een totale oppervlakte van de ringvormige soldeermaskerlaag (12) van de achterkant van de bovenste printplaat bezit.

7. Accupack volgens één van de voorgaande conclusie 1 tot 6, waarbij de bovenste printplaat (1) tweede geleidende contactzones (9) bezit op de celkant voor het elektrisch geleidend contacteren van de negatieve polen, waarbij elke tweede geleidende contactzone (9) twee of meer geleidende verende vingers (4) omvat, waarbij elke tweede geleidende contactzone (9) cirkelvormig is, waarbij elke tweede geleidende contactzone (9) voorzien is van een VIA (10) in een middelpunt van de tweede geleidende contactzone (9), waarbij elke tweede geleidende contactzone (9) voorzien is van een ring van VIA's (11) gepositioneerd tussen de verende vingers (4) en een buitenomtrek van de tweede geleidende contactzone (9).

8. Accupack volgens één der voorgaande conclusies 1 tot 7, waarbij de bovenste printplaat (1) tweede geleidende contactzones (9) bezit op de achterkant, waarbij elke tweede geleidende contactzone (9) een middelpunt VIA (10) en

15 BE2023/5689 een ring van VIA's (11) omvat, overeenkomstig gepositioneerd met die van de tweede geleidende contactzones (9) van de celkant.

9. Accupack volgens één van de voorgaande conclusies 1 tot 8, waarbij eerste geleidende contactzones (2) in rijen voorzien zijn op de bovenste printplaat (1) en waarbij tweede geleidende contactzones (9) in rijen voorzien zijn op de bovenste printplaat (1), waarbij de elektrische cellen per rij voorzien worden volgens eenzelfde oriëntatie qua positieve en negatieve pool, en waarbij de oriëntatie bij opeenvolgende rijen verschillend is.

10.Accupack volgens één der voorgaande conclusies 1 tot 9, waarbij de geleidende contactzones per groep onderling parallel geschakeld zijn.

11.Accupack volgens één der voorgaande conclusie 1 tot 10, waarbij de opeenvolgende rijen onderling afwisselend elektrisch verbonden en geïsoleerd zijn, en waarbij het elektrisch verbonden en geïsoleerd zijn van de opeenvolgende rijen geïnverteerd is tussen de bovenste en onderste printplaat, waardoor de rijen in serie verbonden zijn.

12. Accupack volgens één der voorgaande conclusies 1 tot 11, waarbij de onderste printplaat gelijkvormig is aan de bovenste printplaat (1).

13. Accupack volgens één van de voorgaande conclusies 1 tot 12, waarbij het accupack meerdere lagen omvat in een gestapelde configuratie, en waarbij de lagen onderling verbonden worden.

14. Accupack volgens één der voorgaande conclusie 1 tot 13, waarbij minstens één isolatorlaag voorzien wordt tussen twee opeenvolgende lagen.