BR102016028189B1 - BATTERY ARRANGEMENT - Google Patents
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Abstract
ARRANJO DE BATERIAS. A presente invenção diz respeito a um arranjo de baterias (10) de modo especial para um veículo a motor, com uma pluralidade de células de bateria (12) para armazenamento de energia elétrica, em que as células de bateria (12) dispõem sempre de dois contatos elétricos (14, 16), de uma placa de circuito impresso (18) com uma pluralidade de elementos estruturais placa de circuito impresso ( 18) conectada aos contatos elétricos ( 14, elétricos, em que a está eletricamente 16) das células de bateria (12) e em que a placa de circuito impresso (18) dispõe de duas superfícies opostas (20, 22) e de, pelo menos, uma superfície lateral (24) que une as duas superfícies (20, 22) uma à outra, em que na superfície lateral (24) é formada, pelo menos, uma superfície de contato (26) e que a superfície de contato (26) metálica está eletricamente conectada com, pelo menos, um dos contatos elétricos (14, 16) das células de bateria (16) por meio de uma conexão com fio de conexão (28).BATTERY ARRANGEMENT. The present invention relates to a battery arrangement (10) especially for a motor vehicle, with a plurality of battery cells (12) for storing electrical energy, the battery cells (12) always having two electrical contacts (14, 16), of a printed circuit board (18) with a plurality of structural elements printed circuit board (18) connected to the electrical contacts (14, electrical, in which the is electrically 16) of the cells of battery (12) and wherein the printed circuit board (18) has two opposite surfaces (20, 22) and at least one lateral surface (24) which connects the two surfaces (20, 22) to one another , wherein at least one contact surface (26) is formed on the lateral surface (24) and that the metallic contact surface (26) is electrically connected with at least one of the electrical contacts (14, 16) of the battery cells (16) via a connecting wire connection (28).
Description
[001] A presente invenção se refere a um arranjo de baterias e, em especial, para um veículo a motor, com uma pluralidade de células de bateria para armazenamento de energia elétrica, em que as células de bateria dispõem sempre de dois contatos elétricos, e com uma placa de circuito impresso com uma pluralidade de elementos estruturais elétricos, em que a placa de circuito impresso está eletricamente conectada aos contatos elétricos das células de bateria e em que a placa de circuito impresso dispõe de duas superfícies opostas e de, pelo menos, uma superfície lateral que une as duas superfícies uma à outra.[001] The present invention relates to an arrangement of batteries and, in particular, for a motor vehicle, with a plurality of battery cells for storing electrical energy, in which the battery cells always have two electrical contacts, and with a printed circuit board having a plurality of electrical structural elements, wherein the printed circuit board is electrically connected to the electrical contacts of the battery cells and wherein the printed circuit board has two opposing surfaces and at least , a lateral surface that joins the two surfaces to each other.
[002] No campo da técnica de células de bateria, e, em especial, de baterias para veículos a motor, já é conhecido conectar células de bateria individuais, eletricamente separadas, a uma unidade de gerenciamento de baterias, a fim de medir a tensão das células das várias células de bateria individuais e a fim de, eventualmente, equilibrar as cargas entre as várias células de bateria. Algo que se torna particularmente vantajoso no caso de baterias de íons de lítio.[002] In the field of battery cell technology, and in particular batteries for motor vehicles, it is already known to connect individual, electrically separate battery cells to a battery management unit in order to measure the voltage of the cells of the various individual battery cells and in order to eventually balance the charges between the various battery cells. Something that becomes particularly advantageous in the case of lithium-ion batteries.
[003] Por regra geral, as células de bateria de arranjos de baterias comuns são conectadas com a unidade de gerenciamento de baterias com condutores lamelares ou conjuntos de cabos, para ser possível se monitorar separadamente as células de bateria e equilibrar suas cargas. Nesses casos, por regra geral, os conjuntos de cabos ou condutores lamelares são soldados a contatos das células de bateria.[003] As a general rule, battery cells of common battery arrays are connected to the battery management unit with lamellar conductors or cable assemblies, in order to be able to separately monitor the battery cells and balance their charges. In such cases, as a general rule, the sets of cables or lamellar conductors are soldered to the contacts of the battery cells.
[004] Do estado da técnica também já é conhecido o método segundo o qual as várias células de baterias individuais são conectadas umas com as outras por meio de conexão com fios de conexão, sendo conectadas com uma placa de circuito impresso por meio de conexão com fios de conexão. Assim, por exemplo, se conhece já um arranjo de baterias como esse, com uma placa de circuito impresso, do documento US 2013/0236745 A1.[004] It is also known from the state of the art the method according to which the various individual battery cells are connected with each other by means of connection with connection wires, being connected with a printed circuit board by means of connection with connecting wires. Thus, for example, an arrangement of batteries like this, with a printed circuit board, is already known from document US 2013/0236745 A1.
[005] Mas os arranjos de baterias conhecidos apresentam a desvantagem de a conexão elétrica com conjuntos de cabos e condutores lamelares exigir um esforço técnico elevado e de, para uma conexão com fios de conexão, as superfícies de contato das células de bateria a serem conectadas e a placa terem de estar paralelas, o que faz com que seja necessário um espaço de montagem grande para as células de bateria e a placa.[005] But the known battery arrangements have the disadvantage that the electrical connection with sets of cables and lamellar conductors requires a high technical effort and that, for a connection with connecting wires, the contact surfaces of the battery cells to be connected and plate must be parallel, which requires a large mounting space for the battery cells and plate.
[006] Assim, essa invenção tem por objetivo dar a conhecer um arranjo de baterias que possa ser produzido de modo a ser compacto com o mínimo de esforço técnico.[006] Thus, this invention aims to make known an arrangement of batteries that can be produced in such a way as to be compact with a minimum of technical effort.
[007] Tal objetivo, no arranjo de baterias descrito no início da presente invenção, é alcançado por na superfície lateral ser formada, pelo menos, uma superfície de contato metálica e por essa superfície de contato metálica estar eletricamente conectada, por meio de uma conexão com fios de conexão, com, pelo menos, um dos contatos elétricos das células de bateria.[007] This objective, in the arrangement of batteries described at the beginning of the present invention, is achieved by forming at least one metallic contact surface on the lateral surface and by this metallic contact surface being electrically connected, through a connection with connecting wires, with at least one of the electrical contacts of the battery cells.
[008] O fato de as células de bateria estarem conectadas com as superfícies de contato metálicas da superfície lateral da placa de circuito impresso por meio de uma conexão com fios de conexão permite a colocação da placa de circuito impresso numa posição perpendicular em relação aos contatos elétricos das células de bateria, se obtendo assim uma forma de construção particularmente compacta; além disso, graças à conexão com fios de conexão, por regra geral, entre a placa de circuito impresso e os contatos elétricos das células de bateria pode ser realizada uma conexão elétrica entre as células de bateria e a placa de circuito impresso com um mínimo de esforço técnico.[008] The fact that the battery cells are connected with the metallic contact surfaces of the lateral surface of the printed circuit board by means of a connection with connection wires allows the placement of the printed circuit board in a perpendicular position in relation to the contacts electrics of the battery cells, thus obtaining a particularly compact form of construction; moreover, thanks to the connection with connection wires, as a general rule, between the printed circuit board and the electrical contacts of the battery cells, an electrical connection between the battery cells and the printed circuit board can be realized with a minimum of technical effort.
[009] Dessa forma, o objetivo de essa invenção é totalmente alcançado.[009] In this way, the objective of this invention is fully achieved.
[0010] Em uma modalidade preferencial, a placa de circuito impresso está paralela às células de bateria.[0010] In a preferred embodiment, the printed circuit board is parallel to the battery cells.
[0011] Se consegue assim uma construção particularmente compacta do arranjo de baterias.[0011] This achieves a particularly compact construction of the battery arrangement.
[0012] Nesse caso será particularmente vantajoso as células de bateria serem concebidas de modo a se prolongarem longitudinalmente e a placa de circuito impresso estar orientada paralelamente em relação ao eixo longitudinal das células de bateria.[0012] In that case, it will be particularly advantageous for the battery cells to be designed so that they extend longitudinally and the printed circuit board to be oriented parallel to the longitudinal axis of the battery cells.
[0013] Desse modo pode se obter uma forma particularmente plana do arranjo de baterias.[0013] In this way, a particularly flat shape of the battery arrangement can be obtained.
[0014] Em uma modalidade preferencial, a superfície de contato metálica foi concebida como uma camada eletrogalvanizada.[0014] In a preferred embodiment, the metallic contact surface was designed as an electrogalvanized layer.
[0015] Isso faz com que a superfície de contato metálica possa ser produzida, com um mínimo de esforço técnico, na superfície lateral da placa de circuito impresso.[0015] This means that the metallic contact surface can be produced, with a minimum of technical effort, on the lateral surface of the printed circuit board.
[0016] Em uma modalidade preferencial a placa de circuito impresso compreende uma pluralidade de superfícies de contato metálicas afastadas umas das outras, formadas umas ao pé das outras na superfície lateral.[0016] In a preferred embodiment, the printed circuit board comprises a plurality of metal contact surfaces spaced apart from each other, formed next to each other on the lateral surface.
[0017] Isso permite que as várias células de bateria individuais possam ser eletricamente conectadas à placa de circuito impresso separadamente, o que possibilita uma monitoração independente de uma tensão das células de bateria e um equilíbrio de cargas entre as células de bateria.[0017] This allows the various individual battery cells to be electrically connected to the printed circuit board separately, which enables independent monitoring of a voltage of the battery cells and a balance of charges between the battery cells.
[0018] Em uma modalidade preferencial, a, pelo menos, uma superfície de contato metálica está instalada tanto na superfície lateral, quanto também, parcialmente, nas superfícies opostas da placa.[0018] In a preferred embodiment, the at least one metallic contact surface is installed both on the side surface and also partially on the opposite surfaces of the plate.
[0019] De essa forma consegue se realizar, com um esforço técnico mínimo, uma conexão da superfície de contato metálica com condutores da placa de circuito impresso em, pelo menos, uma das superfícies.[0019] In this way, it is possible to carry out, with a minimum technical effort, a connection of the metallic contact surface with conductors of the printed circuit board on at least one of the surfaces.
[0020] Em uma modalidade preferencial, a pluralidade de componentes elétricos está instalada em, pelo menos, uma das superfícies.[0020] In a preferred embodiment, the plurality of electrical components is installed on at least one of the surfaces.
[0021] Pode assim se conseguir uma unidade de controle elétrica para o arranjo de baterias compacta com um esforço técnico mínimo.[0021] Thus, an electrical control unit for the compact battery arrangement can be achieved with minimal technical effort.
[0022] Em uma modalidade preferencial, a placa de circuito impresso forma, juntamente com os componentes elétricos, uma unidade de controle para comandar uma carga e/ou uma descarga das células de bateria.[0022] In a preferred embodiment, the printed circuit board forms, together with the electrical components, a control unit for commanding a charge and/or discharge of the battery cells.
[0023] Pode assim se conseguir um arranjo de baterias com um sistema de gerenciamento de baterias compacto com um esforço técnico mínimo.[0023] A battery arrangement with a compact battery management system can thus be achieved with minimal technical effort.
[0024] Nesse caso é dada especial preferência a que a unidade de controle compreenda um medidor da tensão para medir a tensão das células de bateria.[0024] In that case, special preference is given that the control unit comprises a voltage meter for measuring the voltage of the battery cells.
[0025] Dessa forma se pode obter uma unidade de monitoração da tensão das células compacta.[0025] In this way, a compact cell voltage monitoring unit can be obtained.
[0026] Como se depreende, as características mencionadas anteriormente e as que ainda vão ser explicadas mais adiante podem ser utilizadas não somente na combinação apresentada para cada caso, mas também em outras combinações ou, inclusive, isoladamente, sem dessa forma sair do âmbito dessa invenção.[0026] As can be seen, the characteristics mentioned above and those that will be explained later can be used not only in the combination presented for each case, but also in other combinations or even separately, without thus leaving the scope of this invention.
[0027] Os desenhos mostram modalidades dessa invenção e vão ser explicados em maior detalhe na descrição que se segue. Assim, essas figuras mostram:[0027] The drawings show embodiments of this invention and will be explained in greater detail in the following description. Thus, these figures show:
[0028] Fig. 1: uma vista em perspectiva de um arranjo de baterias com uma pluralidade de células de bateria e uma placa de circuito impresso, eletricamente conectada com as células de bateria; e[0028] Fig. 1: a perspective view of a battery arrangement with a plurality of battery cells and a printed circuit board electrically connected with the battery cells; and
[0029] Fig. 2: uma vista em perspectiva de um pormenor de uma conexão elétrica entre as células de bateria e a placa de circuito impresso.[0029] Fig. 2: a perspective view of a detail of an electrical connection between the battery cells and the printed circuit board.
[0030] A figura 1 mostra um arranjo de baterias visto em perspectiva e globalmente identificado pela referência 10. O arranjo de baterias 10 compreende uma pluralidade de células de bateria 12, cada uma delas com um primeiro contato elétrico 14 e com um segundo contato elétrico 16. O primeiro contato elétrico 14 forma um polo positivo e o segundo contato elétrico 16 forma um polo negativo da respetiva célula de bateria 12. Cada uma das células de bateria 12 tem um corpo básico cilíndrico com um eixo longitudinal. As células de bateria 12 estão instaladas paralelas umas às outras, de modo que seus eixos longitudinais também estejam correspondentemente orientados paralelamente uns aos outros.[0030] Figure 1 shows a battery array seen in perspective and globally identified by
[0031] Além disso, esse arranjo de baterias 10 compreende também uma placa de circuito impresso 18, paralela aos eixos longitudinais das células de bateria 12. A placa de circuito impresso 18 foi concebida como uma placa, isso é, como uma "Printed Circuit Board (PCB)", tendo um corpo básico plano com duas superfícies 20, 22 opostas e, pelo menos, uma superfície lateral 24, que conecta as superfícies 20, 22 opostas uma à outra. A superfície lateral 24 forma um lado frontal ou uma aresta lateral da placa de circuito impresso 18. De preferência, a placa de circuito impresso 18 se caracteriza por uma superfície básica quadrangular, como se pode ver na figura 1, de modo a que em seus lados frontais sejam correspondentemente formadas quatro superfícies laterais 24.[0031] Furthermore, this arrangement of
[0032] A superfície lateral 24, próxima aos contatos elétricos 14, 16, dispõe de uma pluralidade de superfícies de contato 26 metálicas. As superfícies de contato 26 metálicas foram formadas na superfície lateral 24 e parcialmente nas superfícies 20, 22 opostas.[0032] The
[0033] A placa de circuito impresso 18 tem, em, pelo menos, uma de suas superfícies 20, 22 condutores e componentes elétricos que na figura não estão representados de forma mais detalhada, para comando de uma carga das células de bateria 12 e/ou para monitoração da tensão das células de bateria 12.[0033] The printed
[0034] As superfícies de contato 26 metálicas estão sempre eletricamente conectadas, por meio de fios de conexão 28, com um dos contatos elétricos 14, 16 das células de bateria 12, para, de forma correspondente, medirem uma tensão das células de bateria 12 e/ou equilibrarem a carga entre as células de bateria 12. Os contatos elétricos 14, 16 das células de bateria 12 estão eletricamente conectados uns aos outros por meio de fios de conexão 30, em que um polo positivo 14 está sempre eletricamente conectado com um polo negativo 16, para ligar as células de bateria 12 em série. Como é óbvio, as baterias também poderão ser ligadas em paralelo através da conexão dos polos positivos 14 e dos polos negativos 16.[0034] The
[0035] O polo positivo 14 de uma primeira célula de bateria 12 e um polo negativo 16 de uma última célula de bateria 12 do arranjo de baterias 10 estão correspondentemente conectados com uma superfície de contato 26 elétrica da placa de circuito impresso 18, para carregar e/ou descarregar todas as células de bateria 12 e para disponibilizarem toda a potência elétrica. As superfícies de contato 26 elétricas formadas nas extremidades da placa de circuito impresso 18 e conectadas com a primeira célula de bateria 12 e com a última célula de bateria 12 do arranjo de baterias 10, formam de modo correspondente um polo positivo e um polo negativo do arranjo de baterias 10.[0035] The
[0036] Como as superfícies de contato 26 metálicas são formadas na superfície lateral 24 ou na superfície frontal 24 da placa de circuito impresso 18, as conexões com fio de conexão 28 entre as células de bateria 12 e a placa de circuito impresso 18 podem ser correspondentemente realizadas com um esforço técnico mínimo, em que, em resultado da instalação das superfícies de contato 26 metálicas na superfície lateral 24, a placa de circuito impresso 18 pode ser instalada paralelamente às células de bateria 12, tornando assim possível uma construção compacta.[0036] As the
[0037] De preferência, as células de bateria 12 são concebidas como células de bateria de íon de lítio e a placa de circuito impresso 18 com os componentes elétricos forma um sistema de gerenciamento de baterias do arranjo de baterias 10.[0037] Preferably, the
[0038] Na figura 2 pode se ver uma vista parcial pormenorizada e em detalhe do arranjo de baterias 10. Os mesmos elementos estão identificados com as mesmas referências, sendo que aqui são somente explicadas as particularidades.[0038] In figure 2 you can see a partial and detailed view of the arrangement of
[0039] As superfícies de contato 26 metálicas estão formadas na superfície lateral 24, se estendendo parcialmente até as superfícies 20, 22 opostas da placa de circuito impresso 18. As superfícies de contato elétricas estão eletricamente conectadas com condutores 32, formados em, pelo menos, uma das superfícies 20, 22, para conectarem eletricamente as células de bateria 12, de forma correspondente, com os componentes elétricos da placa de circuito impresso 18, não representados em essa figura.[0039] The
[0040] As superfícies de contato 26 metálicas e a conexão elétrica com os contatos elétricos 14, 16 das células de bateria 12 com os fios de conexão 28 se destinam a monitorar uma tensão das células de bateria 12 e, eventualmente, a equilibrar a carga das células de bateria 12.[0040] The
[0041] De preferência, as superfícies de contato 26 elétricas são superfícies eletrogalvanizadas e correspondentemente concebidas como camadas metálicas galvânicas.[0041] Preferably, the
[0042] Globalmente, graças ao arranjo especial das superfícies de contato 26 metálicas na superfície lateral 24 da placa de circuito impresso 18 e à conexão com fio de conexão 28 entre os contatos elétricos 14, 16 das células de bateria 12 e da placa de circuito impresso 18, se obtém um arranjo de baterias 10 particularmente compacto com um esforço técnico mínimo.[0042] Overall, thanks to the special arrangement of the
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
B03A | Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette] | ||
B06F | Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette] | ||
B06U | Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 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] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 30/11/2016, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS |