BR112021013151A2 - Conjuntos de baterias elétricas - Google Patents

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Stuart Cunningham
Josh LEWORTHY
Stuart Mair
Joel SYLVESTER
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Dukosi Limited
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Abstract

conjuntos de baterias elétricas. a presente invenção refere-se a um conjunto de bateria elétrica que compreende: uma célula de bateria que tem um terminal positivo e um terminal negativo; uma unidade eletrônica que compreende um dispositivo de medição e um transmissor sem fio; uma estrutura de suporte configurada para fixação na célula de bateria, e disposta para alojar a unidade eletrônica, a estrutura de suporte compreendendo pelo menos um elemento de condução disposto para eletricamente acoplar a unidade eletrônica nos terminais positivo e negativo, para por meio disto prover energia elétrica para o transmissor sem fio e o dispositivo de medição; e em que o dispositivo de medição está configurado para medir uma propriedade da célula de bateria, e o transmissor sem fio está configurado para transmitir sem fio a propriedade medida.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CON- JUNTOS DE BATERIAS ELÉTRICAS".
CAMPO DA INVENÇÃO
[0001] A presente invenção refere-se a um conjunto de bateria elé- trica que compreende uma célula de bateria e uma unidade eletrônica, a qual compreende um dispositivo de medição que mede uma proprie- dade da célula de bateria. A presente invenção também refere-se a um método de formar e operar tal conjunto de bateria elétrica.
SUMÁRIO
[0002] De acordo com um aspecto da invenção está provido um conjunto de bateria elétrica que compreende: uma célula de bateria que tem um terminal positivo e um terminal negativo; uma unidade ele- trônica que compreende um dispositivo de medição e um transmissor sem fio; uma estrutura de suporte para fixação da célula de bateria, e disposta para alojar a unidade eletrônica, a estrutura de suporte com- preendendo pelo menos um elemento de condução disposto para ele- tricamente acoplar a unidade eletrônica nos terminais positivo e nega- tivo, para por meio disto prover energia elétrica para o transmissor sem fio e o dispositivo de medição; e em que o dispositivo de medição está configurado para medir uma propriedade da célula de bateria, e o transmissor sem fio está configurado para transmitir sem fio a proprie- dade medida. O dispositivo de medição da unidade eletrônica pode estar configurado para medir uma propriedade da célula de bateria prismática, tal como corrente, voltagem ou temperatura, e o transmis- sor sem fio pode estar configurado para transmitir sem fio a proprieda- de medida. Vantajosamente, a estrutura de suporte pode ser adapta- da para células de bateria individuais após a fabricação, sem requerer qualquer modificação ao processo de fabricação existente da célula de bateria. Mais ainda, em algumas modalidades, dois ou mais conjuntos de baterias podem ser combinados para formar uma bateria, intercam-
biavelmente referida como um pacote de baterias, no qual cada célula de bateria está associada com uma unidade eletrônica que compreen- de um dispositivo de medição e um transmissor sem fio. Neste modo, propriedades individuais de cada célula de bateria compreendida den- tro do pacote de baterias podem ser medidas. As informações de cé- lula de bateria medidas podem ser utilizadas por um sistema de ge- renciamento de bateria (BMS) para controlar a operação de células de bateria individuais. Em algumas modalidades, uma estrutura de supor- te pode estar presa a duas ou mais células de bateria. Em tais moda- lidades, a unidade eletrônica, e especificamente o dispositivo de medi- ção, pode estar configurado para medir uma propriedade das duas ou mais células de bateria nas quais a estrutura de suporte está presa. Alternativamente, a estrutura de suporte pode compreender duas ou mais unidades eletrônicas, cada unidade eletrônica compreendendo um dispositivo de medição configurado para medir uma propriedade de uma diferente das células de bateria à qual estrutura de suporte está presa. Em ainda uma modalidade adicional, é previsto que a unidade eletrônica pode compreender dois ou mais dispositivos de medição, cada dispositivo de medição sendo configurado para medir uma pro- priedade de uma diferente célula de bateria. A unidade eletrônica po- de compreender um único transmissor sem fio configurado para transmitir sem fio a propriedade medida como medida por cada um dos dois ou mais dispositivos de medição. De modo a facilitar um dis- positivo de recepção, tal como um BMS, para identificar a célula de bateria associada com uma propriedade medida recebida, um identifi- cador único pode estar associado com cada transmissão de dados do transmissor sem fio. O identificador único permitindo que a célula de bateria específica associada com propriedade medida seja unicamente identificada. Isto facilita gerenciamento de célula de bateria individual.
[0003] De acordo com certas modalidades, o transmissor sem fio é um dispositivo de comunicação de campo próximo (NFC) configurado para comunicação de curto alcance. Os sinais emitidos pelo transmis- sor sem fio estão em conformidade com os padrões de NFC relevan- tes, os detalhes dos quais são conhecidos na técnica. A utilização de um dispositivo de NFC como o transmissor sem fio ajuda a reduzir o risco de interferência de sinal entre diferentes conjuntos de baterias proximamente localizados. Reduzir a interferência de sinal é especifi- camente importante onde uma pluralidade de conjuntos de baterias é combinada junta em um pacote de baterias, no qual uma pluralidade de transmissor sem fios está transmitindo dados medidos em proximi- dade estreita uns com os outros. Em tais aplicações, existe um risco significativo de interferência de sinal. A utilização de sinais de comu- nicação de curto alcance mitiga tal interferência. Além disso, a utiliza- ção de sinais de comunicação de curto alcance aperfeiçoa a seguran- ça, e reduz o risco dos terceiros não autorizados acessarem os sinais de dados transmitidos.
[0004] Em algumas modalidades, a estrutura de suporte pode es- tar presa removível na célula de bateria. Isto pode ser vantajoso para propósitos de manutenção, tanto onde a célula de bateria precisa ser acessada para propósitos de manutenção, quanto onde a estrutura de suporte e/ou unidade eletrônica precisa ser acessada por razões de manutenção.
[0005] A estrutura de suporte pode compreender um berço forma- do nas suas primeira e segunda extremidades. O berço pode definir uma superfície de suporte entre a primeira e segunda extremidades, e a superfície de suporte pode estar configurada para prender a unidade eletrônica pelo menos parcialmente dentro do berço. O conjunto de bateria pode compreender uma cobertura. A cobertura e o berço po- dem ter perfis de superfície cooperantes, os quais prende a cobertura sobre o berço para fechar a unidade eletrônica, e por meio disto res-
tringir o movimento da unidade eletrônica em relação à superfície da célula de bateria. Esta configuração de berço e cobertura provê um mecanismo vantajoso para alojar a unidade eletrônica, enquanto per- mitindo acesso à unidade eletrônica. Isto é vantajoso para propósitos de manutenção.
[0006] De acordo com certas modalidades, o conjunto de bateria elétrica pode compreender uma célula de bateria cilíndrica. Os termi- nais positivo e negativo podem estar localizados sobre superfícies de extremidade opostas da célula de bateria cilíndrica, e a estrutura de suporte pode estar localizada sobre a superfície cilíndrica da célula de bateria. A estrutura de suporte pode estender em uma direção ao lon- go de pelo menos uma porção da altura da célula de bateria cilíndrica. Especificamente, um comprimento da estrutura de suporte pode es- tender em uma direção paralela à altura da altura da célula de bateria cilíndrica. A estrutura de suporte pode compreender uma superfície de contato disposta para estar em contato com a superfície cilíndrica da célula de bateria cilíndrica. A superfície de contato pode ter um perfil de superfície complementar ao perfil da superfície cilíndrica da célula de bateria cilíndrica. Isto resulta em uma fixação ergonômica aperfei- çoada da estrutura de suporte na célula de bateria cilíndrica. Em al- gumas modalidades, o perfil de superfície de contato pode ser em for- ma de arco. Em algumas modalidades, a largura da estrutura de su- porte pode estender em um plano ortogonal a um eixo geométrico de simetria longitudinal da célula de bateria cilíndrica. Uma seção trans- versal da bateria cilíndrica pode ser feita em uma direção ortogonal ao eixo geométrico de simetria longitudinal, e a largura da estrutura de suporte pode estender ao longo de uma porção da circunferência da seção transversal de forma circular da célula de bateria cilíndrica, for- mando um comprimento de ar circular subtendendo um ângulo central 8 da seção transversal de forma circular, cujo o ângulo 8 é menor do que 90º. O ângulo central 8 sendo centrado no centro da seção trans- versal de forma circular. Vantajosamente, isto permite que dois ou mais conjuntos de baterias que compreendem células cilíndricas sejam combinados e dispostos de tal modo que as estruturas de suporte de cada conjunto não interfiram umas com as outras.
[0007] De acordo com algumas modalidades, a superfície de con- tato pode compreender um meio de fixação para prender a estrutura de suporte na superfície cilíndrica da célula de bateria cilíndrica. O meio de fixação pode compreender um fixador. O meio de fixação po- de compreender um adesivo, permitindo que a estrutura de suporte seja presa na superfície cilíndrica da célula de bateria cilíndrica. Em algumas modalidades, o adesivo pode permitir que a estrutura de su- porte seja repetidamente removida e refixada na superfície de suporte cilíndrico.
[0008] Em certas modalidades a estrutura de suporte pode com- preender braços de pega que estendem para fora da estrutura de su- porte, e dispostos para reter os terminais positivo e negativo da célula de bateria cilíndrica, para por meio disto prender a estrutura de suporte na célula de bateria cilíndrica formando um ajuste de interferência com os terminais da célula de bateria cilíndrica. Os braços de pega podem estar configurados em extremidades mais distantes da estrutura de suporte.
[0009] Em algumas modalidades, os braços de pega podem estar configurados para estender em um plano ortogonal ao comprimento da estrutura de suporte, de modo a facilitar a pega dos terminais de bate- ria.
[0010] Em algumas modalidades o conjunto de bateria elétrica po- de compreender uma célula de bateria prismática. Os terminais positi- vo e negativo podem projetar da mesma superfície de extremidade da célula de bateria prismática em localizações espaçadas sobre a super-
fície de extremidade. A superfície de extremidade da célula de bateria prismática pode ser substancialmente plana. Os terminais positivo e negativo podem estar localizados sobre a superfície de extremidade direção de lados opostos da célula de bateria prismática. Os terminais positivo e negativo podem projetar da superfície de extremidade plana da célula de bateria prismática. Os terminais positivo e negativo po- dem ser retangulares ou circulares em seção transversal. Um espaço interterminal pode ser definido e limitado entre os terminais positivo e negativo em uma direção através da superfície de extremidade e limi- tado entre a superfície de extremidade da célula de bateria prismática e superfícies mais distantes dos terminais positivo e negativo em uma direção ortogonal à superfície de extremidade.
[0011] A primeira e a segunda extremidades do berço podem estar configuradas para prender respectivamente nos terminais positivo e negativo da célula de bateria prismática. O berço define uma superfície de suporte entre a primeira e segunda extremidades e a unidade ele- trônica pode ser suportada sobre a superfície de suporte. A superfície de suporte pode ser recebida no espaço interterminal. A unidade ele- trônica pode estar eletricamente acoplada a cada um dos terminais positivo e negativo para por meio disto prover energia elétrica para o transmissor sem fio. De acordo com algumas modalidades nas quais a célula de bateria compreende uma célula de bateria prismática, quan- do a cobertura está presa no berço, o berço e a cobertura envolvem a unidade eletrônica e por meio disto restringem o movimento da unida- de eletrônica através da superfície de extremidade da célula de bateria prismática e em uma direção ortogonal à superfície de extremidade. O movimento da unidade eletrônica através da superfície de extremidade é restringido em uma direção ortogonal a uma direção de separação dos terminais positivo e negativo através da superfície de extremidade de: uma direção ortogonal à direção de separação dos terminais posi-
tivos e negativo através da superfície de extremidade; e a direção de separação dos terminais positivo e negativo através da superfície de extremidade.
[0012] O berço e a cobertura podem cooperar para reter a unidade eletrônica dentro do espaço interterminal e restringir o movimento da unidade eletrônica em relação à célula de bateria prismática. A unida- de eletrônica pode, portanto, ser retida em relação à célula de bateria prismática com a qual esta opera. Mais ainda, e como abaixo descrito, a unidade eletrônica pode ser retida de modo a prover uma operação aperfeiçoada da própria unidade eletrônica e para uma operação aper- feiçoada da unidade eletrônica com a eletrônica adicional em comuni- cação sem fio com a unidade eletrônica. Além disto, a unidade eletrô- nica pode estar presa na célula de bateria prismática sem a necessi- dade de modificação da célula de bateria prismática por si. Mais ainda, a localização da unidade eletrônica no espaço interterminal pode mi- nimizar o grau no qual a pegada da célula de bateria prismática é au- mentada. A facilidade de acomodação do conjunto de bateria elétrica em uma estrutura de bateria elétrica maior, tal como em um veículo elétrico, ou em um pacote de baterias, está assim provida.
[0013] Em certas modalidades, quando a estrutura de suporte está presa na célula de bateria prismática, o berço pode não estender aci- ma dos terminais positivo e negativo. Uma exceção neste aspecto po- de ser em relação a porções as quais projetam além das extremidades mais distantes dos terminais positivo e negativo e as quais definem perfis de superfície que acoplam com perfis de superfície cooperantes da cobertura. Um grau no qual a pegada da célula de bateria prismáti- ca é aumentada pela estrutura de suporte é assim minimizado.
[0014] Em certas modalidades, quando a estrutura de suporte está presa na célula de bateria prismática, o berço pode não estender além de uma periferia da superfície de extremidade da célula de bateria prismática da qual os terminais positivo e negativo projetam. A pegada da célula de bateria prismática pode assim não ser aumentada além da periferia da superfície de extremidade por meio de que a célula de bateria prismática com a estrutura de suporte presa pode ser recebida em um espaço suficiente para acomodar a célula de bateria prismática sem a estrutura de suporte.
[0015] Cada uma da primeira e segunda extremidades do berço pode ser formada para caber ao redor de um respectivo dos terminais positivo e negativo da célula de bateria prismática. Mais especifica- mente, cada uma da primeira e segunda extremidades do berço pode definir uma abertura e mais especificamente uma abertura fechada através da qual um respectivo dos terminais positivo e negativo esten- de. A abertura pode ser definida por uma parede de limite. A parede de limite pode estender não mais do que uma extremidade mais dis- tante de um terminal.
[0016] De acordo com algumas modalidades, cada uma da primei- ra e segunda extremidades do berço pode definir um perfil o qual inter- trava com um perfil definido por um respectivo dos terminais positivo e negativo. Tal intertrravamento apresenta uma resistência à remoção do berço do terminal. Onde o perfil definido pelo terminal compreende um rebaixo, tal como um rebaixo na direção de uma base do terminal, o perfil definido pela extremidade do berço pode ser formado para ser recebido dentro do rebaixo no terminal. A extremidade do berço pode ser formada para prover uma fixação de ajuste por encaixe no termi- nal.
[0017] O berço pode compreender uma base de berço a qual defi- ne a superfície de suporte sobre a qual a unidade eletrônica está su- portada. A primeira e segunda extremidades formadas do berço po- dem estender de extremidades opostas da base de berço. A base de berço pode definir uma abertura de ventilação através da mesma, a qual está em registro com uma ventilação na superfície de extremida- de na célula de bateria prismática quando o berço está preso na célula de bateria prismática. Uma célula de bateria prismática tipicamente tem uma ventilação para permitir a despressurização da célula de ba- teria prismática no caso de mau funcionamento da célula de bateria prismática, o que causa um aumento na pressão interna da célula de bateria prismática. A abertura de respiração na base do berço permite que a ventilação na célula de bateria prismática funcione, auxiliando com a ventilação. De outro modo, a base de berço apresenta uma su- perfície contínua até a superfície de extremidade da célula de bateria prismática.
[0018] Em certas modalidades, o berço pode ainda compreender uma primeira e segunda paredes, as quais estendem de respectivas bordas opostas da base de berço, e de modo que cada uma da primei- ra e segunda paredes estenda entre os terminais positivo e negativo. A altura da primeira e segunda paredes pode ser tal que suas extremi- dades mais distantes não estendam mais do que as extremidades mais distantes dos terminais positivo e negativo. Em modalidades on- de uma abertura de recepção de terminal está definida por uma pare- de de limite, como acima descrito, a parede de limite pode ser subs- tancialmente da mesma altura que a primeira e segunda paredes. À base de berço e a primeira e segunda paredes podem definir um es- paço de berço para receber a unidade eletrônica. A unidade eletrônica pode ser formada de modo que seja um ajuste de encaixe entre a pri- meira e segunda paredes. O movimento da unidade eletrônica através da superfície de extremidade da célula de bateria prismática pode as- sim ser restringido em uma direção ortogonal a uma direção de sepa- ração dos terminais positivo e negativo.
[0019] Em algumas modalidades, o berço pode ainda compreen- der uma parede transversal a qual estende da base de berço e entre a primeira e a segunda paredes. A parede transversal pode estar espa- çada de uma extremidade da base de berço adjacente da primeira ou segunda extremidade de berço. A parede transversal pode apresentar uma barreira para o movimento da unidade eletrônica através da su- perfície de extremidade da célula de bateria prismática em uma dire- ção de separação dos terminais positivo e negativo. A primeira e se- gunda paredes e a parede transversal podem assim restringir o movi- mento da unidade eletrônica através da superfície de extremidade em duas direções mutuamente ortogonais. Onde uma abertura de recep- ção de terminal é definida por uma parede de limite, como acima des- crito, a parede de limite pode apresentar uma barreira adicional para o movimento da unidade eletrônica através da superfície de extremidade em uma direção de separação dos terminais positivo e negativo.
[0020] Como acima descrito, a unidade eletrônica pode estar ele- tricamente acoplada a cada um dos terminais positivo e negativo atra- vés de pelo menos um elemento de condução, para por meio disto prover energia elétrica para o transmissor sem fio e o dispositivo de medição. Em algumas modalidades, o pelo menos um elemento de condução pode compreender um primeiro e segundo condutores elé- tricos que estendem da unidade eletrônica, o primeiro e segundo con- dutores elétricos provendo condução elétrica dos condutores positivos e negativos, respectivamente. Em algumas modalidades, o primeiro e segundo condutores elétricos podem estender de extremidades opos- tas da unidade eletrônica.
[0021] Em algumas modalidades, a estrutura de suporte pode de- finir formações as quais retêm o primeiro e o segundo condutores elé- tricos, quando alojando a unidade eletrônica.
[0022] O primeiro e o segundo condutores elétricos podem estar eletricamente acoplados nos terminais positivo e negativo por diferen- tes meios. De acordo com algumas modalidades, uma extremidade mais distante de pelo menos um do primeiro e segundo condutores elétricos pode compreender um terminal de condutor, o qual fica sobre um respectivo dos terminais positivo e negativo. Em algumas modali- dades, o terminal de condutor pode ser soldado no terminal. Em algu- mas modalidades, o terminal de condutor pode simplesmente estar em contato com o terminal, sem ser soldado a este. Em utilização, o ter- minal de condutor pode ser sanduichado entre o terminal e um barra- mento, por meio de que a energia elétrica pode ser extraída do termi- nal pela unidade eletrônica.
[0023] De acordo com uma modalidade, cada um do primeiro e segundo condutores elétricos pode estar eletricamente acoplado a um fixador condutivo, o qual prende em um terminal. Um fixador condutivo pode estar em uma extremidade mais distante de cada um do primeiro e segundo condutores elétricos. O fixador condutivo pode ser formado para montar ao redor do terminal, o qual pode ser retangular ou circu- lar em seção transversal. Mais ainda, o fixador condutivo pode definir dentes os quais em utilização topam contra o terminal. O fixador con- dutivo pode ser formado e dimensionado para prover um ajuste de in- terferência com o terminal para por meio disto formar um bom percur- so condutivo do terminal.
[0024] De acordo com uma modalidade, os fixadores condutivos podem formar parte do berço, e podem prender no berço para os ter- minais positivo e negativo além de prover condução elétrica. Como acima descrito, cada uma da primeira e segunda extremidades do ber- ço pode definir um perfil o qual intertrava com um perfil definido por um respectivo dos terminais positivo e negativo. De acordo com algumas modalidades, cada fixador condutivo pode estar compreendido em uma respectiva da primeira e segunda extremidades do berço, e pode definir um perfil o qual intertrava com um perfil definido por um respec- tivo dos terminais positivo e negativo. O berço pode ser formado, tal como de um material plástico como abaixo descrito, com os fixadores condutivos sendo montados no berço após a sua formação. Alternati- vamente, os fixadores condutivos podem ser incorporados no berço durante a formação do berço. Em algumas modalidades, a unidade eletrônica pode estar eletricamente acoplada nos fixadores condutivos do berço por solda ou soldagem de cada um do primeiro e segundo condutores elétricos a um respectivo dos dois fixadores condutivos.
[0025] De acordo com algumas modalidades, a cobertura pode ter um tamanho tal que quando esta está presa no berço a cobertura não estenda mais do que uma periferia da superfície da extremidade da célula de bateria prismática da qual os terminais positivo e negativo projetam. A pegada da célula de bateria prismática pode assim não ser aumentada além da superfície de extremidade por meio de que a célu- la de bateria prismática com a cobertura presa pode ser recebida em um espaço suficiente para acomodar a célula de bateria prismática sem a cobertura.
[0026] Em algumas modalidades, a cobertura pode ser de um ta- manho tal que quando esta está presa no berço a cobertura estende em uma primeira extremidade até o terminal positivo e uma segunda extremidade oposta até o terminal negativo. Os terminais positivo e negativo podem, portanto, ser descobertos pela cobertura por meio de que os terminais positivo e negativo podem estar eletricamente aco- plados a similares de barramentos. De outro modo, a cobertura pode cobrir o espaço de berço com a exceção de pelo menos uma abertura que estende através da cobertura para permitir que a ventilação da célula de bateria prismática funcione.
[0027] Como acima descrito, a cobertura e o berço podem ter per- fis de superfície cooperantes os quais prendem cobertura sobre o ber- ço. Os perfis de superfície na cobertura podem ser definidos por aber- turas na direção de uma periferia da cobertura e as quais são forma-
das para receber uma respectiva protrusão que que estende do berço. Cada abertura e uma respectiva protrusão podem intertravar para pro- ver uma fixação por encaixe da cobertura no berço.
[0028] Em algumas modalidades, a cobertura pode definir uma primeira superfície a qual está direcionada para o berço quando a co- bertura está presa no berço e uma segunda superfície plana a qual está direcionada afastando do berço quando a cobertura está presa no berço. Pelo menos uma formação de antena pode ser definida sobre a segunda superfície plana. A formação da antena pode ser formada pa- ra prender uma antena a qual está em comunicação sem fio com o transmissor sem fio da unidade eletrônica. A antena pode estar com- preendida no conjunto de bateria. O transmissor sem fio pode compre- ender uma antena de unidade eletrônica. O berço e a cobertura podem assim cooperar para reter a unidade eletrônica e prover uma disposi- ção relativa apropriada do transmissor sem fio e da antena retida pela cobertura na formação de antena. A formação de antena pode definir uma ranhura a qual recebe a antena. Em algumas modalidades, a ra- nhura pode estender através da cobertura em uma direção ortogonal a uma direção de separação dos terminais positivo e negativo. Onde existe uma pluralidade de conjuntos de baterias elétricas, como aqui descrito, a pluralidade de conjuntos de baterias elétricas pode estar posicionada adjacente umas às outras, por meio de que suas ranhuras de recepção de antena podem estar em registro por meio de que uma única antena, tal como uma linha de transmissão operativa como uma antena, pode ser recebida nas ranhuras de modo que a antena única estenda sobre a pluralidade de conjuntos de baterias elétricas. A co- bertura de cada um dos conjuntos de baterias elétricas pode, portanto, prover uma comunicação sem fio entre cada transmissor sem fio, e a antena única, e para uma disposição apropriada da antena único em relação a cada transmissor sem fio com relação a pelo menos um de separação, e com isto isolamento, e orientação.
[0029] A unidade eletrônica pode compreender uma placa de cir- cuito impresso, e mais especificamente uma placa de circuito impresso rígida. Em certas modalidades, a placa de circuito impresso pode ser flexível. O transmissor sem fio pode ser constituído por componentes eletrônicos montados sobre a placa de circuito impresso. Componen- tes eletrônicos adicionais podem ser montados sobre a placa de circui- to impresso. Tais componentes eletrônicos adicionais podem formar pelo menos uma parte do dispositivo de medição, e podem incluir simi- lares de um microprocessador.
[0030] De acordo com certas modalidades, a estrutura de suporte pode ser integralmente formada de um material plástico tal como poli- propileno, o qual pode ser preenchido com vidro na extensão de 10 a 20%. A cobertura pode ser integralmente formada de um material plás- tico tal como polipropileno.
[0031] A célula de bateria pode compreender um contentor e mais especificamente um contentor rígido. Nestas modalidades que com- preendem uma célula de bateria prismática, o contentor pode compre- ender uma ou mais células de bolsa. Onde o contentor compreende uma pluralidade de células de bolsa, os terminais positivos da plurali- dade de células de bolsa podem estar eletricamente acoplados e os terminais negativos da pluralidade de células de bolsa podem estar eletricamente acoplados. Nestas modalidades que compreende uma célula de bateria prismática, o contentor pode ser de geralmente, e mais especificamente, forma cuboide substancialmente retangular. O contentor pode definir uma primeira e segunda superfícies de extremi- dade opostamente direcionadas, e uma superfície lateral que estende entre a primeira e segunda superfícies de extremidade e que estende ao redor do contentor. Os terminais positivo e negativo podem se pro- jetar de uma, e a mesma da primeira e segunda superfícies de extre-
midade. Onde o contentor tem é de forma cuboide e mais especifica- mente de forma cuboide retangular, a superfície lateral pode compre- ender primeira até quarta superfícies laterais com a primeira e terceira superfícies sendo opostamente direcionadas e a segunda e quarta su- perfícies sendo opostamente direcionadas. A primeira e a terceira su- perfícies podem ser de uma extensão muito maior do que a segunda e quarta superfícies. Nestas modalidades que compreendem uma célula de bateria cilíndrica, o contentor é de uma forma cilíndrica, compreen- dendo uma superfície cilíndrica que tem duas superfícies de extremi- dade, cada superfície de extremidade representando um diferente dos terminais de bateria positivo ou negativo. As duas superfícies de ex- tremidade estão geralmente dispostas em paralelo, com a superfície cilíndrica estendendo no sentido de comprimento entre estas.
[0032] A célula de bateria pode compreender pelo menos uma disposição eletroquímica. A disposição eletroquímica pode compreen- der uma disposição eletroquímica de íons de lítio e mais especifica- mente uma disposição eletroquímica de polímero de íons de lítio. On- de a célula de bateria compreende uma célula de bateria prismática, cada uma de pelo menos uma disposição eletroquímica pode ser con- tida dentro de um contentor de célula de bolsa, e mais especificamente um contentor de célula de bolsa vedado, o qual pode ser dobrável por meio disto a dilatação do contentor de célula de bolsa pode ser permi- tida.
[0033] De acordo com outro aspecto da invenção, está provido um veículo elétrico que compreende pelo menos um conjunto de bateria elétrica de acordo com o aspecto da invenção acima mencionado e qualquer uma ou mais de suas modalidades, e um motor elétrico o qual aciona o veículo elétrico na dependência de energia elétrica rece- bida do pelo menos um conjunto de bateria elétrica.
[0034] De acordo com um aspecto adicional da invenção, está provido um gerador de eletricidade estacionário ou portátil, tal como uma fonte de alimentação ininterrupta, que compreende pelo menos um conjunto de bateria elétrica de acordo com o aspecto acima men- cionado da invenção e qualquer uma ou mais de suas modalidades, e uma entrada de carregador para carregar o pelo menos um conjunto de bateria elétrica.
[0035] De acordo com ainda um aspecto adicional da invenção, está provido um método de formar e operar um conjunto de bateria elétrica, o conjunto de bateria elétrica compreendendo uma célula de bateria que tem um terminal positivo e um terminal negativo, uma uni- dade eletrônica que compreende um dispositivo de medição e um transmissor sem fio, e uma estrutura de suporte configurada para fixa- ção na célula de bateria, o método compreendendo: prender a estrutu- ra de suporte na célula de bateria por meio de primeira e segunda ex- tremidades da estrutura de suporte, as quais são formadas para pren- der respectivamente nos terminais positivo e negativo; suportar a uni- dade eletrônica sobre uma superfície de suporte definida pela estrutu- ra de suporte entre a primeira e segunda extremidades, a unidade ele- trônica estando eletricamente acoplada a cada um dos terminais posi- tivo e negativo quando assim suportada para por meio disto prover energia elétrica para o transmissor sem fio e o dispositivo de medição; medir uma propriedade da célula de bateria com o dispositivo de me- dição; e transmitir sem fio a propriedade medida por meio do transmis- sor sem fio.
[0036] Em algumas modalidades a estrutura de suporte pode compor um berço formado na direção de suas primeira e segunda ex- tremidades, o berço definindo uma superfície de suporte entre a pri- meira e segunda extremidades, e o método pode compreender: fixar a cobertura sobre o berço por meio de perfis de superfície cooperantes da cobertura e do berço, para fechar a unidade eletrônica e por meio disto restringir o movimento da unidade eletrônica em relação à super- fície da célula de bateria.
[0037] As modalidades de qualquer aspecto da invenção podem compreender uma ou mais características de outros aspectos da in- venção.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0038] Características e vantagens adicionais da presente inven- ção ficarão aparentes da descrição específica seguinte, a qual é dada por meio de exemplo somente e com referência aos desenhos acom- panhantes, nos quais:
[0039] Figura 1 é um desenho de vista em perspectiva explodida de um conjunto de bateria elétrica de acordo com uma modalidade na qual uma unidade eletrônica está presa a uma célula de bateria pris- mática através de uma estrutura de suporte removível;
[0040] Figura 2 é uma vista em perspectiva da célula de bateria prismática da Figura 1 com a estrutura de suporte removível do con- junto de bateria elétrica presa;
[0041] Figura 3A é uma vista da célula de bateria prismática com a estrutura de suporte removível presa e a unidade eletrônica no lugar sobre a estrutura de suporte;
[0042] Figura 3B é uma vista detalhada ao redor de um terminal da célula de bateria prismática da disposição da Figura 3A;
[0043] Figura 4A mostra com uma conexão elétrica é feita entre o terminal da célula de bateria prismática e a unidade eletrônica de acordo com uma modalidade;
[0044] Figura 4B mostra com uma conexão elétrica é feita entre terminais de forma circular da célula de bateria prismática e da unida- de eletrônica de acordo com outra modalidade;
[0045] Figura 4C mostra com uma conexão elétrica é feita entre o terminal e a unidade eletrônica de acordo com ainda uma modalidade adicional;
[0046] Figura 5 mostra uma célula de bateria prismática com a co- bertura do conjunto de bateria elétrica presa na estrutura de suporte;
[0047] Figura 6A é um desenho de vista em perspectiva de um conjunto de bateria elétrica de acordo com uma modalidade na qual uma unidade eletrônica está presa a uma célula de bateria cilíndrica através de uma estrutura de suporte removível;
[0048] Figura 6B é uma vista em perspectiva explodida do conjun- to de bateria da Figura 6A;
[0049] Figura 6C é uma vista em seção transversal do conjunto de bateria da Figura 6A feita em um plano ortogonal ao eixo geométrico longitudinal da célula de bateria;
[0050] Figura 7A é um desenho em vista em perspectiva de um conjunto de bateria que compreende uma pluralidade de células de bateria cilíndricas;
[0051] Figura 7B é uma vista em perspectiva plana do conjunto de bateria da Figura 7A; e
[0052] Figura 8 é uma vista em perspectiva de uma bateria que compreende uma pluralidade de células de bateria cilíndricas que compartilham uma única estrutura de suporte, de acordo com uma modalidade.
DESCRIÇÃO DE MODALIDADES
[0053] Os presentes inventores projetaram uma bateria elétrica, a qual pode compreender uma pluralidade de células de bateria elétrica, e uma pluralidade de unidades eletrônicas, com cada uma da plurali- dade de unidades eletrônicas medindo uma propriedade de uma res- pectiva da pluralidade de células de bateria elétrica. Em tal bateria elé- trica é desejável prender cada unidade eletrônica na célula de bateria elétrica sobre a qual esta opera. Mais ainda, é desejável prender cada unidade eletrônica na sua respectiva célula de bateria elétrica em um modo que provenha uma operação apropriada da unidade eletrônica enquanto reduzindo o impacto sobre a facilidade de utilização da célu- la de bateria elétrica. Também, é desejável prender cada unidade ele- trônica na sua respectiva célula de bateria elétrica sem modificação da célula de bateria elétrica.
[0054] É, portanto um objeto de pelo menos algumas das modali- dades aqui descritas prover um conjunto de bateria elétrica que com- preende uma célula de bateria, e uma unidade eletrônica, a qual com- preende um dispositivo de medição que mede uma propriedade da cé- lula de bateria, na qual a unidade eletrônica está presa na célula de bateria. É um objeto adicional de pelo menos algumas das modalida- des aqui descritas, de prover um método de formar e operar tal conjun- to de bateria elétrica.
[0055] De acordo com modalidades da invenção, uma estrutura de suporte está provida para fixação em uma célula de bateria. A estrutu- ra de suporte pode estar configurada para ser removível e adaptável à célula de bateria. A estrutura de suporte pode estar configurada para alojar uma unidade eletrônica, e compreende pelo menos um elemento de condução disposto para eletricamente acoplar a unidade eletrônica nos terminais positivo e negativo da célula de bateria elétrica, permi- tindo que a energia elétrica seja provida para a unidade eletrônica. A unidade eletrônica compreende um dispositivo de medição configurado para medir uma propriedade da célula de bateria, e um transmissor sem fio configurado para transmitir sem fio a propriedade medida. O transmissor sem fio pode compreender um dispositivo de comunicação de campo próximo (NFC) configurado para comunicação sem fio de curto alcance. Como as características de operação de dispositivos de NFC são bem conhecidas na técnica, nenhum detalhe adicional está aqui provido, é suficiente dizer que o transmissor sem fio está em con- formidade com todos os padrões de operação de NFC relevantes. À utilização de comunicação de campo próximo reduz o risco de interfe- rência de sinal entre transmissores sem fio localizados em proximida- de estreita.
[0056] A estrutura de suporte removível pode compreender dife- rentes modos de prender a si mesma na célula de bateria, os quais podem ser dependentes do fator de forma da célula de bateria. Especi- ficamente, de acordo com certas modalidades, a estrutura de suporte pode estar configurada com um meio para fixação a uma célula de ba- teria que tem um fator de forma prismático, as quais são frequente- mente referidas como células de bateria prismáticas na técnica. Simi- larmente, em modalidades alternativas a estrutura de suporte pode estar configurada com um meio para fixação a uma célula de bateria cilíndrica. Dentro do contexto da presente descrição, os termos pris- mático e cilíndrico somente referem-se à forma geométrica da célula de bateria ditada por seu alojamento, e não sua química interna.
[0057] De modo a facilitar a compreensão do leitor da presente invenção, as modalidades serão descritas por vez, nas quais a estrutu- ra de suporte está configurada para fixação a uma célula de bateria prismática e a uma célula de bateria cilíndrica. Em ambos os casos, reduzir o impacto da fixação da estrutura de suporte com relação à pegada da célula de bateria ajuda a minimizar o impacto da pegada existente da célula de bateria. Dentro do presente contexto o termo pegada de bateria é utilizado para denotar o volume de espaço ocupa- do pela célula de bateria. Reduzindo o impacto de fixação que a estru- tura de suporte tem na pegada da célula de bateria, ajuda a assegurar que a estrutura de suporte é adaptável, e pode ser incorporada em aplicações existentes da célula de bateria. Especificamente, as estru- turas de suporte descritas não proveem qualquer obstrução geométri- ca e/ou volumétrica para combinar uma pluralidade de células de bate- ria juntas para formar uma bateria ou pacote de baterias. Isto é conse-
guido localizando a estrutura de suporte em um volume de espaço mais próximo da célula de bateria que não tem qualquer impacto mate- rial sobre a pegada geométrica útil existente da célula de bateria. Por exemplo, com relação a células de bateria prismáticas que compreen- dem terminais positivo e negativo espaçados que estendem de uma superfície de bateria compartilhada, tal volume de espaço pode ser definido entre os terminais. Detalhes adicionais de acordo com esta modalidade estão abaixo apresentados. Em aplicações mais práticas, o espaço entre os terminais de uma célula de bateria prismática não é utilizado para qualquer propósito. Especificamente, este espaço não é utilizado quando empacotando uma pluralidade de células de bateria prismáticas juntas para formar um pacote de baterias. Assim, locali- zando a estrutura de suporte dentro deste volume de espaço, a capa- cidade de combinar as células de bateria prismáticas juntas não é afe- tada. Com relação a células de bateria cilíndricas, um efeito similar pode ser conseguido localizando a estrutura de suporte sobre uma porção da superfície cilíndrica, de modo que quando uma pluralidade de células cilíndricas é combinada para formar um pacote de baterias, a estrutura de suporte está localizada dentro das folgas formadas en- tre células cilíndricas adjacentes. Novamente, detalhes adicionais des- ta modalidade estão também abaixo discutidos. Ainda uma modalida- de adicional das modalidades aqui descritas, é que nenhuma modifi- cação do processo de fabricação de célula de bateria existente é re- querida para acomodar a estrutura de suporte.
[0058] Um desenho em vista explodida de um conjunto de bateria elétrica 10 de acordo com uma modalidade da invenção está mostrado na Figura 1. O conjunto de bateria elétrica 10 compreende uma célula de bateria prismática 12, uma estrutura de suporte 14, uma unidade eletrônica 16, e uma cobertura 18. A estrutura de suporte 14 pode ser formada como um berço, e na descrição seguinte será intercambia-
velmente referida simplesmente como o berço 14. Formada como ber- ço é pretendido que a estrutura de suporte compreende um volume de espaço, tal como um rebaixo, adequado para receber a unidade ele- trônica 16. A célula de bateria prismática 12 é de forma e função co- nhecidas e, portanto, compreende um contentor rígido o qual pode conter uma pluralidade de células de bolsa, as quais podem cada uma compreender uma disposição eletroquímica de polímero de íons de lítio. Os terminais positivos da pluralidade de células de bolsa podem estar conectados juntos e trazidos para um terminal positivo 20 da cé- lula de bateria prismática, e os terminais negativos da pluralidade de células de bolsa podem estar conectados juntos e trazidos para um terminal negativo 20 da célula de bateria prismática. Os terminais posi- tivo e negativo 20 projetam da mesma superfície de extremidade da célula de bateria prismática 12. Um espaço interterminal está definido e limitado entre os terminais positivo e negativo 20 em uma direção através da superfície de extremidade e entre a superfície de extremi- dade da célula de bateria prismática e superfícies mais distantes dos terminais positivo e negativo em uma direção ortogonal à superfície de extremidade. Uma ventilação 22 pode ser provida na superfície da ex- tremidade da célula de bateria prismática 12 entre os terminais positivo e negativo 20. Em esboço, o berço 14 está preso na célula de bateria prismática 12 e a unidade eletrônica 16 está colocada sobre o berço
14. A unidade eletrônica 16 está eletricamente acoplada nos terminais positivo e negativo 20. A cobertura 18 pode estar presa no berço 14 de modo que a unidade eletrônica 16 fique fechada entre a cobertura e o berço.
[0059] Uma vista em perspectiva da célula de bateria prismática 12 com o berço 14 do conjunto de bateria elétrica preso, está mostra- da na Figura 2. O berço compreende uma base de berço 32, a qual define uma superfície de suporte 34 sobre a qual a unidade eletrônica
16 está suportada. A base de berço 32 define uma abertura de ventila- ção 36 através da mesma, a qual pode estar em registo com a ventila- ção 22 na superfície de extremidade da célula de bateria prismática 12, para ajudar com a ventilação da célula de bateria prismática. O berço 14 pode ainda compreender uma primeira e segunda paredes 38 as quais estendem de respectivas bordas opostas da base de ber- ço 32, e de modo que cada uma da primeira e segunda paredes es- tende entre os terminais positivo e negativo 20. A altura da primeira e segunda paredes 38 é tal que suas extremidades mais distantes não estendem mais do que as extremidades mais distantes dos terminais positivo e negativo 20. O berço 14 pode ainda compreender uma pa- rede transversal 40, a qual estende da base de berço 32, e estende entre a primeiro e segunda paredes 38. A parede transversal 40 pode estar espaçada de cada extremidade da base de berço 32.
[0060] Cada uma da primeira e segunda extremidades do berço 14 pode ser formada para montar ao redor de um respectivo dos termi- nais positivo e negativo 20. Considerando a primeira e segunda extre- midades do berço 14 adicionalmente, cada uma da primeira e segunda extremidades do berço pode definir uma abertura através da qual um respectivo dos terminais positivo e negativo pode estender. A abertura é definida por uma parede de limite 42 a qual é de uma altura tal que esta não estende além de uma extremidade mais distante de um ter- minal 20 e como a primeira e segunda paredes 38. A base de berço 32, a primeira e segunda paredes 38, e parte da parede de limite 42 em cada uma da primeira e segunda extremidades, definem o rebaixo, equivalentemente referido como um espaço de berço, para receber a unidade eletrônica 16. Mais ainda, como ficará claro da descrição abaixo, uma parte da parede de limite 42 em uma da primeira e se- gunda extremidades, e a parede transversal 40, apresentam uma bar- reira para o movimento da unidade eletrônica 16 através da superfície de extremidade da célula de bateria prismática, em uma direção de separação dos terminais positivo e negativo 20.
[0061] Uma vista de uma célula de bateria prismática 12 com o berço 14 preso, e uma unidade eletrônica 16 no lugar sobre o berço, está mostrada na Figura 3A. A unidade eletrônica 16 compreende um dispositivo de medição e um transmissor sem fio, os quais são consti- tuídos por componentes eletrônicos montados sobre uma placa de cir- cuito impresso rígida 44. O dispositivo de medição da unidade eletrô- nica está configurado para medir uma propriedade da célula de bateria prismática, tal como corrente, voltagem ou temperatura, e o transmis- sor sem fio transmite sem fio a propriedade medida. Por exemplo, em certas modalidades a propriedade medida pode ser transmitida sem fio por um sistema de gerenciamento de bateria (BMS). De acordo com certas modalidades, o transmissor sem fio é um dispositivo de comuni- cação de campo próximo (NFC) configurado para comunicação de cur- to alcance. Isto ajuda a reduzir a interferência entre transmissores sem fio proximamente localizados, o que pode ocorrer onde uma pluralida- de de conjuntos de baterias cada um compreendendo um transmissor sem fio separado estão operando em proximidade estreita, por exem- plo, dentro de uma bateria que compreende uma pluralidade dos con- juntos de baterias. Em tais aplicações, reduzir a interferência é impera- tivo para assegurar a transmissão de dados fiel. A medição de corren- te, voltagem ou temperatura está de acordo com a prática convencio- nal. A forma e função do transmissor sem fio pode ser como descrito em WO 2018/002667 A1, a qual está aqui incorporada por referência. A placa de circuito impresso 44 ainda compreende um microprocessa- dor juntamente com um circuito de suporte de forma e função conven- cionais. O microprocessador processa as medições feitas pelo disposi- tivo de medição e forma pacotes de dados para transmissão sem fio de dados da unidade eletrônica 16.
[0062] Como pode ser visto da Figura 3A, a placa de circuito im- presso 44 é recebida dentro do espaço de berço definido pelo berço 14, de modo que a placa de circuito impresso seja um encaixe ajusta- do entre a primeira e segunda paredes 38, e entre parte da parede de limite 42 de uma extremidade do berço e da parede transversal 40. O movimento da unidade eletrônica 16 através da superfície de extremi- dade da célula de bateria prismática 12 é assim restrito em duas dire- ções mutuamente ortogonais. Um primeiro e segundo condutores elé- tricos 46 estendem de extremidades opostas da placa de circuito im- presso 44. O berço 14 pode definir uma primeira e segunda formações as quais prendem o primeiro e segundo condutores elétricos respecti- vamente. Cada uma da primeira e segunda formações tem a forma de uma viga simples 48 a qual está espaçada da base de berço 32, e está suportada em uma primeira extremidade ou da primeira ou da segunda parede 38, e está suportada por uma segunda extremidade da base de berço. O condutor elétrico 46 pode ser montado sob a viga simples 48 para manter o condutor elétrico no lugar e guiá-lo na direção de seu respectivo terminal 20.
[0063] Uma vista visão detalhada de um terminal da célula de ba- teria prismática da disposição da Figura 3A, está mostrada na Figura 3B. Como pode ser visto da Figura 3B, a parede de limite 42 define um lábio 50 sobre sua superfície interna e em sua borda inferior. Mais ain- da, o terminal 20 define um rebaixo 52 ao redor de sua periferia e na direção de sua base. O berço 14 está preso na célula de bateria pris- mática 12 posicionando o berço 14 sobre a célula de bateria prismática 12 de modo que os terminais positivo e negativo 20 sejam recebidos através de respectivas aberturas definidas pelas paredes de limite 42. O berço 14 é então pressionado para baixo contra a resistência apre- sentada pelos lábios 50 contra seus respectivos terminais 20, até que os lábios sejam recebidos dentro dos rebaixos 52 nos terminais 20. Os lábios 50 e os rebaixos 52 assim proveem um ajuste de encaixe o qual prende o berço 14 na célula de bateria prismática 12.
[0064] O primeiro e o segundo condutores elétricos 46 podem es- tar eletricamente acoplados nos terminais positivo e negativo 20 por um de diferentes meios. Por exemplo, referindo às Figuras 3B e 4A (a qual é a Figura 3B girada através de 180 graus), e de acordo com uma modalidade, uma extremidade mais distante de cada um do primeiro e segundo condutores elétricos 46 compreende um terminal de condutor 54 o qual fica sobre e em contato com um respectivo terminal positivo e negativo 20. De modo a manter os condutores elétricos 46 em conta- to com os respectivos terminais 20, os terminais de condutor 54 po- dem ser soldados nos terminais 20. Em utilização, e quando o conjun- to de bateria elétrica está sendo eletricamente acoplado no aparelho externo, o terminal de condutor 54 pode ser sanduichado entre o ter- minal 20 e um barramento. Quando tanto primeiro quanto o segundo condutores elétricos 46 estão eletricamente acoplados nos terminais positivo e negativo 20 a energia elétrica para a unidade eletrônica 16 é extraída da célula de bateria prismática 12 por meio dos terminais po- sitivo e negativo 20.
[0065] Deve ser apreciado que a utilização de soldagem represen- ta um modo não limitante de manter os condutores elétricos em conta- to com os respectivos terminais. Meios alternativos para manter os condutores elétricos em contato com os respectivos terminais são também previstos. Por exemplo, e com referência à Figura 4B, de acordo com outra modalidade, um fixador condutivo 62 pode estar provido na extremidade de cada um do primeiro e segundo condutores elétricos 46. O fixador condutivo 62 está formado para montar ao redor e manter contato com o terminal 20. Isto pode ser conseguido dimen- sionando o fixador condutivo 62 para ser complementar em forma e tamanho a forma e tamanho de seção transversal do terminal 20, de modo a permitir que uma montagem de interferência forme com o ter- minal 20 quando o fixador condutivo 62 está colocado ao redor do ter- minal 20. O terminal 20 pode ser retangular ou circular em seção transversal, apesar de que outras formas de seção transversal são também previstas. Em certas modalidades onde o terminal 20 é de se- ção transversal circular, o fixador condutivo 62 pode compreender uma arruela de fixação de empurrar, por exemplo, como provida por Springmasters Ltda of Arthur Street, Redditch, B98 8LF, United Kingdom. Em certas modalidades, o fixador condutivo 62 para um ter- minal de seção transversal retangular ou circular pode definir dentes, os quais em utilização topam com o terminal 20 com o fixador conduti- vo sendo formado e dimensionado para prover um ajuste de interfe- rência com o terminal 20 para por meio disto formar um bom percurso condutivo do terminal.
[0066] De acordo com uma modalidade adicional, e com referência à Figura 4C, os fixadores condutivos 72 podem formar parte do berço 14, e prender o berço nos terminais positivo e negativo 20, além de prover condução elétrica. Como acima descrito com referência à mo- dalidade da Figura 3B, lábios 50 definidos pelas paredes de limite 42 intertravam com rebaixos 52 nos terminais positivo e negativo 20. De acordo com a presente modalidade, cada fixador condutivo 72 pode ser compreendido em uma respectiva da primeira e segunda extremi- dades do berço 14, e define uma protrusão, a qual intertrava com o rebaixo 52 em um respectivo dos terminais positivo e negativo. O ber- ço 14 da Figura 4C pode ser preso na célula de bateria prismática 12 no mesmo modo como acima descrito com referência às modalidades acima descritas, e especificamente com referência à modalidade da Figura 3A, por meio de que as protrusões definidas pelos fixadores condutivos 72 proveem um ajuste de encaixe com os rebaixos 52 nos terminais positivo e negativo 20. O berço 14 pode ser formado, tal co-
mo por moldagem de um material plástico como abaixo descrito, com os fixadores condutivos 72 sendo montados no berço após sua forma- ção. Alternativamente, os fixadores condutivos 72 podem ser incorpo- rados no berço durante a moldagem do berço. A unidade eletrônica 16 pode estar eletricamente acoplada nos fixadores condutivos do berço por solda ou soldagem de cada um do primeiro e segundo condutores elétricos a uma parte exposta 74 de um respectivo dos dois fixadores condutivos 72.
[0067] Uma célula de bateria prismática 12 com a cobertura 18 do conjunto de bateria elétrica preso no berço, de acordo com uma moda- lidade, está mostrada na Figura 5. A cobertura 18 é de um tamanho tal que quando está presa no berço 14 a cobertura estende não mais do que uma periferia da superfície de extremidade da célula de bateria prismática 12 e acima da primeira e segunda paredes 38. Mais ainda, a cobertura 18 pode ser de um tamanho tal que quando esta está pre- sa no berço 14 a cobertura estende em uma primeira extremidade até o terminal positivo e em uma segunda extremidade oposta até o termi- nal negativo. Os terminais positivo e negativo 20 portanto não são co- bertos pela cobertura 18, por meio de que os terminais positivo e ne- gativo podem ser eletricamente acoplados a barramentos similares. De outro modo, a cobertura 18 pode estar configurada para cobrir o espa- ço de berço, com exceção de pelo menos uma abertura 82 que esten- de através da cobertura para permitir que a ventilação 22 da célula de bateria prismática 12 funcione.
[0068] A cobertura 18 e o berço 14 podem compreender perfis de superfície cooperantes, os quais prendem a cobertura sobre o berço. Os perfis de superfície na cobertura 18 são definidos por aberturas 84 na direção de uma periferia da cobertura e as quais são formadas para receber uma respectiva protrusão 86 compreendida em e estendendo do berço. Cada abertura 84 e uma respectiva protrusão 86 intertravam para prover uma fixação de ajuste por encaixe da cobertura no berço. A cobertura 18 define uma primeira superfície a qual está direcionada para o berço quando a cobertura está presa no berço 14 e uma se- gunda superfície plana 88 a qual está direcionada afastando do berço quando a cobertura está presa no berço. Duas ranhuras paralelas 90 estão definidas sobre a segunda superfície plana 88. As ranhuras 90 estendem através da cobertura em uma direção ortogonal a uma dire- ção de separação dos terminais positivo e negativo 20. Cada ranhura 90 recebe e prende um respectivo cabo de uma antena de cabo duplo (não mostrada). Em utilização, a antena de cabo duplo está em comu- nicação sem fio com uma antena de unidade eletrônica compreendida no transmissor sem fio da unidade eletrônica 16.
[0069] De acordo com certas modalidades, o berço pode ser inte- gralmente formado de polipropileno com enchimento de 10-20% de vidro. A cobertura pode ser integralmente formada de polipropileno.
[0070] Como anteriormente mencionado, de acordo com modali- dades alternativas, a estrutura de suporte 100 pode estar configurada para fixação a uma célula de bateria cilíndrica 102, como ilustrado no conjunto de bateria 103 da Figura 6A. Em contraste com as células de bateria prismáticas, os terminais de uma célula de bateria cilíndrica são compreendidos sobre superfícies de extremidade opostas da célu- la de bateria formada cilindricamente. A Figura 6B é uma vista em perspectiva do conjunto de bateria 103 da Figura 6A. A estrutura de suporte 100 da presente modalidade pode ser em forma de berço, co- mo nas modalidades anteriormente descritas, e, como com as modali- dades anteriormente descritas, será intercambiavelmente referida co- mo um berço. Uma diferença notável entre o berço 100 da presente modalidade e as modalidades anteriormente descritas, é que cada uma da primeira e segunda extremidades do berço compreende um braço de pega 104 disposto para agarrar um respectivo dos terminais de célula de bateria cilíndrica positivo e negativo 106, permitindo que o berço 100 seja preso na célula de bateria cilíndrica 102. O berço 100 está disposto para suportar a unidade eletrônica 16 substancialmente no mesmo modo como anteriormente descrita em relação a modalida- des anteriores.
[0071] Deve ser apreciado que a menos que declarado de outro modo, a estrutura de suporte prevista para utilização com as células de bateria cilíndricas compartilha as mesmas características que a es- trutura de suporte anteriormente descrita, descrita para utilização com células de bateria prismáticas. Por exemplo, a estrutura de suporte pode compreender uma cobertura e formações de antenas como ante- riormente descrito. Para evitar repetição, todas as características com- partilhadas não serão recitadas, ao invés a descrição abaixo de moda- lidades que compreende células de bateria cilíndricas focalizará na descrição das notáveis diferenças com relação às modalidades de cé- lula de bateria prismática.
[0072] De acordo com certas modalidades, o berço 100 pode compreender uma superfície de contato disposta para estar em conta- to com pelo menos uma porção da superfície cilíndrica 108 da célula de bateria cilíndrica 102, quando presa na célula de bateria 102. A su- perfície de contato pode ter um perfil de superfície complementar a pelo menos uma porção do perfil da superfície cilíndrica 108. Especifi- camente, o perfil de superfície da superfície de contato pode compre- ender um raio de curvatura complementar ao raio de curvatura da su- perfície cilíndrica 108 da célula de bateria cilíndrica 102. Quando preso na célula de bateria cilíndrica 102, o berço 100 estende em uma dire- ção ao longo de pelo menos uma porção da altura da célula de bateria, como ilustrado na Figura 6A.
[0073] A Figura 6C é uma vista plana em seção transversal do conjunto de bateria 103 da Figura 6A, feita em um plano ortogonal a um eixo geométrico longitudinal z da célula de bateria cilíndrica 102. O eixo geométrico longitudinal z é um eixo geométrico de simetria longi- tudinal da célula de bateria cilíndrica 102. A superfície de contato 110 está claramente visível na Figura 6C. A largura da superfície de conta- to 110 define um comprimento de arco proporcional ao raio r da célula de bateria cilíndrica 102, e a um ângulo 0. O ângulo 6 representa o ân- gulo subtendido pelo comprimento de arco, o qual representa a largura da superfície de contato e equivalentemente a largura do berço 100. De acordo com modalidades da presente descrição, a largura do berço 100 é selecionada para assegurar que esta subtende um ângulo 0 me- nor do que 90º. Isto ajuda a minimizar qualquer obstrução para outras células de bateria cilíndricas adjacentes, quando uma pluralidade de células de bateria cilíndricas é combinada em um pacote de baterias.
[0074] Como ilustrado nas Figuras 6A e 6B, os braços de pega 104 estendem em uma direção ortogonal ao comprimento da estrutura de suporte 100. De acordo com algumas modalidades, uma distância de separação d (ver Figura 6B) entre os braços de pega 104 é seleci- onada para assegurar que cada braço de pega 104 agarre seu respec- tivo terminal de célula de bateria 106 com força suficiente para formar um ajuste de interferência apertado com os terminais 106 da célula de bateria cilíndrica 102. Um modo no qual isto pode ser conseguido é dimensionando a distância de separação d para ser ligeiramente me- nor do que a altura da bateria cilíndrica h. Os braços de pega 104 po- dem ser construídos de um material que permite alguma flexão dos braços. Conforme os braços de pega 104 são dobrados de modo a montar ao redor dos respectivos terminais de bateria, uma força de restauração opõe à direção de dobramento e ajuda a assegurar que um ajuste de interferência apertado seja formado com os respectivos terminais 106.
[0075] Em modalidades alternativas, é previsto que a estrutura de suporte 100 pode ser provida com um meio de fixação para prender a estrutura de suporte 100 na superfície cilíndrica 108 da célula de bate- ria cilíndrica 102. Por exemplo, um tal meio de fixação pode compre- ender uma fita adesiva. Uma fita adesiva pode ser colocada sobre a superfície de contato 110, permitindo que a estrutura de suporte 100 seja aderida na superfície cilíndrica 108 da célula de bateria 102. Mei- os de fixação alternativos são também previstos, os quais permitem que a estrutura de suporte 100 seja fixada na superfície cilíndrica 108 da célula de bateria 102.
[0076] Em comum com as modalidades anteriormente descritas, a estrutura de suporte 100 pode compreender pelo menos um elemento de condução disposto para eletricamente acoplar a unidade eletrônica 16 nos terminais de célula de bateria 106. Na modalidade ilustrada nas Figuras 6A e 6B, o pelo menos um elemento de condução compreen- de um primeiro e segundo condutores elétricos 110, os quais esten- dem de extremidades opostas da unidade eletrônica 16, e especifica- mente de extremidades opostas da placa de circuito impresso com- preendida na unidade eletrônica 16, em um modo similar como descri- ta em relação a modalidades precedentes. O primeiro e segundo con- dutores elétricos 110 estendem para os braços de pega 104, e os bra- ços de pega 104 estão dispostos para permitir que pelo menos uma porção das extremidades mais distantes do primeiro e segundo condu- tores elétricos 110 formem um contato elétrico com um respectivo ter- minal de bateria 106. Em algumas modalidades as extremidades mais distantes do primeiro e segundo condutores elétricos 110 podem estar localizadas sobre uma superfície interna dos braços de pega 104 em contato com o respectivo terminal de bateria 106. Neste modo, o ajus- te de interferência formado entre os braços de pega 104 e os terminais de bateria, também ajudam com o estabelecimento da conexão elétri- ca entre o primeiro e segundo condutores elétricos 104 e os terminais de bateria 106. Por exemplo, os braços de pega podem cada um com- preender uma cavidade (não mostrada) através da qual o primeiro e segundo condutores elétricos 110 podem ser passados para permitir que as extremidades mais distantes do primeiro e segundo condutores elétricos 110 sejam localizados sobre a superfície interna dos braços de pega 104. Em certas modalidades os braços de pega 104 podem ser providos com furos configurados para receber as extremidades mais distantes do primeiro e segundo condutores elétricos 104, e atra- vés dos quais uma conexão elétrica pode ser estabelecida com o res- pectivo terminal de bateria 106.
[0077] A Figura 7A é uma vista em perspectiva de um pacote de baterias 112, intercambiavelmente referido simplesmente como uma bateria, que compreende uma pluralidade de conjuntos de baterias 103, como ilustrado nas Figuras 6A-6C. A Figura 7B é uma vista plana do pacote de baterias 112 da Figura 7A. Cada conjunto de bateria 103 compreende uma estrutura de suporte 100 presa em uma célula de bateria cilíndrica 102. As Figuras 7A e 7B prontamente destacam co- mo restringindo a largura da estrutura de suporte para um comprimen- to de arco que subtende um ângulo menor do que 90º, assegura que os conjuntos de baterias 103 possam ser dispostos uns em relação aos outros sem as estruturas de suporte 100 de conjuntos adjacentes interferirem uma com a outra. Isto pode ser compreendido consideran- do as folgas 114 que naturalmente formam entre células de bateria cilindricamente formadas, quando trazidas juntas e em contato sobre suas superfícies cilíndricas, como ilustrado na Figura 7B.
[0078] A Figura 8 é uma configuração alternativa da estrutura de suporte 100, na qual três diferentes células de bateria cilíndricas 102 compartilham a mesma estrutura de suporte 116, para formar um pa- cote de baterias 115. Uma célula de bateria cilíndrica 102a está mos- trada como transparente de modo a permitir que a forma da estrutura de suporte compartilhada 116 seja melhor visualizada. Em tais modali- dades é previsto que a estrutura de suporte compartilhada 116 possa compreender uma pluralidade de unidades eletrônicas (não mostra- das), cada unidade eletrônica sendo alocada para medir uma proprie- dade de uma diferente das células de bateria cilíndricas presas na es- trutura de suporte compartilhada 116. Alternativamente é previsto que a estrutura de suporte compartilhada 116 possa compreender uma única unidade eletrônica disposta para medir uma propriedade de cada uma das células de bateria cilíndricas acopladas 102.
[0079] Apesar de modalidades ilustrativas terem sido aqui descri- tas, o escopo do presente pedido compreende quaisquer e todas as modalidades que têm elementos, modificações, omissões, combina- ções (por exemplo, de aspectos através de várias modalidades), adap- tações ou alterações equivalentes com base na presente descrição. Os elementos recitados nas reivindicações devem ser interpretados amplamente com base na linguagem empregada nas reivindicações, e não limitados a exemplos descritos na presente especificação ou du- rante o prosseguimento do pedido, cujos exemplos devem ser consi- derados como não exclusivos. Ainda, as etapas dos métodos descritos podem ser modificadas em qualquer modo, incluindo reordenando as etapas na inserção de etapas de apagamento. É pretendido, portanto, que a especificação e exemplos sejam considerados como exemplos somente, com um verdadeiro escopo e espírito sendo indicados pelas reivindicações e seguintes seu escopo total de equivalentes.

Claims (34)

U7 REIVINDICAÇÕES
1. Conjunto de bateria elétrica, caracterizado pelo fato de que compreende: uma célula de bateria que tem um terminal positivo e um terminal negativo; uma unidade eletrônica que compreende um dispositivo de medição e um transmissor sem fio; uma estrutura de suporte configurada para fixação na célula de bateria, e disposta para alojar a unidade eletrônica, a estrutura de suporte compreendendo pelo menos um elemento de condução dis- posto para eletricamente acoplar a unidade eletrônica nos terminais positivo e negativo, para por meio disto prover energia elétrica para o transmissor sem fio e o dispositivo de medição; e em que o dispositivo de medição está configurado para medir uma propriedade da célula de bateria, e o transmissor sem fio está configurado para transmitir sem fio a propriedade medida.
2. Conjunto de bateria elétrica de acordo com a reivindica- ção 1, caracterizado pelo fato de que o transmissor sem fio é um dis- positivo de comunicação de campo próximo configurado para comuni- cação de curto alcance.
3. Conjunto de bateria elétrica de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a es- trutura de suporte está presa removível na célula de bateria.
4. Conjunto de bateria elétrica de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a es- trutura de suporte compreende um berço formado na direção de suas primeira e segunda extremidades, o berço definindo uma superfície de suporte entre a primeira e segunda extremidades, e a superfície de suporte sendo configurada para prender a unidade eletrônica pelo me- nos parcialmente dentro do berço.
5. Conjunto de bateria elétrica de acordo com a reivindica- ção 4, caracterizado pelo fato de que compreende uma cobertura, a cobertura e o berço tendo perfis de superfície cooperantes os quais prende a cobertura sobre o berço para envolver a unidade eletrônica e por meio disto restringir o movimento da unidade eletrônica em relação à superfície da célula de bateria.
6. Conjunto de bateria elétrica de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a célu- la de bateria é uma célula de bateria cilíndrica, os terminais positivo e negativo estão localizados sobre superfícies de extremidade respeciti- vamente opostas da célula de bateria cilíndrica, e a estrutura de supor- te está localizada sobre a superfície cilíndrica da célula de bateria.
7. Conjunto de bateria elétrica de acordo com a reivindica- ção 6, caracterizado pelo fato de que a estrutura de suporte estende em uma direção ao longo de pelo menos uma porção da altura da cé- lula de bateria cilíndrica.
8. Conjunto de bateria elétrica, de acordo com a reivindica- ção 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a estrutura de suporte com- preende uma superfície de contato disposta para estar em contato com a superfície cilíndrica da célula de bateria cilíndrica, a superfície de contato tendo um perfil de superfície complementar ao perfil da su- perfície cilíndrica da célula de bateria cilíndrica.
9. Conjunto de bateria elétrica, de acordo com a reivindica- ção 8, caracterizado pelo fato de que a superfície de contato compre- ende um meio de fixação para fixar a estrutura de suporte na superfí- cie cilíndrica da célula de bateria cilíndrica.
10. Conjunto de bateria elétrica, de acordo com a reivindi- cação 9, caracterizado pelo fato de que o meio de fixação compreende um adesivo.
11. Conjunto de bateria elétrica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que a estrutu- ra de suporte compreende braços de pega que estendem para fora da estrutura de suporte e dispostos para agarrar os terminais positivo e negativo da célula de bateria cilíndrica, para por meio disto prender a estrutura de suporte na célula de bateria cilíndrica formando um ajuste de interferência com os terminais da célula de bateria cilíndrica.
12. Conjunto de bateria elétrica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a célula de bate- ria é uma célula de bateria prismática, e os terminais positivo e negativo projetam da mesma superfície de extremidade da célula de bateria pris- mática em localizações espaçada sobre a superfície de extremidade.
13. Conjunto de bateria elétrica de acordo com as reivindi- cações 4 e 12, ou 5 e 12, caracterizado pelo fato de que a primeira e segunda extremidades do berço estão configuradas para prender res- pectivamente nos terminais positivo e negativo.
14. Conjunto de bateria elétrica de acordo com as reivindi- cações 4 e 12, 5 e 12, ou 13, caracterizado pelo fato de que quando a estrutura de suporte está presa na célula de bateria prismática, o ber- ço não estende acima dos terminais positivo e negativo com a exceção de porções do berço as quais projetam além das extremidades mais distantes dos terminais positivo e negativo, as porções do berço defi- nindo o perfil de superfície que coopera com o perfil de superfície da cobertura para prender a cobertura no berço.
15. Conjunto de bateria elétrica de acordo com as reivindi- cações 5 e 12, 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que quando a es- trutura de suporte está presa na célula de bateria prismática, o berço estende não mais do que uma periferia da superfície de extremidade da célula de bateria prismática da qual os terminais positivo e negativo projetam, e a cobertura estende não mais do que a periferia da super- fície de extremidade da célula de bateria prismática quando a cobertu-
ra está presa no berço.
16. Conjunto de bateria elétrica de acordo com as reivindi- cações 4 e 12, 5 e 12, ou qualquer uma das reivindicações 13 a 15, caracterizado pelo fato de que cada uma da primeira e segunda ex- tremidades do berço define uma abertura através da qual um respecti- vo dos terminais positivo e negativo estende por meio de que o berço prende nos terminais positivo e negativo.
17. Conjunto de bateria elétrica de acordo com as reivindi- cações 4 e 12, 5 e 12, ou qualquer uma das reivindicações 13 a 16, caracterizado pelo fato de que cada uma da primeira e segunda ex- tremidades do berço define um perfil o qual intertrava com um perfil definido por um respectivo dos terminais positivo e negativo para por meio disto apresentar resistência à remoção do berço do terminal.
18. Conjunto de bateria elétrica de acordo com a reivindica- ção 17, caracterizado pelo fato de que o perfil definido pelo terminal compreende um rebaixo na direção de uma base do terminal, o perfil definido pelo berço sendo formado para ser recebido dentro do rebaixo do terminal.
19. Conjunto de bateria elétrica de acordo com a reivindica- ção 18, caracterizado pelo fato de que a extremidade do berço está formada para prover uma fixação de ajuste por encaixe no terminal.
20. Conjunto de bateria elétrica de acordo com as reivindi- cações 4 e 12, 5 e 12, ou qualquer uma das reivindicações 13 a 19, caracterizado pelo fato de que o berço compreende uma base de ber- ço a qual define a superfície de suporte sobre a qual a unidade eletrô- nica está suportada, a primeira e segunda extremidades formadas do berço estendendo de extremidades opostas da base de berço.
21. Conjunto de bateria elétrica de acordo com a reivindica- ção 20, caracterizado pelo fato de que a base de berço define uma abertura de ventilação através da mesma a qual está em registro com uma ventilação na superfície de extremidade da célula de bateria prismática quando o berço está preso na célula de bateria prismática.
22. Conjunto de bateria elétrica de acordo com a reivindica- ção 21, caracterizado pelo fato de que a base de berço com a exceção da abertura de ventilação apresenta uma superfície contínua até a su- perfície de extremidade da célula de bateria prismática.
23. Conjunto de bateria elétrica de acordo com qualquer uma das reivindicações 20 a 22, caracterizado pelo fato de que o ber- ço ainda compreende uma primeira e segunda paredes as quais es- tendem de respectivas bordas opostas da base de berço e de modo que cada uma da primeira e segunda paredes estenda entre os termi- nais positivo e negativo, a altura da primeira e segunda paredes sendo tal que suas extremidades mais distantes não estendem mais do que as extremidades mais distantes dos terminais positivo e negativo.
24. Conjunto de bateria elétrica de acordo com a reivindica- ção 23, caracterizado pelo fato de que cada uma da primeira e segun- da extremidades do berço define uma abertura através da qual um respectivo dos terminais positivo e negativo estende por meio de que berço prende nos terminais positivo e negativo, a abertura sendo defi- nida por uma parede de limite, a parede de limite tendo substancial- mente a mesma altura que a primeira e segunda paredes.
25. Conjunto de bateria elétrica de acordo com a reivindica- ção 23 ou 24, caracterizado pelo fato de que a base de berço e a pri- meira e segunda paredes definem um espaço de berço para receber a unidade eletrônica, a unidade eletrônica sendo formada de modo que seja um ajuste de encaixe entre a primeira e segunda paredes.
26. Conjunto de bateria elétrica de acordo com a reivindica- ção 25, caracterizado pelo fato de que o berço ainda compreende uma parede transversal a qual estende da base de berço e a qual estende da primeira parede para a segunda parede, a parede transversal sen-
do espaçada de uma extremidade da base de berço adjacente ao pri- meiro ou segundo terminal para por meio disto apresentar uma barrei- ra ao movimento da unidade eletrônica através da superfície de extre- midade da célula de bateria prismática.
27. Conjunto de bateria elétrica de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um elemento de condução compreende um primeiro e se- gundo condutores elétricos que estendem de extremidades opostas da unidade eletrônica, o primeiro e segundo condutores elétricos provendo condução elétrica dos terminais positivo e negativo respectivamente para por meio disto prover energia elétrica para o transmissor sem fio.
28. Conjunto de bateria elétrica de acordo com a reivindica- ção 27, caracterizado pelo fato de que a estrutura de suporte define formações as quais prendem o primeiro e segundo condutores elétri- cos quando alojando a unidade eletrônica.
29. Conjunto de bateria elétrica de acordo com a reivindica- ção 27 ou 28, caracterizado pelo fato de que uma extremidade mais distante de pelo menos um do primeiro e segundo condutores elétricos compreende um terminal de condutor o qual fica sobre um respectivo dos terminais positivo e negativo.
30. Conjunto de bateria elétrica de acordo com qualquer uma das reivindicações 27 a 29, caracterizado pelo fato de que pelo menos um do primeiro e segundo condutores elétricos está eletrica- mente acoplado a um fixador condutivo o qual está formado para mon- tar ao redor e por meio disto prender em um respectivo dos terminais positivo e negativo, o fixador condutivo definindo dentes os quais apoi- am contra o terminal, por meio de que o fixador condutivo provê um ajuste de interferência com o terminal.
31. Conjunto de bateria elétrica de acordo com as reivindi- cações 5 e 30, caracterizado pelo fato de que cada fixador condutivo está compreendido em uma respectiva da primeira e segunda extremi- dades do berço e cada fixador condutivo define um perfil o qual inter- trava com um perfil definido por um respetivo dos terminais positivo e negativo por meio de que os fixadores condutivos prendem o berço nos terminais positivo e negativo além de prover condução elétrica.
32. Conjunto de bateria elétrica de acordo com a reivindica- ção 5 e qualquer uma das reivindicações 6 a 31, caracterizado pelo fato de que a cobertura define uma primeira superfície, a qual está di- recionada para o berço quando a cobertura está presa no berço, uma segunda superfície plana, a qual está direcionada afastando do berço quando a cobertura está presa no berço, pelo menos uma formação de antena sendo definida sobre a segunda superfície plana, a formação de antena prendendo uma antena configurada para estar em comuni- cação sem fio com uma antena de unidade eletrônica compreendida no transmissor sem fio da unidade eletrônica.
33. Bateria elétrica que compreende uma pluralidade de conjuntos de baterias elétricas, cada um da pluralidade de conjuntos de baterias elétricas como definido na reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que a formação de antena de cada conjunto de baterias elétricas definindo uma ranhura de retenção de antena a qual estende através da cobertura e a qual prende a antena, a pluralidade de con- juntos de baterias elétricas posicionada adjacente umas às outras por meio de que suas ranhuras de retenção de antena estão em registro por meio de que uma única antena é recebida nas ranhuras de reten- ção de antena plurais e de modo que a antena única estende sobre a pluralidade de conjuntos de baterias elétricas.
34. Bateria elétrica, de acordo com a reivindicação 33, ca- racterizada pelo fato de que a ranhura de retenção de antena estende através da cobertura em uma direção ortogonal a uma direção de se- paração dos terminais positivo e negativo.
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