BRPI0519134B1

BRPI0519134B1 - Elemento de conexão, método de fabricar um módulo de bateria secundária, módulo de bateria secundária, método de melhorar o desempenho de módulo de bateria através denivelamento da tensão e aparelho de conexão em paralelo para executar nivelamento de tensão

Info

Publication number: BRPI0519134B1
Application number: BRPI0519134A
Authority: BR
Inventors: Lee Hanho; Kim Jeeho; Woong Ha Jin
Original assignee: Lg Chemical Ltd
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2019-01-22
Also published as: BRPI0519134B8; TW200637056A; TWI304663B; US20060170394A1; RU2335039C1; BRPI0519134A2; JP5394522B2; PL2590242T3; EP2590242A1; JP5188813B2; US7538516B2; CA2592245C; EP1829138A4; JP2008524823A; JP2012146669A; EP2590242B1; WO2006068384A1; EP1829138A1; CA2592245A1

Abstract

elemento de conexão sepárvel para módulo de bateria secundária e método de melhorar o desempenho de módulo de bateria através de nivelar a tensão. descrito aqui está um elemento de conexão do tipo separação, que eletricamente conecta terminais do eletrodo de células unitárias. o elemento de conexão compreende dois ou mais corpos de conexão separados, que são conectados aos terminais do eletrodo correspondentes durante a montagem de um módulo de bateria secundária, e que são eletricamente conectados uns com os outros por elementos condutivos adicionais para completar o módulo de bateria. a presente invenção também fornece um método de melhorar o desempenho de um módulo de bateria que é capaz de conectar células unitárias em paralelo umas com as outras para nivelar a tensão das células unitárias enquanto o módulo de bateria é fabricado usando o elemento de conexão, especificamente, antes das células unitárias serem conectadas em série umas com as outras, ou enquanto o módulo de bateria é usado, desse modo minimizando a diferença de tensão entre as células unitárias.

Description

ELEMENTO DE CONEXÃO, MÉTODO DE FABRICAR UM MÓDULO

DE BATERIA SECUNDÁRIA, MÓDULO DE BATERIA SECUNDÁRIA, MÉTODO

DE MELHORAR O DESEMPENHO DE MÓDULO DE BATERIA ATRAVÉS DE

NIVELAMENTO DA TENSÃO E APARELHO DE CONEXÃO EM PARALELO PARA

EXECUTAR NIVELAMENTO DE TENSÃO

Campo da Invenção

A presente invenção está relacionada a um elemento de conexão usado para conectar eletricamente terminais do eletrodo de células unitárias em um módulo ou pacote de bateria secundária de grande capacidade e de alto rendimento e um método de melhorar o desempenho de um módulo de bateria através de nivelar a tensão.

Mais particularmente, a presente invenção está relacionada a um elemento de conexão do tipo separação, que eletricamente conecta terminais do eletrodo de células unitárias compreendendo dois ou mais corpos de conexão separados, que são conectados aos terminais do eletrodo correspondentes durante a montagem de um módulo de bateria secundária, e que são eletricamente conectados uns com os outros por elementos condutivos adicionais para completar o módulo de bateria, e um método de melhorar o desempenho de um módulo de bateria que é capaz de conectar células unitárias em paralelo umas com as outras para nivelar a tensão das células unitárias enquanto o módulo de bateria é fabricado usando o elemento de conexão, especificamente, antes das células unitárias serem conectadas em série umas com as outras, ou enquanto o módulo de bateria é usado, desse modo minimizando a diferença de tensão entre as células unitárias.

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Fundamentos da Invenção

Recentemente, uma bateria secundária, que pode ser carregada e descarregada, foi amplamente usada como uma fonte de energia para dispositivos móveis sem fio. Também, a 5 bateria secundária tem atraído atenção considerável como uma fonte de potência para veículos elétricos e veículos elétricos híbridos, que têm sido desenvolvidos para resolver problemas, tal como poluição do ar, causada por veículos à gasolina e a diesel existentes que usam combustíveis fósseis.

Como um resultado, tipos de aplicações usando a bateria secundária estão sendo aumentados permitindo vantagens da bateria secundária, e futuramente a bateria secundária é esperada para ser aplicada em mais aplicações e produtos do que agora o é.

Baterias secundárias têm estruturas diferentes dependendo dos rendimentos e capacidades exigidos por aplicações e produtos, aos quais a bateria secundária é aplicada. Por exemplo, dispositivos móveis de pequeno porte, tal como telefones móveis, assistentes pessoais digitais (PDAs), câ20 meras digitais, e computadores laptops, usam uma ou várias células leves de pequeno porte para cada dispositivo de acordo com a redução no tamanho e peso dos produtos correspondentes. Por outro lado, dispositivos de médio e grande porte, tal como bicicletas elétricas, motocicletas elétri25 cas, veículos elétricos, e veículos elétricos híbridos, usam um módulo de bateria de médio ou grande porte (ou pacote de bateria de médio ou grande porte) tendo uma pluralidade de células eletricamente conectadas umas com as outras porque

Petição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 9/52 alto rendimento e grande capacidade são necessários para dispositivos de médio ou grande porte. O tamanho e peso do módulo de bateria estão diretamente relacionados ao espaço de recebimento e saida do dispositivo de médio ou grande porte correspondente. Por essa razão, os fabricantes estão tentando fabricar módulos de bateria a luz de pequeno porte.

Geralmente, um módulo de bateria secundária de médio ou grande porte é fabricado através de montar uma pluralidade de células unitárias em um invólucro (alojamento) tendo um tamanho pré-determinado e eletricamente conectando as células unitárias. Uma célula secundária retangular ou uma célula secundária em forma de bolsa, que pode ser empilhada com alta integração, é normalmente usada como a célula unitária.

Preferencialmente, a célula em forma de bolsa é usada como a célula unitária, desde que a célula em forma de bolsa seja leve e não dispendiosa.

módulo de bateria secundária é fabricado através de conectar eletricamente a pluralidade de células unitárias umas com as outras. Especialmente, todas ou algumas células unitárias são conectadas em série umas com as outras para fornecer alto rendimento. Como um resultado, um engenheiro pode ser exposto à alta tensão durante a fabricação do módulo de bateria, e, portanto, grande atenção deve ser tomada com relação à segurança na fabricação do módulo de bateria.

Curtos-circuitos elétricos durante a montagem do módulo de bateria podem causar danos ao engenheiro e redução no desempenho das células unitárias. Conseqüentemente, uma montagem mais cuidadosa do módulo de bateria é exigida tal como para

Petição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 10/52 resolver o problema de curto-circuito mencionado acima, que amplamente reduz a produtividade de módulos de bateria.

Também, é necessário interromper a operação do módulo de bateria no estado anormal, por exemplo, sobrecorrente ou sobre-aquecimento ocorre, desse modo protegendo a segurança do módulo de bateria. Em adição, é preferencial que tal interrupção da operação do módulo de bateria seja executada por elementos do tipo módulo que permitem às células unitárias, pelas quais a operação anormal do módulo de bateria é causada, serem verificadas e substituídas, desde que essa construção seja economicamente útil.

Enquanto isso, quando as células unitárias são células tendo a mesma capacidade e tensão, o módulo de bateria secundária de médio ou grande porte é otimamente operado. Embora as células unitárias tenham a mesma capacidade e tensão, entretanto, as células unitárias normalmente têm diferença de tensão devido às restrições na fabricação das células unitárias, que são causadas por vários fatores. Também, a diferença de tensão entre as células unitárias pode ocorrer devido a vários fatores durante o uso do módulo de bateria bem como durante a fabricação do módulo de bateria.

Conseqüentemente, há uma grande necessidade em minimizar a diferença de tensão entre as células unitárias, e assim, em otimamente manter a operação do módulo de bateria.

Sumário da Invenção

Conseqüentemente, é um objetivo da presente invenção substancialmente evitar os problemas acima mencionados

Petição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 11/52 das técnicas convencionais bem como os problemas técnicos solicitados do passado.

Um primeiro objetivo da presente invenção é fornecer um elemento de conexão usado para conectar eletricamente os terminais do eletrodo das células unitárias que é capaz de amplamente reduzir um risco de um engenheiro receber um choque elétrico devido a curtos-circuitos e uma possibilidade de danos às células unitárias durante a montagem de um módulo de bateria secundária.

Um segundo objetivo da presente invenção é fornecer um elemento de conexão que permite a elementos de segurança interromperem a operação das células unitárias, que podem causar operação anormal de um módulo de bateria, tal como sobre-corrente e sobre-aquecimento, os elementos de segurança sendo fornecidos para cada célula unitária para ser facilmente verificada e substituída.

Um terceiro objetivo da presente invenção é fornecer um método de fabricação de um módulo de bateria de médio ou grande porte usando o elemento de conexão.

Um quarto objetivo da presente invenção é fornecer um método de melhorar o desempenho de um módulo de bateria, durante a montagem ou o uso do módulo de bateria, para otimamente operar o módulo de bateria.

Um quinto objetivo da presente invenção é fornecer um aparelho que é capaz de executar o método de melhorar o desempenho do módulo de bateria.

De acordo com um aspecto da presente invenção, os objetivos acima e outros podem ser executados através do

Petição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 12/52 fornecimento de um elemento de conexão usado para conectar eletricamente terminais do eletrodo de células unitárias constituindo um módulo de bateria secundária uns com os outros, o elemento de conexão compreendendo: um primeiro corpo de conexão de terminal conectado ao terminal do eletrodo de uma célula unitária (a) ; e um segundo corpo de conexão de terminal conectado ao terminal do eletrodo de uma outra célula unitária (b) , onde o primeiro corpo de conexão de terminal e o segundo corpo de conexão de terminal são separados um do outro enquanto o primeiro corpo de conexão de terminal e o segundo corpo de conexão de terminal são conectados aos terminais do eletrodo correspondentes, e a conexão elétrica entre a célula unitária (a) e a célula unitária (b) é executada através de acoplar um elemento condutivo ao primeiro corpo de conexão de terminal e ao segundo corpo de conexão de terminal.

De acordo com a presente invenção, as células unitárias são arranjadas de uma forma pré-determinada, por exemplo, as células unitárias são empilhadas, durante a fabricação do módulo de bateria secundária, os corpos de conexão de terminal do elemento de conexão são conectados às células unitárias correspondentes, e então outros componentes do módulo de bateria são montados e acoplados. Subseqüentemente, as células unitárias são eletricamente conectadas umas com as outras por elementos condutivos na etapa final ou última do processo de fabricação do módulo de bateria. Conseqüentemente, um risco de curtos-circuitos elétricos das células unitárias durante a montagem do módulo de bateria é

Petição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 13/52 amplamente reduzido. Também, quando cada um dos elementos condutivos é um fusível, um bimetal, ou um elemento de coeficiente de temperatura positiva (PTC), a conexão elétrica entre os corpos de conexão de terminal é executada pelos elementos de segurança acima especificados. Conseqüentemente, é possível acoplar os elementos de segurança às células unitárias correspondentes e facilmente verificar e substituir as células unitárias causando a operação anormal do módulo de bateria. Em adição, como serão descritos a seguir, os corpos de conexão de terminal do elemento de conexão são conectados em paralelo uns com os outros, antes da conexão elétrica das células unitárias pelos elementos condutivos, para facilmente executar nivelamento de tensão, onde a operação do módulo de bateria é otimizada.

As células unitárias não são particularmente restritas desde que as células são células secundárias que podem ser carregadas e descarregadas. Como as células unitárias preferencialmente usadas são células secundárias de litio usando óxido de metal de transição de litio ou óxido composto como material ativo em catodo. Também, a forma das células unitárias não é particularmente restrita. Preferencialmente, as células retangulares e as células em forma de bolsa, que podem ser empilhadas em alta densidade, são usadas como as células unitárias.

Os corpos de conexão de terminal do elemento de conexão não são particularmente restritos desde que os corpos de conexão de terminal podem ser conectados aos terminais do eletrodo das células unitárias correspondentes enPetição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 14/52 quanto os corpos de conexão de terminal são separados uns dos outros.

Em uma modalidade preferencial da presente invenção, o elemento de conexão adicionalmente compreende: um elemento isolante montado entre os terminais do eletrodo das células unitárias vizinhas para executar o isolamento elétrico entre os terminais do eletrodo, o elemento isolante sendo acoplado aos terminais do eletrodo, e o primeiro e o segundo corpo de conexão de terminal do elemento de conexão são eletricamente conectados aos terminais do eletrodo das células unitárias correspondentes enquanto o primeiro e o segundo corpo de conexão de terminal do elemento de conexão as acoplados ao elemento isolante. O isolamento elétrico entre os terminais do eletrodo das células unitárias enquanto as células unitárias são empilhadas é garantido pelo fornecimento do elemento isolante. Conseqüentemente, uma possibilidade de curtos-circuitos é amplamente reduzida, e o elemento de conexão é facilmente conectado aos terminais do eletrodo.

O elemento isolante serve para isolar eletricamente os terminais do eletrodo das células unitárias vizinhas uns dos outros. Conseqüentemente, o elemento isolante é feito de um material eletricamente isolante. Preferencialmente, o elemento isolante é feito de várias resinas plásticas, embora o elemento isolante não seja particularmente restrito desde que o elemento isolante eletricamente isola os terminais do eletrodo das células unitárias vizinhas uns dos outros .

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O elemento isolante pode ser acoplado aos terminais do eletrodo das células unitárias de várias maneiras. Em uma modalidade preferencial da presente invenção, os terminais do eletrodo das células unitárias são fornecidos com furos passantes, e o elemento isolante é fornecido com protuberâncias de acoplamento, que correspondem aos furos passantes. Conseqüentemente, as protuberâncias de acoplamento do elemento isolante são ajustadas nos furos passantes dos terminais do eletrodo, e, portanto, o acoplamento seguro entre o elemento isolante e os terminais do eletrodo é executado. Preferencialmente, as protuberâncias de acoplamento são também fornecidas com furos passantes, tal que os terminais do eletrodo empilhados enquanto o elemento isolante é disposto entre os terminais do eletrodo, são adicionalmente seguramente acoplados uns com os outros através de elementos de acoplamento inseridos através dos furos passantes das protuberâncias de acoplamento.

Em uma modalidade preferencial da presente invenção, o elemento isolante é construído na forma de um bloco retangular, que obedece a uma lacuna entre os terminais do eletrodo das células unitárias empilhadas. A lacuna entre os terminais do eletrodo, enquanto as células unitárias são empilhadas, é fornecida na forma de um retângulo. Conseqüentemente, o bloco retangular obedecendo à lacuna é mais estável .

Mais preferencialmente, o bloco compreende dois corpos unitários de montagem construídos tal que os corpos unitários de montagem podem ser acoplados ou separados uns

Petição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 16/52 dos outros, um terminal do catodo da célula unitária acoplado a um dos corpos unitários de montagem enquanto um terminal do anodo da célula unitária é acoplado ao outro corpo unitário de montagem. Conseqüentemente, a presente invenção tem uma vantagem em que a conexão dos terminais do eletrodo e o acoplamento do elemento de conexão são seqüencialmente executados através do fornecimento do elemento de isolamento do tipo montagem.

O elemento de conexão, que serve para conectar eletricamente os terminais do eletrodo das células unitárias uns com os outros, é feito de um material condutivo. Preferencialmente, o elemento de conexão é feito de metal, embora o elemento de conexão não é particularmente restrito desde que o elemento de conexão eletricamente conecta os terminais do eletrodo uns com os outros.

O acoplamento entre o elemento de conexão e o elemento isolante pode ser executado de várias maneiras quando o elemento de conexão é acoplado ao elemento isolante e eletricamente conectado aos terminais do eletrodo correspondentes. Em uma modalidade preferencial da presente invenção, o elemento de conexão compreende: um primeiro corpo de conexão de terminal conectado ao terminal do eletrodo de uma célula unitária (a); e um segundo corpo de conexão de terminal conectado ao terminal do eletrodo de uma outra célula unitária (b) adjacente à célula unitária (a). O primeiro corpo de conexão de terminal e o segundo corpo de conexão de terminal do elemento de conexão são acoplados ao elemento isolante de tal maneira que o primeiro corpo de conexão de terminal e o

Petição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 17/52 segundo corpo de conexão de terminal circundam o elemento isolante, ou o primeiro corpo de conexão de terminal e o segundo corpo de conexão de terminal são inseridos em ranhuras de engate formadas no elemento isolante.

Por exemplo, o primeiro corpo de conexão de terminal e o segundo corpo de conexão de terminal são acoplados ao elemento isolante tal que o primeiro e o segundo corpo de conexão de terminal são conectados aos terminais do eletrodo correspondentes, e o primeiro corpo de conexão de terminal e o segundo corpo de conexão de terminal são conectados uns com os outros por um elemento condutivo para executar a conexão elétrica entre o primeiro corpo de conexão de terminal e o segundo corpo de conexão de terminal depois do primeiro e o segundo corpo de conexão de terminal serem acoplados ao elemento isolante. Preferencialmente, o elemento condutivo é um elemento de segurança, tal como um fusível, um bimetal, ou um elemento de coeficiente de temperatura positiva (PTC).

De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é fornecido um método de fabricação de um módulo de bateria secundária usando os elementos de conexão descritos acima. Especificamente, o método de fabricação de módulo de bateria secundária de acordo com a presente invenção compreende as etapas de: (A) montar células unitárias, que podem ser carregadas e descarregadas, em um invólucro de módulo;

(B) conectar os corpos de conexão de terminal de elementos de conexão como apresentados na reivindicação 1 aos terminais do eletrodo das células unitárias; (C) montar e acoplar outros componentes do módulo de bateria; e (D) acoplar ele

Petição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 18/52 mentos condutivos aos corpos de conexão de terminal para executar conexão elétrica entre os terminais do eletrodo.

Na etapa (A) , o invólucro de módulo pode ter várias estruturas. Como será descrito a seguir, o invólucro de módulo pode incluir invólucro superior e inferior, que podem ser separados um do outro, entre os quais as células unitárias são empilhadas umas nas outras. Os terminais do eletrodo podem ter várias orientações. Preferencialmente, as células unitárias são empilhadas tal que os terminais do eletrodo das células unitárias são arranjados na mesma orientação.

Quando os corpos de conexão de terminal de elementos de conexão são conectados aos terminais do eletrodo na etapa (Β) , o elemento isolante pode ser montado como descrito acima, e então os corpos de conexão de terminal de elementos de conexão são acoplados ao elemento isolante.

A etapa (C) , isto é, a etapa de montar e acoplar outros componentes do módulo de bateria inclui fabricar o módulo de bateria usando todos ou alguns dos componentes restantes do módulo de bateria excluindo os elementos de conexão. Por exemplo, a etapa de montar e acoplar outros componentes do módulo de bateria pode incluir montar unidades de circuito para controlar a operação do módulo de bateria. Conseqüentemente, a montagem e acoplamento de alguns componentes podem ser executados depois da etapa (D).

Preferencialmente, o método de fabricação de módulo de bateria secundária adicionalmente compreende a etapa de: conectar os corpos de conexão de terminal de elementos de conexão em paralelo uns com os outros, entre a etapa (B)

Petição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 19/52 e a etapa (C) ou entre a etapa (C) e etapa (D), para nivelar a tensão das células unitárias.

Os elementos condutivos usados na etapa (D) podem ser elementos de segurança descritos acima. Na etapa (D), as células unitárias são conectadas eletricamente umas com as outras pelos elementos condutivos. Dessa forma, a conexão elétrica entre as células unitárias é executada na etapa final ou última do processo de fabricação de módulo de bateria, e, portanto, uma possibilidade de curtos-circuitos durante a montagem do módulo de bateria é amplamente reduzida.

De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é fornecido um módulo de bateria secundária incluindo os elementos de conexão descritos acima. Uma modalidade exemplar do módulo de bateria secundário será descrita a seguir com relação à FIG. 1.

Enquanto isso, os inventores têm executado vários experimentos e pesquisas, e encontraram que, quando uma pluralidade de células unitárias é conectada em paralelo umas com as outras por um período pré-determinado de tempo durante a fabricação ou o uso de um módulo de bateria, no qual as células unitárias são montadas, a diferença de tensão entre as células unitárias é minimizada, e, portanto, o módulo de bateria opera otimamente.

De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é fornecido um método de melhorar o desempenho de um módulo de bateria tendo uma pluralidade de células unitárias, compreendendo as etapas de: conectar duas ou mais células unitárias, que são conectadas em série umas com as ouPetição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 20/52 tras, em paralelo umas com as outras, por um período prédeterminado de tempo durante a fabricação ou o uso do módulo de bateria, para nivelar a tensão das células unitárias, desse modo minimizando a diferença de tensão entre as células unitárias.

O método de melhoria de desempenho é aplicado a um módulo de bateria de médio ou grande porte tendo duas ou mais células unitárias, algumas ou todas das quais são conectadas em série umas com as outras para fornecer alto rendimento e grande capacidade.

O número de células unitárias constituindo o módulo de bateria pode ser mudado dependendo da capacidade desejada e rendimento do módulo de bateria. As células unitárias podem ser conectadas em série umas com as outras. Alternativamente, as células unitárias podem ser conectadas em série e paralelo umas com as outras.

De acordo com a presente invenção, pelo menos duas das células unitárias, que são conectadas em série uma com a outra, são hoje em dia conectadas em paralelo uma com a outra para nivelar a tensão das células unitárias. Preferencialmente, a tensão de todas as células unitárias, que são conectadas em série umas com as outras, é nivelada, ou a tensão de todas as células unitárias, que são conectadas em série e em paralelo umas com as outras, é nivelada.

O tempo necessário para executar a conexão em paralelo pode ser mudado dependendo do número, da tensão, da capacidade, e do valor de nivelamento desejado da tensão. Em uma modalidade preferencial da presente invenção, o tempo de

Petição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 21/52 conexão paralela é ajustado tal que as tensões das respectivas células unitárias, que são niveladas pelo nivelamento de tensão, são iguais umas as outras em 0,001V.

O nivelamento de tensão de acordo com a presente invenção pode ser aleatoriamente executado durante a fabricação ou o uso do módulo de bateria. Durante a fabricação do módulo de bateria, é preferencial que o nivelamento de tensão seja executado antes das células unitárias serem conectadas em série umas com as outras.

De acordo ainda com um outro aspecto da presente invenção, é fornecido um aparelho de conexão paralela para executar o nivelamento de tensão descrito acima.

O aparelho de conexão paralela de acordo com a presente invenção compreende uma unidade de conexão de terminal do catodo e uma unidade de conexão de terminal do anodo, os elementos de conexão sendo conectados eletricamente uns com os outros.

Em uma modalidade preferencial da presente invenção, os elementos de conexão são elementos condutivos tendo uma estrutura de tira em forma chata, os elementos de conexão são arranjados em linha enquanto os elementos de conexão são conectados eletricamente uns com os outros, os elementos de conexão são conectados a um corpo de unidade isolante de cada uma das unidades de conexão, e um fio, que serve como um outro elemento de conexão, é acoplado ao corpo de unidade isolante de cada uma das unidades de conexão enquanto o fio é conectado eletricamente aos elementos de conexão.

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O aparelho de conexão paralela é efetivamente usado para nivelar a tensão de um módulo de bateria tendo uma pluralidade de células unitárias seqüencialmente empilhadas uma na outra. Terminais do eletrodo das células unitárias empilhadas são arranjados em intervalos regulares, e, portanto, é possível conectar elementos de conexão tendo o mesmo arranjo dos terminais do eletrodo das células unitárias em uma ação.

Breve Descrição dos Desenhos

Os objetivos, características e vantagens acima e outros da presente invenção serão mais claramente entendidos a partir da seguinte descrição detalhada tomada em conjunto com os desenhos em anexo, nos quais:

A FIG. 1 é uma vista em perspectiva ilustrando um módulo de bateria secundária de acordo com uma modalidade preferencial da presente invenção, ao qual um elemento de conexão do tipo separação de acordo com a presente invenção é aplicado;

A FIG. 2 é uma vista típica ilustrando empilhamento de células unitárias em um invólucro inferior do módulo de bateria mostrado na FIG. 1;

A FIG. 3 é uma vista típica ilustrando um elemento de isolamento do tipo montagem de acordo com uma modalidade preferencial da presente invenção, ao qual o elemento de conexão do tipo separação de acordo com a presente invenção é acoplado, antes da montagem do elemento isolante;

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A FIG. 4 é uma vista típica ilustrando um elemento de conexão do tipo separação de acordo com uma modalidade preferencial da presente invenção;

A FIG. 5 é uma vista típica parcialmente ilustrando a conexão de terminais do eletrodo usando o elemento isolante do tipo montagem mostrado na FIG. 3 e o elemento de conexão do tipo separação mostrado na FIG. 4;

A FIG. 6 é uma vista ilustrando uma estrutura para nivelar a tensão de células unitárias de um módulo de bateria de acordo com a presente invenção;

A FIG. 7 é uma vista em perspectiva ilustrando um aparelho de conexão paralela para propósito de nivelamento de tensão de acordo com uma modalidade preferencial da presente invenção;

A FIG. 8 é um gráfico ilustrando os resultados dos testes de nivelamento de tensão de sete células unitárias de acordo com a presente invenção; e

A FIG. 9 é uma vista em perspectiva ilustrando a conexão de um fusível a cada elemento de conexão do tipo separação da FIG. 4, que é acoplado a uma placa de sensoriamento do módulo de bateria.

Descrição dos Principais Números de Referência dos Desenhos

100: módulo de bateria

200: células de unidade

300: elemento isolante

400: elemento de conexão

500: prendedor

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600: tiras adesivas dos dois lados

700: aparelho de conexão paralela para propósito de nivelamento de tensão

800: fusível

Descrição Detalhada das Modalidades Preferenciais

Agora, modalidades preferenciais da presente invenção serão descritas em detalhes com relação aos desenhos em anexo. Deveria ser notado, entretanto, que o escopo da presente invenção não está limitado pelas modalidades ilustradas .

A FIG. 1 é uma vista em perspectiva ilustrando um módulo de bateria secundária 100 de acordo com uma modalidade preferencial da presente invenção, ao qual um elemento de conexão do tipo separação de acordo com a presente invenção é aplicado.

Com relação à FIG. 1, o módulo de bateria 100 inclui um invólucro superior 110, um invólucro inferior 120, uma pluralidade de células unitárias 200, uma primeira unidade de circuito 130, uma segunda unidade de circuito 140, e uma terceira unidade de circuito 150. As células unitárias 200 são empilhadas entre o invólucro superior 110 e o invólucro inferior 120, que são separados um do outro. A primeira unidade de circuito 130 é montada na superfície frontal do módulo de bateria 100, a segunda unidade de circuito 140 é montada na superfície inferior do módulo de bateria 100, e a terceira unidade de circuito 150 é montada na superfície traseira do módulo de bateria 100.

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Desde que o invólucro superior 110 e o invólucro inferior 120 são separados um do outro, o número de células unitárias 200, que são empilhadas uma na outra, não é limitado pelo invólucro superior 110 e pelo invólucro inferior 120. Conseqüentemente, é possível facilmente projetar o módulo de bateria 100, tal que o módulo de bateria 100 tem capacidade e rendimento elétrico desejado, através de modificar a primeira unidade de circuito 130 e a terceira unidade de circuito 150 dependendo do número de células unitárias empilhadas 200. Também, as células unitárias 200 são expostas, e, portanto, dissipação de calor é eficientemente executada enquanto as células unitárias 200 são carregadas e descarregadas. De acordo com as circunstâncias, o invólucro superior 110 pode ser omitido.

A primeira unidade de circuito 130 é montada em uma superfície lateral do módulo de bateria 100 adjacente aos terminais do eletrodo das células unitárias 200. A primeira unidade de circuito 130 inclui um elemento de conexão de acordo com a presente invenção para conectar as células unitárias 200 em paralelo ou em série umas com as outras e uma placa de sensoriamento para perceber sinais de tensão e/ou correntes das respectivas células unitárias 200.

A segunda unidade de circuito 140 é conectada eletricamente à primeira unidade de circuito 130. A segunda unidade de circuito 140 inclui uma placa principal para controlar o módulo de bateria 100. A placa principal é montada em uma parte de recebimento inferior do invólucro inferior

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120. A temperatura da bateria pode ser percebida pela placa principal.

A terceira unidade de circuito 150 é conectada eletricamente à segunda unidade de circuito 140. Também, a terceira unidade de circuito 150 é conectada a um terminal de entrada/saida externo enquanto impedindo sobre-corrente durante carregar e descarregar eletricidade. A terceira unidade de circuito 150 é montada na oura superfície lateral do módulo de bateria 100 tal que a terceira unidade de circuito 150 é oposta à primeira unidade de circuito 130.

De acordo com as circunstâncias, a primeira unidade de circuito 130, a segunda unidade de circuito 140, e a terceira unidade de circuito 150, podem ser parcialmente ou completamente construídas em uma estrutura combinada. Também, essas unidades de circuito 130, 140 e 150 podem estar parcialmente ou completamente na mesma posição do módulo de bateria, isto é, uma ou duas superfícies do módulo de bateria. Essas construções das unidades de circuito devem ser interpretadas como estando no escopo da presente invenção.

A FIG. 2 é uma vista típica ilustrando o empilhamento das células unitárias no invólucro inferior do módulo de bateria mostrado na FIG. 1.

Com relação à FIG. 2, o invólucro inferior 120 é uma estrutura retangular quase correspondendo à aparência externa da célula unitária 200. O invólucro inferior 120 inclui uma parte de recebimento superior 121, na qual a célula unitária 200 é recebida. De acordo com as circunstâncias, o invólucro inferior 120 pode ser uma simples estrutura chata.

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Preferencialmente, o invólucro inferior 120 é feito de uma resina plástica, tal como acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), policarbonato (PC), ou polibutileno tereftalato (PBT), que tem alta força e isolamento elétrico.

A célula unitária 200 empilhada no invólucro inferior 120 é uma célula secundária na forma de bolsa, que tem um terminal do catodo 220 e um terminal do anodo 230 se projetando a partir da extremidade superior de um corpo de célula 210. Nos terminais do eletrodo 220 e 230 são formados furos passantes 240, respectivamente. Elementos de fixação adicionais, por exemplo, prendedores 500, são inseridos através de furos passantes 240 e furos de fixação 122 formados no invólucro inferior 120, enquanto as células unitárias 200 e 201 são empilhadas, e então porcas (não mostradas) são ajustadas nos prendedores 500 na superfície inferior do invólucro inferior 120. Conseqüentemente, as células unitárias 200 e 201 são fixadas umas as outras.

Entre os terminais do eletrodo 220 e 230 das células unitárias 200 e os terminais do eletrodo 220 e 230 das células unitárias 201 é montado um elemento isolante 300 para executar o isolamento elétrico entre as células unitárias 200 e 201. No elemento isolante 300 são formadas protuberâncias 310, que são ajustadas nos furos passantes 240 dos terminais do eletrodo 220 e 230. Nas protuberâncias 310 são também formados furos passantes 320, e, portanto, o isolamento elétrico entre os prendedores 500 inseridos através dos furos passantes 320 das protuberâncias 310 e os terminais do eletrodo 220 e 230 é mantido.

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Também, duas tiras adesivas dos dois lados 600 são conectadas ao corpo de célula 210 da célula unitária 200, onde acoplamento mais estável entre as células unitárias empilhadas 200 e 201 é garantido. Além disso, as células unitárias empilhadas 200 e 201 são espaçadas umas das outras pela espessura das tiras adesivas dos dois lados 600. A lacuna entre as células unitárias empilhadas 200 e 201 serve para absorver a mudança em volume das células unitárias 200 e 201 enquanto as células unitárias 200 e 201 são carregadas ou descarregadas e para efetivamente dissipar calor gerado a partir das células unitárias 200 e 201 enquanto as células unitárias 200 e 201 são carregadas e descarregadas.

A FIG. 3 é uma vista típica ilustrando um elemento isolante do tipo montagem de acordo com uma modalidade preferencial da presente invenção, ao qual o elemento de conexão do tipo separação de acordo com a presente invenção é acoplado, antes da montagem do elemento isolante.

Com relação à FIG. 3, o elemento isolante 300 compreende: um primeiro corpo de unidade de montagem 330 tendo uma parte de acoplamento fêmea 331 formada em uma lateral dessa; e um segundo corpo de unidade de montagem 340 tendo uma parte de acoplamento macho 341 formada em uma lateral dessa tal que a parte de acoplamento macho 341 corresponde à parte de acoplamento fêmea 331. O primeiro corpo de unidade de montagem 330 e o segundo corpo de unidade de montagem 340 são acoplados ou separados um do outro. O elemento isolante 300 é construído na forma de um bloco retangular quando o

Petição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 29/52 primeiro corpo de unidade de montagem 330 e o segundo corpo de unidade de montagem 340 são acoplados um com o outro.

Nas partes de fora das extremidades superiores dos respectivos corpos de unidade de montagem 330 e 340 são formadas protuberâncias de acoplamento 350, pelas quais os corpos de unidade de montagem 330 e 340 são acoplados com um outro elemento isolante (não mostrado) empilhado nos corpos de unidade de montagem 330 e 340. Nas superfícies de extremidade inferior dos corpos de unidade de montagem 330 e 340 são formadas ranhuras de acoplamento 352, que correspondem às protuberâncias de acoplamento 350. Também, as protuberâncias 310 são formadas nas partes intermediárias das extremidades superiores dos respectivos corpos de unidade de montagem 330 340 tal que as protuberâncias 310 são ajustadas nos furos passantes (não mostrados) dos terminais do eletrodo da célula unitária, como mostrado na FIG. 2.

Na lateral do segundo corpo de unidade de montagem 340 é formada uma parte oca 343, pela qual um elemento de conexão (não mostrado) é acoplado com o elemento isolante 300 construído através de acoplar o primeiro corpo de unidade de montagem 330 e o segundo corpo de unidade de montagem 340.

A FIG. 4 é uma vista típica ilustrando um elemento de conexão do tipo separação de acordo com uma modalidade preferencial da presente invenção.

Com relação à FIG. 4, o elemento de conexão do tipo de separação 400 compreende: um primeiro corpo de conexão de terminal 410, que é conectado a um dos terminais do elePetição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 30/52 trodo da célula unitária (por exemplo, o terminal do catodo) ; e um segundo corpo de conexão de terminal 42 0, que é conectado ao outro terminal do eletrodo da célula unitária (por exemplo, o terminal do anodo). Os corpos de conexão de terminal 410 e 420 são feitos de um material condutivo e formados na forma de uma lâmina. Nos respectivos corpos de conexão de terminal 410 e 420 são formadas ranhuras de engate 412 e 422, nas quais as protuberâncias 310 do elemento isolante (ver FIG. 3) são encaixadas. A ranhura de engate 412 formada no primeiro corpo de conexão de terminal 410 é construída em um tipo fechado tal que a protuberância correspondente do elemento isolante é ajustado na ranhura de engate 412 do primeiro corpo de conexão de terminal 410 somente a partir de acima. Por outro lado, a ranhura de engate 422 formada no segundo corpo de conexão de terminal 420 é construída em um tipo aberto tal que a protuberância correspondente do elemento isolante é ajustada na ranhura de engate 422 do segundo corpo de conexão de terminal 410 a partir de ambos acima e lateral. Um processo de montagem do elemento isolante e do elemento de conexão será descrito a seguir com relação à FIG. 5.

No primeiro corpo de conexão de terminal 410 é formada uma parte de extensão de conexão 415, que se projeta a partir da lateral desse tal que a parte de extensão de conexão 415 pode ser conectada à placa de sensoriamento no estado montado.

Nos respectivos corpos de conexão de terminal 410 e 420 são formadas partes de engate 430 e 440, respectivaPetição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 31/52 mente, que são seguramente inseridas na parte oca 343 do elemento isolante (ver FIG. 3). Cada uma das partes de engate 430 e 440 inclui uma primeira seção curvada 431 formada através de curvar internamente um corpo principal, que é feito de um material em forma de lâmina, em uma altura prédeterminada e uma segunda seção curvada 432 formada através de verticalmente curvar a primeira seção curvada 431. Conseqüentemente, as partes de engate 430 e 440 podem ser elasticamente engatadas na parte oca do elemento isolante.

A FIG. 5 é uma vista típica parcialmente ilustrando a conexão dos terminais do eletrodo das células unitárias usando o elemento isolante do tipo montagem mostrado na FIG. 3 e o elemento de conexão do tipo separação de acordo com a modalidade preferencial da presente invenção mostrada na FIG. 4. Especificamente, a conexão das células unitárias 200 e 201 em série usando o elemento isolante 300 e o elemento de conexão 400 é ilustrada na FIG. 5.

Com relação à FIG. 5, as partes de engate 430 e

440 do primeiro e do segundo corpos de conexão de terminal

410 e 420 do elemento de conexão são seguramente inseridas na parte oca 343 do segundo corpo de unidade de montagem 340 do elemento isolante. Especificamente, a parte de engate 430 do primeiro corpo de conexão de terminal 410 é inserida na parte oca 343 com a parte de engate 430 para cima, e o corpo principal em forma de lâmina 414 cobre as superfícies de extremidade inferior do primeiro corpo de unidade de montagem 330 e o segundo corpo de unidade de montagem 340. Quando o primeiro corpo de conexão de terminal 410 é acoplado ao ele

Petição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 32/52 mento isolante como descrito acima, a seção curvada lateral 431 da parte de engate 430 é movida para dentro ao longo da ranhura guia inferior 345 forma um comprimento prédeterminado na extremidade inferior da parte oca 343. Quando a parte de engate 430 do primeiro corpo de conexão de terminal 410 é inserida na parte oca 343 do elemento isolante 300, o primeiro corpo de conexão de terminal 410 é montado na superfície de extremidade inferior de um outro elemento isolante (não mostrado) não tendo projeções. Por essa razão, a ranhura de engate 412 é formada no tipo fechado.

Por outro lado, a parte de engate 440 do segundo corpo de conexão de terminal 420 é inserida na parte oca 343 com a parte de engate 440 para baixo, e o corpo principal em forma de lâmina 424 cobre a superfície de extremidade superior do segundo corpo de unidade de montagem 340. Quando o segundo corpo de conexão de terminal 420 é acoplado ao elemento isolante como descrito acima, a seção curvada lateral 441 da parte de engate 440 é movida para dentro ao longo de uma ranhura guia superior 344 formada em um comprimento prédeterminado na extremidade superior da parte oca 343. Quando a parte de engate 440 do segundo corpo de conexão de terminal 420 é inserida na parte oca 343 do elemento isolante 300, o segundo corpo de conexão de terminal 420 é montado na superfície de extremidade superior do elemento isolante 300 tendo as protuberâncias 312. Por essa razão, a ranhura de engate 422 é formada no tipo aberto.

Os dois corpos de conexão de terminal 410 e 420 permanecem separados um do outro como mostrado no desenho

Petição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 33/52 (mostrando o estado antes do acoplamento) mesmo depois dos corpos de conexão de terminal 410 e 420 serem acoplados ao elemento isolante 300. O primeiro corpo de conexão de terminal 410 que é conectado a um terminal do catodo 221 da célu5 la unitária 201 acoplada à superfície de extremidade inferior do primeiro corpo de unidade de montagem 330, e o segundo corpo de conexão de terminal 420 é conectado a um terminal do anodo 230 da célula unitária 200 acoplada à protuberância 312 do segundo corpo de unidade de montagem 340.

Agora, o processo de montagem do elemento isolante e do elemento de conexão será descrito.

Primeiro, o segundo corpo de conexão de terminal

420 é acoplado ao segundo corpo de unidade montagem 340 (Sl). A seguir, o primeiro corpo de conexão de terminal 410 15 é acoplado ao elemento isolante 300 (S2) . Subseqüentemente, a ranhura de engate 422 do segundo corpo de conexão de terminal 420 acoplado ao segundo corpo de unidade de montagem 340 como descrito acima é alinhada com o furo passante 240 do terminal do anodo 230 da célula unitária 200 (S3). Depois 20 disso, o primeiro corpo de unidade de montagem 330 é acoplado ao segundo corpo de unidade de montagem 340 (S4). Finalmente, a célula unitária 200 é montada no elemento isolante 300 tal que a protuberância 310 é ajustada no furo passante 240 do terminal do catodo 220, e a protuberância 312 é ajus25 tada no furo passante 240 do terminal do anodo 230 (S5) .

Nessa hora, o terminal do catodo 220 é colocado em contato com um outro primeiro corpo de conexão de terminal (não mostrado) para ser acoplado a partir de acima enquanto o termiPetição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 34/52 nal do catodo 220 é acoplado à protuberância 310. Por outro lado, o terminal do anodo 230 é colocado em contato com o segundo corpo de conexão de terminal 420, que é acoplado à protuberância 312.

O processo de montagem descrito acima é meramente um exemplo de um processo de montagem possível, e a seqüência do processo de montagem pode ser parcialmente alterada. Por exemplo, a etapa de acoplamento do primeiro corpo de unidade de montagem 330 e o segundo corpo de unidade de montagem 340 (S4) pode se executada primeiramente.

Como descrito acima, os terminais do eletrodo 220 e 230 não são eletricamente conectados um com o outro enquanto os corpos de conexão de terminal 410 e 420 do elemento de conexão 400 são conectados aos terminais do eletrodo 220 e 230, respectivamente. Conseqüentemente, um risco de curtos-circuitos é amplamente reduzido enquanto o módulo de bateria é montado.

O módulo de bateria montado como mostrado na FIG. 5 tem uma estrutura de circuito como mostrado na FIG. 6.

Com relação à FIG. 6, o módulo de bateria 100 inclui uma pluralidade de células unitárias 200, 201, 202,..., 209, que podem ser carregadas e descarregadas. As células unitárias 200, 201, 202,..., 209 são conectadas em série umas com as outras para fornecer alto rendimento. Como mostrado na FIG. 6, a conexão elétrica entre as células unitárias 200, 201, 202,..., 209 é liberada para executar nivelamento de tensão. Enquanto a conexão elétrica entre as células unitárias é liberada, os terminais do catodo 210, 211,

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212,..., 219 das células unitárias 200, 201, 202,..., 209 são conectados em paralelo uns com os outros, e os terminais do anodo 220, 221, 222,..., 229 das células unitárias 200, 201, 202,..., 209 são também conectados em paralelo uns com os outros, usando um aparelho de conexão em paralelo 700, para executar o nivelamento de tensão.

A FIG. 7 é uma vista em perspectiva ilustrando um aparelho de conexão em paralelo com propósito de nivelamento de tensão 700 de acordo com uma modalidade preferencial da presente invenção.

Com relação à FIG. 7, o aparelho de conexão em paralelo com propósito de nivelamento de tensão 700 compreende uma unidade de conexão de terminal do catodo 701 e uma unidade de conexão de terminal do anodo 7 02. As duas unidades de conexão 701 e 702 são construídas aproximadamente na mesma forma. Cada unidade de conexão tem uma pluralidade de elementos de conexão 720 conectados a um corpo de unidade 710 desse. A cada corpo de unidade 710 é conectado um fio 730. Os elementos de conexão 720 têm uma estrutura em tira na forma chata. Os elementos de conexão 720 são arranjados em intervalos regulares. Os elementos de conexão 720 são eletricamente conectados uns com os outros. Cada fio 730 é fornecido em uma extremidade desse com uma corda de conexão 732. A outra extremidade do fio 730 é conectada ao corpo de unidade correspondente 710. O fio 730 é também eletricamente conectado aos elementos de conexão 720. A unidade de conexão de terminal do catodo 701 e a unidade de conexão de terminal do anodo 702 podem ser separadamente fabricadas como mostra

Petição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 36/52 do na FIG. 3. De acordo com as circunstancias, entretanto, a unidade de conexão de terminal do catodo 7 01 e a unidade de conexão de terminal do anodo 702 podem ser fabricadas tal que a unidade de conexão de terminal do catodo 701 e a unidade de conexão de terminal do anodo 702 podem ser separadas ou montadas uma com a outra. Alternativamente, a unidade de conexão de terminal do catodo 7 01 e a unidade de conexão de terminal do anodo 702 podem ser fabricadas em um único corpo. Em quaisquer casos, as partes de conexão de terminal do catodo e as partes de conexão de terminal do anodo do aparelho de conexão em paralelo com propósito de nivelamento de tensão permanecem eletricamente isoladas.

A FIG. 8 é um gráfico ilustrando os resultados de testes de nivelamento de tensão das células unitárias, que são executados como descrito acima.

Sete células unitárias foram conectadas em paralelo umas com as outras por aproximadamente 7000 segundos para executar o nivelamento de tensão. As células unitárias a serem testadas foram randomicamente selecionadas a partir de uma pluralidade de células secundarias de lítio (LG Chem, Ltd: El®). Pode ser observado a partir do gráfico da FIG. 8 que a maioria das células unitárias tem tensões iniciais, que eram de 4,150V a 4,160V enquanto algumas das células unitárias tinham tensões iniciais, que eram de 4,130V a 4,140V, e, portanto, a diferença de tensão máxima entre as células unitárias foi aproximadamente 0,030V. Quando o nivelamento de tensão do tipo paralelo de acordo com a presente invenção foi executado, depois de algum tempo, as tensões

Petição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 37/52 das respectivas células unitárias alcançaram aproximadamente 4,147 a 4,148V, que foi a tensão nivelada. Conseqüentemente, quando todas as células unitárias são ajustadas à tensão nivelada por algum período de tempo, e então as células unitárias são conectadas em série umas com as outras, as células unitárias são eletricamente conectadas umas com as outras no estado de operação ótimo do modulo de bateria.

A FIG. 9 é uma vista em perspectiva ilustrando a conexão de um fusível a cada elemento de conexão do tipo separação, depois que o processo de nivelamento de tensão acima descrito é completado, tal que os corpos de conexão de terminal do elemento de conexão são eletricamente conectados uns aos outros. Para a conveniência de entendimento, somente os elementos de conexão, através dos quais os terminais do eletrodo das células unitárias são conectados uns com os outros, são parcialmente indicados com uma linha imaginária. Uma placa de circuito impresso da FIG. 9 é um dos componentes constituindo a primeira unidade de circuito na FIG. 1. Para a conveniência de descrição, a placa de circuito impresso será indicada a seguir pelo número de referência 130.

A placa de circuito impresso 130 é um elemento em forma de lâmina retangular. Uma ampla abertura 131 é formada no centro da placa de circuito impresso 130, e uma pluralidade de furos perfurados 132 são formados através da placa de circuito impresso 130 em uma lateral da ampla abertura 131. Aos respectivos furos perfurados 132 são conectados circuitos (não mostrados), que são impressos em um corpo de placa 133 da placa de circuito impresso 130. Os circuitos

Petição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 38/52 são conectados aos soquetes 135, que são formados em uma extremidade do corpo de placa 133. O número de soquetes 135 pode ser apropriadamente decidido dependendo do número dos circuitos conectados aos soquetes 135. Na extremidade superior esquerda e na extremidade inferior direita do corpo de placa 133 são formados furos perfurados relativamente grandes 136 e 137, respectivamente, aos quais os terminais do catodo e anodo finais são conectados quando as células unitárias (não mostradas) são conectadas em série umas com as outras. Especificamente, os fios do catodo e anodo finais, que são usados para a conexão elétrica entre as células unitárias conectadas em série umas com as outras, são conectados aos furos perfurados 136 e 137.

A abertura 131 é fornecida para expor as regiões conectadas dos terminais do eletrodo das células unitárias, que são localizadas opostas ao corpo de placa 133. Enquanto a placa de circuito impresso 130 é montada, um elemento de segurança, tal como um fusível, um bimetal, ou um elemento de coeficiente de temperatura positiva (PTC), pode ser montado nos terminais do eletrodo através da abertura 131.

Como descrito com relação à FIG. 5, a parte de extensão de conexão 415 de cada primeiro corpo de conexão de terminal 410 é orientada em direção à placa de circuito impresso 130 enquanto cada elemento de conexão é acoplado ao elemento isolante correspondente. Desde que cada primeiro corpo de conexão de terminal 410 é estavelmente fixado na posição correspondente aos terminais do eletrodo da célula unitária, as partes de extensão de conexão 415 são também

Petição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 39/52 localizadas em suas posições pré-determinadas. Conseqüentemente, a placa de circuito impresso 130 é colocada nos elementos de conexão 400 tal que as partes de extensão 415 podem ser inseridas através dos furos perfurados 132 da placa de circuito impresso 130, que é a primeira etapa do processo de montagem. Depois que a primeira etapa do processo de montagem é completada, as pontas das partes de extensão de conexão 415 se projetam a partir do corpo de placa 134 através dos furos perfurados 132. As pontas se projetando das partes de extensão de conexão 415 são soldadas para executar a conexão elétrica e o acoplamento físico entre os elementos de conexão 400 e a placa de circuito impresso 130.

Mesmo depois que o acoplamento entre os elementos de conexão 400 e a placa de circuito impresso 130 é executado, o primeiro e o segundo corpo de conexão de terminal 410 e 420 dos elementos de conexão 400 permanecem separados uns dos outros, e, portanto, o primeiro e o segundo corpo de conexão 410 e 420 não são eletricamente conectados um com o outro. Conseqüentemente, depois que a montagem dos elementos relevantes é completada, é necessário conectar os corpos de conexão de terminal 410 e 420 com um elemento de segurança ou um elemento condutivo adicional tal que a condução elétrica entre os corpos de conexão de terminal 410 e 420 é executada. A FIG. 9 ilustra a conexão elétrica usando um fusível 800, que é um tipo de elemento de segurança, e a FIG. 1 ilustra a estrutura total do módulo de bateria 100, a conexão elétrica do qual é executada pelo fusível.

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Especificamente, as ranhuras de conexão elásticas 433 e 443 são formadas nas partes de engate 430 e 440 do primeiro e do segundo corpos de conexão de terminal 410 e 420 enquanto o primeiro corpo de conexão de terminal 410 e o segundo corpo de conexão de terminal 420 são acoplados ao elemento isolante. Os terminais de conexão 820 e 830 do fusível 800 são inseridos nas ranhuras de conexão 433 e 443 das partes de engate 430 e 440, onde a conexão elétrica entre o primeiro corpo de conexão de terminal 410 e o segundo corpo de conexão de terminal 420 é executada.

Conseqüentemente, a unidade de conexão de terminal do catodo 7 01 e a unidade de conexão de terminal do anodo 702 da FIG. 7 são conectadas às partes de engate 430 e 440 do primeiro e do segundo corpo de conexão de terminal 410 e 420, respectivamente, enquanto os fusíveis 800 são removidos, para executar o nivelamento de tensão. Especificamente, os elementos de conexão 720 (ver FIG. 7) tendo a estrutura de tira em forma de lâmina, que são arranjados em linha, são inseridos nas ranhuras de conexão 433 e 443, e as cordas de conexão 732 dos fios 730 são conectadas às partes de conexão de terminal do eletrodo final 230 e 240 (ver FIG. 1) do módulo de bateria, onde os terminais do catodo são conectados em paralelo uns com os outros enquanto os terminais do anodo são também conectados em paralelo uns com os outros. Os elementos de conexão 720 (ver FIG. 7) tendo a estrutura de tira em forma de lâmina são arranjados nos mesmos intervalos do primeiro e do segundo corpo de conexão de terminal 410 e 420 eletricamente acoplados aos terminais do catodo e do anodo

Petição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 41/52 das células unitárias (não mostradas), respectivamente. Conseqüentemente, a conexão é executada pelo processo de montagem de uma etapa. Subseqüentemente, os fios 730 são conectados às partes de conexão de terminais do eletrodo final 230 e 240, onde a conexão paralela é executada.

No módulo de bateria 100 da FIG. 1, os terminais do eletrodo das células unitárias 200 são eletricamente conectados uns com os outros pelos fusíveis 800. Quando o nivelamento de tensão é exigido durante o uso do módulo de bateria 100, os fusíveis 800 são removidos para liberar a conexão elétrica entre as células unitárias 200, e então o aparelho de conexão paralela 7 00 da FIG. 7 é conectado ao módulo de bateria 100. Conseqüentemente, é possível executar o nivelamento de tensão do módulo de bateria 100 durante o uso do módulo de bateria 100.

Embora as modalidades preferenciais da presente invenção tenham sido descritas para propósitos ilustrativos, aqueles versados na técnica apreciarão que várias modificações, adições e substituições são possíveis, sem abrir mão do escopo e espírito da invenção como descrito nas reivindicações em anexo.

Aplicabilidade Industrial

À medida que aparente a partir da descrição acima, o primeiro e o segundo corpo de conexão de terminal constituindo o elemento de conexão do tipo separação para módulos de bateria secundária de acordo com a presente invenção são separados um do outro mesmo depois dos corpos de conexão de terminal serem conectados aos terminais do eletrodo das cé

Petição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 42/52 lulas unitárias. Conseqüentemente, um risco de um engenheiro receber um choque elétrico devido a curtos-circuitos e uma possibilidade de danos às células unitárias são amplamente reduzidos durante a montagem do módulo de bateria secundária. Em adição, a operação das células unitárias, que causa operação anormal do módulo de bateria, tal como sobrecorrente e sobre-aquecimento, é interrompida pelos elementos de segurança fornecidos para cada célula unitária. Também, os elementos de segurança são facilmente verificados e substituídos .

Além disso, as células unitárias do módulo de bateria incluindo os elementos de conexão descritos acima são conectadas em paralelo umas com as outras para executar o nivelamento de tensão. Conseqüentemente, a diferença de tensão entre as células unitárias é minimizada, e, portanto, o módulo de bateria opera otimamente. O nivelamento de tensão pode ser randomicamente executado durante a fabricação do módulo de bateria, especificamente, antes dos terminais do eletrodo serem conectados em série uns com os outros, ou durante o uso do módulo de bateria.

O módulo de bateria de acordo com a presente invenção pode ser utilizado de várias formas como um módulo de bateria para dispositivos de médio ou grande porte, tal como bicicletas elétricas, veículos elétricos, e veículos elétricos híbridos.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Elemento de conexão (400) usado para conectar eletricamente terminais do eletrodo de células unitárias constituindo um módulo de bateria secundária (100) uns com os outros, o elemento de conexão (400) CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

um primeiro corpo de conexão de terminal (410) conectado ao terminal do eletrodo de uma célula unitária (200) (a) ; e um segundo corpo de conexão de terminal (420) conectado ao terminal do eletrodo de uma outra célula unitária (200) (b), onde o primeiro corpo de conexão de terminal (410) e o segundo corpo de conexão de terminal (420) são separados um do outro enquanto o primeiro corpo de conexão de terminal (410) e o segundo corpo de conexão de terminal (420) são conectados aos terminais do eletrodo correspondente, e a conexão elétrica entre a célula unitária (200) (a) e a célula unitária (200) (b) é executada através de acoplar um elemento condutivo ao primeiro corpo de conexão de terminal (410) e ao segundo corpo de conexão de terminal (420) .
2. Elemento de conexão (400), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende:

um elemento isolante (300) montado entre terminais do eletrodo das células unitárias vizinhas para executar o isolamento elétrico entre os terminais do eletrodo, o elePetição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 44/52 mento isolante (300) sendo acoplado aos terminais do eletrodo, onde o primeiro e o segundo corpo de conexão de terminal do elemento de conexão (400) são conectados eletricamente aos terminais do eletrodo das células unitárias correspondentes enquanto o primeiro e o segundo corpo de conexão terminal do elemento de conexão (400) são acoplados ao elemento isolante (300) .
3. Elemento de conexão (400), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que os terminais do eletrodo das células unitárias são fornecidos com furos passantes, e o elemento isolante (300) é fornecido com protuberâncias de acoplamento (350), que correspondem aos furos passantes, tal que as protuberâncias de acoplamento (350) do elemento isolante (300) são ajustadas aos furos passantes dos terminais do eletrodo.
4. Elemento de conexão (400), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento isolante (300) compreende dois corpos de unidade de montagem (330, 340) construídos tal que os corpos de unidade de montagem podem ser acoplados ou separados um do outro, um terminal do catodo da célula unitária (200) sendo acoplado a um dos corpos de unidade de montagem (330, 340) enquanto um terminal do anodo da célula unitária (200) é acoplado ao corpo de unidade de montagem.
5. Elemento de conexão (400), de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento isolante (300) compreende:

Petição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 45/52 um primeiro corpo de unidade de montagem (330) tendo uma parte de acoplamento fêmea formada em uma lateral desse; e um segundo corpo de unidade de montagem (340) tendo uma parte de acoplamento macho formada em uma lateral desse, a parte de acoplamento macho correspondente à parte de acoplamento fêmea, o primeiro corpo de unidade de montagem (330) e o segundo corpo de unidade de montagem (340) sendo montados ou separados um do outro, onde o primeiro e o segundo corpo de unidade de montagem (330, 340) são fornecidos nas partes laterais das extremidades superiores desses com protuberâncias de acoplamento (350), pelas quais o primeiro e o segundo corpo de unidade de montagem (330, 340) são acoplados com um outro elemento isolante empilhado no primeiro e no segundo corpo de unidade de montagem (330, 340) enquanto o primeiro e o segundo corpo de unidade de montagem (330, 340) são fornecidos nas superfícies de extremidade inferior desses com ranhuras de acoplamento, que correspondem às protuberâncias de acoplamento (350), e onde o segundo corpo de unidade de montagem (340) é fornecido na lateral desse com uma parte oca (343), pela qual o elemento de conexão (400) é acoplado ao elemento isolante (300) constituído pelo primeiro e segundo corpo de unidade de montagem acoplado (330, 340) .
6. Elemento de conexão (400), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro corpo de conexão de terminal (410) e o segundo corpo de conexão de terminal (420) do elemento de conexão (400) são acoplaPetição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 46/52 dos ao elemento isolante (300) de tal maneira que o primeiro corpo de conexão de terminal (410) e o segundo corpo de conexão de terminal (420) circundam o elemento isolante (300), ou o primeiro corpo de conexão de terminal (410) e o segundo corpo de conexão de terminal (420) são inseridos em ranhuras de engate (412, 422) formadas no elemento isolante (300) .
7. Elemento de conexão (400), de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro corpo de conexão de terminal (410) e o segundo corpo de conexão de terminal (420) do elemento de conexão (400) têm partes de engate (430, 440), que são seguramente inseridas na parte oca (343) do elemento isolante (300), e onde cada uma das partes de engate (430, 440) inclui: uma primeira seção curvada (431) formada através de curvar internamente um corpo principal, que é feita de um material em forma de lâmina, em uma altura pré-determinada; e uma segunda seção curvada formada através de verticalmente

curvar a primeira seção curvada, onde as partes de engate (430, 440) são elasticamente inseridas na parte oca (343) do elemento isolante (300) . 8. Elemento de conexão (400), de acordo com a rei-

vindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro corpo de conexão de terminal (410) é fornecido na lateral desse com uma parte de extensão de conexão (415) .
9. Elemento de conexão (400), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento condutivo é um fusível, um bimetal, ou um elemento de coeficiente de temperatura positiva (PTC).

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10. Método de fabricar um módulo de bateria secundária (10 0) , CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de:

(A) montar células unitárias (200), que podem ser carregadas e descarregadas, em um invólucro de módulo;

(B) conectar os corpos de conexão de terminal de elementos de conexão (400), do tipo definido na reivindicação 1, aos terminais do eletrodo das células unitárias;

(C) montar e acoplar outros componentes do módulo de bateria (100); e (D) acoplar elementos condutivos aos corpos de conexão de terminal para executar a conexão elétrica entre os terminais do eletrodo.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende a etapa de:

conectar os corpos de conexão de terminal de elementos de conexão em paralelo uns com os outros, entre a etapa (B) e etapa (C) ou entre a etapa (C) e a etapa (D) , para nivelar a tensão das células unitárias.
12. Módulo de bateria secundária (100),

CARACTERIZADO pelo fato de que inclui um elemento de conexão (400) do tipo definido na reivindicação 1.
13. Método de melhorar o desempenho de um módulo de bateria (100) tendo uma pluralidade de células unitárias, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de:

conectar duas ou mais células unitárias, que são conectadas em série umas com as outras, em paralelo umas com

Petição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 48/52 as outras, por um período de tempo pré-determinado durante a fabricação ou o uso do módulo de bateria (100), para nivelar a tensão das células unitárias, desse modo minimizando a diferença de tensão entre as células unitárias.
14. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a tensão de todas as células unitárias, que são conectadas em série umas com as outras, é

nivelada, ou a tensão de todas as células unitárias, que são conectadas em série e em paralelo umas com as outras, é ni- velada. 15. Método, de acordo com a reivindicação 13,

CARACTERIZADO pelo fato de que o tempo de conexão paralela é ajustado tal que as tensões das respectivas células unitárias, que são niveladas pelo nivelamento de tensão, são iguais às outras em 0,001V.
16. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o nivelamento de tensão é executado antes das células unitárias serem conectadas em série umas com as outras durante a fabricação do módulo de bateria (100) .
17. Aparelho de conexão em paralelo para executar nivelamento de tensão, do tipo definido na reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

uma unidade de conexão de terminal do catodo (701); e uma unidade de conexão de terminal do anodo (702), onde

Petição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 49/52 cada uma das unidades de conexão tem uma pluralidade de elementos de conexão (720) conectados aos terminais

do catodo e terminais do anodo das células unitárias, os elementos de conexão sendo eletricamente conectados uns com os outros. 18. Aparelho, de acordo com a reivindicação 17,

CARACTERIZADO pelo fato de que os elementos de conexão (720) são elementos condutivos tendo uma estrutura em tira em forma de lâmina, os elementos de conexão (720) são arranjados em linha enquanto os elementos de conexão (720) são eletricamente conectados uns com os outros, os elementos de conexão (720) são conectados a um corpo de unidade isolante de cada uma das unidades de conexão, e um fio, que serve como um outro elemento de conexão, é acoplado ao corpo de unidade isolante de cada uma das unidades de conexão enquanto o fio é conectado eletricamente aos elementos de conexão (720) .
19. Aparelho, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o aparelho de conexão em paralelo é usado para nivelar a tensão de um módulo de bateria secundária de médio ou grande porte (100) compreendendo:

uma pluralidade de células unitárias, que são células secundárias carregáveis e descarregáveis;

um invólucro inferior retangular (120) tendo uma parte de recebimento inferior, a qual uma placa principal é conectada, e uma parte de recebimento superior, na qual as células unitárias são seqüencialmente empilhadas umas nas outras;

Petição 870180145214, de 26/10/2018, pág. 50/52 um invólucro superior retangular (110) tendo uma parte de recebimento inferior para cobrir a extremidade superior das células unitárias empilhadas no invólucro inferior;

uma primeira unidade de circuito (130) para executar a conexão elétrica entre as células unitárias empilhadas, a primeira unidade de circuito incluindo um conjunto de placa de sensoriamento para perceber a tensão, a corrente e/ou a temperatura da bateria;

uma segunda unidade de circuito (140) conectada eletricamente à primeira unidade de circuito, a segunda unidade de circuito incluindo um conjunto de placa principal para controlar o módulo de bateria (100); e uma terceira unidade de circuito conectada eletricamente à segunda unidade de circuito, a terceira unidade de circuito tendo elementos de comutação para controlar a operação da bateria quando a operação anormal da bateria, tal como sobrecarga, sobre-descarga, sobre-corrente, ou sobreaquecimento, ocorre.
20. Aparelho, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira unidade de circuito (130) tem fusíveis, que são dispostos em regiões de conexão onde as células unitárias são conectadas eletricamente umas com as outras, e onde a conexão em paralelo na região de conexão é executada para nivelar a tensão das células unitárias antes da montagem dos fusíveis ou depois da remoção dos fusíveis.