BRPI0808426B1

BRPI0808426B1 - bateria com ao menos um conector de célua de bateria

Info

Publication number: BRPI0808426B1
Application number: BRPI0808426-2A
Authority: BR
Inventors: Koch Ingo; Streuer Peter
Original assignee: Vb Autobatterie Gmbh & Co Kgaa
Priority date: 2007-03-07
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2019-11-05
Also published as: EP2132808B1; EP2132808A2; ES2424168T3; DE102007011390A1; BRPI0808426A2; DE102007011390B4; PL2132808T3; US8431268B2; WO2008106945A3; US20100183921A1; CN101730951A; CN101730951B; WO2008106945A2

Abstract

bateria com ao menos um conector de célula de bateria a presente invenção refere-se a uma bateria com ao menos um elemento conector de célula de bateria (20) o qual (a) possui um conector (28) de conformação básica em paralelepípedo para ser unido com ao menos uma placa polar com um lado inferior (32) do conector (28) e (b) uma tala de solda (30) unida eletricamente condutora com o conector (28), (c) sendo que na posição montada a bateria (10) dos conectores (28) estão essencialmente dispostas em sentido horizontal e a tala de solda (30) essencialmente está disposta em sentido vertical e (d) sendo que o conector (28) possui um lado superior (34) oposto ao lado inferior (32) e (e) ao menos um lado longitudinal (36) limítrofe ao lado inferior (32), onde a tala de solda (30) está unida com o conector (28). de acordo com a invenção está previsto que a tala de solda (30) está eletricamente unida com o conector (28) através de um elemento de contato (44.1, 44.2) ao menos disposto lateralmente na tala de solda (30) e que conduz até a superfície do conector (28).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para BATERÍA COM AO MENOS UM CONECTOR DE CÉLULA DE BATERÍA.

[001] A presente invenção refere-se a uma bateria com ao menos um conector de célula de bateria, o qual abrange (a) um conector e possui uma conformação básica e formato de paralelepípedo destinado a ser unido com ao menos uma placa, especialmente com um conjunto de placas polares em um lado inferior do conector (b) uma tala de solda que está unida com um conector, conduzindo eletricidade, (c) sendo que na posição montada da bateria, o conector projeta-se essencialmente em sentido horizontal e a tala de solda projeta-se essencialmente em sentido vertical e (d) o conector possui um lado superior, oposto ao lado inferior, e (e) ao menos um lado longitudinal limítrofe do lado inferior no qual a tala de solda está unida com o conector.

[002] Uma bateria deste tipo passou a ser conhecida, por exemplo, do documento DE 103 23 529 B3 ou do documento DE 24 47 639. [003] Estas baterias na forma de acumuladores ou baterias de chumbo são, por exemplo, como bateria de motor de partida em um automóvel. Uma bateria deste tipo possui várias células galvânicas ligadas em série e separadas reciprocamente por uma parede divisória isolante elétrica. Cada uma das células galvânicas abrange um jogo de placas positivo e negativo, ambas constituídas de várias placas de pólos. Um elemento conector de células de bateria une as placas polares de um jogo de placa entre si de forma elétrica e mecânica e serve em caráter adicional, para estabelecer um pré-contato do jogo de placas de uma célula galvânica através de outro elemento conector de célula de bateria com um jogo de placas de outra célula galvânica através da parede divisória conduzindo eletricidade. Um elemento conector para unir células em baterias passou a ser conhecido no documento EP 1 691 431 A1.

[004] Para viabilizar um contato elétrico desta natureza na produ

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2/10 ção das baterias os elementos conectores da bateria serão alinhados um relativamente aos outros e relativamente a uma concavidade na parede divisória. Em seguida, as talas de solda de dois elementos conectores de célula de bateria dispostos nos dois lados da bateria divisória, serão soldados entre si e assim serão unidos eletricamente em sentido recíproco.

[005] Nas baterias de chumbo, normalmente o conector é constituído totalmente de chumbo, o qual, para um metal, possui uma capacidade condutora elétrica relativamente reduzida. Baterias de chumbo apresentam normalmente apenas tensões entre 6 Volts e 48 Volts em veículos automotores modernos como veículos utilitários, todavia, são necessários potenciais elevados até vários quilowatts, de maneira que sob carga grandes correntes fluem através dos conectores da célula das baterias. Nesses fluxos, em virtude da resistência interna da bateria, verifica-se um aquecimento indesejado o que é desvantajoso. A resistência interna da bateria limita, além disso, de modo prejudicial, a carga macia que pode ser liberada pela bateria.

[006] A presente invenção tem como objetivo oferecer uma bateria com resistência interna menor.

[007] A invenção soluciona o problema por uma bateria desta categoria, na qual a tala da solda apresenta um elemento de contato disposto lateralmente na tala da solda e que conduz para o lado superior do conector estando eletricamente unida com o conector.

[008] Por meio de uma bateria com elemento conector de célula de bateria desta natureza consegue-se, de forma vantajosa, que uma corrente elétrica, fluindo das placas polares através do elemento conector de célula de bateria, registra uma resistência elétrica menor do que quando o elemento conector de célula de bateria fosse produzido com a mesma quantidade de material sem o elemento de contato. Através do elemento de contato o material do elemento conector de

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3/10 célula de bateria que está disponível para a condução elétrica da corrente será aproveitado de maneira otimizada para o fluxo da corrente, de maneira que pode ser alcançada uma resistência interna reduzida da bateria. Este procedimento reduz o aquecimento indesejado da bateria durante a operação e possibilita geração de grande potencial da bateria.

[009] Caso estiver predeterminada uma resistência interna máxima aceitável, a invenção viabiliza, alternativamente, a economia do material para a produção do elemento conector de célula de bateria, por exemplo, de chumbo.

[0010] Além disso, constitui uma vantagem que a invenção pode ser transformada com esforço reduzido. Assim sendo, apenas as formas precisam ser substituídas, com o auxílio das quais são fundidos os elementos conectores das células da bateria.

[0011] No contexto da presente invenção compreende-se sob a expressão de uma conformação básica em forma de paralelepípedo que é possível, porém, não necessário que o conector seja configurado em formato de paralelepípedo no sentido matemático expresso. Ao contrário é possível que o conector seja diferente do formato de paralelepípedo estando prevista, por exemplo, mais do que seis faces, duas faces opostas não se projetam em paralelo reciprocamente ou faces limítrofes se projetam so b outro ângulo que não ângulo direito em sentido recíproco. Estas modificações são conhecidas do estado à técnica.

[0012] Com a característica que o conector essencialmente projeta-se em sentido horizontal deve-se compreender que é possível, porém, não necessário que o conector se projete em sentido expresso horizontal. É especialmente suficiente que o conector se projete em um ângulo inferior a 10° em relação ao plano horizontal. Dados correspondentes aplicam-se para a característica de que a tala da solda

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4/10 se projeta essencialmente em sentido vertical. Também aqui divergências, por exemplo, inferiores a 10° do plano vertical são consideradas como essencialmente verticais.

[0013] Segundo uma forma de realização preferida à bateria é uma bateria de chumbo, especialmente uma bateria de chumbo para um veículo utilitário. Baterias de chumbos para veículos utilitários se diferenciam, por exemplo, de baterias de chumbo para veículos automotores normais ou de motocicleta pelo fato de que a tala da solda está prevista em sentido cêntrico no lado longitudinal do conector.

[0014] É preferível que a tala da solda apresente dois elementos de contato, dispostos nos dois lados lateralmente na tala da solda, conduzindo para a superfície do conector, unindo a tala da solda eletricamente com o conector. No caso, os elementos de contato são, por exemplo, construídos em sentido recíproco em simetria especular, de maneira que o elemento conector de célula de bateria também está montado em sentido simétrico especular em relação a um plano reflexivo.

[0015] Com distância crescente da superfície do conector, no caso de uma carga ou descarga das baterias verifica-se uma queda na densidade da corrente razão porque preferencialmente está previsto que o elemento de contato apresente uma seção transversal, a qual, com decrescente distância da superfície do conector, passa a aumentar. Vantajosamente, ocorre neste caso que o elemento conector de célula de bateria desta maneira pode ser removido com especial facilidade do molde de fundição.

[0016] Como uma corrente elétrica originária de uma placa polar, unida em uma extremidade externa do conector com este mesmo conector, terá de vencer uma resistência elétrica especialmente elevada, está previsto, segundo uma forma de realização preferida, que o elemento de contato apresente uma seção transversal que aumenta com

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5/10 crescente distância da tala da solda. Desta maneira será reduzida uma resistência elétrica que a corrente terá que vencer de uma placa polar situada lateralmente.

[0017] É preferível que o elemento de contato possua uma região de transição no lado do conector, convergindo no conector sendo que a região de transição do lado do conector possui um segmento lateral o qual apresenta um raio de curvatura lateral situado entre 3mm e 10mm. Ficou demonstrado que desta maneira é possível uma resistência interna da bateria especialmente reduzida. O adjetivo lateral refere-se, no caso, ao elemento conector de célula de bateria e quer dizer afastada em relação à tala de solda.

[0018] O elemento de contato possui, além disso, vantajosamente, um segmento intermediário que apresenta um raio de curvatura mediano, situado entre 1mm e 3mm. Em uma região de transição do lado da tala de solda, onde o elemento de contato converge na tala de solda, possuirá vantajosamente um raio de curvatura situado entre 0,25mm e 2mm.

[0019] Para simplificar a produção, o elemento conector das células da bateria preferencialmente é configurado de modo inteiriço, especialmente é fundido de chumbo. Uma resistência interna especialmente reduzida para o elemento conector de célula de bateria resultará quando uma seção transversal do elemento de contato projetado no lado superior possuir uma linha lateral que se projeta com um ângulo de 30° até 60° em relação ao eixo longitudinal do conector. Será vantajoso que a seção transversal do elemento de contato seja essencialmente triangular, sendo que outro lado da seção transversal do elemento de contato se projeta essencialmente em paralelo para com o lado longitudinal do conector. O ângulo entre os dois lados o blongos da seção transversal do elemento de contato que possui o seu ponto de vértice dentro da tala de solda será no caso também de 30° até 60°.

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6/10 [0020] Uma economia de material resultará quando a seção transversal do elemento de contato onde este elemento convergir em um conector, possuir uma face transversal do elemento de contato que é menor do que a seção transversal horizontal da tala de solda na mesma altura. Assim sendo, em cada altura horizontal a seção transversal da tala de solda será maior do que aquela do elemento de contato. Sob o tamanho da seção transversal compreende-se no caso a face da seção transversal. Será especialmente vantajoso que a seção transversal do elemento de contato seja menor do que a metade da seção transversal da tala de solda na mesma altura horizontal.

[0021] A montagem do elemento conector de células de baterias será especialmente facilitada quando o elemento de contato do lado da conexão estiver previsto essencialmente ao todo além de um plano horizontal que atravessa o lado longitudinal, onde a tala da solda está ligada com o conector.

[0022] A seguir será descrito uma forma de realização da invenção baseado nos desenhos. As figuras mostram:

[0023] figura 1 corte de uma bateria de acordo com a invenção, [0024] figura 2 vista superior das baterias de acordo com a figura

1, [0025] figura 3a, 3b, 3c apresentam vistas de cortes de elementos conectores de células de bateria de acordo com o estado da técnica, [0026] figura 4 apresenta um elemento conector de células de bateria para uma bateria de acordo com a invenção e [0027] figura 5a, 5b, 5c, 5d apresentam vistas transversais de um elemento conector de células de bateria de acordo com a invenção.

[0028] A figura 1 apresenta uma bateria 10 em uma vista transversal, abrangendo células galvânicas 12.1 até 12.6, das quais na figura 1 são mostradas as células galvânicas 12.1, 12.2 e 12.3. As células galvânicas 12.1, 12.2, 12.3 abrangem sempre um jogo de placas positivo

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14.1, 14.2, 14.3 e um jogo de placas negativo 16.1, 16.2, 16.3. As células galvânicas 12.1 até 12.3 são espacialmente e eletricamente separadas entre si por paredes divisórias 18.1, 18.2, estando integradas em um alojamento.

[0029] Cada um dos jogos de placa 14.1 até 14.3 e 16.1 até 16.3 abrangem várias placas polares, unidas mecânica e eletricamente com um elemento de conexão de bateria 20.1, 20.2, 20.3 e 20.4. Sempre dois elementos conectores de células de bateria 20.1 e 20.2 assim como 20.3 e 20.4 são interligadas por uma abertura não desenhada na respectiva parede divisória 18.1, 18.2, em sentido elétrico e mecânico, de maneira que as células galvânicas 12.1 até 12.3 estão ligadas em série.

[0030] A figura 2 apresenta ao lado das células galvânicas 12.1 até 12.3 três outras células galvânicas 12.4, 12.5 e 12.6, unidas eletricamente e mecanicamente através de dois elementos conectores de células de bateria 22.1, 22.2 com as células galvânicas 12.1 até 12.3, estando ligadas em série. Quando em um pólo positivo 24 e um pólo negativo 26 for aplicada corrente elétrica, ou se daqueles pontos for tirada corrente elétrica, a corrente elétrica fluirá pelas células galvânicas 12.1 até 12.6 quando passará pelos elementos condutores de células de bateria 20.1 até 20.8 e 22.1, 22.2. Como a corrente elétrica precisa passar por grande números de elementos conectores de células de bateria, mesmo pequenos aperfeiçoamento, relativamente à resistência elétrica, apresentada por estes elementos conectores de células de bateria, resultam uma redução relevante da resistência interna global da bateria 10.

[0031] A figura 3a apresenta um elemento conector de células de bateria 20, que possui um conector 28 uma tala de solda 30. O conector 28 possui uma conformação básica essencialmente de paralelepípedo com um lado inferior 32, um lado superior 34, um lado oblongo

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8/10 do lado da tala da solda (figura 3b), um lado oblongo 38 afastado da tala da solda, um primeiro lado oblongo 40 lateral e um segundo lado longitudinal 42 lateral. A tala de solda 30 está prevista no lado longitudinal 36 do conector 28 do lado da tala de solda.

[0032] A figura 4 apresenta uma vista em perspectiva do elemento conector de células de bateria 20 para uma bateria de acordo com a invenção, no qual idênticos objetos possuem o mesmo número de referência. O elemento conector de células de bateria 20 abrange um primeiro de contato 44.1 e um segundo elemento de contato 44.2 ambos os elementos de contato 44.1, 44.2 estão unidos inteiriçamente com a tala de solda 30 como também com o conector 28 e se projetam cuneiformes estreitando-se na direção da tala de solda 30. Ambos os elementos de contato 44.1, 44.2 apresentam seções horizontais referidos a uma horizontal H e possuem uma face que aumenta na direção do lado superior 34 com a distância decrescente. Em outras palavras, os elementos de contato 44.1, 44.2 se estreitam em direção ascendente. A direção ascendente se refere como demais indicações de orientação na presente discrição, sempre a uma posição montada do elemento conector de células de bateria 20 em uma bateria 10 conforme mostrado nas figuras 1 e 2, sendo que esta indicação de orientação não deve ser compreendida de forma restritiva, porém servem meramente para demonstrar uma disposição especialmente adequada.

[0033] Os elementos de contato 44.1,44.2, além disso, são de tais modos configurados que os cortes possuem uma superfície com um plano vertical V projetado ao longo do lado oblongo 36 do lado a tala de solda, a qual, com crescente distância de um lado longitudinal 36 do lado da tala de solda, passa a diminuir. Os elementos de contato

44.1, 44.2, além disso, são de tais modos configurados que um corte com um plano vertical V, que se estende perpendicularmente para com o lado oblongo 36 do lado da tala de solda (figura 5c) possui uma

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9/10 seção transversal que aumenta com crescente distância da tala de solda 30. Os elementos de contato 44.1, 44.2 possuem, assim, uma estrutura básica semelhante a um prisma, cuja face básica essencialmente é triangular conforme indicado na figura 5c por triangulo D. O ângulo de abertura alfa entre os dois maiores flancos situados entre 30° e 60°, sendo um dos flancos projeta-se em paralelo para com o lado oblongo 36 do lado da tala de solda.

[0034] A figura 4 apresenta uma região de transição 46 do lado da conexão, que abrange um segmento 48 lateral e um segmento 50 intermediário. O segmento lateral 48 a região da transição possui um raio de curvatura lateral de 3mm até 10mm e no segmento intermediário 50, um raio de curvatura intermediário é de 2mm. Em uma região de transição 52 do lado da tala de solda está também previsto um raio de curvatura de 2mm.

[0035] O elemento conector de células de bateria 20 será produzido, por ser vertido chumbo em uma forma de conformação adequada. A fim de que seja possível desenformar com facilidade o elemento conector de células de bateria, a tala de solda 30, o conector 28 e os elementos de contato 44.1, 44.2 apresentam uma projeção ascendente em forma cônica e formam, no caso, com suas faces correspo ndentes, relativamente a um plano vertical correspondente, um ângulo de 2° até 7°.

LISTAGEM DE REFERÊNCIA

Bateria

12.1, ...,12.6

Célula Galvânica

14.1.14.2.14.3

16.1.16.2.16.3

18.1,18.2

20.1,20.2,...,20.8

22.1,22.2

Jogo de Placas Positivo

Jogo de Placas Negativo

Parede Divisória

Elemento Conector de Células de Bateria

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Pólo Positivo

Pólo Negativo

Conector

Tala de Solda

Lado inferior

Lado Superior

Lado Oblongo do Lado da Tala de Solda

Lado Oblongo Afastado em Relação à Tala de SolPrimeiro Lado Oblongo Lateral

Segundo Lado Oblongo Lateral

Elemento de Contato

Região de Transição do Lado do Conector

Segmento Lateral

Segmento Intermediário

Região de Transição do Lado da Tala de Solda

Plano Vertical

Plano Horizontal

Linha Lateral

Ângulo de Abertura

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Bateria com ao menos um conector de célula de bateria (20, o qual (a) possui um conector (28), tendo conformação básica de paralelepípedo, destinado a ser unido com ao menos uma placa polar em um lado inferior (32) do conector (28) e (b) uma tala de solda (30), eletricamente unida com um conector (28), (c) sendo que na posição montada na bateria (10), o conector (28) está essencialmente disposto em sentido horizontal e a tala de solda (30) essencialmente está disposta em sentido vertical, e (d) o conector (28) possui um lado superior (34) oposto ao lado inferior (32) e (e) possuindo ao menos um lado oblongo (36) limítrofe do lado inferior (32), lado oblongo este onde a tala de solda (30) está unida com o conector (28), caracterizado pelo fato de que, (f) a tala de solda (30) está eletricamente unida com o conector (28) ao menos através de um elemento de contato (44.1, 44.2) disposto lateral na tala de solda (30) e se estende para a superfície do conector (28).
2. Bateria de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que por ser uma bateria de chumbo (10) especialmente uma bateria de chumbo para veículo utilitário.
3. Bateria de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elemento de contato (44.1, 44.2) apresenta uma seção transversal e aumenta com decrescente distância do lado superior (34) do conector (28).
4. Bateria de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elemento de contato

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2/3 (44) apresenta uma seção transversal que aumenta com crescente distância da tala de solda (30).
5. Bateria de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que,

- o elemento de contato (44) possui uma região de transição (46) do lado da conexão onde converge no conector (28),

- a região de transição (46) do lado do conector possui um segmento lateral (48) e

- o segmento lateral (48) possui um raio de curvatura lateral situado entre 3mm e 10mm.
6. Bateria de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que,

- o elemento de contato (44) possui uma região de transição do lado do conector (46) onde converge no conector,

- a região de transição (46) do lado do conector possui um segmento (50) intermediário e

O segmento intermediário (50) possui um raio de curvatura intermediário situado entre 1mm e 3mm.
7. Bateria de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elemento de contato (44) está situado em uma região de transição (52) do lado da tala de solda onde converge na tala de solda (30), apresentando um raio de curvatura situado entre 0,25mm e 2mm.
8. Bateria de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elemento conector de célula de baterias (20) é inteiriço.
9. Bateria de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o elemento conector de célula de bateria (20) é uma peça fundida, especialmente de chumbo.
10. Bateria de acordo com qualquer uma das reivindicações

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3/3 precedentes, caracterizado pelo fato de que uma seção transversal do elemento de contato (D) projetado no lado superior (34) apresenta uma linha lateral (S) que se projeta sob um ângulo a de 30° a 60° relativamente ao lado longitudinal (36) do conector (28).
11. Bateria de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a seção transversal do elemento de contato (D) onde este elemento de contato (44) converge no conector (28) é menor do que uma seção transversal horizontal da tala de solda (30).
12. Bateria de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elemento de contato (44.1, 44.2) do lado do conector essencialmente está integrado em um plano horizontal que se projeta pelo lado longitudinal (36) onde a tala de solda (30) está unida com o conector (28).
13. Bateria de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a tala de solda (30) apresenta uma seção transversal que diminui com distância crescente do conector (28), apresentando faces laterais reciprocamente opostas das talas de solda (30) com ângulo de 2° a 10° reciprocamente.