DE9016987U1 - Battery holder with temperature sensor - Google Patents
Battery holder with temperature sensorInfo
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Description
R. 24032
12.12.1990 Zr/KcNo. 24032
12.12.1990 Zr/Kc
ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 10ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 10
Die Erfindung geht aus von einer Akkumulatoren-Haltevorrichtung mit einem Temperatursensor für die Regelung des Ladezustandes von Akkumulatoren nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine derartige Haltevorrichtung bekannt (DE-OS 21 28 510), bei der der Temperatursensor an einer Seitenwand oder am Boden des Akkumulatoren-Gehäuses federnd angeordnet ist. Die in dieser Druckschrift gezeigte Haltevorrichtung ist relativ kompliziert und teuer; Einzelheiten des Temperatursensors sind nicht offenbart.The invention is based on a battery holding device with a temperature sensor for regulating the charge level of batteries according to the preamble of the main claim. A holding device of this type is already known (DE-OS 21 28 510), in which the temperature sensor is arranged spring-loaded on a side wall or on the bottom of the battery housing. The holding device shown in this publication is relatively complicated and expensive; details of the temperature sensor are not disclosed.
Aus der US-PS 4 100 475 sind verschiedene Ausführungsformen von Temperatursensoren zu entnehmen, die direkt mit dem Akkumulator verbunden sind, und zwar a) an der positiven Anschlußklemme, b) innerhalb eines in den Elektrolyten des Akkus hineinragenden Verschlußstopfens und c) im Boden des Akkumulatoren-Gehäuses; die offenbarten Ausführungsformen des Temperatursensors sind relativ aufwendig.US-PS 4 100 475 discloses various embodiments of temperature sensors that are directly connected to the battery, namely a) at the positive terminal, b) within a sealing plug that extends into the electrolyte of the battery, and c) in the bottom of the battery housing; the disclosed embodiments of the temperature sensor are relatively complex.
Weiterhin ist in der US-PS 4 572 878 ein Temperatursensor dargestellt und beschrieben, der mit dem Anschlußbereich eines Anschlußkabels kombiniert und damit am Akkumulatoren-Gehäuse festgelegt ist; der Aufbau dieser Baueinheit ist kompliziert und teuer.Furthermore, US Patent 4,572,878 shows and describes a temperature sensor that is combined with the connection area of a connecting cable and is thus fixed to the battery housing; the structure of this unit is complicated and expensive.
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Mit einem Akku in thermischen Kontakt stehende Temperatursensoren dienen in Verbindung mit einem Spannungsregler zur Ladestrombegrenzung bzw. zur Einstellung der zweckmäßigen Ladespannung.Temperature sensors in thermal contact with a battery are used in conjunction with a voltage regulator to limit the charging current or to set the appropriate charging voltage.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Akkumulatoren-Haltevorrichtung mit einem Temperatursensor zu entwickeln, wobei der Temperatursensor aber nicht direkt am Akkumulator befestigt ist und eine einfache und bedienungsfreundliche Kombination mit der Haltevorrichtung bildet, die fertigungsgerecht und kostengünstig ist.The invention is based on the object of developing a battery holding device with a temperature sensor, whereby the temperature sensor is not attached directly to the battery and forms a simple and user-friendly combination with the holding device, which is suitable for production and cost-effective.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mittels der im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Akkumulatoren-Haltevorrichtung mit Temperatursensor möglich.This object is achieved according to the invention by means of the features listed in the characterizing part of claim 1. The measures listed in the subclaims enable advantageous further developments and improvements of the battery holding device with temperature sensor specified in the main claim.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 die Seitenansicht einer verkleinert dargestellten, erfindungsgemäßen Akkumulatoren-Haltevorrichtung mit einem Temperatursensor, der an einer Seitenwand eines auf einer Bodenplatte stehenden Akkumulators anliegt. Figur 2 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines für die Haltevorrichtung vorgesehenen Temperatursensors, dessen Sensorelement von einer Isolierstoff-Ummantelung umgeben ist (vergrößerte Darstellung), Figur 3 eine teilgeschnitte Draufsicht auf den in Figur 2 dargestellten Temperatursensor nach der Schnittlinie III-III, Figur 4 die perspektivische Ansicht eines einzelnen, zum Temperatursensor nach den Figuren 2 und 3 gehörenden Blechwinkels mit aufgelötetem Sensorelement und Figur einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines für die Haltevorrichtung vorgesehenen Temperatursensors, dessen Sensorelement von einem Metallgehäuse umgeben ist (vergrößerte Darstellung) .Embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the following description. They show Figure 1 shows the side view of a reduced-size battery holding device according to the invention with a temperature sensor, which rests on a side wall of a battery standing on a base plate. Figure 2 shows a longitudinal section through a first embodiment of a temperature sensor provided for the holding device, the sensor element of which is surrounded by an insulating material sheath (enlarged view), Figure 3 shows a partially sectioned top view of the temperature sensor shown in Figure 2 along the section line III-III, Figure 4 shows the perspective view of an individual sheet metal angle belonging to the temperature sensor according to Figures 2 and 3 with a soldered-on sensor element and Figure a longitudinal section through a second embodiment of a temperature sensor provided for the holding device, the sensor element of which is surrounded by a metal housing (enlarged view).
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In der Figur 1 ist eine Akkumulatoren-Haltevorrichtung 10 dargestellt, die sich aus einer Bodenplatte 11, mindestens einer Spannpratze 12 und einer entsprechenden Anzahl von Spannschrauben 13 und Spannmuttern 14 zusammensetzt. Die Bodenplatte 11 ist ringsum mit einem nach oben stehenden Rand 15 versehen, so daß gegebenenfalls aus einem strichpunktiert dargestellten Akkumulator 16 austretender Elektrolyt kontrolliert aufgefangen werden kann. Der für diese Haltevorrichtung 10 vorgesehene Akkumulator 16 muß an seinem Gehäuse 17 in bekannter Weise mit Bodenleisten 18 versehen sein; die Oberseite der Bodenleisten 18 ist mit 19 bezeichnet, der dargestellte Anschlußpol des Akkumulators 16 mit 20 und die Seitenwände des Akkumulators 16 sind mit 21 bezeichnet.Figure 1 shows a battery holding device 10, which consists of a base plate 11, at least one clamping claw 12 and a corresponding number of clamping screws 13 and clamping nuts 14. The base plate 11 is provided all around with an upwardly projecting edge 15 so that any electrolyte escaping from a battery 16 shown in dash-dotted lines can be collected in a controlled manner. The battery 16 intended for this holding device 10 must be provided with base strips 18 on its housing 17 in a known manner; the top of the base strips 18 is designated 19, the connection pole of the battery 16 shown is designated 20 and the side walls of the battery 16 are designated 21.
Zwischen derjenigen Bodenleiste 18 des Akkumulatoren-Gehäuses 17, auf der die mindestens eine Spannpratze 12 einwirken soll, und dem Bodenplatten-Rand 15 ragt aus der Bodenplatte 11 die mindestens eine nach oben weisende Spannschraube 13; im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde die Spannschraube 13 mittels einer Schweißverbindung 22 an der Bodenplatte 11 befestigt.Between the base strip 18 of the accumulator housing 17, on which the at least one clamping claw 12 is to act, and the base plate edge 15, the at least one upwardly pointing clamping screw 13 protrudes from the base plate 11; in the present embodiment, the clamping screw 13 was attached to the base plate 11 by means of a welded connection 22.
Die mindestens eine Spannpratze 12 besteht bevorzugt aus Metall in Form von Flachmaterial und ist stufenförmig gebogen: Mit der Unterseite ihrer oberen waagerechten Stufe, die als Niederhalter 23 bezeichnet ist, liegt die Spannpratze 12 auf der Oberseite 19 der Bodenleiste 18 des Gehäuses 17 auf. Die zweite Stufe von oben bildet den Spannabschnitt 24 der Spannpratze 12; dieser Spannabschnitt 24 enthält ein Durchgangsloch 25, durch welches nach oben der freie Endabschnitt der Spannschraube 13 hindurchragt. Der zum Bodenplatten-Rand 15 weisende Endabschnitt des Spannabschnittes 24 ist als Stützsteg 26 ausgebildet, welcher mit seinem freien Ende auf der Oberseite der Bodenplatte 11 aufsteht. Oberhalb des Spannabschnitts 24 der Spannpratze 12 ist auf die Spannschraube 13 die Spannmutter 14 aufgeschraubt und drückt demzufolge den Niederhalter 23 fest auf die Oberseite 19 der entsprechenden Gehäuse-Bodenleiste 18 undThe at least one clamping claw 12 is preferably made of metal in the form of flat material and is bent in a step-like manner: With the underside of its upper horizontal step, which is referred to as the hold-down device 23, the clamping claw 12 rests on the upper side 19 of the base strip 18 of the housing 17. The second step from the top forms the clamping section 24 of the clamping claw 12; this clamping section 24 contains a through hole 25 through which the free end section of the clamping screw 13 protrudes upwards. The end section of the clamping section 24 pointing towards the base plate edge 15 is designed as a support web 26, which stands with its free end on the upper side of the base plate 11. Above the clamping section 24 of the clamping claw 12, the clamping nut 14 is screwed onto the clamping screw 13 and consequently presses the hold-down device 23 firmly onto the top 19 of the corresponding housing base strip 18 and
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demzufolge den Akkumulator 16 auf die Bodenplatte 11 der Haltevorrichtung 10. Unterlegscheiben bzw. Schraubensicherungen sind hier einsetzbar, in der Figur jedoch nicht dargestellt.consequently the accumulator 16 on the base plate 11 of the holding device 10. Washers or screw locks can be used here, but are not shown in the figure.
Auf der nicht dargestellten Gegenseite des Akkumulators 16 können ebenfalls Spannpratzen 12 gemäß vorstehender Beschreibung zum Halten und Fixieren des Akkumulators 16 Verwendung finden, es können aber auch vom Bodenplatten-Rand 15 ausgehende (nicht dargestellte) Klauen über die entsprechende Bodenleiste 18 fassen; diese (nicht dargestellten) Klauen können im Querschnitt auch trapezförmig sein.On the opposite side of the accumulator 16 (not shown), clamping claws 12 as described above can also be used to hold and fix the accumulator 16, but claws (not shown) extending from the base plate edge 15 can also grip the corresponding base strip 18; these claws (not shown) can also be trapezoidal in cross section.
Eine der Spannpratzen 12 ist am freien Endabschnitt ihres Niederhalters 23 mit einem nach oben weisenden und mit seinem freien Endabschnitt horizontal elastisch federnden Klemmbügel 27 versehen; dieser Klemmbügel 27 besteht bevorzugt aus Metall, ist aus Flachmaterial hergestellt und bildet in bevorzugter Weise gemeinsam mit dem Niederhalter 23, dem Spannabschnitt 24 und dem Stützsteg 26 der Spannpratze 12 ein einziges Bauteil. Der Klemmbügel 27 kann aber auch auf irgendeine bekannte Weise (z. B. Schweißen, Schrauben u. ä.) mit dem Niederhalter 23 verbunden sein. Am freien Endabschnitt des Klemmbügels 27 ist ein Temperatursensor 28 festgelegt; bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform weist der freie Endabschnitt des Klemmbügels 27 einen Durchbruch 29 auf, in welchen der Temperatursensor 28 mit seiner Anschlußseite 30 hineingesteckt ist. Zur Befestigung ist der Temperatursensor 28 mit einem Flansch 31 ausgestattet, der Befestigungslöcher 32 besitzt. Mittels angedeuteter Befestigungsschrauben 33 ist der Temperatursensor 28 am Klemmbügel 27 befestigt; der Flansch 31 des Temperatursensors 28 liegt bevorzugt auf der dem Akkumulator 16 zugewendeten Seite des Klemmbügels 27 auf. - Die Befestigungsart zwischen Temperatursensor 28 und Klemmbügel 27 kann auch anders sein, sie ist im Rahmen vorliegender Erfindung nicht relevant.One of the clamping claws 12 is provided on the free end section of its holding-down device 23 with a clamping bracket 27 pointing upwards and with its free end section horizontally elastically springing; this clamping bracket 27 is preferably made of metal, is made of flat material and preferably forms a single component together with the holding-down device 23, the clamping section 24 and the support web 26 of the clamping claw 12. The clamping bracket 27 can, however, also be connected to the holding-down device 23 in any known manner (e.g. welding, screwing, etc.). A temperature sensor 28 is fixed to the free end section of the clamping bracket 27; in the embodiment shown in Figure 1, the free end section of the clamping bracket 27 has an opening 29 into which the temperature sensor 28 is inserted with its connection side 30. For fastening, the temperature sensor 28 is equipped with a flange 31 which has fastening holes 32. The temperature sensor 28 is attached to the clamp bracket 27 by means of indicated fastening screws 33; the flange 31 of the temperature sensor 28 preferably rests on the side of the clamp bracket 27 facing the accumulator 16. - The type of fastening between the temperature sensor 28 and the clamp bracket 27 can also be different; it is not relevant within the scope of the present invention.
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Der in Richtung Akkumulator 16 weisende, aus dem Flansch 31 hervorragende Bereich des Temperatursensors 28 ist mit einer bevorzugt balligen Meßfläche 34 ausgebildet, die an der entsprechenden Seitenwand 21 des Akkumulators 16 unter mechanischer Vorspannung anliegt, wenn die Spannpratze 12 mittels Spannschraube 13 und Spannmutter 14 angezogen ist. Der Temperatursensor 28 kann somit die an der Seitenwand 21 des Akkumulators 16 gemessene Temperatur erfassen und ein entsprechendes Signal über ein an der Anschlußseite 30 des Temperatursensors 28 anbringbares (nicht dargestelltes) Anschlußkabel zum für den Ladevorgang zuständigen (nicht dargestellten) Spannungsregler weiterleiten.The area of the temperature sensor 28 pointing in the direction of the battery 16 and protruding from the flange 31 is designed with a preferably spherical measuring surface 34, which rests against the corresponding side wall 21 of the battery 16 under mechanical prestress when the clamping claw 12 is tightened by means of the clamping screw 13 and clamping nut 14. The temperature sensor 28 can thus detect the temperature measured on the side wall 21 of the battery 16 and transmit a corresponding signal via a connection cable (not shown) that can be attached to the connection side 30 of the temperature sensor 28 to the voltage regulator (not shown) responsible for the charging process.
Der in Figur 1 dargestellte Temperatursensor 28 ist in den Figuren und 3 in vergrößerter Darstellung wiedergegeben. Das eigentliche Sensorelement 35 ist ein an sich bekannter, im wesentlichen quadratischer Chip, der eine Seitenlänge von ca. 1,5 mm und eine Dicke im Bereich von 1 mm hat und beispielweise aus Silicium besteht; dieses Sensorelement 35 kann mit einem konstanten Strom vom Spannungsregler versorgt werden und wirkt als temperaturabhängiger Widerstand; als Steuergröße dient bei diesem Meßsystem die am Chip auftretende Spannungsdifferenz.The temperature sensor 28 shown in Figure 1 is shown in Figures and 3 in an enlarged view. The actual sensor element 35 is a known, essentially square chip which has a side length of approximately 1.5 mm and a thickness in the region of 1 mm and is made of silicon, for example; this sensor element 35 can be supplied with a constant current from the voltage regulator and acts as a temperature-dependent resistor; the voltage difference occurring on the chip serves as the control variable in this measuring system.
Dieses chipförmige Sensorelement 35 ist zwischen die freien Endabschnitte der kurzen Schenkel 36, 36' zweier Blechwinkel 37, 37' eingelötet; diese kurzen Schenkel 36, 36' der Blechwinkel 37, 37' sind jeweils mit einer derartigen Kröpfung 38 ausgestattet, so daß die langen Schenkel 39, 39' in einer Ebene liegen. Die Blechwinkel 36, 36' bestehen bevorzugt aus verzinntem Messing. Ein solcher Blechwinkel 37 mit aufgelötetem Sensorelement 35 ist in der Figur 4 der Zeichnung dargestellt; der zweite für den Temperatursensor 28 erforderliche Blechwinkel 37', der von oben auf das chipförmige Sensorelement 35 aufgelötet wird und dann mit seinem langen Schenkel 39' parallel und in gleicher Richtung zum langen Schenkel 39 des dargestellten Blechwinkels 37 verläuft, ist in der Figur 4 nicht mitThis chip-shaped sensor element 35 is soldered between the free end sections of the short legs 36, 36' of two sheet metal angles 37, 37'; these short legs 36, 36' of the sheet metal angles 37, 37' are each equipped with such a bend 38 so that the long legs 39, 39' lie in one plane. The sheet metal angles 36, 36' are preferably made of tinned brass. Such a sheet metal angle 37 with a soldered-on sensor element 35 is shown in Figure 4 of the drawing; the second sheet metal angle 37' required for the temperature sensor 28, which is soldered onto the chip-shaped sensor element 35 from above and then runs with its long leg 39' parallel and in the same direction to the long leg 39 of the sheet metal angle 37 shown, is not shown in Figure 4.
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dargestellt. Die freien Endabschnitte der langen Schenkel 39, 39' der Blechwinkel 37, 37' bilden die elektrischen Anschlußelemente 40 des Temperatursensors 28; diese Anschlußelemente 40 können direkt als Flachstecker für eine Steckverbindung Verwendung finden, sie können aber auch zum festen Verbinden mit einem nicht dargestellten Anschlußkabel dienen. Die kurzen Schenkel 36, 36' einschließlich des eingelöteten Sensorelementes 35 und ein sich den kurzen Schenkeln 36, 36' anschließender Abschnitt der langen Schenkel 39, 39' ist mit einer Isolierstoff-Ummantelung 41 umspritzt, die beispielsweise aus Polyamid bestehen kann. Die dem Akkumulator 16 zugekehrte Meßfläche 34 des Temperatursensors 28 ist ballig gestaltet, um eine gute Anlage der Meßfläche 34 an der Akkumulator-Seitenwand 21 zu haben. Die Anschlußseite 30 des Temperatursensors 28 ist derart ausgebildet, so daß die Anschlußelemente 40 mindestens zum Teil in einer Vertiefung 42 der Isolierstoff-Ummantelung angeordnet sind. Der Flansch 31 zur Befestigung des Temperatursensors 28 am Klemmbügel 27 der Spannpratze 12 ist an die Isolierstoff-Ummantelung 41 gleich mit angeformt; auch die im Flansch 31 befindlichen Befestigungslöcher 32 können gleich beim Herstellen der Isolierstoff-Ummantelung 41 mit eingeformt werden.shown. The free end sections of the long legs 39, 39' of the sheet metal angles 37, 37' form the electrical connection elements 40 of the temperature sensor 28; these connection elements 40 can be used directly as flat plugs for a plug connection, but they can also be used for a fixed connection to a connection cable (not shown). The short legs 36, 36' including the soldered sensor element 35 and a section of the long legs 39, 39' adjoining the short legs 36, 36' are molded with an insulating sheath 41, which can be made of polyamide, for example. The measuring surface 34 of the temperature sensor 28 facing the accumulator 16 is designed to be spherical in order to ensure that the measuring surface 34 is in good contact with the accumulator side wall 21. The connection side 30 of the temperature sensor 28 is designed in such a way that the connection elements 40 are at least partially arranged in a recess 42 of the insulating material sheath. The flange 31 for fastening the temperature sensor 28 to the clamping bracket 27 of the clamping claw 12 is molded onto the insulating material sheath 41 at the same time; the fastening holes 32 in the flange 31 can also be molded in at the same time as the insulating material sheath 41 is manufactured.
In der Figur 5 der Zeichnung ist eine zweite Ausführungsform eines Temperatursensors 28' dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird das nicht dargestellte Sensorelement in einem Metallgehäuse 43 eingebaut, das ebenfalls mit einer balligen Meßfläche 34' zur Anlage an einer Akkumulatoren-Seitenwand 21 kommt; besonders geeignet ist hierfür ein Halbleiter-Normgehäuse, dessen Anschlußdrähte 44 mit Anschlußelementen 40' durch Schweißen u. ä. verbunden sind und einschließlich eines Teils der Anschlußelemente 40' mit einer Isolierstoff-Ummantelung umspritzt sind. Die Anschlußelemente 40', die wiederum als Flachstecker ausgebildet sein können, liegen bevorzugt wieder in einer Vertiefung 42' der Isolierstoffummantelung 41'. Die Befestigung dieses Temperatursensors 28' an dem Klemmbügel 27Figure 5 of the drawing shows a second embodiment of a temperature sensor 28'. In this embodiment, the sensor element (not shown) is installed in a metal housing 43, which also has a spherical measuring surface 34' for contact with a battery side wall 21; a standard semiconductor housing is particularly suitable for this, the connecting wires 44 of which are connected to connecting elements 40' by welding or the like and including some of the connecting elements 40' are molded with an insulating sheath. The connecting elements 40', which can in turn be designed as flat plugs, are preferably located in a recess 42' of the insulating sheath 41'. The fastening of this temperature sensor 28' to the clamp 27
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der Spannpratze 12 kann wiederum mittels eines gleich an die Isolierstoff-Ummantelung 41' mit angeformten (nicht dargestellten) Flanschs erfolgen, kann alternativ aber auch gleich mittels der Isolierstoff-Ummantelung 41' am Klemmbügel 27 festgespritzt sein.The clamping claw 12 can in turn be attached by means of a flange (not shown) molded directly onto the insulating material sheath 41', but can alternatively also be molded directly onto the clamping bracket 27 by means of the insulating material sheath 41'.
Sowohl die Haltevorrichtung 10 als auch die dargestellten und beschriebenen Temperatursensoren 28, 28' selbst stellen vorteilhafte Bauteile dar, die kostengünstig, praktisch und bedienerfreundlich sind.Both the holding device 10 and the illustrated and described temperature sensors 28, 28' themselves represent advantageous components that are cost-effective, practical and user-friendly.
Claims (8)
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2883103A1 (en) * | 2005-03-09 | 2006-09-15 | Valeo Electronique Sys Liaison | Battery temperature measuring device, has contact unit constituted by elastic bar presenting rectilinear part that is supported against an upper surface of battery terminal when corresponding nut is tightened |
| WO2007033695A1 (en) * | 2005-09-21 | 2007-03-29 | Metabowerke Gmbh | Rechargeable battery pack and electrical hand tool device |
| DE102007042404A1 (en) * | 2007-09-06 | 2009-03-12 | Robert Bosch Gmbh | Rechargeable battery pack for power supply of hand-held machine tool, has guide and receiver co-operating with temperature sensor e.g. negative temperature coefficient resistor, so that sensor is heat-conductively connected with cell |
| CN103900733A (en) * | 2014-03-04 | 2014-07-02 | 清华大学 | Method for measuring temperature field distribution inside battery |
-
1990
- 1990-12-17 DE DE9016987U patent/DE9016987U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2883103A1 (en) * | 2005-03-09 | 2006-09-15 | Valeo Electronique Sys Liaison | Battery temperature measuring device, has contact unit constituted by elastic bar presenting rectilinear part that is supported against an upper surface of battery terminal when corresponding nut is tightened |
| WO2007033695A1 (en) * | 2005-09-21 | 2007-03-29 | Metabowerke Gmbh | Rechargeable battery pack and electrical hand tool device |
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| CN103900733A (en) * | 2014-03-04 | 2014-07-02 | 清华大学 | Method for measuring temperature field distribution inside battery |
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