ES2244393T3 - Paquete de baterias y metodo de construccion del mismo. - Google Patents

Paquete de baterias y metodo de construccion del mismo.

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ES2244393T3
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Horst Grossmann
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Black and Decker Inc
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Abstract

Paquete de baterías (10), que comprende: - una primera célula (21) que tiene terminales superior e inferior (21P, 21N); - un primer soporte (22T) dispuesto en el terminal superior; y - un segundo soporte (22B) dispuesto en el terminal inferior, caracterizándose porque el primer soporte comprende un primer saliente (26), y el segundo soporte comprende un segundo saliente (25) que se acopla al primer saliente para el bloqueo del primer y segundo soportes entre sí.

Description

Paquete de baterías y método de construcción del mismo.
La presente invención se refiere de modo general a paquetes de baterías y, más particularmente, a paquetes de baterías para herramientas motorizadas, sin cables.
Los productos sin cables que utilizan baterías recargables se han extendido ampliamente tanto a nivel de talleres como también de hogares domésticos. Desde aparatos domésticos a herramientas motorizadas, las baterías recargables se utilizan en numerosos dispositivos. Ordinariamente, se utilizan en estos dispositivos células de baterías de níquel-cadmio o níquel-hidrurometálico. Dado que los dispositivos utilizan una serie de celdas de baterías, las celdas de baterías están ordinariamente envasadas en forma de paquetes o conjunto de baterías. Estos paquetes de batería se acoplan con los dispositivos sin cables y se fijan al dispositivo correspondiente. El paquete de baterías puede ser desmontado del dispositivo sin cables y cargando en un cargador de baterías o cargado en el propio dispositivo sin cables.
La Patente EP-A-0875 948, que se considera la técnica anterior más próxima a la invención, da a conocer, (ver figura 1) un paquete de baterías que comprende dos células, y soportes superior e inferior en cada extremo de dichas células. Los extremos de las células se sitúan en cada soporte por medio de unas pestañas alrededor de la periferia de los soportes, que retienen las células en posición en el paquete de baterías. El soporte superior comprende un elemento de bloqueo alargado que tiene un elemento de bloqueo dispuesto en su extremo distal o alejado. El elemento de bloqueo se sitúa en una ranura del soporte inferior, a efectos de bloquear el primer y segundo soportes en posición relativa entre sí y, de este modo, retener las celdas de baterías en posición.
Dado que se utilizan de manera habitual múltiples células en un paquete de baterías, puede ser difícil el montaje del paquete de baterías. Por lo tanto, es un objetivo de la presente invención dar a conocer un paquete de baterías que es fácil de montar.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se da a conocer un paquete de baterías que comprende: una primera celda que tiene terminales superior e inferior, un primer soporte dispuesto en el terminal superior; y un segundo soporte dispuesto en el terminal inferior, caracterizándose porque el primer soporte comprende un primer saliente, y el segundo soporte comprende un segundo saliente que se acopla con el primer saliente mencionado para bloquear dichos primer y segundo soportes entre sí.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se da a conocer un método para la fabricación de un paquete de baterías, que comprende: disponer un primer y un segundo soportes y una primera y segunda células, poseyendo las primera y segunda células terminales superior e inferior, disponiendo las primera y segunda células entre el primer y segundo soportes, contactando cada uno de los terminales superior e inferior de la primera y segunda células uno de los primer y segundo soportes, caracterizándose porque se dispone un primer saliente en el primer soporte que se acopla con un segundo saliente dispuesto en el segundo soporte, para bloquear el primer y segundo soportes entre sí.
Como mínimo, uno de los primer y segundo soportes puede incluir un nervio para mantener una primera célula en su lugar. El nervio se puede extender a lo largo de un eje longitudinal de la primera celda y/o se puede extender substancialmente de manera perpendicular desde como mínimo uno de los primer y segundo soportes. El paquete de baterías puede también incluir una placa dispuesta por lo menos en uno de los terminales superior e inferior. La placa puede ser substancialmente circular. El paquete de baterías puede también incluir una segunda celda dispuesta entre el primer y el segundo soportes. La segunda celda puede ser dispuesta adyacente y/o separada con respecto a la primera. El paquete de baterías puede también incluir una placa de conexión para conectar la primera y segunda celdas. La placa de conexión puede conectar la primera y segunda celdas con intermedio de uno de los primer y segundo soportes. Como mínimo uno de los primer y segundo soportes puede tener un orificio para permitir el paso de un líquido por el mismo. El paquete de baterías puede también incluir un cuerpo envolvente que soporta la primera celda y el primer y segundo soportes.
Se describen características y ventajas adicionales de la presente invención, y éstas quedaran evidentes de los dibujos adjuntos y de la siguiente descripción detallada.
Los dibujos adjuntos muestran realizaciones preferentes de la invención de acuerdo con la aplicación práctica de sus principios, y en ellos:
la figura 1 es una vista en perspectiva con las piezas desmontadas de un paquete de baterías;
la figura 2 es una vista en perspectiva parcial con la piezas desmontadas de un paquete de baterías;
la figura 3 es una vista en sección transversal de un paquete de baterías; y
la figura 4 es un diagrama esquemático del propio paquete de baterías.
La invención se describe a continuación con referencia a los dibujos adjuntos, en los que los numerales iguales indican partes iguales. Haciendo referencia a las figuras 1-4, un paquete de baterías (10), según la presente invención, está conectado a una herramienta motorizada (100) tal como un taladro, una sierra de inglete, una sierra circular, etc. La herramienta motorizada (100) puede tener una herramienta (103), tal como una cuchilla, herramienta o punta de herramienta, un motor (101) para la herramienta de accionamiento (103), y un interruptor (102) para controlar el motor (101). El motor (101) puede estar conectado eléctricamente a un paquete de baterías (10).
El paquete de baterías (10) comprende preferentemente cuatro terminales de batería. El primer terminal de batería POS es el terminal positivo para el paquete de baterías (10). El segundo terminal de baterías NEG es el terminal común/negativo. El tercer terminal de baterías TEMP es el terminal de temperatura. El cuarto terminal de baterías ID es el terminal de identificación. Los terminales de baterías POS y NEG reciben la corriente de carga enviada desde un cargador (no mostrado) para la carga del paquete de baterías (10).
Las células de baterías (21) están acopladas entre los terminales de baterías POS y NEG. Además, preferentemente conectado entre los terminales de batería TEMP y NEG se encuentra un dispositivo detector de temperatura, tal como una resistencia de coeficiente de temperatura negativo (NTC), o termistor, R_{T}. El dispositivo detector de temperatura R_{T} se encuentra preferentemente en proximidad física íntima con respecto a las celdas (21) para controlar la temperatura de la batería. Los técnicos en la materia observarán que otros componentes, tales como condensadores, etc., u otros circuitos pueden ser utilizados para proporcionar una señal representativa de la temperatura de la batería.
Un dispositivo de identificación de la batería puede ser conectado al terminal ID para conseguir información de identificación de la batería para el cargador (21). Preferentemente, el dispositivo (17) de identificación de la batería es una resistencia R_{ID} conectada entre el terminal ID y el terminal negativo NEG. El valor de la resistencia R_{ID} es seleccionado preferentemente para indicar el tipo y capacidad del paquete de baterías (10). Dada la resistencia del elemento R_{ID}, el cargador puede reconocer el tipo y/o capacidad del paquete de baterías (10) y puede modificar cualquiera y/o todos los parámetros de carga, tales como voltaje de carga, corriente y tiempo, a efectos de minimizar el tiempo de carga y/o evitar la sobrecarga. Para otras informaciones sobre el paquete de baterías (10) y la interacción con el cargador, los técnicos en la materia pueden consultar la solicitud de Patente U.S.A. Nº 09/292164, presentada el 15 de Abril de 1999, titulada "Method and Apparatus for Charging Batteries" (Método y Aparato para la Carga de Baterías), que se incorpora a la actual en su conjunto a título de referencia.
Preferentemente, el paquete de baterías (10) comprende como mínimo un bloque (20), tal como se ha mostrado en las figura 1-3. El bloque (20) puede comprender como mínimo una célula (21), y preferentemente una serie de células (21). Cada una de las células (21) tiene un terminal positivo (21P) y un terminal negativo (21N).
Los soportes superior e inferior (22T), (22B) pueden retener las células (21) entre ellos. Dicho soportes (22T), (22B) pueden ser substancialmente planos y/o substancialmente perpendiculares al eje longitudinal de las células (21). Preferentemente, los soportes (22T), (22B) tienen nervios (22R) para retener las células (21) en su lugar y/o retener las células (21) separadas entre sí, tal como se explica más adelante.
Los soportes (22T), (22B) pueden tener orificios (27) para las placas, que dejan a la vista los terminales positivos y negativos (21P), (21N) de las células (21). Unas placas de conexiones (23) pueden ser insertadas por los orificios (27), y pueden ser conectadas a los terminales de las células por soldadura u otros procesos. Si se desea conexión en serie entre dos células, es preferible disponer terminales alternados, es decir, el terminal superior de la primera célula es positivo mientras que el terminal superior de la segunda es negativo, a efectos de simplificar la conexión con las placas de conexiones (23). Inversamente, si se desea una conexión en paralelo de dos células, es preferible dotar las células de la misma orientación, de manera que los terminales superiores de las primera y segunda células se encuentren próximos entre sí.
Es preferible minimizar los movimientos entre las células (21) con respecto a las placas para conductores (23). De acuerdo con ello, un nervio (22R) puede tener un nervio de aplastamiento (22RR), para minimizar el juego entre la célula (21) y el nervio (22R), limitando de esta manera el movimiento de la célula (21). Los técnicos en la materia observarán que se pueden utilizar otros métodos para minimizar el juego entre la célula (21) y el nervio (22R), tales como montajes por rozamiento o resorte, etc.
Puede ser deseable disponer placas (24) entre las células (21) y los soportes (22). Preferentemente, las placas (24) están realizadas a base de un material absorbente. Las placas (24) pueden cubrir una parte, si no la totalidad, de un terminal de una célula, o un orificio de ventilación de la célula (21). Disponiendo las placas (24) de modo correspondiente, dichas placas (24) pueden absorber cualquier cantidad de electrólito que escape por fugas desde la célula (21). Preferentemente, las placas (24) no se extienden más allá del terminal de la célula, a efectos de no bloquear los orificios (22H). De acuerdo con ello, las placas (24) son preferentemente circulares y pueden tener un radio substancialmente igual o menor que el radio de la célula (21). Es preferible disponer placas (24) solamente contra los orificios de ventilación, que se pueden encontrar próximos a los terminales positivos (21P) o contra los terminales positivos (21P).
Los soportes (22T), (22B) tienen salientes (25), (26) que sobresalen de los mismos. Preferentemente, los salientes (25), (26) se extienden de forma substancialmente perpendicular a los soportes (22). Los salientes (25), (26) pueden tener respectivos extremos (25E), (26E) que se acoplan entre sí. Tal como se ha mostrado en la figura 1, el extremo (25E) tiene una zona en forma de gancho (25H), que se acopla al orificio (26H) en la parte extrema (26E), creando una unión de bloqueo a presión. Preferentemente, la unión comprimirá ligeramente o retendrá íntimamente las células (21), placas (24), etc. Los técnicos en la materia observarán que se pueden utilizar otros tipos de unión incluyendo, por ejemplo, uniones de acoplamiento macho-hembra, uniones de acoplamiento por fricción, etc.
De acuerdo con ello, para montar un bloque (20), se dispone un soporte, tal como el soporte inferior o de fondo (22B). Si se disponen placas (24) para cubrir los terminales positivos y/o negativos, las placas (24) están dispuestas sobre el soporte (22B) de la forma apropiada. Las células (21) están dispuestas a continuación sobre aquéllos en la forma deseada. Un número mayor de placas (24) puede ser dispuesto sobre las células (21). En otro soporte, es decir, el soporte superior (22T), se dispone sobre células (21) y/o placas (24). Ambos soportes (22T), (22B) son empujados uno hacia el otro, preferentemente obteniendo la unión por bloqueo de acoplamiento entre los salientes (25), (26). Las placas de conexión (23) son insertadas a continuación a través de los orificios (27) para las mismas (y a través del orificio para placas (24H), en caso necesario), y se conectan a los terminales de las células.
De manera alternativa, un placa de conexiones (23) puede ser conectada a una célula (21). Una placa (24) puede ser dispuesta a continuación sobre la célula (21). Este conjunto puede ser instalado en uno de los soportes (22T), (22B), de manera que la placa de conexiones (23) se extiende a través del orificio (27) para la misma. La placa de conexiones (23) puede establecer contacto entonces con otra célula (21). Los otros soportes (22T), (22B) son dispuestos a continuación sobre las células (21). Las placas de conexiones (23) son conectadas a continuación de manera correspondiente.
Tal como se ha mostrado en la figura 2, el bloque (20) puede ser insertado a continuación en el cuerpo envolvente (11) del paquete de baterías. Preferentemente, el cuerpo envolvente (11) tiene nervios (11R) para guiar la inserción del bloque (20) dentro del cuerpo envolvente (11) y/o para mantener al bloque (11) en su lugar. Los técnicos en la materia observarán que la figura 2 muestra un cuerpo envolvente (11) que incluye dos mitades, y que una de las mitades no se ha mostrado. No obstante, los técnicos en la materia sabrán la forma de disponer la segunda mitad y de acoplar de manera fija ambas mitades entre sí por medio de tornillos, uniones de acoplamiento, encolado, etc.
En el bloque (20) está preferentemente conectado al bloque terminal (12), que está dispuesto también en el cuerpo envolvente (11). El bloque terminal (12) puede tener múltiples terminales (12T), que pueden corresponder a los terminales POS, NEG, ID y/o TEMP. Si se instalan dentro del cuerpo envolvente (11) múltiples bloques (20), dichos bloques (20) deben estar conectados eléctricamente entre sí mediante conductores, placas de conexión, conectores de presión, etc. y/o el bloque terminal (12).
Haciendo referencia a la figuras 2-3, los soportes (22T), (22B) pueden tener también orificios (22H), que permiten que un fluido, tanto líquido como gaseoso, por ejemplo, aire, pueda pasar por los mismos. Tal como se ha mencionado anteriormente, los nervios (22R) se utilizan preferentemente para mantener separadas las células (21). El fluido puede pasar por lo tanto hacia adentro del bloque (20) por un soporte (22) con intermedio de los orificios (22H), entre las células (21), y hacia afuera del bloque (20) mediante los orificios (22H) del otro soporte (22). Los técnicos en la materia podrán consultar la solicitud de Patente U.S.A. Nº 09/035.586, presentada el 5 de Marzo de 1998, titulada "Battery Cooling System", (Sistema de Refrigeración de Baterías), que se incorpora en su totalidad a la descripción actual a título de referencia.
Es preferible utilizar el aire como fluido de refrigeración. De acuerdo con ello, el cuerpo envolvente (11) está dotado de orificios (13) para permitir el paso del aire hacia el interior del cuerpo (11) (corriente de aire AIN), pasando a través de los bloques (20) tal como se ha explicado anteriormente, y hacia afuera del cuerpo envolvente (11) (corriente de aire AOUT), tal como se ha mostrado en la figura 3. De manera alternativa, el aire puede entrar por la parte superior del paquete de baterías (10), saliendo por lo orificios (13).
Los técnicos en la materia pueden reconocer otras alternativas a los medios que se han dado a conocer. No obstante, todas estas adiciones y/o alteraciones se considerarán equivalentes a las de la presente invención.

Claims (27)

1. Paquete de baterías (10), que comprende:
una primera célula (21) que tiene terminales superior e inferior (21P, 21N);
un primer soporte (22T) dispuesto en el terminal superior; y
un segundo soporte (22B) dispuesto en el terminal inferior, caracterizándose porque el primer soporte comprende un primer saliente (26), y el segundo soporte comprende un segundo saliente (25) que se acopla al primer saliente para el bloqueo del primer y segundo soportes entre sí.
2. Paquetes de baterías, según la reivindicación 1, en el que como mínimo uno del primer y segundo soportes comprenden además un nervio (22R) destinado a mantener la primera célula en su lugar.
3. Paquete de baterías, según la reivindicación 2, en el que dicho nervio se extiende a lo largo de un eje longitudinal de la primera célula.
4. Paquete de baterías, según cualquiera de las reivindicaciones 2 ó 3, en el que dicho nervio se extiende de manera sustancialmente perpendicular desde como mínimo a uno de dichos primer y segundo soportes.
5. Paquete de baterías, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que un eje longitudinal de la primera célula es sustancialmente perpendicular como mínimo a uno de dichos primer y segundo soportes.
6. Paquete de baterías, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende además una placa (24) dispuesta como mínimo sobre uno de los terminales superior e inferior.
7. Paquete de baterías, según la reivindicación 6, en el que dicha placa es sustancialmente circular.
8. Paquete de baterías, según cualquiera de las reivindicaciones 6 ó 7, en el que un radio de dicha placa es substancialmente igual o menor que el radio de dicha primera célula.
9. Paquete de baterías, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que comprende además una segunda célula (21) dispuesta entre el primer y segundo soportes.
10. Paquete de baterías, según la reivindicación 9, en el que la segunda célula está dispuesta adyacente a la primera célula.
11. Paquete de baterías, según cualquiera de las reivindicaciones 9 ó 10, en el que la segunda célula está separada con respecto a la primera célula.
12. Paquete de baterías, según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, que comprende además una placa de conexión (23) que conecta la primera y segunda células.
13. Paquete de baterías, que según la reivindicación 12, en el que la placa de conexión conecta la primera y segunda células con intermedio de uno de los primer y segundo soportes.
14. Paquete de baterías, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que como mínimo uno de los primer y segundo soportes tiene un orificio (22H) para permitir que un fluido pase por el mismo.
15. Paquete de baterías, según la reivindicación 14, en que el fluido es aire.
16. Paquete de baterías, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, que comprende además un cuerpo envolvente (11) que soporta la primera célula y el primer y segundo soportes.
17. Paquete de baterías, según la reivindicación 16, que comprende además una segunda célula que tiene terminales superior e inferior;
un tercer soporte (22T) dispuesto sobre el terminal superior de la segunda célula; y
un cuarto soporte (22B) dispuesto en el terminal de fondo de la segunda célula;
estando dispuestos dicha segunda célula y el tercer y cuarto soportes dentro del cuerpo envolvente.
18. Paquete de baterías, según cualquiera de las reivindicaciones 16 ó 17, que comprende además un primer y un segundo terminales de batería conectado a la primera célula.
19. Paquete de baterías, según cualquiera de las reivindicaciones 16 a 18, en el que el cuerpo envolvente comprende como mínimo un orificio (13) para permitir el paso de un fluido por el mismo.
20. Paquete de baterías, según la reivindicación 19, en el que el fluido es aire.
21. Método para la fabricación de un paquete de baterías, que comprende:
disponer un primer soporte (22T) y un segundo soporte (22B) así como una primera y segunda células (21), poseyendo dichas primera y segunda células terminales superior e inferior (21P, 21N);
disponer la primera y segunda células entre el primer y segundo soportes, contactando cada uno de dichos terminales superior e inferior de la primera y segunda células uno de dichos primer y segundo soportes; caracterizado porque se dispone un primer saliente (26) sobre el primer soporte, que entra en contacto con un segundo saliente (25) dispuesto sobre el segundo soporte, para bloquear entre si dichos primer y segundo soportes.
22. Método, según la reivindicación 21, que comprende además la conexión de la primera y segunda células con una placa de conexiones (23).
23. Método, según la reivindicación 22, en el que la placa de conexiones conecta la primera y segunda células con intermedio de uno de dichos primer y segundo soportes.
24. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 21 a 23, que comprende además la disposición de una placa (24) entre uno de los terminales superior e inferior de la primera célula y uno de los primer y segundo soportes.
25. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 21 a 24, que comprende además la inserción del primer y segundo soportes y la primera y segunda células dentro de un cuerpo envolvente (11).
26. Método, según a reivindicación 25, que comprende además:
disponer un tercer soporte (22T) y un cuarto soporte (22B) y una tercera y cuarta células (21), poseyendo la tercera y cuarta células terminales superior e inferior;
disponer la tercera y cuarta células entre el tercer y cuarto soportes, estableciendo contacto cada uno de dichos terminales superior e inferior con uno de dichos tercero y cuarto soportes; y
disponer la tercera y cuarta células y el tercer y cuarto soportes dentro del cuerpo envolvente.
27. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 25 ó 26, que comprende además:
disponer un primer y un segundo terminales de baterías; y
conectar eléctricamente el primer y segundo terminales de batería a la primera y segunda células.
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