ES2344130T3 - Bateria y procedimiento para fabricar una bateria. - Google Patents
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Abstract
Batería, especialmente un acumulador de plomo, con al menos un elemento de conexión de elementos de batería (10) que comprende a) un conector (12) con al menos una superficie lateral (22, 24a, 24b), para la conexión con al menos una placa (16a, 16b) en el lado inferior (20) del conector (12), y b) una lengüeta de soldadura (14) que está conectada de forma electroconductiva con el conductor (12) y que presenta una cavidad (26) limitada por un borde (28), caracterizada porque el borde (28) presenta, en un tramo (30) contiguo a la superficie lateral (22, 24a, 24b) del conector (12), una extensión que corresponde a un contorno de la superficie lateral (22, 24a, 24b) del conector (12).
Description
Batería y procedimiento para fabricar una
batería.
La invención se refiere a una batería,
especialmente a un acumulador de plomo, con al menos un elemento de
conexión de elementos de batería que comprende un conector con al
menos una superficie lateral para la conexión con al menos una placa
en el lado inferior del conector, y una lengüeta de soldadura que
está conectada de forma electroconductiva con el conductor y que
presenta una cavidad limitada por un borde. Según un segundo
aspecto, la invención se refiere a un procedimiento para fabricar
una batería, especialmente un acumulador de
plomo.
plomo.
Las baterías en forma de acumuladores de plomo
se usan, por ejemplo, como batería de arranque en un automóvil. Una
batería de este tipo se compone de varios elementos galvánicos
conectados en serie y separados entre ellos por una pared de
separación electroaislante. Cada uno de los elementos galvánicos
comprende un juego de placas positivas y un juego de placas
negativas que se componen respectivamente de varias placas. El
elemento de conexión de elementos de batería conecta de forma
eléctrica y mecánica entre si las placas de un juego de placas y
sirve adicionalmente para poner el juego de placas de un elemento
galvánico, a través de otro elemento de conexión de elementos de
batería, en contacto eléctrico con otro juego de placas de otro
elemento galvánico a través de la pared de separación.
Para hacer posible este contacto eléctrico,
durante la fabricación de la batería, los elementos de conexión de
la batería se alinean unos con respecto a otros y con respecto a una
cavidad en la pared de separación. A continuación, con unas tenazas
calientes se funde el material del elemento de conexión de elementos
de batería en el entorno de la cavidad, de forma que una parte del
material fundido fluye por la cavidad en la pared de separación
formándose un contacto eléctrico entre los dos elementos de conexión
de elementos de batería. Durante ello, en el elemento de conexión de
elementos de batería se produce una cavidad o concavidad limitada
por un borde.
En los acumuladores de plomo, el conector
generalmente se compone de plomo. Las tenazas presentan plaquitas de
soldadura en aquellos puntos en los que entran en contacto con los
elementos de conexión de elementos de batería. Las plaquitas de
soldadura están configuradas igual que la cavidad, o de forma
redonda o de forma ovalada, porque de esta manera, la conexión de
dos elementos de conexión de elementos de batería puede realizarse
de forma segura a través de la pared de separación.
Generalmente, las baterías de este tipo
presentan sólo tensiones entre 6 V y 48 V. En automóviles modernos,
sin embargo, se requieren elevadas potencias de hasta varios
kilovatios, de modo que, bajo carga, circulan altas corrientes por
los elementos de conexión de elementos de batería. En este tipo de
corrientes, debido a la resistencia interna de la batería, se
produce un calentamiento indeseable que resulta desventajoso.
Además, la resistencia interna de la batería limita de forma
desventajosa la potencia máxima que puede ser emitida por la
batería.
La invención tiene el objetivo se superar los
inconvenientes del estado de la técnica.
La invención consigue el objetivo mediante una
batería genérica, en la que el borde de la cavidad del elemento de
conexión de elementos de batería presenta en un tramo contiguo a la
superficie lateral del conector una extensión que corresponde a un
contorno de la superficie lateral del conector. En particular, el
borde presenta una extensión que corresponde al contorno de la
superficie lateral en un punto contiguo al tramo.
Según un segundo aspecto, la invención consigue
el objetivo mediante un procedimiento con las características de la
reivindicación 16.
Mediante un elemento de conexión de elementos de
batería de este tipo se consigue de manera ventajosa que una
corriente eléctrica que desde una placa, a través del conector y la
lengüeta de soldadura, a través de la pared de separación, circula
hacia otro elemento de conexión de elementos de batería, experimenta
dentro de la lengüeta de soldadura una resistencia sustancialmente
independiente del circuito amperimétrico. De ello resulta una
densidad de corriente en relación a la superficie, que es
sustancialmente igual a lo largo de la parte del borde que
corresponde al contorno del lado superior del conector. De esta
manera, el material de la lengüeta de soldadura, disponible para la
conducción eléctrica de la corriente, se aprovecha de forma óptima
para el flujo de corriente, por lo que se consigue una resistencia
interna reducida. Esto reduce el calentamiento indeseable de la
batería durante el funcionamiento y permite una mayor emisión de
potencia de la batería.
Cuando está definida una resistencia interna
máxima aceptable, la invención permite alternativamente un ahorro
del material del que se compone la lengüeta de soldadura, por
ejemplo plomo.
Además, resulta ventajoso que la invención
permite la conexión de los elementos de conexión de elementos de
batería en un proceso seguro.
En el marco de la presente descripción, por
superficie lateral se entiende especialmente aquella superficie que
limita el conector. Además, por contorno se entiende especialmente
la forma geométrica macroscópica de la superficie lateral. No es
necesario que el contorno tenga una estructura. También un lado
superior macroscópicamente plano presenta un contorno, a saber, un
contorno plano. Además, no es necesario que el borde corresponda al
contorno de la superficie lateral en todas aquellas partes donde se
extiende de forma contigua a la superficie lateral del conector. En
particular, es posible que el borde corresponda en varios tramos
separados entre ellos, contiguos al lado superior del conector, a
los contornos del lado superior del conector.
En una forma de realización preferible, el borde
se extiende por tramos de forma rectilínea. Esto es ventajoso
especialmente si el contorno de la superficie lateral del conector
presenta también zonas que se extienden de forma rectilínea por
tramos. De forma especialmente preferible, la cavidad presenta un
área base sustancialmente poligonal, en particular, sustancialmente
triangular.
Según una forma de realización especialmente
preferible, el borde se extiende, en un tramo contiguo a la
superficie lateral del conector, sustancialmente de forma
equidistante con respecto al contorno de la superficie lateral. Esto
se consigue, por ejemplo, si la cavidad tiene un área base
sustancialmente poligonal, estando orientado un lado del polígono
hacia la superficie lateral contigua del conector. En particular, un
lado del polígono puede estar orientado hacia un lado superior o
hacia una superficie lateral del conector y, en particular,
extenderse paralelamente respecto a ésta.
Si la lengüeta de soldadura tiene un grosor
constante, se consigue que la resistencia eléctrica sea
independiente del trayecto de conducción de corriente. Por la
extensión "sustancialmente" equidistante del borde con respecto
al contorno de la superficie lateral se entiende que no es necesaria
una equidistancia matemática exacta. En particular, es suficiente si
el borde difiere de la equidistancia matemática exacta de tal forma
que la resistencia interna supere en menos del 5% el valor que se
alcanzaría con una equidistancia matemática exacta.
De forma especialmente preferible, el borde se
extiende, sustancialmente en todos los tramos contiguos al lado
superior del conector, de forma sustancialmente equidistancia con
respecto al contorno del lado superior. La ventaja de ello es que se
consigue una resistencia interna especialmente baja de una batería
con un elemento de conexión de elementos de batería de este
tipo.
En un procedimiento preferible, la conexión es
una soldadura, estando orientado hacia abajo el borde en un tramo
contiguo a la superficie lateral del conector durante la soldadura.
La ventaja de ello es que no se pueden formar rechupes o se pueden
formar sólo en pocos puntos que no molestan. Es que, durante la
soldadura, las burbujas de aire que puedan haberse incluido suben
hacia arriba acumulándose en un punto que está alejado al máximo del
tramo contiguo a la superficie lateral y en el que durante el
funcionamiento de la batería existe sólo una baja densidad de
corriente.
Resulta especialmente preferible un
procedimiento en el que el borde presenta adicionalmente dos tramos
adyacentes de extensión rectilínea, que forman juntos una esquina, y
en el que durante la conexión de los dos elementos de conexión de
elementos de batería la esquina constituye el punto más alto de la
cavidad. Esta esquina es preferentemente opuesta a la superficie
lateral del conector. En este caso, las burbujas de aire que puedan
subir se concentran en la esquina, se combinan formando burbujas de
aire más grandes y se escapan de forma especialmente rápida. De esta
forma, se consigue una densidad de rechupes especialmente baja.
A continuación, la invención se describe en
detalle con la ayuda de los dibujos. Muestran
la figura 1 una batería según la invención con
un elemento de conexión de elementos de batería según una primera
forma de realización de la invención,
la figura 2 un elemento de conexión de elementos
de batería según el estado de la técnica,
la figura 3 un elemento de conexión de elementos
de batería de una batería según la invención, según una segunda
forma de realización de la invención, y
la figura 4 un elemento de conexión de elementos
de batería de una batería según la invención, según una tercera
forma de realización de la invención.
La figura 1 muestra un elemento de conexión de
elementos de batería 10 de una batería 11 dibujada esquemáticamente
en forma de un acumulador de plomo-ácido para un turismo, que
presenta un conector 12 y una lengüeta de soldadura 14. El conector
12 y la lengüeta de soldadura 14 se fabrican al mismo tiempo en un
procedimiento de fundición, de modo que el elemento de conexión de
elementos de batería 10 está realizado en una sola pieza. En el
elemento de conexión de elementos de batería 10 están dispuestas
abajo placas 16a, 16b, ..., que en la figura 1 están dibujadas
también esquemáticamente. En toda la descripción, el sentido
"abajo" es el sentido en el que están orientadas las placas
16a, 16b, .... Por consiguiente, el lado superior 22 del conector 12
es el lado opuesto a las placas 16a, 16b, .... Las placas 16a, 16,
... se conectan con el conector 12 durante la fabricación de la
batería mediante un proceso de fundición de colas (cast on strap,
COS).
El conector 12 tiene una forma sustancialmente
cuadrada y presenta como superficies laterales dos lados
transversales 18a, 18b, un lado inferior 20, un lado superior 22 y
dos lados longitudinales 24a, 24b.
\newpage
Los lados longitudinales 24a, 24b y el lado
transversal 18b están inclinados en un ángulo de 7º con respecto al
lado inferior 20, para poder desmoldear el elemento de conexión de
elementos de batería 10 fácilmente después de su fabricación por
fundición.
El lado superior 22 del conector 12 tiene un
contorno sustancialmente en forma de V. La lengüeta de soldadura 14
está dispuesta en el lado transversal 18a del conector 12 y presenta
una cavidad 26. La cavidad 2 6 tiene un borde 28 y se encuentra
lateralmente al lado de la superficie de proyección obtenida por la
proyección de la sección transversal del conector 12 en su sentido
longitudinal hacía la lengüeta de soldadura 14. En la figura 1, esta
superficie de proyección corresponde a aquella superficie en la que
el conector 12 está en contacto con la lengüeta de soldadura 14.
Además, la cavidad 26 está dispuesta en parte por encima de dicha
superficie de proyección.
En un tramo 30 contiguo al lado longitudinal 24a
del conector 12, el borde 28 presenta una extensión que es
rectilínea y que, por tanto, corresponde al contorno del lado
longitudinal 24a del conector 12, que también se extiende de forma
rectilínea.
Una corriente eléctrica que fluye desde una de
las placas 16a, 16, ..., a través del conector 12, hacia el borde 28
de la cavidad 26, experimenta en la zona 29 de la lengüeta de
soldadura 14, dibujada en líneas discontinuas en la figura 1, una
resistencia eléctrica, sustancialmente independiente del circuito
amperimétrico. La causa de ello es que el borde del contorno sigue
el lado longitudinal 24a, de forma que la distancia entre el borde
28 y el lado longitudinal 24 en la zona 29 es constante. Por la
distancia se entiende, como es habitual, la línea de unión entre dos
puntos con una longitud mínima.
La figura 2 muestra un elemento de conexión de
elementos de batería según el estado de la técnica, que presenta una
cavidad 26 redonda. A diferencia del elemento de conexión de
elementos de batería 10 representado en la figura 1, en el elemento
de conexión de elementos de batería representado en la figura 2 no
existe ningún tramo del borde 28 que presente un contorno
correspondiente al contorno de la superficie lateral 24a. De ello
resulta que la resistencia eléctrica que debe ser superada por la
corriente eléctrica en su trayecto hacia el borde 28, depende del
trayecto de conducción de corriente. Por lo tanto, un primer
trayecto de conducción de corriente 32 que parte del lado
longitudinal 24a es más largo que un segundo trayecto de conducción
de corriente 34 que en la figura 2 está cubierto en parte por el
conector y que también parte del lado longitudinal 24a. Por esta
razón, la corriente eléctrica se concentra cerca del primer trayecto
de conducción de corriente 32, lo que conduce a una resistencia
interna más elevada de una batería en la que se usa un elemento de
conexión de elementos de batería 10 según el estado de la técnica
(véase la figura 2).
La batería 11 según la invención tal como se
muestra en la figura 1, presenta una resistencia interna un 5% menor
en comparación con una batería con un elemento de conexión de
elementos de batería según la figura 2, con la misma cantidad de
plomo.
La figura 3 muestra una segunda forma de
realización de un elemento de conexión de elementos de batería 10 en
el que la lengüeta de soldadura 14 está dispuesta en el lado
longitudinal 24b del conector 12. Esta forma de realización se
emplea, por ejemplo, en baterías de vehículos utilitarios. El borde
28 presenta en el tramo 30 contiguo al lado superior 22 una
extensión que corresponde al contorno plano del lado superior 22 del
conector 12. El borde 28 de la cavidad 26 se extiende de forma
equidistancia respecto al contorno del lado superior 22, en todos
los tramos contiguos a la superficie lateral del conector 12, a
saber, en el tramo 30 que se extiende paralelamente respecto al lado
superior 22. De esta manera, se garantiza que una corriente
eléctrica experimenta siempre la misma resistencia eléctrica,
independientemente del punto en el que pasa a través de la lengüeta
de soldadura 14 entre el tramo 30 y el lado superior 22 del conector
12. Por lo tanto, la lengüeta de soldadura 14 está configurada de
tal forma que cuando una corriente fluye a través del borde 28
partiendo de una placa 16a, 16, ... conectada con el conector 12, la
densidad de corriente en relación a la superficie en el tramo 30 del
borde contiguo al lado superior 22 del conector 12 sea
sustancialmente constante. Por ejemplo, las diferencias de las
densidades de corriente en relación a la superficie en el tramo son
inferiores al 10%.
La figura 4 muestra otra forma de realización de
un elemento de conexión de elementos de batería 10 según la
invención. En esta forma de realización, la lengüeta de soldadura 14
está dispuesta en el lado transversal 18a del conector 12. El lado
superior 22 del conector 12 tiene un contorno sustancialmente en
forma de V. El borde 28 presenta en dos tramos 30a, 30b contiguos al
lado superior 22 del conector 12 una extensión que corresponde a
dicho contorno en forma de V del lado superior 22. En la zona 29
dibujada de forma sombreada, resulta de nuevo una resistencia
eléctrica específica, independiente del circuito amperimétrico.
Para la fabricación de una batería 11 según la
invención, dos elementos de conexión de elementos de batería 10
dotados de placas 16a, 16, ..., que aún no presentan cavidades 26,
se disponen a ambos lados de una pared de separación 36 aislante,
dibujada esquemáticamente en la figura 1. La pared de separación 36
presenta una cavidad, cuya área base corresponde a la cavidad 26
originada posteriormente. Los dos elementos de conexión de elementos
de batería 10 dispuestos a ambos lados se disponen en simetría
inversa con respecto a la pared de separación 36.
Para el fin del montaje de los elementos de
conexión de elementos de batería 10 en la pared de separación 36, en
unas tenazas (no dibujadas) existen plaquitas de soldadura que
tienen la misma forma que las cavidades 2 6 originadas
posteriormente. En el caso representado en la figura i, las
plaquitas de soldadura tienen una forma poligonal, a saber,
triangular.
Para el montaje, los dos elementos de conexión
de elementos de batería 10 se disponen de tal forma que el conector
esté orientado hacia abajo. Al cerrar las tenazas se calientan las
plaquitas de soldadura y se ponen en contacto con las lengüetas de
soldadura 14 en el entorno de la cavidad en la pared de separación
36. Por la alta temperatura de las tenazas, el material de la
lengüeta de soldadura 14 (generalmente se trata de plomo) se funde y
fluye a través de la cavidad en la pared de separación 36. De esta
forma se establece una conexión metálica entre los dos elementos de
conexión de elementos de batería 10 dispuestos a ambos lados de la
pared de separación.
Posibles burbujas de aire incluidas suben hacia
arriba y se acumulan en una esquina de la cavidad 2 6, que en la
figura 1 es la esquina derecha. Una gran parte de las burbujas de
aire se une formando burbujas de aire más grandes y se escapa a la
atmósfera. Si quedasen burbujitas de aire, pueden formarse rechupes.
Sin embargo, estos rechupes se encuentran en la esquina de la
cavidad 26, que se encuentra a una distancia máxima del conector 12.
Una corriente eléctrica que, partiendo de las placas 16a, 16, ...,
fluye a través de la pared de separación 36 hacia el elemento de
conexión de elementos de batería no dibujado en la figura 1,
dispuesto en el lado opuesto, presenta en dicha esquina sólo una
densidad de corriente muy baja. Por lo tanto, los rechupes que
puedan existir perjudican la corriente sólo de una forma
despreciable.
Dado que apenas existen rechupes, mediante el
procedimiento descrito se consigue además una conexión especialmente
sólida entre los dos elementos de conexión de elementos de
batería.
- 10
- Elemento de conexión de elementos de batería
- 11
- Batería
- 12
- Conector
- 14
- Lengüeta de soldadura
- 16a, 16b
- Placa
- 18a, 18b
- Lado transversal
- 20
- Lado inferior
- 22
- Lado superior
- 24a, 24b
- Lado longitudinal
- 26
- Cavidad
- 28
- Borde
- 29
- Zona
- 30
- Tramo
- 32
- Primer trayecto de conducción de corriente
- 34
- Segundo trayecto de conducción de corriente
- 36
- Pared de separación
Claims (15)
1. Batería, especialmente un acumulador de
plomo, con al menos un elemento de conexión de elementos de batería
(10) que comprende
- a)
- un conector (12) con al menos una superficie lateral (22, 24a, 24b), para la conexión con al menos una placa (16a, 16b) en el lado inferior (20) del conector (12), y
- b)
- una lengüeta de soldadura (14) que está conectada de forma electroconductiva con el conductor (12) y que presenta una cavidad (26) limitada por un borde (28),
caracterizada porque el borde (28)
presenta, en un tramo (30) contiguo a la superficie lateral (22,
24a, 24b) del conector (12), una extensión que corresponde a un
contorno de la superficie lateral (22, 24a, 24b) del conector
(12).
2. Batería según la reivindicación 1,
caracterizada porque el borde (28) se extiende de forma
rectilínea por tramos.
3. Batería según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque el borde (28) presenta dos
tramos (30a, 30b) adyacentes que se extienden de forma
rectilínea.
4. Batería según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque el borde (28) se extiende,
en un tramo (30) contiguo a la superficie lateral (22, 24a, 24b) del
conector (12), sustancialmente de forma equidistante con respecto al
contorno de la superficie lateral (22, 24a, 24b).
5. Batería según la reivindicación 4,
caracterizada porque el borde (28) se extiende, en todos los
tramos (30) contiguos a la superficie lateral (22, 24a, 24b) del
conector (12), sustancialmente de forma equidistante con respecto al
contorno de la superficie lateral (22, 24a, 24b).
6. Batería según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque el conector (12) tiene una
forma sustancialmente cuadrada y la lengüeta de soldadura (14) está
dispuesta en un lado transversal (18a, 18b) del conector (12).
7. Batería según la reivindicación 6,
caracterizada porque la cavidad (26) está dispuesta
lateralmente al lado de la superficie de proyección que se obtiene
mediante la proyección de la sección transversal del conector (12)
en su sentido longitudinal hacia la lengüeta de soldadura (14).
8. Batería según la reivindicación 6 y/o 7,
caracterizada porque la cavidad (26) está dispuesta por
encima de la superficie de proyección que se obtiene mediante la
proyección de la sección transversal del conector (12) en su sentido
longitudinal hacia la lengüeta de soldadura (14).
9. Batería según una de las reivindicaciones 1 a
5, caracterizada porque el conector (12) tiene una forma
sustancialmente cuadrada y la lengüeta de soldadura (14) está
dispuesta en un lado longitudinal (24a, 24b) del conector (12).
10. Batería según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada por dos elementos de conexión de
elementos de batería (10) separados entre ellos por una pared de
separación (36) electroaislante y realizados en simetría inversa con
respecto a la pared de separación (36), que están unidos
eléctricamente entre ellos por una cavidad prevista en la pared de
separación (36).
11. Batería según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque en el lado inferior (20) del
conector (12) está moldeada al menos una placa (16a, 16b).
12. Procedimiento para fabricar una batería
(11), especialmente un acumulador de plomo, con los pasos;
- (i)
- Disposición de dos elementos de conexión de elementos de batería (10) a ambos lados de una pared de separación (36), presentando cada elemento de conexión de elementos de batería (10)
- (a)
- al menos un conector (12) con una superficie lateral (22, 24a, 24b), para la conexión con al menos una placa (16a, 16b) en un lado inferior (20) del conector (12) y
- (b)
- una lengüeta de soldadura (14) conectada de forma electroaislante con el conector (12), y
- (ii)
- conexión de los dos elementos de conexión de elementos de batería (10) de tal forma que resulta una cavidad (26) limitada por un borde (28), presentando el borde (28) en un tramo (30) contiguo a la superficie lateral (22, 24a, 24b) del conector (12) una extensión que corresponde a un contorno de la superficie lateral del conector (12).
13. Procedimiento según la reivindicación 12,
caracterizado porque la conexión es una soldadura.
14. Procedimiento según la reivindicación 13,
caracterizado porque durante la soldadura, el borde (28) en
un tramo (30) contiguo a la superficie lateral (22, 24a, 24b) del
conector (12) está orientado hacia abajo.
15. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 13 ó 14, caracterizado porque el borde (28)
presenta dos tramos (30a, 30b) adyacentes de extensión rectilínea
que forman juntos una esquina, y al conectar los elementos de
conexión de elementos de batería (10) la esquina constituye el punto
más alto de la cavidad (26).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102006053172A DE102006053172B3 (de) | 2006-11-09 | 2006-11-09 | Batterie und Verfahren zum Herstellen einer Batterie |
| DE102006053172 | 2006-11-09 |
Publications (1)
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