ES2555672A2 - Elemento de batería que comprende una pluralidad de celdas de batería dispuestas en línea - Google Patents

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Abstract

Elemento de batería que comprende una pluralidad de celdas de batería dispuestas en línea. Elemento de batería 1 que comprende una pluralidad de celdas 2 de batería dispuestas en línea, que comprende pistas conductoras de potencia 3 que conectan las celdas 2 en serie y/o paralelo, medios de medida de las tensiones individuales de las celdas 2, comprendiendo los medios de medida unos procesadores P y unas pistas de toma de tensión 4 entre los terminales de cada celda 2, que comprende una placa de circuito impreso 5 o un conjunto de placas de circuito impreso 5, 6, 7 unidas entre sí al menos una de ellas provista de aberturas 8 para el paso y conexión de los terminales de las celdas 2, estando las pistas conductoras de potencia 3, las pistas de toma de tensión 4 y los procesadores P integrados en las placas de circuito impreso, comprendiendo la o las placas de circuito impreso 5, 6, 7 en uno de sus cantos un terminal de conexión general 9 de salida del elemento que suministra la tensión agregada de las celdas 2 del elemento 1 y las señales de estado de tensión de cada una de las celdas 2. La invención también se refiere a una batería provista de una pluralidad de dichos elementos.

Description

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DESCRIPCION
ELEMENTO DE BATERIA QUE COMPRENDE UNA PLURALIDAD DE CELDAS DE
BATERIA DISPUESTAS EN LINEA
La presente invencion se refiere a un elemento de baterla que comprende una pluralidad de celdas de baterla dispuestas en llnea, que facilita un ensamblado seguro, fiable y rapido, y que ademas permite ser ensamblado con elementos identicos en condiciones de seguridad.
Antecedentes de la invencion
Ya se conocen elementos de baterla que comprenden una pluralidad de celdas de baterla dispuestas en llnea, que comprenden pistas conductoras de potencia que conectan las celdas en serie y/o paralelo, medios de medida de las tensiones individuales de las celdas, comprendiendo los medios de medida unos procesadores y unas pistas de toma de tension entre los terminales de cada celda.
El montaje de estos elementos se realiza disponiendolos en una fila y realizando las conexiones sucesivas entre polos de baterlas adyacentes para que se sumen las tensiones individuales de las celdas. Este tipo de uniones se realiza mediante unas placas conductoras electricamente que se atornillan a los terminales de las baterlas. El procedimiento es sencillo, se atornilla la placa de conexion a un terminal, y luego al otro. Sin embargo, esta operacion sencilla no esta exenta de riesgos, puesto que al atornillar uno de los lados, la placa puede pivotar, y realizar un contacto no deseado con alguna otra placa. Ademas, el operario que va realizando las conexiones debe tomar medidas oportunas para protegerse de cortocircuitos, pues a medida que se van anadiendo conexiones, el potencial va aumentando, pudiendo llegar alcanzar tensiones de varios centenares de voltios, y por lo tanto mortales. Esto supone desde el punto normativo restricciones o requisitos en fabrica y ademas operarios especializados con licencia para trabajar con elevadas tensiones. Ademas, pueden resultar peligrosas desde el punto de vista qulmico, en especial por posibilidad de combustion de gases de escape.
Por otro lado, se deben realizar las conexiones de senal de estado de las celdas individuales, senal cuyo fin ultimo es conocer el estado de carga de cada celda, garantizar condiciones de operacion segura y poder realizar un equilibrado activo o pasivo entre celdas para optimizar su funcionamiento. Por lo tanto, ello implica mas conexiones, cuyo elevado
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numero puede hacer que el procedimiento de conexion sea inviable cuando se conectan muchas celdas.
Ademas, es preciso encontrar un espacio seguro para las conexiones de potencia, las conexiones de senal de tension, las conexiones para los sensores de temperatura y para los componentes de control, como los procesadores.
Tambien es deseable que diferentes elementos se puedan conectar entre si, tambien en serie y/o paralelo, y que esta operation se pueda hacer de forma fiable, segura, y sin depender de soldaduras anadidas.
Description de la invention
Para satisfacer las necesidades expuestas, la presente invencion propone un elemento de baterla que comprende una pluralidad de celdas de baterla dispuestas en llnea, que comprende pistas conductoras de potencia que conectan las celdas en serie y/o paralelo, medios de medida de las tensiones individuales de las celdas, comprendiendo los medios de medida unos procesadores y unas pistas de toma de tension entre los terminales de cada celda, que se caracteriza por el hecho de que comprende una placa de circuito impreso o un conjunto de placas de circuito impreso unidas entre si al menos una de ellas provista de aberturas para el paso y conexion de los terminales de las celdas, estando las pistas conductoras de potencia, las pistas de toma de tension y los procesadores integrados en las placas de circuito impreso, comprendiendo la o las placas de circuito impreso en uno de sus cantos un terminal de conexion general de salida del elemento que suministra la tension agregada de las celdas del elemento y las senales de estado de tension de cada una de las celdas.
Por lo tanto, los riesgos en el proceso de conexion se minimizan, pues todas las conexiones de potencia han sido previamente integradas en las placas de circuito impreso, por lo que la mencionada rotacion de las placas se omite.
Ademas, la organization de las conexiones tambien se ha realizado previamente en las placas de circuito impreso, por lo que se ha trasladado al tarea de conexion a una etapa previa en la cual aun no hay elementos de generation de tension. La conexion de tension solamente se realiza una vez fabricadas las placas de circuito impreso, por lo que todo resulta mas sencillo y seguro. Hay que tener en cuenta que cada celda implica dos
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conexiones de potencia, dos de senal y dos de sensado de la temperatura.
Ademas, la presencia de una conexion general en cada elemento permite su integration con otros elementos a modo de matriz, empleando una placa de circuito impreso general para la conexion rapida y fiable de cada elemento de baterla.
Segun una primera variante, las celdas son prismaticas con los terminales en un mismo lado, que comprende una sola placa de circuito impreso, en la que las conexiones entre los terminales y las pistas son por soldadura.
Segun una segunda variante, especialmente preferida, las celdas son cillndricas con los terminales dispuestos en lados opuestos, en el que las celdas adyacentes estan dispuestas con el sentido invertido, que comprende tres placas de circuito impreso, dos de ellas provistas de aberturas para el paso y conexion de los terminales de las celdas y dispuestas frente a dichos terminales, y la tercera dispuesta a un costado de las celdas y conectada mecanicamente y electricamente con las otras dos.
En este caso, preferentemente:
- los procesadores estan dispuestos en la tercera placa, sobre su lado enfrentado a las celdas del elemento, y en las zonas de esta dispuestas frente al volumen libre que se configura entre las celdas y la tercera placa;
- las pistas conductoras de potencia estan dispuestas en las dos placas dispuestas frente a dichos terminales y en la tercera placa;
- las pistas de toma de tension estan repartidas entre las dos placas dispuestas frente a dichos terminales y la tercera placa;
Ventajosamente, la union mecanica entre las placas comprende unas aberturas en la tercera placa, y unas pestanas complementarias en el canto de union de las otras dos placas.
Mas ventajosamente, la conexion de las pistas de toma de tension al nivel de la union entre placas es por soldadura.
En el caso de celdas cillndricas, la union entre los terminales de las celdas y las pistas
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conductoras de potencia es mediante tornillos y el terminal de conexion general esta dispuesto en un canto de la tercera placa, y mas preferentemente, en el centro del canto.
En ambas variantes, se preven unos sensores de temperatura dispuestos junto con los procesadores.
La invention tambien se refiere a una baterla que comprende una pluralidad de elementos segun cualquiera de las dos variantes descritas, que comprende una carcasa provista de receptaculos contiguos para cada uno de los elementos, estando cada receptaculo provisto en su fondo de un terminal de conexion para cada uno de los terminales de conexion general de los elementos. Para ello, se preve una placa de conexiones provista de una conexion para cada uno de los elementos baterla.
Breve descripcion de las figuras
Para mejor comprension de cuanto se ha expuesto se acompanan unos dibujos en los que, esquematicamente y tan solo a tltulo de ejemplo no limitativo, se representa un caso practico de realization.
La figura 1 es una vista en perspectiva de una baterla segun la invencion.
La figura 2 es como la figura 1, pero vista desde detras, aunque se ha omitido la placa de conexion general entre elementos.
La figura 3 es una vista en perspectiva de un elemento segun la invencion.
La figura 4 es una vista en planta de un elemento segun la invencion.
La figura 5 es analoga a la figura 4, pero en este caso se aprecia la disposition de los medios de control, es decir los procesadores.
La figura 6 es un detalle en perspectiva de la conexion entre elementos y la placa de conexiones generales.
Descripcion de una realizacion preferida
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Tal como puede apreciarse en las figuras, la invencion se refiere a un elemento de baterla 1 que comprende una pluralidad de celdas 2 de baterla dispuestas en llnea, que comprende pistas conductoras de potencia 3 que conectan las celdas 2 en serie y/o paralelo, medios de medida de las tensiones individuales de las celdas 2, comprendiendo los medios de medida unos procesadores P y unas pistas de toma de tension 4 entre los terminales de cada celda 2.
Siendo estas caracterlsticas conocidas, tal como puede apreciarse por ejemplo en la figura 3, el elemento comprende una placa de circuito impreso 5 o un conjunto de placas de circuito impreso 5, 6, 7 unidas entre si al menos una de ellas provista de aberturas 8 para el paso y conexion de los terminales de las celdas 2, estando las pistas conductoras de potencia 3, las pistas de toma de tension 4 y los procesadores P integrados en las placas de circuito impreso, comprendiendo la o las placas de circuito impreso 5, 6, 7 en uno de sus cantos un terminal de conexion general 9 de salida del elemento que suministra la tension agregada de las celdas 2 del elemento 1 y las senales de estado de tension de cada una de las celdas 2.
Tal como puede verse en la figura 5, las celdas 2 son cillndricas con los terminales dispuestos en lados opuestos, con las celdas adyacentes dispuestas con el sentido invertido.
Tal como puede apreciarse en la figura 3, el elemento comprende tres placas de circuito impreso 5, 6, 7, dos de ellas 5, 6 provistas de aberturas para el paso y conexion de los terminales de las celdas 2 y dispuestas frente a dichos terminales, y la tercera 7 dispuesta a un costado de las celdas 2 y conectada mecanicamente y electricamente con las otras dos 5, 6.
Tambien puede apreciarse en la figura 5 que los procesadores P estan dispuestos en la tercera placa 7, sobre su lado enfrentado a las celdas 2 del elemento 1, y en las zonas de esta dispuestas frente al volumen libre que se configura entre las celdas 2 y la tercera placa 7. Por ejemplo, en esta figura, en las que las celdas se han hecho transparentes, se aprecia que los procesadores estan dispuestos al nivel del contacto entre celdas adyacentes, que es donde hay espacio para alojarlos.
Tal como puede apreciarse en esta figura, no es necesario que cada celda tenga un procesador, sino que estas funciones se pueden ir agrupando, de modo que un chip controle
un grupo de celdas. En este ultimo caso, se prevera un bus de comunicacion digital para llevar las senales de tension y temperatura al procesador correspondiente.
Las pistas conductoras de potencia 3 estan dispuestas en las dos placas 5, 6 dispuestas 5 frente a dichos terminales y en la tercera placa 7.
Las pistas de toma de tension 4 estan repartidas entre las dos placas 5, 6 dispuestas frente a dichos terminales y la tercera placa 7.
10 La union mecanica entre las placas comprende unas aberturas en la tercera placa 7, y unas pestanas complementarias en el canto de union de las otras dos placas 5, 6.
Tal como puede apreciarse en la figura 5, el terminal de conexion general 9 esta dispuesto en un canto de la tercera placa 7, y preferentemente en el centro del canto.
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Tal como puede apreciarse en las figuras 1, 2 y 6, la invention tambien se refiere a una baterla que comprende una pluralidad de elementos segun la invencion, que comprende una carcasa 10 provista de receptaculos contiguos para cada uno de los elementos, estando cada receptaculo provisto en su fondo de un terminal de conexion 11 para cada uno de los 20 terminales de conexion general 9 de los elementos 1.
Finalmente, tal como puede apreciarse en la figura 6, se preve una placa 12 de conexiones provista de una conexion 11 para cada uno de los elementos 1 de baterla.
25 A pesar de que se ha hecho referencia a una realization concreta de la invencion, es evidente para un experto en la materia que el elemento de baterla descrito es susceptible de numerosas variaciones y modificaciones, y que todos los detalles mencionados pueden ser substituidos por otros tecnicamente equivalentes, sin apartarse del ambito de protection definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (11)

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    15
    20
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    30
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    REIVINDICACIONES
    1. Elemento de baterla (1) que comprende una pluralidad de celdas (2) de baterla dispuestas en llnea, que comprende pistas conductoras de potencia (3) que conectan las celdas (2) en serie y/o paralelo, medios de medida de las tensiones individuales de las celdas (2), comprendiendo los medios de medida unos procesadores (P) y unas pistas de toma de tension (4) entre los terminales de cada celda (2), caracterizado por el hecho de que comprende una placa de circuito impreso (5) o un conjunto de placas de circuito impreso (5, 6, 7) unidas entre si al menos una de ellas provista de aberturas (8) para el paso y conexion de los terminales de las celdas (2), estando las pistas conductoras de potencia (3), las pistas de toma de tension (4) y los procesadores (P) integrados en las placas de circuito impreso, comprendiendo la o las placas de circuito impreso (5, 6, 7) en uno de sus cantos un terminal de conexion general (9) de salida del elemento que suministra la tension agregada de las celdas (2) del elemento (1) y las senales de estado de tension de cada una de las celdas (2).
  2. 2. Elemento segun la reivindicacion 1, en el que las celdas (2) son prismaticas con los terminales en un mismo lado, que comprende una sola placa de circuito impreso (5), en la que las conexiones entre los terminales y las pistas son por soldadura.
  3. 3. Elemento segun la reivindicacion 1, en el que las celdas (2) son cillndricas con los terminales dispuestos en lados opuestos, en el que las celdas adyacentes estan dispuestas con el sentido invertido, que comprende tres placas de circuito impreso (5, 6, 7), dos de ellas (5, 6) provistas de aberturas para el paso y conexion de los terminales de las celdas (2) y dispuestas frente a dichos terminales, y la tercera (7) dispuesta a un costado de las celdas (2) y conectada mecanicamente y electricamente con las otras dos (5, 6).
  4. 4. Elemento segun la reivindicacion 4, en el que:
    - los procesadores (P) estan dispuestos en la tercera placa (7), sobre su lado enfrentado a las celdas (2) del elemento (1), y en las zonas de esta dispuestas frente al volumen libre que se configura entre las celdas (2) y la tercera placa (7);
    - las pistas conductoras de potencia (3) estan dispuestas en las dos placas (5, 6) dispuestas frente a dichos terminales y en la tercera placa (7);
    - las pistas de toma de tension (4) estan repartidas entre las dos placas (5, 6) dispuestas frente a dichos terminales y la tercera placa (7);
  5. 5. Elemento segun la reivindicacion 4, en la que la union mecanica entre las placas 5 comprende unas aberturas en la tercera placa (7), y unas pestanas complementarias en el
    canto de union de las otras dos placas (5, 6).
  6. 6. Elemento segun la reivindicacion anterior, en la que la conexion de las pistas de toma de tension (4) al nivel de la union entre placas es por soldadura.
    10
  7. 7. Elemento segun cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en el que la union entre los terminales de las celdas y las pistas conductoras de potencia (3) es mediante tornillos.
  8. 8. Elemento segun cualquiera de las reivindicaciones 3 a 7, en el que el terminal de 15 conexion general (9) esta dispuesto en un canto de la tercera placa (7).
  9. 9. Elemento segun la reivindicacion 8, en el que la conexion esta dispuesta en el centro del canto.
    20 10. Elemento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende sensores
    de temperatura dispuestos junto con los procesadores.
  10. 11. Baterla que comprende una pluralidad de elementos segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende una carcasa (10) provista de receptaculos contiguos
    25 para cada uno de los elementos, estando cada receptaculo provisto en su fondo de un terminal de conexion (11) para cada uno de los terminales de conexion general (9) de los elementos (1).
  11. 12. Baterla segun la reivindicacion 11, que comprende una placa (12) de conexiones 30 provista de una conexion (11) para cada uno de los elementos (1) de baterla.
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