ES2626019T3 - Disposición para contactar celdas para un acumulador de energía - Google Patents

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Abstract

Sistema de puesta en contacto de celdas (8) para un módulo acumulador de energía (1) con varios celdas acumuladoras (2) electroquímicas, en el cual cada celda acumuladora (2) presenta por lo menos dos terminales de conexión eléctrica (3, 4), que comprende: - una placa portadora (9) que puede ser puesta sobre el módulo acumulador de energía (1), y - por lo menos un conector de celdas (10) insertado en la placa portadora (9) para enlazar por lo menos dos de los terminales de conexión (3, 4) de celdas acumuladoras (2) diferentes, - en el cual la placa portadora (9) comprende por lo menos un resorte de acción rápida (11) con un gancho de retención (12) para la fijación del conector de celdas (10) en la placa portadora (9), caracterizado por que el resorte de acción rápida (11) se realiza en forma de arco, en el cual el primer extremo (15) del arco se enlaza con la placa portadora (9) y el gancho de retención (12) está dispuesto al nivel del segundo extremo (16) del arco.

Description

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Disposicion para contactar celdas para un acumulador de energfa.
[0001] La descripcion se refiere a una disposicion para contactar celdas para un modulo acumulador de energfa con varias celdas acumuladoras electroqufmicas. Ademas, la invencion se refiere a un acumulador de alto voltaje que comprende un modulo acumulador de energfa y la disposicion para contactar celdas.
[0002] En un acumulador de alto voltaje denominado habitualmente baterfa para la alimentacion de corriente de un automovil se usan modulos acumuladores de energfa para el accionamiento del vehfculo, por ejemplo de vehfculos electricos o vehfculos hfbridos. Un modulo acumulador de energfa de este tipo esta formado en general por varias celdas acumuladoras apiladas. Las diferentes celdas acumuladoras contienen celdas electroqufmicas de la baterfa. La pila de las distintas celdas acumuladoras se arriostra en la mayorfa de los casos. Ademas de servir para la fijacion mecanica entre los modulos, el arriostrado sirve en particular para impedir una deformacion por cambios de la presion de gas, que se producen durante el funcionamiento en las celdas electroqufmicas dispuestas en el interior de los modulos. La pluralidad de celdas acumuladoras de los modulos acumuladores de energfa deben estar conectadas electricamente unas con otras con conectores de celdas.
[0003] El documento WO2011/038908A1 da a conocer un dispositivo para la interconexion electrica de celdas de un paquete de baterfa mediante conectores de celdas, caracterizado porque en una place de montaje estan dispuestos varios conectores de celdas electricamente aislados unos respecto a los otros para la conexion de al menos dos polos de celda. El documento DE102008034876A1 da a conocer una baterfa con una placa conductora de calor dispuesta en una caja de baterfa para regular la temperatura de la baterfa, estando conectadas varias celdas individuales conectadas electricamente unas con otras en paralelo y/o en serie mediante una placa de circuitos impresos conectora de celdas de forma conductora del calor con la placa conductora de calor. La placa de circuitos impresos conectora de celdas comprende aquf varios conectores de celdas, que estan dispuestos preferentemente de forma encastrada en escotaduras que les corresponden. La presente invencion tiene el objetivo de indicar una disposicion para contactar celdas para un modulo acumulador de energfa que con una fabricacion y un montaje economicos presente una estructura flexible y modular y permita contactar las celdas acumuladoras de forma segura.
[0004] El objetivo se consigue mediante las caracterfsticas de las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes se refieren a variantes preferibles de la invencion.
[0005] Por lo tanto, el objetivo se consigue mediante una disposicion para contactar celdas parta un modulo acumulador de energfa con varias celdas acumuladoras electroqufmicas, presentando cada celda acumuladora al menos dos terminales de conexion electrica. La disposicion para contactar celdas comprende una placa portadora que puede colocarse en el modulo acumulador de energfa y al menos un conector de celdas insertado en la placa portadora. El conector de celdas sirve para conectar al menos dos de los terminales de conexion de diferentes celdas acumuladoras. En caso de una conexion en serie de las celdas acumuladoras se conecta por ejemplo con el conector de celdas un polo positivo de una primera celda acumuladora con un polo negativo de otra celda acumuladora. Como alternativa a ello, el conector de celdas puede conectar las celdas acumuladoras tambien en una conexion en paralelo. Ademas, pueden conectarse con un conector de celdas tambien mas de dos terminales de conexion de diferentes celdas acumuladoras. Segun la invencion, la placa portadora comprende al menos un resorte de accion rapida con un gancho de retencion. El resorte de accion rapida con el gancho de retencion sirve para la fijacion del conector de celdas en la placa portadora. Gracias al gancho de retencion, el conector de celdas queda fijado en la placa portadora en una posicion determinada. El resorte de accion rapida permite un movimiento limitado del conector de celdas. Esto es necesario, por ejemplo al unir el conector de celdas por soldadura con los terminales de conexion, puesto que aquf el conector de celdas se dilata por el calentamiento. Tambien en el funcionamiento del modulo acumulador de energfa puede producirse un calentamiento del conector de celdas y, por lo tanto, una dilatacion del conector de celdas. El uso del resorte de accion rapida con gancho de retencion permite por lo tanto, por un lado, un posicionamiento sin juego del conector de celdas y evita, por otro lado, un arriostrado del conector de celdas en el interior de la placa portadora. La placa portadora esta hecha preferentemente de plastico, en particular como pieza moldeada por inyeccion. Los conectores de celdas estan hechos preferentemente de metal, en particular aluminio. De este modo, la disposicion para contactar celdas puede fabricarse sin mas aditivos de forma muy economica y rapida. La placa portadora permite en particular un montaje previo de los
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conectores de celdas. Los conectores de celdas estan posicionados en la placa portadora en posiciones determinadas, de modo que al colocar la placa portadora en el modulo acumulador de energfa, los conectores de celdas quedan posicionados en el punto correcto y pueden unirse directamente con los terminales de conexion de las celdas acumuladoras, en particular mediante soldadura directa o indirecta.
[0006] En una realizacion preferible esta previsto que el resorte de accion rapida y el gancho de retencion esten hechos de forma integral con la placa portadora. Por lo tanto, la placa portadora, el resorte de accion rapida y el gancho de retencion son una pieza moldeada por inyeccion, que se ha fabricado con un molde de inyeccion comun.
[0007] Ademas, esta previsto preferentemente un resorte de accion rapida con gancho de retencion para cada terminal de conexion contactado por el conector de celdas. Cuando un conector de celdas conecta, por lo tanto, dos terminales de conexion, para este conector de celdas estan previstos dos resortes de accion rapida con respectivamente un gancho de retencion.
[0008] En una realizacion especialmente preferible, el resorte de accion rapida esta configurado en forma de arco. Un primer extremo de esta forma de arco esta conectado con la placa portadora. En un segundo extremo de la forma de arco esta dispuesto el gancho de retencion. Gracia a esta forma de arco, el resorte de accion rapida puede configurarse de forma muy sencilla como pieza de plastico. Ademas, esta previsto preferentemente que el conector de celdas se coloque en el lado opuesto al resorte de accion rapida por debajo de un escalon de la placa portadora. En el montaje, se coloca en primer lugar el conector de celdas por debajo de este escalon. A continuacion, el lado aun libre del conector de celdas encaja elasticamente debajo del gancho de retencion. De este modo, el conector de celdas queda fijado en dos lados opuestos en la placa portadora.
[0009] El conector de celdas presenta preferentemente superficies de conexion, que estan realizadas para la conexion con los terminales de conexion. Si el conector de celdas se usa por ejemplo para contactar dos terminales de conexion, este conector de celdas comprende tambien dos superficies de conexion. Estas superficies de conexion quedan colocadas en el montaje en los terminales de conexion y pueden unirse con los terminales de conexion por soldadura directa o indirecta.
[0010] El gancho de retencion esta dispuesto preferentemente de tal modo que bloquea un movimiento del conector de celdas en una primera direccion. El resorte de accion rapida esta dispuesto aquf de tal modo que permite un movimiento cargado por resorte del conector de celdas en una segunda direccion perpendicular respecto a la primera direccion. En el modulo acumulador de energfa, las diferentes celdas acumuladoras estan dispuestas en particular de tal modo que los distintos terminales de conexion estan orientados todos hacia una superficie. La primera direccion se extiende en particular en la direccion perpendicular respecto a esta superficie. El gancho de retencion bloquea, por lo tanto, un levantamiento de los conectores de celdas que los separarfa de esta superficie del modulo acumulador de energfa. La segunda direccion esta orientada en paralelo a esta superficie del terminal de conexion. Por lo tanto, el resorte de accion rapida permite un movimiento limitado, cargado por resorte del conector de celdas en paralelo a la superficie del modulo acumulador de energfa. Las superficies de conexion de los conectores de celdas estan configuradas en particular como placa o en forma de placa. Esto significa que las superficies de conexion se extienden sustancialmente en un plano. Este plano se extiende en paralelo a la superficie en la que estan dispuestos los terminales de conexion del modulo acumulador de energfa. La segunda direccion arriba indicada se extiende en la direccion perpendicular respecto a la direccion del espesor de esta placa. Al unir el conector de celdas por soldadura directa o indirecta con los terminales de conexion o al calentarse los conectores de celdas durante el funcionamiento del modulo acumulador de energfa, el conector de celdas se dilata. En primer lugar, el conector de celdas se dilata en la direccion perpendicular respecto al espesor de la placa. Por lo tanto, el resorte de accion rapida permite un movimiento limitado, cargado por resorte del conector de celdas en la segunda direccion, que esta orientada en la direccion perpendicular respecto a la direccion del espesor de la placa.
[0011] En otra configuracion ventajosa esta previsto que las superficies de conexion del conector de celdas para los terminales de conexion a conectar esten dispuestas una tras otra en una tercera direccion. Esta tercera direccion esta orientada perpendicularmente respecto a la segunda direccion. Para permitir ahora tambien una dilatacion del conector de celdas en esta tercera direccion, el conector de celdas comprende entre dos superficies de conexion un arco de conexion para compensar tensiones inherentes en el conector de celdas.
[0012] Por lo tanto, el conector de celdas esta realizado en forma de placa en las zonas en las que se conecta con
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los terminales de conexion. Entre estas zonas esta dispuesto el arco de conexion. El conector de celdas esta hecho en particular como pieza de chapa estampada y plegada.
[0013] La invencion comprende ademas un acumulador de alto voltaje para la alimentacion de corriente, en particular de un automovil, que comprende un modulo acumulador de energfa y una de las disposiciones para contactar celdas anteriormente descritas. El modulo acumulador de energfa comprende varias celdas acumuladoras electroqufmicas. Cada una de las celdas acumuladoras comprende al menos dos terminales de conexion electrica. Las configuraciones presentadas en el marco de la disposicion para contactar celdas segun la invencion se aplican de forma ventajosa al acumulador de alto voltaje segun la invencion.
[0014] A continuacion, se explicara mas detalladamente un ejemplo de realizacion de la invencion con ayuda del dibujo adjunto. Muestran:
La Figura 1 un modulo acumulador de energfa en el que puede colocarse una disposicion para contactar celdas segun la invencion de acuerdo con un ejemplo de realizacion;
La Figura 2 una disposicion para contactar celdas segun la invencion de acuerdo con el ejemplo de realizacion y
La Figura 3 una representacion detallada de la disposicion para contactar celdas segun la invencion de acuerdo con el ejemplo de realizacion.
[0015] A continuacion, se explicara mas detalladamente un ejemplo de realizacion de la invencion con ayuda de las Figuras 1 a 3.
[0016] La Figura 1 muestra un modulo acumulador de energfa 1 sin la disposicion para contactar celdas 8 segun la invencion. En este modulo acumulador de energfa 1 se coloca la disposicion para contactar celdas 8 descrita a continuacion. El modulo acumulador de energfa 1 comprende varias celdas acumuladoras 2 apiladas en fila una tras otra. Cada celda acumuladora 2 comprende un primer terminal de conexion 3 y un segundo terminal de conexion 4. Las diferentes celdas acumuladoras 2 estan dispuestas respectivamente una de forma desplazada a la otra, de modo que quedan colocados dos terminales de conexion de diferentes polaridades uno al lado del otro. Las celdas acumuladoras 2 dispuestas una tras otra estan arriostradas mediante dos placas terminales 5, 6 y dos anclas con tirante 7.
[0017] La Figura 2 muestra la disposicion para contactar celdas 8 segun la invencion colocada en el modulo acumulador de energfa 1. La disposicion para contactar celdas 8 comprende una placa portadora 9, fabricada como pieza moldeada por inyeccion de plastico. En la placa portadora 9 estan insertados varios conectores de celdas 10, hechos de aluminio. La Figura 3 muestra un detalle de la Figura 2. Cada uno de los conectores de celdas 10 comprende dos superficies de conexion 19. Las dos superficies de conexion 19 estan conectadas entre sf mediante un arco de conexion 18 del conector de celdas 10. Las dos superficies de conexion 19 quedan colocadas respectivamente en un terminal de conexion 3, 4 de dos celdas acumuladoras 2 diferentes. En estos terminales de conexion se unen por soldadura las superficies de conexion 19. De este modo, en el ejemplo de realizacion representado un conector de celdas 10 conecta respectivamente dos terminales de conexion 3, 4.
[0018] Por conector de celdas 10, la placa portadora 9 comprende dos resortes de accion rapida 11 con respectivamente un gancho de retencion 12. Los resortes de accion rapida 11 y los ganchos de retencion 12 sujetan el conector de celdas 10 respectivamente en la zona de las superficies de conexion 19. Los resortes de accion rapida 11 con los ganchos de retencion 12 estan hechos de forma integral con la placa portadora 9 restante de plastico.
[0019] El resorte de accion rapida 11 esta configurado en forma de arco. Un primer extremo 15 del arco esta conectado con la placa portadora 9 restante. En el segundo extremo 16 del arco esta realizado el gancho de retencion 12. Enfrente del resorte de accion rapida 11, el conector de celdas 10 esta colocado por debajo de un escalon 17. El escalon 17 tambien es parte integrante de la placa portadora 9. En el lado inferior, el conector de celdas 10 se apoya en la placa portadora 9 o en los terminales de conexion 3, 4.
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[0020] Como esta representado en la Figura 3, en la disposicion para contactar celdas 8 estan definidas tres
direcciones diferentes. Una primera direccion 13 esta dispuesta perpendicularmente respecto a la superficie de conexion 19 en forma de placa. Una segunda direccion 14 esta dispuesta perpendicularmente respecto a la primera direccion 13 y se extiende en paralelo a la superficie del modulo acumulador de energfa 1. Una tercera direccion 21 esta dispuesta perpendicularmente respecto a la primera direccion 13 y perpendicularmente respecto a la segunda direccion 14. Los terminales de conexion 3, 4 estan dispuestos uno tras otro en esta tercera direccion 21. El resorte de accion rapida 11 esta dispuesto de tal modo que permite un movimiento cargado por resorte del conector de celdas 10 en la segunda direccion 14. El gancho de retencion 12 bloquea un movimiento del conector de celdas 10 en la primera direccion 13. El arco de conexion 18 entre las dos superficies de conexion 19 permite cierto
movimiento o dilatacion longitudinal del conector de celdas 10 en la tercera direccion 21. Ademas, la figura 3
muestra un espesor 20 de la superficie de conexion 19 del conector de celdas 10. La primera direccion 13 se
extiende en paralelo a la direccion del espesor 20. La segunda direccion 14 y la tercera direccion 21 estan
orientadas perpendicularmente respecto al espesor 20.
[0021] Al unir los conectores de celdas 10 por soldadura directa o indirecta con los terminales de conexion 3, 4, asf como en el funcionamiento del modulo acumulador de energfa 1 se produce un calentamiento de los conectores de celdas 10 y, por lo tanto, una dilatacion del material. El arco de conexion 18 permite cierta dilatacion del conector de celdas 10 en la tercera direccion 21. El resorte de accion rapida 11 configurado en forma de arco permite cierta dilatacion del conector de celdas 10 en la segunda direccion 14.
[0022] Con la disposicion para contactar celdas 8 segun la invencion queda garantizado que los conectores de celdas 10 queden sujetados sin juego en una posicion predeterminada. No obstante, la placa portadora 9 permite al mismo tiempo tambien cierto movimiento de los conectores de celdas 10 por la tension inherente.
Lista de signos de referencia
[0023]
1
Modulo acumulador de energfa
2
Celdas acumuladoras
3, 4
Terminales de conexion
5, 6
Placas terminales
7
Anclas con tirante
8
Disposicion para contactar celdas
9
Placa portadora
10
Conector de celdas
11
Resorte de accion rapida
12
Gancho de retencion
13
Primera direccion
14
Segunda direccion
15
Primer extremo de arco
16
Segundo extremo de arco
17
Escalon
18
Arco de conexion
19 Superficie de conexion
20 Espesor
21 Tercera direccion 5

Claims (10)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    REIVINDICACIONES
    1. Sistema de puesta en contacto de celdas (8) para un modulo acumulador de energfa (1) con varios celdas acumuladoras (2) electroqufmicas, en el cual cada celda acumuladora (2) presenta por lo menos dos terminales de conexion electrica (3, 4), que comprende:
    - una placa portadora (9) que puede ser puesta sobre el modulo acumulador de energfa (1), y
    - por lo menos un conector de celdas (10) insertado en la placa portadora (9) para enlazar por lo menos dos de los terminales de conexion (3, 4) de celdas acumuladoras (2) diferentes,
    - en el cual la placa portadora (9) comprende por lo menos un resorte de accion rapida (11) con un gancho de retencion (12) para la fijacion del conector de celdas (10) en la placa portadora (9),
    caracterizado por que el resorte de accion rapida (11) se realiza en forma de arco, en el cual el primer extremo (15) del arco se enlaza con la placa portadora (9) y el gancho de retencion (12) esta dispuesto al nivel del segundo extremo (16) del arco.
  2. 2. Sistema de puesta en contacto de celdas segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el resorte de accion rapida (11) y el gancho de retencion (12) se producen de una sola pieza con la placa portadora (9).
  3. 3. Sistema de puesta en contacto de celdas segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que esta previsto, por borne de conexion (3, 4) con el cual el conector de celdas (10) entra en contacto, un resorte de accion rapida (11) con un gancho de retencion (12).
  4. 4. Sistema de puesta en contacto de celdas segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el conector de celdas (10) se desliza bajo un escalon (17) de la placa portadora (9) al nivel del lado en comparacion con el resorte de accion rapida (11).
  5. 5. Sistema de puesta en contacto de celdas segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el conector de celdas (10) presenta superficies de conexion (19) realizadas para la conexion a los terminales de conexion (3,4).
  6. 6. Sistema de puesta en contacto de celdas segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el gancho de retencion (12) bloquea un desplazamiento del conector de celdas (10) en una primera direccion (13), y por que el resorte de accion rapida (11) autoriza un desplazamiento de tension por resorte del conector de celdas (10) en una segunda direccion (14) perpendicular a la primera direccion (13).
  7. 7. Sistema de puesta en contacto de celdas segun la reivindicacion 6, caracterizado por que la superficie de conexion (19) se realiza como placa, en el cual la segunda direccion (14) se extiende perpendicularmente en la direccion del espesor (20) de la placa.
  8. 8. Sistema de puesta en contacto de celdas segun una de las reivindicaciones 6 o 7, caracterizado por que las superficies de conexion (19) del conector de celdas (10) para los terminales de conexion (3, 4) a enlazar estan dispuestas unos detras de los otros en una tercera direccion (21), en el cual la tercera direccion (21) es perpendicular a la segunda direccion (14).
  9. 9. Sistema de puesta en contacto de celdas segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el conector de celdas (10) comprende, entre dos superficies de conexion (19), un arco de enlace (18) para compensar tensiones internas en el conector de celdas (10).
  10. 10. Baterfa de alta tension para la alimentacion electrica, en particular de un vehfculo automovil, que comprende:
    - un modulo acumulador de energfa (1) con varios celdas acumuladores (2) electroqufmicos, en la cual cada celda acumulador (2) presenta por lo menos dos terminales de conexion electrica (3, 4), y
    - un sistema de puesta en contacto de celdas (8) segun una de las reivindicaciones precedentes.
ES12791104.8T 2011-11-24 2012-11-23 Disposición para contactar celdas para un acumulador de energía Active ES2626019T3 (es)

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