ES3051891T3 - Connecting unit for electrically contacting at least two storage cells, storage unit, and method - Google Patents
Connecting unit for electrically contacting at least two storage cells, storage unit, and methodInfo
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Abstract
La invención se refiere a una unidad de conexión (10, 10', 20, 20', 30, 30') para contactar eléctricamente al menos dos celdas de almacenamiento (42-50') para almacenar energía eléctrica, a una primera unidad de almacenamiento, y a una segunda unidad de almacenamiento para almacenar energía eléctrica, y a un método para producir una primera unidad de almacenamiento y una segunda unidad de almacenamiento. En particular, la invención se refiere a una unidad de conexión (10, 10', 20, 20', 30, 30') para el contacto eléctrico de al menos dos acumuladores (42-50') para el almacenamiento de energía eléctrica, que comprende un cuerpo de conexión conductor de corriente (12, 22, 32) y al menos dos secciones de contacto (14, 24, 34) diseñadas para conectarse a los acumuladores (42-50'), en donde al menos una de las dos secciones de contacto (14, 24, 34) tiene un punto de ruptura predeterminado (16, 26, 36) y/o la unidad de conexión (10, 10', 20, 20', 30, 30') comprende al menos una sección de apertura (28, 38, 39) que está dispuesta y diseñada de tal manera que al menos una parte de una sección de contacto que permanece en un acumulador (42-50') puede sobresalir en la sección de apertura. (28, 38, 39). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Unidad de conexión para el contacto eléctrico de al menos dos células de almacenamiento, unidad de almacenamiento y procedimiento
[0003] La invención se refiere a una unidad de conexión para el contacto eléctrico de al menos dos células de almacenamiento destinadas al almacenamiento de energía eléctrica, una primera unidad de almacenamiento y una segunda unidad de almacenamiento para el almacenamiento de energía eléctrica, así como procedimientos para la fabricación de una primera unidad de almacenamiento y de una segunda unidad de almacenamiento.
[0004] Las unidades de conexión para el contacto eléctrico de al menos dos células de almacenamiento son conocidas en general. Tales unidades de conexión son también conocidas como barras colectoras o busbar. Las unidades de almacenamiento, por ejemplo, acumuladores o baterías para vehículos accionados eléctricamente, comprenden habitualmente una pluralidad de células de almacenamiento que están conectadas mediante unidades de conexión. Las células de almacenamiento pueden ser, por ejemplo, células de batería. Una unidad de almacenamiento configurada como batería es, por ejemplo, un acumulador electroquímico de energía. Durante el tiempo de utilización de una unidad de almacenamiento de este tipo, aparecen o se producen habitualmente defectos o desgaste en varias de las células de almacenamiento, de modo que su capacidad de rendimiento se ve reducida. Estas células de almacenamiento disminuyen el rendimiento de la unidad de almacenamiento.
[0005] Las unidades de almacenamiento pueden reacondicionarse sustituyendo las células de almacenamiento defectuosas. Por defecto puede entenderse también un desgaste que reduzca la capacidad de rendimiento de la célula de almacenamiento. La sustitución de estas células de almacenamiento se realiza, por ejemplo, retirando al menos una unidad de conexión de la unidad de almacenamiento. Sin embargo, la retirada de la unidad de conexión provoca frecuentemente que la unidad de almacenamiento resulte dañada. Por ello, habitualmente las unidades de conexión se retiran de las células de almacenamiento individuales con un elevado esfuerzo técnico, de modo que estas permanezcan intactas después de la retirada de la unidad de conexión.
[0006] Para la mayoría de los casos de aplicación de unidades de almacenamiento reacondicionadas de este tipo, el esfuerzo mencionado anteriormente no resulta económicamente razonable. Por tanto, a menudo se emplean unidades de almacenamiento con células de almacenamiento que presentan al menos parcialmente una capacidad de rendimiento reducida, para un denominado segundo ciclo de vida, en particular como acumuladores de corriente. Sin embargo, estos acumuladores de corriente tienen un rendimiento reducido, dado que el número de células de almacenamiento defectuosas aumenta con el tiempo de uso. Tales acumuladores de corriente se emplean, por ejemplo, como acumuladores eléctricos de energía estacionarios. Es preferible que incluso dichas unidades de almacenamiento puedan proporcionar una potencia eléctrica comparativamente elevada y que, por tanto, la capacidad de rendimiento de tales unidades de almacenamiento también se incremente en el segundo ciclo de vida. Además, el proceso de reacondicionamiento debe diseñarse de manera eficiente, ya que de otro modo no es posible un aprovechamiento económico en el segundo ciclo de vida.
[0007] La EP 3192111 A1 divulga un conector para paquetes de baterías. La DE 19810746 A1 divulga una placa de circuito con un circuito para la supervisión de una batería acumuladora multicelular. La DE 102011120470 A1 divulga una batería con una pluralidad de células individuales conectadas eléctricamente entre sí, así como procedimientos de mantenimiento, reparación y/o optimización de dicha batería.
[0008] Por tanto, es un objetivo de la invención proporcionar una unidad de conexión para el contacto eléctrico de al menos dos células de almacenamiento destinadas al almacenamiento de energía eléctrica, una primera unidad de almacenamiento y una segunda unidad de almacenamiento para el almacenamiento de energía eléctrica, así como procedimientos para la fabricación de una primera unidad de almacenamiento y una segunda unidad de almacenamiento, que reduzcan o eliminen una o varias de las desventajas mencionadas. En particular, es un objetivo de la invención ofrecer una solución que mejore el reacondicionamiento de una unidad de almacenamiento de energía eléctrica.
[0009] Según un primer aspecto, este objetivo se consigue mediante una unidad de conexión para el contacto eléctrico de al menos dos células de almacenamiento destinadas al almacenamiento de energía eléctrica, que comprende un cuerpo de conexión conductor de corriente, al menos dos secciones de contacto configuradas para la conexión con las células de almacenamiento, en la que al menos una de las dos secciones de contacto presenta una zona de rotura predeterminada y/o en la que la unidad de conexión comprende al menos una sección de abertura dispuesta y configurada de modo que al menos una parte de una sección de contacto remanente en una célula de almacenamiento se extienda hacia el interior de dicha sección de abertura.
[0010] La conexión de dos células de almacenamiento mediante la unidad de conexión descrita anteriormente puede resolverse ventajosamente retirando la unidad de conexión de las células de almacenamiento de tal modo que la unidad de conexión se rompa en la o las zonas de rotura predeterminadas, y de este modo una parte de la unidad de conexión permanezca en las células de almacenamiento. Los inventores han descubierto sorprendentemente que partes de la unidad de conexión pueden permanecer en las células de almacenamiento sin que la fabricación de una unidad de almacenamiento para el segundo ciclo de vida se vea sustancialmente dificultada. La invención se basa además en la constatación de que la opinión predominante desde hace mucho tiempo en la industria, según la cual la unidad de conexión debe retirarse completamente de las células de almacenamiento, no es correcta, ya que la sección de contacto remanente puede disponerse en la sección de abertura, o bien puede soldarse una sección de contacto de una unidad de conexión en el segundo ciclo de vida sobre la sección de contacto remanente.
[0011] La unidad de conexión para el contacto eléctrico de al menos dos células de almacenamiento está configurada en particular de modo que una corriente eléctrica pueda fluir desde una primera célula de almacenamiento hacia una segunda célula de almacenamiento cuando la unidad de conexión está dispuesta en la posición prevista. Para ello, la unidad de conexión presenta en particular un material eléctricamente conductor.
[0012] La unidad de conexión comprende el cuerpo de conexión conductor de corriente, las al menos dos secciones de contacto y al menos una zona de rotura predeterminada en una de las secciones de contacto y/o al menos una sección de abertura. El cuerpo de conexión y las secciones de contacto pueden estar formados en una sola pieza. Además, el cuerpo de conexión y las secciones de contacto pueden estar unidos entre sí de manera materialmente continua. Asimismo, el cuerpo de conexión y las secciones de contacto pueden ser componentes separados que están unidos entre sí de manera eléctricamente conductora.
[0013] Las secciones de contacto están configuradas de tal modo que pueden conectarse eléctricamente con células de almacenamiento destinadas al almacenamiento de energía eléctrica. Las secciones de contacto están preferentemente configuradas de modo que la conexión de la sección de contacto con las células de almacenamiento pueda realizarse mediante soldadura y/o brasado.
[0014] La unidad de conexión presenta preferiblemente una pluralidad de secciones de contacto dispuestas adyacentes entre sí. En particular, es preferible que las secciones de contacto estén dispuestas en una fila. Las secciones conductoras de estas células de almacenamiento están asimismo dispuestas adyacentes entre sí. La unidad de conexión presenta secciones de contacto correspondientes a tales secciones conductoras, de modo que las secciones de contacto puedan ponerse en conexión con las secciones conductoras de las células de almacenamiento. Preferiblemente, dos, varias o todas las secciones de contacto presentan una zona de rotura predeterminada.
[0015] Las secciones de contacto de la unidad de conexión pueden presentar, por ejemplo, una superficie de sección de contacto inferior, igual o superior a 1 mm², superior a 5 mm², superior a 10 mm², superior a 15 mm², superior a 25 mm², superior a 100 mm², superior a 500 mm², superior a 1000 mm² y/o superior a 2000 mm².
[0016] Las secciones de contacto están preferiblemente dispuestas y configuradas de modo que pueda realizarse una soldadura a través de ellas, y que mediante una unión soldada con una célula de almacenamiento adyacente se forme una conexión conductora de corriente.
[0017] Al retirar la unidad de conexión de una unidad de almacenamiento, permanecen al menos partes de las secciones de contacto en las células de almacenamiento. Estas secciones de contacto se denominan en lo sucesivo secciones de contacto remanentes. Cuando estas células de almacenamiento vuelven a conectarse con una unidad de conexión, al menos partes de las secciones de contacto se encuentran entre las células de almacenamiento y la unidad de conexión. Dado que las secciones de contacto remanentes sobresalen a diferentes alturas, sus extremos distales no se encuentran habitualmente en un mismo plano de conexión. La unidad de conexión puede, por ejemplo, apoyarse sobre tres o cuatro secciones de contacto remanentes en las células de almacenamiento. Las demás células de almacenamiento y/o secciones de contacto pueden estar separadas de la unidad de conexión, de modo que el contacto, por ejemplo, mediante un procedimiento de soldadura, se vea dificultado.
[0018] La unidad de conexión con la sección de abertura resuelve este problema, ya que las separaciones entre la unidad de conexión y las células de almacenamiento no se ven afectadas por las secciones de contacto remanentes al sobresalir estas en la sección de abertura. De este modo, la unidad de conexión puede disponerse sustancialmente plana sobre las células de almacenamiento, independientemente de las secciones de contacto remanentes.
[0019] La sección de abertura puede denominarse también zona libre. La sección de abertura puede ser una abertura cerrada por todos sus lados. Alternativamente, la abertura puede presentar uno, dos o varios lados abiertos. Tal sección de abertura presenta en particular un lado cóncavo, por ejemplo, una embocadura. La geometría de la sección de abertura corresponde preferiblemente, en lo esencial, a la geometría de las secciones de contacto y/o de la zona de rotura predeterminada. La sección de abertura presenta preferiblemente dimensiones mayores que las secciones de contacto. En particular, es preferible que entre la sección de abertura y la sección de contacto pueda formarse un ajuste con holgura. Las secciones de contacto están preferiblemente dispuestas adyacentes entre sí en una primera fila y dos o más secciones de abertura están dispuestas adyacentes entre sí en una segunda fila, de modo que preferiblemente cada sección de contacto y una sección de abertura estén dispuestas una junto a otra. Tal disposición se denomina también disposición por pares de las secciones de contacto y de las secciones de abertura.
[0020] Asimismo, es preferible que la unidad de conexión presente un primer número de secciones de contacto y un segundo número de secciones de abertura, siendo el primer número igual al segundo número. Además, es preferible que las secciones de contacto estén dispuestas en un primer patrón de disposición y las secciones de abertura en un segundo patrón de disposición sobre el cuerpo de conexión, correspondiendo preferiblemente el primer patrón de disposición al segundo patrón de disposición. El primer y/o segundo patrón de disposición pueden estar configurados, por ejemplo, en forma de fila y/o en zigzag.
[0021] En una variante de realización preferida de la unidad de conexión se prevé que la zona de rotura predeterminada esté configurada de tal modo que, al retirar la unidad de conexión de las al menos dos células de almacenamiento, al menos la sección de contacto provista de la zona de rotura predeterminada se separe al menos parcialmente del cuerpo de conexión y permanezca preferiblemente en la célula de almacenamiento. Sustancialmente separada del cuerpo de conexión significa, en particular, que la sección de contacto permanezca al menos parcial o completamente en la célula de almacenamiento.
[0022] En otra variante de realización preferida de la unidad de conexión se prevé que la zona de rotura predeterminada esté configurada de modo que, al retirar la unidad de conexión, se genere un efecto de entalladura predeterminado. Habitualmente, la unidad de conexión se retira de las células de almacenamiento aplicando fuerza mecánica desde un primer extremo o un segundo extremo. Sobre esta base, mediante una configuración adecuada de la zona de rotura predeterminada puede predefinirse un efecto de entalladura. Un efecto de entalladura se define en particular como una concentración local de tensiones. Por ejemplo, la zona de rotura predeterminada puede presentar una entalladura o estar configurada como entalladura, produciendo la entalladura el efecto de entalladura.
[0023] Otra variante de realización preferida de la unidad de conexión se caracteriza por que la zona de rotura predeterminada presenta un espesor de material inferior al de las al menos dos secciones de contacto y/o al del cuerpo de conexión. Es preferible que la zona o las zonas de rotura predeterminada y las al menos dos secciones de contacto presenten en cada caso el mismo espesor de material, y que el cuerpo de conexión presente un espesor de material mayor. Un gradiente de espesor de material de este tipo puede constituir una zona de rotura predeterminada.
[0024] Otra variante de realización preferida de la unidad de conexión prevé que la zona de rotura predeterminada esté configurada como una ranura lateralmente abierta. La ranura lateralmente abierta se extiende preferiblemente desde un borde lateral del cuerpo de conexión hasta la sección de contacto correspondiente, de modo que al retirar la unidad de conexión se genere un efecto de entalladura.
[0025] Es preferible que la relación entre el espesor de material de la zona de rotura predeterminada y el espesor de material del cuerpo de conexión sea inferior a 0,8, inferior a 0,6, inferior a 0,4 y/o inferior a 0,2. En una unidad de conexión configurada de este modo, la zona de rotura predeterminada se forma, por ejemplo, mediante un escalón generado por los dos espesores de material diferentes. El espesor de material de la zona de rotura predeterminada puede ser, por ejemplo, inferior al espesor de material del cuerpo de conexión y/o al de las secciones de contacto mediante una eliminación de material. La fabricación de la unidad de conexión puede realizarse, por ejemplo, de tal modo que en el cuerpo de conexión se efectúe, alrededor de una sección de contacto asignada a una zona de rotura predeterminada, una eliminación de material para cada zona de rotura predeterminada.
[0026] Otra realización preferida de la unidad de conexión se caracteriza por que la zona de rotura predeterminada está configurada como una zona de debilidad del material. La zona de debilidad del material puede formarse, por ejemplo, mediante un debilitamiento mecánico y/o químico del material de la zona de rotura predeterminada. Otra variante de realización preferida de la unidad de conexión se caracteriza por que las al menos dos secciones de contacto y/o el cuerpo de conexión presentan un primer material y la zona de rotura predeterminada presenta un segundo material, siendo el primer material diferente del segundo material.
[0027] Es particularmente preferible que la zona de rotura predeterminada y las secciones de contacto presenten el segundo material, y que el cuerpo de conexión presente el primer material. Además, es preferible que las secciones de contacto y el cuerpo de conexión estén constituidos de materiales diferentes. El hecho de que el primer material sea diferente del segundo material puede lograrse mediante una, dos o varias propiedades distintas entre el primer y el segundo material. Por ejemplo, el primer material puede presentar una dureza mayor que el segundo material.
[0028] Según otra variante de realización preferida de la unidad de conexión, se prevé que la zona de rotura predeterminada presente una, dos o varias aberturas, siendo preferible que la abertura o las aberturas estén configuradas como entalladura o entalladuras y/o como perforación o perforaciones. Además, la zona de rotura predeterminada puede presentar una marca de incisión o estar configurada como marca de incisión. Alternativa o adicionalmente, es preferible que la zona de rotura predeterminada esté configurada como una, dos o varias aberturas, siendo preferible que la abertura o las aberturas estén formadas como entalladura o entalladuras y/o como perforación o perforaciones.
[0029] La abertura puede estar configurada como un agujero ciego o como una abertura pasante. Además, es preferible que la zona de rotura predeterminada presente la abertura o aberturas mencionadas anteriormente, y que además presente los diferentes materiales y/o los diferentes espesores de material descritos anteriormente.
[0030] Es particularmente preferible que la al menos una sección de abertura presente una cavidad o esté configurada como cavidad. La cavidad puede estar configurada, por ejemplo, en forma de ranura. La cavidad o cavidades están preferiblemente configuradas como abertura pasante o aberturas pasantes. Es especialmente preferible que las al menos dos secciones de contacto y la al menos una sección de abertura estén dimensionadas de modo que una de las secciones de contacto pueda disponerse dentro de la al menos una sección de abertura. Según otro aspecto, el objetivo mencionado al inicio se logra mediante una primera unidad de almacenamiento para el almacenamiento de energía eléctrica, en particular para un vehículo accionado eléctricamente y/o un acumulador de corriente, que comprende al menos dos células de almacenamiento y una primera unidad de conexión según una de las variantes de realización mencionadas anteriormente, estando las al menos dos células de almacenamiento conectadas eléctricamente mediante la primera unidad de conexión.
[0031] La conexión eléctrica entre las al menos dos células de almacenamiento se forma, en particular, porque siempre una célula de almacenamiento está conectada eléctricamente con una sección de contacto y las secciones de contacto están asimismo conectadas eléctricamente mediante el cuerpo de conexión conductor de corriente. Las células de almacenamiento presentan preferiblemente secciones conductoras, estando siempre una de dichas secciones conductoras conectada con una sección de contacto de la unidad de conexión. Las secciones conductoras pueden estar constituidas, por ejemplo, por polos de las células de almacenamiento o ser polos de las células de almacenamiento. Es especialmente preferible que la primera unidad de almacenamiento presente una pluralidad de células de almacenamiento y que la primera unidad de conexión presente un número de secciones de contacto correspondiente al número de células de almacenamiento, de modo que preferiblemente en cada sección conductora pueda disponerse una sección de contacto.
[0032] Es preferible que la primera unidad de almacenamiento forme parte de un acumulador eléctrico de un vehículo accionado eléctricamente para el suministro de energía de propulsión. Además, la primera unidad de almacenamiento puede formar parte de un dispositivo de carga para vehículos eléctricos o de un acumulador estacionario.
[0033] Según otro aspecto, el objetivo mencionado al inicio se logra mediante una segunda unidad de almacenamiento para el almacenamiento de energía eléctrica, en particular para un acumulador de corriente, que comprende al menos dos células de almacenamiento, en la que al menos una de las células de almacenamiento presenta una sección de contacto remanente de una primera unidad de conexión, una segunda unidad de conexión según una de las variantes de realización descritas anteriormente, estando dispuesta una sección de abertura de la segunda unidad de conexión de tal modo que la sección de contacto remanente sobresalga hacia el interior de la sección de abertura, y/o estando una sección de contacto de la segunda unidad de conexión conectada con la sección de contacto remanente, preferiblemente de forma materialmente continua, en particular mediante soldadura, y estando las al menos dos células de almacenamiento conectadas eléctricamente mediante la segunda unidad de conexión.
[0034] La segunda unidad de conexión comprende preferiblemente un cuerpo de conexión conductor de corriente, al menos dos secciones de contacto configuradas para la conexión con las células de almacenamiento, en la que al menos una de las dos secciones de contacto presenta una zona de rotura predeterminada y/o en la que la unidad de conexión comprende al menos una sección de abertura dispuesta y configurada de modo que al menos una parte de la sección de contacto remanente en la célula de almacenamiento puede sobresalir hacia el interior de la sección de abertura.
[0035] La segunda unidad de almacenamiento se basa preferiblemente en la primera unidad de almacenamiento. Las al menos dos células de almacenamiento de la segunda unidad de almacenamiento pueden ser, por ejemplo, células de almacenamiento que ya estaban incluidas en una primera unidad de almacenamiento. Además, una, dos o varias células de almacenamiento con capacidad reducida de la primera unidad de almacenamiento pueden sustituirse por células de almacenamiento de mayor rendimiento. El hecho de que una de las células de almacenamiento presente una sección de contacto de una primera unidad de conexión puede deberse a que dichas células de almacenamiento estaban conectadas entre sí mediante una primera unidad de conexión y que esta unidad de conexión fue retirada de las células de almacenamiento de tal modo que, al retirarse la unidad de conexión de las al menos dos células de almacenamiento, las secciones de contacto se separaron sustancialmente del cuerpo de conexión y permanecieron en las células de almacenamiento. Una unidad de almacenamiento configurada de este modo puede fabricarse de manera ventajosa. En particular, la posibilidad de disponer y conectar la segunda unidad de conexión sustancialmente plana sobre las células de almacenamiento reduce el esfuerzo de fabricación.
[0036] El hecho de que al menos una de las células de almacenamiento presente una sección de contacto de una primera unidad de conexión significa, en particular, que al menos una de las células de almacenamiento presenta al menos una parte de la sección de contacto de la primera unidad de conexión.
[0037] Es preferible que la segunda unidad de almacenamiento forme parte de un dispositivo de carga para vehículos accionados eléctricamente.
[0038] La segunda unidad de almacenamiento puede ser también una tercera, cuarta o posterior unidad de almacenamiento, en la que al menos una de las células de almacenamiento presenta dos, tres o varias secciones de contacto remanentes de primeras, segundas y/o posteriores unidades de conexión, y que presenta una tercera, cuarta o posterior unidad de conexión según una de las variantes de realización descritas anteriormente, estando dispuestas las secciones de abertura sobre las secciones de contacto remanentes de tal modo que las secciones de contacto remanentes sobresalgan en las secciones de abertura, y/o estando las secciones de contacto de la tercera, cuarta o posteriores unidades de conexión unidas de manera materialmente continua, en particular mediante soldadura, con una o varias de las secciones de contacto remanentes, y estando las al menos dos células de almacenamiento conectadas eléctricamente mediante la tercera, cuarta o posteriores unidades de conexión.
[0039] Según otro aspecto, el objetivo mencionado al inicio se logra mediante un procedimiento para la fabricación de una primera unidad de almacenamiento según una de las variantes de realización descritas anteriormente, que comprende las etapas de: proporcionar al menos dos células de almacenamiento destinadas al almacenamiento de energía eléctrica y una primera unidad de conexión para el contacto eléctrico de las al menos dos células de almacenamiento, según una de las variantes mencionadas anteriormente, y conectar eléctricamente las dos células de almacenamiento con la primera unidad de conexión.
[0040] La primera unidad de conexión presenta un cuerpo de conexión conductor de corriente y al menos dos secciones de contacto configuradas para la conexión con las células de almacenamiento. Además, al menos una de las secciones de contacto presenta una zona de rotura predeterminada.
[0041] La conexión eléctrica puede realizarse, por ejemplo, mediante soldadura, en particular soldadura por láser, o mediante brasado.
[0042] Según otro aspecto, el objetivo mencionado al inicio se logra mediante un procedimiento para la fabricación de una segunda unidad de almacenamiento según una de las variantes de realización descritas anteriormente, que comprende las etapas de: proporcionar una primera unidad de almacenamiento según una de las variantes de realización descritas anteriormente; retirar la primera unidad de conexión de tal modo que al menos una de las secciones de contacto de la primera unidad de conexión permanezca al menos parcialmente en una de las células de almacenamiento, separándose preferiblemente la al menos una sección de contacto remanente del cuerpo de conexión en la zona de rotura predeterminada; contactar las células de almacenamiento mediante una segunda unidad de conexión según una de las variantes de realización descritas anteriormente, con al menos dos secciones de contacto configuradas para la conexión con las células de almacenamiento; sobresaliendo la sección de contacto remanente en la sección de abertura y/o estando al menos una de las secciones de contacto de la segunda unidad de conexión conectada con la sección de contacto remanente, preferiblemente de manera materialmente continua, en particular mediante soldadura.
[0043] El procedimiento descrito anteriormente puede emplearse también para la fabricación de una tercera, cuarta o posterior unidad de almacenamiento, pudiendo la sección de abertura presentar asimismo dos o más cavidades para alojar varias secciones de contacto por cada célula de almacenamiento.
[0044] En una variante de realización preferida, el procedimiento comprende la etapa de sustituir una, dos o varias de las células de almacenamiento de la primera unidad de almacenamiento. En particular, la una, dos o varias células de almacenamiento se sustituyen por células de almacenamiento de mayor capacidad de rendimiento. Las células de almacenamiento que deben sustituirse presentan preferiblemente una capacidad de rendimiento reducida. Por tanto, es además preferible que el procedimiento comprenda la etapa de detección de células de almacenamiento con capacidad de rendimiento reducida. Una capacidad de rendimiento reducida se caracteriza, en particular, por una disminución de rendimiento respecto de la capacidad total de más del 20 %, más del 30 %, más del 40 % y/o más del 50 %. La segunda unidad de almacenamiento fabricada comprende preferiblemente células de almacenamiento ya incluidas en la primera unidad de almacenamiento y células de almacenamiento adicionales que sustituyen a las células de menor rendimiento de la primera unidad de almacenamiento.
[0045] Los procedimientos y sus posibles desarrollos presentan características o etapas de procedimiento que los hacen especialmente adecuados para ser empleados con una unidad de conexión, una primera unidad de almacenamiento y/o una segunda unidad de almacenamiento.
[0046] Para otras ventajas, variantes de realización y detalles de los demás aspectos y sus posibles desarrollos, se remite asimismo a la descripción anterior de las correspondientes características y variantes de la unidad de conexión.
[0047] Los ejemplos de realización preferidos se explican de modo ejemplar mediante las figuras adjuntas. En ellas se muestran:
[0048] Figura 1: vistas esquemáticas de formas de realización ejemplares de unidades de conexión;
[0049] Figura 2: vista esquemática de una forma de realización ejemplar de células de almacenamiento dispuestas adyacentes;
[0050] Figura 3: vista esquemática de una forma de realización ejemplar de una primera unidad de almacenamiento;
[0051] Figura 4: vista esquemática de la primera unidad de almacenamiento mostrada en la figura 3, con las primeras unidades de conexión retiradas;
[0052] Figura 5: vista esquemática de una forma de realización ejemplar de una segunda unidad de almacenamiento;
[0053] Figura 6: vista esquemática de la segunda unidad de almacenamiento mostrada en la figura 5, con las segundas unidades de conexión retiradas;
[0054] Figura 7: vista esquemática de una forma de realización ejemplar de una tercera unidad de almacenamiento; Figura 8: primer procedimiento esquemático;
[0055] Figura 9: segundo procedimiento esquemático; y
[0056] Figura 10: tercer procedimiento esquemático.
[0057] En las figuras, los mismos elementos o aquellos que son esencialmente funcionalmente equivalentes o similares están designados con los mismos signos de referencia.
[0058] La figura 1 muestra una primera unidad de conexión 10. La primera unidad de conexión 10 comprende un cuerpo de conexión 12 y cinco secciones de contacto 14, de las cuales sólo una sección de contacto lleva el signo de referencia 14. Las secciones de contacto 14 presentan, cada una, una zona de rotura predeterminada 16. La zona de rotura predeterminada 16 puede, por ejemplo, rodear la sección de contacto 14, de modo que la geometría de la zona de rotura predeterminada 16 esté configurada como un cuadrado. Las zonas de rotura predeterminada 16 pueden estar formadas cada una, por ejemplo, como una perforación en el contorno exterior de las secciones de contacto 14. Además, la zona de rotura predeterminada 16 y/o la sección de contacto 14 pueden presentar un espesor de material inferior al del cuerpo de conexión 12 y/o un material diferente al del cuerpo de conexión 12.
[0059] La figura 1 muestra además una segunda unidad de conexión 20 con un cuerpo de conexión 22. La segunda unidad de conexión 20 presenta cinco segundas secciones de contacto 24. Las segundas secciones de contacto 24 comprenden, cada una, una zona de rotura predeterminada 26. La segunda unidad de conexión 20 presenta además cinco secciones de abertura 28. Las secciones de abertura 28 y las segundas secciones de contacto 24 están dispuestas en pares, de modo que junto a cada segunda sección de contacto 24 está dispuesta una sección de abertura 28. Las secciones de abertura 28 están dispuestas esencialmente en la posición en la que, en la primera unidad de conexión 10, están dispuestas las secciones de contacto 14. Mediante una disposición de este tipo puede proporcionarse, por medio de la segunda unidad de conexión 20, una unidad de almacenamiento mejorada con respecto a una unidad de almacenamiento utilizada. En el caso de que la primera unidad de conexión 10 se retire de las células de almacenamiento de una unidad de almacenamiento, las secciones de contacto 14 se separan del cuerpo de conexión 12 al menos en determinadas secciones, es decir, parcialmente, mediante las zonas de rotura predeterminadas 16. Las secciones de contacto 14 permanecen al menos parcialmente en las células de almacenamiento. En el caso de que la segunda unidad de conexión 20 se disponga sobre estas células de almacenamiento, las secciones de contacto remanentes 14 pueden sobresalir en las secciones de abertura 28, de modo que la segunda unidad de conexión 20 pueda disponerse esencialmente plana sobre las células de almacenamiento.
[0060] Alternativamente, puede disponerse una nueva primera unidad de conexión 10, 10’ sobre las células de almacenamiento, y las primeras secciones de contacto 14 se sueldan con las secciones de contacto remanentes y/o con las células de almacenamiento.
[0061] Además, en la figura 1 se muestra una tercera unidad de conexión 30, que puede utilizarse para un tercer ciclo de vida de una unidad de almacenamiento. También la tercera unidad de conexión 30 comprende un cuerpo de conexión 32, terceras secciones de contacto 34 y en cada caso zonas de rotura predeterminadas 36. La tercera unidad de conexión presenta además dos secciones de abertura 38, 39 dispuestas, cada una, junto a una tercera sección de contacto 34.
[0062] Cuando la segunda unidad de conexión 20 se retira de una unidad de almacenamiento, las segundas secciones de contacto 24 permanecen, de forma análoga a la primera unidad de conexión 10, en las células de almacenamiento. Mediante las secciones de abertura 38, 39 de la tercera unidad de conexión 30 se hace posible, por tanto, que la tercera unidad de conexión pueda disponerse plana sobre las células de almacenamiento y ponerse en contacto con las secciones conductoras de las células de almacenamiento, de modo que el contacto de las células de almacenamiento con la tercera unidad de conexión pueda realizarse ventajosamente.
[0063] En la figura 2 se muestran cinco células de almacenamiento 42-50 dispuestas una sobre otra. Cada una de las células de almacenamiento 42-50 comprende dos secciones conductoras 52-60, de las cuales sólo una sección conductora 52-60 de una célula de almacenamiento lleva un signo de referencia.
[0064] La figura 3 muestra una unidad de almacenamiento 40 que comprende las células de almacenamiento 42-50 mostradas en la figura 2 y dos primeras unidades de conexión 10, 10’. Las células de almacenamiento 42-50 están conectadas eléctricamente mediante las primeras unidades de conexión 10, 10’. Para ello, las unidades de conexión 10, 10’ están posicionadas de modo que cada sección de contacto 14 esté dispuesta en una de las secciones conductoras 52-60. Una conexión permanente puede formarse, por ejemplo, mediante la soldadura de las secciones de contacto 14 con las secciones conductoras 52-60. Una unidad de almacenamiento 40 de este tipo puede utilizarse, por ejemplo, en un vehículo accionado eléctricamente. La figura 4 muestra la unidad de almacenamiento 40 mostrada anteriormente, en la que las primeras unidades de conexión 10, 10’ han sido retiradas. Puede observarse que las secciones de contacto 14 permanecen sobre las secciones conductoras 52-60. Las primeras unidades de conexión 10, 10’ han sido retiradas, por ejemplo, mediante la aplicación de fuerza mecánica, de modo que, gracias a las zonas de rotura predeterminadas 16 de las secciones de contacto 14, dichas secciones de contacto 14 permanecen sobre las secciones conductoras 52-60.
[0065] La figura 5 muestra una segunda unidad de almacenamiento 40’, en la que la célula de almacenamiento 50 ha sido sustituida por una célula de almacenamiento 50’ de mayor rendimiento con dos secciones conductoras 60’, dado que la célula de almacenamiento 50 presentaba una capacidad de rendimiento reducida. Las células de almacenamiento 42-50’ están conectadas eléctricamente entre sí mediante segundas unidades de conexión 20, 20’. Se observa que las secciones de abertura 28 de las unidades de conexión 20, 20’ están dispuestas donde permanecen las secciones de contacto 14. Las secciones de contacto 14 pueden verse, en principio, a través de las secciones de abertura 28. Para una mejor comprensión, este detalle no se muestra. Las células de almacenamiento 42-50’ están conectadas, en sus respectivas secciones conductoras 52-60’, con las segundas secciones de contacto 24. Una segunda unidad de almacenamiento 40’ de este tipo puede utilizarse, por ejemplo, como acumulador de corriente, en particular en un dispositivo de carga, por ejemplo, una estación de carga para vehículos eléctricos.
[0066] La figura 6 muestra la segunda unidad de almacenamiento 40’, en la que las unidades de conexión 20, 20’ han sido retiradas y, de modo análogo a la primera unidad de almacenamiento 40, únicamente las segundas secciones de contacto 24 y las secciones de contacto 14 están dispuestas sobre las secciones conductoras 52-60’.
[0067] La figura 7 muestra una tercera unidad de almacenamiento 40", en la que están dispuestas dos terceras unidades de conexión 30, 30’. Las secciones de contacto remanentes 14, 24, que han permanecido en las células de almacenamiento 42-50’, sobresalen hacia el interior de las secciones de abertura 38, 39 del cuerpo de conexión 32. Las unidades de conexión 30, 30’ conectan eléctricamente las células de almacenamiento 42-50’ mediante las terceras secciones de contacto 34 y el cuerpo de conexión 32. Las terceras secciones de contacto 34 de las terceras unidades de conexión 30, 30’ presentan, además, cada una, una zona de rotura predeterminada 36. Las terceras secciones de contacto 34 pueden, alternativamente, estar configuradas sin zona de rotura predeterminada, en particular si no se prevé la retirada de las terceras unidades de conexión 30, 30’. Esto puede aplicarse de manera análoga a las segundas unidades de conexión 20, 20’ si no se desea la retirada de las segundas unidades de conexión 20, 20’ de las células de almacenamiento.
[0068] Las unidades de almacenamiento 40, 40’, 40", mostradas anteriormente, permiten la fabricación especialmente ventajosa de acumuladores de corriente de alto rendimiento, que pueden utilizarse en las más diversas aplicaciones. En particular, a diferencia del estado de la técnica, se hace posible un tercer ciclo de vida de un acumulador de corriente que, según los conocimientos anteriores, no era económicamente viable de fabricar. La figura 8 muestra un procedimiento esquemático para la fabricación de una primera unidad de almacenamiento. En la etapa 100 se proporcionan al menos dos células de almacenamiento 42-50 para el almacenamiento de energía eléctrica y una primera unidad de conexión 10, 10’ para el contacto eléctrico de las al menos dos células de almacenamiento 42-50. En la etapa 102 las al menos dos células de almacenamiento 42-50 se conectan con la primera unidad de conexión 10, 10’.
[0069] En la figura 9 se muestra un procedimiento para la fabricación de una segunda unidad de almacenamiento 40’. En la etapa 200 se proporciona una primera unidad de almacenamiento 40. En la etapa 202 se retira la primera unidad de conexión 10, 10’ de tal manera que al menos una de las secciones de contacto 14 de la primera unidad de conexión 10, 10’ permanezca al menos parcialmente en una de las células de almacenamiento 42– 50, separándose la al menos una sección de contacto 14 del cuerpo de conexión 12 en la zona de rotura predeterminada 16.
[0070] En la etapa 204 se ponen en contacto las células de almacenamiento 42–50 mediante una segunda unidad de conexión 20, 20’. La segunda unidad de conexión 20, 20’ presenta segundas secciones de contacto 24 configuradas para la conexión con las células de almacenamiento 42–50.
[0071] El contacto de las células de almacenamiento 42–50 se realiza de tal modo que al menos una sección de abertura 28 de la segunda unidad de conexión 20, 20’ actúa sobre la al menos una sección de contacto 14 de tal modo que al menos una parte de una sección de contacto 14 remanente en una célula de almacenamiento 42–50 puede sobresalir en la sección de abertura 28.
[0072] Alternativamente, el contacto puede realizarse mediante una unión materialmente continua de las segundas secciones de contacto 24 de la unidad de conexión 20, 20’ con las primeras secciones de contacto 14 remanentes.
[0073] La etapa 202 puede comprender además la subetapa de sustituir una, dos o varias de las células de almacenamiento 42–50, por ejemplo, mediante una célula de sustitución 50’. De este modo, se incrementa la capacidad de rendimiento de la segunda unidad de almacenamiento 40’.
[0074] La figura 10 muestra un procedimiento para la fabricación de una unidad de almacenamiento 40" en un ciclo de vida posterior, que puede ser, por ejemplo, el tercer o cuarto ciclo de vida. En la etapa 300 se proporciona una segunda unidad de almacenamiento 40’. En la etapa 302 se retiran las segundas unidades de conexión 20, 20’ de tal manera que al menos una de las segundas secciones de contacto 24 de las segundas unidades de conexión 20, 20’ permanezca al menos parcialmente en una de las células de almacenamiento 42–50’, separándose preferiblemente la al menos una segunda sección de contacto 24 del cuerpo de conexión 22 en la zona de rotura predeterminada 26. En la etapa 304 se ponen en contacto las células de almacenamiento 42– 50’ mediante una tercera unidad de conexión 30, 30’.
[0075] El contacto se realiza en particular de tal modo que al menos una primera sección de abertura 38 de la tercera unidad de conexión 30, 30’ actúe sobre la al menos una sección de contacto 14, y una segunda sección de abertura 39 de la tercera unidad de conexión 30, 30’ actúe sobre la al menos una segunda sección de contacto 24, de tal modo que las secciones de contacto remanentes 14, 24 sobresalgan hacia el interior de las secciones de abertura 38, 39.
[0076] Mediante los procedimientos descritos anteriormente pueden reciclarse o reutilizarse de manera especialmente eficiente las unidades de almacenamiento 40, 40’, 40". En particular, la retirada de las unidades de conexión 10, 10’, 20, 20’, 30, 30’ puede realizarse con un esfuerzo reducido, ya que las zonas de rotura predeterminadas 16, 26, 36 permiten que partes de las unidades de conexión 10, 10’, 20, 20’, 30, 30’ permanezcan en las células de almacenamiento 42–50’. Además, las unidades de almacenamiento 40’, 40" pueden fabricarse de modo especialmente ventajoso, dado que no es necesario retirar las secciones de contacto 14, 24 remanentes y no es preciso compensar separaciones entre las células de almacenamiento 42–50’ y las unidades de conexión 20, 20’, 30, 30’ durante el contacto.
[0078] Referencias numéricas
[0080] 10, 10’ primera unidad de conexión
[0081] 12 cuerpo de conexión
[0082] 14 sección de contacto
[0083] 16 zona de rotura predeterminada
[0084] 20, 20’ segunda unidad de conexión
[0085] 22 cuerpo de conexión
[0086] 24 segunda sección de contacto
[0087] 26 zona de rotura predeterminada
[0088] 28 sección de abertura
[0089] 30, 30’ tercera unidad de conexión
[0090] 32 cuerpo de conexión
[0091] 34 tercera sección de contacto
[0092] 36 zona de rotura predeterminada
[0093] 38 sección de abertura
[0094] 39 sección de abertura
[0095] 40, 40’, 40" unidad de almacenamiento
[0096] 42 célula de almacenamiento
[0097] 44 célula de almacenamiento
[0098] 46 célula de almacenamiento
[0099] 48 célula de almacenamiento
[0100] 50, 50’ célula de almacenamiento
[0101] 52 sección conductora
[0102] 54 sección conductora
[0103] 56 sección conductora
[0104] 58 sección conductora
[0105] 60 sección conductora
Claims (13)
1. REIVINDICACIONES
1. Unidad de conexión (10, 10’, 20, 20’, 30, 30’) para el contacto eléctrico de al menos dos células de almacenamiento (42-50’) destinadas al almacenamiento de energía eléctrica, que comprende:
- un cuerpo de conexión conductor de corriente (12, 22, 32),
- al menos dos secciones de contacto (14, 24, 34) configuradas para la conexión con las células de almacenamiento (42-50’),
- en la que al menos una de las dos secciones de contacto (14, 24, 34) presenta una zona de rotura predeterminada (16, 26, 36) y/o en la que la unidad de conexión (10, 10’, 20, 20’, 30, 30’) comprende al menos una sección de abertura (28, 38, 39) dispuesta y configurada de modo que al menos una parte de una sección de contacto remanente en una célula de almacenamiento (42-50’) pueda sobresalir hacia el interior de la sección de abertura (28, 38, 39).
2. Unidad de conexión (10, 10’, 20, 20’, 30, 30’) según la reivindicación 1, en la que la zona de rotura predeterminada (16, 26, 36) está configurada de tal modo que, al retirar la unidad de conexión (10, 10’, 20, 20’, 30, 30’) de las al menos dos células de almacenamiento (42-50’), al menos la sección de contacto con la zona de rotura predeterminada (16, 26, 36) se separe al menos parcialmente del cuerpo de conexión (12, 22, 32) y permanezca preferiblemente en la célula de almacenamiento (42-50’).
3. Unidad de conexión (10, 10’, 20, 20’, 30, 30’) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la zona de rotura predeterminada (16, 26, 36) está configurada de modo que, al retirar la unidad de conexión (10, 10’, 20, 20’, 30, 30’), se genere un efecto de entalladura predeterminado.
4.Unidad de conexión (10, 10’, 20, 20’, 30, 30’) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la zona de rotura predeterminada (16, 26, 36) presenta un espesor de material menor que el de las al menos dos secciones de contacto (14, 24, 34) y/o que el del cuerpo de conexión (12, 22, 32).
5. Unidad de conexión (10, 10’, 20, 20’, 30, 30’) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que
- las al menos dos secciones de contacto (14, 24, 34) y/o el cuerpo de conexión (12, 22, 32) comprenden un primer material, y
- la zona de rotura predeterminada (16, 26, 36) comprende un segundo material,
- siendo el primer material diferente del segundo material.
6. Unidad de conexión (10, 10’, 20, 20’, 30, 30’) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la zona de rotura predeterminada (16, 26, 36) presenta una, dos o varias aberturas, estando configuradas preferiblemente la abertura o las aberturas como entalladura o entalladuras y/o como perforación o perforaciones.
7. Unidad de conexión (10, 10’, 20, 20’, 30, 30’) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la al menos una sección de abertura (28, 38, 39) presenta una cavidad o está configurada como cavidad, que está configurada, en particular, como abertura pasante.
8. Unidad de conexión (10, 10’, 20, 20’, 30, 30’) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que las al menos dos secciones de contacto (14, 24, 34) y la al menos una sección de abertura (28, 38, 39) están dimensionadas de modo que una de las secciones de contacto (14, 24, 34) pueda disponerse dentro de la al menos una sección de abertura (28, 38, 39).
9. Primera unidad de almacenamiento (40) para el almacenamiento de energía eléctrica, en particular para un vehículo accionado eléctricamente y/o un acumulador de corriente, que comprende:
- al menos dos células de almacenamiento (42-50’),
- una primera unidad de conexión (10, 10’, 20, 20’, 30, 30’) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 anteriores,
- estando las al menos dos células de almacenamiento (42-50’) conectadas eléctricamente mediante la primera unidad de conexión (10, 10’, 20, 20’, 30, 30’).
10. Segunda unidad de almacenamiento (40’, 40") para el almacenamiento de energía eléctrica, en particular para un acumulador de corriente, que comprende:
- al menos dos células de almacenamiento (42-50’), en la que al menos una de las células de almacenamiento (42-50’) presenta una sección de contacto remanente de una primera unidad de conexión (10, 10’, 20, 20’, 30, 30’),
- una segunda unidad de conexión (10, 10’, 20, 20’, 30, 30’) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 anteriores, en la que una sección de abertura (28, 38, 39) de la segunda unidad de conexión está dispuesta de modo que la sección de contacto remanente sobresalga en la sección de abertura (28, 38, 39), y/o en la que una sección de contacto (14, 24, 34) de la segunda unidad de conexión (10, 10’, 20, 20’, 30, 30’) está unida con la sección de contacto remanente (14, 24, 34), preferiblemente de manera materialmente continua, en particular mediante soldadura, y
- estando las al menos dos células de almacenamiento (42-50’) conectadas eléctricamente mediante la segunda unidad de conexión (10, 10’, 20, 20’, 30, 30’).
11. Procedimiento para la fabricación de una primera unidad de almacenamiento (40) según la reivindicación 9, que comprende las etapas de:
- proporcionar al menos dos células de almacenamiento (42-50’) para el almacenamiento de energía eléctrica y una primera unidad de conexión (10, 10’, 20, 20’, 30, 30’) para el contacto eléctrico de las al menos dos células de almacenamiento (42-50’), en particular una unidad de conexión (10, 10’, 20, 20’, 30, 30’) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 anteriores; y
- conectar eléctricamente las al menos dos células de almacenamiento (42-50’) con la primera unidad de conexión (10, 10’, 20, 20’, 30, 30’).
12. Procedimiento para la fabricación de una segunda unidad de almacenamiento (40’, 40") según la reivindicación 10, que comprende las etapas de:
- proporcionar una primera unidad de almacenamiento (40), en particular una primera unidad de almacenamiento según la reivindicación 9;
- retirar la primera unidad de conexión (10, 10’, 20, 20’, 30, 30’) de tal modo que al menos una de las secciones de contacto (14, 24, 34) de la primera unidad de conexión (10, 10’, 20, 20’, 30, 30’) permanezca al menos parcialmente en una de las células de almacenamiento (42-50’), separándose preferiblemente la al menos una sección de contacto remanente del cuerpo de conexión (12, 22, 32) en la zona de rotura predeterminada (16, 26, 36);
- contactar las células de almacenamiento (42-50’) mediante una segunda unidad de conexión (10, 10’, 20, 20’, 30, 30’), en particular una unidad de conexión (10, 10’, 20, 20’, 30, 30’) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 anteriores, con al menos dos secciones de contacto (14, 24, 34) configuradas para la conexión con las células de almacenamiento (42-50’);
- sobresaliendo la sección de contacto remanente (14, 24, 34) hacia el interior de la sección de abertura (28, 38, 39) y/o estando al menos una de las secciones de contacto (14, 24, 34) de la segunda unidad de conexión (10, 10’, 20, 20’, 30, 30’) unida con la sección de contacto remanente (14, 24, 34), preferiblemente de manera materialmente continua, en particular mediante soldadura.
13. Procedimiento según la reivindicación 12 anterior, que comprende la etapa de:
- sustituir una, dos o varias de las células de almacenamiento (42-50’) de la primera unidad de almacenamiento (40).
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