Batería que comprende una pluralidad de celdas recargables dispuestas en matriz.

Batería que comprende una pluralidad de celdas recargables dispuestas en matriz.

Batería (1) de celdas (2) recargables dispuestas en matriz, que comprende una placa de conexiones (3) entre terminales (4, 5) dispuesta en una cara de la batería (1) y provista de pistas de conexión (6), estando los terminales (4, 5) conectados mediante cables (7) y por soldadura a dichas pistas de conexión (6), estando la placa de conexiones (3) provista de aberturas (8) para el acceso a dichos terminales (4, 5) a través de la placa de conexiones (3), en la que la placa (3) es una placa de circuito impreso, las pistas (4) están en la superficie de la placa (3) no orientada hacia las celdas (2), los cables, hilos o cintas de aleación conductora eléctrica (7) conectan los terminales (4, 5) a las pistas de conexión (6) a través de dichas aberturas (5); y la soldadura es por ultrasonidos, por láser o eléctrica. También se refiere a un procedimiento de fabricación de esta batería.

Batería que comprende una pluralidad de celdas recargables dispuestas en matriz.

La presente invención se refiere a una batería que comprende una pluralidad de celdas recargables dispuestas en matriz de gran fiabilidad y a un procedimiento de fabricación de dicha batería, que garantiza una gran fiabilidad en las conexiones.

Antecedentes de la invención Son conocidas las baterías que comprenden una pluralidad de celdas recargables dispuestas en matriz, que comprende al menos una placa de conexiones entre terminales dispuesta en una cara de la batería y provista de pistas de conexión, estando los terminales conectados mediante cables, hilos o cintas de aleación conductora eléctrica y por soldadura a dichas pistas de conexión, estando la placa de conexiones provista de aberturas para el acceso a dichos terminales a través de la placa de conexiones.

Es un ejemplo de este tipo de baterías el que se describe en US2008152993. Concretamente, este documento se describe el concepto de conexión por un único lado mediante una placa.

En US20110097618 Se describe una placa de conexión conector dispuesta en un único la do de la batería, sobre la cual hay dispuesta una PCB (placa de circuito impreso) de control.

En US20100136392A1 se describe una placa PCB de control de baterías que incluye sensores, dispositivos de control de la batería y las conexiones necesarias para el control.

Por otro lado, cada vez es más habitual incorporar en las baterías sistemas de equilibrado de las celdas, que funcionan a partir de señales provenientes de sensores de corriente y tensión, eventualmente de la temperatura, de cada una de las celdas.

Las conexiones de potencia, de monitorización y control de las celdas y de reequilibrado son muy numerosas, y muy especialmente cuando se trata de baterías de alto voltaje que pueden incluir cientos de celdas, en cuyo caso pueden ser varios miles. Si además se quiere proporcionar redundancia, el número de conexiones se dobla.

Y es sabido que para que las baterías funcionen de forma óptima y su vida útil se alargue al máximo, es preciso que estas conexiones sean de alta calidad y fiabilidad.

Todo ello supone problemas técnicos con las soluciones actuales:

-Se necesita mucho espacio para realizar las conexiones;

-Se necesita mucho tiempo para realizarlas con fiabilidad;

-Cualquier cambio supone una complicación, por lo que es difícil escalar los

procedimientos de conexión;

Descripción de la invención La presente invención tiene por objeto dar una solución a las mencionadas carencias del estado de la técnica mediante un a batería que comprende una pluralidad de celdas recargables dispuestas en matriz, que comprende al menos una placa de conexiones entre terminales dispuesta en una cara de la batería y provista de pistas de conexión, estando los terminales conectados mediante cables, hilos o cintas de aleación conductora eléctrica y por soldadura a dichas pistas de conexión, estando la placa de conexiones provista de aberturas para el acceso a dichos terminales a través de la placa de conexiones, que se caracteriza por el hecho de que:

-la placa es una placa de circuito impreso;

-las pistas están en la superficie de la placa no orientada hacia las celdas;

-los cables, hilos o cintas de aleación conductora eléctrica conectan los terminales a

las pistas de conexión a través de dichas aberturas; y

-la soldadura es por ultrasonidos, por laser o eléctrica.

Por lo tanto, la presente invención se basa en la fusión de dos tecnologías, que hasta ahora han permanecido aisladas. Concretamente, la presente invención se basa en combinar la tecnología de baterías con la tecnología de soldaduras de placas de circuito impreso empleada en electrónica. Ello permite realizar muchas soldaduras, a una velocidad elevada, de forma ordenada y de modo totalmente fiable. Como se verá, permite realizar las conexiones de un número muy elevado de celdas, y muy especialmente incluir conexiones a sensores, y también realizar conexiones redundantes.

Según una primera variante, todas celdas tienen la misma orientación, siendo ambos terminales de cada celda accesibles por el mismo extremo de la celda, estando provista la placa de aberturas para el acceso a ambos terminales, de modo que las conexiones entre ambos terminales de cada celda y las pistas de conexión se realizan por solamente la superficie de la placa no orientada hacia las celdas.

También puede preverse, según una segunda variante, aplicar la invención a celdas que presentan los terminales opuestos, estando las celdas dispuestas con los terminales alternados, y que comprende en cada lado de la batería una placa de conexión con las pistas en la superficie de la placa no orientada hacia las celdas.

Muy ventajosamente, la o las placas incluye (n) la electrónica de control para cada celda. Esta característica es especialmente ventajosa. La inclusión de la electrónica de control para cada celda en el estado de la técnica, se realiza mediante placas especialmente dedicadas, tal como se ha visto más arriba. Ahora bien, la presente invención, permite incluir en una misma placa tanto las conexiones de potencia como las conexiones de control.

Preferentemente, la electrónica de control comprende sensores de corriente, tensión y temperatura y un procesador de datos con salida de indicador del estado a un bus de conexión.

Según otras características opcionales de la invención:

-los cables, hilos o cintas de aleación conductora eléctrica son de aleación de aluminio, de cobre o de oro.

-la o las placas son multicapa.

Ventajosamente, la batería comprende dos cables de conexión entre cada terminal y la pista correspondiente.

La invención podría aplicarse a cualquier tipo de celdas, aunque halla una aplicación ventajosa en las celdas cilíndricas.

Ventajosamente, las celdas son de LiFePo4.

Preferentemente, los espacios entre celdas constituyen unos canales de refrigeración, estando provistas la o las placas de aberturas coincidentes con dichos canales.

La invención también se refiere a un procedimiento de construcción de una batería a partir de una pluralidad de celdas recargables provistas en al menos uno de sus extremos de terminales, que comprende las siguientes etapas:

-Disponer las celdas en un soporte de modo que constituyen una matriz;

-Obtener al menos una placa de circuito impreso provista de pistas de conexión y de aberturas con un patrón diseñado para coincidir con dichos terminales una vez dispuesta sobre la batería;

-Disponer la placa de circuito impreso sobre la batería con dichas aberturas coincidentes con los terminales y con las pistas en la superficie de la placa no orientada hacia las celdas;

-Fijar la placa al soporte; -Conectar mediante cables, hilos o cintas de material conductor eléctrico soldados por ultrasonidos los terminales y las pistas de conexión.

Ventajosamente, la conexión entre cada terminal y la pista correspondiente se realiza mediante dos cables.

Preferentemente, los cables son de aleación de aluminio, de cobre o de oro.

Según una variante especialmente preferida de la invención , todas las celdas se disponen con la misma orientación, dejando ambos terminales de cada celda accesibles por el mismo extremo de la celda, estando provista la placa de aberturas para el acceso a ambos terminales, de modo que las conexiones entre ambos terminales de cada celda y las pistas de conexión se realizan por solamente la superficie de la placa no orientada hacia las celdas.

Según otra variante del procedimiento, las celdas se disponen con los terminales opuestos, quedando las celdas dispuestas con los terminales alternados, y disponiéndose en cada lado de la batería una placa de conexión con las pistas en la superficie de la placa no orientada hacia las celdas.

En el procedimiento, se prevé una etapa anterior de integración de la electrónica de control de cada celda en la o las placas.

Finalmente, la electrónica de control comprende sensores de corriente, tensión y temperatura y un procesador de datos con salida de indicador del estado a un bus de conexión.

Breve descripción de las figuras Para mejor comprensión de cuanto se ha expuesto se acompañan unos dibujos en los que, esquemáticamente y tan sólo a título de ejemplo no limitativo, se representa un caso práctico de realización.

La figura 1 es una sección en alzado que muestra los componentes básicos de la batería y muy especialmente las conexiones.

La figura 2 es una vista en planta.

Descripción de...

1. Batería (1) que comprende una pluralidad de celdas (2) recargables dispuestas en matriz, que comprende al menos una placa de conexiones (3) entre terminales (4, 5) dispuesta en una cara de la batería (1) y provista de pistas de conexión (6) , estando los terminales (4, 5) conectados mediante cables, hilos o cintas de aleación conductora eléctrica (7) y por soldadura a dichas pistas de conexión (6) , estando la placa de conexiones (3) provista de aberturas (8) para el acceso a dichos terminales (4, 5) a través de la placa de conexiones (3) , caracterizada por el hecho de que:

- la placa (3) es una placa de circuito impreso; -las pistas (4) están en la superficie de la placa (3) no orientada hacia las celdas (2) ; -los cables, hilos o cintas de aleación conductora eléctrica (7) conectan los terminales

(4, 5) a las pistas de conexión (6) a través de dichas aberturas (5) ; y -la soldadura es por ultrasonidos, por laser o eléctrica.

2. Batería según la reivindicación 1, en la que todas celdas (2) tienen la misma orientación, siendo ambos terminales (4, 5) de cada celda (2) accesibles por el mismo extremo de la celda (2) , estando provista la placa (3) de aberturas (8) para el acceso a ambos terminales (4, 5) , de modo que las conexiones entre ambos terminales (4, 5) de cada celda (2) y las pistas de conexión (6) se realizan por solamente la superficie de la placa (3) no orientada hacia las celdas (2) .

3. Batería según la reivindicación 1, en la que las celdas presentan los terminales opuestos, estando las celdas dispuestas con los terminales alternados, y que comprende en cada lado de la batería una placa de conexión con las pistas (6) en la superficie de la placa (3) no orientada hacia las celdas (2) .

4. Batería según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la o las placas incluye (n) la electrónica de control para cada celda.

5. Batería según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la electrónica de control comprende sensores de corriente, tensión y temperatura y un procesador de datos con salida de indicador del estado a un bus de conexión.

6. Batería según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los cables, hilos o

cintas de aleación conductora eléctrica son de aleación de aluminio, de cobre o de oro.

7. Batería según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la o las placas (3) son multicapa.

8. Batería según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende dos cables de conexión entre cada terminal y la pista correspondiente.

9. Batería según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que las celdas son cilíndricas.

10. Batería según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que las celdas son de LiFePo4.

11. Batería según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los espacios entre celdas constituyen unos canales de refrigeración, estando provistas la o las placas de aberturas coincidentes con dichos canales.

12. Procedimiento de construcción de una batería (1) a partir de una pluralidad de celdas (2) recargables provistas en al menos uno de sus extremos de terminales (4, 5) , que comprende las siguientes etapas:

-Disponer las celdas (2) en un soporte de modo que constituyen una matriz; -Obtener al menos una placa de circuito impreso (3) provista de pistas de conexión

(6) y de aberturas (8) con un patrón diseñado para coincidir con dichos terminales (4, 5) una vez dispuesta sobre la batería (1) ;

- Disponer la placa de circuito impreso (3) sobre la batería (1) con dichas aberturas (8) coincidentes con los terminales (4, 5) y con las pistas (4) en la superficie de la placa

(3) no orientada hacia las celdas (2) ; -Fijar la placa al soporte; -Conectar mediante cables, hilos o cintas de material conductor eléctrico (7) soldados por ultrasonidos los terminales (4, 5) y las pistas de conexión (6) .

13. Procedimiento según la reivindicación 12, en el que la conexión entre cada terminal y la pista correspondiente se realiza mediante dos cables.

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 12, en el que los cables son de aleación de aluminio, de cobre o de oro.

15. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que todas las

celdas (2) se disponen con la misma orientación, dejando ambos terminales (4, 5) de cada celda (2) accesibles por el mismo extremo de la celda (2) , estando provista la placa (3) de aberturas (8) para el acceso a ambos terminales (4, 5) , de modo que las conexiones entre ambos terminales (4, 5) de cada celda (2) y las pistas de conexión (6) se realizan por solamente la superficie de la placa (3) no orientada hacia las celdas (2) .

16. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que las celdas se disponen con los terminales opuestos, quedando las celdas dispuestas con los terminales alternados, y disponiéndose en cada lado de la batería una placa de conexión con las pistas (4) en la superficie de la placa (3) no orientada hacia las celdas (2) . 15

17. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16, en el que la o las placas incluye (n) la electrónica de control para cada celda.

18. Procedimiento según la reivindicación 17, en el que la electrónica de control comprende

sensores de corriente, tensión y temperatura y un procesador de datos con salida de indicador del estado a un bus de conexión.

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Fig. 2

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