Conector de elementos de batería.

Conector de elementos de batería con

- una primera pieza de conexión (2) formada para la conexión a un borne de batería de una primera batería,

- una segunda pieza de conexión (4),

- una pieza de unión (6) dispuesta entre las piezas de conexión (2, 4), que conecta eléctricamente entre sí las piezas de conexión (2, 4),

caracterizado

- porque la pieza de unión (6) presenta una sección longitudinal en forma de Z entre las piezas de conexión (2, 4) de manera que la pieza de unión es elástica en al menos dos direcciones espaciales,

- porque la pieza de unión (6) presenta en la sección longitudinal al menos una cresta de la onda y un seno de la onda, y

- porque la cresta de la onda y el seno de la onda se encuentran respectivamente fuera del plano al menos de una de las piezas de conexión.

Conector de elementos de batería Sector de la técnica

El objeto se refiere a un conector de elementos de batería con una primera pieza de conexión formada para la conexión a un borne de batería de una primera batería, una segunda pieza de conexión y una pieza de unión dispuesta entre las piezas de conexión, que conecta eléctricamente entre sí las piezas de conexión. Además se refiere el objeto a un procedimiento para la fabricación de un conector de elementos de batería de este tipo como también a un sistema con un conector de elementos de batería y una multiplicidad de baterías.

Estado de la técnica

Las baterías, en particular baterías de iones litio, sin embargo también baterías de hidruro metálico, tales como baterías de hidruro metálico-níquel, o baterías de polímero de litio u otros acumuladores de energía químicos, consiguen en la industria del automóvil una importancia cada vez más alta. En particular mediante la necesidad de conceptos de accionamiento alternativos, por ejemplo accionamientos híbridos o accionamientos eléctricos puros, el almacenamiento de energía eléctrica es de importancia inmensa para la construcción de automóviles futura.

El uso de baterías novedosas, por ejemplo baterías de iones litio, como acumulador de energía eléctrica para motores eléctricos en la construcción de automóviles ha resultado ventajosa. Por un lado, estos acumuladores almacenan una gran cantidad de energía en volumen pequeño y por otro lado tales baterías están sujetas sólo de manera condicionada a un proceso de envejecimiento. En particular un "efecto memoria" no aparece en éste. Debido a ello pueden tener lugar una multiplicidad de ciclos de carga, de modo que la vida útil de las baterías corresponde esencialmente a la de un vehículo.

La mayoría de las baterías ponen a disposición, sin embargo, tensiones sólo bajas entre uno y varias decenas de voltios. Estas tensiones bajas no son ni remotamente suficientes para accionar un motor eléctrico de un vehículo eléctrico. Además, la mayoría de las baterías ponen a disposición carga eléctrica sólo entre 1 y 5 mAh, lo que no es suficiente para accionar un vehículo durante tiempo suficientemente largo. Por este motivo se conectan baterías para dar los denominados paquetes de baterías. Según esto pueden conectarse en serie entre sí una multiplicidad de baterías individuales (elementos), de manera que se multiplica la tensión de partida de los paquetes de baterías de manera correspondiente al número de baterías conectadas en serie. Preferentemente se usan paquetes de baterías con en total 96 baterías. Según esto se conectan por ejemplo ocho módulos con respectivamente doce baterías entre sí. Por módulo se conectan en serie entre sí por ejemplo seis baterías dispuestas verticalmente una sobre otra en una columna. Una columna de este tipo se conecta en serie con una segunda columna dispuesta horizontalmente al lado de ésta del mismo módulo. Por consiguiente se obtiene por ejemplo con una tensión de partida de 4 V por batería una tensión de partida total de 4 V por 12 baterías para dar 48 V por módulo y por paquete de baterías 384 V.

Es problemático en la construcción de un módulo sin embargo el establecimiento de contacto de respectivamente dos baterías que van a conectarse en serie en sus bornes respectivamente de polos opuestos. Por un lado, debido al almacenamiento de energía química en las baterías, el borne de batería de una primera polaridad es de otro metal distinto que el borne de batería de una segunda polaridad de la misma batería. Por ejemplo, en baterías de iones litio, un borne de batería es de acero y un segundo borne de batería es de aluminio. Sin embargo son también habituales otras combinaciones de metales. En la mayoría de tipos de baterías ha de observarse que los bornes de distinta polaridad están fabricados de distintos metales. El documento EP 1 77 497 A1 describe una línea de baterías formada como pieza plana, en la que se usa una banda de aluminio como cuerpo principal. A este cuerpo principal están conectados cuerpos de conexión de un metal distinto de aluminio. Con ayuda de los cuerpos de conexión se conecta la línea con elementos de batería o partes de los mismos. El documento WO 28/98193 A2 se refiere igualmente a un conector de elementos formado como pieza plana para elementos de batería. El conector de elementos descrito tiene un arco que compensa las vibraciones entre los elementos o las tolerancias de fabricación. Sobre el conector de elementos están aplicados aisladores para impedir cortocircuitos.

Además, mediante oscilaciones condicionadas por la producción en la producción de baterías, la distancia entre dos bornes opuestos está sujeta a tolerancias. Es decir, que cuando dos baterías están dispuestas una junto a otra esencialmente en un plano, los bornes no pueden ser exactamente coplanares. También con frecuencia el borne positivo de una batería está formado por un saliente en una cubierta de la batería y el borne negativo está formado por un retroceso en la cubierta opuesta de la batería. Si se quiere unir ahora un borne positivo de una primera batería con un borne negativo de una segunda batería, entonces debe considerarse por un lado el uso de distintos metales y por otro lado la desviación condicionada por la tolerancia de los bornes uno con respecto a otro.

Además, el flujo de corriente por los contactos es muy alto, dado que una multiplicidad de baterías se conectan en serie, que se ponen a disposición en el caso de carga de varios amperios, eventualmente incluso varias decenas de amperios o varios cientos de amperios. Estas corrientes altas deben fluir por todas las baterías y los respectivos

conectores de elementos de batería. Los establecimientos de contacto eléctrico de los bornes de batería con los conectores de elementos de batería deben ser por tanto de bajo ohmiaje para minimizar la pérdida de calor en los conectores. Por tanto debe garantizarse un establecimiento de contacto eléctrico limpio durante toda la vida útil del módulo de batería. Para garantizar esto se unen de manera accionada por adherencia de materiales los conectores de elementos de batería regularmente con los bornes de batería.

En los módulos de batería conocidos resulta ahora el problema de establecer una baja resistencia de transición entre un borne de batería y un conector de elementos de batería con la consideración de los distintos metales de los bornes de batería. Además resulta el problema de compensar tolerancias de las longitudes de batería. También resulta el problema de conectar entre sí eléctricamente y en unión material una multiplicidad de baterías en una etapa de trabajo manejable de manera sencilla.

En los módulos de baterías conocidos resulta también el problema de que en particular en un vehículo durante su funcionamiento actúan altas fuerzas de cizallamiento / de presión y/o de tracción sobre el conector de elementos que pueden conducir a que las uniones entre los conectores de elementos y los bornes de batería puedan destruirse. También en el montaje se producen estas fuerzas. Por tanto el objeto se basaba en el objetivo adicional de facilitar un conector de elementos que pueda absorber las fuerzas producidas y reduzca un acoplamiento de las fuerzas en los puntos de unión con los bornes de batería.

Objeto de la invención

Este objetivo se soluciona mediante un conector de elementos de batería según una de las reivindicaciones independientes.

Entre otras cosas se propone que la primera pieza de conexión esté formada al menos en el lado dirigido a un borne de batería de un primer material eléctricamente conductor y que en la segunda pieza de conexión esté dispuesta en unión material una pieza plana formada para la conexión a un segundo borne de batería, formada al menos en el lado dirigido al segundo borne de batería de un segundo material eléctricamente conductor distinto del primer material eléctricamente conductor.

Se ha reconocido que uniones entre conectores de elementos de batería y bornes de batería son posibles con una baja resistencia de transición cuando se consideran los distintos materiales de los bornes de batería de polos opuestos. Para ello puede seleccionarse una transición pura entre el conector de elementos y el borne de batería. Una primera pieza de conexión, que se une con un primer borne de batería, puede estar formada de un primer material eléctricamente conductor. El conector de elementos de batería une la primera pieza de conexión a través de la pieza de unión con la segunda pieza de conexión. Con la segunda pieza de conexión debe conectarse eléctricamente un borne de una segunda batería de polo opuesto al... [Seguir leyendo]

1. Conector de elementos de batería con

- una primera pieza de conexión (2) formada para la conexión a un borne de batería de una primera batería,

- una segunda pieza de conexión (4),

- una pieza de unión (6) dispuesta entre las piezas de conexión (2, 4), que conecta eléctricamente entre sí las piezas de conexión (2, 4),

caracterizado

- porque la pieza de unión (6) presenta una sección longitudinal en forma de Z entre las piezas de conexión (2, 4) de manera que la pieza de unión es elástica en al menos dos direcciones espaciales,

- porque la pieza de unión (6) presenta en la sección longitudinal al menos una cresta de la onda y un seno de la onda, y

- porque la cresta de la onda y el seno de la onda se encuentran respectivamente fuera del plano al menos de una de las piezas de conexión.

2. Conector de elementos de batería según la reivindicación 1, caracterizado porque la primera pieza de conexión (2) está formada al menos en el lado (A) dirigido a un borne de batería de un primer material eléctricamente conductor, y en el que en la segunda pieza de conexión (4) está dispuesta en unión material una pieza plana (8) formada para la conexión a un segundo borne de batería, formada al menos en el lado (A) dirigido al segundo borne de batería de un segundo material eléctricamente conductor distinto del primer material eléctricamente conductor.

3. Conector de elementos de batería según la reivindicación 2, caracterizado porque las superficies de la pieza plana (8) y de la primera pieza de conexión (2) dirigidas a la batería son coplanares.

4. Conector de elementos de batería según la reivindicación 1, caracterizado porque la pieza de unión (6) está

formada en una sola pieza con la primera y/o la segunda pieza de conexión (2, 4).

5. Conector de elementos de batería según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos una pieza de

conexión (2, 4) está formada de

A) aluminio,

B) estaño,

C) cinc,

D) cobre,

E) plata,

o aleaciones de los mismos o está revestida con ello.

6. Conector de elementos de batería según la reivindicación 2, caracterizado porque la pieza plana (8) está formada de

A) acero,

B) estaño,

C) cinc,

D) cobre,

E) plata,

o aleaciones de los mismos o está revestida con ello.

7. Conector de elementos de batería según la reivindicación 1, caracterizado porque la pieza de unión (6) está formada de al menos dos láminas (6b) o de uno de

A) cordones conductores de aluminio,

B) cordones conductores de cobre,

C) trenzado de aluminio,

D) trenzado de cobre.

8. Conector de elementos de batería según la reivindicación 1, caracterizado porque la pieza de unión (6), la primera pieza de conexión (2) y/o la segunda pieza de conexión (4) forman un desplazamiento (1) entre un plano de la primera pieza de conexión (2) y un plano de la segunda pieza de conexión (4).

9. Conector de elementos de batería según la reivindicación 1, caracterizado porque la primera pieza de conexión (2) presenta una zona de unión (12) formada de un tercer material eléctricamente conductor en el lado (B) opuesto a la batería y/o porque la zona de unión (12) está a ras de superficie con la superficie de la primera pieza de conexión (2) opuesta a la batería y/o porque la zona de unión (12) está revestida con el tercer metal y/o porque la zona de

unión (12) está revestida por laminación con el tercer metal.

1. Conector de elementos de batería según la reivindicación 1, caracterizado porque en al menos una pieza de conexión (2, 4) está dispuesta una abertura (14) para la batería.

11. Conector de elementos de batería según la reivindicación 2, caracterizado porque la pieza plana (8) presenta una abertura de posicionamiento (14c) de manera coaxial a una abertura de soldadura (14a) en la segunda pieza de conexión (4) y/o porque una batería está unida al menos parcialmente a lo largo del perímetro exterior de la abertura (14c) en unión material con la pieza plana (8) y/o porque la abertura de soldadura (14a) de la segunda pieza de conexión (4) es más grande que la abertura de posicionamiento (14b) de la primera pieza de conexión (2) y porque el tamaño de la abertura de posicionamiento (14c) de la pieza plana (8) corresponde al tamaño de la abertura de posicionamiento (14b) de la primera pieza de conexión (2).

12. Conector de elementos de batería según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos una pieza de conexión está con recocido blando y/o porque la pieza de unión (6) está total o parcialmente con recocido blando.

13. Conector de elementos de batería según la reivindicación 1, caracterizado porque la pieza de unión (6) en la sección longitudinal está estrechada en una parte que discurre esencialmente de manera perpendicular a la dirección de extensión.

14. Conector de elementos de batería según la reivindicación 1, caracterizado porque la pieza de unión (6) en la sección longitudinal presenta al menos dos radios de curvatura superiores a 9 2.

15. Conector de elementos de batería según la reivindicación 1, caracterizado porque la pieza de unión (6) presenta nervios (6a) distanciados uno de otro y/o porque los nervios (6a) son coplanares al menos con respecto al lado (B) opuesto a la batería de la primera pieza de conexión (2) y/o de la segunda pieza de conexión (4) y/o porque los nervios (6a) están conformados de manera que sobresalen del plano al menos de una pieza de conexión (2, 4) y/o porque los nervios (6a) están conformados por medio de uno de los procedimientos:

A) estampado,

B) corte,

C) corte por láser,

D) corte por chorro de agua

a partir de la pieza de unión (6).

16. Procedimiento para la fabricación de un conector de elementos de batería según la reivindicación 1

- conformar una primera pieza de conexión (2) de un material eléctricamente conductor,

- conformar una segunda pieza de conexión (4),

- conformar en forma de Z en la sección longitudinal una pieza de unión (6) que une las piezas de conexión de manera que la pieza de unión es elástica en al menos dos direcciones espaciales, en el que la pieza de unión (6) presenta en la sección longitudinal al menos una cresta de la onda y un seno de la onda, y en el que la cresta de la onda y el seno de la onda se encuentran respectivamente fuera del plano al menos de una de las piezas de conexión,

- unir de manera accionada por adherencia de materiales una pieza plana (6) formada de un material eléctricamente conductor a un lado (A) dirigido a un borne de batería de la segunda pieza de conexión (4).

17. Sistema de

- al menos dos baterías (2) dispuestas una junto a otra con polos contrarios, en el que están dispuestos bornes de batería (22, 24) de polos contrarios respectivamente de dos baterías (2) sujetos a tolerancia en una zona de conexión (26) y en el que los bornes de batería (22) de una primera polaridad están formados de un primer material eléctricamente conductor y los bornes de batería (24) de una segunda polaridad están formados de un segundo material eléctricamente conductor y

- al menos un conector de elementos de batería según la reivindicación 2, que está unido con una primera pieza de conexión (2) en unión material con un primer borne de batería (22) de una primera polaridad de una primera batería (2) y está unido con la pieza plana (6) en unión material con un segundo borne de batería (24) asignado al primer borne de batería (22) de una segunda polaridad de una segunda batería (2).