NL9420010A - Batterijpakket en werkwijze voor het maken daarvan. - Google Patents

Description

Batteriinakket en werkwijze voor het maken daarvan.

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op batterijcelpakket-ten en meer in het bijzonder op een batterijpakketconstructie.

Batterijpakketten of eenheden voor draagbare inrichting, zoals tweeweg radio's, bevatten kenmerkend een aantal cellen waarvan de contacten alle met elkaar binnen een behuizing zijn gelast of gesoldeerd. De individuele cellen zijn onderling verbonden onder gebruikmaking van bladme-taallippen die aan de celklemmen puntgelast zijn. Gewoonlijk zijn dan de doorverbonden cellen puntgelast aan een flexibele schakeling en vervolgens in een batterijhuis ingevoerd. Deze werkwijze van vervaardiging wordt met behulp van ondoelmatige samenvoegingsprocedures en onnodige onderdelen en arbeid teweeggebracht resulterend in bovenmatige kosten van vervaardiging en compromitterende betrouwbaarheid.

Door consumenten aangebrachte batterijen voor consumentenelektronica, zoals camera's, radio's, cd-spelers, enz., hebben kenmerkend verend geladen contacten aan een einde en metalen contacten gekoppeld met het tegenovergestelde einde van de primaire cellen. Voor door consumenten aangebrachte batterijpakketten zijn de extra schakelingen niet nodig die kenmerkend in batterijpakketten worden gevonden. Batterijpakketten voor draagbare radio's zullen gewoonlijk weerstanden, thermistoren, dioden en andere componenten bevatten die het mogelijk maken dat de batterijpakketten herlaadbaar en/of intrinsiek veilig zijn. Door consumenten aangebrachte batterijcompartimenten kunnen derhalve slechts geperst metaal op het huis hebben en elektrische verliezen tussen batterijcellen en schakelingen is in deze toepassingen van weinig belang.

Andere batterijpakketten, die of door de consument zijn aangebracht of door de fabrikant zijn voorzien en afgedicht bevatten kenmerkend een aantal cellen die met krimp in een kunststof huis tezamen zijn gewikkeld of gepakt. Vele van deze cellen zijn opnieuw kenmerkend met elkaar elektronisch gekoppeld door staallippen aan ongelijke klemmen (positieve en negatieve) op afzonderlijke cellen te lassen. De gelaste cellen worden vervolgens met krimp tezamen gewikkeld en in een huis ingébracht. Deze procedure van samenvoeging is weer ondoelmatig, resulterend in een overmatige arbeid en vervaardigingskosten.

De aandrijving om het gewicht in elektronische consumentenprodukten te reduceren heeft nu invloed op de samenvoeging van batterijpakketten evenals de aandrijving om het gemak te verhogen van samenvoeging of vermogen van vervaardiging van batterijpakketten. Het vermogen daarom om eigenschappen te integreren in minder componenten en onderdelen is van kritisch belang bij de reductie van het aantal stappen van samenvoeging. Er bestaat daarom een behoefte aan een batterijpakket dat de geschiktheid verschaft van door consumenten ingevoerde batterijpakketten, dat een reductie verschaft in gewicht, en een grotere doelmatigheid en verminderde kosten van samenvoeging en vervaardiging mogelijk maakt.

De uitvinding zal nader worden toegelicht met verwijzing naar de tekeningen, waarin:

Figuur 1 een perspectivisch aanzicht is van een batterijpakket;

Figuur 2 een perspectivisch aanzicht is van een batterijpakket volgens een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Figuur 3 een perspectivisch aanzicht is van een batterijpakket volgens een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Figuur 4 een perspectivisch aanzicht is van een batterijpakket volgens een derde uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Figuur 5 een uit elkaar getrokken aanzicht is van de wand 310 genomen volgens de lijnen A-A in figuur 4;

Figuur 6 een uit elkaar getrokken aanzicht is van een eerste uitvoeringsvorm van een bevestigingsmechanisme volgens de uitvinding;

Figuur 7 een uit elkaar getrokken aanzicht is van een tweede uitvoeringsvorm van een bevestigingsmechanisme volgens de uitvinding;

Figuur 8 een uit elkaar getrokken aanzicht is van een derde uitvoeringsvorm van een bevestigingsmechanisme volgens de uitvinding;

Figuur 9 een perspectivisch aanzicht is van een batterijpakket volgens een vierde uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Figuur 10 een uit elkaar getrokken aanzicht is van een uitlijnmechanisme volgens de uitvinding;

Figuur 11 een dwarsdoorsnede-aanzicht is van het batterijpakket volgens de lijnen B-B van figuur 9; en

Figuur 12 een andere uitvoeringsvorm is van het dwarsdoorsnede-aanzicht van figuur 11.

Gederailleerde beschrijving van een voorkeursuitvoeringsvorm

Een batterijpakket of eenheid bevat een eerste huisorgaan met een geïntegreerd vergrendelkenmerk, een kopframe dat losneembaar gemonteerd is aan het eerste huisorgaan, een aantal cellen voor invoering in het kopframe en eerste huisorgaan, een schakeling op het kopframe om het aantal cellen te koppelen en om laad en voedingscontacten te verschaffen, en een tweede huisorgaan dat in hoofdzaak laminair verloopt en aanhech- tend aan het eerste huisorgaan is bevestigd.

In figuur 1 is een perspectivisch aanzicht getoond van een batterij-pakket 10 dat beschreven is in de Amerikaanse octrooiaanvrage 07/848465, getiteld Weldless Battery Pack, ingediend op 9 maart 1992 door Mark S. Bresin, toegewezen aan de huidige rechtverkrijgende Motorola Ine., en hierin door verwijzing opgenomen. Het batterijpakket 10 bevat een huis met een topgedeelte 2 en een bodemgedeelte 4. De huisgedeelten zijn bij voorkeur zodanig geconstrueerd dat ze in elkaar snappen. Op alternatieve wijze kunnen de huisgedeelten ook ultrasoon aan elkaar gelast zijn. Het tophuisorgaan 2 bevat eveneens een vergrendelelement 3 dat samenwerkt met een verzonken gebied 5 ia het bodemgedeelte 4 om de losneembare koppeling van het batterijpakket 10 aan een (niet aangegeven) radio mogelijk te maken. Binnen de huisgedeelten 2 en 4 ligt een kopframe 11 (voor het houden van de cellen 12) dat losneembaar in ten minste één van de huisgedeelten is gemonteerd.

In figuur 2 is een perspectivisch aanzicht getoond van een batterijpakket 100 volgens de onderhavige uitvinding. Het batterijpakket 100 bevat bij voorkeur een eerste huisorgaan 104 met een vergrendelelement 103 dat in het eerste huisorgaan 104 is opgenomen of geïntegreerd. Vervolgens is een kopframe 111 in het eerste huisorgaan 104 gemonteerd. Het kopframe is bij voorkeur in het eerste huisorgaan gesnapt via de groef 150 in het kopframe en de corresponderende rail 152 binnen het huisorgaan 104. Op alternatieve wijze kan het kopframe 111 evengoed zijn geïntegreerd als onderdeel van het eerste huisorgaan 104. Een andere optie is om het kopframe 111 ultrasoon te lassen aan het eerste huisorgaan 104. Batterijcellen die positief en negatieve klemmen 114 en 113 resp. hebben worden dan georiënteerd en in het kopframe 111 ingevoerd. Schakelingsmid-delen, die bij voorkeur (niet aangegeven) weerstanden, polyschakelaars (130) en thermistoren (40) bevatten, zijn gemonteerd op het kopframe 111 en verschaffen laad- en voedingscontacten en de geschikte schakeling voor het op veilige wijze laden van de herlaadbare batterijpakketten zoals bekend is in de techniek. Op alternatieve wijze kunnen de schakelingsmid-delen een flexschakeling bevatten die enige componenten heeft zoals weerstanden, polyschakelaars en thermistoren, en die verder de cellen onderling verbindt. Uiteindelijk wordt bij voorkeur een twee huisorgaan 102 aanhechtend bevestigd aan het eerste huisorgaan. Om de reductie in gewicht te maximaliseren is het tweede huisorgaan 102 bij voorkeur een laminair stuk van kunststof, zoals polycarbonaat met kleefmiddel aan zijn inwendig oppervlak voor aanhechting aan het eerste huisorgaan 104. Op alternatieve wijze kan het tweede huisorgaan 102 ultrasoon zijn gelast aan het eerste huisorgaan 104. Additioneel kan het tweede huisorgaan 102 dienen als label voor de batterij 100.

In figuur 3 is een alternatief batterijpakket 200 overeenkomstig de uitvinding getoond. Het pakket 200 bevat een eerste huis 202 bij voorkeur met snapelementen 204 die integraal in het eerste huis zijn gevormd. Een aantal cellen 206, die bij voorkeur vooraf in een celpakket zijn verpakt, wordt binnen de snapelementen 204 geplaatst en vastgehouden. Het celpakket bevat bij voorkeur een flexschakeling 212 die een verdere doorverbinding tussen cellen, contacten en andere vereiste componenten, zoals weerstanden en thermistoren (niet aangegeven), verschaft. Uiteindelijk wordt een tweede huisorgaan 220 bovenop het celpakket 206 geplaatst dat aan het eerste huisorgaan 202 snapt. Het tweede huisorgaan heeft bij voorkeur openingen 214 om door de snapelementen 204 te worden vastgehouden. Additioneel zijn openingen 216 in het tweede huisorgaan gevormd om contactpunten mogelijk te maken wanneer de op de flexschakeling 212 aangegeven contacten binnen de openingen 216 worden gevoerd. Op soortgelijke wijze heeft het eerste huisorgaan 202 openingen 205 die de invoer van op de flexschakeling 212 getoonde contactpunten mogelijk maken. Optioneel kan een verdere integriteit aan het batterijpakket 200 worden verschaft door dubbelzijdig hechtmiddel (208) zoals band, tussen het binnengedeelte van het eerste huis en de bodem van het celpakket 206 te gebruiken en door dubbelzijdig hechtmiddel (207) tussen het binnengedeelte van het tweede huis 220 en de bovenzijde van het celpakket 210 te gebruiken.

In figuur 4 is een derde uitvoeringsvorm van een batterijpakket overeenkomstig de uitvinding getoond. Het batterijpakket bevat in het algemeen een basisgedeelte of buitendoos 302 voor het houden van de batterij cellen 304. Het zal duidelijk zijn dat de batterij 304 elke willekeurige flexstroken of schakeling beschreven in de eerdere uitvoeringsvorm zal bevatten. Teneinde de batterij 304 binnen de buitendoos te houden kunnen één of meer lagen van hechtmateriaal 306 worden gebruikt. Hechtmiddel 306 kan bijvoorbeeld een lijmmiddel of enige vorm van dubbelzijdige band zijn. De hechtlaag 306 kan worden gebruikt om de batterij 304 aan het buitenhuis 302 te bevestigen. Ook kan een andere hechtlaag 306 worden gebruikt bovenop de batterij om een binnendoos 308 te bevestigen teneinde de batterij 304 binnen de buitendoos 302 vast te houden.

In het algemeen is de buitendoos 308 geschikt om over een wand 310 te passen die zich in het algemeen uitstrekt rond de omtrek van de buitendoos 302. De wand 310, het opleg of steunelement 311 en elk hechtmid- del 306, dat kan worden gebruikt, verhinderen dat de batterij 304 gaat schuiven binnen de buitendoos 302. De binnendoos 308 bestaat uit een gegoten of geperst thermogevormd kunststofmateriaal of enig ander geschikt materiaal. Bij voorkeur bevat de binnendoos 308 een in de thermo-gevormde kunststof integraal gevormde label. De wand 310 bevat bij voorkeur een energiegeleider (director) 312 die in detail in de dwarsdoorsnede van figuur 5 genomen langs de lijn A-A van figuur 4 is aangegeven. De energiegeleider 310 wordt met behulp van een ultrasone bindingstechniek gebruikt. In het bijzonder kan een schoudergedeelte 314 van de buitendoos 308 ultrasoon worden gebonden aan de energiegeleider 312. De ultrasone binding kan langs de gehele wand 310 of bij geselecteerde gedeelten zoals nodig worden teweeggebracht. Elk ultrasoon bindingsmechanisme, dat in de techniek bekend is, kan worden gebruikt.

Een bevestigingsmechanisme bevat eveneens een aantal lipgedeelten 316 die rond de basis van de wand 310 zijn geplaatst om de binnendoos 308 aan de buitendoos 302 te bevestigen. Corresponderende opneemgedeelten 318 langs een voet 320 zijn in de buitendoos 308 opgenomen. Een verscheidenheid van uitvoeringsvormen voor vergrendeling 3l6/opneemgedeelte 320 zijn in detail met verwijzingen naar figuren 6 tot 8 beschreven. Uiteindelijk kan een hechtmateriaal rond de voet 310 zijn geplaatst om de binnendoos 308 aan de buitendoos 302 te bevestigen. Elke of willekeurige combinatie van de hechtbinding, ultrasone binding en vergrendeling kan worden gebruikt .

In figuur 6 is een uit elkaar getrokken aanzicht van een eerste uitvoeringsvorm van een bevestigingsmechanisme getoond. Het bevestigingsmechanisme bevat een lip 322 die in het algemeen in een dimpel 324 is ingevoerd. Het bevestigingsmechanisme van figuur 6 kan bijvoorbeeld worden gebruikt om de positie van de binnendoos 308 ten opzichte van de buitendoos 302, bij het ultrasoon binden, aan te houden.

In figuur 7 is een uit elkaar getrokken aanzicht van een tweede uitvoeringsvorm van een bevestigingsmechanisme getoond. Het bevestigingsmechanisme bevat een lipgedeelte 326 om een nok 328 van de buitendoos 308 tegen te houden. Het bevestigingsmechanisme van figuur 6 kan ook worden gebruikt om de positie van de binnendoos 308 ten opzichte van de buitendoos 302 bij ultrasoon binden vast te houden.

Uiteindelijk is in figuur 8 een uit elkaar getrokken aanzicht van een derde uitvoeringsvorm van een bevestigingsmechanisme getoond. Het bevestigingsmechanisme bevat een vergrendeling 330 voor het op positieve wijze aangrijpen van een gat 332 dat binnen de basis 318 van de buiten- doos 308 is geplaatst. In het bijzonder bevat de vergrendeling 330 twee gedeelten die kunnen worden samengedrukt om het gat 330 aan te grijpen. Het zal echter duidelijk zijn dat andere typen van vergrendelmechanismen, die gewoonlijk binnen de techniek bekend zijn kunnen worden gebruikt om op positieve wijze de bovendoos aan te grijpen.

In figuur 9 is nu een perspectivisch aanzicht van een batterijpakket overeenkomstig een vierde uitvoeringsvorm van het batterijpakket getoond. Het batterijpakket bevat in het algemeen een buitendoos 4 02 die geschikt is om een batterijcellen 404 te houden. Teneinde de batterij 404 binnen de buitendoos 402 te houden kan een hechtmateriaal 406 aan elke zijde van de batterij worden gebruikt. Hechtmateriaal 406 kan bijvoorbeeld een lijmmiddel of enige vorm van dubbelzijdige band zijn. Uiteindelijk is een binnendoos 408 opgenomen om de batterij 4θ4 binnen de buitendoos 402 vast te houden.

Ongelijk aan de uitvoeringsvorm van figuur 4 bevat de uitvoeringsvorm van figuur 9 geen wand 310 °m de batterij te weerhouden van binnen de buitendoos te schuiven en om een energiegeleider te verschaffen teneinde een ultrasone binding aan de schouder van de buitendoos mogelijk te maken. Veeleer wordt een energiegeleider 4l0 voorzien langs het oppervlak van de buitendoos 402 om een ultrasone binding aan de voet 412 van de buitendoos 408 te verschaffen. De ultrasone binding kan worden aangebracht langs de gehele energiegeleider 410 of in gekozen gedeelten.

De buitendoos 402 kan optioneel een uitlijnlip 4l4 hebben om een juiste positionering van de binnendoos 408 ten opzichte van de buitendoos 402 tijdens de ultrasone binding mogelijk te maken. Het uitlijnmechanisme is in detail in figuur 10 getoond. De voet 412 bevat een nok 415 voor het opnemen van de lip 4l4. Uiteindelijk kunnen positioneergeleide-elementen 4l6 op selectieve wijze zijn geplaatst om de vervaardiging van de batterij te ondersteunen. De uitlijnmechanismen 4l6 zijn in detail in de dwarsdoorsnede-aanzichten van de figuren 11 en 12 genomen volgens de lijnen B-B van figuur 9 getoond.

In figuur 11 is nu een dwarsdoorsnede-aanzicht gegeven genomen volgens de lijnen B-B van figuur 9 van de uitlijning van de binnendoos 408 binnen de buitendoos 402 en de ultrasone binding bij de energiegeleider 410. In het bijzonder verschaft het positioneergeleide-element 4l6 een referentiepunt voor de binnendoos 408. Additioneel kan een ophoging 4l8 zijn opgenomen om beweging van de voet 412 van de binnendoos 408 tijdens ultrasone binding te verhinderen. Dat wil zeggen, omdat de energiegeleider langs een schuin gedeelte van de buitendoos 402 is geplaatst, wordt de voet 412, die normaal horizontaal verloopt, in een schuine positie tijdens de ultrasone binding gedwongen. Dienovereenkomstig verhindert de verhoging 412 een beweging van de voet 4l2 weg van het positioneergelei-de-element 4l6. Ofschoon de voet 412 is aangegeven gepositioneerd te zijn in een bepaalde plaats langs de buitendoos 402 zal het duidelijk zijn dat de energiegeleider 410 op elke plaats langs de wand 410 kan zijn gepositioneerd.

In figuur 12 is een andere uitvoeringsvorm aangegeven die een nivelleer of horizontaal oppervlak 420 heeft waarin de energiegeleider 410 is opgenomen. Het horizontale oppervlak 420 verhindert dat de voet 412 naar een schuine positie tijdens ultrasone binding wordt gedwongen.

Resumerend, vermindert de onderhavige uitvinding de complexiteit van vervaardiging en het gewicht van de voltooide batterij. In het bijzonder kan een combinatie van ultrasone binding en hechtbinding het gewicht en complexiteit van de inrichting verminderen. Een wand kan de batterij vasthouden. Een energiegeleider, die in de bovenzijde van de wand is geplaatst om de cellen van de batterij te houden kan een gebied verschaffen voor ultrasone binding. Een binnendoos kan over de wand zijn gepositioneerd om de batterij af te dichten. Een schouder van de binnendoos kan ultrasoon gebonden zijn aan de energiegeleider aan de bovenzijde van de wand. Op alternatieve wijze kan de wand worden vervangen door een energiegeleider die op de buitendoos is gepositioneerd waarin een voet van de binnendoos ultrasoon is gebonden aan de energiegeleider.

Dienovereenkomstig vermindert de onderhavige uitvinding de complexiteit en kosten in vergelijking met bekende inrichtingen.

Claims (10)

1. Batterijpakket bevattende ten minste een cel, omvattende een buitendoos voor het opnemen van de ten minste ene cel, waarbij de buitendoos een binnenoppervlak heeft; een bindingoppervlak geplaatst op het binnenoppervlak van de buitendoos; een binnendoos voor het inkapselen van de ten minste ene cel binnen de buitendoos en met een oppervlak voor binding aan het binnenoppervlak van de buitendoos; en een aan het bindingoppervlak voorziene verbinding om de binnendoos binnen de buitendoos te bevestigen aan de buitendoos.

2. Batterijpakket volgens conclusie 1, waarin de binnendoos gegoten thermogevormd kunststof is met een schoudergedeelte en een voetgedeelte, waarbij de binding aan het voetgedeelte is voorzien.

3- Batterijpakket volgens conclusie 1, waarin het bindingoppervlak een energiegeleider bevat voor ultrasone binding aan de binnendoos.

4. Batterijpakket volgens conclusie 1, waarin het bindingoppervlak een wand om de batterij te houden bevat.

5. Batterijpakket bevattende ten minste één cel, omvattende; een buitendoos met een binnenoppervlak en een van het binnenoppervlak uitstekende wand voor het opnemen van de ten minste ene cel; een op de buitendoos geplaatst bindingoppervlak; en een binnendoos voor het bedekken van de wand en ten minste een cel, waarin de binnendoos is gebonden aan het bindingoppervlak van de buitendoos.

6. Batterijpakket volgens conclusie 5, waarin het bindingoppervlak een energiegeleider bevat voor ultrasone binding aan de binnendoos.

7. Batterijpakket bevattende ten minste één cel, omvattende: een buitendoos voor het opnemen van de ten minste ene cel; een energiegeleider geplaatst langs een binnenoppervlak van de buitendoos; en een binnendoos voor het inkapselen van de ten minste ene cel binnen de buitendoos, waarbij de binnendoos een voetgedeelte heeft dat geplaatst is over de energiegeleider, en waarbij het voetgedeelte ultrasoon aan de energiegeleider is gebonden.

8. Werkwijze voor het vormen van een batterijpakket omvattende de stappen van: het vormen van een bindingoppervlak langs een binnenoppervlak van een buitendoos; het positioneren van ten minste een cel binnen het bindingoppervlak van de buitendoos van het batterijpakket; het inkapselen van de ten minste ene cel binnen de buitendoos met een binnendoos, waarbij de binnendoos een bindingoppervlak heeft dat correspondeert met het bindingoppervlak van de buitendoos; en het binden van het corresponderende bindingoppervlak van de binnendoos aan het bindingoppervlak van de buitendoos.

9. Batterijpakket volgens conclusie 8, waarin de stap van het binden van het corresponderende bindingoppervlak van de binnendoos aan het bin-nenoppervlak van de buitendoos het aanbrengen omvat van een ultrasone binding op een voet van de binnendoos aan een op de buitendoos gepositioneerde energiegeleider.

10. Batterijpakket bevattende ten minste een cel, omvattende; een buitendoos met een van een binnenoppervlak daarvan uitstekende wand voor het opnemen van de ten minste ene cel; een energiegeleider gepositioneerd langs een binnenoppervlak van de buitendoos naast de wand; en een binnendoos gevormd uit een thermogevormde kunststof in hoofdzaak overeenkomend met de vorm van de wand en voor het inkapselen van de ten minste ene cel binnen de buitendoos, waarbij de binnendoos een over de energiegeleider gepositioneerd voetgedeelte heeft dat ultrasoon aan de energiegeleider is gebonden.