europeisk patentskrift

Transkript

1 (12) Oversettelse av europeisk patentskrift (11) NO/EP B1 (19) NO NORGE (1) Int Cl. H01M 2/ (06.01) H01M /0 (06.01) Patentstyret (21) Oversettelse publisert (80) Dato for Den Europeiske Patentmyndighets publisering av det meddelte patentet (86) Europeisk søknadsnr (86) Europeisk innleveringsdag (87) Den europeiske søknadens Publiseringsdato () Prioritet.0.14, US, (84) Utpekte stater AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR (73) Innehaver Exelis Inc., 160 Tysons Boulevard, Suite 1700, McLean, VA 222, USA (72) Oppfinner Hutchings, James Ernest, 1 Christian Avenue, Roanoke, VA 24012, USA Thorsen, Daniel M., 8 Stayman Road, Roanoke, VA 24019, USA Bandy, Gregory Seth, 732 Scarlet Oak Drive, Roanoke, VA 24019, USA Sadler, John Thomas, 47 Phyllis Road, Roanoke, VA 24012, USA Wenger, Kimberly Ann, 232 Deer Haven Drive, Ponte Vedra Beach,FL 382, USA (74) Fullmektig Curo AS, Industriveien 3, 7080 HEIMDAL, Norge (4) Benevnelse Batteripakke (6) Anførte publikasjoner JP-A JP-A JP-A JP-A US-A

2 1 Beskrivelse TEKNISK FELT [001] Denne oppfinnelsen gjelder generelt en batteripakke som er spesielt egnet for drift ved eller under - C. BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN 1 [002] I en tradisjonell batteripakke huses et flertall sylindriske, forseglede, alkaliske batterier i en innkapsling. Terminalene til batteriene er elektrisk koblet i serie eller parallell med hverandre gjennom en terminalplate eller lignende. [003] Tradisjonelle batteripakker er ikke ordinært egnet for drift i kalde temperaturer. Batteriene inne i batteripakkene er ordinært adskilte fra hverandre med en avstand på ¼ til ½ av batteridiameteren, slik at, i drift, varmen som genereres av et batteri ikke direkte ledes til tilliggende batterier og den genererte varmen fra batteriene raskt stråler ut av batteripakken. I et kaldt miljø som opprettholdes f.eks. ved eller under - C, reduseres batterispenningen og følgelig batterilevetiden raskt ettersom batteriene avgir termisk energi til atmosfæren. [004] Lang batterilevetid reduserer kostnaden ved å eie et produkt og reduserer vedlikeholdsbehovene. I lys av det foregående er det et kontinuerlig behov for ytterligere utvikling og raffinering av batteripakker med tanke på batterilevetid, termisk håndtering, ytelse, vekt, kostnad og produksjonsvennlighet. [00] US 0/ A1 fremviser et oppladbart støvsugersystem som har en batteripakke. JP A fremviser også en batteripakke. SAMMENDRAG AV OPPFINNELSEN 2 [006] En batteripakke ifølge oppfinnelsen omfatter: et batterirom; en terminalplate posisjonert inne i batterirommet for å holde minst to batterier inne i batterirommet; og et deksel for lukking av batterirommet, hvori, ved lukking av batterirommet med dekselet, dekselet er konfigurert for å innrette en ekstern overflate for ett av de minst to batteriene mot en ekstern overflate for et annet av de minst to batteriene for å etablere både fysisk og termisk kontakt mellom de minst to batteriene

3 hvori dekslet omfatter et sjikt montert på dekselet, hvori, ved lukking av batterirommet med 2 dekselet, sjiktet til dekslet posisjoneres for å innrette en ekstern overflate for ett av de minst to batteriene mot en ekstern overflate for et annet av de minst to batteriene, og sjiktet er sammensatt av et termisk isolerende material. [007] Disse og andre aspekter ved den foreliggende oppfinnelsen vil fremgå av den detaljerte etterfølgende diskusjonen betraktet sammen med tegningene. Det skal forstås at den etterfølgende diskusjonen er bare ment å illustrere den foretrukne utførelsesformen av den foreliggende oppfinnelsen. Imidlertid er den foreliggende oppfinnelsen ikke begrenset til den illustrerte utførelsesformen, men er utelukkende begrenset av kravene vedlagt denne spesifikasjonen. KORT BESKRIVELSE AV FIGURENE [008] Oppfinnelsen forstås best fra den etterfølgende detaljerte beskrivelsen når den leses sammen med de vedlagte tegningene. Det fremheves, i samsvar med vanlig praksis, at de ulike 1 trekkene ikke er skalert. Omfattet i tegningene er følgende figurer: FIG. 1 viser et perspektivriss av en tom batteripakke rotert til en åpen posisjon (batterier utelatt), i samsvar med et eksempel på en utførelsesform av oppfinnelsen. FIG. 2 viser et tverrsnittsriss av batteripakken i Figur 1 som er fylt med batterier og illustrert i en lukket posisjon. DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN [009] Henviser generelt til figurene, og i samsvar med ett aspekt av oppfinnelsen, omfatter en 2 batteripakke 8 et batterirom 11, en terminalplate 13 posisjonert inne i batterirommet 11 for å holde minst to batterier inne i batterirommet 11, samt et deksel 12 for lukking av batterirommet 11, hvori, ved lukking av batterirommet 11 med dekselet 12, dekselet 12 er konfigurert til å innrette en ekstern overflate for ett av de minst to batteriene mot en ekstern overflate for et annet av de minst to batteriene for å etablere både fysisk og termisk kontakt mellom de minst to batteriene. [00] Henviser nå til Fig. 1 og 2, hvor Fig. 1 viser et perspektivriss av en tom batteripakke 8 som er vist rotert til en åpen posisjon, i samsvar med et eksempel på en utførelsesform av oppfinnelsen. Fig. 2 viser et tverrsnittsriss av batteripakken 8 i Fig. 1 som er fylt med alkaliske batterier A-C (referert kollektivt til som batterier ) og illustrert i en lukket posisjon.

4 3 Batteripakken beskrevet heri gjennom et ikke-begrensende eksempel, eller modifiserte versjoner derav, kan brukes i et hjelm-montert mørkesyn-system eller andre elektroniske innretninger. [0011] Batteripakken 8 omfatter en innkapsling som generelt omfatter et toppdeksel 12 som er dreibart koblet til et bunndeksel 14 langs en rotasjonsakse A gjennom hengsler 16. Toppdekselet 12 dreier mellom en åpen posisjon (Fig. 1)ogen lukket posisjon (Fig. 2).I den lukkede posisjonen til dekselet 12 definerer dekslene til innkapslingen et lukket batterirom 11. [0012] Toppdekselet 12 omfatter en toppvegg og en sidevegg 2 som strekker seg på tvers av hele dens omkrets. Veggene til dekselet 12 definerer en indre region med åpen ende. Sideveggene 2 til deksel 12 omfatter en tetningsoverflate 27 som er posisjonerbar mot en tetning 24 i den lukkede posisjonen av innkapslingen, slik at tetningen 24 presses sammen mot tetningsoverflaten 27. Omkretsen til toppdekselet 12 er hovedsakelig rektangulær, men kan ha enhver ønsket form. Toppdekselet 12 forsegler batterirommet 11 til bunndekslet 14 når det er rotert til en lukket posisjon (se Fig. 2). [0013] Bunndekselet 14 omfatter en toppvegg og en sidevegg 21 som strekker seg på tvers av dets omkrets. Veggene til dekselet 14 definerer en indre region med åpen ende. Den åpne indre regionen til bunndekselet 14 definerer et batterirom 11 med åpen ende for lagring av et eller flere batterier. Omkretsen til bunndekselet 14 er hovedsakelig rektangulær, men kan ha enhver ønsket form som komplimenterer formen til toppdekselet 12. [0014] Sideveggen 21 til dekselet 14 definerer en tetningsoverflate 23 som engasjeres med tetningen 24. En forhåndsdefinert spalte er definert mellom tetningsoverflaten 23 for bunndekselet 14 og tetningsoverflaten 27 for toppdekselet 12. Elastisk radiell tetning 24 er posisjonert mellom tetningsoverflatene 23 og 27 for å hindre unnslippelsen av termisk energi i form av varme fra det lukkede batterirommet 11 til innkapslingen, så vel som for å hindre introduksjon av fluid eller andre forurensende stoff inn i batterirommet 11 til innkapslingen. [001] En hylse 22, i form av et rektangulært spor, er definert rundt omkretsen til den utad vendte tetningsoverflaten 23 for sideveggen 21. Radiell tetning 24 er montert i hylsen 22. Når dekslet 12 er rotert til en lukket posisjon presses den radielle tetningen 24 sammen i en nedad rettet retning (som vist) for å hindre unnslippelsen av termisk energi i form av varme fra den forseglede indre innkapslingen og introduksjon av fluid eller andre forurensende stoff inn i det forseglede indre av innkapslingen. [0016] En fleksibel låsetapp 26 strekker seg fra sideveggen 2 til toppdekselet 12. Den fleksible låsetappen26 erkonfigurert forutløsbartilpasning med en rektangulær spalte 28 definert på sideveggen 21 av bunndekselet 14. Positiv inngripen mellom låsetappen 26 og spalten 28 låser dekslene 12 og 14 sammen. I tillegg, ved inngripen av tappen 26 med spalten 28, som vist i Fig. 2, presses tetningen 24 mot tetningsoverflaten 27 for toppdekslet 12 og et isolerende sjikt 1 av

5 toppdekslet 12 påfører en nedad rettet kraft mot den sylindriske overflaten til batteriet B Låsetappen 26 kan frigjøres fra spalten 28 ved forflytting av den frie enden av låsetappen 26 mot sideveggen 21 til bunndekselet 14 og rotering av enten dekselet 12 eller 14 til en åpen posisjon. [0017] Det isolerende sjiktet 1 er montert til en toppoverflate av toppdekselet 12. I lukket posisjon av innkapslingen, som vist i Fig. 2, påfører det isolerende sjiktet 1 en nedad rettet kraft på batteriet B, hvilket fører til at den sylindriske overflaten til batteri B bæres på de sylindriske overflatene til batteriene A og C. Den sylindriske eksterne overflaten til batteriet Bkommeri linjekontakt C, langs dets lengdedimensjon, med de sylindriske eksterne overflatene til tilliggende batterier A og C, slik at termisk energi kan ledes mellom batteriene via linjekontaktene C. Tykkelsesdimensjonen til sjiktet 1 er skreddersydd for å etablere den fysiske linjekontakten C blant batteriene samtidig som tapp 26 tillates å låses i spalte 28. Et annet eksempel på en utførelsesform som ikke er fremvist heri, er unnlatelse av det isolerende sjiktet 1 og at dekselet 12 bæres direkte på den sylindriske overflaten til batteriet B for å oppnå et lignende resultat. [0018] Terminalplaten 13 monteres inn i bunndekselet 14. Terminalplaten 13 etablerer en elektrisk kobling med terminalene for batteriene. Batteriterminalene er elektrisk koblet i serie eller parallell med hverandre gjennom terminalplaten 13. Terminalplaten omfatter halvsylindriske fordypninger 17A-C, hvilke hver har en størrelse for å holde et enkelt batteri. I motsetning til tradisjonelle terminalplater er de halvsylindriske fordypningene 17A-C for terminalplaten 13 utformet for å etablere en fysisk linjekontakt C mellom batteriene, som vist i Fig. 2. Den halvsylindriske fordypningen 17B er posisjonert ved en forhøyning som er nærmere toppdekselet 12, sammenlignet med forhøyningen for de halvsylindriske fordypningene 17A og 17C, slik at sjiktet 1 bæres på batteriene B og C. De halvsylindriske fordypningene 17A og 17C er valgfritt posisjonertved samme forhøyning inne i innkapslingen. [0019] Det skal forstås at batteriene kan ha enhver spesiell størrelse, type, stil eller form og er ikke begrenset til det som er vist. Det følger at størrelsen, formen og konfigurasjonen til de halvsylindriske fordypningene 17A-17C kan variere fra det som er vist og beskrevet for å tilpasses batterier av ulike størrelser og former. [00] Et isolasjonssjikt 19 er montert til bunndekselet 14 og posisjonert under terminalplaten 13 for å isolere bunnenden av innkapslingen, og følgelig, hindre overføringen av termisk energi ut av batterirommet 11 til innkapslingen. Som beskrevet i det følgende, holde igjen termisk energi inne i batterirommet 11 av innkapslingen øker temperaturen til batteriene, hvilket forbedrer deres levetid ved kalde temperaturer. [0021] Batterier genererer joule-varme og reaksjonsvarme gjennom en kjemisk reaksjon som følger utladning. Desto større elektrisk kapasitet desto mer termisk energi genereres, og siden

6 batteriet er forseglet, er strålingen av varme til utsiden av batteriet dempet og termisk 1 2 energi i form av varme akkumulerer inne i batteriet. Ved å holde batteriene i både fysisk og termisk kontakt stråler ikke varme som er produsert av batteriene ut av batteripakken og i stedet er ledet til tilliggende batterier, derigjennom hever temperaturen for alle batteriene. [0022] Opprettholdelse av batterier ved en høyere temperatur øker deres levetid ved kalde temperatur, så som f.eks. - C. I motsetning, i tradisjonelle batteripakker er batterier inne i batteripakken ikke posisjonert i direkte fysisk kontakt, slik at, under drift, ledes ikke varmen generert av et batteri til tilliggende batterier og varmen produsert av batteriene stråler raskt ut igjennom batterirommet. [0023] I tillegg til de foregående termiske håndteringstrekkene av batteripakken 8 omfatter batteripakken 8 de følgende ytterligere termiske isolasjonsforsyningene, det vil si: uniforme tetningsegenskaper for innkapslingen og isolerende sjikt (ikke vist) som påføres over batteriene. [0024] Med hensyn til de uniforme tetningsegenskapene av batteripakken 8 omfatter innkapslingen to hengsler 16 som er konfigurert til å innrette forflytning av toppdekselet 12 i forhold til bunndekselet 14 (eller motsatt) i X- eller Y-retningene. Med andre ord innretter hengslene 16 transvers endring av en rotasjonsakse A for innkapslingen langs X-aksen, så vel som aksiell endring av toppdekselet 12 langs rotasjonsaksen A (dvs. langs Y-aksen) når tetningen 24 presses sammen. Hengseldesignet tar fordel av kreftene påført av tetningen 24 når den presses sammen av toppdekselet 12, til senter av toppdekselet 12 på bunndekselet 14. Med andre ord introduserer tetningen 24 forflytning av toppdekselet 12 i X- og Y-retningene slik at en hovedsakelig uniform kompresjonskraft påføres langs lengden av tetningen 24. En mer uniform tetning assisterer i å holde varme generert av batterier inne i den forseglede indre regionen av innkapslingen. Ytterligere detaljer for de uniforme tetningsegenskapene til innkapslingen er beskrevet i US 12/887,892, som er tatt inn som helhet som referanse heri for alle formål. [002] Med hensyn til det isolerende sjiktet (ikke vist) som anvendes over batteriene så er sjiktet pakket rundt batteriene for å isolere disse batteriene. Sjiktet kan være sammensatt av en eller flere av de følgende materialene: aluminiumsteip, åpen celle polyuretanskum og/eller styropor. Isolerte batterier øker temperaturen til batteriene, hvilket øker deres levetid ved kalde temperaturer. [0026] Henviser nå til at materialene til innkapslingen, dekslene 12 og 14 er sprøytestøpte plastkomponenter. Terminalplaten 13 består av platemetall. Isolerende sjikt 1 består av et isolerende materiale, så som f.eks. styropor. Isolerende sjikt 19 består av 0,1 mm tykk flammehemmende polypropylen. Det skal forstås at de individuelle komponentene til innkapslingen

7 kan være sammensatt av ethvert material og være laget med enhver formingsprosses kjent for fagkyndige uten å gå utover omfanget til oppfinnelsen. 6

8 7 Patentkrav 1. En batteripakke (81) omfattende: et batterirom; 1 en terminalplate (13) posisjonert inne i batterirommet for å holde minst to batterier inne i batterirommet; og et deksel (12) for lukking av batterirommet, hvori, ved lukking av batterirommet med dekselet, dekselet er konfigurert til å innrette en ekstern overflate for ett av de minst to batteriene mot en ekstern overflate for et annet av de minst to batteriene for å etablere en både fysisk og termisk kontakt mellom de minst to batteriene, karakterisert ved at dekselet omfatter et sjikt (1) montert på dekselet, hvori, ved lukking av batterirommet med dekselet, sjiktet til dekselet er posisjonert for å innrette en ekstern overflate for ett av de minst to batteriene mot en ekstern overflate for et annet av de minst to batteriene, og sjiktet består av termisk isolerende material. 2. Batteripakke ifølge krav 1, hvilken videre omfatter minst tre batterier. 3. Batteripakke ifølge krav 1 eller 2, hvori sjiktet (1) er posisjonert for å kontakte en ekstern overflate for ett av de minst to batteriene. 4. Batteripakke ifølge ett av de foregående krav, videre omfatter et termisk isolerende sjikt posisjonert mellom batterirommet og terminalplaten. 2. Batteripakke ifølge ett av de foregående krav, hvilken videre omfatter et andre deksel som er dreibart montert til dekselet gjennom en hengsel, hvori dekslet dreier mellom en åpen posisjon og en lukket posisjon i forhold til det andre dekselet, og at batterirommet er lukket i lukket posisjon av dekselet. 6. Batteripakke ifølge krav, hvilken videre omfatter en elastisk tetning posisjonert mellom dekslene for å holde tilbake termisk energi som er produsert av batteriene inne i batterirommet av batteripakken. 7. Batteripakke ifølge krav eller 6, hvori hengslet hindrer forflyttende bevegelse av et deksel (12) 3 med hensyn til det andre dekselet for å oppnå uniform sammenpressing av tetningen langs lengden av tetningen.

9 8. Batteripakke ifølge ett av kravene til 7, hvori hengselet hindrer forflyttende bevegelse av et deksel (12) i forhold til det andre dekselet langs to ulike akser av batteripakken Batteripakke ifølge ett av de foregående krav, hvori terminalplaten (13) definerer minst to halvsylindriske fordypninger som hver er av en størrelse for å motta et batteri deri.. Batteripakke ifølge ett av de foregående krav, hvori terminalplaten (13) definerer minst tre halvsylindriske fordypninger som hver er av en størrelse for å motta et batteri deri, hvori en av de halvsylindriske fordypningene er posisjonert ved en ulik forhøyning i forhold til dekselet enn de andre halvsylindriske fordypningene. 11. Batteripakke ifølge ett av de foregående krav, hvori terminalplaten (13) definerer minst tre halvsylindriske fordypninger som hver er av en størrelse for å motta et batteri deri, hvori en av de halvsylindriske fordypningene er posisjonert ved en ulik forhøyning i forhold til dekselet 1 enn de andre halvsylindriske fordypningene.

10

11