Brevet FR2790182A1 — publié le 20000825

I La présente invention concerne une source d'alimentation en courant électrique intense, que l'on utilise principalement pour alimenter un moteur d'entraînement pour automobiles, par exemple des automobiles hybrides et électriques. Une source d'alimentation en courant intense, que l'on utilise pour alimenter le moteur d'entraînement d'une automobile, procure une tension de sortie élevée du fait qu'on connecte en série un grand nombre d'éléments de batterie. Ceci est fait dans le but d'augmenter le niveau de sortie du moteur d'entraînement. La source d'alimentation électrique utilisée dans ce type d'application contient un grand nombre d'éléments de batterie afin d'accroître la puissance électrique de sortie. Par exemple, un tel type de source d'alimentation électrique est cité dans la publication de brevet japonais non examinée n 10-270 006, du 9 octobre 1998. La source d'alimentation électrique décrite dans ce document contient plusieurs modules d'alimentation électrique disposés en rangées dans un boîtier, et chaque module d'alimentation électrique possède plusieurs batteries alignées suivant une colonne. Le boîtier possède des trous passants circulaires dans ses deux parois terminales afin de permettre l'insertion de longues et minces colonnes de modules d'alimentation électrique. De plus, des parois intermédiaires sont disposées parallèlement aux parois terminales afin de maintenir les modules d'alimentation électrique d'une manière stable, et ces parois intermédiaires comportent également des trous passants circulaires. Les modules d'alimentation électrique sont insérés par les trous ménagés dans les deux parois terminales et par les trous ménagés dans les parois intermédiaires de façon que les modules d'alimentation électrique soient retenus en des positions fixes à l'intérieur du boîtier. Après avoir inséré les modules d'alimentation électrique dans le boîtier, on ferme les deux extrémités du boîtier au moyen de plaques terminales. Les plaques terminales comportent des barres passantes servant à connecter les bornes des électrodes respectives établies aux extrémités de chaque module d'alimentation électrique. Chaque module d'alimentation électrique est mécaniquement fixé et électriquement connecté par fixation, au moyen de goujons filetés, au niveau des plaques terminales. Dans cette source d'alimentation électrique, des écrous de forme non circulaire sont respectivement prévus à l'extrémité de l'électrode positive et à l'extrémité de l'électrode négative de chaque module d'alimentation électrique. Les modules d'alimentation électrique sont fixés aux barres passantes des deux plaques terminales par vissage de goujons filetés dans des trous ménagés dans les barres passantes afin que celles-ci soient appariées avec les écrous de forme non circulaire situés au niveau des électrodes du module d'alimentation électrique. Un écrou d'électrode positive et un écrou d'électrode négative présentent des profils conformés différemment. Les deux types d'écrous des électrodes sont configurés de façon que l'alignement de l'un au- dessus de l'autre permette que la forme de l'un ou l'autre écrou inclue complètement l'autre. De plus, des rainures de retenue ayant des formes correspondant aux profils des écrous des électrodes sont prévues dans les plaques terminales. Les écrous des électrodes sont insérés dans les rainures de retenue et sont maintenus par celles-ci. Les rainures de retenue servant à l'insertion et au maintien des écrous des électrodes positives sont conformées différemment des rainures de retenue servant à l'insertion et au maintien des écrous des électrodes négatives. Ce type de configuration permet une fixation simple des modules d'alimentation électrique aux barres passantes via la pose terminale des goujons filetés. L'insertion et la retenue des écrous de forme non circulaire dans les rainures de retenue et la fixation via les goujons filetés empêchent la rotation des modules d'alimentation électrique pendant le processus de fixation. De ce fait, non seulement le processus de fixation des modules d'alimentation électrique est simplifié, mais en outre la création de torsions entre des éléments de batterie des modules d'alimentation électrique est empêchée. De plus, on résout le problème d'une insertion incorrecte des modules d'alimentation électrique en conformant les écrous des électrodes positives et leurs rainures de retenue correspondantes différemment des écrous des électrodes négatives et de leurs rainures de retenue correspondantes. Toutefois, comme on peut le voir sur la figure 1, puisque les rainures de retenue 124, qui correspondent aux formes des profils des écrous des électrodes, sont formées dans les plaques terminales 103, la source d'alimentation électrique citée dans le document de la technique antérieure a pour inconvénient d'avoir des plaques terminales 103 qui présentent des formes compliquées. En outre, chaque module d'alimentation électrique 101 doit être inséré dans les rainures de retenue 124 qui sont ménagées dans les plaques terminales 103. L'alignement et l'insertion de tous les modules d'alimentation électrique, lesquels sont en grand nombre, de l'ordre de 20, sont extrêmement difficiles. En outre, puisqu'un grand nombre de modules d'alimentation électrique 101 sont maintenus dans des positions fixes particulières, le système a pour inconvénient de nécessiter un positionnement très précis des rainures de retenue 124 dans les plaques terminales 103. C'est pourquoi l'invention propose une source d'alimentation électrique qui simplifie la forme des plaques terminales et leur traitement, rend plus aisée l'opération d'insertion des modules d'alimentation électrique dans le boîtier tout en empêchant la rotation des modules d'alimentation électrique, et empêche d'insérer les extrémités positives et négatives des modules d'alimentation électrique dans le mauvais sens. La source d'alimentation électrique selon l'invention contient plusieurs modules d'alimentation électrique qui sont disposés parallèlement à l'intérieur d'un boîtier. Les modules d'alimentation électrique sont conformés suivant une forme de colonne ou de bâtonnet par alignement d'une pluralité de batteries suivant le sens de la longueur et par connexion de celles-ci par l'intermédiaire de connecteurs. Des bornes d'électrodes sont prévues aux deux extrémités des modules d'alimentation électrique en forme de bâtonnets. Le boîtier est divisé et configuré au moyen d'enveloppes-couvercles disposées des deux côtés. Une enveloppe-couvercle disposée au moins d'un côté possède des nervures de maintien, et les nervures de maintien sont caractérisées par des cavités de retenue, qui maintiennent en place les modules d'alimentation électrique et empêchent la rotation de ces modules d'alimentation électrique. De plus, les nervures de maintien sont établies dans le boîtier en des positions qui correspondent aux bornes d'électrodes prévues des deux côtés des modules d'alimentation électrique. Les cavités de retenue des nervures de maintien se caractérisent en ce qu'elles retiennent les bornes d'électrodes et empêchent la rotation des modules d'alimentation lors de la mise en place des modules d'alimentation dans le boîtier. Les bornes d'électrodes disposées de part et d'autre d'un module d'alimentation électrique comprennent une électrode positive à une extrémité et une électrode négative à l'autre extrémité, et ces électrodes positive et négative présentent des formes différentes. De la même façon, les cavités de retenue des nervures de maintien sont caractérisées par leur conformation suivant des formes différentes correspondant respectivement aux formes des bornes d'électrodes. De plus, les cavités de retenue qui maintiennent les électrodes positives des modules d'alimentation électrique ne peuvent pas maintenir les électrodes négatives de ces modules, et les cavités de retenue qui maintiennent les électrodes négatives des modules d'alimentation électrique ne peuvent pas maintenir les électrodes positives des modules. Cette configuration présente la caractéristique qu'on empêche l'insertion des modules d'alimentation électrique dans le mauvais sens. Une source d'alimentation électrique du type décrit ci-dessus possède des nervures de maintien qui sont établies dans le boîtier et des cavités de retenue qui sont formées dans les nervures de maintien de façon à maintenir les bornes d'électrodes des modules d'alimentation électrique. Ceci supprime la nécessité de prévoir des rainures de retenue dans les plaques terminales qui ferment le boîtier, et autorise une simplification de la forme des plaques terminales. De plus, puisque le boîtier est une structure divisée constituée d'enveloppes- couvercles, le positionnement des cavités de retenue dans le boîtier plutôt que dans les plaques terminales autorise une formation simple des cavités de retenue ne faisant pas appel à un moule complexe. En outre, pour insérer les modules d'alimentation électrique, il suffit simplement de placer les modules d'alimentation électrique à l'intérieur des enveloppes-couvercles à structure divisée. La difficulté qu'il y avait à aligner et à insérer les modules d'alimentation électrique dans les rainures de retenue réalisées dans les plaques terminales des sources d'alimentation électrique de la technique antérieure est éliminée, et on peut effectuer l'assemblage de manière extrêmement aisée. Une fois que le module d'alimentation électrique a été placé dans une enveloppe-couvercle, ce module d'alimentation électrique est maintenu de manière fiable par les cavités de retenue. Ainsi, même lorsque, pour assurer leur connexion, on boulonne des modules d'alimentation électrique adjacents, la rotation des écrous et des modules d'alimentation électrique peut être empêchée. En outre, par le fait qu'on donne aux bornes d'électrodes positive et négative des formes différentes et qu'on donne également des formes différentes aux cavités de retenue leur correspondant, on peut également empêcher que chaque module d'alimentation électrique soit inséré dans le mauvais sens. Enfin, puisque les cavités de retenue sont établies dans les enveloppes- couvercles à structure divisée et sont formées facilement, on peut aussi facilement traiter des bornes d'électrodes présentant une large variété de formes. On peut utiliser des barres passantes pour connecter les bornes d'électrodes des modules dans le boîtier, ces barres étant disposées sur les surfaces internes des plaques terminales. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure I est une vue en section droite montrant la connexion des modules d'alimentation électrique avec les plaques terminales, dans le cas d'une source d'alimentation électrique selon la technique antérieure; la figure 2 est une vue en coupe montrant la connexion des modules d'alimentation électrique avec les plaques terminales dans le cas de la source d'alimentation électrique selon l'invention; la figure 3 est une vue oblique éclatée du boîtier de maintien et des modules d'alimentation électrique; la figure 4 est une vue de face éclatée montrant le boîtier et les bornes d'électrodes de modules d'alimentation électrique d'un autre mode de réalisation de la source d'alimentation électrique selon l'invention; la figure 5 est une vue de côté d'un module d'alimentation électrique; la figure 6 est une vue en plan d'une plaque terminale; la figure 7 est une vue en plan montrant les bornes d'électrodes d'un module d'alimentation électrique qui sont représentées sur la figure 4; la figure 8 est une vue en plan montrant un autre exemple des bornes d'électrodes d'un module d'alimentation électrique; la figure 9 est une vue en plan montrant un autre exemple des bornes d'électrodes d'un module d'alimentation électrique; la figure 10 est une vue en plan montrant un autre exemple des bornes d'électrodes d'un module d'alimentation électrique; et la figure 11 est une vue en plan montrant un autre exemple des bornes d'électrodes d'un module d'alimentation électrique. On décrit maintenant des modes de réalisation de l'invention en liaison avec les dessins. Comme on peut le voir sur les figures 2 et 3, la source d'alimentation électrique selon l'invention est constituée de modules d'alimentation électrique 1, d'un boîtier 2, et de plaques terminales 3 qui ferment les deux extrémités du boîtier 2. Comme on peut le voir sur la vue latérale de la figure 5, un module d'alimentation électrique I est constitué de six batteries nickelhydrogène 1 1 alignées suivant une rangée de façon à former un module d'alimentation électrique en forme de colonne ou de bâtonnet. Des connecteurs 12 en forme de disque sont soudés par points entre chaque batterie 1 1 afin de connecter électriquement les batteries en série. Les extrémités d'un module de batterie deviennent respectivement une électrode positive et une électrode négative, à savoir les bornes d'électrodes 13 et 14, dotées chacune d'un trou fileté de connexion. Le boîtier 2 possède une structure divisée du fait qu'il est formé par des enveloppes-couvercles 21 supérieure et inférieure, ce qui crée de la place pour maintenir huit modules d'alimentation électrique disposés parallèlement. Huit rangées de cavités se conformant aux surfaces courbes des batteries sont formées sur les surfaces internes des enveloppes-couvercles 21 afin de maintenir les modules d'alimentation électrique I en des emplacements particuliers, et des nervures 22 coupant latéralement chaque rangée sont formées solidairement avec les enveloppes-couvercles 21. Les nervures 22 forment des régions de crêtes placées entre des régions de creux correspondantes qui sont formées pour retenir des modules d'alimentation électrique 1 adjacents. Les nervures 22 maintiennent les modules d'alimentation électrique 1 de manière qu'il ne leur soit pas permis de rouler. Comme représenté sur la figure 4, le boîtier peut contenir une pluralité de niveaux de modules d'alimentation électrique 41 si l'on insère des enveloppes intermédiaires 425 entre les enveloppes-couvercles 421 à structure divisée. Par exemple, si l'on ajoute une enveloppe intermédiaire 425, le boîtier 42 peut loger deux niveaux de modules d'alimentation électrique, soit seize modules d'alimentation électrique 41. Un boîtier 42 à deux enveloppes intermédiaires supplémentaires 425 peut contenir trois niveaux de modules, soit vingt-quatre modules d'alimentation électrique 42. De cette manière, on peut augmenter le nombre des modules d'alimentation électrique 41 maintenus, la tension de sortie et la capacité de la source d'alimentation électrique elle-même en ajoutant au boîtier 42 des enveloppes intermédiaires 425. Dans ce cas, lorsqu'on empile plusieurs niveaux de modules d'alimentation électrique 41, on forme des structures telles que des nervures sur les enveloppes intermédiaires 425 de la même manière que sur les enveloppes-couvercles 421, et chaque module d'alimentation électrique 41 est maintenu en un emplacement particulier. De plus, des structures telles que des nervures et des enveloppes intermédiaires donnent de l'espace entre les modules d'alimentation électrique 41. Cet espace forme des passages de refroidissement. Par conséquent, même les batteries placées au voisinage de la région centrale de la source d'alimentation électrique peuvent rayonner de manière régulière la chaleur, et, de ce fait, on peut empêcher une dégradation due à l'échauffement des batteries. Le boîtier de la figure 4 représente un mode de réalisation qui est différent de celui du boîtier des figures 2 et 3. Toutefois, les éléments structurels du boîtier de la figure 4 qui sont identiques à des éléments du mode de réalisation des figures 2 et 3 se sont vus affecter des numéros partiellement identiques, à l'exception du chiffre de plus grand ordre. Les enveloppes-couvercles 21 du boîtier 2 sont ouvertes aux deux extrémités, et les modules d'alimentation électrique I sont maintenus de façon que les bornes d'électrodes 13 et 14 soient exposées aux deux extrémités. Dans les enveloppes-couvercles 21, des nervures de maintien 23 sont établies aux deux extrémités. Des nervures de maintien 23 sont disposées en des emplacements qui correspondent exactement aux emplacements des bornes d'électrodes 13 et 14 des modules d'alimentation électrique 1 lorsque les modules d'alimentation électrique I sont placés dans les enveloppes-couvercles 21. Les cavités de retenue 24 sont formées en huit emplacements aménagés dans les nervures de retenue 23 de façon à maintenir chaque borne d'électrode 13, 14 des huit modules d'alimentation électrique 1. Ces nervures de maintien 23 sont formées à des intervalles égaux alignés suivant la direction latérale et présentent des formes qui correspondent à la forme de chaque borne d'électrode 13, 14 des modules d'alimentation électrique 1. Plus spécialement, les bornes 13 des électrodes positives et les bornes 14 des électrodes négatives des modules d'alimentation électrique ont des formes différentes. Par exemple, dans les bornes d'électrodes du module d'alimentation électrique I représentées sur la figure 4, les bornes 13 des électrodes positives ont une forme carrée tandis que les bornes 14 des électrodes négatives présentent la forme du signe "plus". Puisque des modules d'alimentation électrique I adjacents sont disposés en sens opposés, les bornes 13 des électrodes positives et les bornes 14 des électrodes négatives sont disposées en alternance. Par conséquent, les cavités de retenue 24 servant à maintenir chaque borne d'électrode sont formées en alternance de cavités carrées et de cavités en forme de signe "plus", correspondant à chaque borne d'électrode. Une cavité de retenue 24 de forme carrée peut recevoir une borne d'électrode positive 13, mais ne peut pas recevoir ou retenir une borne d'électrode négative 14 en forme de signe "plus". Inversement, une cavité de retenue 24 en forme de signe "plus" peut recevoir une borne d'électrode négative 14, mais ne peut pas recevoir ou retenir une borne d'électrode positive 13 de forme carrée. On met facilement en oeuvre les moyens permettant de déterminer si une borne d'électrode peut ou non être reçue en limitant la largeur et la profondeur de la cavité de retenue. De cette manière, la borne d'électrode positive 13 et la borne d'électrode négative 14 des modules d'alimentation électrique I reçoivent chacune des formes différentes, et les formes des cavités de retenue 24 sont également rendues différentes de façon à correspondre à chaque forme de borne d'électrode. Dans ce type de boîtier, on empêche que l'insertion des modules d'alimentation électrique I ne s'effectue dans le mauvais sens, et on peut disposer les modules d'alimentation électrique I dans une enveloppecouvercle 21 sans se tromper de sens. Des plaques terminales 3 ferment ensuite les régions ouvertes se trouvant aux deux extrémités des enveloppes-couvercles 21. Comme on peut le voir sur la figure 6, le côté de surface fermé d'une plaque terminale 3 est une surface plane raccourcie comportant des barres passantes 31 qui sont disposées de façon à connecter des modules d'alimentation électrique 1 adjacents. Les barres passantes 31 possèdent des trous de vis, qui. en liaison avec les trous de vis ménagés dans chaque borne d'électrode 13, 14, permettent de réaliser la connexion électrique de chaque module d'alimentation 1 par boulonnage. Alors, puisque chaque borne d'électrode 13, 14 des modules d'alimentation électrique 1 est retenue dans une cavité de retenue 24 à nervures de maintien 23, les modules d'alimentation électrique 1 et les écrous ne tournent pas pendant le boulonnage, de sorte qu'on peut effectuer le boulonnage de manière fiable. Enfin, on notera que les bornes d'électrodes 13, 14 des modules d'alimentation électrique 1 ne sont pas limitées à des formes carrées et à des formes de signe "plus". Comme on peut le voir sur les figures 7 à 11, on peut librement modifier les formes des bornes d'électrodes entre des formes mutuellement différentes en prenant pour les cavités de retenue des dimensions correspondantes, comme la largeur et la profondeur, qui sont telles que les bornes d'électrodes ne sont pas mutuellement incluses. Sur les figures 7 à 11, les numéros de référence 413 et 414, 813 et 814, 913 et 914, 1013 et 1014, et 1113 et 1114 indiquent, respectivement, les bornes d'électrodes positive et négative. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir de la source d'alimentation électrique dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Source d'alimentation électrique logeant une pluralité de modules d'alimentation électrique disposés parallèlement dans un boîtier, caractérisée en ce qu'elle comprend: (1) des modules d'alimentation électrique (1) conformés suivant une forme de bâtonnet par connexion d'une pluralité de batteries (11) suivant une rangée dans la direction de la longueur par l'intermédiaire de connecteurs (12), et dotés de bornes d'électrodes (13, 14; 413, 414) aux deux extrémités; et (2) un boîtier (2; 42) à structure divisée qui est doté d'enveloppes- couvercles (21; 421) disposées de part et d'autre des modules d'alimentation électrique (1; 41), des nervures de maintien (23, 423) étant établies sur l'enveloppe-couvercle au moins d'un côté, ces nervures de maintien comportant des cavités de retenue (24; 424) qui maintiennent les modules d'alimentation électrique et empêchent leur rotation. 2. Source d'alimentation électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les nervures de maintien (21) du boîtier sont établies aux deux extrémités des modules d'alimentation électrique, et les cavités de retenue (24) disposées dans les nervures de retenue maintiennent les bornes d'électrodes des modules d'alimentation électrique et empêchent la rotation des modules d'alimentation électrique. 3. Source d'alimentation électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les modules d'alimentation électrique sont constitués d'une pluralité de batteries (11) disposées suivant une rangée de façon à présenter la forme d'un bâtonnet et électriquement connectées en série par soudage par points de connecteurs (12) en forme de disques. 4. Source d'alimentation électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les enveloppes-couvercles (21) possèdent des cavités (24), dont la forme est en conformité avec les surfaces courbes des batteries, les cavités étant formées sur leurs surfaces internes afin de loger les modules d'alimentation électrique en des emplacements particuliers. 5. Source d'alimentation électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les enveloppes-couvercles (21) possèdent des nervures (23) formées solidairement suivant une direction qui croise celle des modules d'alimentation électrique, ces nervures formant des régions de crête entre les modules d'alimentation électrique adjacents o sont formées des régions en creux opposées, les modules d'alimentation étant maintenus d'une manière telle qu'il ne leur est pas permis de rouler. 6. Source d'alimentation électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le boîtier possède des enveloppes intermédiaires (425) qui sont disposées entre les enveloppes-couvercles (421) de la structure divisée, et plusieurs niveaux de modules d'alimentation électrique sont logés entre les enveloppes-couvercles et les enveloppes intermédiaires. 7. Source d'alimentation électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il est ménagé de l'espace entre les modules d'alimentation électrique afin que soient formés des passages de refroidissement dans le boîtier. 8. Source d'alimentation électrique selon la revendication 2, caractérisée en ce que les bornes d'électrodes (13, 14) disposées aux deux extrémités d'un module d'alimentation électrique sont respectivement une électrode positive disposée à une extrémité et une électrode négative disposée à l'autre extrémité, les bornes des électrodes négatives et celles des électrodes positives sont faites suivant des formes respectivement différentes, et les cavités de retenue (24) des nervures de maintien servant à maintenir les bornes des électrodes positives et celles des électrodes négatives sont également faites suivant des formes différentes. 9. Source d'alimentation électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que des barres passantes (31) sont connectées aux bornes d'électrodes des modules d'alimentation électrique afin de connecter les modules d'alimentation électrique. 10. Source d'alimentation électrique selon la revendication 9, caractérisée en ce que les bornes d'électrodes (13, 14) possèdent des trous de vis destinés à assurer la connexion des barres passantes (31). 11. Source d'alimentation électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que des plaques terminales (3) ferment les régions ouvertes qui se trouvent aux deux extrémités du boîtier. 12. Source d'alimentation électrique selon la revendication 1 1, caractérisée en ce que des barres passantes (31), qui connectent les bornes d'électrodes des modules d'alimentation électrique logés à l'intérieur du boîtier, sont disposées sur les surfaces internes des plaques terminales (3). 13. Source d'alimentation électrique selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'une plaque terminale (3) possède une surface plane il raccourcie au titre de la surface qui ferme le boîtier, les barres passantes (31) qui connectent les bornes d'électrodes (13, 14) des modules d'alimentation électrique étant disposées sur cette surface fermée, tandis que les barres passantes sont exposées à l'extérieur de la plaque terminale.