Brevet FR2921760A1 — publié le 20090403

La présente invention concerne les accumulateurs au plomb et plus particulièrement une batterie comportant un bac définissant une pluralité de compartiments avec, dans chaque compartiment, un élément d'accumulateur. Chaque élément d'accumulateur comporte un empilage alterné d'électrodes de polarités positives et négatives avec un séparateur microporeux isolant électrique intercalé entre deux électrodes de polarités opposées. Toutes les électrodes d'une même polarité sont reliées électriquement ensemble par une pièce de connexion qui est moulée en alliage de plomb sur les sorties des collecteurs des électrodes, afin d'assurer la mise en parallèle électrique de ces électrodes. Les pièces de connexion permettent également la mise en série électrique des éléments d'accumulateur au sein de la batterie, cette mise en série électrique s'effectuant par un procédé de soudure électrique à travers les cloisons séparant les compartiments contenant deux éléments d'accumulateur adjacents. Lorsque les batteries sont montées sur des véhicules, notamment à proximité de l'essieu arrière des poids lourds, les vibrations sont susceptibles d'affecter mécaniquement les soudures entre les pièces de connexion ainsi qu'entre les pièces de connexion et les collecteurs des électrodes, ce qui peut entraîner des ruptures et des défauts électriques. Il existe par conséquent un besoin pour perfectionner encore les batteries afin de les rendre plus résistantes aux vibrations et aux chocs, sans pour autant augmenter outre mesure leur coût. L'invention a ainsi pour objet, selon l'un de ses aspects, une batterie comportant: - un bac compartimenté, chaque compartiment du bac recevant un élément d'accumulateur, cet élément d'accumulateur comportant un empilage d'électrodes reliées à deux pièces de connexion assurant leur mise en parallèle, - dans chaque compartiment étant disposée au moins une pièce d'immobilisation de l'élément d'accumulateur correspondant, cette pièce d'immobilisation étant fixée à au moins une pièce de connexion et s'interposant entre l'empilage d'électrodes de l'élément d'accumulateur et une cloison adjacente du compartiment. L'invention permet de réduire de manière simple, efficace et économique les contraintes mécaniques auxquelles sont soumis les éléments d'accumulateur et les pièces de connexion, ce qui rend la batterie moins sensible aux vibrations et aux chocs. La pièce d'immobilisation peut comporter deux extensions prenant respectivement appui sur des faces opposées de l'empilage d'électrodes de l'élément d'accumulateur et sur les cloisons adjacentes du compartiment. Ces extensions contribuent à immobiliser latéralement l'empilage d'électrodes. La ou chaque extension peut être élastiquement déformable et remplissable de colle, notamment une colle thermo fusible ou une résine, par exemple une résine du genre époxy. Le terme � colle �doit ainsi se comprendre avec un sens large. La ou chaque extension peut comporter une patte élastiquement déformable et deux voiles de matière reliés par la patte, cette dernière et les deux voiles de matière définissant au moins partiellement une cavité remplissable de colle. L'extension peut comporter au moins un ajour permettant un contact de la masse de colle remplissant la cavité avec la cloison adjacente. La masse de colle permet d'assurer un blocage efficace de l'élément d'accumulateur. La pièce d'immobilisation peut être fixée aux deux pièces de connexion de l'élément d'accumulateur associé. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, la ou chaque pièce de connexion peut comporter au moins un relief, par exemple un plot, engagé dans un logement correspondant de la pièce d'immobilisation. Chaque pièce de connexion comporte par exemple deux reliefs, notamment deux plots, engagés dans des logements respectifs de la pièce d'immobilisation. Ces reliefs 20 peuvent être venus de moulage avec la pièce de connexion. La batterie peut comporter de la colle entre la pièce d'immobilisation et le ou les reliefs de chaque pièce de connexion associée. Le ou chaque logement de la pièce d'immobilisation peut être ouvert sur la cloison adjacente, de façon à permettre à la colle de contacter celle-ci. 25 Les reliefs de la pièce de connexion peuvent être situés à proximité des extrémités longitudinales de celle-ci. La pièce d'immobilisation peut comporter une ouverture permettant le passage d'une borne de sortie de la batterie. Les éléments d'accumulateur peuvent être reliés entre eux par l'intermédiaire 30 des pièces de connexion, lesquelles peuvent être assemblées à travers des trous des cloisons entre les compartiments. La pièce d'immobilisation peut être monobloc, étant réalisée par moulage de matière plastique, par exemple du polypropylène, et peut être symétrique par rapport à un plan médian passant à mi-largeur des extensions. La pièce d'immobilisation peut être fixée au couvercle, notamment thermosoudée à celui-ci. Cette fixation peut avoir lieu dans le prolongement des extensions. L'invention a encore pour objet un procédé de fabrication d'une batterie, comportant les étapes suivantes : - après une mise en place des éléments d'accumulateur dans le bac, disposer sur chaque élément d'accumulateur une pièce d'immobilisation, en engageant les extensions de cette pièce d'immobilisation de part et d'autre de l'empilage d'électrodes de l'élément d'accumulateur, - introduire une colle, notamment une colle thermofusible, dans les cavités définies par les extensions et dans les logements de la pièce d'immobilisation s'étendant autour des plots des pièces de connexion. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un exemple de mise en oeuvre non limitatif de celle-ci, ainsi qu'à l'examen du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 représente de manière schématique, en perspective, une batterie réalisée conformément à l'invention, - la figure 2 représente la batterie de la figure 1, couvercle enlevé, - la figure 3 représente isolément le bac de la batterie de la figure 1, - la figure 4 représente isolément, de façon schématique, une pièce d'immobilisation de la batterie de la figure 1, - la figure 5 représente, en vue de dessus, la pièce d'immobilisation de la figure 4, -la figure 6 représente, en coupe selon VI-VI de la figure 5, la pièce d'immobilisation, - la figure 7 représente en élévation la pièce d'immobilisation, - la figure 8 est une vue partielle de côté selon VIII de la figure 7, - la figure 9 représente en coupe selon IX-IX de la figure 5 une extension de la pièce d'immobilisation, - la figure 10 est une coupe selon X-X de la figure 9, - la figure 11 représente le détail XI de la figure 10, - la figure 12 représente en coupe schématique et partielle dans un plan médian un élément d'accumulateur en place dans la batterie, équipé de sa pièce d'immobilisation, - la figure 13 est une vue analogue à la figure 12 dans le plan contenant les axes des plots d'ancrage d'une pièce de connexion, et - la figure 14 représente isolément un élément d'accumulateur avec ses pièces de connexion. La batterie 1 représentée à la figure 1 comporte un bac 2 et un couvercle 3, lequel peut porter des bouchons 4 de remplissage en électrolyte et permettre le passage des bornes de sortie positives et négatives 5 de la batterie. Le couvercle 3 est par exemple thermosoudé sur le bac 2. Ce dernier est compartimenté, comme on peut le voir aux figures 2 et 3 notamment. Chaque compartiment 10 loge un élément d'accumulateur 20, visible à la figure 14 notamment, comportant un empilage d'électrodes plates de polarités positives et négatives alternées, deux électrodes adjacentes étant séparées par un isolant électrique microporeux, de façon connue en soi. Dans l'exemple considéré, la batterie 1 comporte six éléments d'accumulateur 15 20 disposés chacun dans un compartiment 10. Chaque élément d'accumulateur 20 comporte supérieurement deux pièces de connexion 21 qui sont connectées respectivement aux collecteurs des électrodes positives et négatives et assurent la mise en parallèle des électrodes de même polarité. Ces pièces de connexion 21 sont par exemple moulées en alliage de plomb et 20 sont allongées dans une direction parallèle à la direction d'empilage. Deux d'entre elles, situées d'un côté de la batterie 1, supportent les bornes de sortie 5, comme on peut le voir sur les figures 2 et 14 notamment, et les deux autres situées du côté opposé permettent une connexion électrique latérale. Les pièces de connexion 21 comportent des pattes 23 destinées au 25 raccordement électrique en série des éléments d'accumulateur, les pattes 23 de deux éléments d'accumulateur adjacents étant reliées électriquement entre elles par un procédé de soudure électrique à travers des perçages 26 des cloisons, dont certains sont apparents à la figure 3. Chaque patte 23 peut être située dans une région médiane de la pièce de 30 connexion 21 correspondante, comme c'est le cas par exemple pour les éléments d'accumulateur contenus dans les compartiments intermédiaires 10a, ou être située à une extrémité longitudinale, comme c'est le cas des pièces de connexion 21 assurant la connexion électrique des éléments d'accumulateur contenus dans les compartiments 10b. Chaque élément d'accumulateur 20 est associé à une pièce d'immobilisation 30, laquelle comporte, comme on peut le voir à la figure 4 notamment, deux extensions 32 destinées chacune à s'interposer entre l'empilage d'électrodes de l'élément d'accumulateur et la cloison adjacente, afin d'immobiliser latéralement l'élément d'accumulateur dans le compartiment correspondant. Les extensions 32 se raccordent à une platine 33, qui recouvre les pièces de connexion 21. La platine 33 peut venir en appui contre des nervures 34 formant saillie dans le compartiment correspondant de part et d'autre des extensions 32. Chaque extension 32 comporte, comme on peut le voir notamment aux figures 7 et 9, une patte élastiquement déformable 36 qui se raccorde inférieurement à un montant 37. Deux voiles de matière 40 relativement minces relient les bords longitudinaux de la patte 36 au montant 37, de façon à définir avec la patte 36 et le montant 37 une cavité 41 destinée à recevoir une masse 45 de colle, par exemple une colle thermofusible. Dans l'exemple considéré, le montant 37 est ajouré, comportant deux ouvertures 42 et 43, l'ouverture 42 étant disposée en regard de la patte 36. Chaque montant 37 comporte des nervures verticales 75 qui contribuent à le rigidifier. L'ouverture 42 est obturée par la cloison du bac contre laquelle le montant 37 vient en appui lorsque la pièce d'immobilisation 30 est en place, et permet un contact de la masse de colle 45 contenue dans la cavité 41 avec cette cloison, comme illustré à la figure 12. La platine 33 comporte quatre ouvertures 50 dans lesquelles s'engagent des 25 plots d'ancrage 52 prévus à proximité des extrémités longitudinales des pièces de connexion 21, comme on peut le voir à la figure 13 notamment. Ces plots 52 peuvent être creux, comme illustré, ou pleins, et s'insèrent dans les logements 50 avec un jeu annulaire 55 qui permet l'introduction dans chaque logement 50 d'une masse 60 de colle assurant l'immobilisation des pièces de connexion 21 30 relativement à la platine 33. Dans l'exemple illustré, chaque logement 50 débouche par un passage 53 sur la cloison adjacente, ce qui permet à la masse 60 de colle de contacter non seulement le plot 52 correspondant mais également le bac, ce qui améliore encore l'immobilisation de l'élément d'accumulateur dans le compartiment. La pièce d'immobilisation 30 peut comporter deux ailettes 70 se raccordent inférieurement à la platine 33 dans une région centrale de celle-ci, afin de servir d'indicateur de niveau de remplissage en électrolyte, lequel est de l'acide sulfurique. Les montants 37 peuvent se prolonger vers le haut au-delà de la platine 33, afin de rigidifier le bac, comme on peut le voir à la figure 2 notamment. Des ouvertures 85 sont réalisées dans la platine 33 pour le passage des bornes de sortie 5. Pour fabriquer la batterie 1, chaque élément d'accumulateur 20 peut être mis en place dans le compartiment correspondant du bac, après dépose de colle dans le fond de ce 10 compartiment. Les pièces de connexion 21 sont, avant la mise en place des pièces d'immobilisation 30, soudées entre elles au travers des cloisons du bac. Les pièces d'immobilisation 30 sont ensuite posées dans les compartiments au-dessus des éléments d'accumulateur, les extensions 32 s'engageant avec friction de part et 15 d'autre des empilages d'électrodes. Les pattes élastiquement déformables 36 se déforment lors de cette insertion au contact de l'empilage d'électrodes et les voiles de matière 40 se plient. Une fois toutes les pièces d'immobilisation 30 complètement enfoncées dans les compartiments associés, les masses 45 de colle peuvent être coulées dans les cavités 41 20 correspondantes. Les masses 60 de colle peuvent également être coulées dans les logements 50. Le couvercle 3 peut ensuite être thermosoudé sur le bac, de manière connue en soi. Les bords supérieurs 100 des montants 37 sont thermosoudés sur le couvercle, ce qui contribue à immobiliser verticalement la pièce d'immobilisation. 25 Une batterie selon l'invention peut être utilisée sur d'autres véhicules que des poids lourds, par exemple des véhicules légers, et peut encore être utilisée pour d'autres applications que l'automobile. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple qui vient d'être décrit. L'invention peut notamment s'appliquer à des batteries comportant un nombre 30 différent d'éléments d'accumulateur. L'expression �comportant un� doit être comprise comme étant synonyme de �comportant au moins un�, sauf si le contraire est spécifié. REVENDICATIONS 1. Batterie (1) comportant : - un bac compartimenté (2), chaque compartiment (10) du bac recevant un élément d'accumulateur (20), cet élément d'accumulateur comportant un empilage d'électrodes reliées à deux pièces de connexion (21) assurant leur mise en parallèle, batterie caractérisée par le fait que - dans chaque compartiment (10) est disposée au moins une pièce d'immobilisation (30) de l'élément d'accumulateur correspondant, cette pièce d'immobilisation (30) étant fixée à au moins une pièce de connexion (21) et s'interposant entre l'empilage d'électrodes de l'élément d'accumulateur et une cloison adjacente du compartiment. 2. Batterie selon la revendication 1, la pièce d'immobilisation comportant deux extensions (32) prenant respectivement appui sur des faces opposées de l'empilage d'électrodes de l'élément d'accumulateur (20) et sur les cloisons adjacentes du compartiment. 3. Batterie selon la revendication 1 ou 2, la ou chaque extension (32) étant élastiquement déformable. 4. Batterie selon l'une quelconque des revendications précédentes, la ou chaque extension (32) étant remplie de colle. 5. Batterie selon l'une quelconque des revendications précédentes, la ou chaque extension (32) comportant une patte (36) élastiquement déformable et deux voiles de matière (40) reliés par la patte, cette dernière et les deux voiles de matière définissant au moins partiellement une cavité (41) remplissable de colle. 6. Batterie selon la revendication précédente, l'extension (32) comportant au moins un ajour (42) permettant un contact de la colle remplissant la cavité (41) avec la cloison adjacente. 7. Batterie selon l'une quelconque des revendications précédentes, la pièce 30 d'immobilisation (30) étant fixée aux deux pièces de connexion (21) de l'élément d'accumulateur. 8. Batterie selon l'une quelconque des revendications précédentes, la ou chaque pièce de connexion (21) comportant au moins un relief (52) engagé dans un logement correspondant (50) de la pièce d'immobilisation. 9. Batterie selon la revendication précédente, chaque pièce de connexion (21) comportant deux reliefs (52) engagés dans des logements respectifs (50) de la pièce d'immobilisation. 10. Batterie selon l'une des revendications 8 et 9, comportant une masse de colle (60) entre la pièce d'immobilisation (30) et le ou les reliefs (52) de la pièce de connexion (21). 11. Batterie selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, le ou chaque logement (50) de la pièce d'immobilisation étant ouvert sur la cloison adjacente de façon à permettre à la colle de contacter celle-ci. 12. Batterie selon la revendication 9, les reliefs (52) de la pièce de connexion étant situés à proximité des extrémités longitudinales de celle-ci. 13. Batterie selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, la pièce de connexion (30) comportant au moins un plot (52) engagé dans un logement (50) de la pièce d'immobilisation. 14. Batterie selon la revendication précédente, la ou chaque pièce de connexion (21) comportant deux plots (52) engagés dans des logements respectifs de la pièce d'immobilisation. 15. Batterie selon l'une quelconque des revendications précédentes, la pièce d'immobilisation (30) comportant une ouverture (85) permettant le passage d'une borne de sortie de la batterie. 16. Batterie selon l'une quelconque des revendications précédentes, les éléments d'accumulateur étant reliés entre eux par l'intermédiaire des pièces de connexion (21), lesquelles sont assemblées à travers des trous (26) des cloisons entre les compartiments. 17. Batterie selon l'une quelconque des revendications précédentes, la pièce d'immobilisation (30) étant monobloc, étant réalisée par moulage de matière plastique. 18. Batterie selon la revendication 4 ou 10, la colle étant thermofusible. 19. Batterie selon l'une quelconque des revendications précédentes, la pièce d'immobilisation étant thermosoudée au couvercle (3) de la batterie. 20. Procédé de fabrication d'une batterie telle que définie dans l'une quelconque des revendications précédentes, comportant les étapes suivantes : - après une mise en place des éléments d'accumulateur (20) dans le bac, disposer sur chaque élément d'accumulateur (20) une pièce d'immobilisation (30) enengageant les extensions (32) de cette pièce d'immobilisation de part et d'autre de l'empilage d'électrodes de l'élément d'accumulateur, -introduire une colle dans les cavités (41) définies par les extensions (32) et dans les logements (50) de la pièce d'immobilisation (30) s'étendant autour des plots (52) 5 des pièces de connexion (21). 21. Procédé selon la revendication précédente, la colle étant thermofusible.