Brevet FR2916579A1 — publié le 20081128

BOÎTIER ELECTRONIQUE POUR BATTERIE. La présente invention se rapporte à un boîtier électronique pour batterie comprenant au moins un accumulateur étanche. Un générateur électrochimique ou accumulateur (ces deux termes sont équivalents) est un dispositif de production d'électricité dans lequel de l'énergie chimique est convertie en énergie électrique. L'énergie chimique est constituée par des composés électrochimiquement actifs déposés sur au moins une face d'électrodes disposées dans l'accumulateur. L'énergie électrique est produite par des réactions électrochimiques au cours d'une décharge de l'accumulateur. Les électrodes, disposées dans un conteneur, sont connectées électriquement à des bornes de sortie de courant qui assurent une continuité électrique entre les électrodes et un consommateur électrique auquel l'accumulateur est associé. La batterie est destinée à fournir de l'énergie électrique à une application extérieure ; un circuit de charge est donc généralement prévu auquel la batterie peut être branchée pour recharger les accumulateurs. Afin d'augmenter la puissance délivrée, il est connu d'associer plusieurs accumulateurs étanches entre eux pour former une batterie. La batterie comporte alors une ou plusieurs branches parallèles d'accumulateurs reliés en série. La gestion de la charge et de la décharge de la batterie peut alors être organisée et contrôlée pour équilibrer la charge et décharge des différents accumulateurs les uns par rapport aux autres. Un circuit de contrôle, plus ou moins évolué selon les applications, est généralement prévu pour être associé à la batterie. Pour des applications à des batteries de secours, il est important que les accumulateurs soient chargés à leur pleine capacité avant leur utilisation qui peut survenir à tout instant. Or, les batteries sont généralement branchées à un chargeur puis débranchées du chargeur pour être connectées à l'application à laquelle elles sont destinées. Ainsi, une batterie de secours peut être partiellement déchargée lorsqu'elle est sollicitée. Dans une application aux aéronefs et en particulier aux drones, il est souhaitable que la batterie de secours soit opérationnelle à sa pleine capacité en cas de besoin. Il existe donc un besoin pour une batterie de secours qui puisse être chargée en permanence tant qu'elle n'est pas sollicitée en énergie électrique par l'application extérieure. A cet effet, l'invention propose un boîtier électronique destiné à être fixé à la batterie et qui intègre notamment le circuit de charge. Le circuit de charge n'est plus dissocié de la batterie mais intégré à la batterie qui peut être chargée en permanence R 3BrecetsL'6500\26522--0705(4-texte dépot.doc où qu'elle se trouve. Notamment, l'application extérieure peut charger la batterie de secours tant que l'alimentation principale est opérationnelle. Plus particulièrement, l'invention concerne un boîtier électronique pour batterie comprenant : - au moins un connecteur de raccordement avec des éléments internes de la batterie ; - un connecteur d'interface avec une application extérieure ; - un circuit de charge de la batterie ; ledit circuit et lesdits connecteurs étant intégrés dans un même boîtier destiné à être fixé à la batterie. Selon les modes de réalisation, le boîtier électronique selon l'invention peut comprendre en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le boîtier comprend en outre un circuit de contrôle du fonctionnement de la batterie ; - le circuit de charge et le circuit de contrôle sont intégrés sur une même carte de circuit imprimé ; - le connecteur d'interface comprend un connecteur d'alimentation en puissance du circuit de charge de la batterie ; - le connecteur d'interface comprend un connecteur à un bus de données ; - le connecteur de raccordement comprend des connexions avec des terminaux de sortie de courant d'au moins un accumulateur étanche de la batterie ; -le connecteur de raccordement comprend des connexions avec des capteurs disposés dans la batterie ; - le connecteur de raccordement comprend des connexions avec des éléments chauffants disposés dans la batterie ; - le boîtier est en métal, par exemple en aluminium ; - le boîtier présente des ailettes de refroidissement ; - le boîtier est étanche aux perturbations électromagnétiques L'invention concerne aussi une batterie de secours comprenant au moins un accumulateur électrochimique étanche placé dans un conteneur et un boîtier électronique selon l'invention fixé audit conteneur. L'invention s'applique à une utilisation d'une telle batterie de secours pour un aéronef, par exemple pour un drone. R:'Brevets\26500A26522ù 070504-texte dépn.doc D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d'exemple et en référence aux figures qui montrent : - Figure 1, une vue en perspective d'une batterie associée à un boîtier électronique selon l'invention ; - Figure 2, une vue de dessous de l'intérieur du boîtier électronique selon l'invention ; L'invention s'applique à une batterie de secours, c'est-à-dire une batterie ]0 destinée à fournir de l'énergie électrique à une application extérieure en cas de défaillance de l'alimentation principale. L'invention propose un boîtier électronique destiné à être fixé à la batterie et intégrant notamment le circuit de charge de la batterie. La batterie de secours selon l'invention peut ainsi être chargée à pleine capacité en permanence, à partir d'une alimentation fixe ou à partir de l'alimentation 15 principale de l'application, tant qu'elle n'est pas sollicitée dans sa fonction de secours. Une application particulière d'une telle batterie de secours peut être envisagée pour des aéronefs et notamment pour des drones de grande envergure qui requiert une grande capacité ; la batterie de secours qui intègre son chargeur peut alors être chargée par une alimentation au sol ou par l'alimentation principale de 20 l'aéronef. La figure 1 montre une batterie 1 avec un boîtier électronique 10 selon l'invention fixé à la batterie. Sur la figure 1, le boîtier 10 est fixé sur le dessus de la batterie ; il est entendu que le boîtier 10 électronique pourrait être fixé sur une paroi latérale de la batterie sans sortir du cadre de l'invention. Dans un mode de réalisation 25 particulier, le boîtier 10 électronique constitue un couvercle du conteneur de la batterie 1. Le boîtier électronique selon l'invention constitue un élément indépendant de la batterie ; le boîtier peut être démonté facilement et rapidement pour échange ou réparation. Le boîtier électronique selon l'invention reste cependant fixé à la batterie pendant son utilisation où qu'elle se trouve ; la charge de la batterie peut ainsi être 30 assurée en permanence tant qu'elle n'est pas sollicitée par une application extérieure. La batterie comprend au moins un accumulateur étanche et peut comprendre une pluralité d'accumulateurs étanches, par exemple deux branches parallèles de 5 à 10 accumulateurs disposés dans un conteneur auquel est fixé le boîtier électronique 10. Lorsque la batterie comprend plusieurs accumulateurs, il est préférable de prévoir 35 un circuit de contrôle du fonctionnement de la batterie afin d'équilibrer la charge et la décharge des accumulateurs les uns par rapport aux autres. Le boîtier électronique selon l'invention peut donc également comprendre un tel circuit de contrôle. R:ABrevetsV26500A26522--0705P7-texte dépot.doc 4 La figure 2 montre un boîtier électronique selon l'invention. Le boîtier 10 de la figure 1 est montré ouvert sur la figure 2. On voit sur la figure 2 une plaque de support 50 constituant le fond du boîtier. Le boîtier 10 est de préférence en métal et fermé de manière étanche afin de garantir à l'électronique de contrôle une protection contre les perturbations électromagnétique qui peuvent être émises par l'application à laquelle la batterie est reliée. Le boîtier 10 peut être en aluminium, qui garantit une bonne dissipation thermique, et peut présenter des ailettes de refroidissement pour aider à dissiper les calories produites par le circuit de charge. Les ailettes (visibles sur la figure 1) peuvent être collées ou usinées sur la paroi supérieure du boîtier 10. Sur la figure 2, on voit aussi un support mécanique qui reçoit des connecteurs et des circuits. Au moins un connecteur de raccordement 14 est destiné à relier les circuits électroniques du boîtier à des éléments internes de la batterie. Un connecteur d'interface 15 est également prévu. Ce connecteur est dit d'interface 15 car il est destiné à être relié à une application extérieure pour assurer d'une part un transfert de données relatives au fonctionnement de la batterie et d'autre part un passage de courant pour assurer la charge de la batterie. Les connecteurs de puissance destinés à fournir de l'énergie électrique depuis la batterie vers une application extérieure sont visibles sur la figure 1 sous la référence 2 avec un cache destiné à être rabattu sur ces connecteurs de puissance 2 et un logement de fusible. La figure 2 montre aussi la présence d'un circuit de charge 20 avec des capacités de protection et des relais, et d'un circuit de contrôle 30 dans le boîtier électronique selon l'invention. Le circuit de charge 20 et le circuit de contrôle 30 peuvent être intégrés dans une même carte de circuit imprimé ou constituer deux circuits distincts agencés sur un support (comme illustré sur la figure 2). Des connexions filaires (non illustrées) relient les circuits et connecteurs entre eux. Le connecteur d'interface 15 comprend un connecteur de puissance pour permettre un passage de courant de charge depuis une alimentation extérieure à laquelle le connecteur 15 est relié vers le circuit de charge 20. Le connecteur d'interface 15 comprend aussi un connecteur de données pour un raccord avec un bus de données extérieur. Selon l'invention, comme le circuit de charge 20 n'est pas dissocié de la batterie 1, le connecteur d'interface 15 peut être alternativement relié à une alimentation sur secteur et à une alimentation principale de l'application à laquelle la batterie de secours est destinée. Sur la figure 2, quatre connecteurs de raccordement 14 sont prévus entre le boîtier électronique et les éléments internes de la batterie, mais un seul connecteur peut suffire selon les applications et le type de batterie. Ces connecteurs de raccordement 14 comprennent des connexions avec les terminaux de sorties de R: ABrevets\265(1)'26522--070501-texte dép>t.doc courant des accumulateurs afin de permettre leur charge, des connexions avec des capteurs disposés dans la batterie et des connexions avec des éléments chauffants qui peuvent être disposés entre les accumulateurs de la batterie. Les connecteurs de raccordement 14 peuvent être filtrés, notamment les connexions avec les capteurs. Par exemple, des capteurs peuvent être prévus dans la batterie afin de mesurer la tension, le courant et la température de chaque accumulateur. Les informations des capteurs sont transmises au circuit de contrôle 30 et peuvent aussi être transmises à l'application extérieure via le connecteur d'interface 15. Le boîtier électronique selon l'invention est destiné à être fixé sur une batterie de secours. Tant que l'alimentation principale de l'application, un drone par exemple, est opérationnelle le connecteur d'interface 15 assure un passage de courant depuis l'alimentation principale vers le circuit de charge 20 et vers les éléments chauffants si de tels éléments sont placés dans la batterie. La charge de la batterie de secours est ainsi assurée en permanence. Le connecteur d'interface 15 permet aussi un échange d'informations entre la batterie et l'application extérieure. Ces informations peuvent consister en des mesures de tension, courant et température des accumulateurs de la batterie et en des mesures de température, altitude, tension dans le drone ; ces informations peuvent également consister en des informations déjà traitées par le circuit de contrôle 30 de la batterie, tels que des états de charge des accumulateurs, des états de fonctionnement des alarmes ou autre. Le circuit de contrôle 30 peut ainsi recevoir, via le connecteur d' interface 15, des informations relatives aux accumulateurs de la batterie et relatives à l'application elle-même ; il peut ainsi commander l'activation d'éléments chauffants par exemple si la température dans le drone est inférieure à une valeur donnée du fait de l'altitude. En outre, le circuit de contrôle 30 peut être paramétré depuis le connecteur d'interface 15, c'est-à-dire peut être paramétré par une unité centrale de l'application. La batterie de secours peut ainsi être spécifiquement paramétrée ou reparamétrée par l'application à laquelle elle est associée. Les modes de réalisation décrits ci-dessus et les figures doivent être considérés comme ayant été présentés à titre illustratif et non restrictif, et l'invention n'est pas censée être limitée aux détails fournis ici mais peut être modifiée en restant dans le cadre de la portée des revendications annexées. En particulier, l'invention concerne tout type d'accumulateur de batterie, qu'il soit prismatique, cylindrique ou concentrique ; ou qu'il soit du type lithium-ion, nickel cadmium ou nickel métal hydrure. R :ABrevets\26500\265 2 2--0705 04-texte dép t.do REVENDICATIONS 1. Boîtier électronique pour batterie (1) comprenant : - au moins un connecteur de raccordement (14) avec des éléments internes de la 5 batterie ; - un connecteur d'interface (15) avec une application extérieure ; - un circuit de charge (20) de la batterie ; ledit circuit et lesdits connecteurs étant intégrés dans un même boîtier (10) destiné à être fixé à la batterie. 10 2. Boîtier électronique selon la revendication 1, comprenant en outre un circuit de contrôle (30) du fonctionnement de la batterie. 3. Boîtier électronique selon la revendication 2, dans lequel le circuit de charge et le circuit de contrôle sont intégrés sur une même carte de circuit imprimé. 4. Boîtier électronique selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le 15 connecteur d'interface comprend un connecteur d'alimentation en puissance du circuit de charge de la batterie. 5. Boîtier électronique selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le connecteur d'interface comprend un connecteur à un bus de données. 6. Boîtier électronique selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le 20 connecteur de raccordement comprend des connexions avec des terminaux de sortie de courant d'au moins un accumulateur étanche de la batterie. 7. Boîtier électronique selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le connecteur de raccordement comprend des connexions avec des capteurs disposés dans la batterie. 25 8. Boîtier électronique selon la revendication 7, dans lequel le connecteur de raccordement comprend des connexions avec des éléments chauffants disposés dans la batterie 9. Boîtier électronique selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le boîtier est en métal. R:A Brevets V 26500V26522ù070504-texte dépot.doc 7 10. Boîtier électronique selon la revendication 9, dans lequel le boîtier est en aluminium. 11. Boîtier électronique selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel le boîtier présente des ailettes de refroidissement. 12. Boîtier électronique selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel le boîtier est étanche aux perturbations électromagnétiques. 13. Batterie de secours comprenant au moins un accumulateur électrochimique étanche placé dans un conteneur et un boîtier électronique selon l'une des revendications 1 à 12 fixé audit conteneur. 14. Utilisation de la batterie de secours de la revendication 13 pour un aéronef. 15. Utilisation de la batterie de secours de la revendication 13 pour un drone. R :\Rrevets\26500\26522-070504-texte dépot.doc