Brevet FR2938377A1 — publié le 20100514

La présente invention concerne un système de batterie, comprenant au moins un élément avec une structure de compensation de température adjacente qui est prévue en alternance avec les éléments et est réalisée pour le passage d'un milieu caloporteur et/ou frigorigène. De tels systèmes de batterie comprennent des éléments individuels, par exemple des éléments d'accumulateur au lithium-ion ou au lithium-polymère, qui sont soudés de façon étanche au gaz dans un film plastique résistant et qui présentent des contacts électriques. La juxtaposition de plusieurs éléments individuels avec une connexion en série ou parallèle des contacts électriques permet alors de constituer un ou plusieurs empilements d'éléments à partir des éléments individuels. Afin d'éviter une formation de gaz à l'intérieur d'un élément, une certaine pression minimale doit agir sur celui-ci. De plus, l'échauffement propre qui se produit lors de la charge et de la décharge de l'élément doit être évacué afin de protéger l'élément sensible des endommagements dus à des températures trop élevées ou trop basses. Etant donné qu'à des températures basses, la puissance d'un tel élément diminue en outre fortement, il faut aussi vite que possible l'amener à la température de service. De plus, à proximité d'un élément, il doit être possible de prévoir un capteur de température pour surveiller la température respective. Il est connu de prévoir pour la compensation de température respectivement des tôles d'aluminium entre des éléments individuels pour l'évacuation de l'échauffement propre qui se produit par l'intermédiaire de dissipateurs thermiques sur la face avant des tôles d'aluminium. Pour un transport de chaleur suffisant, des tôles d'aluminium relativement épaisses sont alors nécessaires, ce qui produit un effet désavantageux sur le poids et la dimension de l'empilement d'éléments. De plus, lors de la mise en oeuvre des empilements d'éléments de ce type sur un véhicule automobile, il en 2 résulte de mauvaises propriétés en cas de collision en raison d'un manque de capacité d'absorption pour l'énergie de collision. De plus, on connaît pour la compensation de température des écarteurs qui sont prévus entre les éléments individuels et laissent passer l'air. Cependant, de tels écarteurs ne permettent pas un effet homogène d'une certaine pression minimale sur les éléments individuels. De plus, un colmatage doit empêcher le courant d'air de s'échapper sur le côté. Selon le document générique US 7 264 902, on connaît encore un système de batterie dans lequel des empilements d'éléments composés de plusieurs éléments individuels sont disposés respectivement en alternance avec une structure de compensation de température, la structure de compensation de température étant traversée par un milieu fluide caloporteur et/ou frigorigène. Cet agencement permet un refroidissement de l'empilement d'éléments au lieu des éléments individuels, mais il est relativement complexe et coûteux à fabriquer et implique de plus un poids supplémentaire. Le but de l'invention consiste à développer le système de batterie générique de façon rentable. Ce but est atteint en ce que les éléments sont réalisés comme des éléments individuels et les structures de compensation de température sont réalisées en carton ondulé conventionnel, avec deux couches de recouvrement et au moins une cannelure disposée entre celles-ci pour le passage du fluide. Selon des caractéristiques de l'invention : - le carton ondulé conventionnel est prévu en forme de panneaux, approximativement de la dimension de la face avant d'un élément individuel adjacent, - au moins un carton ondulé conventionnel supplémentaire en 30 forme de panneau et s'étendant le long des surfaces longitudinales des 3 éléments individuels est prévu, approximativement de la dimension de l'étendue longitudinale de l'agencement en alternance du carton ondulé conventionnel et des éléments individuels, - le carton ondulé conventionnel est prévu en forme de méandre autour des éléments individuels et guidé en alternance le long d'une surface longitudinale supérieure et d'une surface longitudinale inférieure d'un élément individuel, - le carton ondulé conventionnel guidé en forme de méandre est prévu en continu, - sur au moins une face avant d'un élément individuel ou d'un carton ondulé conventionnel en forme de panneau, un matériau élastique est prévu pour la pression superficielle de la succession d'éléments individuels et de carton ondulé conventionnel, - au moins une sonde de température est prévue dans la zone 15 d'une cannelure du carton ondulé conventionnel. Selon l'invention, les structures de compensation de température sont réalisées en carton ondulé conventionnel avec deux couches de recouvrement et au moins une cannelure disposée entre celles-ci pour le passage d'un fluide caloporteur et/ou frigorigène et sont 20 respectivement disposées en alternance avec les éléments individuels. Grâce à l'utilisation d'un carton ondulé conventionnel comme structure de compensation de température, il en résulte un système de batterie particulièrement économique. De plus, l'utilisation du carton ondulé conventionnel en tant que structure de compensation de température 25 implique une très faible augmentation du poids avec un volume supplémentaire également très faible pour le système de batterie. Malgré tout, la construction spécifique du carton ondulé conventionnel permet une répartition très homogène de la pression superficielle sur les éléments individuels. De plus, grâce à la cannelure du carton ondulé 30 conventionnel, il en résulte une très bonne isolation des éléments 4 individuels les uns par rapport aux autres, ce qui permet d'éviter une "cascade thermique". Un autre avantage est dû aux très bonnes propriétés d'amortissement mécanique du carton ondulé conventionnel, ce qui permet par exemple d'améliorer substantiellement les propriétés en cas de collision d'un système de batterie selon l'invention sur un véhicule automobile. En résumé, le résultat de l'utilisation du carton ondulé conventionnel en tant que structure de compensation de température entre les éléments individuels d'un système de batterie est une réalisation particulièrement économique qui satisfait en même temps toutes les propriétés exigées. Autrement dit, en tant que structure de compensation de température, on n'utilise pas une construction spécifique coûteuse entre les empilements d'éléments du système de batterie mais plutôt un produit bon marché fabriqué en masse, sous la forme du carton ondulé conventionnel, entre les éléments individuels du système de batterie. En plus des versions à cannelure unique du carton ondulé conventionnel, c'est-à-dire avec une seule cannelure entre une couche de recouvrement extérieure et une couche de recouvrement intérieure, des cartons ondulés conventionnels à cannelures multiples sont également possibles. Le terme de carton ondulé conventionnel doit alors englober également ceux des produits de masse dans lesquels les cannelures ou les couches de recouvrement sont fabriquées à partir d'un papier traité, par exemple imprégné de cire ou couché, et/ou d'un film plastique. De telles versions conviennent en particulier lorsqu'un liquide, par exemple de l'eau ou de l'huile, est prévu comme milieu caloporteur et/ou frigorigène. Si de l'air est utilisé en tant que milieu caloporteur et/ou frigorigène, une version du carton ondulé conventionnel en papier, en particulier en papier imprégné de cire pour éviter des effets négatifs de l'air humide, est habituellement suffisante. On peut respectivement utiliser différents types de cannelure, comme par exemple la mini-micro cannelure (hauteur de cannelure inférieure à 0,6 mm), la micro cannelure (hauteur de cannelure de 2,2 à 3 mm) ou la moyenne cannelure (hauteur de cannelure de 4 à 4,9 mm). L'invention sera à présent représentée plus en détail à l'aide du dessin. 5 Sur lequel : la figure 1 montre alors une première variante et la figure 2 montre une deuxième variante d'un système de batterie selon l'invention dans lequel de l'air est utilisé comme milieu caloporteur et/ou frigorigène. Sont montrés respectivement des éléments individuels 1, 1', 1", ... qui sont prévus dans un boîtier 4 indiqué schématiquement. Les éléments individuels 1, 1', 1", ... ont des surfaces avant S et des surfaces longitudinales L respectives et présentent de plus des contacts électriques - non représentés - pour la connexion en série ou en parallèle des éléments individuels 1, 1', 1", ... pour représenter un empilement d'éléments du système de batterie. Entre les éléments individuels 1, 1', 1", ... et le boîtier 4, respectivement différents éléments en carton ondulé conventionnel sont prévus qui seront expliqués plus en détail par la suite. Dans ce cas, une cannelure du carton ondulé conventionnel est prévue respectivement de telle sorte que de l'air peut entrer sur un côté du carton ondulé conventionnel, peut circuler suivant l'étendue d'un élément individuel et peut sortir de l'autre côté du carton ondulé conventionnel. Pour les première et deuxième variantes représentées, la direction d'écoulement de l'air est prévue par exemple perpendiculairement au plan de dessin. A cet effet, des déflecteurs d'amenée et d'évacuation d'air adéquats - non représentés - sont prévus sur le boîtier 4. De ce fait, les éléments en carton ondulé conventionnel servent en même temps d'écarteurs entre les éléments individuels 1, 1', 1", ... et à transmettre une pression superficielle exigée afin d'éviter une formation de gaz à l'intérieur d'un élément individuel et 6 servent en outre de déflecteur pour l'air circulant suivant la cannelure. De plus, la conception structurelle du carton ondulé conventionnel permet d'obtenir une bonne absorption d'éventuels chocs ou impacts sur le système de batterie représenté. Selon la première variante représentée sur la figure 2, des éléments en forme de panneau 2a, 2b, 2c, ... en carton ondulé conventionnel sont prévus qui présentent approximativement la dimension de la face avant S d'un élément individuel adjacent 1, 1', 1", ... Les éléments individuels 1, 1', 1", ... sont respectivement disposés en alternance avec les éléments en forme de panneau 2a, 2b, 2c, ... en carton ondulé conventionnel, pour représenter un empilement d'éléments du système de batterie. De plus, au moins un autre élément en forme de panneau 2d, 2e en carton ondulé conventionnel est prévu qui s'étend le long des surfaces longitudinales L des éléments individuels et présente approximativement la dimension de l'étendue longitudinale de l'agencement en alternance du carton ondulé conventionnel et des éléments individuels. De préférence, deux autres éléments en forme de panneau en carton ondulé conventionnel 2d, 2e sont prévus pour compenser des dilatations thermiques et pour amortir des impacts ou chocs, le long des deux surfaces longitudinales L des éléments individuels, donc le long des surfaces longitudinales supérieures et le long des surfaces longitudinales inférieures. Selon une deuxième variante, une structure en forme de méandre est prévue autour des éléments individuels 1, 1', 1", ..., dans laquelle le carton ondulé conventionnel est guidé entre les surfaces avant S des éléments individuels 1, 1', 1", ... et est prévu respectivement en alternance sur une surface longitudinale L supérieure ou inférieure d'un élément individuel. Dans ce cas, en particulier l'utilisation d'une longue bande continue de carton ondulé conventionnel peut être prévue. Il est également possible de prévoir des éléments en forme de panneau 2'a, 2'b, 2'c, ... en carton ondulé conventionnel entre les 7 surfaces avant des éléments individuels adjacents 1, 1', 1", ..., et ensuite en alternance sur les surfaces longitudinales L supérieures et inférieures des éléments individuels respectifs 1, 1', 1", ..., d'autres éléments en forme de panneau 2'd, 2'e, ... en carton ondulé conventionnel. Dans ce cas, les autres éléments en forme de panneau 2'd, 2'e, ... présentent approximativement une dimension correspondant à l'étendue longitudinale d'un élément individuel respectif 1, 1', 1", ... et de plus à la double épaisseur du carton ondulé conventionnel utilisé pour englober un élément individuel respectif 1, 1', 1", ... comme le représente la figure 2. Il ressort alors également de la figure 2 que les éléments individuels 1, 1', 1", ... de cette deuxième variante sont respectivement légèrement décalés les uns par rapport aux autres, notamment de l'épaisseur respective des autres éléments en forme de panneau 2'd, 2'e, ... en carton ondulé conventionnel. Pour la transmission fiable d'une pression superficielle aux éléments individuels 1, 1', 1", ..., dans les deux variantes, respectivement un matériau élastique 3 est prévu au moins sur une face avant S d'un élément individuel ou d'un élément en forme de panneau en carton ondulé conventionnel. Ce matériau élastique 3, par exemple du caoutchouc, de la mousse ou un mécanisme à ressort, permet une transmission fiable d'une pression minimale exigée à la succession en alternance d'éléments individuels et de carton ondulé conventionnel. Les deux variantes représentées du système de batterie selon l'invention sont alors à considérer comme des exemples seulement, puisque des modifications et combinaisons adéquates, en particulier sur les éléments en forme de panneau exposés en carton ondulé conventionnel sont possibles sans pour autant quitter le cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Système de batterie, comprenant au moins un élément avec une structure de compensation de température adjacente qui est prévue en alternance avec les éléments et est réalisée pour le passage d'un milieu caloporteur et/ou frigorigène, caractérisé en ce que les éléments sont réalisés comme des éléments individuels (1, 1', 1") et les structures de compensation de température sont réalisées en carton ondulé conventionnel (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2'a, 2'b, 2'c, 2'd, 2'e), avec deux couches de recouvrement et au moins une cannelure disposée entre celles-ci pour le passage du fluide. 2. Système de batterie selon la revendication 1, dans lequel le carton ondulé conventionnel (2a, 2b, 2c) est prévu en forme de panneaux, approximativement de la dimension de la face avant (S) d'un élément individuel adjacent. 3. Système de batterie selon la revendication 2, dans lequel au moins un carton ondulé conventionnel supplémentaire (2d, 2e) en forme de panneau et s'étendant le long des surfaces longitudinales (L) des éléments individuels est prévu, approximativement de la dimension de l'étendue longitudinale de l'agencement en alternance du carton ondulé conventionnel et des éléments individuels. 4. Système de batterie selon la revendication 1, dans lequel le carton ondulé conventionnel est prévu en forme de méandre autour des éléments individuels et guidé en alternance le long d'une surface longitudinale supérieure et d'une surface longitudinale inférieure d'un élément individuel. 5. Système de batterie selon la revendication 4, dans lequel le carton ondulé conventionnel guidé en forme de méandre est prévu en continu. 6. Système de batterie selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel sur au moins une face avant d'un élément individuel ou d'un carton ondulé conventionnel en forme de panneau, un matériau élastique (3) est prévu pour la pression superficielle de la succession d'éléments individuels et de carton ondulé conventionnel. 7. Système de batterie selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une sonde de température est prévue dans la zone d'une cannelure du carton ondulé conventionnel.