Brevet FR3060208A1 — publié le 20180615

Batterie d'accumulateur à boîtier de connexion amovible et véhicule électrique ou hybride associé La présente invention concerne une batterie d'accumulateur à boîtier de connexion amovible, notamment pour véhicule électrique ou hybride. Dans le contexte actuel de consensus autour du réchauffement climatique, la diminution des émissions de dioxyde de carbone (CO2) est un défi majeur auquel sont confrontés les constructeurs automobiles, les 10 normes étant toujours plus exigeantes en la matière. Outre l'amélioration constante des rendements des moteurs thermiques classiques, qui s'accompagne d'une baisse des émissions de CO2, les véhicules électriques (« EV » d'après la terminologie anglo-saxonne « Electric Vehicle ») et les véhicules hybrides thermique-électrique (« HEV » 15 d'après la terminologie anglo-saxonne « Hybrid Electric Vehicle ») sont aujourd'hui considérés comme la solution la plus prometteuse pour diminuer les émissions de CO2. Différentes technologies de stockage de l'énergie électrique ont été testées dans les dernières années afin de répondre aux besoins des EV. 20 Il apparaît aujourd'hui que les batteries à accumulateurs lithium-ion sont celles susceptibles de fournir le meilleur compromis entre la densité de puissance, qui favorise les performances en termes d'accélération notamment, et la densité d'énergie, qui favorise l'autonomie. Cependant, l'utilisation de cette technologie Li-ion pour constituer des batteries de 25 traction pour EV n'est pas sans poser de nombreuses difficultés, notamment si l'on considère les niveaux de tension nécessaires aux bornes de la batterie, de l'ordre de 400 volts. Notamment, à de tels niveaux de tension, les normes de sécurité sont très strictes pour prévenir tout risque d'électrocution d'un passager, d'un opérateur de maintenance ou encore d'un personnel de 30 secours. Il s'agit là d'un problème que la présente invention se propose de résoudre. 3060208 2 On connaît de l'art antérieur, notamment du document US2006/0030176A1, qu'il est préférable d'intégrer le boîtier de connexion électrique de ces batteries, couramment désigné par les appellations anglo-saxonnes « connexion box » ou encore « junction box », à l'intérieur même 5 de la batterie. Le boîtier de connexion a pour fonction, en fonction des cas d'utilisation (parking, roulage, recharge, etc), de connecter et de déconnecter la batterie de la chaîne de traction de manière très sécurisée, par exemple grâce à des relais électromécaniques pilotés par un système de supervision du type « Battery Management System » selon la terminologie anglo- saxonne. Cette solution selon US2006/0030176A1 permet, compte-tenu des multiples composant fragiles que renferme le boîtier, notamment des relais électromécaniques, de les protéger contre les chocs. Un inconvénient majeur de cette solution est que, en cas de panne au niveau du boîtier de connexion, et la plupart des pannes actuellement détectées ont pour origine ce boîtier, il est nécessaire d'ouvrir la batterie haute tension, pour changer un relai par exemple. Or, dans de nombreux pays, l'ouverture de la batterie nécessite, pour des raisons réglementaires, l'intervention d'un opérateur agréé ayant suivi une formation spéciale aux interventions sous haute-tension. Dans ces pays, les batteries sont donc le plus souvent démontées du véhicule (sans les ouvrir) et envoyées vers un centre spécialisé où les opérateurs sont agréés. Il en résulte des surcoûts importants de manutention, de logistique et d'immobilisation du véhicule. Il s'agit là d'un problème que la présente invention se propose de résoudre. L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités, notamment ceux liés au risque d'électrocution et aux surcoûts résultant de l'envoi dans des centres spécialisés dans les interventions sous haute-tension. A cet effet, l'invention a pour objet une batterie d'accumulateurs d'énergie électrique comportant un boîtier de connexion pour commander la connexion ou la déconnexion d'un ou plusieurs consommateurs. La batterie comporte un logement ouvert sur l'extérieur et dans lequel le boîtier de connexion est apte à être inséré ou à être extrait en suivant un mouvement de translation rectiligne relativement à la batterie. 3060208 3 Avantageusement, le boîtier et le logement peuvent comporter des moyens coopératifs de connexion électrique agencés de telle sorte que l'insertion du boîtier dans le logement s'accompagne du branchement simultané des moyens de connexion. 5 Avantageusement là encore, le boîtier et le logement peuvent comporter des moyens coopératifs de correction d'alignement pour aligner, tout au long du mouvement de translation rectiligne, les moyens de connexion. Par exemple, les moyens coopératifs de connexion pouvant 10 inclure des broches de connexion aptes à s'insérer dans des tubes de connexion, les moyens coopératifs de correction d'alignement peuvent inclure des parois d'isolation électrique à bords arrondis aptes à s'insérer dans d'autres parois d'isolation électrique pour isoler entre eux les moyens de connexion. 15 Par exemple, les moyens coopératifs de correction d'alignement peuvent inclure en outre des extrémités coniques des broches de connexion. Par exemple, le boîtier de connexion peut être apte à être fixé à la batterie par des vis. 20 La présente invention a également pour objet un véhicule électrique ou hybride comportant une telle batterie pour l'alimentation de sa chaîne de traction. 25 Outre de limiter les risques d'électrocution et d'éviter les surcoûts résultant de l'envoi dans des centres de réparation spécialisés, le dispositif selon l'invention a encore pour principal avantage d'être simple et compacte, facilitant l'intégration de la batterie sur le véhicule. 30 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard de dessins annexés 1, 2, 3a et 3b, qui illustrent des vues en perspective et en coupe d'un même mode de 35 réalisation avantageux de l'invention. Les éléments identiques illustrés sur 3060208 4 ces figures partagent les mêmes références. Toutefois, pour des raisons de clarté, toutes les références n'ont pas été reportées sur toutes les figures. 5 La présente invention propose une architecture de batterie ne nécessitant pas l'ouverture de la batterie pour accéder au boîtier de connexion, ceci grâce à un dispositif permettant l'intégration facile du boîtier de connexion. 10 La figure 1 illustre, par une vue en perspective, un exemple de batterie 1 comportant un dispositif selon l'invention. La batterie 1 est représentée dans un repère (X,Y,Z) où la direction X sera désignée par la suite « direction longitudinale », la direction Y sera désignée « direction 15 transversale » et la direction Z sera désignée « direction verticale ». La batterie 1 comporte un couvercle 11 fermant un carter 12 par le dessus, le fond du carter 12 s'étendant sensiblement dans le plan horizontal (X,Y). Le couvercle 11 est fixé au carter 12 par des vis 17. Des pattes de fixation 13 de formes diverses et solidaires du carter 12 sont aptes à fixer la batterie 1 au 20 châssis d'un véhicule électrique ou hybride, non représenté sur les figures. La batterie 1 comporte des conduits 16 pour l'entrée et la sortie d'un fluide de conditionnement thermique, ainsi qu'un connecteur 14 pour connecter la batterie 1 à la chaîne de traction d'un véhicule électrique, non représenté sur les figures. La batterie 1 comporte un boîtier de connexion 15 selon 25 l'invention, ce boîtier 15 étant rapporté au couvercle 11 par le dessus, auquel il est fixé par des vis 18. Le boîtier 15 supporte, assemblé sur sa face supérieure, un connecteur 151 permettant de consigner la batterie 1. 30 La figure 2 illustre, par une vue à deux plans de coupe parallèles dans le plan (X,Z), la partie centrale de la batterie 1, les parties transversales opposées ayant été omises pour des raisons de clarté. Cette figure fait bien apparaître comment le boîtier de connexion 15 peut, après dépose des vis 18, être facilement extrait de la batterie 1 ou être facilement inséré dans la 35 batterie 1, laissant apparaître un logement 121 dans le brancard 12. En 3060208 5 particulier, les flèches verticales sur la figure illustrent le mouvement relatif de translation rectiligne (suivant la direction verticale Z sur la figure) du boîtier de connexion 15 par rapport à la batterie 1 permettant d'insérer le boîtier 15 dans le logement 121. On imagine facilement le mouvement relatif 5 de translation rectiligne inverse pour extraire le boîtier de connexion 15 du logement 121. La figure 2 illustre également, dans une zone rectangulaire d'agrandissement, un connecteur mâle 152 appartenant au boîtier 15 et un connecteur femelle 122 disposé dans le brancard 12. Le connecteur 152 est 10 agencé sur la face inférieure du boîtier 15 et le connecteur 122 est agencé dans le carter 12 de telle sorte que, lorsqu'on intègre le boîtier 15 dans le logement 121, le connecteur mâle 152 vienne en même temps se brancher dans le connecteur femelle 122. Sur la figure 2, seules des enveloppes parallélépipédiques (quatre par connecteur dans cet exemple de réalisation) 15 illustrent les espaces disponibles pour les éléments de connexion des connecteurs 152 et 122. Les figures 3a et 3b donnent un exemple de réalisation de ces éléments de connexion. 20 Les figures 3a et 3b illustrent, par des vues en perspective, un exemple réalisation de l'invention dans lequel les éléments de connexion du connecteur mâle 152 ont une base cylindrique et une extrémité conique, formant des broches 1521, alors que les éléments de connexion du connecteur femelle 122 ont une forme cylindrique creuse apte à accueillir de 25 manière coopérative ces broches avec frottement, formant des tubes 1221. Avantageusement, la forme conique des broches de connexion 1521 permet de guider ces dernières dans les tubes de connexion 1221 et ainsi de corriger, au moment de l'insertion du boîtier 15 dans le logement 121, les défauts d'alignement entre le boîtier de connexion 15 et le logement 121. Les 30 figures 3a et 3b illustrent d'autres éléments permettant de corriger l'alignement au moment de l'insertion, comme des cloisons d'isolation électrique 1222 à bords arrondis du connecteur femelle 122 aptes à coulisser de manière coopérative avec frottement (car de diamètre inférieur) dans des cloisons d'isolation électrique 1522 et 1523 du connecteur mâle 152. Ainsi, 35 grâce à tous ces moyens de correction d'alignement, il est impossible 3060208 6 d'insérer le boîtier 15 de manière incorrecte, car ces moyens ne permettent aucun assemblage incorrect. 5 La batterie à boîtier de connexion amovible selon l'invention a donc encore pour principal avantage son ergonomie, puisqu'elle ne nécessite que très peu d'outils, outre un simple outil de vissage, pour insérer ou extraire le boîtier de connexion 15 dans ou hors du logement 121 : il suffit de pousser manuellement pour l'insérer et il suffit de tirer manuellement pour 10 l'extraire. REVENDICATIONS1. Batterie d'accumulateurs d'énergie électrique (1) comportant un boîtier de connexion (15) pour commander la connexion ou la déconnexion d'un ou plusieurs consommateurs, caractérisée en ce qu'elle comporte un logement (121) ouvert sur l'extérieur de la batterie et dans lequel le boîtier de connexion est apte à être inséré ou à être extrait en suivant un mouvement de translation rectiligne relativement à la batterie. 2. Batterie (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le boîtier (15) et le logement (121) comportent des moyens coopératifs de connexion électrique (1521, 1221) agencés de telle sorte que l'insertion du boîtier dans le logement s'accompagne du branchement simultané des moyens de connexion. 3. Batterie (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que le boîtier (15) et le logement (121) comportent des moyens coopératifs de correction d'alignement (1522, 1523, 1222) pour aligner, tout au long du mouvement de translation rectiligne, les moyens de connexion. 4. Batterie (1) selon la revendication 3, caractérisée en ce que, les moyens coopératifs de connexion incluant des broches de connexion (1521) aptes à s'insérer dans des tubes de connexion (1221), les moyens coopératifs de correction d'alignement incluent des parois d'isolation électrique à bords arrondis (1222) aptes à s'insérer dans d'autres parois d'isolation électrique (1521, 1523) pour isoler entre eux les moyens de connexion. 5. Batterie (1) selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens coopératifs de correction d'alignement incluent en outre des extrémités coniques des broches de connexion (1521). 6. Batterie (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le boîtier de connexion (15) est apte à être fixé à la batterie par des vis (18). 3060208 8 7. Véhicule électrique ou hybride comportant une batterie (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes pour l'alimentation de sa chaîne de traction.