Brevet FR3099300A1 — publié le 20210129

Description Titre de l'invention : Batterie électrique et procédé de montage d'une telle batterie [0001] La présente invention concerne une batterie électrique comprenant des cellules de charge électrique et un procédé de montage d'une telle batterie. [0002] La demande de brevet français n° 3 071 671 décrit une batterie électrique comprenant une pluralité de cellules de charge, une plaque (l'espacement supérieure disposée au-dessus des cellules de charge, une carte électronique supérieure disposée au-dessus de la plaque (l'espacement supérieure, une plaque d'espacement inférieure disposée en dessous des cellules de charge, une carte électronique inférieure disposée en dessous de la plaque d'espacement inférieure, et des organes de montage reliant les cartes électroniques. [0003] De telles batteries électriques sont généralement installées dans un volume restreint et présentant une géométrie particulière. A cet égard, d est souhaitable d'optimiser l'agencement des pièces constituant la batterie électrique de sorte à minimiser l'encombrement généré par la batterie électrique et à épouser la géométrie particulière du volume dans lequel la batterie est installée. [0004] En particulier, lorsque le volume présente unc épaisseur relativement importante selon la direction verticale, plusieurs batteries identiques peuvent être verticalement superposées. Par exemple, deux batteries comprenant chacune unc pluralité de cellules de charge, deux plaques d'espacement et deux cartes électroniques sont fixées l'une à l'autre par fixation d'une surface supérieure de la carte électronique supérieure de l'une des batteries sur une surface inférieure de la carte électronique inférieure de l'autre des batteries. [0005] Un tel agencement n'apporte toutefois pas pleine satisfaction dans la mesure où des pièces des différentes batteries ne participant pas à l'accumulation d'énergie électrique encombrent le volume restreint dans lequel la batterie est installée. [0006] La présente invention vise à remédier à cet inconvénient. [0007] Plus particulièrement, l'invention vise à améliorer la compacité d'une batterie sans compliquer son montage. [0008] A cet effet, il est proposé une batterie électrique comprenant une première couche de cellules de charge, une première et une deuxième cartes électroniques respectivement disposées d'un côté et de l'autre de la première couche, la batterie électrique comprenant un premier moyen de montage reliant les première et deuxième cartes électroniques, et un premier moyen d'espacement des cellules de charge de la première couche. 2 [0009] Selon une de ses caractéristiques générales, cette batterie comprend une deuxième couche de cellules de charge, une troisième carte électronique, un deuxième moyen de montage reliant les deuxième et troisième cartes électroniques et un deuxième moyen d'espacement des cellules de charge de la deuxième couche, la deuxième couche étant intercalée entre la deuxième et la troisième cartes électroniques. [0010] L'agencement de la batterie électrique avec la deuxième couche entre la deuxième et la troisième cartes électroniques permet de réaliser une économie de place en utilisant une seule carte électronique située entre les deux couches de cellules de charge. [0011] Selon un mode de réalisation, chacune des première, deuxième et troisième cartes électroniques comprend une première face et une seconde face, la seconde face de la première carte électronique et la première face de la deuxième carte électronique étant munies d'une pluralité d'éléments de connexion réalisant une connexion électrique avec une cellule de charge de la première couche, la seconde face de la deuxième carte électronique et la première face de la troisième carte électronique étant munies d'une pluralité d'éléments de connexion réalisant une connexion électrique avec les cellules de charge de la deuxième couche. [0012] Avantageusement, au moins l'un des premier et deuxième moyens de montage comprend une tige reliant deux cartes électroniques. [0013] Dans un mode de réalisation, au moins l'un des premier et deuxième moyens de montage comprend une tige courte reliant deux cartes électroniques adjacentes. [0014] Ces tiges courtes permettent de rigidifier des sous-ensembles comprenant deux cartes électroniques et une couche de cellules de charge. [0015] Selon un autre mode de réalisation, au moins l'un des premier et deuxième moyens de montage comprend une tige longue reliant deux cartes électroniques situées respectivement d'un côté et de l'autre de l'ensemble des couches de cellules de charge. [0016] Ces tiges longues permettent de rigidifier l'ensemble global. [0017] On peut en outre prévoir que la tige longue s'étend selon une direction axiale à travers la batterie, la tige longue étant localisée dans une région radialement périphérique de la batterie. [0018] En prévoyant d'incorporer la tige longue dans une région radialement périphérique, on limite encore plus efficacement une défomiation de l'ensemble global et on augmente la fiabilité de la connexion électrique des cellules au sein de la batterie. [0019] Selon un mode de réalisation, au moins l'un des premier et deuxième moyens d'espacement comprend deux plaques respectivement adjacentes à une carte électronique, chaque plaque comprenant des passages traversant principaux et des passages traversant secondaires, au moins l'un des passages traversant principaux recevant une cellule de charge, au moins l'un des passages traversant secondaires recevant un moyen de montage. 3 [0020] L'utilisation de telles plaques comme moyen d'espacement permet de recevoir à la fois les cellules de la couche associée, et des tiges de montage qui peuvent être courtes ou longues. Il est de ce fait possible d'augmenter encore davantage la compacité de l'ensemble global. [0021] De préférence, au moins l'un des premier et deuxième moyens de montage comprend une pluralité de tiges courtes, chaque tige courte étant associée à une couche, et le nombre de tiges courtes associées à une couche est compris entre un tiers et la moitié du nombre de passages traversant secondaires de la plaque. [0022] Une telle proportion de tiges courtes permet de disposer des tiges courtes au niveau de chaque couche de cellules de charge. [0023] Avantageusement, le nombre de tiges courtes associées à deux couches adjacentes est strictement inférieur au nombre de passages traversant secondaires de la plaque. [0024] On peut ainsi ajouter au moins une tige longue à travers un passage traversant se- condaire de la plaque sans pour autant nuire à la compacité. [0025] Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de montage d'une batterie électrique comprenant la réalisation d'au moins deux sous-ensembles comprenant la superposition d'une première carte électronique, d'une première plaque d'espacement et d'une deuxième plaque d'espacement ; la mise en place d'un moyen de montage sur chaque sous-ensemble ; la mise en place d'une première couche de cellules de charge sur un premier sous-ensemble ; la superposition d'un deuxième sous-ensemble sur le premier sous-ensemble ; le serrage du moyen de montage du premier sous-ensemble. [0026] Ce procédé permet de diminuer le nombre de tâches à mettre en oeuvre pour réaliser une batterie comprenant plusieurs couches de cellules, tout en améliorant la compacité de la batterie. [0027] Avantageusement, le procédé comprend, avant la superposition d'un deuxième sous- ensemble sur le premier sous-ensemble, la mise en place d'un moyen de montage comprenant au moins une tige longue sur le premier sous-ensemble. [0028] La mise en place d'une tige longue à ce stade du procédé permet d'utiliser la tige longue pour guider les sous-ensembles lors de leur superposition. [0029] D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : [0030] [fig.1] représente en perspective une batterie selon un premier mode de réalisation de l'invention, [0031] [fig.2] représentent une première vue en coupe de la batterie de la figure 1, [0032] [fig.3A], [0033] [fig.3B] [0034] et [0035] [fig.3C] sont des vues de détail de la vue en coupe de la figure 2, [0036] [fig.4] est une seconde vue en coupe de la batterie de la figure 1, [0037] [fig.5] est une vue en perspective d'une batterie selon un second mode de réalisation de l'invention, [0038] [fig.6] illustre un procédé de montage de la batterie de la figure 5, [0039] [fig.7] [0040] [fig.8] [0041] [fig.9] [0042] et [0043] [fig.10] représentent en perspective la batterie de la figure 5 à diverse étape du procédé de la figure 6. [0044] En référence à la figure 1, on a schématiquement représenté une batterie électrique 2 selon un premier exemple de réalisation de l'invention. On définit une hase vectorielle orthonormale 4 attachée à la batterie 2. La hase 4 est constituée d'un vecteur X, d'un vecteur Y et d'un vecteur Z. Le vecteur Z est orienté verticalement vers le haut lorsque la batterie 2 repose normalement sur une surface plane horizontale. [0045] Sauf lorsqu'il en sera indiqué autrement, les termes « supérieur », « inférieur « haut », « bas » et « vertical » et les expressions « au-dessus » et « en dessous » seront compris comme se rapportant à la batterie 2 lorsque celle-ci repose normalement sur une surface plane horizontale, c'est-à-dire en supposant le vecteur Z orienté verticalement vers le haut. [0046] La batterie 2 comprend une couche inférieure 6, une couche intermédiaire 8 et une couche supérieure 10. Chaque couche 6, 8, 10 comprend vingt-cinq (25) cellules de charge électrique 6a, 8a, 10a. Bien entendu, on ne sort pas du cadre de l'invention en envisageant un nombre différent de cellules de charge. On peut également prévoir que les couches 6, 8 et 10 ne comprennent pas le même nombre de cellules de charges. Les cellules 6a, 8a, et 10a sont cylindriques à section circulaire autour de la direction du vecteur Z. Les cellules 6a, 8a, 10a sont disposées parallèlement les unes aux autres et présentent des faces d'extrémité opposées 12 pourvues de bornes de contact 14. [0047] La batterie 2 comprend une carte électronique d'extrémité inférieure 16, deux cartes électroniques intermédiaires 18 et une carte électronique d'extrémité supérieure 20. Chacune des cartes électroniques 16, 18 et 20 présente une face inférieure 22 et une face supérieure 24. [0048] En référence à la figure 3A, chaque carte électronique 18 est munie, sur ses faces 22 et 24, d'une pluralité d'éléments de connexion électrique par contact 26. Comme illustré sur la figure 3B, la carte électronique 16 comprend des éléments de connexion électrique par contact 26 sur sa face supérieure 24. Comme illustré sur la figure 3C, la carte électronique 20 comprend des éléments de connexion électrique par contact 26 sur sa face inférieure 22. Les éléments de connexion 26 sont respectivement en contact avec les bornes 14 des cellules 6a, Sa, 10a. [0049] On entend par « carte électronique » une plaque rigide en une matière isolante pourvue notamment de pistes conductrices de connexion électrique, en surface et/ou intégrées, les éléments de connexion électrique 26 étant sélectivement connectés à ses pistes. [0050] En référence à la figure 2, la couche 6 est verticalement intercalée entre la face 24 de la carte électronique 16 et la face 22 d'une carte électronique 18. La couche 8 est verticalement intercalée entre la face 24 de cette carte électronique 18 et la face 22 de l'autre carte électronique 18. La couche 10 est verticalement intercalée entre la face 24 de cette autre carte électrique 18 et la face 22 de la carte électronique 20. [0051] De la sorte, les cellules 6a sont en connexion électrique avec les éléments de connexion 26 de la face 24 de la carte électronique 16 et de la face 22 d'une carte électrique 18, les cellules Ra sont en connexion électrique avec les éléments de connexion 26 de la face 24 de cette carte électrique 18 et de la face 22 d'une autre carte électronique 18, et les cellules 10a sont en connexion électrique avec des éléments de connexion 26 de la face 24 de cette autre carte électronique 18 et de la face 22 de la carte électronique 20. Dans le premier mode de réalisation, la face 22 de la carte électronique 16 et la face 24 de la carte électronique 20 sont dépourvues d'éléments de connexion électrique. [0052] La batterie 2 comprend six plaques d'espacement 28. Quelle que soit une couche 6, 8, 10, deux plaques d'espacement 28 sont respectivement placées aux extrémités des cellules 6a, 8a, 10a. En d'autres termes, une plaque 28 est disposée à proximité de la face 24 de la carte électronique 16, une plaque 28 est disposée à proximité de la face 22 de la carte électronique 20 et deux plaques 28 sont disposées à proximité des faces respectives 22 et 24 de chacune des cartes électroniques 18. [0053] En référence aux figures 2 et 4, les plaques d'espacement 28 comportent une pluralité de passage traversant principaux 30. Les passages 30 sont cylindriques à section axiale circulaires autour de la direction du vecteur X. Les passages 30 sont destinés à recevoir des cellules 6a, 8a, 10a des couches 6, 8, 10 respectives. Grâce aux passages 30, les plaques d'espacement 28 maintiennent les cellules 6a, 8a, 10a espacées les unes à côté des autres. Les plaques d'espacement 28 comportent des passages traversant secondaires 32 cylindriques dirigées par la direction du vecteur X. [0054] La batterie 2 comporte une pluralité de tiges 34. Les tiges 34 sont reçues dans une partie des passages traversant secondaires 32 des plaques d'espacement 28. Les tiges 34 sont réparties dans les trois couches 6, 8 et 10. En l'espèce, vingt (20) tiges 34 sont réparties parmi les trois couches 6, 8 et 10 de la batterie 2, six (6) tiges 34 étant associées à la couche 6, huit (8) tiges 34 étant associées à la couche 8 et six (6) tiges 34 6 étant associées à la couche 10. Sur la vue en coupe de la figure 2, deux (2) tiges 34 associées à la couche 6 et deux (2) tiges 34 associées à la couche 10 sont visibles. Quelle que soit une couche 6, 8 ou 10, une tige 34 s'étend verticalement entre la carte électronique 16 ou 18 située en dessous de la couche et la carte électronique 18 ou 20 située au-dessus de la couche. [0055] Au niveau de leurs extrémités verticales, les tiges 34 sont fixées aux cartes élec- troniques 16, 18 ou 20 par des boulons 36. Les boulons 36 des extrémités supérieures des tiges 34 associées à la couche 8 sont visibles sur la vue en coupe de la figure 4. Grâce aux tiges 34, la couche 6 est reliée mécaniquement à la carte électronique 16, une carte électronique 18 est reliée mécaniquement à la couche 6, la couche 8 est reliée mécaniquement à cette carte électronique 18, une autre carte électronique 18 est reliée mécaniquement à la couche 8, la couche 10 est reliée mécaniquement à cette autre carte électronique 18 et les cartes électroniques 16 et 20 sont respectivement reliées mécaniquement aux couches 6 et 10. Il en résulte que l'ensemble comprenant les couches 6, 8 et 10 et les cartes électroniques 16, 18 et 20 forme un ensemble solidaire. [0056] La batterie 2 comporte deux (2) tiges 38 relativement plus longues que les tiges 34. Plus particulièrement, la longueur des tiges 38 est sensiblement égale à l'épaisseur selon la direction du vecteur Z de la batterie 2. Les tiges 38 sont reçues dans une partie des passages traversant secondaires 32 des plaques d'espacement 28. Les tiges 38 s'étendent verticalement entre les cartes électroniques 16 et 20. En reliant mécaniquement les cartes électroniques d'extrémité 16 et 20, les tiges 38 augmentent la rigidité de la batterie 2. [0057] En référence à la figure 4, en considérant que la coupe de la batterie 2 dans le plan perpendiculaire au vecteur Z s'inscrit dans un cercle circonscrit, les tiges 38 sont insérées dans les passages traversant secondaires 32 qui sont situées radialement le plus à l'extérieur de ce cercle circonscrit. Ainsi situées, les tiges 38 permettent d'éviter que l'écartement selon la direction du vecteur Z entre les cartes électroniques 16 et 20 soit plus important au niveau de leur bord qu'en leur centre. Il en résulte une meilleure fiabilité de la connexion électrique entre les cellules 6a, 8a et 10a et les cartes électroniques 16, 18 et 20. [0058] Dans l'exemple illustré, une plaque d'espacement 28 comporte 16 passages traversant secondaires 32. Ainsi, quelle que soit une couche 6, 8 ou 10, le nombre n ntig, jo de tiges 34 associées à la couche est compris entre le tiers et la moitié du nombre np',,, de passages traversant secondaires 32 : passages repassages 3 g e s _G - n tig e s 2 passages passages 3 REVENDICATIONSBatterie électrique (2, 42) comprenant une première couche (6) de cellules de charge (6a), une première (16) et une deuxième (18) cartes électroniques respectivement disposées d'un côté et de l'autre de la première couche (6), la batterie électrique (2, 42) comprenant un premier moyen de montage reliant les première (16) et deuxième (18) cartes électroniques, et un premier moyen d'espacement des cellules de charge (6a) de la première couche (6), caractérisée en ce qu'elle comprend une deuxième couche (8, 10, 44, 46, 48, 50) de cellules de charge (8a, 10a), une troisième carte électronique (18, 20), un deuxième moyen de montage reliant les deuxième (18) et troisième (18, 20) cartes électroniques et un deuxième moyen d'espacement des cellules de charge (8a, 10a) de la deuxième couche (8, 10, 44, 46, 48, 50), la deuxième couche (8, 10, 44, 46, 48, 50) étant intercalée entre la deuxième (18) et la troisième (18, 20) cartes électroniques. Batterie (2, 42) selon la revendication 1, dans lequel chacune des première (16), deuxième (18) et troisième (18, 20) cartes électroniques comprend une première face (22) et une seconde face (24), la seconde face (24) de la première carte électronique (16) et la première face (22) de la deuxième carte électronique (18) étant munies d'une pluralité d'éléments de connexion (26) réalisant une connexion élechique avec une cellule de charge (6a) de la première couche (6), la seconde face (24) de la deuxième carte électronique (18) et la première face (22) de la troisième carte électronique (18, 20) étant munies d'une pluralité d'éléments de connexion (26) réalisant une connexion élechique avec les cellules de charge (8a, 10a) de la deuxième couche (8, 10). Batterie (2, 42) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel au moins l'un des premier et deuxième moyens de montage comprend une tige (34, 38) reliant deux cartes électroniques (16, 18, 20). Batterie (2, 42) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel au moins l'un des premier et deuxième moyens de montage comprend une tige courte (34) reliant deux cartes électroniques adjacentes (16, 18 ; 18, 20). Batterie (2, 42) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel au moins l'un des premier et deuxième moyens de montage comprend une tige longue (38) reliant deux cartes électroniques (16, 20) situées respectivement d'un côté et de l'autre de l'ensemble des couches (6, 8, 10, 44, 46, 48, 10 [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] 50) de cellules de charge (6a, 8a, 10a). Batterie (2, 42) selon la revendication 5, dans lequel la tige longue (38) s'étend selon une direction axiale (Z) à travers la batterie (2, 42), la tige longue (38) étant localisée dans une région radialement périphérique de la batterie (2, 42). Batterie (2, 42) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel au moins l'un des premier et deuxième moyens d'espacement comprend deux plaques (28) respectivement adjacentes à une carte électronique (16, 18, 20), chaque plaque (28) comprenant des passages traversant principaux (30) et des passages traversant secondaires (32), au moins l'un des passages traversant principaux (30) recevant une cellule de charge (6a, 8a, 10a), au moins l'un des passages traversant secondaires (32) recevant un moyen de montage. Batterie (2, 42) selon la revendication 7, dans lequel au moins l'un des premier et deuxième moyens de montage comprend une pluralité de tiges courtes (34), chaque tige courte (34) étant associée à une couche (6, 8, 10, 44, 46, 48, 50), et dans lequel le nombre de tiges courtes (34) associées à une couche (6, 8, 10, 44, 46, 48, 50) est compris entre un tiers et la moitié du nombre de passages traversant secondaires (32) de la plaque (28), le nombre de tiges courtes (34) associées à deux couches adjacentes (6, 8 ; 8, 10 ; 10, 44 ; 44, 46 ; 46, 48 ; 48, 50) étant de préférence strictement inférieur au nombre de passages traversant secondaires (32) de la plaque (28). Procédé de montage d'une batterie électrique (2, 42) comprenant la réalisation (P01) d'au moins deux sous-ensembles (52, 54, 56, 58, 60, 62, 64) comprenant la superposition d'une première carte électronique (16, 18), d'une première plaque d'espacement (28) et d'une deuxième plaque d'espacement (28) ; la mise en place d'un moyen de montage sur chaque sous-ensemble (52, 54, 56, 58, 60, 62, 64) ; la mise en place d'une première couche (6, 8, 10, 44, 46, 48) de cellules de charge (6a, 8a, 10a) sur un premier sous-ensemble (52, 54, 56, 58, 60, 62) ; la superposition d'un deuxième sous-ensemble (54, 56, 58, 60, 62, 64) sur le premier sous-ensemble (52, 54, 56, 58, 60, 62) ; le serrage du moyen de montage du premier sous-ensemble (52, 54, 56, 58, 60, 62). Procédé selon la revendication 9, comprenant, avant la superposition d'un deuxième sous-ensemble (54) sur le premier sous-ensemble (52), la mise en place (E04) d'un moyen de montage comprenant au moins une tige longue (38) sur le premier sous-ensemble (52).