Brevet FR3129775A1 — publié le 20230602

Dispositif de contention pour module d’accumulateur électrochimique prismatique, comportant une sangle de cerclage (4) et un mécanisme de serrage (5) qui comporte : – un support de coulissement (11) qui comprend un premier terminal de fixation (16) sur lequel une première extrémité (8) de la sangle de cerclage (4) est fixée ; – un charriot de serrage (12) monté mobile sur le support de coulissement (11), et comportant un deuxième terminal de fixation (23) sur lequel une deuxième extrémité (9) de la sangle de cerclage (4) est fixée ; – un élément élastique (19) sollicitant le charriot de serrage (12) vers le premier terminal de fixation (16) ; – un verrou (13) adapté à occuper : une position de rétention dans laquelle le verrou (13) maintient le charriot de serrage (12) à l’encontre de l’élément élastique (19) ; et une position de libération dans laquelle le verrou (13) relâche le charriot de serrage (12). Figure pour l’abrégé : Fig. 4 DISPOSITIF ET PROCÉDÉ DE CONTENTION POUR MODULE D’ACCUMULATEUR ÉLECTROCHIMIQUE PRISMATIQUE À CHARRIOT DE SERRAGE ET VERROU L’invention concerne le domaine du stockage d’énergie électrique et vise les techniques de contention nécessaires pour la mise en œuvre des accumulateurs électrochimiques prismatiques, qu’ils soient embarqués dans des véhicules ou stationnaires. ART ANTÉRIEUR Certaines batteries d’accumulateurs électrochimiques présentent une forme prismatique et comportent des cellules agencées dans des contenants souples ou rigides. Ces batteries nécessitent l’application d’une force de compression sur leurs faces latérales afin d’empêcher la délamination des couches internes des cellules d’accumulateurs, ce qui dégraderait la durée de vie et les performances de ces accumulateurs. En effet, ce type d’accumulateur se déforme en conditions d’utilisation, ce qui en fin de vie entraine des gonflements d’environ 5 à 20 % des cellules constituant l’accumulateur. Une déformation non maîtrisée engendre une dégradation de celles-ci dans le temps, pouvant aller jusqu’à leur destruction. Le problème technique relatif à la nécessité d’une contention de ces accumulateurs électrochimiques est bien connu et de nombreuses solutions de contention existent dans l’art antérieur. La demande de brevet US8054041 décrit un dispositif de contention pour accumulateur électrochimique, comportant une sangle et un dispositif de mise en tension de type ridoir permettant de rapprocher par serrage les deux extrémités de la sangle et exercer ainsi une contention sur l’accumulateur. La demande de brevet FR2963484 décrit des moyens mécaniques de mise en contention consistant en des tirants transversaux au module d’accumulateur et adaptés à serrer mutuellement deux plaques de contention appliquées sur les faces latérales du module. Ces tirants peuvent être soudés ou vissés sur les plaques latérales. Ces solutions permettent d’exercer une force de serrage plus importante que les solutions impliquant une sangle et sont donc plus adaptées aux accumulateurs électrochimiques récents. Cependant, ces solutions sont couteuses, difficiles à mettre en place et requièrent du savoir faire pour leur montage et leur réglage. Ces solutions sont aussi peu flexibles, le démontage de l’accumulateur électrochimique devenant difficile, voire impossible. L’invention a pour but d’améliorer les moyens de contention pour accumulateurs électrochimiques prismatiques de l’art antérieur. À cet effet, l’invention vise un dispositif de contention pour module d’accumulateur électrochimique prismatique, ce dispositif comportant une sangle de cerclage et un mécanisme de serrage, ce mécanisme de serrage comportant : – un support de coulissement qui comprend un premier terminal de fixation sur lequel une première extrémité de la sangle de cerclage est fixée ; – un charriot de serrage monté mobile sur le support de coulissement, selon une direction de coulissement, et comportant un deuxième terminal de fixation sur lequel une deuxième extrémité de la sangle de cerclage est fixée ; – un élément élastique sollicitant le charriot de serrage vers le premier terminal de fixation ; – un verrou adapté à occuper : une position de rétention dans laquelle le verrou maintient le charriot de serrage à une distance prédéterminée du premier terminal de fixation, à l’encontre de l’élément élastique ; et une position de libération dans laquelle le verrou relâche le charriot de serrage. Selon un autre objet, l’invention vise un module d’accumulateur électrochimique prismatique comportant au moins une cellule d’accumulateur, une plaque de serrage sur chacune de deux faces opposées du module d’accumulateur, et un dispositif de contention tel que décrit ci-dessus. Selon un autre objet, l’invention vise un procédé de mise en place d’un dispositif de contention tel que décrit ci-dessus, et qui comporte une étape préliminaire de déplacement du charriot de serrage à l’encontre de l’élément élastique, et de mise en position du verrou en position de rétention. Le dispositif et le procédé selon l’invention permettent l’utilisation d’une sangle de cerclage même dans le cas des accumulateurs électrochimiques récents qui requièrent l’exercice d’une importante force de serrage sur leurs faces latérales. Le mécanisme de serrage permet la fermeture de la sangle et sa mise en tension contrôlée, même pour une forte tension, avec un encombrement et une masse réduits compte tenu de la force de contention exercée. La notion de contention s’entend ici comme la mise en compression des faces latérales d’un module d’accumulateur électrochimique. Un tel dispositif de contention bénéficie d’un encombrement réduit, ce qui lui permet d’être appliqué à des accumulateurs électrochimiques de forte tension même à proximité des bornes de connexion. Les accumulateurs électrochimiques utilisés dans les véhicules électriques, par exemple, présentent à la fois des bornes de connexion délivrant un niveau de tension qui représente un danger, et une configuration confinée avec peu d’espace pour la disposition des moyens de contention. Des accumulateurs électrochimiques de forte tension et de forte densité d’énergie peuvent ainsi être mis en œuvre avec une force de contention élevée, et ce de manière flexible et modulaire en permettant de plus un démontage aisé qui augmente la réparabilité de l’ensemble. La mise en place du mécanisme de serrage ne requiert aucun outil ni aucun réglage particulier, ce qui contraste fortement avec les dispositifs de l’art antérieur qui nécessitent au moins des outils standards voire des outils spécialisés destinés à un personnel formé. Le réglage de la force de serrage appliquée est réalisée automatiquement par la libération d’un élément élastique calibré qui applique seul la force de serrage. La facilité de mise en place des éléments de contention (sans outils) se combine donc avec une sureté de montage élevée, car le calibrage de la force de serrage ne dépend pas de l’opérateur qui met en place le mécanisme de serrage. Le dispositif de contention selon l’invention procure de plus une fonction supplémentaire dite de « respirabilité ». Dans l’art antérieur cette fonction, lorsqu’elle existe, est réalisée par des éléments proéminents augmentant l’encombrement du module d’accumulateur, et non dans un tel mécanisme de serrage compact. Cette fonction de respirabilité permet au module d’accumulateur, tout en subissant une force de contention permanente, de pouvoir néanmoins se dilater et se contracter lors des cycles de charge et de décharge. En effet, la contention appliquée sur le module d’accumulateur permet, sur un temps long correspondant à la durée de vie de l’accumulateur, d’empêcher un enflement des parois latérales. Cependant, les cycles de charge et de décharge du module d’accumulateur entrainent un échauffement et un refroidissement cyclique qui tendent, de manière indésirable, à augmenter la force de contention durant la dilatation liée à l’échauffement, et à diminuer cette force de contention durant la contraction liée au refroidissement. L’invention permet d’appliquer une force de contention constante, en autorisant la faible variation de dimension liées aux cycles de charge et de décharge. Le dispositif de contention selon l’invention peut comporter les caractéristiques additionnelles suivantes, seules ou en combinaison : – le support de coulissement comporte au moins un profilé cylindrique s’étendant selon la direction de coulissement, et le charriot de serrage comporte au moins un coulisseau en liaison glissière avec ce profilé cylindrique ; – le support de coulissement comporte au moins un barreau qui s’étend transversalement à la direction de coulissement et qui forme le premier terminal de fixation, la sangle de cerclage formant une boucle autour du barreau ; – le charriot de serrage comporte au moins une barre qui s’étend transversalement à la direction de serrage, et qui forme le deuxième terminal de fixation, la sangle de cerclage formant une boucle autour de la barre ; – le charriot de serrage comporte au moins une surface d’appui qui est sensiblement perpendiculaire à la direction de serrage, le verrou retenant le charriot de serrage par cette surface d’appui lorsqu’il est dans sa position de rétention ; – le dispositif comporte une glissière s’étendant dans la direction de serrage, le charriot de serrage étant mobile suivant cette glissière lorsque le verrou est dans sa position de libération ; – la glissière comporte une extrémité d’appui adaptée à limiter la course du charriot de serrage dans le sens d’un éloignement entre le premier terminal de fixation et le deuxième terminal de fixation, lorsque le verrou est dans sa position de libération ; – la glissière comporte une extrémité d’appui adaptée à limiter la course du charriot de serrage dans le sens d’un rapprochement entre le premier terminal de fixation et le deuxième terminal de fixation, lorsque le verrou est dans sa position de libération ; – le charriot de serrage comporte au moins une flasque comportant une rainure définissant la surface d’appui et la glissière ; – le verrou comporte un taquet qui est appuyé contre la surface d’appui lorsque le verrou est dans sa position de rétention, et qui est positionné dans la glissière lorsque le verrou est dans sa position de libération ; – le verrou est monté pivotant par rapport au support de coulissement, le passage de la position de rétention à la position de libération du verrou étant réalisée par pivotement ; – le verrou comporte une patte d’actionnement et la sangle de cerclage est disposée contre cette patte d’actionnement qui est adaptée à entrainer le verrou vers sa position de libération lors du serrage de la sangle de cerclage ; – l’élément élastique comporte au moins un ressort disposé entre le charriot de serrage et le support de coulissement ; – la sangle de cerclage comporte une boucle fixe et une boucle ajustable, l’une étant disposée autour du premier terminal de fixation et l’autre étant disposée autour du deuxième terminal de fixation. Le procédé de mise en place d’un dispositif de contention peut comporter les étapes ou caractéristiques additionnelles suivantes, seules ou en combinaison : – serrage de la sangle de cerclage par traction sur une extrémité libre d’une boucle ajustable ; – passage du verrou de sa position de rétention vers sa position de libération par appui de la sangle de cerclage sur le verrou ; – serrage calibré de la sangle de cerclage par le déplacement du charriot de serrage sous l’effet de l’élément élastique ; – lors de l’étape de serrage calibré, le charriot de serrage prend une position d’équilibre dans laquelle le serrage de la sangle de cerclage correspond à la force résultant de l’élément élastique ; ou alternativement le charriot de serrage et le verrou viennent en butée l’un contre l’autre sur une extrémité d’appui. PRÉSENTATION DES FIGURES D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit, en référence aux dessins annexés dans lesquels : – la est un premier exemple de module d’accumulateur selon l’invention ; – la est un deuxième exemple de module d’accumulateur selon l’invention ; – la est un troisième exemple de module d’accumulateur selon l’invention ; – la est une vue en perspective d’un dispositif de contention selon l’invention ; – la est une vue éclatée du dispositif de contention ; – la est une vue en coupe du dispositif de contention ; – la est une autre vue en coupe du dispositif de contention ; – la est une vue en coupe du dispositif de contention, le verrou étant dans sa position de rétention ; – la est un schéma cinématique correspondant à la ; – la est une vue en coupe du dispositif de contention, le verrou étant en cours de passage à sa position de libération ; – la est un schéma cinématique correspondant à la ; – la est une vue en coupe du dispositif de contention, le verrou étant dans sa position de libération ; – la est un schéma cinématique correspondant à la ; – la est une vue en coupe du dispositif de contention illustrant une fonction de respirabilité ; – la est une vue en coupe du dispositif de contention d’un accumulateur électrochimique en fin de vie. Dispositif de contention pour module d’accumulateur électrochimique prismatique, ce dispositif comportant une sangle de cerclage (4) et un mécanisme de serrage (5), caractérisé en ce que le mécanisme de serrage (5) comporte : – un support de coulissement (11) qui comprend un premier terminal de fixation (16) sur lequel une première extrémité (8) de la sangle de cerclage (4) est fixée ; – un charriot de serrage (12) monté mobile sur le support de coulissement (11), selon une direction de coulissement, et comportant un deuxième terminal de fixation (23) sur lequel une deuxième extrémité (9) de la sangle de cerclage (4) est fixée ; – un élément élastique (19) sollicitant le charriot de serrage (12) vers le premier terminal de fixation (16) ; – un verrou (13) adapté à occuper : une position de rétention dans laquelle le verrou (13) maintient le charriot de serrage (12) à une distance prédéterminée du premier terminal de fixation (16), à l’encontre de l’élément élastique (19) ; et une position de libération dans laquelle le verrou (13) relâche le charriot de serrage (12). Dispositif de contention selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support de coulissement (11) comporte au moins un profilé cylindrique (18) s’étendant selon la direction de coulissement, et en ce que le charriot de serrage (12) comporte au moins un coulisseau (21) en liaison glissière avec ce profilé cylindrique (18). Dispositif de contention selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support de coulissement (11) comporte au moins un barreau (15) qui s’étend transversalement à la direction de coulissement et qui forme le premier terminal de fixation (16), la sangle de cerclage (4) formant une boucle autour du barreau (15). Dispositif de contention selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le charriot de serrage (12) comporte au moins une barre (22A,22B) qui s’étend transversalement à la direction de serrage, et qui forme le deuxième terminal de fixation (23), la sangle de cerclage (4) formant une boucle autour de la barre (22A,22B). Dispositif de contention selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le charriot de serrage (12) comporte au moins une surface d’appui (25) qui est sensiblement perpendiculaire à la direction de serrage, le verrou (13) retenant le charriot de serrage (12) par cette surface d’appui (25) lorsqu’il est dans sa position de rétention. Dispositif de contention selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte une glissière (26) s’étendant dans la direction de serrage, le charriot de serrage (12) étant mobile suivant cette glissière (26) lorsque le verrou (13) est dans sa position de libération. Dispositif de contention selon la revendication 6, caractérisé en ce que la glissière (26) comporte une extrémité d’appui (39) adaptée à limiter la course du charriot de serrage (12) dans le sens d’un éloignement entre le premier terminal de fixation (16) et le deuxième terminal de fixation (23), lorsque le verrou (13) est dans sa position de libération. Dispositif de contention selon l’une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la glissière (26) comporte une extrémité d’appui (40) adaptée à limiter la course du charriot de serrage (12) dans le sens d’un rapprochement entre le premier terminal de fixation (16) et le deuxième terminal de fixation (23), lorsque le verrou (13) est dans sa position de libération. Dispositif de contention selon l'une des revendications 6 à 8 lorsqu’elles dépendent de la revendication 5, caractérisé en ce que le charriot de serrage (12) comporte au moins une flasque (24) comportant une rainure définissant la surface d’appui (25) et la glissière (26). Dispositif de contention selon l'une des revendications 6 à 9 lorsqu’elles dépendent de la revendication 5, caractérisé en ce que le verrou (13) comporte un taquet (29) qui est appuyé contre la surface d’appui (25) lorsque le verrou (13) est dans sa position de rétention, et qui est positionné dans la glissière (26) lorsque le verrou (13) est dans sa position de libération. Dispositif de contention selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le verrou (13) est monté pivotant par rapport au support de coulissement (11), le passage de la position de rétention à la position de libération du verrou (13) étant réalisée par pivotement. Dispositif de contention selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le verrou (13) comporte une patte d’actionnement (30) et en ce que la sangle de cerclage (4) est disposée contre cette patte d’actionnement (30) qui est adaptée à entrainer le verrou (13) vers sa position de libération lors du serrage de la sangle de cerclage (4). Dispositif de contention selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément élastique (19) comporte au moins un ressort disposé entre le charriot de serrage (13) et le support de coulissement (11). Dispositif de contention selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sangle de cerclage (4) comporte une boucle fixe (31) et une boucle ajustable (32), l’une étant disposée autour du premier terminal de fixation (16) et l’autre étant disposée autour du deuxième terminal de fixation (23). Module d’accumulateur électrochimique prismatique, comportant au moins une cellule d’accumulateur (7), une plaque de serrage (3) sur chacune de deux faces opposées du module d’accumulateur, et un dispositif de contention selon l’une des revendications 1 à 14. Procédé de mise en place d’un dispositif de contention selon l’une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu’il comporte une étape préliminaire de déplacement du charriot de serrage (12) à l’encontre de l’élément élastique (19), et de mise en position du verrou (13) en position de rétention. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu’il comporte en outre les étapes suivantes : – serrage de la sangle de cerclage (4) par traction sur une extrémité libre (35) d’une boucle ajustable (32) ; – passage du verrou (13) de sa position de rétention vers sa position de libération par appui de la sangle de cerclage (4) sur le verrou (13) ; – serrage calibré de la sangle de cerclage (4) par le déplacement du charriot de serrage (12) sous l’effet de l’élément élastique (19). Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que, lors de l’étape de serrage calibré, le charriot de serrage (12) prend une position d’équilibre dans laquelle le serrage de la sangle de cerclage (4) correspond à la force résultant de l’élément élastique (19). Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que, lors de l’étape de serrage calibré, le charriot de serrage (12) et le verrou (13) viennent en butée l’un contre l’autre sur une extrémité d’appui (40).