Brevet FR3132165A1 — publié le 20230728

Structure de connexion de batterie d’accumulateurs, adaptée à connecter électriquement les accumulateurs d’une batterie d’accumulateurs, et comportant un élément conducteur qui comprend : des lames de contact (4) séparées s’étendant chacune selon un plan de connexion (P), ces lames de contact (4) étant chacune adaptée à être connectée à une borne de batterie d’accumulateur ; un ensemble de lames de conduction (5) reliant électriquement les lames de contact (4), ces lames de conduction (5) s’étendant sensiblement perpendiculairement au plan de connexion (P). Figure pour l’abrégé : Figure 2 Structure de connexion de batterie d’accumulateurs L’invention concerne le domaine du stockage de l’énergie électrique et vise plus particulièrement les éléments de connexion permettant d’assembler plusieurs accumulateurs électriques pour former une batterie d’accumulateurs. ART ANTÉRIEUR Une batterie d’accumulateurs (ou « pack batterie »), est généralement constituée d’un ensemble d’accumulateurs électrochimiques assemblés sur une structure mécanique commune. Chacun des accumulateurs comporte deux bornes de connexion correspondant à ses deux électrodes, et ces accumulateurs sont électriquement connectés en série ou en parallèle, la batterie d’accumulateurs ainsi constituée comportant elle-même deux bornes de connexion. La connexion électrique des accumulateurs entre eux est généralement assurée par des clinquants, qui sont de fines tôles planes de matériau conducteur. Les accumulateurs sont disposés de sorte que leurs bornes à connecter ensemble s’étendent selon un même plan de connexion, et le clinquant est disposé selon ce plan de connexion, chaque borne d’accumulateur à connecter étant électriquement reliée au clinquant. Par ailleurs, les demandes de brevet CN103490032, WO2013155701, et JP2013105674 décrivent des batteries d’accumulateurs munies de barres de connexion de puissance qui comportent des ailettes de refroidissement s’étendant transversalement à la barre de connexion. Ces agencements permettent d’ajouter une fonction de dissipation thermique aux barres de connexion, sans influer sur la section de passage pour le courant électrique. L’invention a pour but d’améliorer les structures de connexion de batteries d’accumulateurs de l’art antérieur. À cet effet, l’invention vise une structure de connexion de batterie d’accumulateurs, adaptée à connecter électriquement les accumulateurs d’une batterie d’accumulateurs. Cette structure de connexion comporte un élément conducteur qui comprend : des lames de contact séparées s’étendant chacune selon un plan de connexion, ces lames de contact étant chacune adaptée à être connectée à une borne de batterie d’accumulateur ; un ensemble de lames de conduction reliant électriquement les lames de contact, ces lames de conduction s’étendant sensiblement perpendiculairement au plan de connexion. Selon un autre objet, l’invention vise un procédé d’assemblage d’une batterie d’accumulateurs, comportant les étapes suivantes : – mise en position d’une structure de connexion, telle que décrite ci-dessus, sur un ensemble d’accumulateurs ; – soudage de chaque lame de contact sur une borne d’un des accumulateurs dudit ensemble d’accumulateurs, en disposant une tête de soudage dans ladite cavité. La structure de connexion de batterie d’accumulateurs selon l’invention réalise sa fonction principale de conduction électrique entre différentes bornes d’accumulateurs grâce à une structure à la fois rigide et légère. L’invention allie une importante section totale de conduction avec une faible épaisseur des éléments de conduction individuels (les lames de conduction). La faible épaisseur des lames de conduction peut être compensée par leur surface, en fonction de la section nécessaire pour une application donnée. La conduction électrique est réalisée par les lames de contact uniquement pour ce qui est du raccordement électrique aux accumulateurs, tandis que toute la conduction électrique entre accumulateurs est réalisé par les lames de conduction, c’est-à-dire par des parois minces qui s’étendent dans une direction perpendiculaire au plan de connexion. La structure de connexion selon l’invention comporte ainsi des surfaces sur les lames de contact qui sont uniquement dédiées au raccordement électrique avec les accumulateurs, et des lames de conduction assurant la conductivité électrique selon une hauteur significative suivant une direction perpendiculaire au plan de connexion. Le courant électrique circule dans tout le volume de l’élément conducteur de la structure de connexion, dans les trois directions de l’espace pour offrir une section de passage adéquate, évitant les échauffements excessifs. La structure de connexion selon l’invention facilite également les opérations de raccordement électrique aux accumulateurs grâce aux lames de contact qui sont dédiées à cette fonction et dont la forme et l’association avec les lames de conduction adjacentes peuvent être aménagées pour faciliter les opérations de connexion, notamment par soudage. La structure de connexion s’étendant de manière significative dans la direction perpendiculaire au plan de connexion (les lames de conduction comportant par définition une surface importante par rapport à leur épaisseur), ce qui confère à la structure de connexion une grande rigidité mécanique. La structure de connexion peut ainsi jouer un rôle structurel et compléter voire remplacer les éléments mécaniques qui sont généralement prévus pour l’assemblage des accumulateurs sous forme de batterie. La structure de connexion selon l’invention bénéficie d’une fonction naturelle de dissipation thermique grâce à la disposition des lames de conduction qui sont perpendiculaires au plan de connexion et qui ménagent ainsi entre elles des ouvertures pouvant déboucher sur les accumulateurs. Les lames de conduction sont à la fois traversées par le courant électrique et à la fois permettent d’augmenter significativement la surface d’échange avec l’air ambiant ou avec un fluide de refroidissement. L’invention est compatible avec des batteries mettant en œuvre un flux de fluide caloporteur qui peut alors s´écouler le long des surfaces exposées par les lames de conduction. Par ailleurs, le fait de s’étendre significativement dans une direction perpendiculaire au plan de connexion confère à la structure de connexion des formes alvéolaires qui peuvent également servir à absorber de l’énergie mécanique, en cas de choc notamment, et jouer ainsi un rôle de protection mécanique des accumulateurs. La disposition des lames de conduction peut par ailleurs former une canalisation de dégazage. Lors d’un éventuel dégazage des cellules électrochimiques constituant les accumulateurs, les gaz et débris chauds sont projetés à typiquement 45 degrés par rapport à l’axe longitudinal de ces cellules. Si ces gaz et débris atteignent les cellules environnantes, un risque de propagation apparait. La structure de connexion peut présenter une hauteur (dans la direction perpendiculaire au plan de connexion) suffisante afin de canaliser les éjections. La canalisation ainsi créée peut ensuite orienter les flux vers l’extérieur de la batterie, ou vers des zones ou conduits prévus à cet effet. L’utilisation de matériaux présentant une grande résistance thermique (de préférence supérieure à 600ºC) est préférable dans ce cas, ce qui est le cas de nombreux métaux. La structure de connexion selon l’invention peut comporter les caractéristiques additionnelles suivantes, seules ou en combinaison : – chaque lame de contact et une lame de conduction délimitent une cavité dont la lame de contact constitue le fond et dont ladite lame de conduction constitue les parois latérales ; – les lames de conduction délimitent entre elles des alvéoles débouchant de part en part dans la direction sensiblement perpendiculaire au plan de connexion ; – l’ensemble de lames de conduction comporte une paroi cylindrique interne fixée sur la périphérie de chaque lame de contact, cette paroi cylindrique interne s’étendant selon un cylindre dont la base correspond au contour de la lame de contact ; – l’ensemble de lames de conduction comporte une paroi cylindrique externe coaxiale à la paroi cylindrique interne, la paroi cylindrique interne et la paroi cylindrique externe étant reliées par des ailettes angulairement réparties autour de la paroi cylindrique interne ; – l’élément conducteur comporte une pluralité de structures élémentaires identiques formées chacune d’une lame de contact et de plusieurs lames de conduction, l’ensemble de lames de conduction comportant de plus des lames de jonction reliant les structures élémentaires entre elles ; – les lames de contact sont en forme de disque ; – chaque lame de contact comporte une ouverture traversante de soudage ; – les lames de contact et l’ensemble de lames de conduction sont faits d’une seule pièce ; – la structure comporte un connecteur électrique s’étendant dans la direction perpendiculaire au plan de connexion, et qui est électriquement relié à l’élément conducteur ; – les lames de conduction et les lames de contact sont formées de clinquants métalliques ; – toutes les lames de contact s’étendent dans le même plan de connexion ; Le procédé selon l’invention peut comporter les caractéristiques additionnelles suivantes, seules ou en combinaison : – ladite tête de soudage est une tête laser et, lors de l’étape de soudage, la tête de soudage est appuyée sur une lame de conduction, de sorte à maintenir un écartement prédéterminé entre la lame de contact et la tête de soudage ; – le procédé comporte une étape préliminaire de fabrication de la structure de connexion par fabrication additive. 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 représente une structure de connexion selon l’invention ; – la représente une batterie d’accumulateurs comportant des structures de connexion selon l’invention ; – la représente la batterie de la munie d’un capot ; – la représente la batterie de la munie d’un capot et de couvercles. Les éléments similaires et communs aux divers modes de réalisation portent les mêmes numéros de renvoi aux figures. Structure de connexion de batterie d’accumulateurs, adaptée à connecter électriquement les accumulateurs d’une batterie d’accumulateurs, caractérisée en ce qu’elle comporte un élément conducteur qui comprend : des lames de contact (4) séparées s’étendant chacune selon un plan de connexion (P), ces lames de contact (4) étant chacune adaptée à être connectée à une borne de batterie d’accumulateur ; un ensemble de lames de conduction (5) reliant électriquement les lames de contact (4), ces lames de conduction (5) s’étendant sensiblement perpendiculairement au plan de connexion (P). Structure de connexion selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque lame de contact (4) et une lame de conduction (5) délimitent une cavité (18) dont la lame de contact (4) constitue le fond et dont ladite lame de conduction (5) constitue les parois latérales. Structure de connexion selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les lames de conduction (5) délimitent entre elles des alvéoles (11) débouchant de part en part dans la direction sensiblement perpendiculaire au plan de connexion (P). Structure de connexion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’ensemble de lames de conduction (5) comporte une paroi cylindrique interne (7) fixée sur la périphérie de chaque lame de contact (4), cette paroi cylindrique interne (7) s’étendant selon un cylindre dont la base correspond au contour de la lame de contact (4). Structure de connexion selon la revendication 4, caractérisé en ce que l’ensemble de lames de conduction (5) comporte une paroi cylindrique externe (8) coaxiale à la paroi cylindrique interne (7), la paroi cylindrique interne (7) et la paroi cylindrique externe (8) étant reliées par des ailettes (9) angulairement réparties autour de la paroi cylindrique interne (7). Structure de connexion selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’élément conducteur comporte une pluralité de structures élémentaires (2) identiques formées chacune d’une lame de contact (4) et de plusieurs lames de conduction (5), l’ensemble de lames de conduction (5) comportant de plus des lames de jonction (10) reliant les structures élémentaires (2) entre elles. Structure de connexion selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les lames de contact (4) sont en forme de disque. Structure de connexion selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque lame de contact (4) comporte une ouverture traversante de soudage (6). Structure de connexion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les lames de contact (4) et l’ensemble de lames de conduction (5) sont faits d’une seule pièce. Structure de connexion selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comporte un connecteur électrique (3) s’étendant dans la direction perpendiculaire au plan de connexion (P), et qui est électriquement relié à l’élément conducteur. Structure de connexion selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les lames de conduction (5) et les lames de contact (4) sont formées de clinquants métalliques. Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que toutes les lames de contact (4) s’étendent dans le même plan de connexion (P). Procédé d’assemblage d’une batterie d’accumulateurs (12), caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes : – mise en position d’une structure de connexion (1) conforme aux revendications 2 à 12 sur un ensemble d’accumulateurs (13) ; – soudage de chaque lame de contact (4) sur une borne d’un des accumulateurs (13) dudit ensemble d’accumulateurs, en disposant une tête de soudage dans ladite cavité (18). Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite tête de soudage est une tête laser, et en ce que, lors de l’étape de soudage, la tête de soudage est appuyée sur une lame de conduction (5), de sorte à maintenir un écartement prédéterminé entre la lame de contact (4) et la tête de soudage. Procédé selon l’une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce qu’il comporte une étape préliminaire de fabrication de la structure de connexion (1) par fabrication additive.