Brevet FR3162924A1 — publié le 20251205

Module de batterie (50) de stockage d’énergie électrique, cette batterie comprenant un bac doté d’un fond logeant les modules (50) et un couvercle fermant ledit bac, le module (50) comprenant : - des cellules électrochimique et - une enveloppe extérieure maintenant les cellules, caractérisé en ce que l’enveloppe comprend une excroissance (54, 56) formant une entretoise (56) destinée à prendre appui sur le fond à une première extrémité (58), et sur le couvercle à une deuxième extrémité (60) opposée. Figure 3. MODULE DE BATTERIE COMPRENANT UNE ENTRETOISE La présente invention concerne une batterie, et plus particulièrement une batterie d’un véhicule à propulsion électrique alimentant une machine motrice électrique. On comprendra par batterie, dans tout le texte de ce document, un ensemble comprenant des modules de batterie contenant des cellules de stockage d’énergie électrochimique. Ces modules comprennent par exemple un cerclage maintenant les cellules empilées en compression les unes contre les autres, et présentent chacun une enveloppe extérieure comprenant des interfaces de fixation de ce module dans un carter, cette enveloppe pouvant inclue au moins une partie du cerclage. Cette batterie comprend éventuellement des moyens électriques ou électroniques pour la gestion d’énergie électrique de ces modules. Ce carter comprend un bac regroupant les modules, et un couvercle refermant le bac, cet ensemble formant un bloc batterie, dit batterie, ce bloc batterie étant souvent désigné par l’expression anglaise « pack batteries », ce carter contenant généralement une interface de montage, et des bornes de raccordement. Par ailleurs, on comprendra par cellule de stockage d’énergie électrochimique dans tout le texte de ce document, des cellules générant du courant par réaction chimique, par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion), de type Ni-Mh, ou Ni-Cd ou encore plomb. Dans ce domaine, ce bac comprend en général un fond recevant les modules, et un couvercle, opposé au fond et fixé au bord périphérique du bac, ce couvercle enfermant ces modules dans un espace interne du carter. Ce couvercle peut être une pièce spécifique au bloc batterie permettant le transport et la manipulation de la totalité du bloc batterie en toute sécurité, mais il peut également être un plancher de véhicule ayant donc la double fonction de plancher et de couvercle, le bac contenant les modules étant alors assemblé au plancher du véhicule en cours d’assemblage du véhicule. Ce fond, et/ou ce couvercle, sont en générale de grandes pièces globalement planes, par exemple constitués d’une ou plusieurs tôles embouties, et pouvant entrer en résonnance vibratoire. Pour éviter ce phénomène, il est connu d’insérer une ou plusieurs entretoises reliant directement le fond au couvercle, dans une ou des zones éloignées de la périphérie du bac, et notamment au travers d’un espace présent entre deux modules consécutifs. Ces entretoises sont par exemple soudées au fond, ou au couvercle, de sorte que lors d’une première étape d’assemblage du couvercle sur le bac, ou du bac sur le plancher, l’ensemble des entretoises soit déjà présent, positionné, et accosté au couvercle et/ou plancher et/ou fond à cette même première étape. Une deuxième étape, consécutive à la première, consiste par exemple à serrer le fond, l’entretoise, et le couvercle et/ou plancher les uns contre les autres par une vis traversant l’entretoise. Un problème de cet état de l’art est qu’il n’est pas toujours possible de souder ces entretoises sur le fond ou le plancher et/ou couvercle pour des raisons de disponibilité de surfaces suffisantes. Par exemple le fond comprend des traverses entre deux modules, ces traverses étant très étroites pour laisser un maximum de place aux modules. L’entretoise doit alors être soudée sur cette traverse mais son étroitesse le permet pas cette soudure. Un deuxième problème est que, quand bien même ces entretoises seraient soudables sur le fond, leur présence est gênante pour, par exemple, empiler les bacs les uns dans les autres : cet empilement sera plus volumineux voire impossible en bord de ligne d’assemblage. Le but de l’invention est de remédier à au moins l’un de ces deux problèmes. A cet effet, l’invention a pour objet un module de batterie de stockage d’énergie électrique, cette batterie comprenant un bac doté d’un fond logeant les modules et un couvercle fermant ledit bac, le module comprenant : - des cellules électrochimique et - une enveloppe extérieure maintenant les cellules, l’enveloppe comprenant une excroissance formant une entretoise destinée à prendre appui sur le fond à une première extrémité, et sur le couvercle à une deuxième extrémité opposée. Ainsi ces entretoises sont prépositionnées dans le fond du bac par le module : elles n’ont plus besoin d’être soudées au bac avant sa fermeture par le couvercle, et elles ne sont également plus présentes avant le montage des modules dans le bac ce qui fait que ces bacs peuvent être plus facilement empilés les uns sur les autres en bord de ligne de montage. On notera que cette excroissance est une excroissance externe, c’est-à-dire s’étendant vers une direction externe au module et donc dans un espace libre du bac, entre le fond et le couvercle. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’entretoise comprend un trou traversant et débouchant sur la première et deuxième extrémité, ce trou étant destiné au passage d’une vis reliant le fond au couvercle. Selon un mode de réalisation de l’invention, ce module comprend un moyen de fixation destiné à fixer le module uniquement au fond, et indépendamment de l’entretoise. Ainsi l’entretoise est juste prépositionnée ou pré-maintenue dans le bac par le module, ce module étant lui-même fixé et positionné au bac par d’autres moyens dont ce moyen de fixation, qui comprend avantageusement un moyen de positionnement du module dans le bac mais pas obligatoirement. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’entretoise est issue de la matière de l’enveloppe extérieure, notamment par un procédé de fonderie, d’usinage ou d’extrusion. Selon une variante de réalisation de l’invention, l’entretoise est une pièce rapportée à l’enveloppe extérieure. Selon cette variante, l’entretoise est rapportée par frettage. Selon un autre exemple de cette variante, l’entretoise a un degré de liberté selon son axe par rapport à l’enveloppe extérieure. En effet, comme évoqué précédemment, le module est fixé et positionné dans le bac par le moyen de fixation. Cette entretoise pourrait donc présenter un hyperstatisme sur le positionnement du module, en fonction des dispersions de réalisation du bac et de l’entretoise. Il est alors avantageux que cette entretoise puisse « glisser » par rapport au reste du module, par exemple axialement. Bien entendu il est par exemple implicite que le trou traversant a un diamètre supérieur à celui de la vis le traversant ce qui autorise des dispersions radiales. L’invention a également pour objet une batterie de stockage d’énergie électrique comprenant : - un module de batterie, - un bac doté d’un fond logeant les modules et un couvercle fermant ledit bac, le module étant tel que précédemment décrit. Selon un mode de réalisation de l’invention, le fond comprend une traverse ou un bossage au droit de la première extrémité, et/ou le couvercle comprend une traverse ou un bossage au droit de la deuxième extrémité. L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant une machine motrice électrique, une batterie de stockage d’énergie électrique propre à alimenter la machine motrice, et une structure porteuse comprenant un plancher délimitant une partie d’un habitacle, la batterie étant telle que décrite, le plancher étant le couvercle de la batterie. En effet, une configuration avantageuse sont les véhicules dont un sous-ensemble de la batterie comprend le fond, les modules, mais également comme le sait l’homme de l’art des moyens de refroidissement des modules, de gestion électronique de la charge des modules, cette liste n’étant pas limitative. Ce sous-ensemble est alors assemblé sous le plancher du véhicule, ce plancher ayant en outre la fonction de couvercle de la batterie. Autrement dit, cette batterie est fermée par le plancher du véhicule. Cette invention est particulièrement avantageuse pour ce type de véhicule car les entretoises restent indispensables alors qu’il est extrêmement difficile de prépositionner ces entretoises et de les maintenir en position pendant l’opération d’accostage de ce sous-ensemble sous le plancher. L’invention résout complétement ce problème. D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description Ci-après d’un mode particulier de réalisation, non limitatif de l’invention, faite en référence aux 4 figures dans lesquelles : FIG. 1 : présente une batterie selon l’invention, fixée sous un plancher de véhicule. FIG. 2 : présente un bac de batterie selon une variante de l’invention, présentant un fond et un couvercle, les entretoises, mais pas les modules. FIG. 3 : est une vue d’un module seul de cellules électrochimiques de cette batterie, selon l’invention. FIG. 4 : est une vue en coupe de la batterie selon l’invention, et suivant un plan vertical perpendiculaire aux modules. Dans l’ensemble du document la direction supérieure ou de dessus est relative à une batterie fixée dans un véhicule posé sur un sol horizontal, tout comme la direction longitudinale ou les côtés sont en référence au véhicule. Dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sont à prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des références numériques désignées. Ces figures divulguent un module de batterie 50 de stockage d’énergie électrique, cette batterie 2 comprenant un bac 10 doté d’un fond 12 logeant les modules 50 et un couvercle 20 fermant ledit bac 10. Un exemple de bac 10 est illustré en FIG. 2 . Ce bac 10 peut être en tôle métallique emboutie, par exemple en alliage d’aluminium, ou en matière plastique composite chargée. Ce module 50 comprend : - des cellules électrochimique et - une enveloppe extérieure maintenant les cellules. L’enveloppe extérieure et bien entendue à comprendre dans le sens où cette enveloppe est la partie visible du module 50 d’un point de vue extérieur au module 50, et fait bien partie du module 50. Cette enveloppe, selon l’invention, comprend une excroissance 54, 56 formant une entretoise 56 destinée à prendre appui sur le fond 12 à une première extrémité 58, et sur le couvercle 20 à une deuxième extrémité 60 opposée. L’entretoise 56 comprend un trou traversant et débouchant sur la première 58 et deuxième 60 extrémité, ce trou étant destiné au passage d’une vis 70 reliant le fond 12 au couvercle 20. Ce trou peut être cylindrique, tout comme l’entretoise 56 mais ce n’est pas obligatoire : pour des raisons d’isostatisme ce trou traversant peut par exemple avoir une section oblongue, ou de toute autre forme. Ce module comprend un moyen de fixation destiné à fixer le module uniquement au fond 12, et indépendamment de l’entretoise 56. Ce moyen de fixation, distinct de l’entretoise 56, est en partie visible sur la FIG. 3 mais n’a pas de signe. Il se présente par exemple sous la forme d’une protubérance de l’enveloppe mais ne forme pas une entretoise. Par exemple, cette protubérance est sous la forme d’une patte comprenant un trou traversé par une vis serrant l’enveloppe et donc le module 50 contre le fond 12 du bac 10, une plaque de refroidissement du module 50 étant par exemple insérée entre le module 50 et le fond 12. Ce moyen de fixation n’a donc aucune interface avec le couvercle 20, contrairement à l’entretoise 56 dont la longueur est telle qu’elle est en contact à la fois avec le fond 12 et le couvercle 20 lorsque, bien entendu, le couvercle 20 recouvre le bac 10. Ainsi, comparativement à l’entretoise 56, cette protubérance aura une épaisseur strictement inférieure à la longueur de l’entretoise 56, cette épaisseur étant prise selon l’axe de l’entretoise. Cette protubérance s’étend par exemple selon une même direction que l’excroissance 54. Ce moyen de fixation est donc distinct de l’entretoise 56 mais sa protubérance peut être commune à l’excroissance, et toujours sans former d’entretoise conformément à ce qui a précédemment été décrit. Comme illustré, l’excroissance et la protubérance peuvent être aussi distincts et distant l’un de l’autre. Avantageusement ce moyen de fixation est configuré pour positionner le module 50 dans le bac 10, alors que l’entretoise 56 ne fait que relier le fond 12 au couvercle 20 même si elle est portée par le module. L’entretoise 56 est par exemple issue de la matière de l’enveloppe extérieure, notamment par un procédé de fonderie, et notamment en fonderie d’aluminium, ou par un procédé d’usinage, ou d’extrusion, notamment l’enveloppe est par exemple au moins en partie issue d’un procédé d’extrusion, mais en variante l’entretoise 56 est une pièce rapportée à l’enveloppe extérieure et donc à l’excroissance 54. Par exemple l’entretoise 56 est rapportée par frettage. Cette entretoise 56 rapportée a par exemple un degré de liberté selon son axe par rapport à l’enveloppe extérieure, par exemple le frettage a une adhérence très faible, voire l’entretoise 56 est montée partiellement glissante c’est-à-dire glissante sous un effort axial inférieur à celui de la vis 70, soit par exemple moins de 100 N, voire moins de 50 N ou entre 10 et 50 N. La batterie 2 illustrée comprend : - le module de batterie 50, - le bac 10 doté du fond 12 logeant les modules 50 et le couvercle 20 fermant ledit bac 10. Ce fond 12 illustré comprend une traverse 26 ou un bossage au droit de la première extrémité 58, et/ou le couvercle 20 comprend une traverse 34 ou un bossage au droit de la deuxième extrémité 60. Cette batterie convient avantageusement à un véhicule automobile comprenant une machine motrice électrique, la batterie de stockage d’énergie électrique 2 propre à alimenter la machine motrice, et une structure porteuse comprenant un plancher 20 délimitant une partie d’un habitacle, ce plancher 20 étant le couvercle 20 de la batterie 2. Par exemple la FIG. 1 illustre la batterie 2 fixée sous l’habitacle d’un véhicule électrique, allongé suivant la direction longitudinale du véhicule, qui est ajustée entre deux longerons latéraux 4, et entre un plancher de coffre arrière 8 et un tablier avant 6 séparant un compartiment moteur de l’habitacle. Le couvercle 20 de la batterie 2, non visible, forme le plancher 20 de l’habitacle pour réduire l’encombrement en hauteur de cette batterie 2. La FIG. 2 présente le bac de batterie 10 sans les modules 50, comprenant un fond sensiblement plat 12 entouré par un bord remontant se terminant par un rebord plat 14 formant un contour continu. Le couvercle 20 comporte de la même manière un plateau 24, par exemple formant le plancher 20, entouré par un bord descendant se terminant par un rebord plat 14 qui s’ajuste sur celui du bac 10. Une série de perçages 16 des rebords plats 14 reçoit des vis de fermeture du carter 10, 20 de batterie 2 pour assurer une étanchéité. On notera que le carter comprend le bac 10 et le couvercle 20. Le bac 10 comporte également trois traverses inférieures 26 allongées dans la direction transversale du véhicule et réparties suivant la longueur du carter, qui relient des bords latéraux opposés parmi le bord remontant de ce bac 10. Chaque traverse inférieure 26 comporte une tôle présentant des bords descendant suivant une petite épaisseur, qui se terminent par un rebord 28 soudé à plat sur le fond du bac 12 pour assurer une forte rigidité de ce fond 12. Le couvercle 20 comporte trois traverses supérieures 34 alignées au-dessus des traverses inférieures 26, comprenant chacune une section transversale constante comprenant un dessous horizontal, et deux bords pliés sensiblement verticaux remontant suivant une grande hauteur, qui se terminent chacun par un rebord plat 36 soudé sous le plateau de couvercle 24. Les extrémités de chaque traverse supérieure 34 comportent des rebords 38 soudés à l’intérieur des bords du couvercle 20. Le bac 10 comporte dans l’axe longitudinal de chaque traverse inférieure 26 quatre perçages 40 (illustrés en FIG. 1 ) recevant chacun par en dessous une vis 70 (illustrée en FIG. 4 ) traversant ce bac 10 puis l’entretoise 56, pour se visser enfin dans un perçage 42 de la traverse supérieure 34 afin de relier ces deux traverses entre elles en assurant une forte rigidité du caisson. On notera que cette FIG. 2 n’est là que pour décrire le bac 10 et le couvercle 20, car selon l’invention les entretoises 56 ne sont pas présentes si les modules 50 ne sont pas présents. Cette FIG. 2 n’est donc qu’une illustration partielle. De même on aura bien compris que le carter de la FIG. 2 peut être assemblé sous un second plancher non représenté, c’est-à-dire que le carter forme un bloc assemblé sous ce second plancher, mais ce couvercle 20 peut également et comme précédemment explicité être le plancher en tant que tel. La FIG. 3 illustre le module de cellules électrochimiques 50 comprenant l’enveloppe extérieure formant un boîtier allongé de forme parallélépipédique réalisé en aluminium comportant à l’intérieur une série de cellules électrochimiques, et à l’une de ses extrémités un dispositif de raccordement électrique 52 aux modules voisins et/ou à des bornes électriques. L’enveloppe peut envelopper tout ou partie du module. Ce module comprend par exemple un cerclage maintenant les cellules empilées en compression les unes contre les autres, et l’enveloppe extérieure comprend des interfaces de fixation de ce module dans le carter, cette enveloppe pouvant inclure au moins une partie du cerclage, par exemple pour des cellules parallélépipédiques ou sous forme de poches. Mais l’invention concerne tout type de module 50, notamment les modules 50 comprenant des cellules cylindriques. Ce boîtier comprend par exemple deux faces ou côtés opposés comprenant l’excroissance 54, par exemple et comme illustré sous la forme d’une patte 54 et formant à l’extrémité libre de cette excroissance l’entretoise 56. On aura par exemple au moins deux pattes 54, horizontales, par face ou côté, chaque entretoise 56 disposant du trou traversant et débouchant sur la première 58 et deuxième 60 extrémité, ce trou étant par exemple vertical. Mais dans le cas où cette entretoise 56 est rapportée, les pattes 54 auront par exemple un perçage, vertical, recevant l’entretoise 56 rapportée qui sera par exemple une entretoise cylindrique, la première extrémité 58 et la deuxième extrémité 60 étant alignées ensemble. La FIG. 4 présente la vis 70, vis de serrage, disposant d’une tête inférieure 72 ajustée dans un creux formé sous le fond plat 12 du bac 10, et un corps fileté qui traverse successivement la tôle de ce fond, la traverse inférieure 26 qui est collée ou soudée à ce fond, la première extrémité 58, la deuxième extrémité 60, le dessous de la traverse supérieure 34, puis un écrou 74 qui est soudé à l’intérieur de cette traverse. On obtient en serrant chaque vis 70 un empilage compact et fortement rigide comprenant tous les éléments traversés. De plus les pattes 54 des modules de cellules 50 étant insérées entre les traverses 26, 34, avec leurs perçages ou trou traversant alignés sur l’axe longitudinal médian des traverses, on obtient des côtés de ces modules 50 qui peuvent venir latéralement au plus près des flancs des traverses supérieures 34, avec un minimum de jeu intercalaire J. En particulier le côté du module de cellules 50 est disposé près du flanc de la traverse supérieure 34 en regard avec un jeu minimum J inférieur à 20mm, par exemple 10mm, ce qui donne un maximum de volume disponible pour les cellules électrochimiques. Les pattes 54 de deux modules de cellules 50 disposés de chaque côté d’une même traverse supérieure 34, sont par exemple décalées suivant l’axe longitudinal de cette traverse de manière à obtenir une petite distance entre chaque patte qui évite une interférence entre elles. Module de batterie (50) de stockage d’énergie électrique, cette batterie (2) comprenant un bac (10) doté d’un fond (12) logeant les modules (50) et un couvercle (20) fermant ledit bac (10), le module (50) comprenant : - des cellules électrochimique et - une enveloppe extérieure maintenant les cellules, caractérisé en ce que l’enveloppe comprend une excroissance (54, 56) formant une entretoise (56) destinée à prendre appui sur le fond (12) à une première extrémité (58), et sur le couvercle (20) à une deuxième extrémité (60) opposée. Module selon la revendication 1, l’entretoise (56) comprenant un trou traversant et débouchant sur la première (58) et deuxième (60) extrémité, ce trou étant destiné au passage d’une vis (70) reliant le fond (12) au couvercle (20). Module selon l’une des revendications précédentes, comprenant un moyen de fixation destiné à fixer le module uniquement au fond (12), et indépendamment de l’entretoise (56). Module selon l’une des revendications précédentes, l’entretoise (56) étant issue de la matière de l’enveloppe extérieure. Module selon l’une des revendications 1 à 3, l’entretoise (56) étant une pièce rapportée à l’enveloppe extérieure. Module selon la revendication 5, l’entretoise (56) étant rapportée par frettage. Module selon la revendication 5, l’entretoise (56) ayant un degré de liberté selon son axe par rapport à l’enveloppe extérieure. Batterie de stockage d’énergie électrique (2) comprenant - un module de batterie (50), - un bac (10) doté d’un fond (12) logeant les modules (50) et un couvercle (20) fermant ledit bac (10), le module (50) étant conforme à l’une des revendications précédentes. Batterie selon la revendication 8, le fond (12) comprenant une traverse (26) ou un bossage au droit de la première extrémité (58), et/ou le couvercle (20) comprenant une traverse (34) ou un bossage au droit de la deuxième extrémité (60). Véhicule automobile comprenant une machine motrice électrique, une batterie de stockage d’énergie électrique (2) propre à alimenter la machine motrice, et une structure porteuse comprenant un plancher (20) délimitant une partie d’un habitacle, la batterie (2) étant conforme à l’une des revendications 8 et 9, le plancher (20) étant le couvercle (20) de la batterie (2).