Brevet FR3152919A1 — publié le 20250314

Batterie (10, 110, 210, 310), notamment pour véhicule automobile, comprenant : un boitier (12) constituant une enveloppe externe de la batterie ; une pluralité de cellules de batterie (14) et une pluralité d’émetteurs radio fréquence (RF) (16) disposés à l’intérieur du boitier, chacune des cellules de batterie ayant un émetteur RF associé qui lui est propre ; un contrôleur de gestion de la batterie (19) et un récepteur RF (18) associé disposés à l’intérieur du boitier; et un système d’extension de portée du signal (20) passif. Le système d’extension comprend un substrat (22) logeant au moins une antenne d’émission (26a) disposée en regard de la pluralité d’émetteurs RF, et au moins une antenne de réception (26b) disposée en regard du récepteur RF. Une ligne de transmission (28) connecte lesdites au moins deux antennes à plaques. Figure de l’abrégé : Figure 1 Batterie, notamment pour véhicule automobile, avec système passif d’extension de portée du signal La présente divulgation relève du domaine des batteries, et notamment des batteries pour l’industrie automobile ayant un système de gestion de batterie. Un système de gestion de batterie (ou Battery Management System, BMS, en anglais) est un système électronique conçu pour surveiller et contrôler les batteries rechargeables. Sa fonction principale est d'assurer le fonctionnement sûr et efficace de la batterie en gérant divers aspects des performances, de la santé et de la sécurité de la batterie. Les systèmes de gestion de batterie (BMS) sont des composants importants dans diverses applications qui reposent sur des batteries rechargeables, telles que les véhicules électriques. Le BMS garantit, entre autres, que la batterie fonctionne à ses performances optimales en gérant activement les cellules de batterie individuelles. Il surveille des paramètres tels que la tension, le courant et la température, permettant au BMS d'équilibrer les cellules, de contrôler les taux de charge et de décharge et d'empêcher la surcharge ou la décharge excessive. L'optimisation des performances de la batterie peut permettre d’augmenter l'efficacité globale du véhicule et étend l'autonomie. Les BMS reposent sur une communication entre les cellules de la batterie et le contrôleur de gestion de la batterie. Il existe des systèmes câblés et sans fils (Wireless BMS, WBMS en anglais). Les systèmes sans fils reposent sur une communication par radiofréquence (RF) entre les différents modules esclaves (les cellules de batterie) qui chacune possède un émetteur RF, et le module de supervision (le contrôleur de gestion de la batterie) qui possède un receveur RF. Par rapport aux systèmes de surveillance de batteries câblés, les systèmes sans fils WBMS offrent de nombreux avantages, tels qu’une réduction des efforts d'assemblage, du nombre de connecteurs, ainsi qu’une isolation galvanique intrinsèque. Cependant, ils peuvent présenter des inconvénients en terme de fiabilité à cause du signal radio fréquence. En effet, selon l'environnement (présence de matériau de blindage ou réfléchissant), ou encore selon le canal de fréquence, il peut y avoir des "points noirs", qui auront pour conséquence un mauvais transfert de puissance de l'émetteur (cellule de batterie) et du récepteur (contrôleur de gestion de la batterie) Résumé La présente divulgation vient améliorer la situation. Il est proposé une batterie, notamment pour véhicule automobile, comprenant : un boitier constituant une enveloppe externe de la batterie ; une pluralité de cellules de batterie et une pluralité d’émetteurs radio fréquence disposés à l’intérieur du boitier selon un plan, chacune des cellules de batterie ayant un émetteur radio fréquence associé qui lui est propre ; un contrôleur de gestion de la batterie et un récepteur radio fréquence associé disposés à l’intérieur du boitier; et un système d’extension de portée du signal, passif, comprenant : un substrat logeant une piste radio fréquence. La piste radio fréquence comprend au moins une antenne d’émission de type antenne à plaque, disposée en regard de la pluralité d’émetteurs radio fréquence, et au moins une antenne de réception de type antenne à plaque, disposés en regard du récepteur radio fréquence ; et une ligne de transmission connectant lesdites au moins deux antennes à plaques formées par l’au moins une antenne d’émission et l’au moins une antenne de réception. Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre, indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - le boitier inclut un couvercle, et le système d’extension de portée du signal est au moins en partie intégré au couvercle ; - le système d’extension de portée du signal inclut une première portion de substrat disposée dans un premier plan prédéterminé, parallèle au plan selon lequel s'étendent les émetteurs radio fréquence, dit plan horizontal et une deuxième portion de substrat disposée dans un deuxième plan orthogonal au premier plan, dit plan vertical, ladite au moins une antenne d’émission est disposée dans la première portion du substrat et ladite au moins une antenne de réception est disposée dans la deuxième partie portion du substrat, la première portion du substrat étant contiguë à la deuxième portion du substrat ; - ladite au moins une antenne d’émission inclut une pluralité d’antennes d’émission formées chacune par une antenne à plaque respective, reliées entre elles par des lignes de transmission ; - le système d’extension de portée du signal inclut autant d’antennes d’émission que d’émetteurs radio fréquence, et chacune des antennes d’émission est disposée en regard d’un émetteur radio fréquence qui lui est propre ; - le système d’extension de portée du signal inclut moins, préférentiellement deux fois moins d’antennes d’émission que d’émetteurs radio fréquence, et chacune des antennes d’émission est disposée en vis-à-vis (en particulier au-dessus relativement à un axe vertical orthogonal au plan des émetteurs radio fréquence) et à équidistance de deux émetteurs radio fréquence adjacents ; - les cellules de batterie de la pluralité de cellules de batterie sont disposées en rangées et colonnes dans un premier plan prédéterminé, parallèle au plan selon lequel s'étendent les émetteurs radio fréquence, dit plan horizontal, et les émetteurs radio fréquence de la pluralité d’émetteurs sont disposés chacun sur un côté des cellules respectives, et sont contenus dans le plan horizontal ; - le récepteur radio fréquence est disposé sur un coté du contrôleur de gestion de la batterie et est contenu dans un deuxième plan orthogonal au premier plan, dit plan vertical ; - la pluralité de cellules de batterie et le contrôleur de gestion de la batterie sont disposés dans un même premier plan prédéterminé, parallèle au plan selon lequel s'étendent les émetteurs radio fréquence, dit plan horizontal. Selon un autre aspect, il est proposé un véhicule comportant la batterie ci-dessus. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : Fig. 1 FIG. 1 montre une batterie présentant un système d’extension de portée du signal selon un mode de réalisation. Fig. 2 FIG. 2 montre une batterie présentant un système d’extension de portée du signal selon un autre mode de réalisation. Fig. 3 FIG. 3 montre une batterie présentant un système d’extension de portée du signal selon un autre mode de réalisation. Fig. 4 FIG. 4 montre une batterie présentant un système d’extension de portée du signal selon un autre mode de réalisation. Fig. 5 FIG. 5 illustre l’intensité du signal entre un receveur et un émetteur sans le système d’extension de portée du signal de la FIG. 3 . Fig. 6 FIG. 6 illustre l’intensité du signal entre un receveur et un émetteur avec système d’extension de portée du signal de la FIG. 3 . Il est maintenant fait référence à la FIG. 1 qui montre un exemple de batterie 10 équipée d’un système d’extension de portée du signal 20. La batterie 10 comprend un boitier 12 qui enveloppe les différents composants de la batterie 10. Le boitier 12 peut être rigide, et fabriqué en plastique, métal ou composite. À l’intérieur du boitier 12 se trouvent une pluralité de cellules de batterie 14. Les cellules de batteries 14 sont disposées dans un plan XY (premier plan prédéterminé dit plan horizontal). Les cellules de batteries 14 peuvent être disposées alignées en rangées et colonnes. Dans l’exemple de la FIG. 1 , deux colonnes comprenant chacune quatre cellules de batterie 14 sont illustrées. Chacune des cellules de batterie 14 est équipée d’un émetteur radio fréquence (RF) 16 capable de communiquer avec un récepteur RF 18. Le récepteur RF 18 est associé à un contrôleur de gestion de la batterie 19. Ainsi, grâce à la communication sans fil RF, le contrôleur de gestion de la batterie 19 reçoit diverses informations de chacune des cellules de batterie 14, ce qui permet de gérer activement les cellules de batterie individuelles 14 et qu’en conséquence la batterie 10 fonctionne à ses performances optimales. Même si un seul récepteur est illustré à la FIG. 1 , il se pourrait que la batterie 10 inclut plus qu’un récepteur RF. Dans l’exemple de la FIG. 1 , les émetteurs RF 16 et receveur RF 18 sont disposés sur un côté (ou face, ou dessus) des cellules de batterie 14 dans un autre plan horizontal XY. Il se pourrait que les émetteurs RF 16 et/ou receveur RF 18 soient disposés selon un axe Z perpendiculaire au plan XY dans un plan perpendiculaire au plan XY (comme cela est le cas pour le receveur 318 à la FIG. 4 ) et toujours connectés aux cellules de batterie (par exemple sur un côté). Selon un mode de réalisation, le contrôleur de gestion de la batterie 19 est disposé dans le même plan horizontal XY que la pluralité de cellules de batterie 14. Afin d’améliorer la propagation du signal RF entre les cellules de batterie individuelles 14 et le contrôleur de gestion de la batterie 19, la batterie 10 est équipée d’un système d’extension de portée du signal 20. Le système 20 est disposé en regard des cellules de batterie individuelles 14 et du contrôleur de gestion de la batterie 19. Par « en regard » on comprend une disposition alignée verticalement (avec l’axe vertical qui s’étend orthogonal au plan des cellules de batterie individuelles 14), pas nécessairement se touchant, un espace d’air se trouvant le plus souvent entre les deux éléments considérés en regard l’un de l’autre. Selon un mode de réalisation, le système 20 est disposé, voire intégré (au moins en partie) dans le couvercle du boitier 12 de la batterie 10. Le système 20 est un répétiteur passif, il ne comprend pas de composants électriques. Le système 20 comprend un substrat 22 logeant une piste RF 24. La piste RF est composée d’une pluralité d’antennes à plaque 26 (patch antenna en anglais), connectées entre elles par au moins une ligne de transmission 28. Ici, le système 20 comporte plusieurs lignes de transmission 28. Ici, mais de manière non limitative, chaque ligne de transmission 28 est rectiligne. On a par exemple une ligne de transmission centrale, d’où partent des lignes de transmission secondaires reliant chacune la ligne de transmission centrale à l’une des antennes à plaque 26. Le substrat 22 qui accueille les lignes de transmission 28 et les antennes à plaque 26 peut être fait d’un matériau diélectrique, comme un plastique. De préférence, le substrat 22 est flexible. Le substrat 22 accueille un plan de masse (non illustré), qui se présente sous la forme d’une plaque métallique qui s’étend sur toute (ou quasiment toute) la surface du substrat, dans un plan parallèle aux lignes de transmission 28 et antennes à plaque 26. Les antennes à plaques 26 comprennent au minimum une antenne à plaque, dite antenne d’émission 26a, associée aux émetteurs RF 16, et une antenne à plaque, dite antenne de réception 26b, associée au récepteur RF 18. Les antennes d’émission 26a et de réception 26b sont structurellement identiques dans les exemples montrés dans les figures. Il se pourrait que les antennes d’émission 26a et de réception 26b aient des différences structurelles, tout en restant des systèmes passifs. Il peut y avoir autant d’antennes à plaques 26 que de cellules de batterie individuelles 14, comme dans le cas de la FIG. 1 . Cependant, il se pourrait qu’il y ait moins d’antennes à plaques 26 que de cellules de batterie individuelles 14, de sorte que plusieurs cellules de batterie 14 « se partagent » une antenne à plaques 26, comme dans le cas de la FIG. 2 pour laquelle il y en a deux fois moins. De façon préférentielle, lorsqu’il y a autant d’antennes à plaques 26 que de cellules de batterie individuelles 14, chacune des antennes à plaques 26 est disposée en regard d’une cellule de batterie 14 qui lui est propre. De façon préférentielle, lorsqu’il y a moins d’antennes à plaques 26 que de cellules de batterie individuelles 14, et les antennes à plaques 26 sont alors disposées en regard des cellules de batterie 14 (c’est-à-dire pas dans le même plan horizontal) et à équidistance entre plusieurs cellules de batterie 14. Les lignes de transmission 28 ont une impédance de préférence égale à celle des antennes à plaque 26. De façon préférentielle, les lignes de transmission 28 ont une impédance de 50 ohms. Comme illustré dans les figures, les lignes de transmission 28 peuvent avoir une largeur variable le long de leur longueur afin de conserver l’impédance le long de tout le trajet des lignes de transmission 28. Par exemple, la largeur d’une ligne de transmission 28 connectant à une antenne à plaque 26 (montrée par les flèches F1, et nommée ligne de transmission secondaire, ci-avant) est deux fois plus fine qu’une ligne de transmission 28 connectant à une autre ligne de transmission (montrée par la flèche F2, et nommée ligne de transmission centrale, ci-avant). Plusieurs configurations et dispositions de la batterie 10 sont illustrées en exemple dans les figures et dont la description suit. Dans la FIG. 1 décrite ci-dessus, le système d’extension de portée du signal 20 est une plaque rectiligne avec autant d’antennes à plaque 26 que de cellules de batterie 14. Le système d’extension de portée du signal 20 est intégré au boitier 12 plus précisément dans le couvercle. Les antennes à plaque 26 sont disposées en regard des émetteurs RF 16 des cellules de batterie 14 et du receveur RF 18 du contrôleur de gestion de la batterie 19. Le substrat 22 du système d’extension de portée du signal 20 est une plaque rectangulaire rectiligne. Dans l’exemple de la FIG. 1 , les émetteurs RF 16, le receveur RF 18 et le substrat 22 sont disposés dans le plan XY. Dans la FIG. 2 , une variante du système d’extension de portée du signal 120 est montrée pour une batterie 110 autrement identique à la batterie 10 de la FIG. 1 . Le système d’extension de portée du signal 120 se caractérise par le fait que certaines antennes à plaque 126 (similaires aux antennes à plaques 26 et portant donc la même référence numérique mais dans la centaine) sont partagées entre deux émetteurs RF 16 (c’est-à-dire que dans cet exemple, il n’y a pas de relation un à un entre le nombre d’antennes à plaque 126 et de émetteurs/receveurs RF 16, 18). Le système d’extension de portée du signal 120 inclut une antenne à plaque 126 en regard du receveur RF 18 (antenne de réception 126b), et une pluralité antennes à plaque 126 en vis-à-vis des émetteurs RF 16 (antennes d’émission 126a) (verticalement au-dessus mais pas en regard de ces derniers). Ainsi, dans cet exemple, une antenne à plaque 126 est partagée entre deux émetteurs RF 16 disposés alignés dans la direction Y. Plus précisément, l’antenne à plaque 126 est à équidistance dans la direction Y des deux émetteurs RF 16 alignés dans la direction Y, tout en étant verticalement (dans la direction Z) au-dessus des deux émetteurs RF 16 alignés dans la direction Y. Il y a ainsi cinq antennes à plaque 26 pour dix émetteurs RF 16 dans cet exemple. Il se pourrait que seulement certains des émetteurs RF 16 se partagent une antenne à plaque 126. Il se pourrait aussi que les antennes à plaques soient partagées entre émetteurs RF 16 disposés alignés dans la direction Z (toutes ou juste certaines). Dans la FIG. 3 , une autre variante du système d’extension de portée du signal 220 est montrée pour une batterie 210 autrement identique à la batterie 10 de la FIG. 1 . Elle pousse le concept de la FIG. 2 à son mode le plus réduit en termes de nombre d’antennes à plaque 226 (similaires aux antennes à plaques 26 et portant donc la même référence numérique mais dans la deux centaine). Ainsi, le système d’extension de portée du signal 220 inclut seulement deux antennes à plaque 226, une pour le receveur 18 (antenne de réception 226b), et une pour la pluralité d’émetteurs RF 16 (antenne d’émission 226a). L’antenne à plaque d’émission 226a partagée par la pluralité d’émetteurs RF 16 se trouve globalement au milieu des émetteurs RF 16. Les antennes à plaques 226 restent reliées entre elles par une ligne de transmission 228. Il sera apprécié qu’un nombre accru d’antennes à plaque par rapport au nombre au nombre d’émetteurs/receveur RF sera associé avec une meilleure qualité de transmission du signal. De même que la position des antennes à plaque par rapport d’émetteurs/receveur RF influencera sur la qualité du signal. Ainsi, il sera préféré lorsque les antennes à plaque sont au plus proche, idéalement verticalement au-dessus des émetteurs/receveur RF. Dans la FIG. 4 , une autre variante du système d’extension de portée du signal 320 est montrée pour une batterie 310 autrement similaire à la batterie 10 de la FIG. 1 . Le système d’extension de portée du signal 320 est identique au système d’extension de portée du signal 120 de la FIG. 2 sauf que le substrat 322 ne s’étend plus uniquement dans le plan XY mais présente une portion dans un plan YZ (deuxième plan prédéterminé dit plan vertical) orthogonal au plan XY. Le substrat 322 inclut donc une première portion 322a dans le plan XY pour lequel les antennes à plaque 326 sont en regard des émetteurs 16 (ou antennes d’émission 326a), eux aussi positionnés dans le pan XY. Le substrat 322 inclut donc aussi une deuxième portion 322b dans le plan YZ pour lequel l’antenne à plaque 326 qui s’y trouve est en regard du receveur 118 (ou antenne de réception 326b), lui aussi positionné dans le pan YZ (la position du receveur 118 est une différence par rapport à la batterie 10 de la FIG. 1 . La première portion 322a est contiguë à la deuxième portion 322b, de sorte que les lignes de transmission 328 soient ininterrompues entre les deux portions. Le substrat 322 est simplement plié, la première portion 322a se retrouvant perpendiculaire à la deuxième portion 322b. Le substrat 322 pourrait inclure les modes de réalisation des antennes à plaque (nombre, position) des FIG. 2 et FIG. 3 . Enfin, en référence aux FIG. 5 et FIG. 6 , l’efficacité du système d’extension de portée du signal 220 est démontrée. La FIG. 5 illustre l’intensité du signal entre le receveur 18 et l’émetteur 16 sans système d’extension de portée du signal 220. La FIG. 6 illustre l’intensité du signal entre le receveur 18 et l’émetteur 16 avec système d’extension de portée du signal 220. On observe que la présence du système passif d’extension de portée du signal 220 apporte une nette amélioration dans l’intensité du signal transmis. Batterie (10, 110, 210, 310), notamment pour véhicule automobile, comprenant : un boitier (12) constituant une enveloppe externe de la batterie ; une pluralité de cellules de batterie (14) et une pluralité d’émetteurs radio fréquence (16) disposés à l’intérieur du boitier selon un plan, chacune des cellules de batterie ayant un émetteur radio fréquence associé qui lui est propre ; un contrôleur de gestion de la batterie (19) et un récepteur radio fréquence (18) associé disposés à l’intérieur du boitier; et un système d’extension de portée du signal (20), passif, comprenant : un substrat (22) logeant une piste radio fréquence (24), la piste radio fréquence comprenant : au moins une antenne d’émission (26a ; 326a) de type antenne à plaque, disposée en regard de la pluralité d’émetteurs radio fréquence, et au moins une antenne de réception (26b ; 326b) de type antenne à plaque, disposés en regard du récepteur radio fréquence ; et une ligne de transmission (28) connectant lesdites au moins deux antennes à plaques formées par l’au moins une antenne d’émission et l’au moins une antenne de réception. Batterie (10, 110, 210, 310) selon la revendication 1, dans laquelle le boitier inclut un couvercle, et le système d’extension de portée du signal est au moins en partie intégré au couvercle. Batterie (310) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle le système d’extension de portée du signal (320) inclut une première portion de substrat (322a) disposée dans un premier plan prédéterminé, parallèle au plan, dit plan horizontal (XY), selon lequel s'étendent les émetteurs radio fréquence, et une deuxième portion de substrat (322b) disposée dans un deuxième plan, dit plan vertical (YZ), orthogonal au premier plan, ladite au moins une antenne d’émission (326a) étant disposée dans la première portion du substrat et ladite au moins une antenne de réception (326b) étant disposée dans la deuxième partie portion du substrat, la première portion du substrat étant contiguë à la deuxième portion du substrat. Batterie (10, 110, 310) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle ladite au moins antenne d’émission inclut une pluralité d’antennes d’émission, chacune de type antenne à plaque, reliées entre elles par des lignes de transmission. Batterie (10, 310) selon la revendication 4, dans laquelle le système d’extension de portée du signal (10, 320) inclut autant d’antennes d’émission (26a, 326a) que d’émetteurs radio fréquence, et chacune des antennes d’émission est disposée en regard d’un émetteur radio fréquence qui lui est propre. Batterie (210) selon la revendication 4, dans laquelle le système d’extension de portée du signal (220) inclut moins, préférentiellement deux fois moins, d’antennes d’émission (226a) que d’émetteurs radio fréquence, et chacune des antennes d’émission est disposée en vis-à-vis et à équidistance de deux émetteurs radio fréquence adjacents. Batterie (10, 110, 210, 310) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle les cellules de batterie de la pluralité de cellules de batterie sont disposées en rangées et colonnes dans un premier plan prédéterminé, parallèle au plan, dit plan horizontal (XY), selon lequel s'étendent les émetteurs radio fréquence, et les émetteurs radio fréquence de la pluralité d’émetteurs radio fréquence sont disposés chacun sur un côté des cellules respectives, et sont contenus dans le plan horizontal. Batterie (310) selon la revendication précédente, dans laquelle le récepteur radio fréquence est disposé sur un coté du contrôleur de gestion de la batterie et est contenu dans un deuxième plan, dit plan vertical (YZ), orthogonal au premier plan. Batterie (10, 110, 210, 310) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la pluralité de cellules de batterie et le contrôleur de gestion de la batterie sont disposés dans un même premier plan prédéterminé, parallèle au plan, dit plan horizontal (XY), selon lequel s'étendent les émetteurs radio fréquence. Véhicule comportant une batterie selon l’une des revendications 1 à 9.