Brevet FR3154553A1 — publié le 20250425

Cache de protection (8) pour protéger une borne (7) de module de batterie (9), la borne comprenant un trou fileté (6), le cache de protection comprenant au moins un clou (1) avec une tige (5) s’étendant selon un axe de tige et apte à être introduite dans le trou fileté, et un capot (2) apte à recouvrir la borne, caractérisé en ce que le cache de protection est réalisé en au moins deux pièces distinctes, ou trois pièces distinctes, chacune étant obtenue par un procédé de fabrication additive, notamment par impression 3D, à partir d’un matériau bioplastique compostable, tel que l'acide polylactique. Figure de l’abrégé : Fig. 3 Cache de protection pour protéger une borne de module de batterie La présente invention se rapporte à un cache de protection pour protéger une borne de module de batterie. Un module de batterie pour véhicule électrique ou véhicule hybride contient une quantité importante d’énergie électrique. La batterie de traction correspond à un ensemble de modules reliés entre eux en série. La tension aux bornes de la batterie est élevée, souvent 400 volts. La tension aux bornes d’un module peut aller par exemple de 20 volts à 50 volts. Dans une situation d'utilisation nominale dans un véhicule, les modules sont reliés électriquement entre eux par des éléments conducteurs appelées bus-barres, et sont protégés mécaniquement à l'intérieur d’un boîtier nommé pack batterie. Dans certaines situations de vie du véhicule, il peut être nécessaire d'intervenir sur les modules de batterie, et de désaccoupler électriquement les modules de leurs voisins. Il peut s'agir d'une phase de réparation du véhicule. Il peut s'agir aussi d'une dépose en fin de vie de la batterie. Lorsque ces opérations sont réalisées, les modules de batterie sont électriquement chargés, et une éventuelle mise en court-circuit des bornes d’un module peut conduire à des phénomènes indésirables comme des étincelles, un échauffement très important, voire un incident explosif. Selon certaines procédures de réparation ou de fin de vie, il est prévu d’installer un morceau de ruban isolant sur chaque borne. Il s'avère qu'en pratique la pose de ce morceau de ruban n'est pas toujours faite correctement. Les inventeurs ont cherché à améliorer la situation, notamment pour proposer une solution plus fiable afin d'isoler les bornes électriques d'un module. A cet effet il est proposé un cache de protection pour protéger une borne de module de batterie, la borne comprenant un trou fileté, le cache de protection comprenant au moins un clou avec une tige s’étendant selon un axe de tige et apte à être introduite dans le trou, le cache de protection comprenant au moins un clou avec une tige s’étendant selon un axe de tige, et un capot apte à recouvrir la borne, caractérisé en ce que le capot comprend un orifice permettant le passage de la tige du clou au travers dudit capot et le clou comprend une tête de clou de plus grande dimension que l’orifice, la tige du clou étant apte à passer au travers du capot par ledit orifice jusqu’à ce que la tête de clou vienne en butée contre le capot, de manière à loger la tige du clou dans le trou de la borne. Grâce à ces dispositions, une fois le cache de protection installé sur la borne, le capot recouvre intégralement la borne électrique, et aucun élément étranger, métallique ou autre, ne peut venir contacter la borne électrique. Moyennant quoi, les risques de courts-circuits sont éliminés. On met astucieusement à profit l'existence du trou d’intérêt, habituellement utilisé pour assurer la connexion électrique, mais utilisé ici pour recevoir le clou et sécuriser le capot et sa fonction de couverture empêchant l'accès à toute partie sous tension de la borne du module de batterie. L'enfoncement du clou dans le trou provoque ainsi la fixation du capot sur la borne électrique du module. Selon une réalisation, le clou et le capot sont réalisés comme au moins deux pièces distinctes, chacune obtenue par un procédé de fabrication additive, e.g. par impression 3D, à partir d’un matériau bioplastique compostable, tel que l'acide polylactique. L'impression 3D ou fabrication additive regroupe des procédés de fabrication qui permettent de créer des pièces en volume par ajout de matière en couches successives, généralement dans des plans horizontaux successifs par rapport à un plan de base de départ. Avantageusement, les deux pièces, i.e. le clou et le capot (sans exclure une troisième) peuvent être obtenues rapidement au moyen d'une imprimante 3D, à partir d'un matériau de très bonne disponibilité pour les impressions 3D. Ledit matériau est très bon marché et de plus il est bio compostable. On peut par exemple opter pour un acide polylactique obtenu à partir d'amidon de maïs. On remarque aussi que les imprimantes 3D sont devenues très courantes. Avantageusement, les deux ou trois pièces réalisées par impression 3D sont de petites dimensions et peuvent être réalisées par toutes les imprimantes 3D connues, même des imprimantes basiques domestiques. En effet chacune des deux ou trois pièces tient de préférence dans un cube de 40 millimètres de côté. Avantageusement, aucun moule n’est nécessaire pour fabriquer les pièces du cache de protection. On note que le vocable « matériau bioplastique compostable » englobe les matériaux qui peuvent être un matériau biosourcé et non biodégradable mais compostable, un matériau biosourcé et biodégradable, ou un matériau issu de ressources fossiles et néanmoins biodégradable. Selon une réalisation, le cache de protection est réalisé en trois pièces distinctes, à savoir le clou, le capot et en outre un bouton, le cache de protection étant formé comme un ensemble comprenant le clou, le bouton et le capot assemblés comme un sous-ensemble. Avantageusement, le bouton facilite l'insertion du clou dans le trou à l'aide d'un doigt de l'utilisateur/opérateur. Le bouton est rendu solidaire du clou. On peut appuyer sur le bouton via une surface d'au moins un centimètre carré, et l'effort d’appui est transmis au clou qui présente une section transversale plus petite. L'enfoncement du clou est ainsi aisé et ergonomique. Selon une formulation alternative, le cache de protection comprend, outre le clou et le capot, un bouton, et la tête du clou est apte à être glissée dans une rainure du bouton selon une direction de rainure perpendiculaire à l'axe de tige. Les trois pièces peuvent être assemblées comme un sous-ensemble préparé avant installation sur la borne du module batterie. Le bouton assemblé sur le clou avec la tige constituent ensemble ainsi une pièce en forme de champignon. Selon une réalisation, le bouton est obtenu par un procédé de fabrication additive, à partir d’un matériau bioplastique compostable, tel que l'acide polylactique. Ainsi, les trois pièces ont chacune un dessin très simple et peuvent être réalisées par impression 3D grâce à des fichiers de définition géométrique très simple. Il faut noter que la présence du bouton n'est pas obligatoire. On remarque que le clou peut être inséré sans la présence d'un bouton. On peut utiliser un outil classique pour enfoncer le clou. Selon une réalisation, la tige présente une section généralement rectangulaire, voire carrée. On a ainsi quatre lignes de contact entre la tige et la paroi intérieure du trou, et notamment le filetage du trou lorsque le trou est fileté. De plus l'orientation de la tige de clou autour de l'axe de tige peut être quelconque dans le trou cylindrique. Selon une réalisation particulière, l'orifice est de section carrée ou rectangulaire. La section de la tige est inscrite à l’intérieur de la section de l’orifice. Dans ce cas la tige du clou sera indexée autour de l'axe de tige. Selon une réalisation, la tige présente deux branches séparées par un intervalle et jointes entre elles par une partie distale de forme bombée. La tige présente ainsi une élasticité qui rend possible un rapprochement des branches et une diminution de l'intervalle. Cette élasticité permet d’avoir une insertion avec un effort modéré dans le trou fileté et de laisser une contrainte résiduelle qui assure un maintien positif du clou et du cache de protection par rapport à la borne. Selon une réalisation, le capot comprend une plaquette principale plane destinée à être plaquée contre une face plane supérieure de la borne, et une jupe s’étendant perpendiculairement à la plaquette principale. La jupe s'étend vers le bas. La jupe permet de protéger la borne d'une insertion d'un corps étranger depuis la face verticale du module batterie. Selon une réalisation, le capot comprend une paroi montante s’étendant perpendiculairement à la plaquette principale, une marche s’étendant perpendiculairement à la paroi montante, et un renfort latéral reliant un bord de la plaquette principale et un bord de la paroi montante, le renfort latéral servant de base dans le procédé de fabrication additive. La paroi montante s'étend vers le haut et la marche est prévue pour venir recouvrir la face supérieure du module de batterie. Le capot présente ainsi un effet enveloppant complet par rapport à la borne et son environnement immédiat. L’invention concerne aussi un module de batterie apte à équiper un véhicule électrique ou hybride, comprenant une borne positive, la borne positive étant protégée par un premier cache de protection tel que décrit précédemment, et une borne négative, la borne négative étant protégée par un deuxième cache de protection tel que décrit précédemment, la tige de clou de chaque cache de protection étant insérée dans le trou respectif de chaque borne. Selon une réalisation, la tige de clou de chaque cache de protection est montée avec contrainte dans le trou correspondant, qui est fileté Selon une réalisation, les premier et deuxième caches de protection sont différenciés d'une part par la position relative de l'orifice par rapport à la plaquette principale, et d'autre part par le marquage, positif ou négatif, qu'ils portent. Etant donné que les pièces sont réalisées par impression 3D, une telle diversité n'est pas du tout un problème. En effet il n'y a aucun moule de moulage à prévoir. On utilise simplement deux fichiers distincts de définition pour l'impression 3D. L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l’invention, dans lesquelles : FIG. 1 illustre schématiquement en perspective une partie d'un module de batterie, à l'endroit de laquelle les bornes positives et négatives sont agencées, avec les caches de protection installés, le clou de la borne négative étant omis ; FIG. 2 illustre schématiquement en vue de face le module de batterie du côté des bornes électriques ; FIG. 3 montre en vue de coupe la zone d'une borne batterie avec un exemple générique de cache de protection installé sur la borne électrique; FIG. 4 illustre un exemple de capot en vue d'élévation dans sa position de fabrication par impression 3D ; FIG. 5 illustre en perspective un exemple de clou; FIG. 6 illustre en vue de coupe la tige du clou, selon la ligne de coupe VI visible à la FIG. 5 ; FIG. 7 illustre en vue de dessus un exemple de bouton ; FIG. 8 illustre en vue de face l’exemple de bouton de la FIG. 7 ; FIG. 9 illustre en perspective un exemple de sous-ensemble comprenant un capot un clou et une tige ; FIG. 10 est h analogue à la FIG. 4 et illustre une variante du capot pour la borne négative ; FIG. 11 montre un cliché illustrant les doigts d'une main d'un opérateur qui s'apprête à insérer un cache de protection selon la présente invention sur la borne du module de batterie. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. Pour des raisons de clarté de l'exposé, certains éléments ne sont pas nécessairement représentés à l'échelle. Sur les figures 1 à 3 apparaît un module de batterie 9 . Il s'agit dans le présent contexte d'un module de batterie d'un pack batterie pour véhicule électrique ou hybride. Le module de batterie 9 à une forme générale parallélépipédique. Le module de batterie présente une largeur L9 comprise en pratique selon les applications entre 10 cm et 40 cm. Le module de batterie présente une hauteur H9 comprise en pratique entre 15 cm et 25 cm. La troisième dimension est aussi conséquente, e.g. plusieurs dizaines de centimètres. Par convention, on définit un repère géométrique spatial lequel comprend une première direction X selon la largeur du module une deuxième direction Y selon la longueur du module et une troisième direction Z , en longueur, selon la hauteur du module. On note que ce repère coïncide avec le repère utilisé habituellement pour le véhicule lorsque le sens de la longueur des batteries se trouve dans le sens transversal du plancher du véhicule. Les interfaces électriques du module de batterie se trouvent dans une région d’une arête supérieure du parallélépipède. La borne de puissance positive 71 est éloignée de la borne de puissance négative 72 . Chacune des bornes électriques est située dans un renfoncement par rapport à l'enveloppe générale parallélépipédique. Entre la borne de puissance positive 71 et la borne de puissance négative 72 , on trouve un connecteur de signal 91 , lui aussi protégé dans un renfoncement médian spécifique. Le module de batterie 9 comprend des puits de fixation 92 dans les quatre coins. Chacune des bornes électriques est une pièce métallique entourée des quatre côtés par des parois plastiques 90 , seule la paroi supérieure affleure en dépassant légèrement comme illustré à la FIG. 2 . Chacune des bornes électriques comprend un perçage, c'est-à-dire ici un trou fileté 6 , qui sert au raccordement électrique, moyennant l’insertion et le serrage d'une vis dans le trou fileté 6 . Selon l'exemple illustré, le diamètre du trou 6 et son filetage sont conformes à un standard mécanique commun du métier et sont de taille M6. Sur la face supérieure 94 du module, il est prévu des marquages pour identifier la polarité respective ‘+’ et ‘-‘ de chaque borne électrique. Hormis le marquage et la position relative du trou fileté, les deux bornes 71,72 sont mécaniquement similaires et sont collectivement repérées par le repère 7 . Sur la FIG. 1 , on a représenté sur la borne positive un cache de protection 81 proposé par la présente invention, et sur la borne négative on a représenté seulement le capot 82 faisant partie du cache de protection. Sur la FIG. 2 , on a représenté sur la borne négative la plaquette principale 20 du capot en coupe comme il sera vu en détail plus loin. Selon la présente invention, le cache de protection généralement noté 8 comprend d’une part un clou 1 avec une tige 5 , et un capot 2. Le capot 2 est apte à recouvrir la borne 7 comme il sera vu en détails plus bas. Le clou 1 comprend la tige 5 et une tête de clou 4 . La tête de clou 4 est sensiblement un barreau prismatique avec une longueur D2 et une épaisseur e1 . La tige 5 s’étend selon un axe nommé ici axe de tige A . La tige 5 est apte à être introduite dans le trou fileté 6 de la borne 7 . On note que l'insertion se fait sans vissage, selon une translation simple le long de l'axe de tige A . Comme visible aux figures 5 et 6 , la tige présente une section généralement rectangulaire qui peut être reçu dans l'espace cylindrique creux du trou fileté. La tige présente deux branches 11 , 12 s’étendant chacune selon l'axe de tige A. Les deux branches 11 , 12 sont séparées par un intervalle 14 . Les deux branches 11 , 12 sont jointes entre elles par une partie distale 13 de forme bombée. La partie distale 13 , à savoir la partie avant dans le mouvement d'insertion, est bombée voire conique pour former un effet d'avaloir en coopération avec le chanfrein d’entrée 61 évasé, ceci étant propice à une insertion aisée sans positionnement précis dans l'axe ZA du trou filetée (cf FIG. 3 ). En outre, il est prévu des bourrelets ou godrons 15 sur le flanc extérieur des deux branches. Les bourrelets 15 sont en forme d’arc centré sur A ou rectilignes. Les faces respectives extérieures des deux branches sont éloignées d'une distance D1 , bourrelets exclus. Comme visible à la FIG. 6 , la cote D1 au repos dépasse légèrement du diamètre intérieur du filetage. De sorte que lors du mouvement d'insertion, les deux branches 11 , 12 se rapprochent, à l'encontre d'un rappel élastique intrinsèque lié à leur forme au repos. Les bourrelets 15 viennent s'ancrer dans le pas de vis intérieur du trou fileté 6 . Une contrainte radiale résiduelle demeure, assurant un maintien positif. On note que le trou 6 n’est pas nécessairement fileté. Optionnellement, le cache de protection 8 peut comprendre en outre un bouton 3 prévu pour faciliter l'enfoncement du clou dans le trou fileté, auquel cas le cache de protection 8 est formé de trois pièces distinctes. Comme visible aux figures 7 et 8 , le bouton 3 se présente comme un disque avec une face plane d'un côté et de l'autre côté la présence d'une rainure 31 . Le bouton 3 comprend un corps discoïde 30 , avec une épaisseur par exemple de 2 à 3 mm. Le diamètre du corps discoïde peut être par exemple choisi entre 1 cm et 2 cm. Du côté opposé à la face plane 35 , il est ménagé une rainure 31 s’étendant selon un axe de rainure B . Dans l'exemple illustré, il s'agit d'une rainure borgne, l'embouchure étant dotée d'un chanfrein d'entrée 32 . La tête de clou 4 est introduite par translation le long de l'axe B depuis l'embouchure jusqu'à contacter l'extrémité longitudinale de la rainure. Il peut être prévu un léger serrage de cote en largeur, de manière à ce que l'insertion permettre un maintien naturel du bouton sur le clou. Le capot 2 comprend une plaquette principale 20 plane et une jupe 24 . La jupe 24 s’étend perpendiculairement à la plaquette principale vers le bas. La plaquette principale 20 plane est destinée à être plaquée contre un plan supérieur 70 de la borne 7 (cf FIG. 2 , côté droite). De plus, dans l'exemple illustré, le capot 2 comprend une paroi montante 21 s’étendant vers le haut perpendiculairement à la plaquette principale 20 . Il est prévu en option une marche 22 s’étendant perpendiculairement à la paroi montante. De plus, le capot 2 comprend un renfort latéral 26 reliant un bord de la plaquette principale 20 et un bord de la paroi montante 21 . Le capot 2 présente des dimensions principales, L1 et L2 , comprises typiquement entre 2 cm et 4 cm. Comme illustré à la FIG. 4 , le renfort latéral 26 sert de base dans le procédé de fabrication additive. Selon un mode de réalisation, le renfort latéral 26 est de forme triangulaire. Dans le repère X2 Y2 Z2 de la FIG. 4 , le plan X2Y2 représente le plan de base de l'imprimante 3D et la direction Z2 représente l'élévation de fabrication additive. Les premières couches de solidification de la matière comprennent le renfort latéral et confère une stabilité à la pièce en formation. Il est prévu sur la plaquette principale 20 un orifice 25 formant un passage pour laisser passer la tige du clou. L’orifice 25 présente une section rectangulaire dans l'exemple illustré. Comme visible sur la FIG. 6 , les dimensions de cet orifice sont un peu supérieures à la section de la tige 5 du clou 1 , mais la longueur du barreau de la tête de clou est supérieure à l'espace disponible procuré par cet orifice 25 pour empêcher la tête de clou de traverser l'orifice. Il faut noter que le capot pourrait être plus simple, sans la marche susmentionnée. Le matériau bioplastique compostable à partir duquel sont fabriqués par impression 3D le capot le clou et le bouton englobe les matériaux qui peuvent être un matériau polymère biosourcé et non biodégradable mais compostable, un matériau polymère biosourcé et biodégradable, ou un matériau polymère issu de ressources fossiles et néanmoins biodégradable. Sur la FIG. 10 , on voit le capot prévu pour la borne négative qui diffère du capot prévu pour la borne positive par l'emplacement de l'orifice formant passage pour le clou ainsi que le marquage ‘-‘. Le reste des caractéristiques est identique à part le cas échéant la position du renfort triangulaire. Concernant la fabrication du clou, la FIG. 5 indique que le plan les directions X1 Y1 forme la base de l'imprimante 3D ; l'élévation Z1 correspondant à l'épaisseur e1 . La fabrication additive est très simple car le profil dans le plan de base est élevé identiquement à lui-même. Concernant la fabrication du bouton 3 , il est fabriqué classiquement à plat sur son dos 35 . Comme illustré à la FIG. 9 , il est prévu que le cache de protection 8 soit assemblé comme un sous-ensemble avant d'être inséré dans le trou fileté 6 de la borne 7 . On note qu'il est requis d'utiliser des gants de protection G pour manœuvrer les éléments qui peuvent être sous des tensions élevées afin de prévenir tout choc électrique. Le cache de protection tel qu'il est proposé est avantageusement compatible avec une manoeuvre avec des mains gantées, notamment avec la présence du bouton 3 . Pour ôter le cache de protection 8, il existe plusieurs possibilités. Soit on retire le clou en saisissant à la main le bouton, voire la tête de clou. On peut aussi utiliser un outil tel qu'une pince pour faire retirer le clou. Selon une alternative, on peut glisser un objet de faible épaisseur sous le capot de protection au-dessus du cache plastique 90 qui entoure la borne sur un côté où la jupe n'est pas présente ; en faisant levier, on extrait vers le haut l'ensemble du cache de protection. Le cache de protection 8 peut être réutilisé ultérieurement pour la même fonction. Le cache de protection peut aussi être mis dans une poubelle. Soit il se décompose lentement avec le temps, soit il se décompose dans un environnement de compost. Dans tous les cas, en raison de la nature de son matériau constitutif, le cache de protection ne présente aucun danger environnemental. Cache de protection (8,81,82) pour protéger une borne (7) de module de batterie (9), la borne comprenant un trou (6), le cache de protection comprenant au moins un clou (1) avec une tige (5) s’étendant selon un axe de tige (A) , et un capot (2) apte à recouvrir la borne, caractérisé en ce que le capot comprend un orifice (25) permettant le passage de la tige du clou au travers dudit capot et le clou comprend une tête de clou (4) de plus grande dimension que l’orifice, la tige du clou étant apte à passer au travers du capot par ledit orifice jusqu’à ce que la tête de clou vienne en butée contre le capot, de manière à loger la tige du clou dans le trou de la borne. Cache de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le clou (1) et le capot (2) sont réalisés comme au moins deux pièces distinctes, chacune obtenue par un procédé de fabrication additive, e.g. par impression 3D, à partir d’un matériau bioplastique compostable, tel que l'acide polylactique. Cache de protection selon la revendication 1, comprenant en outre un bouton (3), et dans lequel la tête du clou (4) est apte à être glissée dans une rainure (31) du bouton selon une direction de rainure (B) perpendiculaire à l'axe de tige (A). Cache de protection selon la revendication 3, caractérisé en ce que le bouton est obtenu par un procédé de fabrication additive, à partir d’un matériau bioplastique compostable, tel que l'acide polylactique. Cache de protection selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la tige (5) présente une section rectangulaire . Cache de protection selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la tige présente deux branches (11,12) séparées par un intervalle (14) et jointes entre elles par une partie distale (13) de forme bombée. Cache de protection selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le capot (2) comprend une plaquette principale (20) plane destinée à être plaquée contre un plan supérieur de la borne, et une jupe (24) s’étendant perpendiculairement à la plaquette principale. Cache de protection selon la revendication 2 et la revendication 7, dans lequel le capot (2) comprend une paroi montante (21) s’étendant perpendiculairement à la plaquette principale (20), une marche (22) s’étendant perpendiculairement à la paroi montante, et un renfort latéral (26) reliant un bord de la plaquette principale et un bord de la paroi montante, le renfort latéral (26) servant de base dans le procédé de fabrication additive. Module de batterie (9) apte à équiper un véhicule électrique ou hybride, comprenant une borne positive, la borne positive étant protégée par un premier cache de protection (81) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, et une borne négative, la borne négative étant protégée par un deuxième cache de protection (82) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, la tige (5) de clou (1) de chaque cache de protection étant insérée dans le trou (6) respectif de chaque borne (7). Module de batterie (9) selon la revendication 9, dans lequel la tige (5) de clou de chaque cache de protection est montée avec contrainte dans le trou (6) correspondant, qui est fileté.