INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Grace à la structure simple de l’ensemble 12 et de ses cloisons latérales 60, de nombreux accessoires externes sur peuvent être agencés sur l’ensemble de batterie tout en réduisant tant que possible l’encombrement et en simplifiant la connectique grâce aux surfaces extérieures planes, notamment lorsque l’ensemble de batterie est embarqué dans un véhicule. La superposition de plusieurs ensembles l’un sur l’autre est en outre possible (par exemple entre 2 à 4 ensembles 12 l’un sur l’autre), permettant d’utiliser au mieux l’espace disponible.
En outre, l’agencement géométrique des cloisons latérales 60 permet leur fixation sur le support inférieur 30 et entre elles par simple vissage, ce qui simplifie le procédé de fabrication, tout en conservant une robustesse élevée.
Comme indiqué plus haut, la structure et la géométrie des cloisons latérales 60, qui sont équilibrées en terme de poids et de raideur, permet de moduler très simplement les dimensions de l’ensemble 12 pour l’adapter à l’espace dans lequel il est reçu, en limitant voire en supprimant les requalifications nécessaires, notamment en terme de contraintes mécaniques, de résistance au feu, de refroidissement et plus généralement de sécurité. Ceci limite les coûts de conception, tout en répondant aux normes de résistance au feu (par exemple EN455545-3) ou de résistance aux chocs et aux vibrations (EN 12663 et IEC 61373).
Avantageusement, le même profilé extrudé peut être utilisé pour former les cloisons latérales 60 d’un premier ensemble de batterie 12 et d’un deuxième ensemble de batterie 12, le premier ensemble de batterie 12 ayant au moins une dimension, notamment une longueur, une largeur ou/et une hauteur, différente d’au moins 5% de la dimension correspondante du deuxième ensemble de batterie 12.
Module de batteries d’accumulateurs, procédé et outil de fabrication de ce module Domaine technique de l'invention La présente invention concerne de manière générale les batteries d’accumulateurs.
Elle concerne plus particulièrement un module de batterie d’accumulateurs comportant plusieurs cellules unitaires et des moyens de maintien desdites cellules unitaires en position juxtaposée.
L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans les modules pour batteries de traction de véhicules électriques ou hybrides.
Elle concerne également un procédé et un outil de fabrication d’un tel module.
Etat de la technique Un véhicule automobile à propulsion électrique comporte d’ordinaire un moteur électrique et une batterie d’accumulateurs qui est spécialement conçue pour alimenter le moteur électrique en courant afin de faire avancer le véhicule.
Même si le procédé de formation du joint 90 exposé ci-avant est préféré, on peut prévoir, en variante, de former le joint 90 en une seule coulée de matériau, ou de former le joint 90 selon d’autres procédés appropriés.
Une fois que le joint 90 est formé, on effectue la connexion fluidique du collecteur extérieur 100 avec la face d’échange 5. Pour cela, on rapport le collecteur 100, en particulier le connecteur 101 contre la face d’échange, en approchant le connecteur 101 de l’empilement parallèlement à la direction Y2. Pour le moins, le mouvement d’approche du connecteur 101 a une composante suivant la direction Y2. On fait correspondre le connecteur 101 au joint 90, afin que le connecteur 101 soit en contact d’étanchéité sur tout le périmètre du joint 90. En particulier, le collecteur 100 vient en appui d’étanchéité sur le joint 90 par l’intermédiaire du cordon 96. On fixe en fin le collecteur extérieur 100 à l’aide du système de fixation 102, en particulier en vissant l’embase 103 au bord de fixation 115 et en fixant l’embase 104 au bord de fixation 116. On aboutit alors à la configuration de la .
Toute caractéristique décrite ci-avant pour l’un des modes de réalisation ou variante peut être mise en œuvre pour les autres modes de réalisation ou variantes décrits ci-avant, pour autant que techniquement possible.
Cellule unitaire de pile à combustible et pile à combustible associée La présente invention concerne une cellule unitaire de pile à combustible ainsi qu’une pile à combustible comprenant une telle cellule unitaire.
Une pile à combustible est un dispositif permettant de générer de l’électricité par réaction électrochimique entre un carburant, par exemple du di-hydrogène – dit aussi simplement hydrogène –, et un comburant, par exemple du di-oxygène – dit aussi simplement oxygène – contenu dans l’air. On s’intéresse ici aux piles à combustible du type à membrane échangeuse de protons à électrolyte solide – dite aussi PEMFC en anglais –, qui comprennent habituellement un empilement – dit « stack » en anglais – de cellules unitaires constituant chacune un générateur électrochimique.
Schématiquement, chaque cellule unitaire comprend deux séparateurs, dits aussi plaques polaires, entre lesquels est intercalé un électrolyte solide sous forme de membrane échangeuse de protons. La membrane est réalisée par exemple en un matériau polymère perfluoré sulfuré. Au sein de chaque cellule, chaque séparateur délimite avec la membrane correspondante un compartiment réactif. L’un des deux compartiments réactifs loge un élément cathodique, tandis que l’autre compartiment réactif loge un élément anodique.
Au sein de l’empilement, les cellules sont empilées de manière à alterner éléments cathodique et anodique. Dans de nombreux types de piles à combustible, pour deux cellules voisines, un séparateur d’une des deux cellules se retrouve dos à dos avec un séparateur de l’autre cellule. Ces deux séparateurs forment ensemble un séparateur bipolaire, aussi appelé plaque bipolaire. Un compartiment de refroidissement, dans lequel circule un fluide de refroidissement tel que de l’eau glycolée, est généralement aménagé entre les deux séparateurs du séparateur bipolaire. Dans d’autres types de piles à combustibles, notamment dans une pile sans refroidissement liquide, un même séparateur est partagé par deux cellules voisines et la pile ne comporte donc pas de compartiment de refroidissement.
L’hydrogène, l’air et l’éventuel liquide de refroidissement sont des fluides dits « de fonctionnement », qui sont fournis à la pile à combustible pendant son fonctionnement. Selon les phases de fonctionnement de la pile à combustible, la fourniture d’un ou plusieurs des fluides de fonctionnement est faite de manière continue ou de manière intermittente.
La pile à combustible ménage ainsi des ouvertures pour alimenter en fluides chacun des compartiments réactifs et les fluides entre deux cellules voisines. Ainsi, chaque séparateur bipolaire assure d’un côté l’alimentation en carburant de la cellule adjacente à ce côté et de l’autre côté l’alimentation en comburant de la cellule adjacente à cet autre côté, les alimentations assurées par les séparateurs bipolaires se faisant en parallèle.
Lorsque la pile à combustible est en fonctionnement, la réaction électrochimique crée une différence de potentiel électrique entre les deux séparateurs de chaque cellule unitaire. La pile à combustible comprend ainsi un dispositif d’isolation électrique, prévu pour éviter les fuites de courant entre deux cellules voisines et entre chaque cellule et le milieu extérieur, ainsi qu’un dispositif d’étanchéité pour éviter les fuites des fluides de fonctionnement, notamment pour éviter que le fluide circulant dans un compartiment réactif ne contamine un compartiment réactif voisin.
EP-3 618 157-A1 décrit, par exemple, une pile redox, dont le carburant et le comburant sont des électrolytes, c’est-à-dire des liquides. La pile redox comprend des cadres, qui sont réalisés en polypropylène et qui sont agencés autour des plaques bipolaires et des électrodes, de manière à réduire les fuites de courant. Les cadres sont percés pour ménager des canaux de circulation des électrolytes. L’étanchéité est assurée par des joints toriques, qui sont disposés dans des gorges usinées dans l’épaisseur des cadres et qui sont maintenus en compression par une bride de serrage. Une telle structure n’est cependant pas adaptée au passage des fluides gazeux, notamment l’air ou l’hydrogène, utilisés avec une pile à combustible. La mise en place et le contrôle de chaque joint sont en outre des opérations fastidieuses.
C’est à ces problèmes qu’entend plus particulièrement remédier l’invention, en proposant un empilement de pile à combustible facile à assembler et présentant à la fois une bonne isolation électrique et une bonne étanchéité.
À cet effet, l’invention concerne une cellule unitaire d’un empilement de pile à combustible, dans laquelle : la cellule unitaire comprend plusieurs parois, qui sont chacune continues et étanches et qui sont empilées les unes sur les autres selon un axe d’empilement, ces parois délimitant des compartiments de la cellule unitaire et incluant : un premier séparateur, un deuxième séparateur, et une membrane échangeuse de protons, qui est intercalée entre le premier séparateur et le deuxième séparateur, le premier séparateur délimite avec la membrane un premier compartiment réactif , le premier compartiment réactif étant configuré pour recevoir un premier fluide de fonctionnement de la pile à combustible, le deuxième séparateur délimite avec la membrane un deuxième compartiment réactif, le deuxième compartiment réactif étant configuré pour recevoir un deuxième fluide de fonctionnement de la pile à combustible, les compartiments de la cellule unitaire incluent le premier compartiment réactif et le deuxième compartiment réactif, la cellule comprend aussi une structure d’étanchéité, la structure d’étanchéité comprenant des cadres, qui sont chacun réalisés en un matériau polymère et qui sont empilés selon l’axe d’empilement, les cadres étant agencés en périphérie des parois et des compartiments.
Selon l’invention, pour au moins un des compartiments de la cellule unitaire, et pour au moins une des deux parois délimitant ce au moins un compartiment : les cadres de la structure d’étanchéité incluent : un cadre de paroi, qui est coplanaire à la paroi correspondante et qui entoure cette paroi, un bord interne de chaque cadre de paroi étant agencé en regard d’un bord externe de cette paroi, le bord interne du cadre de paroi et le bord externe de la paroi étant en regard l’un de l’autre et étant séparés par un interstice périphérique, un cadre de compartiment, qui est agencé en périphérie du compartiment correspondant, le cadre de compartiment comprenant une bord interne, qui est orienté vers le compartiment correspondant et qui délimite ce compartiment radialement à l’axe d’empilement, et un bord externe, opposé au bord interne, le bord interne présentant contour interne, tandis que le bord externe présente un contour externe, des couches d’adhésifs, qui sont intercalées chacune entre, d’une part, un cadre de compartiment, et, d’autre part, la paroi et le cadre de paroi adjacents à ce cadre de compartiment, de manière à fixer, de manière étanche, les cadres les uns aux autres, le contour interne du cadre de compartiment est inclus, en projection selon l’axe d’empilement, dans un contour externe de la paroi, de manière qu’une portion annulaire de la paroi fait face, selon l’axe d’empilement, à une portion complémentaire du cadre de compartiment et forme un premier recouvrement du cadre de compartiment sur la paroi, un contour interne du cadre de paroi est inclus, en projection selon l’axe d’empilement, dans le contour externe du cadre de compartiment, de manière qu’une portion annulaire du cadre de paroi fait face à une portion complémentaire du cadre de compartiment et forme un deuxième recouvrement du cadre de compartiment sur le cadre de paroi, les couches d’adhésifs incluent une première portion de couche, qui s’étend face au premier recouvrement entre le cadre de compartiment et la paroi adjacente, de manière à fixer, de manière étanche, le cadre de compartiment à la paroi, et les couches d’adhésifs incluent une deuxième portion de couche, qui s’étend face au deuxième recouvrement entre le cadre de compartiment et le cadre de paroi adjacent, de manière à fixer, de manière étanche, le cadre de compartiment au cadre de paroi.
Grâce à l’invention, les cadres de la structure d’étanchéité sont assemblés les uns aux autres au moyen des couches d’adhésifs, rendant l’assemblage de la cellule unitaire pratique et rapide à réaliser. En outre, comme le cadre de premier compartiment présente un contour interne inclus dans le contour externe de la membrane, la première portion de couche d’adhésif, intercalée entre la face interne du cadre de premier compartiment et la face externe de la membrane adjacente, empêche les fuites du fluide de fonctionnement circulant dans le premier compartiment réactif vers le deuxième compartiment réactif. De manière analogue, comme le contour interne du cadre de premier compartiment est inclus dans le contour externe du premier séparateur, la deuxième portion de couche d’adhésif, intercalée entre la face interne du cadre de premier compartiment et la face externe du séparateur adjacent, empêche les fuites vers le compartiment de refroidissement. Les première et deuxième portions de couches d’adhésifs offrent une étanchéité sur l’ensemble des surfaces de recouvrement, empêchant le passage des fluides de fonctionnement, liquides comme gazeux, entre les éléments assemblés par ces couches d’adhésifs.
Toujours de manière avantageusement, l’insert de connexion peut comprendre des leviers d’encliquetage 180 en projection par rapport à la face avant et configurés pour coopérer par encliquetage avec les ouvertures ménagées dans la section secondaire.
Enfin, le bloc principal peut également comprendre une butée 190 en projection par la face avant et destinée à être en appui contre une face du terminal de prise de contact.
L’insert de connexion 100 selon la présente invention est ainsi avantageusement mis en œuvre pour connecter des terminaux de prise de contact de bloc batterie. A cet égard, l’insert de connexion, par le biais des lamelles de centrage et des lamelles de rattrapage, rend la connexion moins sensible au vibrations et/ou déplacements induits par la mise en œuvre du bloc batterie dans un véhicule automobile. Les vibrations et/ou déplacements susmentionnés sont notamment absorbés par les lamelles de centrage et/ou de rattrapage.
Les butées principales permettent également de limiter les déplacements de l’insert de connexion dans le logement, et par voie de conséquence de limiter les efforts exercés sur les terminaux de prise de contact. En d’autres termes, les efforts résultants des vibrations et des déplacement au sein des blocs batterie sont, à terme, repris par la première plaque.
L’invention concerne également un kit qui comprend un insert de connexion et une plaque terminale telle que décrite dans le présent énoncé.
L’invention concerne également un bloc batterie pourvu d’au moins un insert de connexion selon les termes de la présente invention.
BATTERIE ELECTRIQUE DE VEHICULE COMPORTANT UN ORGANE D’ESPACEMENT RIGIDE L’invention concerne le domaine des batteries électriques des véhicules. Plus spécifiquement, l’invention concerne le domaine de l’assemblage d’une batterie électrique.
Afin d’interconnecter les cellules, il est connu d’employer deux cartes de circuit imprimé disposées de part et d’autre des cellules, chacune étant pourvue d’éléments de connexion électrique chacun soudés avec une borne de contact de l’une des cellules. Cette solution n’est toutefois pas satisfaisante, dans la mesure où elle impose un grand nombre d’opérations de soudage et empêche de démonter la batterie, par exemple pour remplacer des cellules usagées dans le cadre d’une opération de maintenance ou de reconditionnement de la batterie.
Par ailleurs, dans un contexte de reconditionnement d’une batterie, il est connu d’employer un espaceur, ou en anglais « spacer », afin de maintenir les cellules entre elles et de former un bloc facilement manipulable lors de l’assemblage de la batterie. Cet espaceur se présente généralement sous la forme d’une ou plusieurs plaques pourvues de passages traversants dont les dimensions correspondent sensiblement à celles des cellules. Chaque cellule est ainsi engagée dans l’un des passages. Pour autant, ce type d’espaceur présente plusieurs inconvénients dans le cadre d’un reconditionnement ou d’une maintenance d’une batterie. D’une part, son épaisseur ne permet pas de résister à des déformations ou des torsions mécaniques, par exemple provoquées par un choc ou une chute de la batterie. Dès lors, il est possible que le parallélisme de l’agencement des cellules dans la batterie ne soit pas conservé, ce qui pourrait générer une rupture de contact entre les cellules et les cartes de circuit imprimé. D’autre part, les surfaces extérieures des cellules restent exposées à l’environnement extérieur, ce qui pose des problèmes d’étanchéité et de sécurité, en particulier lorsque certaines des cellules ont un film protecteur isolant dégradé.
Il existe ainsi un besoin pour une batterie simple à assembler, à réparer et à reconditionner, et dont la conception permette de garantir un agencement parallèle des cellules entre elles et d’offrir une solution de protection mécanique et étanche de chacune des cellules et d’isolation électrique des cellules entre elles. L’invention s’inscrit dans ce contexte et vise à répondre à ce besoin.
A ces fins, l’invention a pour objet une batterie électrique comportant : une pluralité de cellules de charges électriques, chaque cellule présentant des faces d’extrémités situées sur des côtés opposés de la cellule, chaque face d’extrémité étant pourvue d’une borne de contact ; au moins une première carte de circuit imprimé disposée au droit des faces d’extrémités situées de l’un des côtés des cellules, la carte de circuit imprimé étant pourvue d’une pluralité de premiers éléments de connexion électrique ;
L’invention est caractérisée en ce que la première carte de circuit imprimé comporte une portion principale dans laquelle sont formées une pluralité d’encoches, chaque encoche définissant une languette élastiquement déformable par rapport à la portion principale, chaque premier élément de connexion électrique étant disposé sur l’une des languettes de la première carte de circuit imprimé ; et en ce qu’elle comporte un organe d’espacement rigide agencé pour maintenir les cellules à distance les unes des autres, l’organe d’espacement rigide définissant une pluralité de compartiments recevant chacun l’une des cellules et étant chacun agencés pour maintenir la cellule qu’il reçoit vis-à-vis de la première carte de circuit imprimé de sorte que l’une des bornes de contact de cette cellule soit située en vis-à-vis de l’un des premiers éléments de connexion électrique, chaque compartiment s’étendant sur une hauteur sensiblement identique à la hauteur de la cellule qu’il reçoit pour venir au niveau de la première carte de circuit imprimé.
On comprend ainsi que la formation, au moyen des encoches, de languettes élastiquement déformables permet de maintenir un contact entre les premiers éléments de connexion électrique de la première carte de circuit imprimé et les bornes de contact des cellules sans nécessiter d’éléments de contact spécifiquement conçus pour résister aux vibrations et chocs que pourrait subir la batterie. En d’autres termes, l’interconnexion des cellules entre elles peut être réalisée sans soudure, au moyen d’éléments de contact simples et standard, ce qui permet de simplifier la conception de la batterie, de diminuer son coût et d’autoriser le remplacement d’une ou plusieurs cellules lorsqu’elles sont usagées. Par ailleurs, on utilise un organe d’espacement rigide qui vient recouvrir chacune des cellules, de sorte que le risque qu’un choc ou une chute subie par la batterie provoque un désalignement des cellules vis-à-vis des éléments de connexion électrique est fortement réduit. Par ailleurs, chaque compartiment et la première carte de circuit imprimé viennent ensemble définir un environnement protecteur pour la cellule contenue dans ce compartiment, ce qui limite le risque de pénétration d’humidité dans cet environnement et évite le risque d’un contact électrique entre cellules, y compris si ces cellules ont un film protecteur isolant dégradé.
Selon un exemple de réalisation, l’assemblage des dents de support 3 et de déphasage 5 à la culasse statorique 2 est un assemblage tenon-mortaise. Par exemple, les dents de support 3 et de déphasage 5 présentent une mortaise coopérant avec un tenon de la culasse statorique 2. Plus précisément, les têtes 8, 11 des dents de support 3 et de déphasage 5 peuvent présenter deux rainures rectilignes s'étendant sur un côté respectif de la tête 8, 11, la forme d'assemblage complémentaire 9, 12 étant réalisée par deux nervures rectilignes complémentaires s'étendant radialement de la culasse statorique 2, dans les premières ou deuxièmes ouvertures radiales 6, 7.
Dans cet exemple de réalisation, le stator 1 comporte un dispositif de refroidissement 20 comportant un seul premier circuit interne 21 entourant la périphérie radiale interne de la culasse statorique 2 et un circuit externe 26 entourant la périphérie radiale externe de la culasse statorique 2.
L’anneau tubulaire du circuit externe 26 est par exemple collé ou clipsé dans les extrémités de la culasse statorique 2.
Pour assembler une machine électrique 100 tournante polyphasée à flux électromagnétique axial de ce mode de réalisation, on commence par assembler le stator 1. Pour cela, on insère les bobines 4 axialement sur une dent de support 3 respective de la première série en passant les bobines 4 par la tête 8 des dents de support 3.
Lorsque le stator 1 comporte un dispositif de refroidissement 20 comprenant un premier circuit interne 21, on monte le premier circuit interne 21 autour du cylindre central 14 avant d’assembler les dents de support 3 et de déphasage 5 et on fait passer la au moins une amenée de fluide 24 du circuit interne 21 à travers au moins une dent de déphasage 5.
Puis, on interconnecte les bobines 4 et on monte le stator 1 et le rotor 200 dans le boitier 17 de la machine électrique 100.
Rotor comprenant un empilement de tôles DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne généralement le domaine des machines électriques rotatives telles que les moteurs électriques embarqués dans les véhicules automobiles.
Plus précisément, l'invention concerne un ensemble rotor pour une machine électrique.
ETAT DE LA TECHNIQUE Comme on le sait, un véhicule automobile électrique ou hybride présente un entraînement électrique comprenant une machine électrique tournante qui doit être alimentée en énergie électrique, par exemple par une batterie d'alimentation haute tension, pour fournir une puissance mécanique afin d'assurer la propulsion du véhicule.
De manière générale, la machine électrique tournante comprend un stator, désignant une partie fixe de la machine électrique tournante, et un rotor, désignant une partie tournante de la machine électrique tournante. Le rotor comprend alors un arbre de rotor configuré pour assurer la transmission de la puissance mécanique entre la machine électrique tournante et un appareil extérieur entraîné, notamment les roues du véhicule.
En particulier, il est connu d'avoir le rotor excité séparément. Ce type de rotor est communément appelé rotor bobiné ou rotor à bague collectrice. Un tel rotor comprend un corps de rotor formé d'un empilement de tôles ayant une pluralité de dents faisant saillie radialement, et une bobine de champ enroulée autour de chaque dent des dents. La bobine d'excitation est ensuite connectée à une alimentation électrique externe par l'intermédiaire de bagues collectrices. Les bagues collectrices correspondent à des dispositifs électromécaniques configurés pour permettre l'échange d'énergie électrique entre la bobine de champ, qui tourne avec le rotor, et l'alimentation externe, qui est fixe.
Pour assurer un bon fonctionnement de la machine électrique tournante, il est nécessaire de serrer l'empilement de tôles sur l'arbre du rotor, notamment pour éviter tout glissement axial dudit empilement. Ainsi, il est connu de serrer l'empilement de tôles, par exemple à l'aide d'un écrou d'arbre engagé avec une partie filetée de l'arbre du rotor et d'appliquer un couple à l'écrou.