EP4639669A1 - Module de batterie électrique comprenant un dispositif de chauffage optimisé - Google Patents

Module de batterie électrique comprenant un dispositif de chauffage optimisé

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Publication number
EP4639669A1
EP4639669A1 EP23829059.7A EP23829059A EP4639669A1 EP 4639669 A1 EP4639669 A1 EP 4639669A1 EP 23829059 A EP23829059 A EP 23829059A EP 4639669 A1 EP4639669 A1 EP 4639669A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating wire
battery module
electric battery
pocket
module according
Prior art date
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Pending
Application number
EP23829059.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Nicolas Besnard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ampere SAS
Original Assignee
Ampere SAS
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Filing date
Publication date
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Publication of EP4639669A1 publication Critical patent/EP4639669A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/657—Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/105—Pouches or flexible bags
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells

Definitions

  • electric battery module comprising an optimized heating device
  • the present invention relates to an electric battery module comprising an optimized heating device.
  • Lithium ion technology cells need, in certain cases of use, particularly for hybrid and rechargeable hybrid vehicles, to be brought up to temperature to see their operating performance optimized. The temperature rise may be requested during the battery charging or discharging phase.
  • heating pads are used to achieve this rise in temperature. These heating pads are positioned against the module comprising the cells. However, in use, it was observed that said heating pads thus positioned did not diffuse uniform heating of the cells. In addition, these heating pads constitute thermal resistance during the cooling phase.
  • An electric battery module according to the invention has a heating device judiciously arranged within said module to make it possible to overcome the drawbacks noted in the state of the art.
  • the subject of the invention is an electric battery module comprising at least two electrochemical cells each comprising a flexible pouch surrounding a stack of electrodes, said pouch being made in two parts.
  • said module comprises a heating device comprising an electric current source and a heating wire disposed inside each pocket between the two parts, each heating wire being connected to the current source, which can be activated at any time by a control element to supply electric current to the heating wire placed inside a pocket and thus raise the temperature of the thermochemical cells of said module.
  • the cells involved in an electric battery module according to the invention are also called “pouch” cells. because of their particular format in bags or pouches.
  • the particularity of a device for heating an electric battery module according to the invention is that it makes it possible to ensure heating of each electrochemical cell from the inside of each of the electrochemical cells composing it.
  • a heating wire is placed inside each of the electrochemical cells to allow each of these cells to be heated in depth.
  • the result is that the cells are heated in an optimized manner while limiting heat losses.
  • the heating of said cell can be carried out homogeneously, without however excluding the possibility of being able to preferentially heat certain areas of said cell.
  • the heating wire is positioned between the two parts of the pouch of each cell before assembling said two parts to obtain the pouch.
  • the two parts of the pouch are fixed to one another by heat welding.
  • the heating wire is very compact and will therefore not modify the dimensions of the electrochemical cell and will not encroach on the space reserved for the electrodes.
  • the electrochemical cells involved in the electric battery module are lithium ion type cells.
  • the heating wire placed inside each cell will allow said cell to be quickly heated in order to make the electric battery module more efficient, during certain phases of use of a vehicle comprising such an electric battery module.
  • Each heating wire placed in the pocket of the electrochemical cell can for example form an open or closed loop inside the pocket.
  • the control element can for example be a computer on board the vehicle and having an algorithm designed to manage the different heating phases of the electric battery module.
  • the heating wire of each cell is placed around the electrodes placed inside said cell.
  • the heating wire will never be in direct contact with the electrodes and therefore does not risk damaging said electrodes with direct heating.
  • this heating wire were in direct contact with these electrodes, it would inevitably create a temperature gradient at the level of these electrodes which would not promote homogeneous operation of the electric battery module.
  • the two parts of a pouch each comprise a recess surrounded by a plane edge, said two parts being arranged relative to each other, so that the two edges planes are in contact with each other and the two recesses complement each other to delimit an internal space in which the electrodes are placed, the heating wire being inserted between the two plane edges of said parts.
  • the recess of each of the parts of a pouch has a rectangular outline, the flat edge surrounding said recess having the shape of a closed rectangular frame, the heating wire running along the two rectangular frames in contact with each other.
  • the heating wire is trapped between the two plane frames in contact with each other, and will extend at least partially along these two plane frames.
  • the heating wire forms a wire rectangle inside a pocket, having rectilinear segments.
  • the heating wire extends over almost the entire length of the flat frames in contact with each other. The longer the heating wire is within the pouch, the more it will ensure efficient and even heating of said pouch.
  • two ends of the heating wire of each electrochemical cell emerge from the pocket, an electrical connector base connecting the two ends of the heating wire being fixed to said pocket, the electrical source being connected electrically at the two emerging ends of the heating wire of each electrochemical cell.
  • the term “ends” is used to represent the incoming and outgoing parts of the heating wire in the pouch, these two ends being able to elsewhere be extended outside of said pocket to form an electrical circuit.
  • the electrical connector base and the two ends of the heating wire are folded against an external surface of one of the two parts of the pouch.
  • such a configuration eliminates emerging parts of the electric battery module which would be likely to twist and possibly break during handling, or in contact with an external element. Likewise, these emerging parts must be eliminated, as they could injure an individual.
  • the electrical connector base is fixed to the pouch by welding using a strip of polymer.
  • the electrical connector base is securely attached to the pouch without the risk of moving along it.
  • welding makes it possible to do without other means of fixing such as for example screws or rivets, which would be likely to significantly weigh down an electric battery module according to the invention.
  • the electric battery module comprises an upper casing forming a cover and a lower casing forming a receptacle housing the electrochemical cells, the electrical source being an electrical power supply box which is secured to an external surface of the upper casing.
  • the electric battery module comprises two terminal blocks in the form of two parallel rods, said two terminal blocks passing through two openings in the upper casing emerging from said upper casing when the housing has been formed.
  • An electric battery module according to the invention has several advantages: -
  • the heating device is easy to implement because it does not require modification of the electrochemical cells,
  • Figure 1 is a perspective view of part of a pocket of an electrochemical cell of an electric battery module according to the invention
  • Figure 2 is a perspective view of the part of the pouch of Figure 1 equipped with a heating wire and a connector
  • Figure 3 is a perspective view of an area of the part of the pouch of Figure 2,
  • Figure 4 is a perspective view of the part of the pouch of Figure 2 in which a block of electrodes has been placed
  • Figure 5 is a perspective view of an electrochemical cell of an electric battery module according to the invention.
  • Figure 6 is a perspective view of the area of Figure 3, the ends of the heating wire and the connector being folded against an external surface of a part of the pouch,
  • FIG. 7 is a perspective view of an electric battery module according to the invention comprising several parallel electrochemical cells,
  • Figure 8 is a view of the electric battery module of Figure 7, in which two terminal blocks have been mounted
  • Figure 9 is a perspective view of a box enclosing an electric battery module according to the invention, and from which two terminal blocks emerge
  • Figure 10 is an exploded perspective view of the housing of Figure 9,
  • Figure 11 is a partial front view of part of a heating device of an electric battery module according to the invention, showing an electrical circuit outside the electrochemical cells.
  • an electric battery module 1 comprises a plurality of electrochemical cells 2, arranged parallel to each other, said cells 2 being able for example to be of the Lithium type -ion. Within this module 1, the cells 2 can be mounted, either in series or in parallel, or in a combination of these two types of arrangement.
  • the electrochemical cells 2 of an electric battery module 1 according to the invention are of the “pouch” type, that is to say they are each delimited by a pouch 3.
  • each electrochemical cell 2 of an electric battery module 1 is made in two sections 4, 5 which are heat-welded to one another.
  • Each of the sections 4, 5 of the pocket 3 has a rectangular outline, and has a central recess 6 of rectangular shape and surrounded by a plane frame 7 of rectangular shape.
  • This planar frame 7 has four segments 8, 9, 10, 11, two of which 8, 9 are short and parallel, and two others 10, 11 of which are elongated and parallel.
  • the two short segments 8, 9 have the same width, and the two long segments have the same width.
  • These four segments 8, 9, 10, 11 are in the same plane and completely surround the central recess 6.
  • the rectangular recess 6 is placed in the corresponding section 4, 5 so that a longitudinal axis of said recess 6 is parallel to a longitudinal axis of said section 4, 5.
  • this internal space serves to accommodate a stack of electrodes 12 having a general shape of a rectangular parallelepiped, said stack occupying the entirety of this internal space.
  • two collectors 13, 14 emerge to which two conductive tabs 30, 31 are welded, said two ends being to be considered along a longitudinal axis of the stack 12.
  • an electric battery module 1 has a heating device comprising in each electrochemical cell 2 the component, a heating wire 15.
  • the heating wire 15 comprises an inlet end 16 and an outlet end 17 emerging from the pocket 3, said wire 15 forming a rectangular loop inside the pocket 3, between these two inlet and outlet ends 16, 17.
  • This rectangular loop has dimensions which are similar to those of the planar frames 7 of the two sections 4, 5 of the pouch 3, so that it extends along said planar frame 7.
  • the stacking of electrodes 12 is placed in the recess 6 of a first section 4, 5 of the pocket 3 and the heating wire 15 is placed against the plane frame 7 of this same first section 4, 5, before a second section 4, 5 is heat-welded to said first section 4, 5 to form the pocket 3.
  • the electric wire 15 thus finds itself trapped between the two plane frames 7 of the two sections 4, 5 which are in contact with each other .
  • the two sections 4, 5 of the pouch 3 containing the stack of electrodes 12 and the heating wire 15, are heat-sealed at the level of the conductive tabs 30, 31 which emerge from the two short sides of the pouch 3, by means a strip of polymer 18 placed against said tabs conductive 30, 31, this polymer strip 18 also ensuring good sealing of the pocket 3.
  • a connector base 19 is fixed to the pocket 3 being crossed by the two ends 16, 17 of the heating wire 15.
  • thermochemical cells 2 when the electrochemical cells 2 are arranged parallel to each other to form the electric battery module 2, a single heating wire 15 passes through all the thermochemical cells 2.
  • the arrangement of the heating device in the electric battery module 1 is such that:
  • the outlet end of the heating wire 15 of the second electrochemical cell 2 is extended until it forms the inlet end 16 of the heating wire 15 of the third electrochemical cell 2 placed right next to it, and so on.
  • the heating wire 15 generally has an input end placed at the input of the first electrochemical cell 2, and an output end placed at the output of the last electrochemical cell 2, said cells 2 composing the electric battery module 1 according to the invention.
  • two terminal blocks 19, 20 in the form of two parallel cylindrical rods are placed at the level of the first electrochemical cell 2 and the last electrochemical cell 2 of the electric battery module 1 according to invention.
  • the stack of electrochemical cells 2 is placed in a housing 21 comprising an upper casing 22 forming a cover, and a lower casing 23 forming a receptacle for housing said electrochemical cells 2.
  • the upper casing 22 is a plate rectangular plane having three openings 24, 25, 26, and the lower casing 23 is delimited by four walls 32, 33, 34, 35 forming a rectangle and by a bottom 36 on which said four walls 32, 33, 34, 35 rest.
  • the four walls 32, 33, 34, 35 of the lower casing 23 extend over the bottom 36, each being perpendicular to said bottom 36.
  • the stack of electrochemical cells 2 equipped with their heating wire 15, is placed in the lower casing 23 , then the upper casing 22 is closed on the lower casing 23 to form the housing 21 enclosing the electrochemical cells 2.
  • the two terminal blocks 19, 20 pass through two openings 24, 25 of the upper casing 22 emerging from it towards the exterior of the housing 21, an insulator 37 being inserted in the third opening 26 of said upper casing 22.
  • An electrical power source intended to power the heating wire 15 to cause the heating of all the electrochemical cells 2 housed in the housing 21, is present in the form of an electrical power supply box 38 which is secured to an external surface of the upper casing 22.
  • This electrical power source 21 can be triggered at any time by an on-board computer in a vehicle, therefore that a need arises for heating the electrochemical cells 2 of the electric battery module 1.

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Abstract

L'invention concerne un module de batterie électrique comprenant au moins deux cellules électrochimiques (2) comprenant chacune une pochette souple (3) entourant un empilement d'électrodes (12), ladite pochette (3) étant réalisée en deux parties. Selon l'invention, le module comprend un dispositif de chauffage comportant une source de courant électrique et un fil chauffant (15) disposé à l'intérieur de chaque pochette entre les deux parties, chaque fil chauffant (15) étant relié à la source de courant, qui peut être activée à tout moment par un élément de commande pour alimenter en courant électrique chaque fil chauffant (15) placé à l'intérieur d'une pochette et ainsi faire monter en température les cellules thermochimiques (2) dudit module (1).

Description

Description
Titre de l'invention : module de batterie électrique comprenant un dispositif de chauffage optimisé
[0001] La présente invention concerne un module de batterie électrique comprenant un dispositif de chauffage optimisé.
[0002] Les cellules de technologie lithium ion ont besoin, dans certain cas d’usage notamment pour les véhicules hybrides et hybrides rechargeables, d’être montées en température pour voir leurs performances de fonctionnement optimisées. La montée en température peut être demandée pendant la phase de charge ou de décharge de la batterie.
[0003] Actuellement, des nappes chauffantes sont utilisées pour réaliser cette montée en température. Ces nappes chauffantes sont positionnées contre le module comprenant les cellules. Or, à l’usage, il a été observé que lesdites nappes chauffantes ainsi positionnées ne diffusaient pas un chauffage homogène des cellules. De plus, ces nappes chauffantes constituent une résistance thermique lors de la phase de refroidissement.
[0004] Un module de batterie électrique selon l’invention, dispose d’un dispositif de chauffage agencé judicieusement au sein dudit module pour permettre de s’affranchir des inconvénients relevés dans l’état de la technique.
[0005] L’invention a pour objet un module de batterie électrique comprenant au moins deux cellules électrochimiques comportant chacune une pochette souple entourant un empilement d’électrodes, ladite pochette étant réalisée en deux parties.
[0006] Selon l’invention, ledit module comprend un dispositif de chauffage comportant une source de courant électrique et un fil chauffant disposé à l’intérieur de chaque pochette entre les deux parties, chaque fil chauffant étant relié à la source de courant, qui peut être activée à tout moment par un élément de commande pour alimenter en courant électrique le fil chauffant placé à l’intérieur d’une pochette et ainsi faire monter en température les cellules thermochimiques dudit module. Les cellules impliquées dans un module de batterie électrique selon l’invention, sont encore appelées cellules « pouch » à cause de leur format particulier en sachet ou en pochette. La particularité d’un dispositif de chauffage d’un module de batterie électrique selon l’invention, est qu’il permet d’assurer un chauffage de chaque cellule électrochimique par l’intérieur de chacune des cellules électrochimiques le composant. En effet, un fil chauffant est placé à l’intérieur de chacune des cellules électrochimiques pour permettre de chauffer en profondeur chacune de ces cellules. Il en résulte que le chauffage des cellules s’effectuent de façon optimisée en limitant les déperditions calorifiques. En fonction du chemin emprunté par le fil chauffant à l’intérieur de chaque cellule, le chauffage de ladite cellule pourra s’effectuer de façon homogène, en n’excluant toutefois pas la possibilité de pouvoir chauffer de façon privilégiée certaines zones de ladite cellule. Le fil chauffant est positionné entre les deux parties de la pochette de chaque cellule avant l’assemblage desdites deux parties pour obtenir la pochette. Préférentiellement, les deux parties de la pochette sont fixées l’une à l’autre par thermo-soudure. Le fil chauffant est très peu encombrant et ne va donc pas modifier les dimensions de la cellule électrochimique et ne va pas empiéter sur l’espace réservé aux électrodes. De façon avantageuse, les cellules électrochimiques impliquées dans le module de batterie électrique sont des cellules de type lithium ion. Le fil chauffant placé à l’intérieur de chaque cellule, va permettre de chauffer rapidement ladite cellule afin de rendre plus performant le module de batterie électrique, lors de certaines phases d’utilisation d’un véhicule comportant un tel module de batterie électrique. Chaque fil chauffant placé dans la pochette de la cellule électrochimique peut par exemple former une boucle ouverte ou fermée à l’intérieur de laite pochette. L’élément de commande peut par exemple être un ordinateur embarqué dans le véhicule et possédant un algorithme conçu pour gérer les différentes phases de chauffage du module de batterie électrique.
[0007] Selon une caractéristique possible de l’invention, le fil chauffant de chaque cellule est placé autour des électrodes placées à l’intérieur de ladite cellule. De cette manière, le fil chauffant ne sera jamais directement en contact avec les électrodes et ne risque donc pas d’endommager lesdites électrodes avec un chauffage direct. De plus, si ce fil chauffant était au contact direct de ces électrodes, il créerait inévitablement un gradient de température au niveau de ces électrodes qui ne favoriserait pas un fonctionnement homogène du module de batterie électrique.
[0008] Selon une caractéristique possible de l’invention, les deux parties d’une pochette comprennent chacune un évidement entouré par un bord plan, lesdites deux parties étant agencées l’une par rapport à l’autre, de sorte que les deux bords plans soient au contact l’un de l’autre et que les deux évidements se complètent pour délimiter un espace interne dans lequel sont placées les électrodes, le fil chauffant étant inséré entre les deux bords plans desdites parties. Avec une telle configuration, le fil chauffant sera maintenu en position entre les deux bords plans des deux parties formant la pochette, puisque lesdits deux bords plans seront thermo-soudés l’un à l’autre. Le fil chauffant n’aura ainsi aucune chance de se déplacer au sein de la pochette pour venir se placer dans l’espace interne délimité par les deux évidements.
[0009] Selon une caractéristique possible de l’invention, l’évidement de chacune des parties d’une pochette a un contour rectangulaire, le bord plan entourant ledit évidement ayant la forme d’un cadre rectangulaire fermé, le fil chauffant longeant les deux cadres rectangulaires au contact l’un de l’autre. Autrement dit, le fil chauffant est emprisonné entre les deux cadres plans au contact l’un de l’autre, et va s’étendre au moins partiellement le long de ces deux cadres plans.
[00010] Selon une caractéristique possible de l’invention, le fil chauffant forme un rectangle filaire à l’intérieur d’une pochette, en ayant des segments rectilignes. Pour cette configuration, le fil chauffant s’étend sur quasiment toute la longueur des cadres plans au contact l’un de l’autre. Plus le fil chauffant sera long au sein de la pochette, plus il assurera un chauffage efficace et homogène de ladite pochette.
[00011] Selon une caractéristique possible de l’invention, deux extrémités du fil chauffant de chaque cellule électrochimique émergent de la pochette, une embase de connecteur électrique reliant les deux extrémités du fil chauffant en étant fixée à ladite pochette, la source électrique étant reliée électriquement aux deux extrémités émergeantes du fil chauffant de chaque cellule électrochimique. Le terme « extrémités » est utilisé pour matérialiser les parties entrante et sortante du fil chauffant dans la pochette, ces deux extrémités pouvant par ailleurs être prolongées à l’extérieur de ladite pochette pour former un circuit électrique.
[00012] Selon une caractéristique possible de l’invention, l’embase de connecteur électrique et les deux extrémités du fil chauffant sont repliées contre une surface externe de l’une des deux parties de la pochette. De cette manière, une telle configuration fait disparaitre des parties émergeantes du module de batterie électrique qui seraient susceptibles de se tordre et éventuellement de se rompre lors d’une manipulation, ou au contact d’un élément extérieur. De même, ces parties émergeantes doivent être éliminées, car elles risqueraient de blesser un individu.
[00013] Selon une caractéristique possible de l’invention, l’embase de connecteur électrique est fixée à la pochette par soudure au moyen d’une bande de polymère. De cette manière, l’embase de connecteur électrique est solidement fixée à la pochette sans risque de se déplacer le long de celle-ci. De même, une telle soudure permet de s’affranchir d’autres moyens de fixation tels que par exemple des vis ou des rivets, qui seraient susceptibles d’alourdir significativement un module de batterie électrique selon l’invention.
[00014] Selon une caractéristique possible de l’invention, le module de batterie électrique comprend un carter supérieur formant un couvercle et un carter inférieur formant un réceptacle logeant les cellules électrochimiques, la source électrique étant un boitier d’alimentation électrique qui est solidarisé à une surface externe du carter supérieur. En refermant le carter supérieur sur le carter inférieur contenant les cellules électrochimiques, le boitier d’alimentation électrique se retrouve à l’extérieur du boitier logeant les cellules électrochimiques, et ferme le circuit électrique permettant d’alimenter les fils chauffants des pochettes des cellules électrochimiques.
[00015] Selon une caractéristique possible de l’invention, le module de batterie électrique comprend deux borniers sous la forme de deux tiges parallèles, lesdits deux borniers passant par deux ouvertures du carter supérieur en émergeant dudit carter supérieur lorsque le boitier a été constitué.
[00016] Un module de batterie électrique selon l’invention présente plusieurs avantages : - Le dispositif de chauffage est facile à mette en œuvre car il ne nécessite pas une modification des cellules électrochimiques,
-La mise en œuvre du dispositif de chauffage est d’un cout réduit,
-La mise en œuvre du dispositif de chauffage entre naturellement dans le procédé de fabrication habituel des cellules,
-Le chauffage est réalisé au plus près de la chimie de la cellule,
-Evite la mise en œuvre de toutes les résistances thermiques liées à la construction du module.
[00017] On donne ci-après une description détaillée d’un mode de réalisation préféré d’un module de batterie électrique selon l’invention, en se référant aux figures suivantes :
[00018] [Fig. 1] La figure 1 est une vue en perspective d’une partie d’une pochette d’une cellule électrochimique d’un module de batterie électrique selon l’invention
[00019] [Fig. 2] La figure 2 est une vue en perspective de la partie de la pochette de la figure 1 équipé d’un fil chauffant et d’un connecteur,
[00020] [Fig. 3] La figure 3 est une vue en perspective d’une zone de la partie de la pochette de la figure 2,
[00021] [Fig. 4] La figure 4 est une vue en perspective de la partie de la pochette de la figure 2 dans laquelle a été placé un bloc d’électrodes,
[00022] [Fig. 5] La figure 5 est une vue en perspective d’une cellule électrochimique d’un module de batterie électrique selon l’invention,
[00023] [Fig. 6] La figure 6 est une vue en perspective de la zone de la figure 3, les extrémités du fil chauffant et le connecteur étant repliés contre une surface externe d’une partie de la pochette,
[00024] [Fig. 7] La figure 7 est une vue en perspective d’un module de batterie électrique selon l’invention comprenant plusieurs cellules électrochimiques parallèles,
[00025] [Fig. 8] La figure 8 est une vue du module de batterie électrique de la figure 7, dans lequel ont été montés deux borniers, [00026] [Fig. 9] La figure 9 est une vue en perspective d’un boitier renfermant un module de batterie électrique selon l’invention, et duquel émergent deux borniers,
[00027] [Fig. 10] La figure 10 est une vue en perspective en éclaté du boitier de la figure 9,
[00028] [Fig. 11] La figure 11 est une vue partielle de face d’une partie d’un dispositif de chauffage d’un module de batterie électrique selon l’invention, montrant un circuit électrique hors des cellules électrochimiques.
[00029] En se référant aux figures 7, 8, 9 et 10 un module 1 de batterie électrique selon l’invention comprend une pluralité de cellules 2 électrochimiques, disposées parallèlement les unes aux autres, lesdites cellules 2 pouvant par exemple être de type Lithium-ion. Au sein de ce module 1 , les cellules 2 peuvent être montées, soit en série soit en parallèle, soit dans une combinaison de ces deux types d’agencement. Les cellules électrochimiques 2 d’un module 1 de batterie électrique selon l’invention sont de type « pouch », c’est-à-dire qu’elles sont chacune délimitées par une pochette 3.
[00030] En se référant aux figures 1 , 2, 4, 5 et 11 , la pochette 3 de chaque cellule électrochimique 2 d’un module 1 de batterie électrique selon l’invention, est réalisée en deux tronçons 4, 5 qui sont thermosoudées l’un à l’autre. Chacun des tronçons 4, 5 de la pochette 3 a un contour rectangulaire, et possède un évidement central 6 de forme rectangulaire et entouré par un cadre plan 7 de forme rectangulaire. Ce cadre plan 7 comporte quatre segments 8, 9, 10, 11 dont deux 8, 9 sont courts et parallèles, et dont deux autres 10, 11 sont allongés et parallèles. Les deux segments courts 8, 9 ont la même largeur, et les deux segments longs ont la même largeur. Ces quatre segments 8, 9, 10, 11 s’inscrivent dans un même plan et entourent complètement l’évidement central 6. L’évidement rectangulaire 6 est placé dans le tronçon correspondant 4, 5 de sorte qu’un axe longitudinal dudit évidement 6 soit parallèle à un axe longitudinal dudit tronçon 4, 5. Lorsque la pochette 3 de la cellule électrochimique est montée :
-les deux cadres plans 7 des deux tronçons 4, 5 établissent entre eux un contact surfacique, au niveau duquel est réalisée la thermo soudure, -les évidements centraux 6 des deux tronçons 4, 5 se complètent pour délimiter un espace interne dans la pochette 3.
[00031] En se référant à la figure 4, cet espace interne sert à loger un empilement d’électrodes 12 ayant une forme générale de parallélépipède rectangle, ledit empilement occupant l’intégralité de cet espace interne. Aux deux extrémités de cet empilement d’électrodes 12, émergent deux collecteurs 13, 14 auxquels sont soudés deux languettes conductrices 30, 31 , lesdites deux extrémités étant à considérer suivant un axe longitudinal de l’empilement 12.
[00032] En se référant aux figures 2, 3 et 4, un module 1 de batterie électrique selon l’invention possède un dispositif de chauffage comprenant dans chaque cellule électrochimique 2 le composant, un fil chauffant 15. Au sein de chaque cellule électrochimique 2, le fil chauffant 15 comprend une extrémité d’entrée 16 et une extrémité de sortie 17 émergeant de la pochette 3, ledit fil 15 formant une boucle rectangulaire à l’intérieur de la pochette 3, entre ces deux extrémité d’entrée et de sortie 16, 17. Cette boucle rectangulaire a des dimensions qui sont analogues à celles des cadres plans 7 des deux tronçons 4, 5 de la pochette 3, si bien qu’elle s’étend le long dudit cadre plan 7. Initialement, l’empilement d’électrodes 12 est placé dans l’évidement 6 d’un premier tronçon 4, 5 de la pochette 3 et le fil chauffant 15 est placé contre le cadre plan 7 de ce même premier tronçon 4, 5, avant que qu’un deuxième tronçon 4, 5 ne soit thermosoudé audit premier tronçon 4, 5 pour former la pochette 3. Le fil électrique 15 se retrouve ainsi emprisonné entre les deux cadres plans 7 des deux tronçons 4, 5 qui sont au contact l’un de l’autre.
[00033] En se référant à la figure 5, une fois que la pochette 3 a été formée : -les deux languettes conductrices 30, 31 émergent des deux petits côtés de la pochette 3, -les deux extrémités 16, 17 du fil chauffant 15 émergent de l’un des deux grands côtés 10, 11 de ladite pochette 3.
[00034] Les deux tronçons 4, 5 de la pochette 3 renfermant l’empilement d’électrodes 12 et le fil chauffant 15, sont thermosoudés au niveau des languettes conductrices 30, 31 qui émergent des deux petits côtés de la pochette 3, au moyen d’une bande de polymère 18 placée contre lesdites languettes conductrices 30, 31 , cette bande de polymère 18 assurant également une bonne étanchéité de la pochette 3.
[00035] En se référant aux figures 2, 3, 4 et 5, une embase de connecteur 19 est fixée à la pochette 3 en étant traversée par les deux extrémités 16, 17 du fil chauffant 15.
[00036] En se référant à la figure 6, dans le souci de supprimer toute protubérance inutile de la pochette 3, l’embase de connecteur 15 et les deux extrémités 16, 17 du fil chauffant 15 sont repliées contre une surface externe de l’un des deux tronçons 4, 5 formant ladite pochette 3.
[00037] En se référant à la figure 11 , lorsque les cellules électrochimiques 2 sont disposées parallèlement les unes aux autres pour former le module 2 de batterie électrique, un seul et même fil chauffant 15 passe par toutes les cellules thermochimiques 2. En effet, l’agencement du dispositif de chauffage dans le module 1 de batterie électrique est tel que :
-l’extrémité de sortie 17 du fil chauffant 15 de la première cellule électrochimique 2 est prolongée jusqu’à former l’extrémité d’entrée 16 du fil chauffant 15 de la deuxième cellule électrochimique 2 placée juste à côté,
-l’extrémité de sortie du fil chauffant 15 de la deuxième cellule électrochimique 2 est prolongée jusqu’à former l’extrémité d’entrée 16 du fil chauffant 15 de la troisième cellule électrochimique 2 placée juste à côté, et ainsi de suite.
[00038] De cette manière, le fil chauffant 15 présente globalement une extrémité d’entrée placée à l’entrée de la première cellule électrochimique 2, et une extrémité de sortie placée à la sortie de la dernière cellule électrochimique 2, lesdites cellules 2 composant le module 1 de batterie électrique selon l’invention.
[00039] En se référant à la figure 8, deux borniers 19, 20 sous la forme de deux tiges cylindriques parallèles sont placées au niveau de la première cellule électrochimique 2 et de la dernière cellule électrochimique 2 du module 1 de batterie électrique selon l’invention.
[00040] En se référant aux figures 9 et 10, l’empilement de cellules électrochimiques 2 est placé dans un boitier 21 comprenant un carter supérieur 22 formant un couvercle, et un carter inférieur 23 formant un réceptacle pour loger lesdites cellules électrochimiques 2. Le carter supérieur 22 est une plaque plane rectangulaire possédant trois ouvertures 24, 25, 26, et le carter inférieur 23 est délimité par quatre parois 32, 33, 34, 35 formant un rectangle et par un fond 36 sur lequel reposent lesdites quatre parois 32, 33, 34, 35. Les quatre parois 32, 33, 34, 35 du carter inférieur 23 s’étendent sur le fond 36 en étant chacune perpendiculaire audit fond 36. L’empilement des cellules électrochimiques 2 dotées de leur fil chauffant 15, est placé dans le carter inférieur 23, puis le carter supérieur 22 est refermé sur le carter inférieur 23 pour former le boitier 21 renfermant les cellules électrochimiques 2. Les deux borniers 19, 20 passent par deux ouvertures 24, 25 du carter supérieur 22 en émergeant de celui-ci vers l’extérieur du boitier 21 , un isolant 37 étant inséré dans la troisième ouverture 26 dudit carter supérieur 22. Une source d’alimentation électrique destinée à alimenter le fil chauffant 15 pour provoquer le chauffage de toutes les cellules électrochimiques 2 logées dans le boitier 21 , se présente sous la forme d’un boitier 38 d’alimentation électrique qui est solidarisé à une surface externe du carter supérieur 22. Cette source d’alimentation électrique 21 peut être déclenchée à tout moment par un ordinateur de bord embarqué dans un véhicule, dès lors que survient un besoin en chauffage des cellules électrochimiques 2 du module 1 de batterie électrique.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Module (1) de batterie électrique comprenant au moins deux cellules électrochimiques (2) comportant chacune une pochette souple (3) entourant un empilement d’électrodes (12), ladite pochette (3) étant réalisée en deux parties (4, 5), caractérisé en ce que ledit module (1 ) comprend un dispositif de chauffage comportant une source de courant électrique (21 ) et un fil chauffant (5) disposé à l’intérieur de chaque pochette (3) entre les deux parties (4, 5), et en ce que chaque fil chauffant (15) est relié à la source de courant (21 ), qui peut être activée à tout moment par un élément de commande pour alimenter en courant électrique le fil chauffant (15) placé à l’intérieur d’une pochette (3) et ainsi faire monter en température les cellules thermochimiques (2) dudit module (1 ).
[Revendication 2] Module de batterie électrique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le fil chauffant (15) de chaque cellule (2) est placé autour des électrodes (12) placées à l’intérieur de ladite cellule (2).
[Revendication 3] Module de batterie électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux parties (4, 5) d’une pochette (3) comprennent chacune un évidement (6) entouré par un bord plan (7), lesdites deux parties (4, 5) étant agencées l’une par rapport à l’autre de sorte que les deux bords plans (7) soient au contact l’un de l’autre et les deux évidements (6) se complètent pour délimiter un espace interne dans lequel sont placées les électrodes (12), et en ce que le fil chauffant (15) est inséré entre les deux bords plans (7) desdites parties (4, 5).
[Revendication 4] Module de batterie électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’évidement (6) de chacune des parties (4,
5) d’une pochette (3) a un contour rectangulaire, et en ce que le bord plan (7) entourant ledit évidement a la forme d’un cadre rectangulaire fermé (8, 9, 10, 11 ), le fil chauffant (15) longeant les deux cadres rectangulaires (8, 9, 10, 11 ) au contact l’un de l’autre. [Revendication 5] Module de batterie électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le fil chauffant (15) forme un rectangle filaire à l’intérieur de la pochette (3), en ayant des segments rectilignes.
[Revendication 6] Module de batterie électrique selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que deux extrémités (16, 17) du fil chauffant (15) de chaque cellule électrochimique (2) émergent de la pochette (3), et en ce qu’une embase de connecteur (19) électrique relie les deux extrémités (16, 17) du fil chauffant (15) en étant fixée à ladite pochette (3), la source électrique (21 ) étant reliée électriquement aux deux extrémités émergeantes (16, 17) du fil chauffant (15) de chaque cellule électrochimique (2).
[Revendication 7] Module de batterie électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que l’embase de connecteur (19) électrique et les deux extrémités (16, 17) du fil chauffant (15) sont repliées contre une surface externe de l’une des deux parties (4, 5) de la pochette (3).
[Revendication 8] Module de batterie électrique selon l’une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que l’embase de connecteur (19) électrique est fixée à la pochette (3) par soudure au moyen d’une bande de polymère.
[Revendication 9] Module de batterie électrique selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comprend un carter supérieur (22) formant un couvercle et un carter inférieur (23) formant un réceptacle logeant les cellules électrochimiques (2), et en ce que la source électrique (21 ) est un boitier d’alimentation électrique qui est solidarisé à une surface externe du carter supérieur (22).
[Revendication 10] Module se batterie électrique selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il comprend deux borniers (19, 20) sous la forme de deux tiges parallèles, et en ce que lesdits deux borniers (19, 20) passent par deux ouvertures (25, 26) du carter supérieur (22) en émergeant dudit carter supérieur (22), lorsque le boitier a été constitué.
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