EP4721227A1 - Unité de stockage d'énergie électrique - Google Patents

Abstract

Unité de stockage d'énergie électrique, comprenant au moins deux étages (2, 3), chaque étage comportant des premier et deuxième collecteurs de courant (6 à 9) et au moins un élément de stockage (10) ayant une cellule (13) de stockage d'énergie électrique et un dispositif de coupure de courant (14) couplés en série, l'unité comportant un système de protection (20) comprenant au moins un composant électrique polarisé (19, 23) et au moins un dispositif de coupure de courant supplémentaire (24, 39) couplés entre eux en série et en parallèle d'au moins un étage (2, 3), un composant électrique polarisé étant configuré pour occuper un état de polarisation dans lequel un courant traverse le composant électrique polarisé (23) lorsque le dispositif de coupure de courant (14) de chaque élément de stockage (10) dudit au moins un étage est ouvert, de manière à entraîner l'ouverture du dispositif de coupure de courant supplémentaire (24).

Description

« Unité de stockage d’énergie électrique »

DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION

La présente invention concerne les unités de stockage d’énergie électrique, telle qu’une batterie, et plus particulièrement une batterie lithium-ion.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Actuellement, une multitude d’appareils sont alimentés électriquement par des dispositifs d’alimentation électrique comprenant des unités de stockage d’énergie électrique, telles que des batteries, et notamment des batteries lithium-ion. Lors de la vie d’un appareil, des défauts de fonctionnement des unités de stockage peuvent survenir. Une unité de stockage peut plus particulièrement subir une surchauffe, voire un emballement thermique, durant laquelle la température de l’unité s’élève anormalement. Un risque est alors de produire des fumées, voire un incendie de l’unité, ou encore une explosion.

Par ailleurs, les fabricants de batterie ont pour objectif d’augmenter constamment l’énergie de leurs batteries afin d’en améliorer les performances. Ainsi, l’utilisation de matériaux à haute capacité énergétique mais avec un comportement fortement exothermique en cas d’emballement thermique de la batterie est de plus en plus courante.

De manière générale, une batterie comporte plusieurs étages de cellules de stockage d’énergie électrique, ou d’accumulateurs. Les cellules, ou accumulateurs, d’un même étage sont couplées électriquement en parallèle, et les étages sont généralement couplés électriquement en série pour accroitre la tension totale fournie par la batterie lorsqu’elle fonctionne en générateur d’énergie électrique.

Pour limiter les risques, les cellules sont souvent équipées d’un système de protection comme un CID (current interrupting device en langue anglaise, c’est-à-dire dispositif d’interruption de courant) ou un fusible (appelé également « wire bonding » en langue anglaise, c’est-à-dire une liaison filaire). Par exemple, chaque cellule est couplée électriquement en série à un CID, et on appelle l’ensemble cellule et CID un accumulateur. Un CID est un interrupteur qui coupe le passage du courant en cas de surpression dans l’accumulateur. Par exemple, un CID peut comprendre une lame élastique sensible à la pression, c’est-à-dire un organe de protection configuré pour interrompre le passage du courant lors d’un défaut. Un CID occupe un état fermé dans lequel il permet le passage du courant, et un état ouvert dans lequel le passage du courant est interrompu. La lame élastique est placée dans une chambre étanche à l’air à l’intérieur de l’accumulateur, qui, sous l’effet d’une augmentation de pression dans l’accumulateur due à une défaillance de l’accumulateur, par exemple une augmentation de température, déforme la lame élastique pour ouvrir le circuit. Plus particulièrement, un CID s’ouvre sous l’effet de la pression en interne de l’accumulateur. Par exemple, à environ 10 bars, le CID s’ouvre et interrompt le courant. Si la pression continue d’augmenter dans l’accumulateur, un évent s’ouvre à environ 15 bars pour libérer les gaz à l’extérieur de l’accumulateur. L’action du CID d’ouvrir le circuit est irréversible, une fois ouvert, le CID ne peut plus fermer le circuit. Par ailleurs, l’accumulateur peut être protégé par un fusible placé à l’extérieur de l’accumulateur. Dans d’autres cas, une cellule peut être couplée électriquement en série avec un fusible (c’est- à-dire que la batterie comprend des fusibles à la place des CID). Un fusible est un organe de protection ayant un filament électriquement conducteur configuré pour fondre sous l’effet d’une élévation de température générée par une surintensité traversant le filament. Lorsque le filament fond, le fusible ouvre le circuit, on dit également que le fusible est ouvert. L’action du fusible d’ouvrir le circuit est également irréversible. On appelle également les CID et les fusibles des dispositifs de coupure de courant. Mais ces dispositifs de coupure de courant peuvent générer des arcs électriques qui risquent d’engendrer l’emballement thermique des cellules, en particulier lors de l’ouverture du dernier dispositif de coupure de courant d’un étage. En effet, lors d’une défaillance dans la batterie, un emballement, ou une surintensité, se propage dans les étages de la batterie entrainant l’ouverture des dispositifs de coupure de courant des cellules. Mais tous les dispositifs de coupure de courant ne s’ouvrent pas au même instant, et un risque important d’arc électrique survient lorsque le dispositif de coupure de courant associé à la dernière cellule d’un étage s’ouvre. Au moment de l’ouverture du dernier dispositif de coupure de courant, le dispositif de coupure de courant ne coupe pas la tension fournie par une cellule, qui est de quelques volts, mais la tension générée par l’ensemble des étages de la batterie soit potentiellement plusieurs centaines de volts. Comme les dispositifs de coupure de courant des cellules ne sont pas dimensionnés pour cela, un arc électrique peut s’installer et engendrer l’emballement thermique de la cellule, voire l’emballement thermique de toute la batterie.

On peut citer la demande de brevet européen EP2416405 A1 , qui divulgue un bloc de batterie, comprenant une pluralité d’éléments reliés électriquement en parallèle entre deux collecteurs. Des premiers éléments comprennent, chacun, une cellule connectée à une interconnexion fusible, et un élément spécifique comprend une cellule connectée à une interconnexion fusible spécifique ayant une intensité de courant admissible plus grande que celle des interconnexions fusibles des premiers éléments. En outre, le bloc de batterie comprend un système de suppression d’arc de l’interconnexion fusible spécifique. Mais le système de suppression d’arc vise à protéger l’interconnexion fusible spécifique d’une cellule en particulier, et nécessite une réalisation d’un montage spécifique protégeant une cellule en particulier.

RESUME DE L’INVENTION

Un objet consiste à pallier ces inconvénients, et plus particulièrement à fournir une protection adaptée à tout type de batterie, notamment aux différents systèmes de protection des cellules de stockage d’énergie électrique de la batterie.

Un autre objet consiste à améliorer la gestion des arcs électriques qui peuvent se former au sein d’un étage de batterie.

Selon un aspect, il est proposé une unité de stockage d’énergie électrique, comprenant au moins deux étages couplés entre eux électriquement en série, chaque étage comportant des premier et deuxième collecteurs de courant et au moins un élément de stockage ayant des première et deuxième bornes électriques couplées respectivement aux premier et deuxième collecteurs de courant de l’étage, chaque élément de stockage comprenant une cellule de stockage d’énergie électrique et un dispositif de coupure de courant couplés électriquement en série entre les première et deuxième bornes électriques de l’élément de stockage.

L’unité comporte un système de protection d’un ensemble d’étages comprenant au moins un étage parmi lesdits au moins deux étages de l’unité, le système de protection comprenant au moins un composant électrique polarisé et au moins un dispositif de coupure de courant supplémentaire couplés entre eux électriquement en série et couplés électriquement en parallèle dudit au moins un étage de l’ensemble d’étages, ledit au moins un composant électrique polarisé étant configuré pour occuper un premier état de polarisation dans lequel un courant ne traverse pas ledit au moins un composant électrique polarisé lorsque le dispositif de coupure de courant d’au moins un élément de stockage de chaque étage de l’ensemble d’étages est fermé, et un deuxième état de polarisation dans lequel un courant traverse ledit au moins un composant électrique polarisé lorsque le dispositif de coupure de courant de chaque élément de stockage d’au moins un étage de l’ensemble d’étages est ouvert, et le courant traversant ledit au moins un composant électrique polarisé entraîne l’ouverture dudit au moins un dispositif de coupure de courant supplémentaire.

Ainsi, on fournit une unité de stockage d’énergie électrique équipé d’un système de protection adapté à tout type de dispositif de coupure de courant des étages de l’unité. Avantageusement, en fournissant un système de protection pour un ensemble d’étages de l’unité, on simplifie la protection des cellules de l’unité. Avantageusement, on évite de modifier les caractéristiques électriques des dispositifs de coupure de courant des étages. Un tel système de protection convient particulièrement aux unités qui comprennent des accumulateurs pour lesquels les CID sont intégrés et qui ne peuvent pas être modifiés. En outre, une telle unité est particulièrement adaptée pour améliorer la gestion d’arcs électriques pouvant endommager l’unité.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée de modes de réalisation de cette dernière, illustrés par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels : la figure 1 , illustre de façon schématique un mode de réalisation d’une unité de stockage d’énergie électrique ; la figure 2, illustre de façon schématique l’unité de stockage illustrée à la figure 1 , où au moins un dispositif de coupure de courant de chaque étage est fermé ; la figure 3, illustre de façon schématique l’unité de stockage illustrée à la figure 1 , où chaque dispositif de coupure de courant d’un étage est ouvert ; les figures 4 à 9, illustrent de façon schématique d’autres modes de réalisation d’une unité de stockage d’énergie électrique.

Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L’INVENTION

Avant d’entamer une revue détaillée de modes de réalisation et de mise en œuvre de l’invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement.

- Selon un exemple, ledit au moins un dispositif de coupure de courant supplémentaire a une tension nominale, c’est-à-dire une tension maximum pouvant exister aux bornes dudit au moins un dispositif de coupure de courant supplémentaire avant de créer un arc électrique, strictement supérieure à celle du dispositif de coupure de courant de chaque élément de stockage de l’ensemble d’étages.

- Selon un exemple, la tension nominale dudit au moins un dispositif de coupure de courant supplémentaire est supérieure ou égale à une tension de fonctionnement fournie par l’unité de stockage d’énergie électrique.

- Selon un exemple, ledit au moins un étage de l’ensemble d’étages comprend plusieurs éléments de stockage couplés électriquement en parallèle.

- Selon un exemple, les éléments de stockage dudit au moins un étage de l’ensemble d’étages sont identiques.

- Selon un exemple, ledit au moins un composant électrique polarisé est configuré pour fonctionner d’une façon passive ne nécessitant pas une commande externe pour fonctionner.

- Selon un exemple, ledit au moins un composant électrique polarisé est une diode.

- Selon un exemple, ledit au moins un composant électrique polarisé est un thyristor. De préférence, le thyristor a une première borne électrique couplée à un collecteur de courant dudit au moins un étage de l’ensemble d’étages, une deuxième borne électrique couplée audit au moins un dispositif de coupure de courant supplémentaire, et une troisième borne électrique couplée électriquement à la première borne électrique du thyristor.

- Selon un exemple, le système de protection comprend, pour chaque étage de l’ensemble d’étages, un composant électrique polarisé et un dispositif de coupure de courant supplémentaire couplés entre eux électriquement en série entre les premier et deuxième collecteurs de courant de l’étage.

- Selon un exemple, l’ensemble d’étages comprend au moins deux étages couplés entre eux électriquement en série entre des première et deuxième bornes électriques de l’unité, et le système de protection comprend un composant électrique polarisé et un dispositif de coupure de courant supplémentaire couplés entre eux électriquement en série entre les première et deuxième bornes électriques de l’unité.

- Selon un exemple, ledit au moins un dispositif de coupure de courant supplémentaire est un fusible.

- Selon un exemple, chaque dispositif de coupure de courant supplémentaire est un fusible.

- Selon un exemple, ledit au moins un composant électrique polarisé a une première borne électrique couplée à un collecteur de courant dudit au moins un étage de l’ensemble d’étages, ledit au moins un dispositif de coupure de courant supplémentaire est un interrupteur électropyrotechnique comprenant un conducteur électrique couplé électriquement à un collecteur de courant d’un étage de l’unité, un organe mobile de coupure configuré pour couper le conducteur électrique, et un actionneur commandé couplé électriquement en série entre une deuxième borne électrique dudit au moins un composant électrique polarisé et l’autre collecteur de courant dudit au moins un étage de l’ensemble d’étages, l’actionneur étant configuré pour déplacer l’organe de sorte à couper le conducteur électrique lorsque l’actionneur reçoit le courant traversant ledit au moins un composant électrique polarisé.

- Selon un exemple, le conducteur électrique est couplé électriquement entre le deuxième collecteur de courant dudit au moins un étage de l’ensemble d’étages et le premier collecteur de courant d’un autre étage de l’unité.

- Selon un exemple, le système de protection comprend, pour chaque étage de l’ensemble d’étages, un composant électrique polarisé ayant une première borne électrique couplée électriquement au deuxième collecteur de courant de l’étage, et l’actionneur commandé est couplé électriquement en série entre une deuxième borne électrique de chaque composant électrique polarisé et le premier collecteur de courant de l’étage, l’actionneur commandé étant configuré pour déplacer l’organe de sorte à couper le conducteur électrique lorsque l’actionneur reçoit le courant traversant au moins un composant électrique polarisé.

- Selon un exemple, ledit au moins un dispositif de coupure de courant supplémentaire est un interrupteur électro-pyrotechnique comprenant un conducteur électrique couplé électriquement entre un collecteur de courant dudit au moins un étage de l’ensemble d’étages et une première borne électrique dudit au moins un composant électrique polarisé, un organe mobile de coupure configuré pour couper le conducteur électrique, et un actionneur commandé couplé électriquement en série entre une deuxième borne électrique dudit au moins un composant électrique polarisé et l’autre collecteur de courant dudit au moins un étage de l’ensemble d’étages, l’actionneur étant configuré pour déplacer l’organe de sorte à couper le conducteur électrique lorsque l’actionneur reçoit le courant traversant ledit au moins un composant électrique polarisé.

- Selon un exemple, l’unité comprend un circuit de contrôle et dans laquelle au moins un étage de l’ensemble d’étages comporte un optocoupleur configuré pour générer un courant dans le circuit de contrôle lorsqu’un courant traverse ledit au moins un composant électrique polarisé.

- Selon un exemple, l’optocoupleur comporte une diode électroluminescente couplée électriquement en parallèle dudit au moins un composant électrique polarisé, et un phototransistor pour convertir l’énergie lumineuse émise par la diode électroluminescente en un courant électrique, le phototransistor étant couplé électriquement au circuit de contrôle.

- Selon un exemple, l’unité est configurée pour fournir une tension de fonctionnement inférieure ou égale à 100 V.

Il est précisé que dans le cadre de la présente invention, l’expression « A couplé à B » ou « A couplé électriquement à B » est synonyme de «A est en connexion électrique avec B » et ne signifie pas nécessairement qu’il n’existe pas d’organe entre A et B. Ainsi ces expressions s’entendent d’une connexion électrique entre deux éléments, cette connexion pouvant ou non être directe, cela signifie qu’il est possible qu’entre un premier dispositif A et un deuxième dispositif B qui sont électriquement connectés, un courant circule en A, en B, et sur le parcours reliant A à B, ce parcours pouvant ou non comprendre d’autres équipements électriques.

A l’inverse, dans le cadre de la présente invention, le terme « électriquement connecté directement » ou « relié directement » s’entend d’une connexion électrique directe entre deux éléments. Cela signifie qu’entre un premier dispositif A et un deuxième dispositif B qui sont électriquement connectés directement aucun autre équipement n’est présent, autre qu’une connexion électrique ou plusieurs connexions électriques.

Il est précisé que dans le cadre de la présente invention, le terme « placé électriquement » ou « situé électriquement », s’entend d’un positionnement d’un dispositif sur une ligne dans laquelle circule un courant.

Sur les figures 1 à 3, 6, 8 et 9 on a représenté une unité de stockage d’énergie électrique

I , telle qu’une batterie et plus particulièrement une batterie Lithium-ion. L’unité 1 comporte au moins deux étages 2, 3 couplés entre eux électriquement en série. L’unité 1 peut en outre comprendre d’autres étages 100, 101 , représentés à la figure 8, couplés entre eux électriquement en série ou en parallèle. Les étages 2, 3 sont couplés à une charge 4, par exemple un circuit de connexion, utilisée pour que l’unité 1 puisse fournir une tension de fonctionnement Vf lorsqu’elle fonctionne comme un générateur d’énergie, ou pour charger l’unité 1 lorsqu’elle fonctionne comme un accumulateur d’énergie. De préférence, les étages 2, 3 sont couplés en série avec la charge 4 et placés électriquement au sein d’un circuit électrique principal 5.

Chaque étage 2, 3 comprend des premier et deuxième collecteurs 6 à 9 de courant et au moins un élément de stockage 10.

Chaque élément de stockage 10 comprend des première et deuxième bornes électriques

II , 12, une cellule 13 de stockage d’énergie électrique et un dispositif de coupure de courant 14. Le dispositif de coupure de courant 14 peut être un CID, et dans ce cas l’élément de stockage 10 est également appelé accumulateur. En d’autres termes le CID et la cellule 13 sont inclus dans une enveloppe de l’accumulateur. Le CID est destiné à protéger la cellule 13 contre les emballements thermiques. Le dispositif de coupure de courant 14 peut également être un fusible. Le fusible est destiné à protéger la cellule 13 contre les surintensités. En variante, un élément de stockage 10 peut comprendre un accumulateur comprenant un CID couplé électriquement en série avec la cellule 13, et l’unité 1 peut comprendre en outre un fusible additionnel, non représenté à des fins de simplification, couplé électriquement en série entre le CID de l’accumulateur et la deuxième borne électrique 12. Ainsi, la cellule 13 peut être protégée contre les emballements thermiques et les surintensités. Par ailleurs, les première et deuxième bornes électriques 11 , 12 sont couplées respectivement aux premier et deuxième collecteurs 6 à 9 d’un étage 2, 3 de l’unité 1. La cellule 13 et le dispositif de coupure de courant 14 d’un élément de stockage 10 sont couplés électriquement en série entre les première et deuxième bornes 11 , 12 de l’élément de stockage 10. En particulier, lorsqu’un étage 2, 3 comprend plusieurs éléments de stockage 10, les éléments de stockage 10 sont montés en parallèle entre les collecteurs 6 à 9 de l’étage 2, 3. Ainsi, l’unité 1 peut comprendre plusieurs éléments de stockage 10 associés en série et en parallèle. L’association en série permet d’accroitre la tension totale de l’unité 1. L’association en parallèle permet d’accroitre la capacité totale de stockage de l’unité 1. De préférence, les première et deuxième bornes électriques 11 , 12 de chaque élément de stockage 10 sont reliées directement aux collecteurs 6 à 9 d’un étage 2, 3 de l’unité 1.

Une cellule 13 comprend un électrolyte placé entre deux électrodes pour fournir un courant et une tension lorsqu’elle est chargée. La tension fournie par une cellule 13 est notée tension de cellule Vcel. Par exemple, les cellules 13 des étages 2, 3 sont configurées pour fournir une tension de quelques volts, par exemple 4,1 Volts, et l’unité de stockage 1 comprend plusieurs étages 2, 3 pour fournir une tension de fonctionnement de quelques dizaines de volts, de préférence une tension de fonctionnement inférieure ou égale à 100 Volts. Par exemple, un étage 2, 3 peut comprendre plusieurs éléments de stockage 10 couplés en parallèle entre les collecteurs 6 à 9 de l’étage 2, 3. De préférence, les éléments de stockage 10 d’un étage 2, 3 sont identiques.

Un dispositif de coupure de courant 14, est un organe de protection destiné à protéger la cellule 13, à laquelle il est associé. Un dispositif de coupure de courant 14 est configuré pour interrompre le passage du courant lors d’un défaut. Un dispositif de coupure de courant 14 occupe un état fermé (en fonctionnement normal) dans lequel il permet le passage du courant, et un état ouvert (dans le cas d’un défaut) dans lequel le passage du courant est interrompu. Lorsque le dispositif de coupure de courant 14 est un CID, il protège la cellule 13 contre un emballement thermique. En particulier un CID s’ouvre lors d’une surpression survenant à l’intérieur de l’accumulateur. La surpression est engendrée parce que l’accumulateur commence à s’emballer en générant de la chaleur et une formation de gaz. Un dispositif de coupure de courant 14 peut être, par exemple, un fusible pour protéger la cellule 13 contre les surintensités. Un fusible comprend une connectique apte à fermer le circuit en fonctionnement normal, et à ouvrir le circuit en cas de défaut. La connectique est volontairement « fragile », par exemple un fil électrique de faible section capable de fondre en cas de surintensité. En particulier, lorsqu’une surintensité traverse le fusible, il fond et il ouvre le circuit. En outre, un élément de stockage 10 peut comprendre à la fois un CID et un fusible couplés électriquement en série entre la cellule 13 et la deuxième borne électrique 12 de l’élément de stockage 10.

Plus particulièrement, l’unité 1 comporte un système de protection 20 d’un ensemble d’étages 50 comprenant au moins un étage 2, 3 parmi les étages 2, 3 de l’unité 1. En d’autres termes, l’ensemble d’étages comporte un ou plusieurs étages 2, 3 couplés entre eux électriquement en série. On note également que le système de protection 20 est destiné à protéger le ou les étages 2, 3 de l’ensemble d’étages 50. De manière générale, le système de protection 20 vise à détourner un courant lors de l’ouverture de tous les dispositifs de coupure de courant 14 d’un étage 2, 3 de l’ensemble d’étages 50, vers un dispositif de coupure de courant supplémentaire 24, 39 afin d’interrompre la circulation du courant dans l’unité 1. Lorsque tous les dispositifs de coupure de courant 14 d’un étage 2, 3 s’ouvrent, on dit que l’étage 2, 3 est en défaut, et on note le courant détourné « courant image d’un étage en défaut ». Plus particulièrement, le système de protection 20 est configuré pour que le dispositif de coupure de courant supplémentaire 24, 39 s’ouvre lorsqu’il reçoit le courant détourné afin d’interrompre la circulation du courant dans l’unité, c’est-à-dire pour protéger l’unité. Le système de protection 20 vise également à éliminer la création d’un arc électrique par au moins l’un des dispositifs de coupure de courant 14 d’un étage 2, 3 en défaut. En particulier, un dispositif de coupure de courant 14 peut générer un arc électrique lorsqu’il s’ouvre, parce que la tension à ses bornes dépasse une tension, notée tension nominale.

Le système de protection 20 comprend au moins un composant électrique polarisé 19, 23 et au moins un dispositif de coupure de courant supplémentaire 24, 39 couplés entre eux électriquement en série et couplés électriquement en parallèle d’au moins un étage 2, 3 de l’ensemble d’étages 50. Ainsi, un composant électrique polarisé 19, 23 est configuré pour laisser passer un courant, lorsqu’un étage 2, 3 est en défaut, vers un dispositif de coupure de courant supplémentaire 24, 39. Le dispositif de coupure de courant supplémentaire 24, 39 étant configuré pour interrompre la circulation d’un courant dans l’unité 1 lorsqu’il reçoit le courant détourné. Le système de protection 20 a, en outre, pour rôle d’empêcher le passage du courant, dans le ou les dispositifs de coupure de courant supplémentaires 24, 39, en fonctionnement normal de l’unité de stockage 1 , c’est-à-dire lorsque l’unité 1 fournie une tension de fonctionnement à partir des tensions de cellule Vcel fournies par les cellules 13. Dans ce cas, le courant ne passe pas dans le dispositif de coupure de courant supplémentaire 24, 39 et en particulier le dispositif de coupure de courant supplémentaire 24, 39 n’est pas actif en fonctionnement normal. En outre, lorsqu’un défaut apparait dans un étage 2, 3 de l’ensemble d’étages 50, et que tous les dispositifs de coupure de courant 14 de l’étage 2, 3 s’ouvrent, le système de protection 20 laisse passer le courant dans un dispositif de coupure de courant supplémentaire 24, 39 de sorte que le courant soit détourné dans le système de protection 20 et qu’il n’y ait plus de courant dans les dispositifs de coupure de courant 14 de l’étage 2, 3. Ainsi les dispositifs de coupure de courant 14, et plus particulièrement le dernier dispositif de coupure de courant de l’étage 2, 3, s’ouvrent sous un courant nul et il n’y a pas de création d’arc électrique. Du fait du courant détourné, le dernier dispositif de coupure de courant supplémentaire 24, 39 s’ouvre pour interrompre définitivement le courant dans l’unité de stockage 1.

Un composant électrique polarisé 19, 23 est configuré pour occuper un premier état de polarisation, appelé état bloqué, dans lequel un courant ne traverse pas le composant électrique polarisé 19, 23 et un deuxième état de polarisation, appelé état passant, dans lequel un courant traverse le composant électrique polarisé 19, 23. Plus particulièrement, un composant électrique polarisé 19, 23 du système de protection 20 est configuré pour occuper l’état bloqué lorsque le dispositif de coupure de courant 14 d’au moins un élément de stockage 10 de chaque étage 2, 3 de l’ensemble d’étages 50 est fermé. Dans ce cas, le courant circule dans le ou les étages 2, 3 de l’ensemble d’étages 50, en passant par au moins un dispositif de coupure de courant 14 qui est fermé, sans passer par le système de protection 20. Par ailleurs, le composant électrique polarisé 19, 23 est configuré pour occuper l’état passant lorsque le dispositif de coupure de courant 14 de chaque élément de stockage 10 d’au moins un étage 2, 3 de l’ensemble d’étages 50 est ouvert. Dans ce cas, le courant circule dans le système de protection 20. Le passage du courant dans le système de protection 20 va passer par le dispositif de coupure de courant supplémentaire 24, 39 et déclencher son ouverture pour interrompre le passage du courant dans l’ensemble d’étages 50 et donc dans l’unité 1 .

De manière générale, un composant électrique polarisé 19, 23 comprend des première et deuxième bornes électriques 22, 21 dont l’une au moins est couplée à un dispositif de coupure de courant supplémentaire 24, 39 et l’autre est couplée à au moins un collecteur de courant 6 à 9 d’un étage 2, 3 de l’ensemble d’étages 50. Par exemple, un composant électrique polarisé 19, 23 peut être une diode 25, comme illustré aux figures 1 à 3 et 5 à 9, ou un thyristor 26, comme illustré à la figure 4. Une diode 25 est un dipôle électrique polarisé, dit passif car ne nécessite pas l’application d’une tension de commande pour fonctionner. La diode 25 laisse passer le courant dans un sens, noté sens direct, c’est-à-dire qu’elle est conductrice, et bloque le courant dans l’autre sens, noté sens inverse. En outre, la diode 25 comporte une première borne électrique 22, notée cathode, et une deuxième borne électrique 21 , notée anode. Un thyristor 26 est un interrupteur électronique semi-conducteur à trois bornes. Un thyristor 26 est un dipôle électrique polarisé, dit actif car il comporte une première borne électrique 22, notée cathode, une deuxième borne électrique 21 notée anode, et une troisième borne électrique 29, notée gâchette. Le thyristor 26 fonctionne comme une diode entre ses première et deuxième bornes 22, 21. La troisième borne 29 sert à commander le thyristor 26. La troisième borne 29 est couplée électriquement à la cathode 22 du thyristor 26.

Sur la figure 1 , on a illustré l’unité de stockage 1 dans un état de fonctionnement normal. Dans ce cas, l’unité de stockage 1 fournie une tension de fonctionnement Vf aux bornes de la charge 4. Les dispositifs de coupure de courant 14 des étages 2, 3 de l’ensemble d’étages 50 sont fermés, et un courant In circule dans le circuit principal 5 et dans chacun des étages 2, 3 de l’unité. Chaque cellule 13 fournit une tension Vcel, et on a noté par la référence Vet la tension fournit par un étage 2, 3 de l’unité. Plus particulièrement, les composants électriques polarisés 19, 23 sont dans un état bloqué, et on a représenté par la référence Vd la tension aux bornes 21 , 22 des composants électriques polarisés 19, 23. Dans ce cas le courant ne circule pas entre les bornes 21 , 22 des composants électriques polarisés 19, 23, et plus particulièrement le courant ne circule pas dans les dispositifs de coupure de courant supplémentaires 24, 39 du système de protection 20. Lorsque l’unité de stockage 1 est en fonctionnement normal, les cellules 13 fonctionnent comme des générateurs de courant et les composants électriques polarisés 19, 23 sont dans un état bloqué.

En outre, on dit également que le composant électrique polarisé 19, 23 est configuré pour fonctionner d’une façon passive ne nécessitant pas une commande externe pour fonctionner. On entend notamment par commande externe, une tension de commande appliquée à une borne électrique, dite de commande et configurée pour commander l’ouverture et la fermeture d’un composant électrique polarisé, la tension de commande appliquée ne provenant pas du circuit principal 5. Une diode 25 ne possède pas une borne électrique de commande et fonctionne de façon passive. Une diode 25 n’est donc pas un composant électrique commandé. Par ailleurs, dans le cas où le composant électrique polarisé 19, 23 est un thyristor 26, on dit que le thyristor 26 est monté de façon passive, c’est-à-dire monté de façon à fonctionner sans avoir besoin d’être commandé par une commande externe. En particulier, lorsque la troisième borne 29 du thyristor 26 est couplée à la première borne 22 du thyristor 26, on dit que le thyristor est monté de façon passive. Lorsque le thyristor 26 est monté de façon passive, sa troisième borne 29 reçoit la tension du collecteur de courant 6 à 9 couplé à la première borne 22 du thyristor 26. De préférence, la troisième borne 29 du thyristor 26 est couplée directement à la première borne 22 du thyristor 26. En d’autres termes, sa troisième borne 29 reçoit une tension provenant directement du collecteur de courant 6 à 9 du circuit principal 5, et non d’un circuit externe au circuit principal 5. On dit également que le thyristor 26 monté de façon passive n’est pas commandé. De manière générale, on dit qu’un composant électrique polarisé configuré pour fonctionner d’une façon passive n’est pas commandé.

Sur la figure 2, on a représenté l’unité de stockage 1 lorsqu’un défaut, par exemple un court- circuit ou un emballement thermique d’une cellule 13, apparaît au niveau d’un élément de stockage 10. Par exemple, lorsqu’un élément de stockage 10 comprend un accumulateur intégrant un CID, et que l’accumulateur a commencé son emballement thermique, l’accumulateur commence ses réactions internes. Puis il y a génération de gaz et une pression augmente à l’intérieur de l’accumulateur, ce qui entraîne l’ouverture du CID. Selon un autre exemple, lorsqu’un élément de stockage 10 comprend un fusible et qu’un courant de surintensité circule dans le fusible, ce dernier s’ouvre. Dans les deux cas précités, un emballement thermique ou un courant de surintensité survenant dans un élément de stockage 10, le dispositif de coupure de courant 14 de l’élément de stockage 10 s’ouvre. Sur la figure 2, on a représenté un premier dispositif de coupure de courant 14 d’un premier étage 2 ouvert, c’est-à-dire qu’un défaut est apparu dans l’élément de stockage 10 du premier dispositif de coupure de courant 14. Dans ce cas, le premier dispositif de coupure de courant 14 est ouvert et le courant circule dans le premier étage 2 par les autres dispositifs de coupure de courant 14 du premier étage 2 qui sont fermés. La tension Vet du premier l’étage 2 varie peu et les composant électriques polarisés 19, 23 restent dans l’état bloqué. Lorsque le défaut est maintenu, par exemple le court-circuit n’a pas disparu ou que l’emballement thermique se propage aux autres cellules 13 du premier étage 2, les dispositifs de coupure de courant 14 du premier étage 2 vont s’ouvrir en cascade jusqu’à ce que le dernier dispositif de coupure de courant 14 du premier étage 2 s’ouvre.

Sur la figure 3, on a représenté l’unité de stockage 1 lorsque le dernier dispositif de coupure de courant 14 du premier étage 2 s’ouvre. On dit également que le premier étage 2 est en défaut. Dans ce cas, tous les dispositifs de coupure de courant 14 du premier étage 2 sont ouverts et les cellules 13 du premier étage ne fournissent plus de tension. Les cellules 13 du premier étage 2 ne fonctionnent plus comme des générateurs, alors que les dispositifs de coupure de courant 14 des autres étages 3 de l’unité peuvent être fermés et dans ce cas les cellules 13 des autres étages 3 de l’unité fonctionnent comme des générateurs. Lorsque le dernier dispositif de coupure de courant du premier étage 2 s’ouvre, le composant électrique polarisé 19 du système de protection 20 couplé électriquement au premier étage 2 devient passant. En particulier, le composant électrique polarisé 19 devient passant suite à la fin de la présence d’une tension stabilisée pour le premier étage 2 imposée par une cellule 13 connectée à un des dispositifs de coupure de courant 14 fermé. Avec l’ouverture du dernier dispositif de coupure de courant 14 du premier étage 2, cette contrainte de tension est levée et le composant électrique polarisé 19 devient passant car il se retrouve dans un chemin de courant imposé par les autres étages 3 qui ne sont pas en défaut, ainsi que par la charge 4. La tension aux bornes 21 , 22 du composant électrique polarisé 19 s’établie alors à la tension de polarisation, soit approximativement 0,7 V dans le cas d’une diode. Le composant électrique polarisé 19 évite que le dernier dispositif de coupure de courant 14 du premier étage 2 soit ouvert sous la somme des tensions des étages 3 qui ne sont pas en défaut, mais soit ouvert sous une tension de l’ordre d’une tension Vcel fournie par la cellule 13 en défaut majorée de la tension de la polarisation Vd. On facilite ainsi l’ouverture de tous les dispositifs de coupure de courant 14 du premier étage 2. Ainsi, le courant passe par le système de protection 20, et notamment par le dispositif de coupure de courant supplémentaire 24 qui s’ouvre. L’ouverture du dispositif de coupure de courant supplémentaire 24 interrompt le passage du courant dans le premier étage 2, il n’y a alors plus de courant qui circule dans le dernier dispositif de coupure de courant 14, puisqu’il est déjà ouvert. L’ouverture du dispositif de coupure de courant supplémentaire 24 entraine l’ouverture du circuit principal 5 et arrête le fonctionnement de l’unité 1.

De manière générale, au moins un dispositif de coupure de courant supplémentaire 24, 39 est couplé électriquement à au moins un composant électrique polarisé 19, 23, de manière à pouvoir recevoir le courant détourné par le composant électrique polarisé 19, 23.

Sur la figure 8, on a représenté un mode de réalisation dans lequel l’ensemble d’étages 50 comprend au moins deux étages 2, 3 couplés entre eux électriquement en série entre des première et deuxième bornes électriques 51 , 52 de l’unité 1. L’unité 1 comprend en outre d’autres étages 100, 101 couplés en série entre la charge 4 et la deuxième borne électrique 52 de l’unité. Par ailleurs, le système de protection 20 comprend un composant électrique polarisé 23 et un dispositif de coupure de courant supplémentaire 39 couplés entre eux électriquement en série entre les première et deuxième bornes électriques 51 , 52 de l’unité 1.

Sur les figures 1 à 7, on a représenté un autre mode de réalisation dans lequel, le système de protection 20 comprend, pour chaque étage 2, 3 de l’ensemble d’étages 50, un composant électrique polarisé 19, 23 et un dispositif de coupure de courant supplémentaire 24, 39 couplés entre eux électriquement en série entre les premier et deuxième collecteurs de courant 6 à 9 de l’étage 2, 3. Un dispositif de coupure de courant supplémentaire 24, 39 peut être un fusible 30. Ce qui permet de fournir un système de protection 20 efficace et simple à réaliser. De préférence, chaque dispositif de coupure de courant supplémentaire 24, 39 du système de protection

20 est un fusible. En variante, un dispositif de coupure de courant supplémentaire 24, 39 peut être un interrupteur à lame élastique sensible à la pression. Selon un autre mode de réalisation, un dispositif de coupure de courant supplémentaire 24, 39 peut être une thermistance, c’est-à-dire un composant électronique dont la résistance varie en fonction de la température. De préférence, la thermistance est réalisée à base de polymère-carbone dont la résistance augmente quand la température augmente.

Selon un autre mode de réalisation, illustré aux figures 5, 6 et 9, un dispositif de coupure de courant supplémentaire 24, 39 est un interrupteur électro-pyrotechnique 31 . De manière générale, un interrupteur électro-pyrotechnique 31 comprend un conducteur électrique 32 couplé électriquement à un collecteur de courant 6 à 9 d’un étage 2, 3 de l’unité 1. Un interrupteur électro-pyrotechnique 31 comprend en outre, un organe 33 mobile de coupure configuré pour couper le conducteur électrique 32, et un actionneur commandé 34 configuré pour déplacer l’organe 33 de sorte à couper le conducteur électrique 32 lorsque l’actionneur 34 reçoit le courant traversant un composant électrique polarisé 19, 23. L’actionneur 34 est en outre couplé électriquement en série entre une borne électrique 21 , 22 d’un composant électrique polarisé 19, 23 et un collecteur 6 à 9 d’au moins un étage 2, 3 de l’ensemble d’étages 50. Dans ce cas, lorsqu’un composant électrique polarisé 19, 23 est dans l’état bloqué, le courant ne traverse pas l’actionneur commandé 34. Lorsque le composant électrique polarisé 19, 23 est dans l’état passant, un courant traverse l’actionneur commandé 34 qui déplace l’organe 33 pour couper le conducteur électrique 32 et interrompre le courant entre les bornes du conducteur électrique 32.

Selon un premier mode de réalisation, illustré à la figure 5, un interrupteur électropyrotechnique 31 comprend un conducteur électrique 32 couplé électriquement entre un deuxième collecteur de courant 7, 9 d’un étage 2, 3 de l’ensemble d’étages 50, et une première borne électrique 22 d’un composant électrique polarisé 19, 23. Par ailleurs, l’actionneur commandé 34 est couplé électriquement entre la deuxième borne électrique

21 du composant électrique polarisé 19, 23 et le premier collecteur de courant 6, 8 de l’étage 2, 3.

En variante, le conducteur électrique 32 peut être situé à tout endroit du circuit principal 5 à l’extérieur d’un étage 2, 3. Par exemple, le conducteur électrique 32 peut être couplé électriquement entre un collecteur de courant 7, 9 d’un étage 2, 3 et, soit à un collecteur de courant d’un autre étage 6, 8, comme illustré à la figure 6, soit à la charge 4, comme illustré à la figure 9.

Selon un autre mode de réalisation, illustré à la figure 6, un interrupteur électropyrotechnique 31 comprend un conducteur électrique 32 couplé électriquement à un deuxième collecteur de courant 7 d’un premier étage 2 de l’ensemble d’étages 50, et au premier collecteur de courant 8 d’un deuxième étage 3 de l’ensemble d’étages 50. En outre, l’actionneur commandé 34 est couplé électriquement entre la deuxième borne électrique 21 d’un composant électrique polarisé 19 et le premier collecteur de courant 6 du premier étage 2. Ainsi, lorsque le composant électrique polarisé 19 du premier étage 2 est dans l’état passant, un courant traverse l’actionneur commandé 34 qui déplace l’organe 33 pour couper le conducteur électrique 32 et interrompre le courant entre les premier et deuxième étage 2, 3, et donc dans l’unité 1 .

Sur la figure 9, on a représenté un autre mode de réalisation dans lequel, le système de protection 20 comprend un dispositif de coupure de courant supplémentaire 24 qui est un interrupteur pyrotechnique. Par ailleurs, le système de protection 20 comprend, pour chaque étage 2, 3 de l’ensemble d’étages 50, un composant électrique polarisé 19, 23 ayant une première borne électrique 22 couplée électriquement au deuxième collecteur de courant 7, 9 de l’étage 2, 3. En outre, l’actionneur commandé 34 de l’interrupteur pyrotechnique est couplé électriquement en série entre une deuxième borne électrique 21 de chaque composant électrique polarisé 19, 23 et le premier collecteur de courant 6, 8 de l’étage 2, 3. L’actionneur commandé 34 est en outre configuré pour déplacer l’organe 33 de l’interrupteur pyrotechnique de sorte à couper le conducteur électrique 32 de l’interrupteur pyrotechnique lorsque l’actionneur 34 reçoit le courant traversant au moins un composant électrique polarisé 19, 23. Avantageusement, le système de protection 20 comprend également, pour chaque étage 2, 3 de l’ensemble d’étages 50, un composant électrique polarisé additionnel 53, 54, par exemple une diode 25, couplée électriquement en série entre l’actionneur commandé 34 et le premier collecteur de courant 6, 8 de l’étage 2, 3. De préférence, pour chaque étage 2, 3 de l’ensemble d’étages 50, la diode 25 a sa cathode couplée électriquement à l’actionneur commandé 34 et son anode couplée électriquement au premier collecteur de courant 6, 8 de l’étage 2, 3.

Avantageusement, un dispositif de coupure de courant supplémentaire 24, 39 a une tension nominale, c’est-à-dire une tension maximum pouvant exister aux bornes du dispositif de coupure de courant supplémentaire 24, 39 avant de créer un arc électrique, supérieure ou égale à la tension de fonctionnement Vf fournie par l’unité de stockage d’énergie électrique 1 . Un tel dispositif de coupure de courant supplémentaire 24, 39 est particulièrement adapté pour des tensions de fonctionnement Vf qui sont inférieures ou égales à 100 Volts. Par ailleurs, la tension nominale d’un dispositif de coupure de courant supplémentaire 24, 39 peut être strictement supérieure à celle du dispositif de coupure de courant 14 de chaque élément de stockage 10 de l’ensemble d’étages 50. On empêche ainsi la formation d’un arc électrique au niveau du dernier dispositif de coupure de courant 14 d’un étage 2, 3 qui s’ouvre lors d’un défaut.

Selon un autre avantage, un dispositif de coupure de courant supplémentaire 24, 39 a un pouvoir de coupure strictement supérieur au pouvoir de coupure des dispositifs de coupure de courant 14 d’un étage 2, 3 de l’ensemble d’étages 50. Le pouvoir de coupure correspond au courant maximum qu’un dispositif de coupure de courant 14, 24, 39 peut couper sans se détériorer. Ainsi, dans un cas de court-circuit, le dispositif de coupure de courant supplémentaire 24 peut couper le courant de court-circuit de l’unité 1. Avantageusement, le dispositif de coupure de courant supplémentaire 24 peut être configuré pour couper un courant correspondant à au moins la somme des courant que les dispositifs de coupure de courant 14 d’un étage 2, 3 peuvent laisser passer en régime nominal.

Selon un autre exemple, illustré à la figure 7, l’unité 1 peut comprendre un circuit de contrôle 40, et un étage 2, 3 de l’ensemble d’étages 50 comporte un optocoupleur 41 configuré pour générer un courant Is dans le circuit de contrôle 40 lorsqu’un courant traverse un composant électrique polarisé 19, 23 du système de protection 20.

Selon un mode de réalisation, l’optocoupleur 41 comporte une diode électroluminescente 42 couplée électriquement en parallèle d’un composant électrique polarisé 19, 23, et un phototransistor 43 pour convertir l’énergie lumineuse émise par la diode électroluminescente 42 en un courant électrique Is au circuit de contrôle 40. Le phototransistor 43 est couplé électriquement au circuit de contrôle 40. Avantageusement, l’unité 1 peut comprendre une résistance, non représentée à des fins de simplification, couplée électriquement en série à la diode électroluminescente 42, afin de limiter le courant circulant dans la diode électroluminescente 42 pour la protéger.

Claims

REVENDICATIONS

1. Unité de stockage d’énergie électrique, comprenant au moins deux étages (2, 3) couplés entre eux électriquement en série, chaque étage (2, 3) comportant des premier et deuxième collecteurs de courant (6 à 9) et au moins un élément de stockage (10) ayant des première et deuxième bornes électriques (11 , 12) couplées respectivement aux premier et deuxième collecteurs de courant (6 à 9) de l’étage (2, 3), chaque élément de stockage (10) comprenant une cellule (13) de stockage d’énergie électrique et un dispositif de coupure de courant (14) couplés électriquement en série entre les première et deuxième bornes électriques (11 , 12) de l’élément de stockage (10), caractérisé en ce que l’unité comporte un système de protection (20) d’un ensemble d’étages (50) comprenant au moins un étage (2, 3) parmi lesdits au moins deux étages (2, 3) de l’unité, le système de protection (20) comprenant au moins un composant électrique polarisé (19, 23) et au moins un dispositif de coupure de courant supplémentaire (24, 39) couplés entre eux électriquement en série et couplés électriquement en parallèle dudit au moins un étage (2, 3) de l’ensemble d’étages (50), ledit au moins un composant électrique polarisé (19, 23) étant configuré pour occuper un premier état de polarisation dans lequel un courant ne traverse pas ledit au moins un composant électrique polarisé (19, 23) lorsque le dispositif de coupure de courant (14) d’au moins un élément de stockage (10) de chaque étage (2, 3) de l’ensemble d’étages (50) est fermé, et un deuxième état de polarisation dans lequel un courant traverse ledit au moins un composant électrique polarisé (19, 23) lorsque le dispositif de coupure de courant (14) de chaque élément de stockage (10) d’au moins un étage (2, 3) de l’ensemble d’étages (50) est ouvert, et en ce que le courant traversant ledit au moins un composant électrique polarisé (19, 23) entraîne l’ouverture dudit au moins un dispositif de coupure de courant supplémentaire (24, 39).

2. Unité selon la revendication précédente, dans laquelle ledit au moins un dispositif de coupure de courant supplémentaire (24, 39) a une tension nominale, c’est-à- dire une tension maximum pouvant exister aux bornes dudit au moins un dispositif de coupure de courant supplémentaire (24, 39) avant de créer un arc électrique, strictement supérieure à celle du dispositif de coupure de courant (14) de chaque élément de stockage (10) de l’ensemble d’étages (50).

3. Unité selon la revendication précédente, dans laquelle la tension nominale dudit au moins dispositif de coupure de courant supplémentaire (24, 39) est supérieure ou égale à une tension de fonctionnement (Vf) fournie par l’unité de stockage d’énergie électrique.

4. Unité selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit au moins un étage (2, 3) de l’ensemble d’étages (50) comprend plusieurs éléments de stockage (10) couplés électriquement en parallèle.

5. Unité selon la revendication précédente, dans laquelle les éléments de stockage (10) dudit au moins un étage (2, 3) de l’ensemble d’étages (50) sont identiques.

6. Unité selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit au moins un composant électrique polarisé (19, 23) est configuré pour fonctionner d’une façon passive ne nécessitant pas une commande externe pour fonctionner.

7. Unité selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit au moins un composant électrique polarisé (19, 23) est une diode (25).

8. Unité selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle ledit au moins un composant électrique polarisé (19, 23) est un thyristor (26) ayant une première borne électrique (22) couplée à un collecteur de courant (6 à 9) dudit au moins un étage (2, 3) de l’ensemble d’étages (50), une deuxième borne électrique (21) couplée audit au moins un dispositif de coupure de courant supplémentaire (24, 39), et une troisième borne électrique (29) couplée électriquement à la première borne électrique (22) du thyristor (26).

9. Unité selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le système de protection (20) comprend, pour chaque étage (2, 3) de l’ensemble d’étages (50), un composant électrique polarisé (19, 23) et un dispositif de coupure de courant supplémentaire (24, 39) couplés entre eux électriquement en série entre les premier et deuxième collecteurs de courant (6 à 9) de l’étage (2, 3).

10. Unité selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle l’ensemble d’étages (50) comprend au moins deux étages (2, 3) couplés entre eux électriquement en série entre des première et deuxième bornes électriques (51 , 52) de l’unité, et le système de protection (20) comprend un composant électrique polarisé (23) et un dispositif de coupure de courant supplémentaire (39) couplés entre eux électriquement en série entre les première et deuxième bornes électriques (51 , 52) de l’unité.

11. Unité selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit au moins un dispositif de coupure de courant supplémentaire (24, 39) est un fusible (30).

12. Unité selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chaque dispositif de coupure de courant supplémentaire (24, 39) est un fusible (30).

13. Unité selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle ledit au moins un composant électrique polarisé (19, 23) a une première borne électrique (22) couplée à un collecteur de courant (6 à 9) dudit au moins un étage (2, 3) de l’ensemble d’étages (50), ledit au moins un dispositif de coupure de courant supplémentaire (24, 39) est un interrupteur électro-pyrotechnique (31) comprenant un conducteur électrique (32) couplé électriquement à un collecteur de courant (6 à 9) d’un étage (2, 3) de l’unité, un organe (33) mobile de coupure configuré pour couper le conducteur électrique (32), et un actionneur commandé (34) couplé électriquement en série entre une deuxième borne électrique (21) dudit au moins un composant électrique polarisé (19, 23) et l’autre collecteur de courant (6 à 9) dudit au moins un étage (2, 3) de l’ensemble d’étages (50), l’actionneur (34) étant configuré pour déplacer l’organe (33) de sorte à couper le conducteur électrique (32) lorsque l’actionneur (34) reçoit le courant traversant ledit au moins un composant électrique polarisé (19, 23).

14. Unité selon la revendication précédente, dans laquelle le conducteur électrique (32) est couplé électriquement entre le deuxième collecteur de courant (7, 9) dudit au moins un étage (2, 3) de l’ensemble d’étages (50) et le premier collecteur de courant (6, 8) d’un autre étage (2, 3) de l’unité.

15. Unité selon la revendication 13, dans laquelle le système de protection (20) comprend, pour chaque étage (2, 3) de l’ensemble d’étages (50), un composant électrique polarisé (19, 23) ayant une première borne électrique (22) couplée électriquement au deuxième collecteur de courant (7, 9) de l’étage (2, 3), et l’actionneur commandé (34) est couplé électriquement en série entre une deuxième borne électrique (21) de chaque composant électrique polarisé (19, 23) et le premier collecteur de courant (6, 8) de l’étage (2, 3), l’actionneur commandé (34) étant configuré pour déplacer l’organe (33) de sorte à couper le conducteur électrique (32) lorsque l’actionneur (34) reçoit le courant traversant au moins un composant électrique polarisé (19, 23).

16. Unité selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle ledit au moins un dispositif de coupure de courant supplémentaire (24, 39) est un interrupteur électro-pyrotechnique (31) comprenant un conducteur électrique (32) couplé électriquement entre un collecteur de courant (6 à 9) dudit au moins un étage (2, 3) de l’ensemble d’étages (50) et une première borne électrique (22) dudit au moins un composant électrique polarisé (19, 23), un organe (33) mobile de coupure configuré pour couper le conducteur électrique (32), et un actionneur commandé (34) couplé électriquement en série entre une deuxième borne électrique (21) dudit au moins un composant électrique polarisé (19, 23) et l’autre collecteur de courant (6 à 9) dudit au moins un étage (2, 3) de l’ensemble d’étages (50), l’actionneur (34) étant configuré pour déplacer l’organe (33) de sorte à couper le conducteur électrique (32) lorsque l’actionneur (34) reçoit le courant traversant ledit au moins un composant électrique polarisé (19, 23).

17. Unité selon l’une quelconque des revendications 1 à 16, comprenant un circuit de contrôle (40) et dans laquelle au moins un étage (2, 3) de l’ensemble d’étages (50) comporte un optocoupleur (41) configuré pour générer un courant (Is) dans le circuit de contrôle (40) lorsqu’un courant traverse ledit au moins un composant électrique polarisé (19, 23).

18. Unité selon la revendication précédente, dans laquelle l’optocoupleur (41) comporte une diode électroluminescente (42) couplée électriquement en parallèle dudit au moins un composant électrique polarisé (19, 23), et un phototransistor (43) pour convertir l’énergie lumineuse émise par la diode électroluminescente (42) en un courant électrique (Is), le phototransistor (43) étant couplé électriquement au circuit de contrôle (40).

19. Unité selon l’une quelconque des revendications précédentes, configurée pour fournir une tension de fonctionnement (Vf) inférieure ou égale à 100 V.