FR2694136A1 - Electric storage battery equipped with cooling means and set of such batteries. - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à une batterie d'accumulateurs électriques équipée de moyens de refroidissement et, plus particulièrement, à un ensemble de telles batteries conçu notamment pour l'alimentation en énergie d'un véhicule automobile à propulsion électrique. The present invention relates to an electric storage battery equipped with cooling means and, more particularly, to a set of such batteries designed in particular for the power supply of a motor vehicle with electric propulsion.
On connaît un élément d'accumulateur électrique dit "cadmium-nickel" constitué par une électrode positive plane garnie d'une couche d'hydroxyde de nickel, une électrode négative plane garnie d'une couche d'oxyde de cadmium, le tout étant imprégné de potasse constituant l'électrolyte. There is known a so-called "cadmium-nickel" electric accumulator element consisting of a planar positive electrode provided with a layer of nickel hydroxide, a planar negative electrode provided with a layer of cadmium oxide, the whole being impregnated of potash constituting the electrolyte.
De tels éléments bipolaires sont susceptibles de délivrer chacun une différence de potentiel de 1,2 volt par exemple.Such bipolar elements are each capable of delivering a potential difference of 1.2 volts for example.
Ils peuvent être empilés les uns sur les autres de manière à être électriquement connectés en série pour que les différences de potentiel établies par chaque élément s'ajoutent les unes aux autres.They can be stacked on top of each other so as to be electrically connected in series so that the potential differences established by each element are added to each other.
On peut ainsi constituer des batteries d'accumulateur très robustes, étanches, supportant sans dommage de fortes intensités de charge et de décharge. On envisage donc actuellement l'utilisation de telles batteries pour l'alimentation de véhicule propulsé par un ou plusieurs moteurs électriques. It is thus possible to constitute very robust, leaktight storage batteries, supporting without damage high intensities of charging and discharging. We are therefore currently considering the use of such batteries for powering vehicles powered by one or more electric motors.
Lors de la charge ou de la décharge d'une batterie constituée de plusieurs dizaines d'éléments tels que décrits ci-dessus, on observe un dégagement de chaleur important dans la masse de la batterie. Ce dégagement est dû à la fois à des réactions électrochimiques exothermiques qui se développent dans les éléments et à un effet Joule, résultant du passage du courant électrique, dans les diverses couches des éléments. On a ainsi pu évaluer à quelques dizaines de W/dm3 ce dégagement de chaleur, notamment en fin de charge, dans le cas d'une batterie d'une capacité de 50 Ah sous 48 Volts, par exemple. Celuici est trop important pour pouvoir se dissiper par conduction et convection thermiques naturelles sans élévation exagérée de la température de la batterie.Il provoque donc des échauffements différentiels de la matière active des éléments de la batterie, constituée par l'hydroxyde de nickel, l'oxyde de cadmium et l'électrolyte. When charging or discharging a battery made up of several tens of elements as described above, there is a significant release of heat in the mass of the battery. This release is due both to exothermic electrochemical reactions which develop in the elements and to a Joule effect, resulting from the passage of electric current, in the various layers of the elements. It was thus possible to evaluate this heat release at a few tens of W / dm3, especially at the end of charging, in the case of a battery with a capacity of 50 Ah at 48 Volts, for example. This is too important to be able to dissipate by natural thermal conduction and convection without excessive rise in the temperature of the battery. It therefore causes differential heating of the active material of the battery cells, consisting of nickel hydroxide, the cadmium oxide and electrolyte.
La matière active ne délivre plus alors une densité de courant constante sur toute la surface d'un élément accumulateur. On a observé que les gradients de densité de courant que l'on relève sur cette surface peuvent provoquer à la longue des déformations des éléments accumulateurs et donc une détérioration de la batterie.The active material then no longer delivers a constant current density over the entire surface of an accumulator element. It has been observed that the gradients of current density which are observed on this surface can in the long run cause deformations of the accumulator elements and therefore deterioration of the battery.
La présente invention a donc pour but de réaliser une batterie d'accumulateurs électriques du type décrit cidessus, équipée de moyens permettant de dissiper l'énergie calorifique que dégage le fonctionnement de la batterie notamment en phase de charge, ceci en contrôlant l'évolution de la température de la matière active des éléments et en maintenant une température pratiquement uniforme dans chaque élément d'accumulateur afin d'éviter l'apparition de gradients de densité de courant sur la surface d'un élément quelconque. The present invention therefore aims to achieve a battery of electric accumulators of the type described above, equipped with means for dissipating the heat energy released by the operation of the battery in particular in the charging phase, this by controlling the evolution of the temperature of the active material of the elements and by maintaining a practically uniform temperature in each element of accumulator in order to avoid the appearance of gradients of current density on the surface of any element.
On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec une batterie d'accumulateurs électriques, comprenant un empilage d'éléments d'accumulateur plats bipolaires et électriquement connectés en série, cette batterie étant remarquable en ce qu'elle comprend au moins un élément de radiateur de chaleur accolé à au moins un élément d'accumulateur de l'empilage, cet élément de radiateur délimitant un passage de circulation pour un fluide de refroidissement non conducteur de l'électricité et propre à extraire de la batterie un dégagement de chaleur en provenance des éléments d'accumulateur, l'élément de radiateur étant lui-même constitué en un matériau conducteur de l'électricité en contact électrique avec le ou les éléments d'accumulateur adjacents de manière à ne pas perturber la connexion en série des éléments d'accumulateur de l'empilage. These objects of the invention are achieved, as well as others which will appear on reading the description which follows, with an electric accumulator battery, comprising a stack of flat bipolar and electrically connected accumulator elements. , this battery being remarkable in that it comprises at least one heat radiator element attached to at least one accumulator element of the stack, this radiator element delimiting a circulation passage for a non-conductive cooling fluid of electricity and capable of extracting heat from the battery from the accumulator elements, the radiator element itself being made of an electrically conductive material in electrical contact with the element (s) adjacent accumulator so as not to disturb the series connection of the accumulator elements of the stack.
Grâce aux éléments de radiateur incorporés à l'empilage d'éléments d'accumulateur, on parvient à maintenir la batterie à une température homogène partout inférieure à une température prédéterminée permettant d'éviter une dégradation de la structure de la batterie et de ses performances. Thanks to the radiator elements incorporated in the stack of accumulator elements, it is possible to maintain the battery at a homogeneous temperature everywhere below a predetermined temperature making it possible to avoid degradation of the structure of the battery and of its performance.
Suivant l'invention les éléments d'accumulateur sont de forme rectangulaire et chaque élément de radiateur est généralement conforme aux éléments d'accumulateur et constitué de deux feuilles métalliques planes parallèles et séparées par des moyens pour orienter la circulation du fluide de refroidissement entre ces deux feuilles, parallèlement aux petits côtés de ces feuilles, le fluide de refroidissement entrant et sortant de l'élément entre des grands côtés en regard de celles-ci. According to the invention, the accumulator elements are rectangular in shape and each radiator element generally conforms to the accumulator elements and consists of two parallel flat metal sheets separated by means for directing the circulation of the cooling fluid between these two. sheets, parallel to the short sides of these sheets, the cooling fluid entering and leaving the element between large sides facing them.
Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens d'orientation sont constitués par une feuille métallique pliée suivant une surface à génératrices parallèles s'appuyant sur une directrice à forme d'onde périodique d'amplitude égale à la distance séparant les deux feuilles métalliques planes de l'élément de radiateur, avec lesquelles la feuille métallique pliée est en contact électrique. According to a preferred embodiment of the invention, the orientation means are constituted by a metal sheet folded along a surface with parallel generatrices resting on a director with periodic waveform of amplitude equal to the distance separating the two flat metal sheets of the radiator element, with which the folded metal sheet is in electrical contact.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel
- la figure 1 est une vue schématique en perspective de la batterie d'accumulateurs suivant la présente invention,
- les figures 2,3 et 4 sont des vues partielles en coupe de trois modes de réalisation d'éléments de radiateur incorporables à la batterie de la figure 1,
- la figure 5 est un schéma en coupe de la batterie de la figure 1, faisant apparaître sa connexion à des moyens d'alimentation en fluide de refroidissement, et
- la figure 6 est un schéma d'implantation d'un ensemble de batteries suivant l'invention, permettant leur connexion à une source unique de fluide de refroidissement.Other characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the description which follows and on examining the appended drawing in which
FIG. 1 is a schematic perspective view of the storage battery according to the present invention,
FIGS. 2, 3 and 4 are partial sectional views of three embodiments of radiator elements that can be incorporated into the battery of FIG. 1,
FIG. 5 is a sectional diagram of the battery of FIG. 1, showing its connection to means for supplying cooling fluid, and
- Figure 6 is a layout diagram of a set of batteries according to the invention, allowing their connection to a single source of cooling fluid.
Sur la figure 1 du dessin annexé, il apparaît que la batterie suivant l'invention est constituée par un empilage d'éléments d'accumulateur (11, .. li, .. li) qui, à titre d'exemple illustratif et non limitatif, peuvent être du type "cadmium-nickel". On sait qu'un tel élément d'accumulateur comprend alors une matière active constituée d'une couche d'hydroxyde de nickel déposée sur une feuille métallique 2 (voir l'élément li) pour former une électrode positive, d'une couche d'oxyde de cadmium déposée sur une feuille métallique 3 placée en regard de la feuille 2 pour former une électrode négative, les deux couches baignant dans un électrolyte constitué par de la potasse. In Figure 1 of the accompanying drawing, it appears that the battery according to the invention is constituted by a stack of accumulator elements (11, .. li, .. li) which, by way of illustrative and nonlimiting example , can be of the "cadmium-nickel" type. It is known that such an accumulator element then comprises an active material consisting of a layer of nickel hydroxide deposited on a metal sheet 2 (see element li) to form a positive electrode, of a layer of cadmium oxide deposited on a metal sheet 3 placed opposite the sheet 2 to form a negative electrode, the two layers immersed in an electrolyte consisting of potassium hydroxide.
Suivant l'invention, on donne aux feuilles métalliques et à l'élément une forme plate rectangulaire permettant de constituer des batteries parallélépipédiques que l'on peut regrouper dans des ensembles compacts, comme on le verra plus loin. According to the invention, the metal sheets and the element are given a rectangular flat shape making it possible to form parallelepiped batteries which can be grouped in compact assemblies, as will be seen below.
Suivant une caractéristique des éléments d'accumulateur de la batterie selon 1 invention, la matière active est constituée par un ensemble comprenant deux couches coplanaires 4,5 rectangulaires écartées l'une de l'autre et un textile porteur de l'électrolyte. Des joints d'étanchéité ferment l'espace situé entre les deux feuilles 2,3, en suivant les contours superposés de ces deux feuilles (à la figure 1 seuls les joints 6,7 suivant les petits côtés des contours sont représentés pour la clarté du dessin). According to a characteristic of the accumulator elements of the battery according to 1 invention, the active material consists of an assembly comprising two coplanar layers 4.5 rectangular 4.5 spaced from one another and a textile carrying the electrolyte. Seals close the space between the two sheets 2,3, following the superimposed contours of these two sheets (in Figure 1 only the seals 6,7 along the short sides of the contours are shown for clarity of drawing).
La matière active a une épaisseur totale égale à la distance des faces en regard des feuilles 2,3. Les deux couches 4,5 sont dimensionnées et écartées l'une de l'autre de manière à ménager autour de chacune, dans l'élément li par exemple, un volume ou espace de rétention 8 pour de l'oxygène qui se dégage de la matière active pendant la charge de l'élément. Cet espace permet de limiter la montée en pression de l'élément lors de ce dégagement d'oxygène. The active material has a total thickness equal to the distance from the facing faces of the sheets 2,3. The two layers 4,5 are dimensioned and spaced from each other so as to provide around each, in the element li for example, a volume or retention space 8 for oxygen which is released from the active material during the charge of the element. This space makes it possible to limit the rise in pressure of the element during this release of oxygen.
En outre, la présence d'un canal central entre les deux couches facilite le dégagement d'oxygène en réduisant la distance à parcourir par l'oxygène pour atteindre le volume de rétention.In addition, the presence of a central channel between the two layers facilitates the release of oxygen by reducing the distance that the oxygen has to travel to reach the retention volume.
Un tel élément dégage de la chaleur, aussi bien pendant la charge de la batterie que pendant sa décharge. Such an element gives off heat, both during the charging of the battery and during its discharge.
Le dégagement de chaleur en fin de charge est particulièrement important et l'expérience montre qu'on ne peut compter sur un refroidissement par conduction et convection naturelles de la batterie pour maintenir la température de celle-ci, en tous points, à une valeur permettant d'éviter l'apparition de gradients dans la densité du courant qui passe d'un élément d'accumulateur à un élément adjacent dans empilage De tels gradients provoquent des déformations de la structure de la batterie et une dégradation de ses performances. Des études ont montré que, pour prévenir une telle dégradation dans une batterie à éléments d'accumulateur cadmium-nickel, il faut maintenir la température dans cette batterie à une valeur aussi uniforme que possible et inférieure en tout état de cause à 65 C. The release of heat at the end of charging is particularly important and experience shows that one cannot count on a cooling by natural conduction and convection of the battery to maintain the temperature of this one, in all points, at a value allowing to avoid the appearance of gradients in the density of the current which passes from an element of accumulator to an adjacent element in stacking Such gradients cause deformations of the structure of the battery and a degradation of its performances. Studies have shown that, in order to prevent such degradation in a battery with cadmium-nickel storage cells, the temperature in this battery must be kept as uniform as possible and in any case below 65 C.
Suivant la présente invention, on satisfait à ces conditions en incorporant à la batterie un ou plusieurs éléments de radiateur tels que 91t92t93 permettant d'établir une convection forcée au niveau d'au moins une face d'élément d'accumulateur Dans un mode de réalisation de l'invention proposé à titre d'exemple, on dispose des éléments de radiateur 9l et 92 en haut et bas de l'empilage, respectivement (du point de vue de la figure 1). Quand le nombre des éléments d'accumulateur est important, par exemple de l'ordre de 40 auquel cas l'échauffement de la batterie en fin de charge est particulièrement important, on dispose un élément de radiateur supplémentaire tel que 93 à mi-hauteur de l'empilage. According to the present invention, these conditions are satisfied by incorporating one or more radiator elements such as 91t92t93 into the battery, making it possible to establish forced convection at at least one face of the accumulator element. In one embodiment of the invention proposed by way of example, there are radiator elements 9l and 92 at the top and bottom of the stack, respectively (from the point of view of FIG. 1). When the number of accumulator elements is large, for example of the order of 40 in which case the heating of the battery at the end of charging is particularly important, there is an additional radiator element such as 93 at mid-height of stacking.
Chaque élément de radiateur est avantageusement sensiblement conforme aux éléments d'accumulateur de l'empilage. C'est ainsi que l'on constitue un élément de radiateur d'extrémité d'empilage, tel que 91, avec des feuilles métalliques 10 et 11 rectangulaires et des moyens d'orientation 12 d'un fluide de refroidissement mis en circulation forcée entre ces feuilles. On remarquera que la feuille 11 est commune à l'élément de radiateur 91 et à un élément d'accumulateur li adjacent.Les moyens d'orientation comprennent une pluralité de cloisons 12 parallèles et adjacents, disposées entre les feuilles 10 et 11 parallèlement aux petits côtés de l'élément de radiateur rectangulaire 9,. On comprend qu'un fluide de refroidissement mis en circulation forcée entre les feuilles 10 et 11, entre deux grands côtés en regard de ces feuilles ressort, réchauffé par les calories reçues des éléments d'accumulateur adjacents, entre les deux autres grands côtés opposés de ces feuilles, les cloisons 12 provoquant avantageusement un écoulement unidirectionnel de fluide dans l'élément de radiateur, favorable au rendement de cet élément. Each radiator element is advantageously substantially in accordance with the accumulator elements of the stack. Thus, a stacking end radiator element, such as 91, is formed with rectangular metal sheets 10 and 11 and means 12 for orienting a cooling fluid put into forced circulation between these leaves. It will be noted that the sheet 11 is common to the radiator element 91 and to an adjacent accumulator element Li. The orientation means include a plurality of partitions 12 parallel and adjacent, arranged between the sheets 10 and 11 parallel to the small sides of the rectangular radiator element 9 ,. It is understood that a cooling fluid put into forced circulation between the sheets 10 and 11, between two large sides facing these spring leaves, heated by the calories received from the adjacent accumulator elements, between the two other large opposite sides of these sheets, the partitions 12 advantageously causing a unidirectional flow of fluid in the radiator element, favorable to the performance of this element.
Suivant la présente invention, on améliore encore ce rendement en empêchant toute déperdition de chaleur par les faces latérales de la batterie. A cet effet, l'ensemble des éléments de cette batterie est disposé à l'intérieur d'une enveloppe 13 schématisée en trait interrompu à la figure 1, enveloppe constituée en un matériau isolant thermiquement ou munie de moyens d'isolement thermique (non représentés) sur ses faces latérales. On favorise ainsi le transfert de chaleur dans la batterie suivant une direction normale au plan des feuilles métalliques rectangulaires et donc à des écoulements de fluide de refroidissement, de l'air par exemple, mis en circulation dans les éléments de radiateur. Cette orthogonalité est très favorable à l'amélioration du rendement de ces éléments de radiateur et donc au refroidissement de la batterie. According to the present invention, this efficiency is further improved by preventing any heat loss from the side faces of the battery. To this end, all of the elements of this battery are placed inside an envelope 13 shown schematically in broken lines in FIG. 1, an envelope made of a thermally insulating material or provided with thermal insulation means (not shown ) on its side faces. This promotes heat transfer in the battery in a direction normal to the plane of the rectangular metal sheets and therefore to the coolant flows, air for example, circulated in the radiator elements. This orthogonality is very favorable for improving the efficiency of these radiator elements and therefore for cooling the battery.
On peut réaliser commodément un élément de radiateur, comme cela apparaît sur la vue en coupe transversale de la figure 2, à l'aide d'une feuille métallique 12' pliée de manière à présenter une surface réglée à génératrices parallèles s'appuyant sur une directrice en forme d'onde périodique, par exemple en créneaux comme représenté à cette figure. Des cordons de soudure tels que 22 permettent d'assembler cette feuille pliée à deux feuilles métalliques 2,3 adjacentes. One can conveniently produce a radiator element, as shown in the cross-sectional view of Figure 2, using a metal sheet 12 'folded so as to have a regulated surface with parallel generators resting on a directrix in the form of a periodic wave, for example in slots as shown in this figure. Weld beads such as 22 make it possible to assemble this folded sheet to two adjacent metallic sheets 2, 3.
L'ensemble de l'élément de radiateur étant réalisé en métal, par exemple en feuillard de nickel, on comprend qu'un élément assure une conduction électrique parfaite entre les deux éléments d'accumulateur qu'il sépare ou entre un élément d'accumulateur et un collecteur de courant tel que celui repéré (10,14,15) sur la figure 1. L'élément de radiateur est ainsi, du point de vue électrique, "transparent"
Suivant l'invention on alimente les éléments de radiateur avec un fluide de refroidissement non conducteur de l'électricité, tel que de l'air par exemple. Ainsi le courant d'air de refroidissement qui traverse chaque élément de radiateur ne provoque aucun effet de shunt visà-vis du courant qui traverse les éléments d'accumulateur de la batterie.The whole of the radiator element being made of metal, for example of nickel strip, it is understood that an element ensures perfect electrical conduction between the two accumulator elements which it separates or between an accumulator element and a current collector such as that marked (10,14,15) in FIG. 1. The radiator element is thus, from the electrical point of view, "transparent"
According to the invention, the radiator elements are supplied with an electrically non-conductive cooling fluid, such as air for example. Thus the current of cooling air which passes through each radiator element does not cause any shunt effect with respect to the current which passes through the accumulator elements of the battery.
On remarquera que l'élément de radiateur constitué comme décrit ci-dessus permet, à la fois, d'orienter le passage de l'air dans l'élément en ménageant une surface d'échange maximum grâce aux cloisons 12i, de transmettre le courant électrique par ces mêmes cloisons, de manière homogène sur toute la surface des feuilles métalliques sans perturber l'uniformité recherchée de la densité de courant sur ces feuilles grâce à une résistivité transversale uniforme s'opposant à l'apparition de courants transversaux, et d'assurer à l'élément une résistance mécanique suffisante grâce à l'effet de raidissement obtenu par les cloisons 12i ou par le pliage de la feuille intermédiaire. A cet égard, il faut noter que la pression interne dans une telle batterie peut atteindre 3 bars et que l'élément de radiateur doit pouvoir résister à une telle pression.Ainsi donc la structure choisie pour cet élément s 'avère avantageuse du triple point de vue thermique, électrique et mécanique. It will be noted that the radiator element constituted as described above makes it possible, at the same time, to direct the passage of air in the element while providing a maximum exchange surface thanks to the partitions 12i, to transmit the current electric by these same partitions, homogeneously over the entire surface of the metal sheets without disturbing the desired uniformity of the current density on these sheets thanks to a uniform transverse resistivity opposing the appearance of transverse currents, and provide the element with sufficient mechanical strength by virtue of the stiffening effect obtained by the partitions 12i or by folding the intermediate sheet. In this regard, it should be noted that the internal pressure in such a battery can reach 3 bars and that the radiator element must be able to withstand such pressure. Thus the structure chosen for this element proves advantageous from the triple point of thermal, electrical and mechanical view.
On a représenté à la figure 3 du dessin annexé une vue en coupe d'une variante de l'élément de radiateur de la figure 2. Le pliage de la feuille intermédiaire 12" présente une forme périodique en créneaux trapézoïdaux plutôt que rectangulaires. Bien entendu d'autres formes connues de surface réglée à périodicité spatiale pourraient être envisagées pour constituer un élément de radiateur utilisable dans la batterie suivant 1 invention. En variante encore, comme représenté à la figure 4, cet élément peut prendre la forme d'un groupe de profilés 12"', disposés parallèlement les uns aux autres dans un même plan entre deux feuilles ou plaques métalliques auxquelles ils sont connectés par des soudures 22' adéquates. There is shown in Figure 3 of the accompanying drawing a sectional view of a variant of the radiator element of Figure 2. The folding of the intermediate sheet 12 "has a periodic shape in trapezoidal slots rather than rectangular. Of course other known forms of surface adjusted periodically could be envisaged to constitute a radiator element usable in the battery according to the invention 1. As a further variant, as shown in FIG. 4, this element can take the form of a group of profiles 12 "', arranged parallel to each other in the same plane between two sheets or metal plates to which they are connected by suitable welds 22'.
La collecte du courant de la batterie s'opère, aux deux extrémités de l'empilage par des bornes telles que la borne 14 visible sur la figure 1. Suivant la présente invention, cette borne est avantageusement formée par exemple sur un collecteur de courant 15 de forme allongée, disposé en contact électrique avec la feuille ou plaque d'extrémité 10 ou formée d'une pièce avec elle de manière à constituer un presseur pour empilage d'éléments constituant la batterie. Des moyens de liaison, à tirants par exemple, (non représentés) peuvent connecter les deux presseurs d'extrémité pour assurer la cohésion de l'empilage. The battery current is collected at the two ends of the stack by terminals such as terminal 14 visible in FIG. 1. According to the present invention, this terminal is advantageously formed for example on a current collector 15 of elongated shape, arranged in electrical contact with the sheet or end plate 10 or formed in one piece with it so as to constitute a presser for stacking of elements constituting the battery. Connecting means, for example tie rods (not shown) can connect the two end pressers to ensure the cohesion of the stack.
Suivant une caractéristique avantageuse de la batterie selon l'invention, l'axe du collecteur 15 est perpendiculaire aux cloisons 12i. Ainsi le courant traversant ces cloisons pour arriver sur la feuille ou plaque 10 avec une densité de courant uniforme, est-il concentré par le collecteur 15 suivant des lignes de courant qui rejoignent ce collecteur parallèlement aux petits côtés de la feuille ou plaque 10 avant d'être rassemblées par le collecteur sur la borne 14. On passe ainsi progressivement de la distribution en surface du courant à une concentration ponctuelle de ce courant sans perturber l'uniformité recherchée de la densité du courant sur la surface de la feuille 10. According to an advantageous characteristic of the battery according to the invention, the axis of the collector 15 is perpendicular to the partitions 12i. Thus the current passing through these partitions to arrive on the sheet or plate 10 with a uniform current density, is it concentrated by the collector 15 along current lines which join this collector parallel to the short sides of the sheet or plate 10 before d 'to be collected by the collector on terminal 14. This progresses progressively from the surface distribution of the current to a point concentration of this current without disturbing the desired uniformity of the density of the current on the surface of the sheet 10.
A titre d'exemple non limitatif, on a réaliser une batterie suivant l'invention constituée de 40 éléments d'accumulateur cadmium-nickel disposés en deux empilages de 20 éléments séparés par un élément de radiateur tel que l'élément 93 de la figure 1, les extrémités de l'ensemble étant garnies d'éléments de radiateur tels que 91 et 92 associés aux moyens de collecte du courant décrits cidessus. Chaque élément d'accumulateur délivre une tension de 1,2 volt, la surface de chaque élément étant d'environ 13 dm2 de manière que la batterie présente une charge de 50
Ah, sous 48 volts.L'épaisseur d'un élément d'accumulateur est d'environ 2,6 mm, celle d'un élément de radiateur d'environ 6 mm ce qui donne à l'ensemble un encombrement global d'environ 620 mm x 280 mm sur une hauteur de 122 mm, cet encombrement ne tenant pas compte de celui des nécessaires moyens de connexion à une source d'un fluide non conducteur de l'électricité, tel que de l'air.By way of nonlimiting example, a battery has been produced according to the invention made up of 40 cadmium-nickel accumulator elements arranged in two stacks of 20 elements separated by a radiator element such as element 93 in FIG. 1 , the ends of the assembly being lined with radiator elements such as 91 and 92 associated with the current collection means described above. Each accumulator element delivers a voltage of 1.2 volts, the surface of each element being approximately 13 dm2 so that the battery has a charge of 50
Ah, at 48 volts. The thickness of an accumulator element is approximately 2.6 mm, that of a radiator element is approximately 6 mm, which gives the whole overall dimensions of approximately 620 mm x 280 mm over a height of 122 mm, this space not taking into account that of the necessary means of connection to a source of a non-electrically conductive fluid, such as air.
On a représenté schématiquement à la figure 5 un mode de réalisation de ces moyens de connexion, à titre illustratif et non limitatif. Les moyens représentés prennent la forme d'un connecteur 16 en "queue de carpe" établissant une liaison fluidique entre une entrée unique 17 et les trois éléments de radiateur de la batterie de la figure 1, à travers un répartiteur de pression 18 conduisant l'air directement aux éléments de radiateur sans refroidir les parois de la batterie. Une source d'air sous pression (non représentée) est connectée à l'entrée 17, notamment en période de charge de la batterie pour refroidir celle-ci en particulier en fin de charge quand le dégagement de chaleur intérieur à la batterie par réaction électrochimique exothermique et effet Joule peut atteindre quelques dizaines de W/dm3. L'air chargé des calories entraînées est dissipé dans l'environnement. There is shown schematically in Figure 5 an embodiment of these connection means, by way of illustration and not limitation. The means represented take the form of a connector 16 in "carp tail" establishing a fluid connection between a single inlet 17 and the three radiator elements of the battery of FIG. 1, through a pressure distributor 18 leading the air directly to the radiator elements without cooling the battery walls. A source of pressurized air (not shown) is connected to input 17, in particular during the battery charging period to cool the latter in particular at the end of charging when the heat generation inside the battery by electrochemical reaction Exothermic and Joule effect can reach a few tens of W / dm3. The air loaded with entrained calories is dissipated into the environment.
On a représenté à la figure 6, toujours à titre d'exemple seulement, un ensemble de 8 batteries telles que décrites ci-dessus. Cet ensemble génère l'énergie nécessaire à la chaîne de traction d'un véhicule de tourisme. L'usage d'une tension élevée réduit les masses du moteur et de la distribution électrique ; de ce fait la connexion en série des batteries sera préférée et permettra d'atteindre 360 Volts dans le cas de notre exemple. Le refroidissement des 8 batteries à partir d'une source unique d'air, mis en pression en 19 et éventuellement conditionné en 20, peut s'opérer en connectant fluidiquement les éléments de radiateur des batteries, suivant deux séries parallèles des quatre batteries, les batteries de chaque série étant connectées par des soufflets 211 à 216 comme représenté.L'encombrement en surface de l'ensemble de la figure 6 est d'environ 1500 x 1400 mm. On pourrait constituer un ensemble plus compact en disposant les huit batteries en deux lits superposés de quatre batteries. There is shown in Figure 6, still by way of example only, a set of 8 batteries as described above. This set generates the energy necessary for the traction chain of a passenger vehicle. The use of a high voltage reduces the masses of the motor and the electrical distribution; therefore the series connection of the batteries will be preferred and will allow to reach 360 Volts in the case of our example. The cooling of the 8 batteries from a single source of air, pressurized in 19 and possibly conditioned in 20, can take place by fluidly connecting the radiator elements of the batteries, in two parallel series of the four batteries, the batteries of each series being connected by bellows 211 to 216 as shown. The overall surface area of the assembly of FIG. 6 is approximately 1500 x 1400 mm. We could constitute a more compact set by arranging the eight batteries in two bunk beds of four batteries.
L'encombrement de l'ensemble est compatible avec l'espace disponible pour les batteries dans un véhicule automobile de tourisme. La source d'air sous pression nécessaire au refroidissement de la batterie peut être installée alors dans le local servant de garage au véhicule électrique, là où s'opère la recharge des batteries. Cette source d'air sous pression, un ventilateur par exemple, pourrait tout aussi bien être montée sur le véhicule.The overall dimensions are compatible with the space available for the batteries in a passenger motor vehicle. The pressurized air source necessary for cooling the battery can then be installed in the room used as a garage for the electric vehicle, where the batteries are recharged. This source of pressurized air, a fan for example, could just as easily be mounted on the vehicle.
Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. Ainsi l'invention permet de constituer l'alimentation électrique de diverses machines autres qu'un véhicule automobile. Les éléments d'accumu-lateur incorporés à la batterie suivant l'invention pourraient être d'un type autre que des éléments nickel-cadmium. En outre, dans certaines applications, on peut envisager d'utiliser un fluide de refroidissement autre que gazeux, liquide par exemple. Of course, the present invention is not limited to the embodiments described and shown which have been given only by way of example. Thus the invention makes it possible to constitute the electrical supply of various machines other than a motor vehicle. The accumulator elements incorporated in the battery according to the invention could be of a type other than nickel-cadmium elements. In addition, in certain applications, it is possible to envisage using a cooling fluid other than gaseous, liquid for example.
Certaines huiles non conductrices de l'électricité pourraient être utilisées à cet effet. Some non-electrically conductive oils could be used for this purpose.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TP | Transmission of property | ||
| TQ | Partial transmission of property | ||
| TP | Transmission of property | ||
| TP | Transmission of property | ||
| ST | Notification of lapse |