FR2731113A1 - Ensemble batterie - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un ensemble batterie. Cet ensemble batterie est caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de batteries (7B), une enveloppe extérieure (76) qui contient les batteries (7B), un dispositif de coupure sensible à la chaleur en série avec les batteries et qui se commutent à un état de coupure lorsque la température de batterie dépasse une valeur prédéterminée, un boîtier interne (74) placé à l'intérieur d'une enceinte (711) entourée par les batteries (7B) et l'enveloppe extérieure (76) contenant le dispositif de coupure et une résistance chauffante montée en parallèle avec le dispositif de coupure et est thermiquement reliée au dispositif de coupure de façon que la chaleur engendrée par le courant contournant le dispositif de coupure à l'état de coupure, est utilisée pour chauffer le dispositif de coupure (81) et le maintenir à l'état de coupure. L'invention est utilisable dans le domaine de batterie.
Description
Cette invention concerne un ensemble batterie d'alimentation comprenant un dispositif de coupure, sensible à la chaleur, qui interrompe le courant lorsqu'un courant excessif s'écoule ou lorsque la température de la batterie augmente anormalement.
Comme cela est montré sur la figure 1, des ensembles batteries d'alimentation de l'état de la technique comprennent un thermostat comme dispositif de coupure sensible à la chaleur 11. Comme cela est montré sur le schéma des circuits de la figure 2, le dispositif de coupure sensible à la chaleur 21, qui est un thermostat, est monté en série avec des batteries 2B et la borne de chargement 22. Le thermostat est un dispositif de sécurité qui commute à un état de coupure pour arrêter le chargement lorsqu'une batterie est surchargée et la température augmente. Bien que le thermostat commute hors service et le courant est interrompu lorsque la température de batterie augmente pendant le chargement, le thermostat recommute à son état initial parce que la température descend lorsque le courant est coupe.Ceci présente l'inconvénient que le courant de charge s'écoule à nouveau lorsque la temperature baisse et les ensembles batteries sont surchargés.
Pour éviter ce problème, un ensemble batterie d'alimentation a été développée, tel que montré sur la figure 3, qui comprend un dispositif de sécurité 3A avec une résistance chauffante 33 montée en série avec le dispositif de coupure sensible à la chaleur 31 qui est un thermostat.
Etant donné que la résistance de chauffage 33 de cet ensemble batterie d'alimentation est montée en série avec les batteries 3B, comme montré sur le schéma de circuit de la figure 3, le courant est dévié à travers la résistance de chauffage 33 lorsque le thermostat commute à l'état de coupure. Comme il est montré sur la figure 4, la résistance de chauffage 43 est étroitement reliée au dispositif de coupure sensible à la chaleur 41 qui est le thermostat. Le courant de dérivation qui s'écoule à travers la résistance chauffante 43 a pour conséquence un chauffage par effet
Joule, qui chauffe le thermostat et empêche celui-ci de revenir à son état de fermeture. La figure 5 est un ensemble batterie d'alimentation ayant le schéma des circuits montré sur la figure 3. La figure 5 montre le dispositif de sécurité 5A monté sur la surface d'une batterie 5B.La figure 6 est une vue de dessus, frontale et de dessous du dispositif de sécurité montré à l'état monté sur l'ensemble ou bloc de batterie selon la figure 5. Comme cela est montré sur la figure 6, la résistance chauffante 63 est fixée en contact étroit sur la surface du dispositif de coupure sensible à la chaleur 61.
Joule, qui chauffe le thermostat et empêche celui-ci de revenir à son état de fermeture. La figure 5 est un ensemble batterie d'alimentation ayant le schéma des circuits montré sur la figure 3. La figure 5 montre le dispositif de sécurité 5A monté sur la surface d'une batterie 5B.La figure 6 est une vue de dessus, frontale et de dessous du dispositif de sécurité montré à l'état monté sur l'ensemble ou bloc de batterie selon la figure 5. Comme cela est montré sur la figure 6, la résistance chauffante 63 est fixée en contact étroit sur la surface du dispositif de coupure sensible à la chaleur 61.
De ce fait, la configuration de l'ensemble batterie contenant un dispositif de sécurité peut empêcher une surcharge de batterie en raison du thermostat commutant à l'état initial, d'où résulte une reprise du chargement après que la température de batterie ait augmenté et occasionné l'activation du thermostat à son état de coupure. Cependant, dans ce type d'ensemble batterie, le courant de charge ne peut pas être réduit à zéro même quand le thermostat est commute à l'état d'ouverture. Ceci est dû au fait que le courant s'écoulant à travers la résistance chauffante s'écoule également aux batteries.
Le chauffage par effet Joule d'une résistance augmente proportionnellement au carré du courant multiplié par la résistance. Il est nécessaire de réduire le courant de batterie pour éviter une surcharge et il est également nécessaire d'augmenter la résistance chauffante pour augmenter le chauffage par effet Joule. Cependant, dans la pratique, le chauffage par effet Joule diminue lorsque la résistance chauffante est relativement faible. Ceci est dû au fait que la tension appliquée à l'ensemble de batterie par un chargeur de batterie est limité et, de ce fait, le courant diminue lorsque la résistance augmente. En termes de la tension fournie par le chargeur de batterie, le chauffage
Joule de la résistance chauffante augmente proportionnellement au carré de la tension d'alimentation et diminue en proportion inverse avec la résistance.Pour cette raison, la valeur de la résistance chauffante pour maintenir le thermostat à l'état de coupure ne peut pas être extrêmement grande. En d'autres termes, il est difficile de faire en sorte que le courant de charge de batterie soit extrêmement faible après que le thermostat ait commuté à l'état de coupure. En rendant faible le courant de charge pour éviter une surcharge de la batterie, il est important de rendre faible le chauffage par effet Joule de la résistance, mais de chauffer efficacement le thermostat par la chaleur engendrée.
Joule de la résistance chauffante augmente proportionnellement au carré de la tension d'alimentation et diminue en proportion inverse avec la résistance.Pour cette raison, la valeur de la résistance chauffante pour maintenir le thermostat à l'état de coupure ne peut pas être extrêmement grande. En d'autres termes, il est difficile de faire en sorte que le courant de charge de batterie soit extrêmement faible après que le thermostat ait commuté à l'état de coupure. En rendant faible le courant de charge pour éviter une surcharge de la batterie, il est important de rendre faible le chauffage par effet Joule de la résistance, mais de chauffer efficacement le thermostat par la chaleur engendrée.
Si la résistance chauffante 43, 53 est montée sur le côté extérieur du dispositif de coupure sensible à la chaleur 41, 51 qui est un thermostat comme montré sur les figures 4 et 5, il est difficile de transmettre efficacement la chaleur
Joule de la résistance chauffante au thermostat. Ceci est dû au fait que la chaleur est rayonnée depuis la périphérie de la résistance chauffante 43 comme cela est indiquée par les flèches de la figure 4. Il est nécessaire de configurer une résistance chauffante 43 pour une production accrue de chaleur dans une batterie d'alimentation, dans laquelle la résistance chauffante 43 ne peut pas chauffer efficacement le thermostat. De ce fait, il est nécessaire de faire en sorte que la valeur de la résistance chauffante soit faible et que l'écoulement de courant soit important après la coupure du thermostat.Ceci entraîne le problème d'une surcharge de la batterie par l'écoulement de courant lorsque le thermostat est à l'état de coupure. Et, pour éviter une surcharge, il est extrêmement important de prendre l'écoulement du courant dans la résistance chauffante aussi faible que possible. Pour accomplir ceci, il est nécessaire que la résistance chauffante chauffe effectivement le dispositif de coupure sensible à la chaleur, et il est nécessaire de réduire la radiation de la chaleur par la résistance chauffante autant que possible.
Joule de la résistance chauffante au thermostat. Ceci est dû au fait que la chaleur est rayonnée depuis la périphérie de la résistance chauffante 43 comme cela est indiquée par les flèches de la figure 4. Il est nécessaire de configurer une résistance chauffante 43 pour une production accrue de chaleur dans une batterie d'alimentation, dans laquelle la résistance chauffante 43 ne peut pas chauffer efficacement le thermostat. De ce fait, il est nécessaire de faire en sorte que la valeur de la résistance chauffante soit faible et que l'écoulement de courant soit important après la coupure du thermostat.Ceci entraîne le problème d'une surcharge de la batterie par l'écoulement de courant lorsque le thermostat est à l'état de coupure. Et, pour éviter une surcharge, il est extrêmement important de prendre l'écoulement du courant dans la résistance chauffante aussi faible que possible. Pour accomplir ceci, il est nécessaire que la résistance chauffante chauffe effectivement le dispositif de coupure sensible à la chaleur, et il est nécessaire de réduire la radiation de la chaleur par la résistance chauffante autant que possible.
De plus, dans le bloc ou l'ensemble batterie montré sur les figures 4 et 5, la résistance chauffante est fixée en contact étroit sur le dispositif de coupure sensible à la chaleur qui est un thermostat, comme cela est montré sur la figure 6. De ce fait, les dimensions extérieures du dispositif de sécurité deviennent importantes et lorsqu'il est disposé entre des batteries de l'ensemble batterie, le dispositif de sécurité fait saillie au-delà de l'épaisseur du bloc de batterie comme on le montre sur la figure 5. Un ensemble bloc batterie avec une partie en saillie présente l'inconvénient qu'un espace particulier doit être prévu pour tenir les batteries.
Un autre inconvénient d'un ensemble batterie d'alimentation ayant une résistance chauffante fixée à l'extérieur du thermostat réside dans le fait que le nombre de parties, d'opérations de fabrication et le coût sont augmentés.
La présente invention a été conçue pour résoudre ces problèmes. Il est ainsi un objectif primaire de la présente invention de proposer un ensemble de batterie qui peut couper le courant de batterie dans des situations extrêmes, maintenir le dispositif de coupure sensible à la chaleur à l'état de coupure, avec un faible écoulement de courant, et également miniaturiser le dispositif de sécurité interne pour réduire le volume. Ces objectifs et autres de l'invention apparaîtront plus clairement de la description détaillée qui suit, se référant aux dessins annexés.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION
L'ensemble batterie de cette invention comprend une pluralité de batteries, une enveloppe extérieure pour loger les batteries, un dispositif de coupure sensible à la chaleur monté en série avec les batteries pour commuter à un état de coupure lorsque la température de batterie dépasse une température établie, un boîtier interne pour loger le dispositif de coupure sensible à la chaleur, et une résistance chauffante également contenue dans le boîtier interne. Le boîtier interne est monté dans l'espace enfermé par les batteries et enveloppe extérieure et conduit la chaleur de batterie au dispositif de coupure sensible à la chaleur qui s'y trouve. La résistance chauffante est montée en parallèle au dispositif de coupure sensible à la chaleur.
L'ensemble batterie de cette invention comprend une pluralité de batteries, une enveloppe extérieure pour loger les batteries, un dispositif de coupure sensible à la chaleur monté en série avec les batteries pour commuter à un état de coupure lorsque la température de batterie dépasse une température établie, un boîtier interne pour loger le dispositif de coupure sensible à la chaleur, et une résistance chauffante également contenue dans le boîtier interne. Le boîtier interne est monté dans l'espace enfermé par les batteries et enveloppe extérieure et conduit la chaleur de batterie au dispositif de coupure sensible à la chaleur qui s'y trouve. La résistance chauffante est montée en parallèle au dispositif de coupure sensible à la chaleur.
De plus, la résistance chauffante se trouve à l'intérieur du boîtier interne qui loge également le dispositif de coupure sensible à la chaleur. Ceci signifie que la résistance chauffante est thermiquement isolée par la double couche du boîtier interne et de l'enveloppe extérieure, pour réduire la perte de chaleur en raison de la radiation vers l'extérieur.
La résistance chauffante engendre la chaleur par effet Joule en raison du courant qui contourne le dispositif de coupure sensible à la chaleur lorsqu'il se trouve à l'état de coupure. La résistance chauffante est thermiquement connectée au dispositif de coupure sensible à la chaleur et est logée à l'intérieur du même boîtier interne. Le chauffage par effet
Joule de la résistance chauffante chauffe directement le dispositif de coupure sensible à la chaleur pour le maintenir à l'état de coupure.
Joule de la résistance chauffante chauffe directement le dispositif de coupure sensible à la chaleur pour le maintenir à l'état de coupure.
Supplémentairement, l'ensemble batterie de la présente invention peut contenir, de préférence, également une résistance d'arrêt forcé. La résistance d'arrêt ou de coupure forcée est montée en série avec le dispositif de coupure sensible à la chaleur et engendre de la chaleur par effet
Joule en raison de l'écoulement de courant aux batteries.
Joule en raison de l'écoulement de courant aux batteries.
Ceci chauffe le dispositif de coupure sensible à la chaleur qui est forcé à effectuer une commutation à l'état de coupure. La résistance d'arrêt forcé se trouve à l'intérieur du même boîtier que le dispositif de coupure sensible à la chaleur. A la fois la résistance chauffante et la résistance d'arrêt forcé qui sont logées dans le même boîtier intérieur avec le dispositif de coupure sensible à la chaleur assurent un chauffage par effet Joule du dispositif de coupure sensible à la chaleur. La résistance de coupure forcé peut chauffer un dispositif de coupure sensible à la chaleur à l'état de service et le commuter à l'état de coupure lorsqu'un courant excessif s'écoule aux batteries.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est une vue latérale et de dessus montrant un exemple de l'ensemble batterie selon l'état de la technique.
La figure 1 est une vue latérale et de dessus montrant un exemple de l'ensemble batterie selon l'état de la technique.
La figure 2 est un schéma des circuits de l'ensemble batterie montré sur la figure 1.
La figure 3 est un schéma des circuits d'un autre exemple d'un ensemble batterie selon l'état de la technique.
La figure 4 est une vue oblique de l'ensemble batterie avec la structure de circuit montrée sur la figure 3.
La figure 5 est une vue latérale et de dessus d'un ensemble de batterie avec la structure des circuits montrée sur la figure 3.
La figure 6 est une vue de dessus, frontale et de dessous du dispositif de sécurité contenu dans un ensemble batterie selon la figure 3.
La figure 7 est une vue latérale et de dessus d'un mode de réalisation d'un ensemble batterie selon la présente invention.
La figure 8 est un schéma des circuits de l'ensemble batterie selon la figure 7.
La figure 9 est une vue en coupe du dispositif de sécurité prévu dans un ensemble batterie ayant le schéma des circuits montré sur la figure 8.
La figure 10 est une vue en coupe latérale à plus grande échelle du dispositif de sécurité installé, montrant une partie de l'ensemble batterie.
La figure 11 est un schéma des circuits d'un autre mode de réalisation d'un ensemble batterie selon la présente invention.
La figure 12 est une vue en coupe du dispositif de sécurité prévu dans un ensemble batterie ayant le schéma des circuits montré sur la figure 11.
La figure 13 est un schéma des circuits d'encore un autre mode de réalisation de l'ensemble batterie selon la présente invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
L'ensemble batterie selon la présente invention est pourvu d'un boîtier interne monté à l'intérieur d'une enceinte entourée par des batteries et une enveloppe extérieure. Le boîtier interne comprend un dispositif de coupure sensible à la chaleur et une résistance chauffante, et la résistance chauffante est doublement recouverte dans le but d'une isolation thermique. La résistance chauffante est recouverte à la fois par l'enveloppe extérieure et le boîtier intérieur. Ceci réduit la radiation de chaleur par la résistance chauffante et permet un transfert efficace de la chaleur engendrée par la résistance chauffante au dispositif de coupure sensible à la chaleur.De plus, grâce à la résistance chauffante logée ensemble avec le dispositif de coupure sensible à la chaleur à l'intérieur du boîtier interne, le dispositif de coupure sensible à la chaleur peut être directement chauffé par le chauffage par effet Joule de la résistance chauffante. Ceci est dû au fait que le boîtier interne est disposé autour, mais non pas entre la résistance chauffante et le dispositif de coupure sensible à la chaleur.
L'ensemble batterie selon la présente invention est pourvu d'un boîtier interne monté à l'intérieur d'une enceinte entourée par des batteries et une enveloppe extérieure. Le boîtier interne comprend un dispositif de coupure sensible à la chaleur et une résistance chauffante, et la résistance chauffante est doublement recouverte dans le but d'une isolation thermique. La résistance chauffante est recouverte à la fois par l'enveloppe extérieure et le boîtier intérieur. Ceci réduit la radiation de chaleur par la résistance chauffante et permet un transfert efficace de la chaleur engendrée par la résistance chauffante au dispositif de coupure sensible à la chaleur.De plus, grâce à la résistance chauffante logée ensemble avec le dispositif de coupure sensible à la chaleur à l'intérieur du boîtier interne, le dispositif de coupure sensible à la chaleur peut être directement chauffé par le chauffage par effet Joule de la résistance chauffante. Ceci est dû au fait que le boîtier interne est disposé autour, mais non pas entre la résistance chauffante et le dispositif de coupure sensible à la chaleur.
Dans un ensemble batterie ayant cette structure, la conduction de chaleur à l'intérieur du boîtier interne de la résistance chauffante au dispositif de coupure sensible à la chaleur est améliorée et la dissipation de chaleur par radiation est réduite par la double couverture de l'enveloppe extérieure et du boîtier interne.
Dans un ensemble batterie accomplissant un chauffage efficace du dispositif de coupure sensible à la chaleur par le chauffage par effet Joule de la résistance chauffante, l'écoulement du courant de charge à la batterie lorsque le dispositif de coupure sensible à la chaleur est à l'état de coupure peut être réduit. Il n'y a aucune exigence de prévoir un chauffage par effet Joule par la résistance réchauffante lorsque le transfert de chaleur de la résistance chauffante au dispositif de coupure sensible à la chaleur se produit sans fuite. De ce fait, la valeur de la résistance chauffante peut être établie à une valeur élevée pour réduire le courant de charge et empêcher une surcharge lorsque le dispositif de coupure sensible à la chaleur est à l'état de coupure.
En se référant à l'ensemble batterie montré sur la figure 7, des batteries 7B sont alignées et montées en une rangée de quatre et les surfaces des batteries sont recouvertes par une enveloppe extérieure de tubes emmanchés à chaud. Les dimensions externes de l'ensemble batterie avec une enveloppe extérieure de tubes emmanchées à chaud peuvent être faible parce que les tubes sont minces. Cependant, bien que cela ne soit pas représenté, l'ensemble batterie selon cette invention peut également avoir une enveloppe extérieure réalisée en matière plastique. Une enveloppe extérieure en matière plastique présente la forme d'une boîte pour contenir une pluralité de batteries.
L'ensemble batterie selon la figure 7 est pourvu d'un dispositif de sécurité 7A disposé à l'intérieur de la région 711 enfermée en forme d'une auge et délimitée entre l'enveloppe extérieure 76 et les batteries 7B. Le dispositif de sécurité 7A comprend un dispositif de coupure sensible à la chaleur et la résistance chauffante, logés ensemble à l'intérieur du boîtier interne 74. La résistance chauffante logée ensemble avec le dispositif de coupure sensible à la chaleur à l'intérieur du boîtier interne 74 est thermiquement recouverte à la fois par l'enveloppe extérieure 76 et le boîtier interne 74 pour empêcher efficacement une dissipation par radiation de la chaleur. Le schéma des circuits correspondant à l'ensemble batterie selon la figure 7 est montré sur la figure 8. Dans l'ensemble batterie de ce schéma des circuits, le dispositif de coupure sensible à la chaleur 81 logé à l'intérieur du boîtier interne est monté en série avec les batteries 8B entre les batteries 8B et la borne de chargement 82. Le dispositif de sécurité 8A qui est relié à la borne de chargement 82 arrête le chargement lorsque la température de la batterie 8B augmente anormalement, en commutant le dispositif de coupure sensible à la chaleur 81 à son état de coupure. Pour empêcher un écoulement de courant excessif pendant la décharge de la batterie, un dispositif de sécurité est monté en série avec les batteries entre les batteries et la borne de chargement.
Comme cela est montré sur la figure 8, la résistance chauffante 83 qui est logée ensemble avec le dispositif de coupure sensible à la chaleur 81 dans le boîtier interne, est montée en parallèle avec le dispositif de coupure sensible à la chaleur 81. La résistance chauffante 83 empêche le dispositif de coupure sensible à la chaleur 81 de retourner à son état passant, une fois activée à son état de coupure. La résistance chauffante 83 maintien le dispositif de coupure sensible à la chaleur 81 à l'état de coupure par chauffage par effet Joule.
En se référant à la figure 9, la structure en coupe du dispositif de sécurité 9A est montrée. Le dispositif de sécurité 9A de cette figure utilise une bilame 91A dans le dispositif de coupure sensible à la chaleur 91. Le boîtier interne 94 enferme la résistance chauffante 93 maintenue en contact avec la bilame 91. Le boîtier interne 94 du dispositif de sécurité 9A montré sur cette figure est réalisé en matière plastique. Le boîtier interne en matière plastique 94 présente une forme tubulaire fermée à son extrémité gauche et ouvert à son extrémité droite sur la figure 9. Comme cela est montré sur la vue en coupe de la figure 10, le boîtier interne est disposé dans une région enfermée en forme d'une auge 1011 entre les batteries cylindriques 10B.De plus, le boîtier interne est pourvu de surfaces inclinées 104A sur les deux côtés pour permettre un contact de surface avec les batteries 10B sur une large zone. La figure 10 est une vue en coupe latérale à plus grande échelle de la région montrant le boîtier interne 104 monté dans l'enceinte 1011 entre les batteries 10B et l'enveloppe extérieure 106. Comme cela est montré par les flèches sur la figure 10, la chaleur engendrée par les batteries 10B est efficacement transmise au boîtier interne 104, qui est fermé ou en contact étroit avec les surfaces de batterie. Finalement, le boîtier interne montré sur la figure 10 présente une surface de fond réalisée dans un plan qui ne fait pas saillie hors de l'enveloppe extérieure de l'ensemble batterie.
Le boîtier interne 94 de la figure 9 comprend un contact fixe 97 disposé à l'intérieur de sa surface de fond.
L'extrémité droite du contact fixe 94 fait saillie hors du boîtier interne 94. Le contact mobile 98 de la bilame 91A est, par son extrémité droite, fixé à l'intérieur du boîtier interne 94 et est par son extrémité gauche disposé de façon à permettre son mouvement à l'intérieur du boîtier interne 94.
Le contact électrique entre l'extrémité gauche du contact mobile 98 et l'extrémité gauche du contact fixe 94 est fixé à l'intérieur du boîtier interne 94. L'extrémité droite du contact mobile 98 est fixée à l'intérieur du boîtier interne 94 en étant disposée en sandwich sur un côté entre la résistance chauffante 93 et le matériau isolant 910. Le contact mobile 98 de la bilame 91A est connecté à un ruban conducteur 99 qui fait saillie hors de l'extrémité droite du boîtier interne 94. L'ouverture à l'extrémité droite du boîtier interne 94 à partir duquel le ruban conducteur 99 et le contact fixe 97 font saillies est également fermée par un matériau isolant 910.
Le contact mobile 98 de la bilame 91A est normalement en contact avec le contact fixe 97, d'où résulte l'état de service. Cependant, lorsque chauffé au-delà d'une température prédéterminée, le contact mobile 98 se déplace pour ouvrir le contact en établissant l'état de coupure. La résistance chauffante 93 qui maintient le dispositif bimétallique de coupure sensible à la chaleur 91 à l'état de coupure est disposée entre les contacts de la bilame 91A. La résistance chauffante 93 a une valeur qui a été ajustée par la quantité de carbone imprégnée dans la matière de liant de la résistance. Cependant, un mince fil de résistance élevé tel que du nichrome peut être également utilisé comme résistance chauffante.La valeur de la résistance chauffante est dimensionnée pour être suffisamment faible pour permettre le chauffage par effet Joule de maintenir la bilame à l'état de coupure et suffisamment grande pour établir un courant qui ne surcharge pas les batteries. La disposition de la résistance chauffante 93 entre les contacts de la bilame 91A, comme montré sur la figure 9, permet le chauffage le plus efficace de la bilame 91A par la résistance chauffante 93.
L'extrémité droite du boîtier interne 94 du dispositif de sécurité selon la figure 9, est fermée par le contact fixe 97, le matériau isolant 910, et le ruban conducteur 99.
L'ensemble batterie avec le boîtier intérieur ainsi fermé qui loge à la fois le dispositif de coupure sensible à la chaleur et la résistance chauffante présente la caractéristique que la radiation de la chaleur par le boîtier interne est efficacement empêchée et que le dispositif de coupure sensible à la chaleur est efficacement chauffé par la résistance chauffante. Ceci est dû au fait que l'air à l'intérieur du boîtier interne ne circule pas vers l'extérieur. Cependant, il n'est pas toujours nécessaire que le boîtier interne présente une structure étanche à l'air.
Même en permettant quelques fuites en raison du chauffage et de l'expansion de l'air à l'intérieur du boîtier interne, le système est suffisamment protégé contre la ventilation et la radiation thermique par la résistance chauffante est efficacement empêchée. De façon claire, cependant, le boîtier interne peut également avoir une structure étanche à l'air sans fuite. Un boîtier complètement étanche à l'air doit être conçu avec une résistance suffisamment élevée pour empêcher une rupture suite à une haute pression d'air à l'intérieur résultant d'une augmentation de la température et d'une expansion thermique.
Si le boîtier interne qui est monté à l'intérieur d'une zone enfermée de l'ensemble batterie est réalisé en matière plastique, il a des propriétés isolantes. Un boîtier interne en matière plastique isolante peut être mis en contact direct avec le boîtier externe d'une batterie, et les contacts internes et le ruban conducteur peuvent être en contact avec le boîtier enfermant. Cependant, dans l'ensemble batterie selon l'invention, le boîtier interne ne doit pas nécessairement être en matière plastique. Le boîtier interne peut également être réalisé en métal. Cependant, un boîtier interne métallique doit être en contact avec un boîtier de batterie par l'intermédiaire d'une matière isolante, et les contacts internes et le ruban conducteur doivent être disposés à travers la matière isolante à l'intérieur du boîtier interne.Un boîtier interne métallique est caractérisé par une conduction thermique exceptionnelle.
En se tournant maintenant à l'ensemble batterie montré sur la figure 11, on constate qu'une résistance de coupure ou d'arrêt forcé 115 est montée en série avec le dispositif de coupure sensible à la chaleur 111. Un dispositif de sécurité lîA comprenant une résistance d'arrêt forcé 115 est montée à l'intérieur d'une enceinte entre les batteries et l'enveloppe extérieure de la même manière que les ensembles batterie montrés précédemment aux figures 7 et 10. Comme montré sur la figure 12, la résistance d'arrêt ou de coupure forcée 125 est montée en série avec le dispositif de coupure sensible à la chaleur 121, qui est une bilame 121A, et est située, ensemble avec le dispositif de coupure sensible à la chaleur 121 et la résistance chauffante 123 à l'intérieur du boîtier interne 124.La résistance d'arrêt forcé 125 chauffe la bilame 121A par chauffage par effet Joule pour la forcer à effectuer une commutation à l'état de coupure. Lorsqu'un courant excessif s'écoule aux batteries, il s'écoule également à travers la résistance de coupure forcée 125 en produisant de la chaleur par effet Joule. Le dispositif de coupure sensible à la chaleur qui est la bilame 121A est chauffé par ce chauffage par effet Joule et se met hors service. Dans ce dispositif de sécurité 12A, le disjoncteur bimétallique ou la bilame 121A est chauffé par le courant de batterie 12B. Par conséquent, un ensemble batterie comprenant ce dispositif de sécurité 12A présente la caractéristique que la bilame 121A se commute à l'état de coupure pour protéger les batteries lorsqu'un courant excessif s'écoule à travers les batteries.
Un chauffage efficace de la bilame 121A par la résistance de coupure forcée 121 est assuré en le montant en série entre le contact mobile 128 et le ruban conducteur 129.
Ceci assure un chauffage par effet Joule du contact mobile 128 de la bilame 121A. Une chute de tension résulte de l'écoulement du courant à travers la résistance d'arrêt forcé 125. De ce fait, la valeur de la résistance d'arrêt forcé 121 doit être aussi faible que possible. Cependant, si la valeur de la résistance d'arrêt forcé 125 est trop faible, son chauffage par effet Joule sera également faible rendant ainsi impossible un chauffage efficace de la bilame. La valeur de la résistance de coupure forcée 125 est optimisée en prenant en compte la capacité de batterie, la chute de tension et la quantité de chaleur par effet Joule demandée.
Dans le dispositif de sécurité 12A montré sur la figure 12, la résistance d'arrêt forcé 125 est disposée entre le ruban conducteur 129 et le contact mobile 128 de la bilame 121A du dispositif de coupure sensible à la chaleur 121.
Comme pour la résistance chauffante 123, un liant remplit de carbone ou un fil résistif peut être utilisé comme résistance d'arrêt forcé 121. Dans le dispositif de sécurité 12A de la figure 12, la résistance d'arrêt forcé 125 est en contact direct avec la bilame 121A. Cette configuration assure une conduction efficace de la chaleur par effet Joule de la résistance d'arrêt forcé 121 à la bilame 121A.
Un ensemble batterie comprenant un dispositif de sécurité configuré comme montré sur la figure 12 transfère efficacement la chaleur de la résistance d'arrêt forcé 121 au dispositif de coupure sensible à la chaleur 121 en permettant une commutation rapide à l'état de coupure. Par conséquent, ce type d'ensemble batterie présente la caractéristique que, lorsqu'un courant de batterie excessif s'écoule, par exemple lorsqu'une batterie est court-circuitée, le dispositif de coupure sensible à la chaleur est activé pour couper le courant de batterie pour protéger les batteries.
La résistance d'arrêt forcé peut effectivement chauffer le dispositif de coupure sensible à la chaleur parce que, ensemble avec la résistance chauffante, elle est thermiquement recouverte doublement par l'enveloppe extérieure et le boîtier interne. De ce fait, la valeur de la résistance d'arrêt forcé peut être faible et le temps d'activation du dispositif de coupure sensible à la chaleur peut être court. Ceci réduit la perte en raison de la chute de tension sur la résistance d'arrêt forcé, supplémentairement à l'accomplissement d'une activation fiable du dispositif de coupure sensible à la chaleur.
En se tournant finalement à l'ensemble batterie montré sur la figure 13, la résistance chauffante 133 est un dispositif du type PTC 133A. En se référant à la vue en coupe de la figure 9, la résistance chauffante 93 est un dispositif du type PTC. Le dispositif PTC 133A est un dispositif qui augmente rapidement la résistance lorsque la température est augmentée. Par conséquent, quand le dispositif de coupure sensible à la chaleur, bimétallique 131 atteint sa température d'activation, le dispositif PTC (coefficient de température positif) 133A a une résistance qui augmente également. Lorsque la bilame produit la commutation à l'état de coupure, un chauffage par effet Joule considérable résulte du courant s'écoulant maintenant à travers le dispositif PTC.
Ceci chauffe la bilame en la maintenant à l'état de coupure.
Lorsque la bilame n'est pas activée et est à l'état de service, la résistance du dispositif PTC est extrêmement faible. De ce fait, lorsque le contact bimétallique est fermé à l'état de conduction, du courant de batterie s'écoule à travers la combinaison en parallèle de la bilame et du dispositif PTC. Etant donné que la résistance du contact bimétallique fermé est beaucoup plus faible que celle du dispositif PTC, la plus grande partie du courant s 'écoule à travers le contact bimétallique. Cependant, lorsque la résistance de la bilame augmente en raison d'un problème tel qu'une résistance de contact, le courant de batterie sera dévié à travers le dispositif PTC. Ce système présente la caractéristique que l'ensemble batterie peut toujours être utilisé même avec un problème de contact bimétallique.
Dans un ensemble batterie pourvu d'un boîtier intérieur logeant à la fois une bilame et un dispositif PTC comme décrit plus haut, la résistance du dispositif PTC devient extrêmement élevée en engendrant un chauffage par effet Joule significatif pour un courant donné lorsque la bilame atteint sa température d'activation. Cet effet, en synergie avec le positionnement du dispositif PCT entre les contacts bimétalliques, produit un chauffage de la bilame extrêmement efficace. Par conséquent, ce système présente la caractéristique que le contact bimétallique est empêché efficacement de revenir à son état de fermeture par un écoulement de courant faible à travers le dispositif PTC.
Dans les modes de réalisation ci-dessus, la résistance chauffante et la résistance de coupure forcée sont logées dans le même boîtier interne en contact direct avec le dispositif de coupure sensible à la chaleur. Ce type de dispositif de sécurité assure un transfert le plus efficace de la chaleur Joule de la résistance chauffante et de la résistance d'arrêt forcé au dispositif de coupure sensible à la chaleur. Cependant, l'ensemble batterie selon la présente invention ne nécessite pas nécessairement que la résistance chauffante et la résistance d'arrêt forcé soient toujours fixées en contact direct avec le dispositif de coupure sensible à la chaleur.Par exemeple, bien que cela ne soit pas illustré, la résistance chauffante ou la résistance de coupure forcée et le dispositif de coupure sensible à la chaleur peuvent être en proximité étroite d'un matériau conducteur thermique tel qu'un métal ou une matière plastique disposé entre ceux-ci pour conduire la chaleur Joule au dispositif de coupure sensible à la chaleur.
Comme la présente invention peut être mise en oeuvre de différentes manières sans sortir de l'esprit ou des caractéristiques essentielles, les présents modes de réalisation sont de ce fait illustratifs et non limitatifs parce que l'étendue de l'invention est définie par les revendications annexées plutôt que par les descriptions qui les précèdent, et toutes les modifications qui tombent à l'intérieur du cadre et des limitations des revendications, ou des équivalents de ces limites se trouvent ainsi englobées par les revendications.
Claims (21)
1. Ensemble batterie caractérisé en ce qu'il comprend
(a) une pluralité de batteries (7B)
(b) une enveloppe extérieure (76) qui contient les batteries (7B)
(c) un dispositif de coupure sensible à la chaleur (81) monté en série avec les batteries qui se commutent à un état de coupure lorsque la température de batterie dépasse une valeur prédéterminée
(d) un boîtier interne (74) qui est placé à l'intérieur d'une enceinte (711) entourée par les batteries (7B) et l'enveloppe extérieure (76), qui contient le dispositif de coupure sensible à la chaleur (81), et qui conduit la chaleur des batteries au dispositif de coupure sensible à la chaleur
et
(e) une résistance chauffante (83) qui est montée en parallèle avec le dispositif de coupure sensible à la chaleur (81), prévue à l'intérieur du boîtier interne (74) qui loge le dispositif de coupure sensible à la chaleur, qui est recouvert par le boîtier interne (74) et l'enveloppe externe (76) pour assurer une double isolation thermique, et qui est thermiquement relié au dispositif de coupure sensible à la chaleur (81) de façon que la chaleur par effet Joule engendrée par le courant contournant le dispositif de coupure sensible à la chaleur lorsque celui-ci est à l'état de coupure, est utilisée pour chauffer le dispositif de coupure sensible à la chaleur (81) et le maintenir à l'état de coupure.
2. Ensemble batterie selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier interne qui loge le dispositif de coupure sensible à la chaleur et la résistance chauffante est placée à l'interieur d'une enceinte en forme d'auge formée par l'enveloppe extérieure et les batteries cylindriques arrangées en ligne.
3. Ensemble batterie selon la revendication 2, caractérisé en ce que le boîtier interne est pourvu de surfaces inclinées sur les deux côtés, qui viennent en contact avec les surfaces des batteries arrangées en ligne à l'intérieur de l'enveloppe extérieure.
4. Ensemble batterie selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier interne a une structure fermée.
5. Ensemble batterie selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier interne est réalisé en matière plastique.
6. Ensemble batterie selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure est formée par une série de tubes emmanchés à chaud.
7. Ensemble batterie selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure est réalisée en matière plastique.
8. Ensemble batterie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de coupure sensible à la chaleur est une bilame.
9. Ensemble batterie selon la revendication 8, caractérisé en ce que la résistance chauffante est montée entre les contacts de la bilame.
10. Ensemble batterie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la résistance chauffante est un dispositif du type à coefficient de température progressif (PTC).
11. Ensemble batterie caractérisé en ce qu'il comprend
(a) une pluralité de batteries
(b) une enveloppe extérieure qui contient des batteries
(c) un dispositif de coupure sensible à la chaleur monté en série avec des batteries qui se commutent à un état de coupure lorsque la température de batterie excède une valeur donnée
(d) un boîtier interne qui est placé à l'intérieur d'une enceinte entourée par les batteries et l'enveloppe extérieure, qui enferme le dispositif de coupure sensible à la chaleur et qui conduit la chaleur à partir des batteries au dispositif de coupure sensible à la chaleur située à l'intérieur
(e) une résistance chauffante qui est montée en parallèle avec le dispositif de coupure sensible à la chaleur et enfermée à l'intérieur du boîtier interne qui loge le dispositif de coupure sensible à la chaleur, qui est recouvert par le boîtier interne et l'enveloppe extérieure pour s'assurer une double isolation thermique et qui est thermiquement connecté au dispositif de coupure sensible à la chaleur de façon que la chaleur Joule engendrée par le courant contournant le dispositif de coupure sensible à la chaleur lorsqu'il est à l'état de coupure, est utilisé pour chauffer le dispositif de coupure sensible à la chaleur et le maintenir à l'état de coupure ; et
(f) une résistance d'arrêt forcé qui est montée en série avec le dispositif de coupure sensible à la chaleur, enfermée à l'intérieur du boîtier interne logeant le dispositif de coupure sensible à la chaleur et qui est recouvert par le boîtier interne et l'enveloppe externe pour assurer une double isolation thermique et qui force le dispositif de coupure sensible à la chaleur de se commuter à l'état de coupure en engendrant la chaleur Joule due à l'écoulement de courant aux batteries.
12. Ensemble batterie selon la revendication 11, caractérisé en ce que le boîtier interne qui loge le dispositif de coupure sensible à la chaleur, la résistance chauffante et la résistance d'arrêt forcé est installé à l'intérieur d'une enceinte en forme d'une auge formée par l'enveloppe extérieure et les batteries cylindriques arrangées en ligne.
13. Ensemble batterie selon la revendication 12, dans lequel le boîtier interne est pourvu de surfaces inclinées sur les deux côtés qui viennent en contact avec les surfaces des batteries arrangées en ligne à l'intérieur de l'enveloppe extérieure.
14. Ensemble batterie selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que le boîtier interne a une structure fermée.
15. Ensemble batterie selon l'une des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que le boîtier interne est réalisé en matière plastique.
16. Ensemble batterie selon l'une des revendications 11 à 15, caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure est formée par une série de tubes emmanchés à chaud.
17. Ensemble batterie selon l'une des revendications 11 à 15, caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure est réalisée en matière plastique.
18. Ensemble batterie selon l'une des revendications 11 à 17, caractérisé en ce que le dispositif de coupure sensible à la chaleur est une bilame.
19. Ensemble batterie selon la revendication 18, caractérisé en ce que la résistance chauffante est montée entre les contacts de bilame.
20. Ensemble batterie selon l'une des revendications 11 à 19, caractérisé en ce que la résistance chauffante est un dispositif dit type à coefficient de température progressive (PTC).
21. Ensemble batterie selon l'une des revendications 11 à 20, caractérisé en ce que la résistance d'arrêt forcé est enfermée à l'intérieur du boîtier interne de telle façon qu'il vienne directement en contact avec le dispositif de coupure sensible à la chaleur.
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