FR2737605A1 - Commutateur de mise en court-circuit active thermiquement destine a un element de batterie - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un commutateur de mise en court-circuit activé thermiquement destiné à être disposé en parallèle sur un élément de batterie et présentant un premier (6) et un deuxième (3) éléments de contact qui sont distincts des électrodes d'une diode, et un moyen (45) activable thermiquement de mise en court-circuit du premier (6) et du deuxième (3) éléments de contact. Le premier et le deuxième éléments de contact présentent une première (6) et une deuxième (3) régions qui sont l'une en face de l'autre, et ledit moyen activable thermiquement (45) est lié mécaniquement au premier élément de contact (6).

Description

COMMUTATEUR DE MISZ EN COURT-CIRCUIT ACTIVE THERNIQUEMENT
DESTINE A UN ELEMENT DE BATTERIE
La présente invention a pour objet un commutateur de mise en court-circuit activé thermiquement destiné à être disposé en parallèle sur un élément de batterie et présentant un premier et un deuxième éléments de contact qui sont distincts des électrodes d'une diode, et un moyen activé thermiquement de mise en court-circuit du premier et du deuxième éléments de contact, le commutateur présentant un premier état dans lequel il n'est pas activé et un deuxième état dans lequel il est activé et forme un court-circuit entre le premier et le deuxième éléments de contact.
Un grand nombre de solutions permettant la mise en oeuvre d'un commutateur de mise en court-circuit activé thermiquement disposé en parallèle sur un élément de batterie ont été proposées par le passé.
En particulier, un certain nombre de solutions mettent à profit le fait que, lorsqu'un élément de batterie devient défectueux et entraîne la mise de celuici en circuit ouvert, il est généralement prévu une diode en dérivation permettant de faire passer le courant qui traverse les autres éléments de batterie en série avec élément défectueux.
Le passage du courant dans cette diode produit un échauffement de la diode et un premier type de commutateur utilise cette élévation de température pour réaliser un court-circuit directement entre l'anode et la cathode de la diode.
C'est ainsi par exemple que le Brevet Européen
EP-173 690 (HUGHES AIRCRAFT COMPANY) propose de mettre en court-circuit les électrodes d'une diode de dérivation, soit en faisant couler par effet de mèche une préforme de brasure venant court-circuiter les contacts, soit en produisant une déformation mécanique d'une électrode plaquée contre la diode et venant réaliser un court circuit avec une autre électrode sur la périphérie de la diode.
Le Brevet US-3 213 345 (MALLORY) propose une diode de dérivation présentant une électrode rappelée élastiquement vers la périphérie du boîtier dans une position de court-circuit et qui est soudée sur la diode par une soudure dont la fusion est provoquée par le passage d'un courant élevé à travers la diode de manière à provoquer le court-circuit désiré.
Enfin, la Demande de Brevet allemand
DE-1 613 968 (BROWN BOVERI) propose un dispositif comportant deux diodes tête-bêche, qui est court-circuité par fusion d'un alliage en cas de passage d'un courant de dérivation, le court-circuit s'effectuant dans une cavité située à la partie inférieure de la diode et venant produire un court-circuit à la périphérie de celle-ci.
Chacune des solutions décrites ci-dessus présente l'inconvénient d'être dépendante de la forme particulière des électrodes de la diode. Ainsi, le Brevet
Européen EP-173 690 réalise un court-circuit sur une couronne constituant le'pourtour de la diode, ce qui fait qu'il est difficile d'obtenir un contact fiable, présentant une faible résistance ohmique, et permettant le passage d'un courant nominal élevé. Le Brevet
US-3 213 345 ne permet d'obtenir qu'un contact très ponctuel puisque l'électrode élastique soudée sur la diode ne peut pas avoir de dimensions très importantes.
Enfin, la solution proposée dans la Demande de Brevet allemand DE-1 613 968 dépend également étroitement de la géométrie de la diode en particulier pour pouvoir réaliser une étanchéité à la périphérie de celle-ci, et elle implique également que la diode reste en position verticale, l'écoulement s'effectuant par gravité. Cette dernière solution est en particulier inapplicable à un système embarqué sur un satellite.
La Demande de Brevet Européen EP-226 360 (POWERPLEX TECHNOLOGIES) décrit un commutateur qui relève du premier type précité et qui met en oeuvre une diode
Zener en dérivation sur une cellule constituant un élément de batterie. En cas de défaut de l'élément de batterie, tout le courant de la batterie circule à travers la diode Zener par fusion de celle-ci dans la mesure où le boîtier de la diode n'est pas détérioré.
Cette mise en court-circuit met en oeuvre un mécanisme qui n'est pas bien connu, ce qui rend difficile en pratique de contrôler la valeur de la résistance de contact et en particulier la reproductibilité de celleci.
I1 résulte de ce qui précède que la mise en oeuvre de commutateurs de court-circuit du premier type produisant un court-circuit direct entre les électrodes d'une diode de dérivation, pour séduisante qu'elle soit, présente des inconvénients et/ou des limitations de mise en oeuvre pratique assez importants.
Un deuxième type de commutateur réalise un court-circuit directement sur la cellule ou élément de batterie.
La Demande de Brevet PCT WO 88/00400 (HUGHES
AIRCRAFT COMPANY) propose ainsi la mise en oeuvre d'une électrode soluble dans l'électrolyte de la cellule. Cette solution apparaît de mise en oeuvre difficile, le courtcircuit désiré étant obtenu par un dépôt sur l'électrode de nickel. En outre, la valeur ohmique du contact du court-circuit et la possibilité de faire passer des courants élevés ne sont pas assurées.
Un troisième type de commutateur réalise un court-circuit sans court-circuiter directement les contacts de diodes de dérivation. De tels commutateurs, qui peuvent être éventuellement raccordés aux électrodes d'une diode de dérivation, sont également décrits dans un certain nombre de publications antérieures.
La Demande de Brevet US-5 025 119 (HUGHES
AIRCRAFT) décrit un commutateur de court-circuit mettant en oeuvre un contact à lame élastique auto-soudable commandé par une bobine électromagnétique. Ceci implique qu'un capteur détecte le mauvais fonctionnement de l'élément de batterie et vienne activer la bobine électromagnétique. En d'autres termes, le fonctionnement de ce dispositif dépend de la fiabilité d'un circuit extérieur d'où des problèmes de qualification pour un système embarqué sur un satellite qui doit pouvoir être efficace pour des missions très longues, par exemple dépassant cinq années, et pouvant atteindre quinze années.
La Demande de Brevet Européen EP-372 823 (HUGHES AIRCRAFT) décrit un dispositif de mise en courtcircuit qui est branché en parallèle avec une diode de dérivation d'un élément de batterie et qui est commandé par un commutateur thermique qui lui-même actionne par relais un contact principal qui est capable de supporter le passage de tout le courant traversant les éléments de batterie qui sont disposés en série avec l'élément défectueux. Comme dans le cas précédent, la mise en oeuvre dépend de la fiabilité de plusieurs composants électroniques.
Le Brevet des Etats-Unis US-4 061 955 appartenant à l'Etat américain (NASA) décrit un dispositif de court-circuit qui comporte un dispositif semi-conducteur de détection de défaut couplé à un relais. Comme précédemment, ce dispositif présente les inconvénients de fiabilité liés au dispositif électronique de détection de défaut.
Enfin, le Brevet des Etats-Unis US-4 252 869 (DOW CHEMICAL) décrit un dispositif de court-circuit entre deux électrodes, une électrode centrale et une électrode concentrique à celle-ci, lorsqu'un échauffement provoqué par le passage de courant en cas de défaut d'une cellule d'un élément de batterie provoque la brisure d'une ampoule contenant un liquide conducteur qui vient former un court-circuit entre les deux électrodes précitées. Ce dispositif ne peut fonctionner que sous l'action de la gravité et n'est pas utilisable en état d'apesanteur dans une installation embarquée sur un satellite.
La présente invention a pour objet un commutateur de mise en court-circuit activé thermiquement destiné à être disposé en parallèle sur un élément de batterie présentant un premier et un deuxième éléments de contact qui sont distincts des électrodes d'une diode, c'est-à-dire du troisième type précité, et qui permet d'obtenir un fonctionnement fiable, sans électronique annexe, et d'établir un contact de court-circuit de faible valeur ohmique et susceptible d'être traversé par un courant élevé et qui en outre soit susceptible d'être utilisé dans un satellite, c'est-à-dire d'une part en état d'apesanteur, et d'autre part en assurant un service fiable pendant une longue durée correspondant à celle d'une mission embarquéé, par exemple de cinq à quinze ans.
Le commutateur de mise en court-circuit selon l'invention est dans ce but caractérisé en ce que le premier et le deuxième éléments de contact présentent une première et une deuxième régions qui sont 1 'une en face de l'autre, et en ce que ledit moyen activable thermiquement est lié mécaniquement au premier élément de contact au moins dans ledit premier état du commutateur.
La disposition face à face de la première et de la deuxième régions de contact permet d'assurer une bonne surface de contact et une bonne qualité de contact.
Le moyen activable thermiquement étant lié mécaniquement au premier élément de contact, la mise en court-circuit désirée est obtenue simplement par échauffement du moyen activable thermiquement indépendamment de toute électronique annexe. Le dispositif selon l'invention met ainsi en oeuvre des phénomènes mécaniques et/ou physiques simples qui permettent d'assurer une fiabilité satisfaisante du commutateur même dans le cas de missions de longue durée.
Selon une première variante, le moyen de mise en court-circuit comporte un élément métallique à mémoire de forme constituant ledit moyen activable thermiquement ainsi qu'un élément de retenue du premier élément de contact, l'élément de retenue étant susceptible de se déplacer sous l'action de l'élément métallique à mémoire de forme entre une première position correspondant au premier état du commutateur et une deuxième position correspondant au deuxième état du commutateur.
Le premier élément de contact comporte avantageusement un contact flexible ayant une première extrémité fixe et une deuxième extrémité mobile.
L'élément métallique à mémoire de forme présente alors une forme allongée et présente une première extrémité fixe et une deuxième extrémité logée dans un élément basculant ayant une région de blocage qui maintient en place ladite deuxième extrémité au moins dans le premier état du commutateur. En particulier, l'élément métallique à mémoire de forme est avantageusement un fil formant un
U bouclé autour de l'élément basculant. De la sorte, le chauffage du fil est aisément assuré puisque les deux extrémités du fil sont accessibles à la première extrémité fixe.
La deuxième extrémité du premier élément de contact est avantageusement fixée à la région de blocage de l'élément basculant. Selon un mode de réalisation préféré de cette variante, l'élément basculant comporte un ressort disposé de manière à appliquer une force de contact entre le premier et le deuxième éléments de contact, dans le deuxième état du commutateur.
Selon une deuxième variante, le premier élément de contact comporte une chambre cylindrique contenant une masse conductrice déformable en contact avec la paroi intérieure de la chambre cylindrique, la masse conductrice constituant ladite première région du premier élément de contact, et la chambre cylindrique comporte une portion résiduelle qui est située à l'opposé du deuxième élément de contact, et qui est remplie d'un matériau thermiquement expansible constituant ledit moyen activable thermiquement, dont l'expansion sous l'action de la chaleur a pour effet de déplacer en la déformant la masse conductrice déformable pour atteindre le deuxième état, réalisant un contact entre le premier et le deuxième éléments de contact. La masse conductrice déformable est par exemple en indium.Le matériau thermiquement expansible est de préférence une cire. I1 est avantageux que le dispositif comporte un joint d'étanchéité disposé entre le matériau thermiquement expansible et la masse conductrice déformable.
La chambre cylindrique peut être réalisée en matériau électriquement conducteur.
Le deuxième élément de contact peut comporter un doigt s'étendant longitudinalement en direction de la masse déformable et le premier élément de contact peut comporter un élément présentant une région cylindrique entourant le doigt et espacée de celui-ci, le courtcircuit du deuxième état étant obtenu par extrusion de la masse déformable à travers la région cylindrique.
L'extrémité de la région cylindrique tournée vers la masse déformable présente de préférence un évasement s'élargissant en direction de la masse déformable, de manière à former un chanfrein favorable à l'extrusion de la masse déformable.
Selon une troisième variante, le premier élément de contact comporte un logement dans lequel est disposée une masse métallique constituant ledit moyen activable thermiquement, et la première et la deuxième régions du premier et du deuxième éléments de contact sont séparées par une cavité dont la hauteur est inférieure à la hauteur du dôme liquide que tendrait à former dans un espace libre la masse métallique logée dans le premier élément de contact. De la sorte, la fusion de la masse métallique logée dans le premier élément de contact permet un accrochage par capillarité au deuxième élément de contact, et donc un court-circuit d'excellente qualité ohmique.
I1 est avantageux que le logement comporte une couronne annulaire et une face plane s'inscrivant dans la couronne annulaire et faisant face au deuxième élément de contact.
Selon un mode de réalisation préféré de cette troisième variante, le logement comporte un contour externe revêtu d'un matériau non mouillable par ladite masse métallique lorsque celle-ci est dans un état liquide. Ceci permet de diriger préférentiellement la formation de la goutte de liquide en direction du deuxième élément de contact.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui va suivre, en liaison avec les dessins ci-annexés dans lesquels
- la figure 1 représente une vue de dessus de la première variante de l'invention
- la figure 2 représente une vue en coupe longitudinale d'une deuxième variante de l'invention
- et la figure 3 représente une vue en coupe longitudinale partielle d'une troisième variante de l'invention.
Les engins spatiaux en particulier les satellites, utilisent des batteries nickel-hydrogène qui ont progressivement pris le pas sur les batteries nickelcadmium. Les batteries nickel-hydrogène présentent une plus longue durée de vie et une plus grande énergie spécifique (de l'ordre de 200 kJ/kg). Une cellule formant un élément de batterie présente une tension nominale de 1,24 V, ce qui fait que pour obtenir une tension nominale de 28 V pour l'alimentation d'un engin spatial, on met en série entre 20 et 30 cellules élémentaires. Chaque cellule élémentaire est pressurisée à l'hydrogène avec une pression qui peut atteindre 40 bars. La possibilité d'une fuite d'hydrogène est en particulier une cause significative de défaillance d'une cellule qui entraîne la mise de celle-ci en circuit ouvert.C'est pour cela qu'il est prévu, de manière classique, d'utiliser un commutateur de mise en court-circuit pour chaque cellule pour éviter de compromettre le fonctionnement de l'ensemble de la batterie en cas de défaillance d'une seule ou de plusieurs cellules individuelles.
Un commutateur de mise en court-circuit doit être capable de faire passer des courants élevés tout en dissipant une très faible puissance, c'est-à-dire en assurant une très faible résistance de contact. En outre, il doit pouvoir rester à l'état ouvert pendant la durée d'une mission, par exemple 5 à 15 ans, et il peut avoir à rester à l'état fermé pendant la durée totale d'une mission, soit donc également de 5 à 15 ans.
Les éléments critiques sont donc la fiabilité, la masse et la dissipation thermique lors du passage de courants élevés.
Comme on l'a indiqué ci-dessus, les problèmes de fiabilité sur une longue période pendant laquelle le dispositif pourrait ne pas du tout être activé donc contrôlé interdisent une mise en oeuvre de circuits annexes qui seraient susceptibles d'une défaillance imprévisible.
C'est pourquoi la présente invention propose de s'orienter vers des dispositifs mettant en oeuvre des phénomènes mécaniques et/ou physiques simples et ne dépendant pas de l'état d'apesanteur ou le cas échéant de très faible pesanteur dans lequel se trouve l'engin spatial.
Des configurations typiques de satellite sont données ci-dessous à titre d'exemples
1) un satellite de télécommunication géostationnaire comportant deux batteries nickelhydrogène et pour lequel une déconnexion temporaire d'une batterie peut être acceptée.
2) un satellite de télécommunication géostationnaire ne comportant qu'une seule batterie nickel-hydrogène. Seules des interruptions très brèves peuvent être tolérées.
3) un satellite d'observation terrestre à orbite basse de période 90 mn présentant une période d'éclipse de 35 mn à chaque orbite et qui est équipé de quatre batteries nickel-hydrogène. Les batteries fournissent du courant pendant la période d'éclipse (35 mn) et sont rechargées pendant le reste de l'orbite (55 mn).
La durée de'vie du système en orbite est de 5 ans en orbite basse et de 15 ans en orbite géostationnaire. Ceci correspond respectivement à 41000 et à 5500 cycles de charge/décharge.
La charge des batteries s'effectue par des capteurs solaires en réseau comportant un certain nombre de cellules disposées en série et qui fonctionnent dans la partie de courant constant de leur courbe caractéristique. Un régulateur de charge de batterie permet d'utiliser le réseau de capteur solaire lorsque sa puissance est élevée et permet de recharger la ou les batteries.
Par exemple, pour les satellites géostationnaires, on utilise une batterie de capacité de 150 Ah présentant un temps de charge de 10 heures à un courant de 12,4 A et un temps de décharge de 72 mn à un courant nominal de 94 A. Pour un satellite à orbite basse, on peut par exemple utiliser une batterie de capacité 75 Ah dont le temps de charge est de 60 mn avec un courant de charge de 35 A et dont le temps de décharge est de 30 mn avec un courant nominal de 50 A.
La solution conventionnelle pour dériver une cellule de batterie met en oeuvre trois diodes en série et en direct dans le sens de la charge de la batterie en parallèle avec la cellule, et/ou une diode en direct dans le sens de la décharge en parallèle avec la cellule.
Les dispositifs de l'Art Antérieur analysés en introduction de la présente Demande de Brevet permettent en cas de défaillance d'une cellule de réaliser un courtcircuit véritable de celle-ci après un certain temps de réponse pendant lequel le passage du courant a cependant pu être maintenu lorsque les montages à diode précités sont mis en oeuvre.
L'invention propose un commutateur de mise en court-circuit qui permet de passer des courants élevés à faible dissipation thermique grâce à la faible résistance de contact que procure la disposition géométrique selon l'invention, grâce à laquelle un contact ohmique est obtenu de manière frontale par déplacement linéaire.
D'autre part, selon l'invention, le moyen activable thermiquement est lié mécaniquement à un des éléments de contact, ce qui permet de s'affranchir de systèmes de déclenchement impliquant des éléments extérieurs, tels que les systèmes de déclenchement électronique.
La figure 1 représente une première variante de l'invention mettant en oeuvre un fil métallique 45 à mémoire de forme. On rappelera que un métal à mémoire de forme est susceptible d'un changement d'état lorsqu'il est porté à une température supérieure à une température donnée. Dans l'état final, le matériau présente des dimensions inférieures à celles qu'il présentait dans l'état initial, et en particulier pour un fil métallique, cela correspond à une contraction linéaire.
Le dispositif représenté à la figure 1 présente une plaquette 1 sur laquelle sont fixées des plaques supports 2 et 5 par l'intermédiaire de vis respectivement 4 et 7. La plaque support 2 présente un contact fixe 3 en forme de demi-sphère alors que la plaque support 5 porte une lame mobile 10 présentant une région de contact 6, ici également en forme de demisphère, disposée en face de la région de contact 3. Plus particulièrement, le contact mobile présente deux lames élastiques superposées respectivement 10 et 20 solidarisées à un prolongement de la plaque support 5 à leurs extrémités respectivement 8 et 18. Chacune des lames 10 et 20 présente en outre une région repliée en forme de U respectivement 9 et 19.Le contact électrique entre la région de contact 6 et la région de prise de contact située au niveau de la plaque support 5 est assuré par des bandes de cuivre par exemple par 12 bandes de cuivre de 0,1 mm de largeur qui forment un chemin de courant flexible entre la région de contact 6 et la région de prise de contact. La fonction des régions 9 et 19 en forme de U est de permettre un débattement des lames 10 et 20 sans exercer de tension sur les bandes de cuivre 25.
Une plaque support 40 de forme allongée, qui est ici disposée à côté des lames flexibles 10 et 20 et longeant celles-ci, présente à son extrémité arrière 43 deux régions de contact 41, 42 pour apporter un courant de chauffage aux extrémités d'un fil 45 qui, en vue latérale, présente la forme générale d'un U dont les branches 44 sont logées dans un guide 46. La région centrale du fil formant la barre du U et référencée 47 est repliée autour d'une rainure semi-annulaire 38 disposée à une extrémité 32 d'un bras d'un élément basculant 30 articulé autour d'un axe 31 perpendiculaire au plan de la plaquette 1. L'élément basculant 30 présente la forme générale d'un L.La branche 33 du L présente vers son extrémité une ouverture 35 communiquant avec l'extrémité de la branche par une fente 34 dans laquelle est logé un prolongement 26 situé à l'extrémité mobile des lames mobiles 10 et 20, et qui est ici solidaire de la lame flexible 20.
Enfin, une plaque support 37 montée sur la plaquette 1 par une vis 38 sert de butée en rotation à l'élément basculant 30 articulé autour de son axe 31.
Le dispositif décrit ci-dessus présente deux états stables. Tant que le fil à mémoire de forme 45 n'a pas été chauffé par application d'une tension ou d'un courant à ses extrémités 41 et 42, le dispositif se trouve dans la configuration représentée à la figure 1.
En cas de défaillance d'une cellule ou élément de batterie, le courant de dérivation est appliqué au fil à mémoire de forme 45. Par exemple, le fil 45 est monté en série avec la diode de dérivation disposée en direct dans le sens de la décharge de la cellule. En cas donc de défaillance d'une cellule, le fil 45 est chauffé et dépasse la température de transition vers le deuxième état dans lequel sa longueur est réduite, ce qui provoque la rotation de l'élément basculant 30 dans le sens contraire au sens des aiguilles d'une montre, ce qui a pour effet que le contact mobile constitué par les lames 10 et 20 se déplace dans le sens de la flèche F étant donné qu'il est entraîné par son extrémité 26 engagée dans la fente 34 de la branche 33 de l'élément 30.En outre, une force d'appui entre les contacts 3 et 6 fournie par un ressort 36 dont l'extrémité appuie sur l'appendice 26 et tend à plaquer les lames mobiles 10 et 20 et donc le contact 6 contre le contact 3 dans le sens de la flèche F. Par contre dans la position représentée à la figure 1, la force fournie par le ressort 36 est pratiquement située dans l'axe du contact mobile 10, 20.
Dans le premier état représenté à la figure 1, le ressort 36 appuie sur l'extrémité de la lame mobile 10 (prolongement 26) avec une force par exemple d'environ 2 N qui permet d'éviter que la lame 10 ne se déplace sous l'action des vibrations ou de l'accélération.
Lots de l'actionnement du dispositif, l'élément basculant 30 se déplace par rotation vers le deuxième état. Dès qu'il dépasse sa position centrale d'équilibre, le ressort 36 force l'ensemble élément basculant 30-lame 10 vers la position active dans laquelle le contact (6,34) est fermé.
La figure 2 représente une deuxième variante de l'invention. Le commutateur comporte un premier manchon 50, en général en matériau conducteur, qui présente à sa partie arrière une région cylindrique 51 pourvue dune ouverture de contact non débouchante 49 et dont la partie avant est constituée par un cylindre creux 52 comportant successivement un bouchon de cire 54, un joint élastique éventuel 55, un bouchon 59 de matériau extrudable tel que l'indium, une pièce cylindrique électriquement conductrice 60 dont le diamètre extérieur est nominalement égal au diamètre intérieur de la partie 52 et présentant un joint d'étanchéité 61, la pièce 60 présentant une ouverture centrale généralement cylindrique 62, et enfin un manchon cylindrique électriquement isolant 80 s'engageant par l'extrémité de la région cylindrique 52 et venant en butée en 81 sur celle-ci et en 87 sur la pièce cylindrique 60.
Un contact 70 présentant sur sa partie arrière cylindrique 71 une ouverture non débouchante de contact 79 présente une collerette centrale 72 en butée en 84 sur la pièce cylindrique non conductrice 80 et une partie avant constituée par un doigt cylindrique 73 logé dans l'ouverture centrale cylindrique 62 et comportant un prolongement tronconique 74 se terminant par une extrémité conique 75.
La mise en court-circuit des deux contacts consiste en un chauffage du bouchon de cire 54 qui présente un coefficient d'expansion thermique élevé et qui vient déplacer le bouchon de matière extrudable 59 en direction du doigt d'extrémité 73. L'extrusion s'effectue dans l'ouverture centrale 62 de la pièce cylindrique 60 qui est avantageusement évasée coniquement en 63 en direction du bouchon d'indium 59. En outre, un réservoir annulaire 86 entourant la racine du doigt 73 permet d'assurer un volume d'expansion complémentaire au bouchon d'indium 59.Lorsque la cire 54 est soumise à une élévation de température, qui peut par exemple être fournie par la chaleur dégagée par une ou des diodes de dérivation de la cellule de batterie, elle provoque un déplacement du joint élastique 55 et l'extrusion de l'indium à travers la partie tronconique 63 qui vient former un court-circuit frontalement avec l'extrémité 75 du doigt 73, déplacement pouvant éventuellement se prolonger pour que l'indium 59 pénètre dans l'espace 62 qui se rétrécit progressivement au fur et à mesure qu'on se dirige vers la racine du doigt 73 jusqu'à déboucher dans la cavité d'expansion 86. La configuration décrite procure une surface de contact élevée propice à une faible résistance de contact et au passage de courants élevés tels que ceux rencontrés dans l'application envisagée.
La cire utilisée peut être de préférence la cire d'expansion WESTOWAX DW 91/846 fabriquée par HÜLS AG, D-45764 MXRL (ALLEMAGNE).
On notera la forme du joint élastique 55 qui présente en coupe la forme d'un accent circonflexe présentant deux régions tronconiques 57 et 58 dirigées vers le doigt 73.
La figure 3 représente un troisième mode de réalisation de l'invention dans lequel deux électrodes 100 et 110 sont disposées face à face dans un manchon 90.
L'électrode 100 présente une région 101 de prise de contact alors que l'électrode 110 présente une région 111 de prise de contact. L'électrode 100 présente une région cylindrique 102, une région de gorge annulaire 103 et une région cylindrique avant 104 qui vient en butée sur une rondelle séparatrice isolante 108 séparant la partie cylindrique avant 104 de l'électrode 100 de la partie cylindrique avant 115 de l'électrode 110. La région cylindrique 115 présente une face avant plane 118 entourée par une ouverture annulaire 117. Un alliage 120 à faible température de fusion, par exemple un eutectique indium-étain, est logé dans l'espace annulaire 117 et recouvre également en 121 la face avant 118 en formant une face plane 130.On notera que la partie 122 de l'alliage qui est disposé dans l'espace annulaire 117 est entouré d'un matériau non mouillable par l'alliage 120, par exemple, un anneau 116 en polytétrafluoréthylène (PTFE).
L'espace disponible entre la face avant 107, la partie cylindre 104 et la face avant 130 de l'alliage 120, est choisi de manière telle que la hauteur h disponible entre les faces 118 et 107 soit inférieure à la hauteur du dôme liquide que tendrait à former dans un espace libre la masse métallique 120 qui est logée dans l'espace annulaire 117 et sur la face 118. Ainsi, lorsque la masse 120 est chauffée au-delà de son point de fusion, le dôme liquide qui tend à se former sous l'action des forces capillaires produit un court-circuit de haute qualité entre les extrémités avant 104 et 114 et donc entre les deux contacts à court-circuiter, c'est-à-dire un contact présentant une faible valeur ohmique et une possibilité de passage d'un courant élevé tel que rencontré dans l'application envisagée.
Les variantes de l'invention représentées aux figures 2 et 3 nécessitent une source de chaleur extérieure. Pour le cas des défauts qui interviennent au cours de la décharge de la batterie, on peut utiliser la chaleur générée dans une diode de dérivation temporaire.
Si le défaut à compenser est susceptible de se produire pendant la charge de la batterie ou si une diode de dérivation temporaire n'est pas incluse dans le système, on peut utiliSer une résistance de chauffage disposée en parallèle sur l'élément de batterie considéré. Dans le cas de la figure 2, cette résistance peut être disposée à l'intérieur de la masse de cire 54.

Claims (16)

REVENDICATIONS
1. Commutateur de mise en court-circuit activé thermiquement destiné à être disposé en parallèle sur un élément de batterie et présentant un premier et un deuxième éléments de contact qui sont distincts des électrodes d'une diode, et un moyen activable thermiquement de mise en court-circuit du premier et du deuxième éléments de contact, le commutateur présentant un premier état dans lequel il n'est pas activé et un deuxième état dans lequel il est activé et forme un court-circuit entre le premier et le deuxième éléments de contact, caractérisé en ce que le premier et le deuxième éléments de contact présentent une première (6, 59, 188) et une deuxième (3, 75, 107) régions qui sont l'une en face de l'autre, et en ce que ledit moyen activable thermiquement (45, 54, 120) est lié mécaniquement au premier élément de contact au moins dans ledit premier état du commutateur.
2. Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen activable thermiquement comporte un élément métallique à mémoire de forme (45) ainsi qu'un élément de retenue (30) du premier élément de contact (10, 20), l'élément de retenue (30) étant susceptible de se déplacer sous l'action de l'élément métallique à mémoire de forme (45) entre une première position correspondant audit premier état du commutateur et une deuxième position correspondant au deuxième état du commutateur.
3. Commutateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier élément de contact comporte un contact flexible (10, 20) ayant une première extrémité fixe (8, 18) et une deuxième extrémité mobile (6, 26), en ce que l'élément métallique à mémoire de forme (45) présente une forme allongée et a une première extrémité fixe (41, 42) et une deuxième extrémité (47) logée dans un élément basculant (30) ayant une région de blocage (34) qui maintient en place ladite deuxième extrémité (6, 26) au moins dans ledit premier état du commutateur.
4. Commutateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément métallique à mémoire de forme (45) est un fil formant un U (44, 47) bouclé autour de l'élément basculant (30).
5. Commutateur selon une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la deuxième extrémité (26) du premier élément de contact est fixée à la région de blocage (34) de l'élément basculant (30).
6. Commutateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément basculant (30) comporte un ressort (36) disposé de manière à appliquer une force de contact entre le premier (6) et le deuxième (3) éléments de contact, dans le deuxième état du commutateur.
7. Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier élément de contact (50) comporte une chambre cylindrique (52) contenant une masse conductrice déformable (59) en contact avec la paroi intérieure de la chambre cylindrique (52), la masse conductrice (59) constituant ladite première région du premier élément de contact, et en ce que la chambre cylindrique comporte une portion résiduelle qui est située à l'opposé du deuxième élément de contact (73) et qui est remplie d'un matériau thermiquement expansible (54) constituant ledit moyen activable thermiquement dont l'expansion sous l'action de la chaleur a pour effet de déplacer en la déformant la masse conductrice déformable (59) pour atteindre le deuxième état réalisant un contact entre le premier (50, 59) et le deuxième éléments de contact (73).
8. Commutateur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un joint d'étanchéité (55) disposé entre le matériau thermiquement expansible (54) et la masse conductrice déformable (59).
9. Commutateur selon une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que la masse conductrice déformable (59) est en indium.
10. Commutateur selon une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le matériau thermiquement expansible (54) est une cire.
11. Commutateur selon une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que la chambre cylindrique (52) est en matériau électriquement conducteur.
12. Commutateur selon une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que le deuxième élément de contact comporte un doigt (73) s'étendant longitudinalement en direction de la masse déformable (59) et en ce que le premier élément de contact comporte un élément (60) présentant une région cylindrique (62) entourant le doigt et espacée de celui-ci, le courtcircuit du deuxième état étant obtenu par extrusion de la masse déformable (59) à travers la région cylindrique (62).
13. Commutateur selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'extrémité de la région cylindrique (62) tournée vers ladite masse déformable (59) s'évase en direction de celle-ci, de manière à former un chanfrein (63) favorable à l'extrusion de la masse déformable (59).
14. Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier élément de contact comporte un logement (117) dans lequel est disposée une masse métallique (120) constituant ledit moyen activable thermiquement et en ce que la première (115) et la deuxième (104) régions du premier et du deuxième éléments de contact sont séparées par une cavité dont la hauteur est inférieure à la hauteur du dôme liquide que tendrait à former dans un espace libre la masse métallique logée dans le premier élément de contact (115).
15. Commutateur selon la revendication 14, caractérisé en ce que le logement comporte une couronne annulaire (117), et une face plane (118) s'inscrivant dans la couronne annulaire (117) et faisant face au deuxième élément de contact (104).
16. Commutateur selon une des revendications 14 ou 15, caractérisé en ce que le logement (117) comporte un contour externe revêtu d'un matériau (116) non mouillable par ladite masse métallique (120) lorsque celle-ci est dans un état liquide.
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