FR2778281A1 - Protection of battery modules without increasing internal resistance, particularly applicable to Li-ion elements used in electric vehicle secondary generation - Google Patents

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    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/18Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators

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Abstract

A battery module consists of six electrochemical elements (11, ..16 ) each having a pressure sensitive sensor which closes a corresponding contact (51,...56) when the element pressure exceeds a threshold. A relay coil (7) is then energized and the relay contact (9) short circuits the battery module and the module protection (3) which may consist of a fuse or alternatively a transistor or thirster

Description

II

PROTECTION POUR MODULE DE BATTERIEPROTECTION FOR BATTERY MODULE

La présente invention a pour objet un module pour batterie, comprenant au moins un élément électrochimique, et au moins un capteur de dysfonctionnement d'un ou plusieurs des éléments électrochimiques. L'invention concerne la protection des éléments de batterie contre les dysfonctionnements, tels que les surpressions pour les éléments scellés, les  The subject of the present invention is a battery module, comprising at least one electrochemical cell, and at least one malfunction sensor for one or more of the electrochemical cells. The invention relates to the protection of battery cells against malfunctions, such as overpressures for sealed cells,

températures excessives, les surtensions, ou les sous-tensions, les courts-  excessive temperatures, overvoltages, or undervoltage, short-

circuits, et autres.circuits, and others.

US-A-5 488 285 décrit un circuit permettant de couper la charge automatique d'une batterie alcaline formée d'un ensemble d'éléments scellés montés en série. Au moins un élément est muni d'un détecteur de pression, qui commande l'ouverture d'un commutateur lorsque la pression dans l'élément dépasse une pression prédéterminée. L'ouverture du commutateur commande un relais, qui lui même commande un autre relais disposé sur le circuit d'utilisation de la batterie. Ce dispositif présente l'inconvénient suivant: le relais  US-A-5 488 285 describes a circuit making it possible to cut the automatic charge of an alkaline battery formed by a set of sealed elements connected in series. At least one element is provided with a pressure detector, which controls the opening of a switch when the pressure in the element exceeds a predetermined pressure. The opening of the switch controls a relay, which itself controls another relay located on the battery usage circuit. This device has the following drawback: the relay

d'ouverture du circuit d'utilisation est disposé sur le circuit d'utilisation lui -  opening of the operating circuit is arranged on the operating circuit itself -

même et fonctionne sous la puissance totale et l'intensité totale du circuit. Ceci peut poser des problèmes d'arcs électriques lorsque le nombre d'éléments est important et que la tension de fonctionnement devient importante. En outre, les contacts du relais fonctionnent en permanence, sur le circuit d'utilisation, ce qui peut les endommager. Enfin, le relais est disposé en permanence sur le  even and operates under the total power and total intensity of the circuit. This can cause electric arc problems when the number of elements is large and the operating voltage becomes large. In addition, the relay contacts operate continuously on the operating circuit, which can damage them. Finally, the relay is permanently placed on the

circuit d'utilisation, ce qui peut induire une résistance supplémentaire.  operating circuit, which can induce additional resistance.

US-A- 3 622 397 décrit une batterie Ni-Cd formée d'un ensemble de  US-A-3,622,397 describes a Ni-Cd battery formed by a set of

cellules scellées montées en série. Chaque cellule est pourvue d'un coupe-  sealed cells mounted in series. Each cell is provided with a cutter

circuit mécanique, formé d'une paroi déformable sous l'effet de la pression; lorsque le coupe-circuit d'une des cellules est actionné, cette cellule est chargée par un courant de charge de fuite à travers une résistance. Un bilame agissant comme coupe-circuit sensible à la température est disposé entre des cellules voisines; lorsque la température augmente, le bilame ouvre le circuit de charge, et les cellules sont chargées par un courant plus faible, à travers une résistance montée en parallèle au coupe-circuit. Ce dispositif présente les  mechanical circuit, formed by a wall deformable under the effect of pressure; when the circuit breaker of one of the cells is actuated, this cell is charged by a leakage load current through a resistor. A bimetallic strip acting as a temperature sensitive circuit breaker is placed between neighboring cells; when the temperature increases, the bimetallic strip opens the charging circuit, and the cells are charged by a weaker current, through a resistor mounted in parallel with the circuit breaker. This device presents the

mêmes inconvénients que le précèdent.  same drawbacks as the above.

Il existe aussi des coupe-circuit en pression pour éléments de petite capacité, par exemple sur les éléments commercialisés par Sony sous la référence VL18650. Ces éléments comprennent un coupe-circuit sur la ligne d'utilisation avec un capteur de pression dans l'élément; cette solution présente  There are also pressure circuit breakers for small capacity elements, for example on elements marketed by Sony under the reference VL18650. These elements include a circuit breaker on the line of use with a pressure sensor in the element; this solution presents

de nouveau l'inconvénient d'une résistance sur la ligne d'utilisation.  again the disadvantage of resistance on the line of use.

L'invention propose une solution au problème de la protection d'un module pour batterie, à l'aide d'un coupe-circuit disposé dans ou sur le module, et notamment propose une solution au problème de la protection  The invention proposes a solution to the problem of protecting a battery module, using a circuit breaker arranged in or on the module, and in particular proposes a solution to the problem of protection.

d'un module, sans augmentation de sa résistance interne.  of a module, without increasing its internal resistance.

Plus précisément, I'invention propose un module pour batterie, comprenant au moins un élément électrochimique, au moins un capteur, et des moyens d'isolation électrique des éléments électrochimique commandés par le capteur, le module restant conducteur lorsque le capteur commande les  More specifically, the invention proposes a battery module, comprising at least one electrochemical element, at least one sensor, and means for electrically isolating the electrochemical elements controlled by the sensor, the module remaining conductive when the sensor controls the

dits moyens d'isolation.so-called means of insulation.

Avantageusement, le module reste conducteur après que le capteur a  Advantageously, the module remains conductive after the sensor has

commandé les dits moyens d'isolation.  ordered the said means of insulation.

Dans un mode de réalisation, les dits moyens d'isolation comprennent un fusible monté en série avec les éléments électrochimiques, et un relais commandé par ledit capteur et dont le circuit de puissance ferme le montage  In one embodiment, said isolation means comprise a fuse mounted in series with the electrochemical elements, and a relay controlled by said sensor and the power circuit of which closes the circuit.

série des éléments et du fusible.  series of elements and fuse.

Avantageusement, les capteurs comprennent un pressostat, de préférence un pressostat pour chaque élément. Les commutateurs des capteurs sont de préférence montés en parallèle, et l'ensemble est monté en  Advantageously, the sensors include a pressure switch, preferably a pressure switch for each element. The sensor switches are preferably mounted in parallel, and the assembly is mounted in

série avec la bobine du relais.series with the relay coil.

Dans un mode de réalisation, I'ensemble monté en série avec la bobine  In one embodiment, the assembly mounted in series with the coil

du dit relais est monté aux bornes des dits éléments.  of said relay is mounted across said elements.

Dans un mode de réalisation, les commutateurs des capteurs sont montés en série, fermés au repos et ouvert en position de commande, et l'ensemble commande la bobine du dit relais par l'intermédiaire d'un  In one embodiment, the switches of the sensors are mounted in series, closed at rest and open in the control position, and the assembly controls the coil of said relay by means of a

transistor.transistor.

Dans un autre mode de réalisation, les dits capteurs sont des capteurs alimentés électriquement. Ils peuvent être choisis parmi les capteurs de température, les capteurs de pression, les capteurs détectant des surtensions,  In another embodiment, said sensors are electrically powered sensors. They can be chosen from temperature sensors, pressure sensors, sensors detecting overvoltages,

des sous-tensions ou des courts-circuits.  undervoltage or short circuits.

Avantageusement, le ou les capteurs comprennent un circuit de temporisation. De préférence, le ou les capteurs commandent le relais par  Advantageously, the sensor or sensors include a timing circuit. Preferably, the sensor (s) control the relay by

l'intermédiaire d'une bascule. Le relais peut être un relais bi-stable.  through a seesaw. The relay can be a bi-stable relay.

Dans un mode de réalisation, les moyens d'isolation comprennent un fusible monté en série avec les éléments électrochimiques, et un interrupteur électronique commandé par ledit capteur qui ferme le montage série des éléments et du fusible. L'interrupteur peut être choisi parmi les MOS, transistor,  In one embodiment, the isolation means comprise a fuse mounted in series with the electrochemical elements, and an electronic switch controlled by said sensor which closes the series mounting of the elements and the fuse. The switch can be chosen from MOS, transistor,

thyristor, IGBT.thyristor, IGBT.

L'invention propose aussi un procédé de protection contre les dysfonctionnement d'un module pour batterie comprenant au moins un élément électrochimique monté en série avec un fusible, au moins un capteur et un interrupteur commandé par ledit capteur, le procédé comprenant la commande de l'interrupteur par le capteur lorsque le capteur détecte un dysfonctionnement, I'interrupteur fermant alors le montage série des éléments  The invention also provides a method for protecting against a malfunction of a battery module comprising at least one electrochemical element mounted in series with a fuse, at least one sensor and a switch controlled by said sensor, the method comprising controlling the switch by the sensor when the sensor detects a malfunction, the switch then closing the series mounting of the elements

et du fusible.and the fuse.

Avantageusement, I'interrupteur reste fermé après sa commande par un capteur. De préférence, I'interrupteur est commandé par le capteur si le  Advantageously, the switch remains closed after being controlled by a sensor. Preferably, the switch is controlled by the sensor if the

dysfonctionnement persiste après une période de temporisation.  malfunction persists after a timeout period.

L'invention assure une protection des contacts du relais, qui n'est soumis qu'à la tension d'un module, quel que soit le nombre de modules montés en batterie; elle évite que les contacts du relais ne fonctionnent en permanence sur la ligne de puissance. Elle permet de limiter la présence d'organes sur la ligne du puissance, et donc ne perturbe pas le fonctionnement de la batterie,  The invention provides protection for the contacts of the relay, which is only subjected to the voltage of a module, regardless of the number of modules mounted in battery; it prevents the relay contacts from working permanently on the power line. It limits the presence of organs on the power line, and therefore does not disturb the operation of the battery,

et n'augmente sensiblement pas la résistance d'un élément.  and does not significantly increase the resistance of an element.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la  Other characteristics and advantages of the invention will become apparent on

lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l'invention,  reading the following description of embodiments of the invention,

donnée à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés qui montrent: - figure 1 une représentation schématique d'un module selon un mode de réalisation de l'invention; - figure 2 une représentation schématique d'un module selon un autre mode  given by way of example and with reference to the appended drawings which show: - Figure 1 a schematic representation of a module according to an embodiment of the invention; - Figure 2 a schematic representation of a module according to another mode

de réalisation de l'invention.for carrying out the invention.

La figure 1 montre une représentation schématique d'un module selon l'invention. Un tel module est destiné à être assemblé en série avec d'autres modules sur une ligne de puissance, pour former une batterie. Dans le mode de réalisation de la figure 1, I'invention propose une protection contre la surpression dans les différents éléments du module. Dans ce mode de réalisation, comme dans celui de la figure 2, on protège les éléments électrochimiques en les isolant en cas de dysfonctionnements; toutefois, le module reste électriquement conducteur, avant, pendant ou après le  Figure 1 shows a schematic representation of a module according to the invention. Such a module is intended to be assembled in series with other modules on a power line, to form a battery. In the embodiment of FIG. 1, the invention provides protection against overpressure in the various elements of the module. In this embodiment, as in that of FIG. 2, the electrochemical elements are protected by isolating them in the event of malfunctions; however, the module remains electrically conductive, before, during or after the

fonctionnement du système de sécurité.  security system operation.

Le module de la figure 1 est formé de plusieurs éléments électrochimiques - six éléments 11 à 16 dans le cas de la figure - montés en série sur une ligne de puissance 2. Un fusible 3 est monté en série avec les éléments, sur la ligne de puissance 2. Dans au moins un élément, est prévu un pressostat, formé d'un détecteur de pression non représenté, qui commande la fermeture d'un commutateur; dans le mode de réalisation de la figure 1, chaque élément est pourvu d'un pressostat; les commutateurs 51 à 56 de chacun des pressostats sont montés en parallèle; les commutateurs 51 à 56 sont montés en série avec la bobine 7 d'un relais 8; le montage série des commutateurs 51 à 56 et de la bobine du relais est monté en parallèle aux bornes des éléments 1 1 à 16. Les bornes du circuit de puissance 9 du relais sont reliées aux bornes du montage série des éléments et du fusible, de sort que la bobine du relais commande la mise en court circuit des éléments 1 1 à  The module of FIG. 1 is formed by several electrochemical elements - six elements 11 to 16 in the case of the figure - mounted in series on a power line 2. A fuse 3 is mounted in series with the elements, on the line of power 2. In at least one element, a pressure switch is provided, formed by a pressure detector not shown, which controls the closing of a switch; in the embodiment of Figure 1, each element is provided with a pressure switch; the switches 51 to 56 of each of the pressure switches are mounted in parallel; the switches 51 to 56 are connected in series with the coil 7 of a relay 8; the series mounting of the switches 51 to 56 and of the relay coil is mounted in parallel at the terminals of the elements 1 1 to 16. The terminals of the power circuit 9 of the relay are connected to the terminals of the serial mounting of the elements and the fuse, the relay coil controls the short-circuiting of the elements 1 1 to

16 et du fusible 3.16 and fuse 3.

Le fonctionnement du module de la figure 1 est le suivant. Dans la position représentée sur la figure, qui est la position normale de charge, la pression dans chaque élément est inférieure à la pression de consigne du pressostat; chaque pressostat est donc ouvert, et les éléments du modules sont chargés par la ligne de puissance. Dans cet état, les contacts du circuit de puissance du relais ne sont pas placés sur la ligne de puissance, et de ce fait  The operation of the module in FIG. 1 is as follows. In the position shown in the figure, which is the normal load position, the pressure in each element is lower than the set pressure of the pressure switch; each pressure switch is therefore open, and the module elements are loaded by the power line. In this state, the relay power circuit contacts are not placed on the power line, and therefore

ne fonctionnent pas en permanence.don't work all the time.

Lorsque la pression dans au moins un élément, par exemple l'élément 12, dépasse la pression de consigne, le commutateur 52 du pressostat correspondant se ferme; de la sorte, la bobine 7 du relais 8 est alimentée, et  When the pressure in at least one element, for example element 12, exceeds the set pressure, the switch 52 of the corresponding pressure switch closes; in this way, the coil 7 of the relay 8 is supplied, and

commande la mise en court-circuit des éléments 1 1 à 16 à travers le fusible 3.  controls the short-circuiting of the elements 1 1 to 16 through the fuse 3.

Le fusible fond, et isole les éléments 1 1 à 16, ce qui évite toute surpression.  The fuse blows, and isolates the elements 1 1 to 16, which avoids any overpressure.

On se trouve alors en mode dégradé, et le courant circulant dans les autres modules constituant la batterie est maintenu au travers du relais, alors que les  We are then in degraded mode, and the current flowing in the other modules constituting the battery is maintained through the relay, while the

éléments électrochimiques du module défectueux sont isolés de la batterie.  electrochemical elements of the defective module are isolated from the battery.

L'invention assure une protection des éléments, sans augmenter la résistance interne du module en fonctionnement normal; de fait, seul le fusible, en fonctionnement normal, est ajouté sur la ligne de puissance, et il présente une résistance faible devant la résistance des éléments. La bobine du relais, dans le montage, est alimentée par les éléments euxmêmes, de sorte que le circuit proposé est autonome, et ne nécessite pas de source de tension extérieure; pour protéger le relais contre le courant circulant en mode dégradé dans la ligne de puissance, qui peut être trop important, on peut prévoir une résistance de protection, en série avec le relais. De nouveau, en fonctionnement normal, la bobine du relais n'est pas excitée, et cette  The invention provides protection of the elements, without increasing the internal resistance of the module in normal operation; in fact, only the fuse, in normal operation, is added to the power line, and it has a low resistance compared to the resistance of the elements. The relay coil, in the assembly, is supplied by the elements themselves, so that the proposed circuit is autonomous, and does not require an external voltage source; to protect the relay against the current flowing in degraded mode in the power line, which may be too large, a protection resistor can be provided, in series with the relay. Again, in normal operation, the relay coil is not energized, and this

résistance n'est traversée par aucun courant.  resistance is crossed by no current.

En outre, le relais, lorsqu'il se ferme, n'est soumis qu'à la tension des éléments qu'il isole, et non pas à la tension de l'ensemble de la batterie; l'invention assure ainsi une protection du relais, quel que soit le nombre de modules formant la batterie, et donc quelle que soit la tension de cette dernière. De même, le fusible, lors de son ouverture, n'est soumis qu'à la tension des éléments du module; dans un cas comme dans l'autre, on évite les phénomènes d'arcs électriques. On peut aisément adapter le système par le choix du fusible. Dans un mode préféré de réalisation, le relais 8 est un relais bi-stoble prévu pour rester fermé, même si la pression dans le ou les éléments diminue et passe en dessous de la valeur de consigne. Dans ce cas, le module reste conducteur à travers le circuit de puissance du relais; le relais peut alors être  In addition, the relay, when it closes, is only subjected to the voltage of the elements which it insulates, and not to the voltage of the entire battery; the invention thus provides protection for the relay, whatever the number of modules forming the battery, and therefore whatever the voltage of the latter. Similarly, the fuse, when opened, is only subjected to the voltage of the module elements; in either case, the phenomena of electric arcs are avoided. The system can easily be adapted by choosing the fuse. In a preferred embodiment, the relay 8 is a two-stage relay intended to remain closed, even if the pressure in the element or elements decreases and drops below the set value. In this case, the module remains conductive through the power circuit of the relay; the relay can then be

réarmé par ouverture du circuit de puissance lors du remplacement du fusible.  reset by opening the power circuit when replacing the fuse.

Dans ce mode de réalisation, le module de l'invention est particulièrement adapté à une utilisation pour les batteries de véhicules électriques. Il permet, lors de la charge de la batterie du véhicule en roulage, d'éviter les problèmes liés à une surpression dans un élément d'un module, en assurant que les autres modules restent en charge. On assure ainsi que le véhicule puisse  In this embodiment, the module of the invention is particularly suitable for use for batteries of electric vehicles. It makes it possible, when charging the vehicle battery while driving, to avoid the problems linked to an overpressure in an element of a module, by ensuring that the other modules remain charged. This ensures that the vehicle can

continuer à fonctionner en mode dégradé, jusqu'au remplacement du fusible.  continue to operate in degraded mode, until the fuse is replaced.

Dans un autre mode de réalisation, le circuit de puissance du relais peut s'ouvrir lorsque la valeur de pression diminue, à la suite de l'isolation du module. Cette application assure l'ouverture complète du circuit lorsque la  In another embodiment, the power circuit of the relay can open when the pressure value decreases, following the isolation of the module. This application ensures the complete opening of the circuit when the

pression redescend en dessous de la valeur de consigne.  pressure drops below the set value.

En tous les cas, le mode de réalisation de la figure 1 assure un système passif et autosuffisant, qui fonctionne sans source de puissance externe, et qui  In any case, the embodiment of FIG. 1 ensures a passive and self-sufficient system, which operates without an external power source, and which

peut simplement être monté dans le boîtier du module.  can simply be mounted in the module housing.

La figure 2 montre un autre mode de réalisation de l'invention. Le mode de réalisation de la figure 2 est destiné à assurer une protection contre des dysfonctionnements d'un ou plusieurs des éléments du module, à l'aide de capteurs nécessitant une alimentation électrique propre. A cet effet, le module de la figure 2 est associé à une alimentation électrique externe, par exemple une batterie externe 1 1; une telle batterie peut notamment être commune à plusieurs modules. Cette batterie alimente un ou plusieurs capteurs 12, qui commandent la bobine 14 d'un relais 13. Comme dans le mode de réalisation de la figure 1, le circuit de puissance 15 du relais ferme le montage série du fusible et des éléments électrochimiques du module. Dans ce mode de réalisation, dans la mesure o l'on dispose en tout état de cause d'une alimentation extérieure, il est aussi simple d'alimenter le relais par cette alimentation; une solution du type de celle de la figure 1 reste néanmoins possible. Le fait d'assurer l'alimentation du relais par les éléments du module présente l'avantage que les éléments électrochimiques du module, après ouverture du fusible, s'autodéchargent lentement de par l'alimentation de la bobine; on assure ainsi une décharge lente des éléments, qui ne restent pas  Figure 2 shows another embodiment of the invention. The embodiment of Figure 2 is intended to provide protection against malfunctions of one or more of the module elements, using sensors requiring a clean power supply. To this end, the module of Figure 2 is associated with an external power supply, for example an external battery 1 1; such a battery can in particular be common to several modules. This battery supplies one or more sensors 12, which control the coil 14 of a relay 13. As in the embodiment of FIG. 1, the power circuit 15 of the relay closes the serial circuit of the fuse and of the electrochemical elements of the module . In this embodiment, insofar as there is in any event an external supply, it is also simple to supply the relay with this supply; a solution of the type of that of FIG. 1 nevertheless remains possible. The fact of ensuring the supply of the relay by the elements of the module has the advantage that the electrochemical elements of the module, after opening of the fuse, self-discharge slowly from the supply of the coil; this ensures slow discharge of the elements, which do not remain

en surcharge, et ne sont plus dangereux à terme.  overloaded, and are no longer dangerous in the long term.

On peut utiliser dans le mode de réalisation de la figure 2 des capteurs de toute nature. Par exemple, on peut prévoir des capteurs de température, de sorte à détecter si la température d'un ou de plusieurs éléments du module dépasse une valeur de consigne. On peut pour cela utiliser avantageusement utiliser comme capteurs de température des résistances à coefficient de température positif (CTP) montées en série, comme expliqué par exemple dans  In the embodiment of FIG. 2, sensors of all kinds can be used. For example, it is possible to provide temperature sensors, so as to detect if the temperature of one or more elements of the module exceeds a set value. For this, it is advantageous to use as temperature sensors resistors with positive temperature coefficient (PTC) connected in series, as explained for example in

US-A-4 967 176.US-A-4,967,176.

On peut utiliser des capteurs pour la mesure de la tension, et ainsi détecteur des surtension ou des sous-tensions aux bornes du module ou de ses éléments. Il suffit pour cela d'utiliser des amplificateurs opérationnels  Sensors can be used to measure the voltage, and thus detect overvoltage or undervoltage at the terminals of the module or its elements. It is enough for that to use operational amplifiers

montés en comparateurs. Cette solution permet aussi de détecter des courts-  mounted in comparators. This solution also makes it possible to detect short-

circuits dans le module; en effet, de tels courts-circuits provoqueraient une sous-tension. On peut aussi utiliser un ou plusieurs capteurs dédiés à la  circuits in the module; indeed, such short circuits would cause undervoltage. You can also use one or more sensors dedicated to

détection de courts-circuits.short circuit detection.

Dans le mode de réalisation de la figure 2, on peut prévoir que les capteurs commandent le relais par l'intermédiaire d'une bascule; cette solution assure que le relais reste excité, et son circuit de puissance fermé, même lorsque les capteurs ne détectent plus le dysfonctionnement; on assure ainsi une solution comparable à celle décrite en référence à la figure 1, o le module reste conducteur après la fusion du fusible, et ce quels que soient les résultats des mesures des capteurs. Si l'on utilise un relais bi-stable, une telle  In the embodiment of FIG. 2, provision can be made for the sensors to control the relay via a rocker; this solution ensures that the relay remains energized, and its power circuit closed, even when the sensors no longer detect the malfunction; this provides a solution comparable to that described with reference to Figure 1, where the module remains conductive after the fuse blows, regardless of the results of the sensor measurements. If a bi-stable relay is used, such

bascule n'est pas indispensable.tipping is not essential.

On peut combiner les modes de réalisation des figures 1 et 2. Dans ce cas, on peut par exemple commander le relais par les pressostats montés en parallèle d'une part, et d'autre part par les capteurs de la figure 2. On peut aussi utiliser des détecteurs de pression à commande électrique, par exemple des capteurs de pression à jauge de contrainte, dont le signal de sortie est exploité comme dans le mode de réalisation de la figure 2. Il apparaît en tout état de cause que l'on peut multiplier le nombre de capteurs; et monter ceux-ci en parallèle aux bornes du relais pour détecter l'occurrence d'un dysfonctionnement. On pourrait aussi monter des capteurs en série aux bornes du relais, dans la mesure o l'on désire ne commander la fermeture  We can combine the embodiments of Figures 1 and 2. In this case, we can for example control the relay by pressure switches mounted in parallel on the one hand, and on the other hand by the sensors of Figure 2. We can also use electrically controlled pressure detectors, for example strain gauge pressure sensors, the output signal of which is used as in the embodiment of FIG. 2. It appears in any event that one can multiply the number of sensors; and mount these in parallel with the relay terminals to detect the occurrence of a malfunction. It would also be possible to mount sensors in series at the relay terminals, insofar as one wishes not to command closing

du relais qu'en cas de concomitance de plusieurs dysfonctionnements.  of the relay only in the event of multiple malfunctions.

Dans un mode de réalisation comme dans l'autre, on peut prévoir des moyens de temporisation, par exemple un circuit de temporisation. Un tel circuit permet de ne commander la fermeture du relais que si le ou les dysfonctionnements détectés par le ou les capteurs persistent pendant une  In one embodiment as in the other, it is possible to provide time delay means, for example a time delay circuit. Such a circuit makes it possible to command the closing of the relay only if the malfunction (s) detected by the sensor (s) persist for one

certaine durée. Ceci permet d'éviter les déclenchements intempestifs.  certain duration. This avoids nuisance trips.

Il est possible de prévoir que les capteurs - notamment les pressostats -  It is possible to provide that the sensors - in particular the pressure switches -

sont conducteurs en fonctionnement normal des éléments, et s'ouvrent en cas de dysfonctionnement; dans ce cas, les capteurs sont montés en série, et commandent le relais par l'intermédiaire d'un transistor. Cette solution présente l'avantage d'une plus grande fiabilité: si l'un des capteurs est défaillant, le circuit série des capteurs s'ouvre et commande l'isolation des  are conductors in normal operation of the elements, and open in the event of a malfunction; in this case, the sensors are connected in series, and control the relay via a transistor. This solution has the advantage of greater reliability: if one of the sensors fails, the series circuit of the sensors opens and controls the insulation of the

éléments.elements.

L'invention s'applique notamment pour les véhicules électriques, et tout particulièrement aux éléments Li-ion, pour les générateurs secondaires destinés à de tels véhicules. On utilise de préférence un couple électrochimique Li-ion, et des électrodes planes ou spiralées, i. e. des éléments prismatiques ou cylindriques. L'invention s'applique par exemple à la  The invention applies in particular to electric vehicles, and very particularly to Li-ion elements, for secondary generators intended for such vehicles. Preferably, an electrochemical Li-ion couple is used, and planar or spiral electrodes, i. e. prismatic or cylindrical elements. The invention applies for example to the

protection d'un module formé de six éléments cylindriques.  protection of a module formed by six cylindrical elements.

Dans les deux modes de réalisation décrits, et en particulier dans l'application aux véhicules électriques, il est avantageux que le module reste conducteur après que le capteur a commandé les moyens d'isolation; ceci  In the two embodiments described, and in particular in the application to electric vehicles, it is advantageous for the module to remain conductive after the sensor has commanded the isolation means; this

peut être assuré, dans le mode de réalisation de la figure 1, par un relais bi-  can be ensured, in the embodiment of FIG. 1, by a two-way relay

stable; on peut aussi prévoir que les capteurs, une fois fermés, restent fermés.  stable; one can also provide that the sensors, once closed, remain closed.

Dans le mode de réalisation de la figure 2, ceci peut être assuré par une bascule, ou par un choix approprié des composants. Dans tous ces exemples, on dispose dans la chaîne de commande une fonction de mémorisation; cette fonction assure que le module reste conducteur, dès que les capteurs ont  In the embodiment of FIG. 2, this can be ensured by a rocker, or by an appropriate choice of the components. In all these examples, there is a memory function in the command chain; this function ensures that the module remains conductive, as soon as the sensors have

détecté un dysfonctionnement, et quel que soit l'état ultérieur des éléments.  detected a malfunction, and regardless of the subsequent condition of the elements.

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art. Dans le montage de la figure 1, les commutateurs des pressostats et la bobine du relais pourraient être montés aux bornes du montage série des éléments et du fusible, et non  Of course, the present invention is not limited to the examples and embodiments described and shown, but it is susceptible of numerous variants accessible to those skilled in the art. In the assembly of figure 1, the switches of the pressure switches and the coil of the relay could be assembled at the terminals of the series assembly of the elements and the fuse, and not

pas aux bornes des éléments.not across the elements.

On pourrait utiliser non pas un seul relais, mais deux relais ou plus montés en parallèle, en fonction du courant destiné à traverser le module; ces relais en parallèle constituent fonctionnellement un relais unique. On pourrait aussi utiliser à la place du ou des relais un interrupteur électronique, tel que MOS, transistor, thyristor, IGBT ou autre; cette solution présente l'avantage de  We could not use a single relay, but two or more relays connected in parallel, depending on the current intended to pass through the module; these parallel relays functionally constitute a single relay. One could also use in place of the relay or relays an electronic switch, such as MOS, transistor, thyristor, IGBT or other; this solution has the advantage of

la compacité, et évite tout mouvement mécanique.  compactness, and avoids any mechanical movement.

Claims (14)

REVENDICATIONS 1.- Un module pour batterie, comprenant au moins un élément électrochimique (11-16), au moins un capteur (51-56, 12), et des moyens (8, 9, 13, 15) d'isolation électrique des éléments électrochimique commandés par le capteur, le module restant conducteur lorsque le capteur commande les dits  1.- A battery module, comprising at least one electrochemical element (11-16), at least one sensor (51-56, 12), and means (8, 9, 13, 15) for electrical insulation of the elements electrochemical controlled by the sensor, the module remaining conductive when the sensor controls the said moyens d'isolation.means of insulation. 2.- Le module selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module reste conducteur après que le capteur a commandé les dits moyens d'isolation 3.- Le module selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les dits moyens d'isolation comprennent un fusible (3) monté en série avec les éléments électrochimiques, et un relais (8, 13) commandé par ledit capteur et dont le circuit de puissance (9, 15) ferme le montage série des éléments et du fusible. 4.- Le module selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que ce  2.- The module according to claim 1, characterized in that the module remains conductive after the sensor has ordered the said insulation means 3.- The module according to claim 1 or 2, characterized in that the said means d insulation include a fuse (3) mounted in series with the electrochemical elements, and a relay (8, 13) controlled by said sensor and whose power circuit (9, 15) closes the series mounting of the elements and the fuse. 4.- The module according to claim 1, 2 or 3, characterized in that this que les capteurs comprennent un pressostat.  that the sensors include a pressure switch. 5.- Le module selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que  5.- The module according to one of claims 1 to 4, characterized in that ce que les capteurs comprennent un pressostat pour chaque élément.  that the sensors include a pressure switch for each element. 6.- Le module selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que  6.- The module according to one of claims 3 to 5, characterized in that les commutateurs des capteurs sont montés en parallèle, et en ce que  the sensors switches are connected in parallel, and in that l'ensemble est monté en série avec la bobine (7) du dit relais (8).  the assembly is mounted in series with the coil (7) of said relay (8). 7.- Le module selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'ensemble monté en série avec la bobine (7) du dit relais (8) est monté aux bornes des  7.- The module according to claim 6, characterized in that the assembly mounted in series with the coil (7) of said relay (8) is mounted at the terminals of dits éléments.said elements. 8.- Le module selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que  8.- The module according to one of claims 3 to 5, characterized in that les commutateurs des capteurs sont montés en série, fermés au repos et ouvert en position de commande, et en ce que l'ensemble commande la bobine (7)  the sensor switches are connected in series, closed at rest and open in the control position, and in that the assembly controls the coil (7) du dit relais (8) par l'intermédiaire d'un transistor.  of said relay (8) via a transistor. 9.- Le module selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que  9.- The module according to one of claims 1 to 8, characterized in that les dits capteurs sont des capteurs alimentés électriquement.  said sensors are electrically powered sensors. 10.- Le module selon la revendication 9, caractérisé en ce que les capteurs sont choisis parmi les capteurs de température, les capteurs de pression, les capteurs détectant des surtensions, des sous-tensions ou des courts-circuits.  10.- The module according to claim 9, characterized in that the sensors are chosen from temperature sensors, pressure sensors, sensors detecting overvoltages, undervoltage or short-circuits. 1 1.- Le module selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce  1 1.- The module according to one of claims 1 to 10, characterized in que le ou les dits capteurs comprennent un circuit de temporisation.  that the said sensor or sensors comprise a timing circuit. 12.- Le module selon l'une des revendication 1, 2, 9 à 11, caractérisé en ce que les dits moyens d'isolation comprennent un fusible (3) monté en série avec les éléments électrochimiques, et un interrupteur électronique commandé  12.- The module according to one of claims 1, 2, 9 to 11, characterized in that said insulation means comprise a fuse (3) mounted in series with the electrochemical elements, and an electronic controlled switch par ledit capteur qui ferme le montage série des éléments et du fusible.  by said sensor which closes the series mounting of the elements and the fuse. 13.- Le module selon la revendication 12, caractérisé en ce que  13.- The module according to claim 12, characterized in that l'interrupteur est choisi parmi les MOS, transistor, thyristor, IGBT.  the switch is chosen from MOS, transistor, thyristor, IGBT. 14.- Le module selon l'une des revendications 3 à 13, caractérisé en ce  14.- The module according to one of claims 3 to 13, characterized in that que le relais est un relais bi-stable.  that the relay is a bi-stable relay. 15.- Procédé de protection contre les dysfonctionnement d'un module pour batterie comprenant au moins un élément électrochimique (11-16) monté en série avec un fusible (3), au moins un capteur (51-56) et un interrupteur commandé par ledit capteur, le procédé comprenant la commande de l'interrupteur par le capteur lorsque le capteur détecte un dysfonctionnement, I'interrupteur fermant alors le montage série des éléments  15.- Method of protection against malfunction of a battery module comprising at least one electrochemical element (11-16) mounted in series with a fuse (3), at least one sensor (51-56) and a switch controlled by said sensor, the method comprising controlling the switch by the sensor when the sensor detects a malfunction, the switch then closing the series mounting of the elements et du fusible.and the fuse. 16.- Le procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que  16.- The method according to claim 15, characterized in that lI'interrupteur reste fermé après sa commande par un capteur.  The switch remains closed after being controlled by a sensor. 17.- Le procédé selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que l'interrupteur est commandé par le capteur si le dysfonctionnement persiste  17.- The method according to claim 15 or 16, characterized in that the switch is controlled by the sensor if the malfunction persists après une période de temporisation.  after a timeout period.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1018792B1 (en) * 1999-01-07 2009-02-04 Saft Groupe Sa Protection for battery pack with diode for memorizing
WO2009103524A1 (en) * 2008-02-23 2009-08-27 Daimler Ag Battery module comprising an integrated electrical component

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3328663A (en) * 1963-12-31 1967-06-27 Accumulateurs Fixes Pressure responsive battery charger control
EP0372823A2 (en) * 1988-12-05 1990-06-13 Hughes Aircraft Company Cell bypass circuit
EP0609101A1 (en) * 1993-01-29 1994-08-03 Canon Kabushiki Kaisha Electric power accumulating apparatus and electric power system
WO1995015023A1 (en) * 1993-11-23 1995-06-01 Thomson-Csf Dynamic balancing and monitoring device and process for an accumulator battery pack
FR2743452A1 (en) * 1996-01-08 1997-07-11 Accumulateurs Fixes Safety device for electrochemical generator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3328663A (en) * 1963-12-31 1967-06-27 Accumulateurs Fixes Pressure responsive battery charger control
EP0372823A2 (en) * 1988-12-05 1990-06-13 Hughes Aircraft Company Cell bypass circuit
EP0609101A1 (en) * 1993-01-29 1994-08-03 Canon Kabushiki Kaisha Electric power accumulating apparatus and electric power system
WO1995015023A1 (en) * 1993-11-23 1995-06-01 Thomson-Csf Dynamic balancing and monitoring device and process for an accumulator battery pack
FR2743452A1 (en) * 1996-01-08 1997-07-11 Accumulateurs Fixes Safety device for electrochemical generator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1018792B1 (en) * 1999-01-07 2009-02-04 Saft Groupe Sa Protection for battery pack with diode for memorizing
WO2009103524A1 (en) * 2008-02-23 2009-08-27 Daimler Ag Battery module comprising an integrated electrical component

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