FR2959631A1

FR2959631A1 - Systeme de deconnexion pour batterie

Info

Publication number: FR2959631A1
Application number: FR1053315A
Authority: FR
Inventors: Philippe Genin; Christophe Morin; Benoit Vasselin
Original assignee: Saft Groupe SAS
Current assignee: Saft SAS
Priority date: 2010-04-29
Filing date: 2010-04-29
Publication date: 2011-11-04
Anticipated expiration: 2030-04-29
Also published as: FR2959631B1

Abstract

Le système de déconnexion de sécurité (K2) pour batterie opère à courants forts. Le système de déconnexion de sécurité (K2) comprend une pluralité de branches parallèles de contacteurs de type silicium (K2S1, K2S2), les contacteurs étant montés sur une carte SMI (substrat métallique isolé), et une diode de roue libre (D2S1).

Description

SYSTEME DE DECONNEXION POUR BATTERIE

La présente invention se rapporte à un système de déconnexion pour batterie dans des applications de forte puissance.

Un accumulateur électrochimique est un dispositif de production d'électricité dans lequel de l'énergie chimique est convertie en énergie électrique. L'énergie chimique est constituée par des composés électrochimiquement actifs déposés sur au moins une face d'électrodes disposées dans l'accumulateur. L'énergie électrique est produite par des réactions électrochimiques au cours d'une décharge de l'accumulateur. Les électrodes, disposées dans un conteneur, sont connectées électriquement à des bornes de sortie de courant qui assurent une continuité électrique entre les électrodes et un consommateur électrique auquel l'accumulateur est associé. Afin d'augmenter la puissance délivrée, il est connu d'associer plusieurs accumulateurs étanches entre eux pour former une batterie. La batterie comporte alors une ou plusieurs branches parallèles d'accumulateurs reliés en série. La batterie peut être destinée à fournir de l'énergie électrique à une application extérieure opérant à forte puissance, par exemple une installation électrique d'un aéronef, en tant que batterie de secours. Un circuit de charge est donc généralement prévu auquel la batterie peut être branchée pour recharger les accumulateurs. La gestion de la charge et de la décharge de la batterie peut alors être organisée et contrôlée pour équilibrer la charge et la décharge des différents accumulateurs les uns par rapport aux autres. Un circuit de contrôle, plus ou moins évolué selon les applications, est généralement prévu pour être associé à la batterie. Par exemple la demande FR-A-2 926 934 présente un système électronique pour batterie. Le système électronique contrôle la charge des accumulateurs afin d'éviter toute surcharge, et garantit la disponibilité en puissance électrique lorsque la batterie est sollicitée en décharge. Un circuit de contrôle pour batterie peut comprendre un ou plusieurs interrupteurs de sécurité destinés à interrompre le passage du courant lors d'un fonctionnement anormal.

Dans les applications de forte puissance, pour des batteries présentant une forte capacité, supérieure à 25-30Ah et/ou opérant à des courants supérieurs à 100A, l'interrupteur de sécurité peut être un contacteur électro-mécanique associé à un fusible. Typiquement le temps de réaction à l'ouverture du contacteur électromécanique est de l'ordre de 10 à 30ms. Lors d'un court-circuit, ou d'une surcharge, le contacteur électro-mécanique n'est pas assez rapide pour déconnecter la batterie. A cause des faibles constantes électriques de la batterie et des câbles externes à la batterie, l'amplitude du courant traversant le contacteur électromécanique peut devenir A:A31100A31118 SAFT31118ù100426-texte dépôt.doc incompatible avec la tenue en surcharge des contacts de puissance du contacteur électromécanique. Le courant peut atteindre une valeur d'environ 7000A à 10000A avec un temps d'établissement de l'ordre de lms à 5ms, ce qui entraînera une dégradation et/ou un collage des contacts de puissance du contacteur électromécanique. Par le terme « collage » on entend un début de fusion de la matière des contacteurs. De tels niveaux de courant peuvent être également dommageables pour la batterie si leur durée est supérieure à une seconde. Le fusible est associé au contacteur électromécanique pour assurer le rôle d'interrupteur de sécurité avant que le courant n'atteigne des valeurs inacceptables. Mais l'actionnement du fusible entraîne une indisponibilité de la batterie. Une maintenance doit être alors réalisée comprenant par exemple, le démontage, des tests, et le remplacement du fusible. De plus, le contacteur électromécanique n'assure pas une disponibilité de la puissance sans interruption. En effet le temps de commutation du contacteur implique que la puissance n'est pas disponible immédiatement. Cette indisponibilité temporaire de la puissance est désignée par le terme micro-coupure. Il faut donc associer une diode en parallèle au contacteur, la diode assurant une disponibilité immédiate du courant. Il faut également intégrer un second contacteur pour assurer la fonction de coupure en cas de court circuit car la diode parallèle laisse circuler du courant. Par ailleurs, des relais statiques, tels que des contacteurs de type silicium, sont connus pour des applications de faible puissance, par exemple pour des batteries opérant à des courants inférieurs à 100A. Le relais statique permet d'éviter l'inconvénient des micro-coupures. En particulier le contacteur de type silicium comprend une diode intégrée, qui est liée à la structure de type silicium. Pour assurer la coupure en cas de court circuit, deux contacteurs de type silicium sont intégrés en série. Un tel système de déconnexion est par exemple installé sur les batteries de type Intensium® commercialisées par la demanderesse. Le système de déconnexion des batteries Intensium® comprend des contacteurs de type silicium bidirectionnels permettant l'interruption du passage du courant quel que soit son sens de passage. Le temps de réaction d'un contacteur de type silicium est typiquement compris entre 10 et 1501us. Les batteries Intensium® ne comprennent pas de fusible, notamment parce qu'elles sont destinées à des applications Télécom et peuvent être placées dans des lieux difficiles d'accès. Cependant, le système de déconnexion des batteries Intensium® assurant la protection de batteries de capacité de l'ordre de 5Ah n'est pas adapté aux applications de grande capacité (supérieure à 25Ah). La valeur du courant de court-circuit est de 900A maximum et les contacteurs de type silicium le supportent sans dommage. Le système de déconnexion des batteries Intensium® ne comprend pas non plus de protection contre les énergies transitoires apparaissant lors de la R:A31100A31118 SAFT3 1 1 18--1 00426-texte dépôt.doc coupure du courant et qui sont fonction de la longueur de câble à l'extérieur de la batterie. La protection des contacteurs de type silicium et la gestion des énergies transitoires deviennent nécessaires lorsque le système de déconnexion est destiné à une utilisation avec des courants forts. En effet, et de manière connue en soi, lorsque le système de déconnexion interrompt le passage du courant, la charge inductive liée au câblage extérieur à la batterie induit une énergie LI2. Pour des forts courants (supérieurs à 1000A), la longueur de câblage L devient primordiale. Il est donc recherché un système de déconnexion pour des applications de forte puissance permettant le passage de forts courants, et ne nécessitant pas de maintenance lors de son utilisation. A cet effet, l'invention propose un système de déconnexion pour batterie comprenant une pluralité de contacteurs de type silicium agencés en branches parallèles sur une carte SMI, et une diode de roue libre.

A cette fin, la présente invention propose un système de déconnexion pour batterie opérant à courants forts comprenant : une pluralité de branches parallèles, chaque branche comprenant au moins un contacteur de type silicium, les contacteurs étant montés sur une carte substrat métallique isolé, une diode de roue libre. Selon les modes de réalisation, le système de l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : le système comprend en outre une unité de gestion électronique adaptée à commander chaque contacteur de type silicium indépendamment les uns des autres ; l'unité de gestion électronique est adaptée à tester chaque contacteur de type silicium avant chaque utilisation de la batterie ; chaque branche comprend deux contacteurs de type silicium montés en série et tête-bêche ; - chaque contacteur de type silicium est un transistor MOSFET comprenant une diode en parallèle intégrée ; - le système comprend au moins dix branches parallèles de contacteurs de type silicium ; - le système est adapté au passage d'un courant supérieur à 200A, et à l'interruption du passage d'un courant supérieur à 1500A ; - la carte SMI présente un dénivelé entre deux points diagonalement opposés sur la carte SMI, inférieur à 150µm ; R:A31100A31118 SAFT3 1 1 18--1 00426-texte dépôt.doc L'invention propose aussi une batterie rechargeable comprenant : - au moins un accumulateur électrochimique étanche, - un système de déconnexion selon l'invention. Selon un mode de réalisation, la batterie présente un courant de décharge supérieur à 200A, et un courant de court-circuit supérieur à 1500A. Selon un mode de réalisation, la batterie est de type Lithium Ion. Selon un mode de réalisation, la batterie ne présentant pas de fusible. L'invention concerne notamment l'utilisation d'une telle batterie pour un aéronef.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'invention, donné à titre d'exemple et en référence aux figures qui montrent : - Figure 1, une vue schématique en perspective d'une carte SMI (substrat métallique isolé) ; - Figure 2, une vue schématique de profil d'une carte SMI ; - Figure 3, un schéma d'un mode de réalisation du système de déconnexion pour batterie selon l'invention ; - Figure 4, un schéma d'un autre mode de réalisation du système de déconnexion pour batterie selon l'invention ; - Figure 5, une vue schématique d'un exemple d'utilisation du système de déconnexion pour batterie selon l'invention ; - Figure 6, une courbe représentant des exemples de seuil de courant supportés par un système de déconnexion selon l'invention.

Le système de déconnexion pour batterie selon l'invention comprend une pluralité de branches parallèles de contacteurs de type silicium montés sur une carte SMI (substrat métallique isolé), et une diode de roue libre. Le système de déconnexion est utilisable pour de forts courants, et permet de protéger une batterie avec des temps d'ouverture en adéquation avec les constantes de temps électriques liées à la batterie, tout en assurant une protection contre les longueurs de câblage extérieures. Les constantes de temps électriques liées à la batterie sont supérieures aux temps d'ouverture des contacteurs de type silicium. Le système de déconnexion permet d'assurer un passage du courant sans micro-coupures, en charge ou en décharge si chaque branche parallèle comprend deux contacteurs en série et en tête-bêche. Un système de déconnexion à base de contacteurs de type silicium pour des applications de forts courants implique des problèmes nouveaux et critiques. R:A31100A31118 SAFT3 1 1 18--1 00426-texte dépôt.doc Le passage de courants forts provoque un échauffement important. Les contacteurs de type silicium du système de déconnexion sont montés sur une carte SMI qui permet une bonne dissipation thermique. Il apparaît également qu'une mauvaise planéité de la carte SMI engendre une augmentation de la résistance thermique. Pour obtenir une bonne dissipation thermique, il est nécessaire de gérer la planéité de la carte SMI utilisée pour le système de déconnexion. Ceci sera mieux compris en se référant à la figure 1 qui présente une vue schématique en perspective d'une carte SMI 10, et à la figure 2 qui présente une vue de profil de la carte SMI 10. La planéité de la carte SMI 10 peut être caractérisée par un dénivelé 13 entre deux points, 1l, 12 diagonalement opposés sur la carte SMI 10. La planéité est bonne si le dénivelé 13 est inférieur à 1501um. Plus la surface de la carte SMI 10 est grande, plus il est difficile d'obtenir un dénivelé 13 inférieur à 1501um. Ceci est particulièrement vrai dans le cas du système de déconnexion selon l'invention, dans lequel la carte SMI 10 peut être un carré de 30cm de côté et pourra présenter une très bonne planéité lorsque son dénivelé sera de 1001um, Il est nécessaire de limiter les variations de fabrication entre les composants, de sorte qu'il y ait le moins de variation de résistance interne entre les contacteurs de type silicium. On choisit des contacteurs de type silicium dont la résistance interne a été vérifiée. Le tri est réalisé avant le montage des contacteurs de type silicium sur la carte SMI. L'intégration d'une pluralité de contacteurs de type silicium, plus de dix par exemple, impose une optimisation de l'équilibrage des résistances de câblage. L'intégration des contacteurs de type silicium doit permettre d'obtenir une résistance équivalente, quelle que soit la branche parallèle de contacteurs de type silicium considérée. Les contacts électriques des contacteurs de type silicium avec la carte SMI doivent être homogènes. Les soudures doivent être optimisées pour s'assurer que les contacteurs de type silicium présentent une résistance électrique de contact sensiblement identique avec la carte SMI. Le respect de cette contrainte est compliqué par la nécessité d'intégrer des composants de taille différente. Par exemple des résistances de format 0805 peuvent être soudées avec des transistors MOS de format D2Pack. Des tests après soudure, notamment sur l'épaisseur de la soudure, permettent de s'assurer de la validité des contacts électriques. La qualité de la soudure peut être par exemple déterminée par observation visuelle. L'empreinte du composant (portion du composant permettant de le souder sur la carte SMI) ne doit pas être trop réduite, ni trop large afin de maîtriser la torsion du composant, et donc sa résistance de contact. R:A31100A31118 SAFT3 1 1 18--1 00426-texte dépôt.doc La soudure devrait par exemple présenter un pourcentage de bulles d'air (« voids » en anglais) inférieur à 15% en volume. L'intégration des composants et la carte SMI du système de déconnexion de l'invention est optimisée pour répondre à ces contraintes de résistance thermique sans éléments parasites et homogène sur l'ensemble du système. La carte SMI permet également de prendre en compte les variations des résistances électriques entre les contacteurs de type silicium. Ainsi le système selon l'invention permet le passage d'un courant permanent supérieur à 200A, voir supérieur à 400A. Le système permet aussi le passage de courants compris entre 1000A et 4500A durant de courtes durées (quelques millisecondes). Le système permet la déconnexion lorsque le courant devient supérieur à une valeur déterminée pouvant être supérieure à 1500A et pouvant atteindre 4500A, avec des temps d'ouverture compatibles avec les constantes de temps électriques de la batterie. Par exemple le temps d'ouverture d'un contacteur de type silicium tel qu'un transistor MOSFET est compris entre 10 et 150itsec, alors que l'établissement d'un courant de l'ordre de 7000A est réalisé en 1 à 4ms. L'invention sera mieux comprise en se référant à la figure 3 présentant un exemple du système de déconnexion pour batterie selon l'invention. Le système de déconnexion K2 comprend une pluralité de branches parallèles de contacteurs de type silicium K2S1, K2S2. Chaque branche parallèle peut comprendre deux contacteurs de type silicium K2S1, K2S2 positionnés en série et en tête-bêche. Ceci assure le caractère bidirectionnel du système de déconnexion K2 et la réalisation d'un réseau sans micro-coupures. Ainsi le système de déconnexion K2 peut être placé sur une ligne de puissance permettant la circulation d'un courant électrique d'une batterie vers une application, mais également d'un chargeur vers la batterie. Autrement dit le système de déconnexion K2 peut être placé sur une ligne de puissance permettant à la fois la charge et la décharge de la batterie. Le système de déconnexion K2 peut alors assurer une interruption de courant en cas de surcharge de la batterie, ou en cas de sollicitation excessive de la batterie par une application, tel qu'un équipement externe. Les éléments du système de déconnexion K2 sont installés sur une carte SMI. Chaque contacteur de type silicium K2S1, K2S2 comprend un commutateur en parallèle avec une diode. Le commutateur peut être en position ouverte ou fermée. On entend par « position ouverte » du commutateur une position interdisant tout passage de courant, et par « position fermée » du commutateur une position autorisant un passage de courant. La diode est disposée en parallèle du commutateur. Lors d'une phase de transition, la diode assure une disponibilité immédiate du courant. Par R:A31100A31118 SAFT3 1 1 18--1 00426-texte dépôt.doc exemple, si le commutateur du contacteur K2S2 est ouvert, et qu'un passage du courant est requis, la diode du contacteur K2S2 assure immédiatement le passage du courant le temps que le commutateur du contacteur K2S2 passe en position fermée. Le temps d'ouverture du commutateur du contacteur de type silicium K2S1, K2S2 peut être compris entre 1 et 500 µs, voir compris entre 10 et 150 µs, ce qui permet de se passer d'un fusible. Le fusible est un composant cher, encombrant, non testable, et difficile à dimensionner, en particulier en température. Après un incident de fonctionnement lié à son environnement d'utilisation le système de déconnexion K2 peut être réutilisé sans nécessiter un démontage pour une opération de maintenance du fusible. Le contacteur de type silicium K2S1, K2S2 peut être de tout type connu. Dans le mode de réalisation présenté en figure 3, le contacteur de type silicium K2S1, K2S2 est un transistor MOSFET de puissance. La diode parallèle est intégrée au transistor MOSFET. Une branche parallèle est constituée de deux transistors MOSFET montés tête-bêche. Cependant le commutateur de type silicium peut être en tout autre technologie présentant des jonctions électroniques de type transistor, tels qu'un transistor bipolaire, ou IGBT. Le système de déconnexion K2 selon l'invention comprend plus de contacteurs de type silicium K2S1, K2S2 qu'un système de déconnexion de l'art antérieur, tel que le système des batteries Intensium® décrit plus haut. Le système de déconnexion K2 selon l'invention comprend au moins 10 branches en parallèles contenant chacune deux contacteurs de type silicium K2S1, K2S2. Le système de déconnexion K2 selon l'invention peut comprendre au moins 20 contacteurs de type silicium K2S1, K2S2. Le système de déconnexion K2 selon l'invention convient donc pour une batterie opérant à des courants forts. Le système de déconnexion K2 selon l'invention peut par exemple conduire des courants 10 fois supérieurs par rapport au système de déconnexion installé sur les batteries Intensium®. Le système de déconnexion K2 comprend également une diode de roue libre D2S1. La diode de roue libre D2S1 permet de protéger les contacteurs de type silicium K2S1, K2S2 des charges inductives liées aux longueurs de câblage extérieur. Autrement dit la diode de roue libre D2S1 protège les contacteurs de type silicium K2S1, K2S2 de l'énergie provoquée par les charges inductives lors de l'interruption du passage du courant. Dans un mode de réalisation, illustré sur la figure 4, le système de déconnexion K2 comprend une unité de gestion électronique ou de contrôle 14. L'unité de contrôle 14 permet de gérer individuellement chaque contacteur de type silicium K2S1, K2S2 des branches parallèles 20 du système K2. L'unité de contrôle 14 peut être associée à R:A31100A31118 SAFT3 1 1 18--1 00426-texte dépôt.doc un capteur de température 15, et/ou à un capteur de courant 16. L'unité de contrôle 14 peut intégrer un composant 17 de gestion et de traitement de la température, du courant ou de la tension mesurée. L'unité 14 peut également comprendre une fonction 18 permettant de gérer les problèmes mentionnés précédemment à partir des données issues du composant 17. Par exemple la fonction 18 peut comprendre une fonction de test de la résistance interne des contacteurs de type silicium K2S1, K2S2, permettant la détection 21 d'éventuels défauts du système de déconnexion K2 avant ou durant son utilisation (fonction BITE pour « Built In Test Equipment » en anglais). Ainsi l'unité de contrôle 14 est adaptée à tester chaque contacteur de type silicium K2S1, K2S2 avant chaque utilisation de la batterie. La fonction 18 peut également comprendre une fonction de protection en tension et en température du contacteur de type silicium, avec le cas échéant le déclenchement d'une alarme 19. La fonction 18 communique avec un composant logique 22 qui, à partir de donnés d'entrées 23,24, commande un pilote 25 des contacteurs de type silicium K2S, K2S2 de la branche parallèle 20. L'unité de contrôle 14 présente un pilote 25 pour chaque branche parallèle 20. Le pilote 25 contrôle la puissance délivrée aux contacteurs de type silicium K2S1, K2S2 par l'intermédiaire des commandes CMDa et CMDb. Les deux commandes distinctes CMDa et CMDb permettent de piloter le système de déconnexion K2 pour qu'il interrompe le passage du courant dans un sens ou dans l'autre. Lorsqu'une de ces commandes est active un courant unidirectionnel est stoppé, tandis que le courant opposé peut toujours circuler. Par exemple, lorsque le système de déconnexion K2 est associé à une batterie, le courant de charge peut être interrompu afin de protéger la batterie contre des conditions de surcharge. Cependant le courant de décharge reste disponible pour une application (sans micro-coupures).

Le système de déconnexion K2 est utilisable dans une batterie rechargeable desservant une application, par exemple une installation électrique d'un aéronef, en tant que batterie de secours. Le système de déconnexion peut être intégré dans un système électronique plus large gérant l'interface entre la batterie et son application. Le système de déconnexion K2 peut être par exemple utilisé dans un système électronique pour batterie tel que décrit dans la demande de brevet français FR-A- 2 926 934. L'unité de contrôle du système de déconnexion K2 peut alors comprendre des fonctions en lien avec l'environnement dans lequel est utilisé le système de déconnexion K2. Par exemple l'unité de contrôle peut recevoir des informations de capteurs disposés dans la batterie (par exemple tension, courant et température de chaque accumulateur de la batterie). L'unité de contrôle peut également comprendre des informations quant au statut (position ouverte ou position fermée) des différents commutateurs du système électronique. L'unité de contrôle peut aussi recevoir des R:A31100A31118 SAFT3 1 1 18--1 00426-texte dépôt.doc informations provenant de l'application elle-même (potentiel de l'alimentation principale, température, alarme pour passage en mode secours et autres). L'unité électronique de contrôle peut ainsi détecter un besoin en énergie électrique de l'application et commander l'actionnement du système de déconnexion K2 pour une décharge, ou bien détecter un faible niveau de charge de la batterie et commander l'actionnement du système de déconnexion K2 pour une charge de la batterie. Le fonctionnement du système de déconnexion K2 sera mieux compris en se référant à la figure 5 qui présente un exemple d'utilisation du système de déconnexion K2. Le système de déconnexion K2 est utilisé dans la branche de décharge d'une batterie 2P7S (2 branches parallèles de 7 accumulateurs séries) fournissant une tension en courant continu à une application. La tension de l'application est continue. Autrement dit, dans cet exemple le système de déconnexion K2 est positionné sur une ligne de puissance utilisée uniquement pour la circulation d'un courant électrique de la batterie 2P7S vers l'application. Le système de déconnexion K2 est représenté sous sa forme fonctionnelle dans le circuit d'utilisation. Le schéma électrique du système de déconnexion K2 est présenté au dessus du schéma principal. Dans cet exemple d'utilisation le système de déconnexion K2 présente 20 branches en parallèle, chaque branche comprenant deux contacteurs de type silicium K2S2 en série et tête bêche. Le système de déconnexion K2 comprend donc 40 contacteurs de type silicium K2S2.

Les contacteurs de type silicium K2S2 peuvent être des transistors MOSFET. Le commutateur du contacteur de type silicium K2S2 est maintenu en position ouverte tant que la batterie n'est pas sollicitée en décharge par l'application, et il est actionné en position fermée lorsqu'une énergie électrique est requise par l'application. La diode du contacteur de type silicium K2S2, disposée en parallèle du commutateur du contacteur de type silicium K2S2, empêche la circulation de tout courant de charge de l'application vers la batterie, et permet d'assurer la disponibilité de la puissance lors de la phase de transition avant la fermeture du commutateur du contacteur de type silicium K2S2. Autrement dit, la diode du contacteur de type silicium K2S2 assure le passage immédiat d'un courant de décharge le temps pour le commutateur du contacteur de type silicium K2S2 de passer en position fermée avec un temps de fermeture de l'ordre de 101us. Le contacteur de type silicium K2S1 assure le premier niveau de sécurité en cas de fonctionnement anormal en décharge (température, sur-courant/court circuit). En cas de défaillance du contacteur de type silicium K2S1, une redondance peut être réalisée par un contacteur électromécanique comme cela est décrit dans la demande de brevet de la demanderesse FR-A-2 926 934. Le contacteur de type silicium K2S2 assure l'interdiction d'un courant de recharge. R:A31100A31118 SAFT3 1 1 18--1 00426-texte dépôt.doc Dans l'exemple d'utilisation présenté en figure 5, le système de déconnexion K2 n'assure que la décharge de la batterie et protège la batterie d'une possibilité de recharge par son intermédiaire. La charge de la batterie 2P7S est assurée par une branche parallèle K3. La branche parallèle K3 permet la circulation d'un courant électrique de l'application vers la batterie pour la charge de la batterie. La branche de charge K3 comprend un chargeur K3C, et deux contacteurs de type silicium K3S, K3R. Le chargeur K3C comprend entre autre un simple contacteur de type silicium actionné en position fermée pour permettre la circulation d'un courant de charge et actionné en position ouverte lorsque la charge doit être interrompue. Le commutateur du contacteur du chargeur K3C assure la limitation de courant lors de la charge. Le commutateur du contacteur K3R assure une redondance du commutateur du contacteur du chargeur K3C (en cas de défaillance du chargeur K3C). Ainsi en cas de surcharge, si le chargeur est défaillant, le commutateur du contacteur K3R stoppe la recharge. Dans le cas d'une défaillance d'un composant du chargeur K3C, il peut y avoir circulation d'un courant de décharge de la batterie vers l'application par la branche K3. Dans ce cas, le commutateur du contacteur K3S assure l'interruption de la décharge par la branche K3. Le système de déconnexion K2 peut être utilisé en charge ou en décharge grâce à son caractère bidirectionnel. Dans un autre exemple d'utilisation, le système de déconnexion K2 peut assurer la charge de la batterie, la décharge de la batterie étant assurée par une branche parallèle. Dans encore un autre exemple d'utilisation, le caractère bidirectionnel du système de déconnexion K2 peut faire partie intégrante de son utilisation. Dans ce cas le système de déconnexion K2 est utilisé pour la charge et la décharge de la batterie, sans la nécessité d'une autre branche parallèle. La batterie est alors disponible en charge, ou en décharge par le système de déconnexion K2 sans interruption de la puissance. Un fusible peut être disposé dans l'application (un aéronef par exemple) pour une redondance de la fonction de protection assurée par le système de déconnexion K2. Le fusible peut être installé dans, ou à l'extérieur, de la batterie.

L'invention concerne également une batterie rechargeable comprenant au moins un accumulateur électrochimique étanche, et le système de déconnexion K2 décrit précédemment. La batterie rechargeable opère à courants forts. Elle peut par exemple délivrer un courant de décharge supérieur à 200A, et présenter un courant de court-circuit supérieur à 1500A. Le courant de décharge pourrait atteindre jusqu'à 8000A dans une application sans limitation par un système de déconnexion. Avec l'intégration du système de déconnexion K2 le courant est limité à 4500A. La batterie rechargeable est par exemple de type Lithium Ion, mais pourrait être d'un autre couple R:A31100A31118 SAFT3 1 1 18--1 00426-texte dépôt.doc électrochimique. La batterie de l'invention ne présente pas de fusible, le système de déconnexion K2 permettant de se passer de la nécessité d'un fusible, tout en assurant la possibilité de fournir des impulsions de courant inférieures à 4500A durant 10ms. Le fonctionnement de la batterie rechargeable sera mieux compris en se référant à la figure 6. La courbe 26 présente un exemple de seuils de courant I supportés par le système de déconnexion K2 et de leur durée correspondante. Le système K2 peut supporter un courant permanent de 300A. Chaque palier indique le seuil de courant entraînant l'ouverture du contacteur de type silicium lorsque le temps mentionné est dépassé. Par exemple si le courant dépasse une valeur de 350A pendant une durée de 60s, le système K2 est déconnecté ; ou si le courant dépasse une valeur de 420A pendant 38s, le système K2 est déconnecté. Si le courant est supérieur à 4500A, le contacteur de type silicium est ouvert dans un temps compris entre 10 et 1501us après le franchissement du seuil. Ce temps est compatible avec les constantes de temps électriques de la batterie.

L'invention concerne aussi une utilisation de la batterie décrite précédemment dans un aéronef. La batterie ne comprenant pas de fusible, elle ne nécessite donc pas une opération de démontage, pour une maintenance après une défaillance. En particulier la batterie de type lithium Ion, par son poids et sa capacité, est adaptée à une utilisation dans un aéronef.

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et au mode de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art. En particulier, la description a été faite en référence à des transistors MOSFET, mais les contacteurs de type silicium peuvent être de tout type connu. R:A31100A31118 SAFT3 1 1 18--1 00426-texte dépôt.doc

Claims

REVENDICATIONS1. Système de déconnexion (K2) pour batterie opérant à courants forts comprenant : -une pluralité de branches parallèles, chaque branche comprenant au moins un contacteur de type silicium (K2S1, K2S2), les contacteurs étant montés sur une carte substrat métallique isolé (SMI) (10), -une diode de roue libre (D2S1).
2. Système de déconnexion (K2) selon la revendication 1 comprenant en outre une unité de gestion électronique (14) adaptée à commander chaque contacteur de type silicium (K2S1, K2S2) indépendamment les uns des autres.
3. Système de déconnexion (K2) selon la revendication 2 dans laquelle l'unité de gestion électronique (14) est adaptée à tester chaque contacteur de type silicium (K2S1, K2S2) avant chaque utilisation de la batterie.
4. Système de déconnexion (K2) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle chaque branche comprend deux contacteurs de type silicium (K2S1, K2S2) montés en série et tête-bêche.
5. Système de déconnexion (K2) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle chaque contacteur de type silicium (K2S1, K2S2) est un transistor MOSFET comprenant une diode en parallèle intégrée.
6. Système de déconnexion (K2) selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant au moins dix branches parallèles de contacteurs de type silicium (K2S1, K2S2). 30
7. Système de déconnexion (K2) selon l'une quelconque des revendications précédentes adapté au passage d'un courant supérieur à 200A, et à l'interruption du passage d'un courant supérieur à 1500A.
8. Système de déconnexion (K2) selon l'une quelconque des revendications 35 précédentes dans laquelle la carte SMI (10) présente un dénivelé (13) entre deux points (1l, 12) diagonalement opposés sur la carte SMI (10), inférieur à 150µm. R:\31100\ 31118 SAFT3 1 1 18--1 00426-texte dépôt.doc25
9. Batterie rechargeable comprenant : - au moins un accumulateur électrochimique étanche, - un système de déconnexion (K2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
10. Batterie rechargeable selon la revendication 9 présentant un courant de décharge supérieur à 200A, et un courant de court-circuit supérieur à 1500A.
11. Batterie rechargeable selon la revendication 9 ou 10 de type Lithium Ion.
12. Batterie rechargeable selon l'une quelconque des revendications 9 à 11 ne présentant pas de fusible.
13. Utilisation de la batterie de l'une quelconque des revendications 9 à 12 pour un aéronef. A:A31100A31118 SAFT31118ù100426-texte dépôt.doc