CARTER DE BATTERIE
CONTEXTE DE L'INVENTION 1. Domaine de l'invention
La présente invention concerne des carters de batterie et, notamment, un carter de batterie ayant des sections de plaque fixées les unes aux autres par un élément de fixation. 2. Description de l'art connexe
Le document JP A 2007 200758 expose un carter métallique (carter de batterie) dans lequel les cellules sont stockées. Le carter métallique comprend un corps de carter (corps de carter de batterie) et une plaque de recouvrement (corps de recouvrement) joints l'un à l'autre par des vis, ainsi qu'un élément d'étanchéité prévu entre le corps de carter et la plaque de recouvrement. Le document JP A 2007 200758 décrit également que le corps de carter est fabriqué à partir d'un matériau tel que le fer ou l'aluminium. Dans ce cas, le soudage d'un matériau en aluminium étant plus difficile que celui d'un matériau tel que le fer, un corps de carter fabriqué à partir d'un matériau en aluminium est souvent réalisé en joignant le matériau à l'aide d'éléments de fixation tels que des rivets.
Cependant, par rapport au soudage, la formation d'un corps de carter en joignant un matériau à l'aide d'éléments de fixation est susceptible de créer des interstices, et donc d'amoindrir la qualité de la fonctionnalité d'étanchéité. En conséquence, un problème lié à l'absence de garantie de fonctionnalité d'étanchéité du corps de carter est envisagé. Les domaines aérospatiaux sont particulièrement demandeurs en matière de sécurité contre les fuites de solutions d'électrolyte organique de cellules d'électrolyte non aqueuse (tel que les cellules lithium-ion) et la garantie d'une fonctionnalité d'étanchéité efficace est essentielle dans de tels domaines.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION
La présente invention a pour objectif de résoudre le problème susmentionné et un objectif de la présente invention est de fournir un carter de batterie ayant une fonctionnalité d'étanchéité élevée.
Un premier aspect de la présente invention concerne un carter de batterie comprenant : une partie jointe dans laquelle des sections de plaque se chevauchent les unes les autres et sont fixées par un élément de fixation ; un premier élément d'étanchéité ; et un second élément d'étanchéité, le premier élément d'étanchéité et le second élément d'étanchéité étant différents l'un de l'autre et étant disposés au niveau de la partie jointe.
Selon le premier aspect de la présente invention, il est possible de garantir une fonctionnalité d'étanchéité élevée en disposant le premier élément d'étanchéité et le second élément d'étanchéité de façon adaptée pour les parties respectives de la partie jointe là où les sections de plaque se chevauchent les unes les autres, par rapport à un cas dans lequel seul un type d'élément d'étanchéité est utilisé. En conséquence, même dans le cas dans lequel une solution d'électrolyte fuit des cellules stockées dans le carter, il est possible de supprimer efficacement la fuite de la solution d'électrolyte du carter de batterie.
Selon le premier aspect de la présente invention, de préférence, le premier élément d'étanchéité est disposé entre les surfaces jointives de la partie jointe et le second élément d'étanchéité comprend un élément d'étanchéité pâteux et est disposé de façon à couvrir une extrémité de la surface jointive. En disposant le premier élément d'étanchéité entre les surfaces jointives et le second élément d'étanchéité pâteux à l'extrémité des surfaces jointives, il est possible d'étanchéifier le carter en deux endroits : entre les surfaces jointives de la partie jointe et l'extrémité des surfaces jointives, et d'améliorer ainsi la fonctionnalité d'étanchéité du carter de batterie.
Un second aspect de la présente invention concerne un carter de batterie comprenant : un élément de plaque fléchi ; des parties d'entaille dont chacune est disposée à une extrémité d'une partie pliée au niveau de laquelle l'élément de plaque est fléchi ; et un élément d'étanchéité de fermeture recouvrant chacune des parties d'entaille.
Selon le second aspect de la présente invention, le carter de batterie est réalisé en fléchissant l'élément de plaque, les parties d'entaille étant chacune disposée à l'extrémité de la partie pliée et l'élément d'étanchéité de fermeture recouvrant chacune des parties d'entaille. Avec une telle configuration, les parties d'entaille sont recouvertes par les éléments d'étanchéité de fermeture, et même dans le cas dans lequel la solution d'électrolyte fuit des cellules stockées dans le carter, il est possible de supprimer efficacement la fuite de solution d'électrolyte du carter de batterie.
Selon les premier et second aspects de la présente invention, un élément d'étanchéité de type joint peut être prévu au niveau d'une partie de mise en prise prévue entre le corps de carter de batterie et un corps de recouvrement pour recouvrir une ouverture du corps de carter de batterie. Avec une telle configuration, même lorsque le corps de recouvrement amovible est prévu, il est possible de faciliter le jointement entre le corps de carter de batterie et le corps de recouvrement à l'aide de l'élément d'étanchéité de type joint. C'est pourquoi, même dans le cas dans lequel la solution d'électrolyte fuit des cellules, il est possible de supprimer la fuite de la solution d'électrolyte à travers une partie positionnée entre le corps de carter de batterie et le corps de recouvrement.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
Les caractéristiques susmentionnées de l'invention ainsi que d'autres apparaîtront clairement à l'homme du métier concerné par la présente invention en prenant en compte l'invention en référence aux dessins joints, dans lesquels : la figure 1 illustre une vue en perspective illustrant un carter de batterie selon un mode de réalisation de la présente invention ; la figure 2 illustre une vue en perspective éclatée illustrant le carter de batterie selon le mode de réalisation ; la figure 3 illustre une vue partielle en coupe transversale illustrant une partie jointe du carter de batterie selon le mode de réalisation ; la figure 4 illustre une vue en coupe transversale prise le long de la ligne 300-300 de la figure 3 ; la figure 5 illustre une vue en perspective illustrant un intérieur d'un corps de recouvrement du carter de batterie selon le mode de réalisation ; la figure 6 illustre une vue en coupe transversale illustrant une partie de mise en prise prévue entre le corps de recouvrement et un corps de carter de batterie selon le mode de réalisation ; la figure 7 illustre une vue plane du corps de carter de batterie selon le mode de réalisation avant flexion ; la figure 8 illustre une vue en perspective permettant d'expliquer une étape d'application d'un élément d'étanchéité liquide selon le mode de réalisation ; la figure 9 illustre une vue en perspective permettant d'expliquer une étape de jointement par rivet selon le mode de réalisation ; la figure 10 illustre une vue en perspective permettant d'expliquer une étape de recouvrement d'un trou d'entaille avec un mastic et un élément d'étanchéité pâteux selon le mode de réalisation ; et la figure 11 illustre une vue en perspective permettant d'expliquer une étape d'application de l'élément d'étanchéité pâteux selon le mode de réalisation.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
Un mode de réalisation préféré de la présente invention va maintenant être décrit ci-après en référence aux dessins. Un carter de batterie 100 selon le mode de réalisation va tout d'abord être décrit en référence aux figures 1 à 6.
En référence à la figure 1 et à la figure 2, le carter de batterie 100 selon le mode de réalisation est pourvu d'un corps de carter de batterie 1 en forme de boîte et d'un corps de recouvrement 2 recouvrant une ouverture la du corps de carter de batterie 1.
Le corps de carter de batterie 1 prend une forme de boîte en fléchissant un matériau en plaque fabriqué à partir d'un alliage d'aluminium. Il est possible de réduire le poids du carter de batterie 100 à l'aide d'un alliage d'aluminium tel que le matériau du corps de carter de batterie 1. Tel qu'illustré sur la figure 1 et la figure 2, le corps de carter de batterie 1 comprend une section de fond 11 ainsi qu'une section avant 12, une section arrière 13 et deux sections latérales 14 respectivement couplées aux quatre côtés de la section de fond 11. Le corps de carter de batterie 1 stocke douze cellules lithium-ion 200 de forme carrée. De plus, la section avant 12, la section arrière 13 et les sections latérales 14 sont pourvues d'écrous 61 aux endroits correspondant aux trous 21b du corps de recouvrement 2.
De plus, la section avant 12 et les deux sections latérales 14 du corps de carter de batterie 1 sont jointes (fixées) par rivet à l'aide des rivets 3. De façon spécifique, tel qu'illustré sur la figure 2, chacune des sections latérales 14 est pourvue d'une marge de chevauchement 141 en forme de plaque sur son extrémité et chaque extrémité 12b de la section avant 12 et de la marge de chevauchement 141 de la section latérale 14 dans un état chevauché sont jointes par rivet à l'aide des rivets 3. Chaque rivet 3 est inséré à travers les trous 121 et 141a respectivement prévus à chaque extrémité 12b de la section avant 12 et de la marge de chevauchement 141 de la section latérale 14 pour joindre par rivet l'extrémité 12b de la section avant 12 et la marge de chevauchement 141 de la section latérale 14 (voir la figure 4). De cette façon, les parties jointes 4 sont formées en joignant les deux extrémités 12b de la section avant 12 et les marges de chevauchement 141 des sections latérales 14. Les rivets 3 sont un exemple d'« élément de fixation » selon la présente invention. De plus, la section avant 12, la section arrière 13, les marges de chevauchement 141 et les marges de chevauchement 142 sont un exemple de « sections de plaque » selon la présente invention.
De plus, les marges de chevauchement 141 sont de même forme, et, tel qu'illustré sur la figure 3, chaque marge de chevauchement 141 est prévue de façon à s'étendre verticalement d'une extrémité supérieure vers une extrémité inférieure de chaque section latérale 14 (direction Z). De plus, une extrémité supérieure de chaque marge de chevauchement 141 est prévue de façon à présenter une largeur plus importante dans la direction X qu'un centre de la marge de chevauchement 141.
Tel qu'illustré sur la figure 4, selon ce mode de réalisation, la partie jointe 4 prévue entre la section avant 12 et la section latérale 14 est pourvue d'un élément d'étanchéité liquide 41 et d'un élément d'étanchéité pâteux 42. L'élément d'étanchéité liquide 41 est fabriqué à partir d'un matériau liquide composé principalement d'un hydrocarbure à base d'oléfine ayant une résistance élevée aux solutions d'électrolyte et durcissant pour former un corps élastique de type caoutchouc par volatilisation d'un solvant compris dans l'élément d'étanchéité. Tel qu'illustré sur la figure 4, l'élément d'étanchéité liquide 41 est prévu entre les surfaces jointives de la partie jointe 4. De façon spécifique, l'élément d'étanchéité liquide 41 est prévu entre une surface intérieure 12c des deux extrémités 12b de la section avant 12 et une surface extérieure 141b de la marge de chevauchement 141 de la section latérale 14 (entre les surfaces jointives). De plus, l'élément d'étanchéité liquide 41 est prévu en continu entre les surfaces jointives de la partie jointe 4 d'une partie située à proximité d'une extrémité supérieure vers une partie située à proximité d'une extrémité inférieure du corps de carter de batterie 1. Ici, l'élément d'étanchéité 41 liquide est un exemple de « premier élément d'étanchéité » selon la présente invention.
De plus, l'élément d'étanchéité pâteux 42 est fabriqué à partir d'un matériau pâteux composé principalement d'un polymère contenant un groupe silyle ayant une résistance élevée aux solutions d'électrolyte et durcissant pour former un corps élastique par le biais d'une réaction de l'eau dans l'air. Tel qu'illustré sur la figure 3 et la figure 4, l'élément d'étanchéité pâteux 42 est prévu de façon à recouvrir une extrémité de la partie jointe 4 dans la direction X à l'intérieur du corps de carter de batterie 1. De façon spécifique, tel qu'illustré sur la figure 4, l'élément d'étanchéité pâteux 42 est prévu de façon à recouvrir une partie échelonnée configurée par la section avant 12 et la marge de chevauchement 141. Sur la figure 4, l'élément d'étanchéité pâteux 42 est prévu de façon à recouvrir l'ensemble de la partie échelonnée. Cependant, l'élément d'étanchéité pâteux 42 peut fournir l'effet de la présente invention tant qu'il recouvre l'extrémité située entre les surfaces jointives. De plus, tel qu'illustré sur la figure 3, l'élément d'étanchéité pâteux 42 est prévu en continu le long de la forme de l'extrémité de la marge de chevauchement 141, de la partie située à proximité de l'extrémité supérieure vers la partie située à proximité de l'extrémité inférieure du corps de carter de batterie 1. Ici, l'élément d'étanchéité pâteux 42 est un exemple de « second élément d'étanchéité » selon la présente invention.
Tel qu'illustré sur les figures 1 à 3, la section de fond 11 du corps de carter de batterie 1 comprend un trou d'entaille lb au niveau de chacun des quatre coins afin de réduire la concentration de la contrainte lors de la flexion de la section avant 12, de la section arrière 13 et des deux sections latérales 14. Ici, le trou d'entaille lb est un exemple de « partie d'entaille » selon la présente invention. Le trou d'entaille lb est pourvu d'un mastic 5 servant à recouvrir le trou d'entaille lb et le mastic 5 est fabriqué à partir d'un matériau composé principalement d'une résine à base d'époxy. Étant donné que les polymères contenant un groupe silyle ont une résistance plus élevée aux solutions d'électrolyte que les résines à base d'époxy, il est possible de supprimer la dissolution du mastic 5 par apport d'un élément d'étanchéité pâteux 42 composé principalement d'un polymère contenant un groupe silyle pour recouvrir le mastic 5 composé principalement d'une résine à base d'époxy. Ici, le mastic 5 est un exemple d'« élément d'étanchéité de fermeture » selon la présente invention.
Le corps de recouvrement 2 est fabriqué à partir d'un élément de plaque en alliage d'aluminium réalisé à partir du même matériau que le corps de carter de batterie 1. Tel qu'illustré sur la figure 5, le corps de recouvrement 2 comprend une paroi latérale 21 réalisée en fléchissant les côtés du corps de recouvrement 2. Le corps de recouvrement 2 est également pourvu d'une paroi opposée 23 orientée vers la paroi latérale 21. Tel qu'illustré sur la figure 6, l'extrémité supérieure du corps de carter de batterie 1 est insérée entre la paroi latérale 21 et la paroi opposée 23 du corps de recouvrement 2. Le corps de recouvrement 2 est fixé de façon amovible au corps de carter de batterie 1 par des vis 6 à l'aide des écrous 61 du corps de carter de batterie 1, via le trou 21b (voir les figures 2 et 5).
Tel qu'illustré sur les figures 5 à 6, un joint 7 est prévu entre la paroi latérale 21 et la paroi opposée 23. Le joint 7 est fabriqué à partir d'une éponge en silicone ayant une section transversale circulaire et étant élastiquement déformable. Le joint 7 est réalisé de façon à être intercalé entre le corps de recouvrement 2 et le corps de carter de batterie 1. De façon spécifique, lors de la fixation du corps de recouvrement 2 au corps de carter de batterie 1, le joint 7 est déformé en étant comprimé entre une partie positionnée entre la paroi latérale 21 et la paroi opposée 23 du corps de recouvrement 2 et l'extrémité supérieure du corps de carter de batterie 1.
Un procédé de fabrication du carter de batterie 100 selon le mode de réalisation va être décrit par la suite en référence aux figures 1 à 11.
Tout d'abord, les marges de chevauchement 141 et 142 de l'élément de plaque d'un alliage d'aluminium illustré sur les figures 7 sont fléchies vers l'intérieur respectivement le long des lignes de pliage 14b. La section avant 12, la section arrière 13 et les sections latérales 14 sont ensuite fléchies vers le haut respectivement le long des lignes de pliage lia (lignes indiquées par les lignes en pointillés). Cela aboutit à l'état illustré sur la figure 8. À ce moment, étant donné que des entailles 11b en arc de cercle sont prévues au niveau des deux extrémités de chaque ligne de pliage lia, la concentration de la contrainte due à la flexion de l'élément de plaque peut être réduite. Les entailles 11b sont les parties correspondant aux trous d'entaille lb après assemblage du corps de carter de batterie 1.
Par la suite, l'élément d'étanchéité liquide 41 est prévu entre les surfaces jointives de chacune des parties jointes 4 positionnées entre la section avant 12 et les sections latérales 14. De façon spécifique, tel qu'illustré sur la figure 8, l'élément d'étanchéité liquide 41 est appliqué à une zone correspondant à chacune des surfaces intérieures 12c de la section avant 12. La section avant 12, la section arrière 13 et la section latérale 14 sont ensuite fléchies davantage pour aboutir à un état tel qu'illustré sur la figure 9. Les rivets 3 sont ensuite insérés à travers les trous 121 dans la section avant 12 et les trous 141a dans les sections latérales 14, à la suite de quoi la section avant 12 est jointe par rivet aux marges de chevauchement 141. Une fois joint par rivet, chaque élément d'étanchéité liquide 41 durcit pour former un corps élastique de type caoutchouc par volatilisation du solvant compris dans l'élément d'étanchéité.
Dans cet état, le mastic 5 est appliqué à l'intérieur du corps de carter de batterie 1 de façon à recouvrir chacun des trous d'entaille lb au niveau des quatre coins du corps de carter de batterie 1, tel qu'illustré sur la figure 10. Le mastic 5 comprend un composé de base et un agent durcisseur et peut être durci en mélangeant le composé de base et l'agent durcisseur suivant une proportion prédéterminée. De façon similaire, la section arrière 13 et les sections latérales 14 sont jointes par rivet après application des éléments d'étanchéité liquides 41 et le mastic 5 est appliqué de façon à recouvrir chaque partie d'entaille lb.
Tel qu'illustré sur les figures 3, 4 et 11, l'élément d'étanchéité pâteux 42 est appliqué à l'intérieur du corps de carter de batterie 1 de façon à recouvrir une extrémité de chaque partie jointe 4. À ce moment, tel qu'illustré sur les figures 3 et 11, l'élément d'étanchéité pâteux 42 est appliqué en continu depuis une extrémité supérieure vers une extrémité inférieure d'une extrémité, le long de la marge de chevauchement 141. De plus, tel qu'illustré sur la figure 10, l'élément d'étanchéité pâteux 42 est appliqué de façon à recouvrir chacun des mastics 5 au niveau des quatre coins du corps de carter de batterie 1 sur le côté de la section de fond 11. Chaque élément d'étanchéité pâteux 42 durcit ensuite pour former un corps élastique par le biais d'une réaction de l'eau dans l'air. De façon similaire, les éléments d'étanchéité pâteux 42 sont appliqués entre la section arrière 13 et les sections latérales 14.
Les douze cellules lithium-ion 200 sont ensuite stockées à l'intérieur du corps de carter de batterie 1, le corps de recouvrement 2 étant fixé à l'ouverture la du corps de carter de batterie 1 par les vis 6. À ce moment, tel qu'illustré sur la figure 5, le joint 7 est ajusté entre la paroi latérale 21 et la paroi opposée 23 du corps de recouvrement 2 et le corps de recouvrement 2 est ensuite fixé au corps de carter de batterie 1 par les vis 6. Le carter de batterie 100 selon le mode de réalisation est fabriqué de cette façon.
Selon ce mode de réalisation, il est possible de garantir une fonctionnalité d'étanchéité élevée en utilisant l'élément d'étanchéité liquide 41 adapté à la forme observée entre les surfaces jointives de la partie jointe 4 du corps de carter de batterie 1 et l'élément d'étanchéité pâteux 42 adapté à la forme des extrémités des surfaces jointives, par rapport au cas où seul un type d'élément d'étanchéité est utilisé. Ceci permet, même en cas de fuite d'une solution d'électrolyte hors de la cellule lithium-ion 200, de supprimer efficacement la fuite de la solution d'électrolyte hors du corps de carter de batterie 1.
De plus, selon ce mode de réalisation, des trous d'entaille lb sont prévus au niveau des extrémités des parties pliables du corps de carter de batterie 1 pour réduire la concentration de la contrainte due à la flexion de l'élément de plaque, puis les mastics 5 fabriqués à partir d'une résine à base d'époxy sont prévus de façon à recouvrir les trous d'entaille lb. Une telle configuration permet, même en présence des trous d'entaille lb, de recouvrir les trous d'entaille lb avec les mastics 5, et de garantir la fonctionnalité d'étanchéité du corps de carter de batterie 1.
De plus, selon ce mode de réalisation, le joint 7 est prévu au niveau de la partie de mise en prise positionnée entre le corps de carter de batterie 1 et le corps de recouvrement 2. Avec une telle configuration, même en présence du corps de recouvrement amovible 2, il est possible de faciliter le jointement entre le corps de carter de batterie 1 et le corps de recouvrement 2 à l'aide du joint 7 et de supprimer toute possibilité de fuite de la solution d'électrolyte à travers une partie se trouvant entre le corps de carter de batterie 1 et le corps de recouvrement 2.
On comprendra que le mode de réalisation exposé ici sert à tous égards d'exemple et n'est pas limitatif. La présente invention est définie par la portée des revendications annexées et comprend toutes modifications réalisées sans sortir de la portée de la présente invention et de ses équivalents.
Par exemple, même si le mode de réalisation décrit l'exemple dans lequel la partie jointe est fixée à l'aide de rivets servant d'éléments de fixation, la partie jointe peut être fixée à l'aide d'éléments de fixation tels que des vis au lieu des rivets dans la présente invention. Même si le mode de réalisation décrit l'exemple dans lequel le matériau du corps de carter de batterie est un alliage d'aluminium, le corps de carter de batterie peut être fabriqué à partir d'un matériau métallique autre qu'un alliage d'aluminium dans la présente invention. Il est également possible de réduire le poids du carter de batterie en utilisant un alliage de magnésium ou son équivalent. Même si le mode de réalisation décrit l'exemple dans lequel on utilise un matériau liquide composé principalement d'un hydrocarbure à base d'oléfine pour le premier élément d'étanchéité et un matériau pâteux composé principalement d'un polymère contenant un groupe silyle pour le second élément d'étanchéité, les matériaux des éléments d'étanchéité ne se limitent pas aux exemples susmentionnés. Il est possible d'utiliser un matériau composé principalement, par exemple, d'un composé à base de silicone ou d'un composé à base d'époxy. Pour le premier élément d'étanchéité, il est préférable d'utiliser un matériau liquide qui peut être appliqué en fine couche. Il est en outre préférable d'utiliser pour le premier élément d'étanchéité et pour le second élément d'étanchéité un matériau ayant une résistance élevée aux solutions d'électrolyte. Même si le mode de réalisation décrit l'exemple dans lequel l'élément d'étanchéité de fermeture est fabriqué à partir d'une résine à base d'époxy, l'élément d'étanchéité de fermeture peut être fabriqué à partir d'un matériau autre que la résine à base d'époxy. De plus, l'élément d'étanchéité de fermeture peut être choisi parmi le premier élément d'étanchéité et le second élément d'étanchéité. Même si le mode de réalisation décrit l'exemple dans lequel le corps de carter de batterie en forme de boîte est réalisé en fléchissant un élément de plaque unique, le corps de carter de batterie peut être réalisé en assemblant une pluralité d'éléments de plaque séparés dans la présente invention. Même si le mode de réalisation décrit l'exemple dans lequel le carter de batterie stocke des cellules lithium-ion, le carter de batterie selon la présente invention peut stocker des cellules d'électrolyte nonaqueuse autres que les cellules lithium-ion ou bien des cellules hydrides nickel-métal. Même si le mode de réalisation décrit l'exemple dans lequel le premier élément d'étanchéité et le second élément d'étanchéité sont entièrement réalisés à partir de la partie située à proximité de l'extrémité supérieure jusqu'à la partie située à proximité de l'extrémité inférieure du corps de carter de batterie, le premier élément d'étanchéité et le second élément d'étanchéité peuvent être prévus uniquement dans une région de fond comprenant l'extrémité inférieure dans la présente invention.