FR2973948A1 - Modular power conducting frame device for battery of e.g. electric car, has electrochemical cell inserted between male and female elements of power conducting frame, where elements include buses for conduction of electric power - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF MODULAIRE DE CADRE CONDUCTEUR DE PUISSANCE POUR BATTERIE DE VEHICULE AUTOMOBILE, PROCEDE DE MONTAGE DE CE DISPOSITIF ET BATTERIE DE VEHICULE AUTOMOBILE COMPRENANT UN TEL DISPOSITIF POWER CONDUCTIVE FRAME MODULAR DEVICE FOR MOTOR VEHICLE BATTERY, METHOD FOR MOUNTING THE SAME, AND MOTOR VEHICLE BATTERY COMPRISING SUCH A DEVICE
Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un dispositif modulaire de cadre conducteur de puissance pour cellule en sachet souple, un procédé de montage de ce dispositif et une batterie de véhicule automobile comprenant un tel dispositif. Plus particulièrement, l'invention a pour objet un dispositif pour batterie de véhicule automobile. Field of the Invention The present invention relates to a modular power conducting frame device for a flexible bag cell, a method of mounting this device and a motor vehicle battery comprising such a device. More particularly, the invention relates to a device for a motor vehicle battery.
Le domaine technique de la présente invention concerne toutes les sources d'énergie à stockage électrochimique composées de plusieurs cellules connectées en série ou en parallèle ou série/parallèle. Elle s'applique, en particulier, à une batterie électrique qui est notamment destinée à la traction de véhicule automobile électrique ou hybride c'est-à-dire comprenant un moteur électrique d'entraînement des roues motrices combiné avec un moteur thermique d'entraînement de ces roues ou éventuellement d'autres roues motrices. The technical field of the present invention relates to all electrochemical storage energy sources composed of several cells connected in series or in parallel or series / parallel. It applies, in particular, to an electric battery which is in particular intended for the traction of an electric or hybrid motor vehicle, that is to say comprising an electric motor for driving the driving wheels combined with a driving heat engine. of these wheels or possibly other driving wheels.
Etat de l'art Une batterie d'accumulateurs, généralement appelée une « batterie », est un ensemble d'accumulateurs électriques reliés entre eux de façon à créer un générateur de courant continu de la capacité et de la tension désirée. Ces accumulateurs sont également appelés « éléments » de la batterie ou « cellules ». Pour garantir les niveaux de puissance et d'énergie requis pour les applications considérées, il est nécessaire d'utiliser des batteries comprenant une pluralité d'éléments générateurs d'énergie électrique. C'est dans ces cellules qu'ont lieu les réactions électrochimiques réversibles qui permettent de produire du courant (batterie en décharge) ou de stocker l'énergie (batterie en charge). STATE OF THE ART An accumulator battery, generally called a "battery", is a set of electric accumulators connected together so as to create a DC generator of the desired capacity and voltage. These accumulators are also called "elements" of the battery or "cells". To guarantee the power and energy levels required for the applications considered, it is necessary to use batteries comprising a plurality of elements generating electrical energy. It is in these cells that the reversible electrochemical reactions take place which make it possible to produce current (battery in discharge) or to store the energy (battery in charge).
Cependant, les charges et décharges répétées de la batterie peuvent causer une production de chaleur. Lorsque cette production de chaleur n'est pas contrôlée, la durée de vie des éléments peut être diminuée. Cela peut également donner lieu, dans des conditions extrêmes, à des risques d'emballement thermique pour certaines compositions chimiques d'éléments, ce qui peut conduire à la détérioration de la batterie. Ainsi, pour optimiser les performances et la durée de vie des batteries, des systèmes de conditionnement thermique des éléments sont intégrés dans les batteries. Les éléments générateurs comprennent classiquement au moins une cellule électrochimique, par exemple de type Lithium - ion ou Lithium - polymère, qui est formée d'un empilement de couches électro-actives agissant successivement comme cathodes et anodes et isolés par un séparateur, lesdites couches étant mises en contact par l'intermédiaire d'un électrolyte. Ces cellules électrochimiques sont généralement conditionnées dans des conteneurs rigides et hermétiques afin de les protéger des agressions extérieures. En particulier, ces conteneurs peuvent être fabriqués à partir de tôles embouties en profondeur pour former des godets qui, après introduction d'un enroulement de couches empilées, peuvent être refermés par soudage d'un couvercle. However, repeated charging and discharging of the battery can cause heat generation. When this heat generation is not controlled, the life of the elements can be reduced. This can also give rise, in extreme conditions, to the risk of thermal runaway for certain chemical compositions of elements, which can lead to deterioration of the battery. Thus, to optimize the performance and life of the batteries, thermal conditioning systems elements are integrated in the batteries. The generating elements conventionally comprise at least one electrochemical cell, for example of the lithium-ion or lithium-polymer type, which is formed of a stack of electro-active layers acting successively as cathodes and anodes and isolated by a separator, said layers being contacted by means of an electrolyte. These electrochemical cells are generally packaged in rigid and hermetic containers in order to protect them from external aggressions. In particular, these containers can be made from deep-drawn sheets to form buckets which, after introduction of a stack of stacked layers, can be closed by welding a lid.
Ce type de conditionnement présente certains inconvénients parmi lesquels des coûts de fabrication élevés ainsi que la nécessité d'isoler électriquement au moins une des électrodes du godet métallique et d'ajouter des soupapes de sécurité permettant de relâcher la pression en cas de surcharge ou de surchauffe d'un élément. This type of packaging has certain disadvantages among which high manufacturing costs and the need to electrically isolate at least one of the electrodes of the metal cup and add safety valves to relieve the pressure in case of overload or overheating of an element.
Pour résoudre ces inconvénients, une solution couramment employée consiste à former un élément générateur en conditionnant un empilement plan de couches électro-actives dans une enveloppe étanche et souple. En outre, ce type d'éléments générateurs présente typiquement une géométrie prismatique qui permet d'augmenter les surfaces d'échanges avec le liquide de conditionnement thermique. Toutefois, avec une telle enveloppe, on affaiblit de façon importante la résistance mécanique des éléments, ce qui va à l'encontre des contraintes en vigueur dans l'industrie automobile, notamment relativement aux collisions (« crashs »). En outre, l'empilement est alors susceptible de se déformer, notamment avec déplacement des couches les unes par rapport aux autres. En particulier, une telle déformation peut être induite par l'évolution du volume des matériaux actifs servant d'anodes ou de cathodes en fonction de son taux d'insertion en ion lithium. Il résulte de ces déplacements des variations des résistances de contact entre les couches. Ces variations peuvent produire des échauffements supplémentaires et conduire à des vieillissements prématurés, à une limitation des énergies disponibles ainsi qu'à des risques de déclenchement d'emballement thermique. Une des solutions de l'art antérieur pour répondre au problème de la fragilité de ce type de cellules de batterie est un système d'exosquelette pour la cellule en sachet souple comprenant un cadre rigide venant s'assembler sur ladite cellule. L'inconvénient des systèmes connus de cadres pour cellules en sachet est qu'il requiert l'utilisation d'outils spécifiques pour leur assemblage ce qui engendre des difficultés de montage. En outre, ces systèmes nécessitent un temps de manipulation important. To solve these drawbacks, a commonly used solution consists in forming a generator element by conditioning a plane stack of electro-active layers in a tight and flexible envelope. In addition, this type of generating element typically has a prismatic geometry that increases the exchange surfaces with the thermal conditioning liquid. However, with such an envelope, significantly weakens the mechanical strength of the elements, which goes against the constraints in force in the automotive industry, particularly with respect to crashes ("crashes"). In addition, the stack is then likely to be deformed, especially with displacement of the layers relative to each other. In particular, such a deformation can be induced by the evolution of the volume of the active materials serving as anodes or cathodes as a function of its lithium ion insertion rate. These displacements result from variations in the contact resistances between the layers. These variations can produce additional heating and lead to premature aging, a limitation of available energies as well as risks of triggering thermal runaway. One of the solutions of the prior art to address the problem of the fragility of this type of battery cells is an exoskeleton system for the flexible bag cell comprising a rigid frame coming to assemble on said cell. The disadvantage of the known systems of frames for cells in bag is that it requires the use of specific tools for their assembly which causes difficulties of assembly. In addition, these systems require significant handling time.
Exposé de l'invention L'invention a pour but de résoudre tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur. À cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un dispositif modulaire de cadre conducteur de puissance pour batterie de véhicule automobile, ladite batterie étant du type comprenant une pluralité d'éléments générateurs d'énergie électrique formés d'au moins une cellule électrochimique qui est conditionnée dans une enveloppe étanche souple, ledit dispositif comprenant : - au moins une cellule en sachet souple, ladite cellule comprenant deux bornes de contact électrique, et - un cadre conducteur de puissance comprenant au moins deux éléments, entre lesquels s'insère la cellule en sachet souple, et ses bornes de contact, dispositif dans lequel chaque élément du cadre de puissance comprend un moyen de conduction de puissance électrique, ledit moyen de conduction de puissance électrique ayant une surface conductrice en contact des bornes, les autres surfaces étant isolantes. En d'autres termes, le dispositif selon l'invention est un cadre multifonctions composé d'au moins deux éléments, également nommés « éléments mâle » et « éléments femelle », qui intègrent directement, grâce à un moyen de conduction, la liaison de puissance électrique entre les cellules. Ces deux éléments permettent, après leur assemblage, de renforcer, de maintenir et de protéger la faible structure mécanique d'une cellule souple en sachet. DISCLOSURE OF THE INVENTION The object of the invention is to solve all or part of the disadvantages of the prior art. For this purpose, according to a first aspect, the present invention is directed to a modular power conducting frame device for a motor vehicle battery, said battery being of the type comprising a plurality of electrical energy generating elements formed of at least one cell. electrochemical device which is packaged in a flexible sealed envelope, said device comprising: - at least one cell in a flexible bag, said cell comprising two electrical contact terminals, and - a power conducting frame comprising at least two elements, between which is inserted the flexible bag cell, and its contact terminals, wherein each element of the power frame comprises an electrical power conduction means, said electric power conduction means having a conductive surface in contact with the terminals, the other surfaces being insulating. In other words, the device according to the invention is a multifunctional frame composed of at least two elements, also called "male elements" and "female elements", which directly integrate, thanks to a means of conduction, the connection of electrical power between the cells. These two elements allow, after assembly, to strengthen, maintain and protect the weak mechanical structure of a flexible cell bag.
Dans la suite de la description on utilise indifféremment les termes « dispositif » ou « module » pour se référer au dispositif selon l'invention. Le dispositif selon l'invention permet avantageusement un montage facilité et rapide. De plus, il permet de sécuriser l'utilisation des cellules en sachet souple. In the remainder of the description, the terms "device" or "module" are used interchangeably to refer to the device according to the invention. The device according to the invention advantageously allows an easy and fast assembly. In addition, it makes it possible to secure the use of cells in a flexible bag.
Le dispositif selon l'invention permet de réaliser un montage en série et/ou en parallèle des cellules pour former un système complet. Dans les deux cas il s'agit d'assembler les modules du dispositif selon l'invention en utilisant le même cadre simplement en adaptant son positionnement selon le type de montage souhaité. The device according to the invention makes it possible to mount the cells in series and / or in parallel to form a complete system. In both cases it is a question of assembling the modules of the device according to the invention by using the same frame simply by adapting its positioning according to the desired type of mounting.
Un autre avantage du dispositif selon l'invention est qu'il est modulable c'est-à-dire qu'il permet d'ajouter librement des éléments électrochimiques. De ce fait, le système est évolutif ce qui permet un gain de temps lors du développement d'une batterie pour plusieurs applications. L'invention peut être mise en oeuvre selon les modes de réalisations 30 avantageux exposés ci-après lesquels peuvent être considérés individuellement ou selon toute combinaison opérante. Another advantage of the device according to the invention is that it is flexible, that is to say that it allows to freely add electrochemical elements. As a result, the system is scalable, which saves time when developing a battery for several applications. The invention can be implemented according to the advantageous embodiments described below which can be considered individually or in any operating combination.
Selon des caractéristiques particulières, la cellule en sachet souple comprend deux bornes de contact électrique situées sur des côtés opposés de la cellule. La séparation des bornes de puissance d'une part et d'autre du module permet avantageusement d'assurer la sécurité d'utilisation du dispositif. Selon des caractéristiques particulières, la cellule en sachet souple comprend deux bornes de contact électrique situées sur un même côté de la cellule. Selon des caractéristiques particulières, les moyens de conduction du courant sont des barres omnibus. En d'autres termes, les barres omnibus sont intégrées de façon à faire le contact électrique avec les bornes de la cellule souple après l'assemblage. Les barres omnibus sont isolées sur leurs faces supérieure et inferieure et accessibles sur les faces intérieures aux bornes électriques de la cellule afin d'assurer la liaison électrique de puissance. L'intégration des barres omnibus directement dans le cadre, permet un gain de temps pour le montage final. Selon des caractéristiques particulières, les éléments du cadre sont symétriques et comprennent une ouverture centrale. According to particular features, the flexible bag cell comprises two electrical contact terminals located on opposite sides of the cell. The separation of the power terminals on one side and the other of the module advantageously makes it possible to ensure the safety of use of the device. According to particular features, the flexible bag cell comprises two electrical contact terminals located on the same side of the cell. According to particular features, the current conducting means are bus bars. In other words, the bus bars are integrated so as to make electrical contact with the terminals of the flexible cell after assembly. The bus bars are insulated on their upper and lower faces and accessible on the inner faces of the electrical terminals of the cell to ensure the power connection. Integrating the busbars directly into the frame saves time for final assembly. According to particular features, the elements of the frame are symmetrical and include a central opening.
L'ouverture centrale de chacun des éléments du cadre accueille la cellule. La partie laminée et bien plate de la cellule peut venir en appui sur le cadre. Dans une variante de réalisation, cette ouverture prend la forme d'une partie creuse qui accueille la partie la plus épaisse de la cellule. The central opening of each element of the frame accommodates the cell. The rolled and flat part of the cell can bear on the frame. In an alternative embodiment, this opening takes the form of a hollow portion which accommodates the thickest part of the cell.
Dans une autre variante de réalisation, la partie creuse de l'un des éléments du cadre a une paroi opaque et la partie creuse de l'autre élément du cadre est totalement creuse. Ceci permet avantageusement d'éviter un ajout de matière inutile. Un autre aspect de l'invention vise un procédé de montage d'un dispositif objet de l'invention comprenant : - une étape d'insertion de la cellule en sachet souple entre les éléments du cadre, une étape d'assemblage des éléments du cadre avec la cellule en sachet souple, et une étape de montage du dispositif avec d'autres dispositifs afin de constituer un élément générateur d'énergie électrique d'une batterie. In another variant embodiment, the hollow part of one of the elements of the frame has an opaque wall and the hollow part of the other element of the frame is completely hollow. This advantageously makes it possible to avoid adding unnecessary material. Another aspect of the invention is a method for mounting a device according to the invention comprising: a step of insertion of the cell into a flexible bag between the elements of the frame, a step of assembling the frame elements with the cell in a flexible bag, and a step of mounting the device with other devices to form a generator of electrical energy of a battery.
Selon des caractéristiques particulières, au cours de l'étape d'assemblage, les éléments du dispositif sont vissés. L'assemblage de ces modules est aisé du fait qu'il ne nécessite pas d'outillage spécifique. Un simple vissage des deux parties du cadre dans les endroits isolés et prévus à cet effet est suffisant. According to particular characteristics, during the assembly step, the elements of the device are screwed. The assembly of these modules is easy because it does not require specific tools. A simple screwing of both parts of the frame in the isolated and provided for this purpose is sufficient.
Selon des caractéristiques particulières, au cours de l'étape d'assemblage, les éléments du dispositif sont soudés au laser. L'assemblage des éléments par soudure au laser permet avantageusement d'assurer un meilleur contact électrique. Selon des caractéristiques particulières, au cours de l'étape de montage du dispositif avec d'autres dispositifs, les dispositifs sont montés en série. Selon des caractéristiques particulières, qu'au cours de l'étape de montage du dispositif avec d'autres dispositifs, le montage en série des dispositifs comprend l'assemblage alternativement d'un dispositif et d'une membrane isolante, ladite membrane isolante étant apte à laisser passer le courant à un endroit prédéterminé. Selon des caractéristiques particulières, au cours de l'étape de montage du dispositif avec d'autres dispositifs, les dispositifs sont montés en en parallèle. According to particular features, during the assembly step, the elements of the device are laser welded. The assembly of the elements by laser welding advantageously ensures a better electrical contact. According to particular features, during the step of mounting the device with other devices, the devices are connected in series. According to particular features, during the step of mounting the device with other devices, the series assembly of the devices comprises alternately assembling a device and an insulating membrane, said insulating membrane being suitable to let the current flow to a predetermined place. According to particular features, during the step of mounting the device with other devices, the devices are mounted in parallel.
Un autre aspect de l'invention vise une batterie de véhicule automobile qui comprend au moins un dispositif objet de la présente invention. Les avantages, buts et caractéristiques particulières de cette batterie de véhicule étant similaires à ceux du dispositif objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici. Another aspect of the invention is a motor vehicle battery which comprises at least one device object of the present invention. The advantages, aims and particular characteristics of this vehicle battery being similar to those of the device object of the present invention, they are not recalled here.
Présentation des ficiures D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels : - La Figure 1 représente, schématiquement, un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention, - La Figure 2 représente, sous forme d'un logigramme, des étapes d'un mode de réalisation particulier du procédé de montage d'un dispositif objet de l'invention, - La Figure 3 est un schéma d'une architecture de montage en série du dispositif objet de l'invention et - La Figure 4 est un schéma d'une architecture de montage en parallèle du dispositif objet de l'invention. Other advantages, aims and features of the present invention will emerge from the description which follows, for an explanatory and non-limiting purpose, with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 represents, schematically, a DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT OF THE DEVICE OF THE INVENTION FIG. 2 represents, in the form of a logic diagram, steps of a particular embodiment of the method of mounting a device that is the subject of the invention. Figure 3 is a diagram of a series mounting architecture of the device object of the invention and - Figure 4 is a diagram of a parallel mounting architecture of the device object of the invention.
Description détaillée de l'invention On note que les figures ne sont pas à l'échelle. En relation avec les figures, on décrit ci-dessous un mode de réalisation d'un dispositif 111 modulaire de cadre conducteur de puissance pour batterie de véhicule automobile. La batterie est plus particulièrement destinée à alimenter un moteur électrique de traction d'un véhicule automobile, qu'il s'agisse d'un véhicule électrique ou de type hybride électrique - thermique. Une batterie électrique comprend une pluralité d'éléments générateurs d'énergie électrique formés d'au moins une cellule 100 électrochimique qui est conditionnée dans une enveloppe 126 étanche souple. Les cellules 100 électrochimiques peuvent être, par exemple, de type Lithium - ion ou Lithium - polymère. Une cellule 100 électrochimique présente une géométrie prismatique et comprend un empilement plan de couches électro actives isolées par un séparateur, agissant successivement comme cathodes et anodes, lesdites couches étant mises en contact par l'intermédiaire d'un électrolyte. Par ailleurs, deux bornes 120, 122 s'étendent au-delà de l'enveloppe 126 pour permettre la connexion électrique de ladite cellule 100. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION It is noted that the figures are not to scale. In relation to the figures, an embodiment of a modular device 111 of a power conducting frame for a motor vehicle battery is described below. The battery is more particularly intended to supply an electric traction motor of a motor vehicle, whether it is an electric vehicle or a hybrid electric-thermal type. An electric battery comprises a plurality of electrical energy generating elements formed of at least one electrochemical cell 100 which is packaged in a flexible waterproof envelope 126. The electrochemical cells 100 may be, for example, lithium-ion or lithium-polymer type. An electrochemical cell 100 has a prismatic geometry and comprises a planar stack of electroactive layers insulated by a separator, acting successively as cathodes and anodes, said layers being brought into contact via an electrolyte. Moreover, two terminals 120, 122 extend beyond the envelope 126 to allow the electrical connection of said cell 100.
On note que ces deux bornes 120, 122 de contact peuvent être situées sur des côtés opposés de la cellule 100 ou sur le même côté. Par la suite nous allons décrire un exemple de réalisation de l'invention dans lequel les bornes 120, 122 de contact sont situées sur deux côtés opposés de la cellule 100. L'enveloppe 126 comprend deux feuilles dont les bords supérieurs, latéraux et inférieurs sont thermo-soudés l'un sur l'autre. En particulier, les feuilles sont formées par un film multicouche qui est disposé autour de l'empilement de couches électro actives, lesdites feuilles venant envelopper ledit empilement, notamment en réalisant le vide à l'intérieur de l'enveloppe préalablement au thermo-soudage. Par ailleurs, le film est optimisé pour résister aux agressions d'électrolytes et de solvants, le thermo-soudage étant agencé pour résister aux agressions de l'air et de l'humidité afin d'assurer la longévité de la cellule 100 électrochimique. En effet, les chimies des cellules Lithium - ion ou Lithium - polymère sont sensibles à l'eau et l'air qui conduisent à des oxydations prématurées et se traduisant par une augmentation des résistances internes et de la pression à l'intérieur de l'enveloppe. Note that these two terminals 120, 122 of contact may be located on opposite sides of the cell 100 or on the same side. Next, we will describe an embodiment of the invention in which the contact terminals 120, 122 are situated on two opposite sides of the cell 100. The envelope 126 comprises two sheets whose upper, lateral and lower edges are heat-welded one on the other. In particular, the sheets are formed by a multilayer film which is arranged around the stack of electro-active layers, said sheets coming to envelop said stack, in particular by producing the vacuum inside the envelope prior to the heat-sealing. Furthermore, the film is optimized to withstand attacks of electrolytes and solvents, the thermo-welding being arranged to withstand the attacks of air and moisture to ensure the longevity of the electrochemical cell 100. Indeed, Lithium - ion or Lithium - polymer cell chemistries are sensitive to water and air which lead to premature oxidation and result in an increase in internal resistances and pressure inside the cell. envelope.
Les cellules 100 souples en sachet présentent une faiblesse structurelle due aux propriétés recherchées. Notamment, ces cellules 100 peuvent subir une expansion en cas d'échauffement. De ce fait les cellules en sachet souple doivent être maintenues et protégées afin de pouvoir être utilisées en sécurité. The cells 100 flexible pouch have a structural weakness due to the desired properties. In particular, these cells 100 can be expanded during heating. As a result, the cells in flexible bag must be maintained and protected in order to be used safely.
Le dispositif 111 objet de l'invention permet d'assurer le conditionnement mécanique des cellules 100 en sachet souple. En effet, le cadre du dispositif 111 forme un corps structurel. Par structurel, on entend que le cadre assure la tenue mécanique des éléments générateurs, notamment relativement aux contraintes de crashs tests en vigueur dans l'industrie automobile mais également relativement aux autres formes de sollicitations mécaniques que la batterie a à subir dans une automobile. En référence à la figure 1, le dispositif 111 modulaire de cadre objet de l'invention est composé de deux éléments 101 et 102, respectivement mâle et femelle. Chacun de ces deux éléments 101, 102 comportent une ouverture 105 centrale symétrique. Ces deux parties permettent, après l'assemblage, de renforcer, de maintenir et de protéger la faible structure mécanique d'une cellule 100 souple en sachet. L'architecture proposée est composée de deux parties qui intègrent directement la liaison de puissance électrique entre les cellules. La sécurité est assurée grâce à la séparation des bornes 120, 122 de puissance sur des côtés opposés de la cellule 100. Des blocs des barres omnibus 130 sont intégrés dans le cadre composé des éléments 101 et 102. Ces blocs de barres omnibus 130 sont isolés sur les faces supérieures 144 et inferieures 142 et accessibles sur les faces 140 intérieures afin d'assurer la liaison électrique de puissance. Grâce au cadre multifonctions, on diminue le temps de montage. De 10 plus, le montage est facilité aux endroits délicats où la puissance est disponible et les risques électriques sont grands. La figure 2 illustre par un logigramme les étapes du procédé de montage d'un dispositif objet de l'invention. Dans une première étape 21, la cellule en sachet souple est insérée 15 entre les éléments 101, 102 mâle et femelle du cadre. Plus précisément, elle s'insère au niveau de l'ouverture 105 centrale de chacun des deux éléments 101, 102. Ensuite dans une étape 22, les éléments du cadre sont assemblés avec la cellule en sachet souple de manière à former un dispositif 111. 20 On note que dans la suite de la description on utilise indifféremment les termes « dispositif » et « module » L'assemblage de ce module ne nécessite pas d'outillage spécifique. Les deux parties du cadre peuvent être assemblées par vissage dans les endroits isolés du cadre prévus à cet effet. 25 Dans une variante de réalisation de l'invention, les deux parties du cadre sont assemblées par soudure au laser. La soudure au laser permet d'assurer un meilleur contact électrique. Dans une troisième étape 23, le module 111 formé est monté entre avec d'autres modules 111 afin de constituer un élément générateur d'énergie 30 électrique d'une batterie. En effet, les cellules 111 maintenues par leurs cadres respectifs doivent être assemblées pour former un système complet. The device 111 which is the subject of the invention makes it possible to ensure the mechanical conditioning of the cells 100 in a flexible bag. Indeed, the frame of the device 111 forms a structural body. By structural means that the frame ensures the mechanical strength of the generating elements, particularly with respect to crash test constraints in force in the automotive industry but also with respect to other forms of mechanical stress that the battery has to undergo in an automobile. With reference to FIG. 1, the modular frame device 111 of the invention is composed of two elements 101 and 102, male and female respectively. Each of these two elements 101, 102 comprise a symmetrical central opening 105. These two parts allow, after assembly, to strengthen, maintain and protect the weak mechanical structure of a flexible cell 100 in a bag. The proposed architecture consists of two parts that directly integrate the electrical power link between the cells. The security is ensured by the separation of the power terminals 120, 122 on opposite sides of the cell 100. Busbar blocks 130 are integrated in the frame composed of the elements 101 and 102. These busbar blocks 130 are isolated. on the upper faces 144 and lower 142 and accessible on the inner faces 140 to provide the power connection. Thanks to the multifunctional frame, the assembly time is reduced. In addition, mounting is facilitated in delicate locations where power is available and electrical hazards are great. FIG. 2 illustrates by a logic diagram the steps of the assembly method of a device that is the subject of the invention. In a first step 21, the flexible bag cell is inserted between the male and female elements 101, 102 of the frame. More specifically, it is inserted at the level of the central opening 105 of each of the two elements 101, 102. Then, in a step 22, the elements of the frame are assembled with the flexible bag cell so as to form a device 111. It is noted that in the rest of the description, the terms "device" and "module" are used interchangeably. The assembly of this module does not require any specific tooling. The two parts of the frame can be assembled by screwing in the isolated areas of the frame provided for this purpose. In an alternative embodiment of the invention, the two parts of the frame are assembled by laser welding. Laser welding ensures a better electrical contact. In a third step 23, the module 111 formed is mounted between with other modules 111 in order to constitute an electrical energy generating element of a battery. Indeed, the cells 111 maintained by their respective frames must be assembled to form a complete system.
Le dispositif objet de l'invention a une architecture qui permet un montage modulable. C'est-à-dire qu'il permet, en utilisant les même éléments d'assembler sans difficulté les cellules 100 en série et/ou en parallèle. Comme le montre les figures 3 et 4, ceci peut être fait simplement, en utilisant les mêmes éléments, notamment le même cadre 101, 102, que l'on retourne en fonction du type de montage souhaité. Par exemple, comme illustré en figure 3, un montage 340 en série peut être réalisé en alternant successivement des modules 111 avec les deux bornes 120, 122 électriques positionnées dans un sens puis dans le sens contraire alternativement, et une membrane isolante 330 permettant la liaison en puissance à l'endroit où cela est souhaité. La figure 3 montre de manière schématique un tel montage en série. Un autre exemple est illustré par la figure 4 qui représente un montage 360 en parallèle. Ce type de montage est effectué en assemblant les modules 111 placés tous dans le même sens, c'est-à-dire avec leurs bornes 120, 122 électriques positionnées dans le même sens. Le dispositif objet de la présente invention permet d'ajouter librement des éléments électrochimiques. Sa capacité à évoluer est particulièrement avantageuse lors du développement de batterie pour plusieurs applications.20 The device that is the subject of the invention has an architecture that allows a flexible assembly. That is to say, it allows, using the same elements to assemble without difficulty the cells 100 in series and / or in parallel. As shown in Figures 3 and 4, this can be done simply by using the same elements, including the same frame 101, 102, which is returned depending on the desired type of mounting. For example, as illustrated in FIG. 3, an assembly 340 in series can be made by successively alternating modules 111 with the two electrical terminals 120, 122 positioned in one direction and then in the opposite direction alternately, and an insulating membrane 330 allowing the connection in power where it is desired. Figure 3 shows schematically such a series connection. Another example is illustrated in Figure 4 which shows a 360 parallel assembly. This type of assembly is performed by assembling the modules 111 placed all in the same direction, that is to say with their terminals 120, 122 electrical positioned in the same direction. The device which is the subject of the present invention makes it possible to freely add electrochemical elements. Its ability to evolve is particularly advantageous when developing battery for several applications.
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