FR2997563A1 - Tool for checking assembly of electric cells to form battery utilized for traction of e.g. electric vehicle, has housings provided with specific forms so as to check position or alignment of set of terminals at respective locations - Google Patents
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Abstract
Description
OUTIL DE CONTROLE D'UN ASSEMBLAGE DE CELLULES ELECTRIQUES POUR FORMER UNE BATTERIE La présente invention concerne un outil de contrôle de positionnement d'assemblage de cellules pour une batterie électrique, ainsi qu'un poste de contrôle mettant en oeuvre un tel outil. Les batteries électriques, notamment les batteries pour la traction de véhicules électriques ou hybrides, comportent généralement un ensemble de cellules électrochimiques juxtaposées, qui sont fixées entre elles pour former un module. En variante les cellules peuvent comporter d'autres technologies, comme des condensateurs électriques de stockage d'énergie. Chaque cellule comporte une borne positive et une borne négative, permettant de les relier électriquement entre elles.The present invention relates to a cell assembly positioning control tool for an electric battery, as well as to a control station using such a tool. Electric batteries, including batteries for traction electric vehicles or hybrids, generally comprise a set of juxtaposed electrochemical cells, which are fixed together to form a module. Alternatively the cells may include other technologies, such as electrical capacitors for energy storage. Each cell has a positive terminal and a negative terminal, making it possible to connect them electrically to each other.
On peut en particulier réaliser un assemblage en série en reliant une borne positive d'une cellule avec la borne négative de la cellule juxtaposée, afin d'additionner les tensions de ces cellules, ou un assemblage en parallèle en reliant ensemble toutes les bornes positives ainsi que toutes les bornes négatives, afin d'additionner les intensités de chacun de ces éléments.In particular, it is possible to assemble in series by connecting a positive terminal of a cell with the negative terminal of the juxtaposed cell, in order to add the voltages of these cells, or a parallel connection by connecting together all the positive terminals as well as than all the negative bounds, in order to sum the intensities of each of these elements.
On dispose alors généralement les cellules de manière à aligner les bornes afin d'utiliser des connecteurs simples. On forme par exemple une barre qui relie entre elles les bornes d'une même rangée pour les connecter ensemble dans le cas d'un assemblage des cellules en parallèle, ou qui relie les bornes d'une même rangée deux par deux dans le cas d'un assemblage des cellules en série. Pour pouvoir réaliser différents types d'assemblage à partir de cellules semblables, il est connu de prévoir des éléments pouvant être retournés, de manière à disposer dans la même position la borne positive ou la borne négative suivant le sens de montage de cette cellule. On peut alors réaliser des batteries comprenant différentes configurations à partir de cellules standards, suivant leur disposition ainsi que le type de connecteur posé dessus. Toutefois un problème qui se pose est que lors de l'assemblage de cellules entre elles pour former une batterie, il peut y avoir des risques d'erreur de montage, comprenant par exemple l'inversion de sens d'une ou de plusieurs cellules, ou bien le retrait ou l'addition d'un élément. Suivant le type d'erreur, on peut obtenir une perte de temps pour refaire l'assemblage de cellules, des défauts qualité si l'erreur n'est pas détectée, ou même des risques de sécurité dans le cas par exemple d'un court-circuit causé par des inversions de polarités, qui pourraient entraîner un accident. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un outil de contrôle d'un assemblage de cellules électriques pour former une batterie, chaque cellule comportant deux bornes pour conduire le courant électrique, cet assemblage étant prévu pour recevoir des connecteurs reliant les bornes des cellules entre elles, caractérisé en ce qu'il comporte un support comprenant une série de logements prévus pour s'ajuster simultanément sur une borne de chacune des cellules, ces logements comprenant des formes spécifiques permettant de vérifier la position ou la conformité des bornes prévues à ces emplacements. Un avantage de l'outil de contrôle selon l'invention est qu'il permet en une seule opération de vérifier simultanément la conformité de toutes les cellules, par la descente de l'appareil sur une borne de chaque cellule, cet outil comprenant pour chaque logement une position et une forme spécifique adaptées au type d'assemblage de cellules à réaliser, de manière à ne pas pouvoir s'ajuster sur les bornes qui ne sont pas conformes, et dans ce cas à ne pas venir dans sa position finale de descente, qui est la position de contrôle.The cells are then generally arranged to align the terminals to use single connectors. For example, a bar is formed which interconnects the terminals of the same row to connect them together in the case of an assembly of the cells in parallel, or which connects the terminals of the same row two by two in the case of an assembly of the cells in series. To be able to make different types of assembly from similar cells, it is known to provide elements that can be turned over, so as to have in the same position the positive terminal or the negative terminal according to the mounting direction of this cell. Batteries can then be made comprising different configurations from standard cells, according to their arrangement as well as the type of connector placed on them. However, a problem that arises is that when assembling cells together to form a battery, there may be risks of mounting error, including for example the reversal of one or more cells, or the removal or addition of an element. Depending on the type of error, one can obtain a loss of time to redo the assembly of cells, quality defects if the error is not detected, or even security risks in the case for example of a short -circuit caused by inversions of polarities, which could lead to an accident. The present invention is intended to avoid these disadvantages of the prior art. To this end, it proposes a control tool for an assembly of electric cells to form a battery, each cell comprising two terminals for conducting electric current, this assembly being designed to receive connectors connecting the terminals of the cells to one another, characterized in that it comprises a support comprising a series of housings provided to adjust simultaneously on a terminal of each of the cells, these housings comprising specific shapes to verify the position or compliance of the terminals provided at these locations. An advantage of the control tool according to the invention is that it allows in a single operation to simultaneously check the conformity of all the cells, by the descent of the apparatus on a terminal of each cell, this tool comprising for each housing a specific position and shape adapted to the type of assembly of cells to be made, so as not to fit on the terminals that are not in conformity, and in this case not to come into its final position of descent , which is the control position.
L'outil de contrôle selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, l'outil de contrôle comporte plusieurs séries de logements correspondant à différents assemblages des cellules, pour former plusieurs types de batteries. En particulier, l'outil de contrôle de contrôle peut comporter une plaque allongée comprenant de chaque côté une rangée de logements, correspondant à deux assemblages différents des cellules.The control tool according to the invention may further comprise one or more of the following features, which may be combined with each other. Advantageously, the control tool comprises several series of housings corresponding to different assemblies of the cells, to form several types of batteries. In particular, the control control tool may comprise an elongate plate comprising on each side a row of housings, corresponding to two different assemblies of the cells.
Avantageusement, la plaque comporte des surfaces supplémentaires dépassant de chaque côté des rangées de logements, qui permettent de détecter la présence de cellules en trop dans l'assemblage. Avantageusement, l'outil de contrôle comporte une plaque isolante comprenant des perçages formant les logements, dans lesquels s'ajustent les bornes des cellules. Avantageusement, certains perçages comportent une forme particulière destinée à recevoir un ergot disposé sur le côté d'un type de borne. Avantageusement, l'outil de contrôle comporte des tampons de marquage venant en appui sur le dessus de cellules, quand le support vient dans sa position de contrôle. Avantageusement, l'outil de contrôle comporte des boutons d'actionnement venant en appui sur le dessus de cellules, quand le support vient dans sa position de contrôle. L'outil de contrôle peut en particulier comporter un tampon de 25 marquage ou un bouton d'actionnement, de chaque côté d'une série de logements. L'invention a aussi pour objet un poste de contrôle d'un assemblage de cellules électriques pour former une batterie, utilisant un outil de contrôle comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, ce poste 30 émettant un signal en fonction du résultat du contrôle effectué. 2 99 7 56 3 4 L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en en perspective de cellules assemblées pour 5 former une batterie, comportant les éléments disposés en série ; - la figure 2 est une vue de détail de cet assemblage de cellules ; - la figure 3 présente un outil de contrôle selon l'invention, pouvant réaliser deux types de tests ; - la figure 4 présente la face inférieure de cet outil de contrôle ; 10 - la figure 5 présente le test d'un assemblage de cellules disposées en série ; et - la figure 6 présente le test d'un assemblage de cellules disposées en parallèle. Les figures 1 et 2 présentent un assemblage de cellules 1 de forme 15 plate, accolées les unes aux autres avant d'être fixées ensemble pour former une batterie. Les cellules 2 constituent des dispositifs de stockage d'énergie électrique, pouvant comporter différents types de technologie, comme des éléments électrochimiques ou des condensateurs d'électricité. Chaque cellule 2 comporte une borne négative 6 et une borne positive 20 8, ces bornes étant disposées de manière symétrique à chaque extrémité de la face supérieure allongée de la cellule. Les bornes 6, 8 comprenant une forme circulaire sont similaires, la borne positive 8 comportant de plus un ergot 10 sur le côté destiné à la différencier, qui est prévu par le fabriquant des cellules 2.Advantageously, the plate has additional surfaces projecting from each side of the rows of housings, which make it possible to detect the presence of excess cells in the assembly. Advantageously, the control tool comprises an insulating plate comprising holes forming the housings, in which the terminals of the cells are adjusted. Advantageously, some holes have a particular shape for receiving a lug disposed on the side of a type of terminal. Advantageously, the control tool comprises marking pads bearing on the top of cells, when the support comes into its control position. Advantageously, the control tool comprises actuating buttons bearing on the top of cells, when the support comes into its control position. The control tool may in particular comprise a marking stamp or an actuating button on each side of a series of housings. The invention also relates to a control station of an assembly of electric cells for forming a battery, using a control tool comprising any one of the preceding characteristics, this station 30 emitting a signal according to the result of the control performed. . The invention will be better understood and other characteristics and advantages will appear more clearly on reading the following description given by way of example, with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a perspective view of cells assembled to form a battery, having the elements arranged in series; FIG. 2 is a detailed view of this cell assembly; FIG. 3 presents a control tool according to the invention that can perform two types of tests; - Figure 4 shows the underside of this control tool; FIG. 5 shows the test of an assembly of cells arranged in series; and FIG. 6 shows the test of an assembly of cells arranged in parallel. Figures 1 and 2 show a flat-shaped cell assembly 1, joined together and then secured together to form a battery. The cells 2 constitute electrical energy storage devices, which may comprise different types of technology, such as electrochemical elements or electricity capacitors. Each cell 2 comprises a negative terminal 6 and a positive terminal 8, these terminals being arranged symmetrically at each end of the elongated upper face of the cell. The terminals 6, 8 comprising a circular shape are similar, the positive terminal 8 further comprising a lug 10 on the side intended to differentiate it, which is provided by the manufacturer of the cells 2.
L'ensemble 1 est préparé pour connecter ses cellules 2 en série, chaque borne positive 8 d'une cellule se trouvant à côté d'une borne négative 6 de la cellule voisine. Toutes les bornes se trouvant d'un même côté, forment un alignement de manière à recevoir un connecteur électrique simple ayant la forme générale d'une barre.The assembly 1 is prepared to connect its cells 2 in series, each positive terminal 8 of a cell located next to a negative terminal 6 of the neighboring cell. All terminals on the same side form an alignment to receive a simple electrical connector having the general shape of a bar.
Les figures 3 et 4 présentent un outil de contrôle 20 comprenant une plaque rectangulaire isolante 22, comportant sur le dessus à chaque 2 99 7563 5 extrémité une poignée 26 permettant de manipuler facilement cet outil, et de le descendre sur un ensemble de cellules préparé pour former une batterie, afin de contrôler le bon positionnement de chacune de ses cellules. La plaque 22 comporte sur sa face inférieure un séparateur 24 formant 5 une barre allongée disposée suivant l'axe central de l'outil, qui sépare deux rangés de perçages 30 disposées parallèlement, chacune étant d'un côté de ce séparateur. Chaque perçage 30 correspond à une borne 6, 8, afin de recevoir de manière ajustée une des bornes de chacune des cellules 2, alignées suivant 10 une rangée, les perçages pour les bornes positives 8 comprenant une forme particulière destinée à recevoir les ergots 10 de ces bornes. Chaque côté de la plaque 22 comporte une indication 28, notée d'un côté « SERIAL » et de l'autre côté « PARALLEL », afin d'indiquer à l'opérateur le côté qu'il doit utiliser pour contrôler un ensemble de cellules 1 15 comprenant respectivement un montage en série, ou un montage en parallèle. Chaque côté de la plaque 22 comporte près de chaque dernier perçage 30, un tampon de marquage 32 comprenant en dessous une matière absorbante imprégnée d'un produit indélébile, comme une encre, une 20 peinture ou une résine, ce tampon comportant un dessin particulier à imprimer sur le dessus de chacune des dernières cellules 2, qui est dans cet exemple une étoile. La hauteur des tampons 32 est ajustée pour que la face inférieure de marquage vienne en appui sur la face supérieure des cellules d'extrémité 2, 25 quand l'outil 20 est descendu dans sa position finale de contrôle. Les deux tampons espacés 32 permettent de s'assurer que l'outil de contrôle 20 est descendu à plat sur le dessus des cellules 2. Chaque côté de la plaque 22 comporte de la même manière, sur le côté de chaque dernier perçage 30, un bouton d'actionnement 34 comprenant un 30 contact électrique, qui est actionné par un appui sur la face supérieure de la dernière cellule 2 quand l'outil de contrôle 20 est bien descendu dans sa position finale de contrôle. La mise en place de deux boutons d'actionnement 34 de chaque côté de l'outil de contrôle 20, permet en particulier de s'assurer que la plaque 22 est descendue parallèlement à la face supérieure de l'ensemble des cellules 2, de manière à garantir le contrôle de toutes les bornes 6, 8 de ces cellules. Les figures 5 et 6 présentent l'utilisation de l'outil de contrôle 20, pour un contrôle de cellules 2 assemblées respectivement en série et en parallèle. Sur la figure 5, l'ensemble de cellules 1 ayant été préparé pour un montage en série, l'opérateur choisi le côté de la plaque 22 marqué « SERIAL », et descend les perçages 30 sur l'alignement des bornes 6, 8 se trouvant d'un côté particulier de l'ensemble. Lors de cette descente, un contrôle du bon positionnement de chaque borne positive 8 est effectué par son ergot 10, qui ne permettra pas un 15 ajustement dans un perçage 30 ne correspondant pas. Sur la figure 6, l'ensemble des cellules 1 ayant été préparé pour un montage en parallèle, l'opérateur choisi le côté de la plaque 22 marqué « PARALLEL », et le descend sur le côté particulier de l'ensemble qui comporte les bornes positives 8.FIGS. 3 and 4 show a control tool 20 comprising a rectangular insulating plate 22, comprising on the top at each end a handle 26 allowing this tool to be easily handled, and to be lowered onto a set of cells prepared for form a battery, to control the proper positioning of each of its cells. The plate 22 has on its underside a separator 24 forming an elongated bar disposed along the central axis of the tool, which separates two rows of bores 30 arranged in parallel, each being on one side of this separator. Each bore 30 corresponds to a terminal 6, 8, in order to fitly receive one of the terminals of each of the cells 2, aligned in a row, the holes for the positive terminals 8 comprising a particular shape intended to receive the pins 10 of these terminals. Each side of the plate 22 has an indication 28, noted on one side "SERIAL" and on the other side "PARALLEL", to indicate to the operator the side he must use to control a set of cells 1 comprising respectively a series connection, or a parallel connection. Each side of the plate 22 comprises near each last piercing 30, a marking pad 32 comprising underneath an absorbent material impregnated with an indelible product, such as an ink, a paint or a resin, this stamp comprising a particular drawing. print on the top of each of the last 2 cells, which in this example is a star. The height of the pads 32 is adjusted so that the underside of marking bears on the upper face of the end cells 2, 25 when the tool 20 is lowered into its final control position. The two spaced pads 32 make it possible to ensure that the control tool 20 is lowered flat on top of the cells 2. Each side of the plate 22 likewise has, on the side of each last hole 30, a an actuating button 34 comprising an electrical contact, which is actuated by pressing on the upper face of the last cell 2 when the control tool 20 has descended to its final control position. The establishment of two actuating buttons 34 on each side of the control tool 20, in particular ensures that the plate 22 is lowered parallel to the upper face of the set of cells 2, so that to guarantee the control of all the terminals 6, 8 of these cells. Figures 5 and 6 show the use of the control tool 20, for a control of cells 2 assembled respectively in series and in parallel. In FIG. 5, the set of cells 1 having been prepared for a series connection, the operator selects the side of the plate 22 marked "SERIAL", and descends the bores 30 on the alignment of the terminals 6, 8 finding one particular side of the whole. During this descent, a check of the correct positioning of each positive terminal 8 is performed by its lug 10, which will not allow an adjustment in a bore 30 does not match. In FIG. 6, all the cells 1 having been prepared for parallel assembly, the operator selects the side of the plate 22 marked "PARALLEL", and moves it down on the particular side of the assembly which comprises the terminals. positive 8.
20 La forme particulière des perçages 30 prévus pour s'adapter sur les bornes positives 8 comprenant les ergots 10, empêche un ajustement des autres bornes dedans, et une descente de l'outil de contrôle 20. De plus pour ces deux contrôles, la plaque 22 comporte une longueur comprenant une surface supplémentaire dépassant de chaque côté de la 25 rangée de perçage 30, qui fait que dans le cas où une cellule 2 est disposée en trop dans l'assemblage 1, cette surface vient buter sur la borne 6, 8 de cette cellule supplémentaire, et empêche une descente complète de l'outil de contrôle 20. Dans le cas où l'assemblage de cellules 1 est conforme, la plaque 22 30 descend complètement dans sa position finale de contrôle pour venir près des cellules 2, les deux tampons de marquage 32 venant en appui sur la face supérieure des deux dernières cellules de la rangée, afin d'apposer dessus un marquage indélébile. Le marquage indélébile de la batterie produite, constitue un moyen de contrôle visuel simple, permettant de vérifier par la suite que l'assemblage des cellules 2 est conforme. Il permet aussi de détecter en cas d'absence, des batteries comprenant un assemblage de cellules qui aurait été fait en dehors de l'atelier comportant l'outil de contrôle 20. De plus si l'outil de contrôle 20 descend complètement, chaque bouton d'actionnement 34 du côté de la plaque 22 utilisé pour ce contrôle, est actionné, ce qui envoie un signal électrique à un moyen de contrôle extérieur. Le moyen de contrôle extérieur vérifiant le contact des deux boutons d'actionnement 34 sur le bon coté de l'outil 20, peut en particulier produire un signal sonore ou visuel donné directement à l'opérateur, ou être intégré à une machine automatique d'un poste de production ou de contrôle, qui autorise des opérations suivantes si ce contrôle a été positif. D'une manière générale, d'autres formes de l'outil de contrôle 20 peuvent être réalisées. Il peut en particulier comporter plus de deux positions de contrôle, pour contrôler différents types de batteries à produire. L'outil de contrôle 20 peut aussi comporter d'autres moyens de vérification du bon positionnement des cellules 2, qui s'ajustent par exemple sur un contour extérieur de ces cellules. On assure ainsi de manière simple et efficace une élimination des erreurs de positionnement des cellules 2, ainsi qu'une meilleure sécurité pour les opérateurs, en supprimant notamment les risques d'assemblage pouvant causer des courts-circuits lors de la pose des connecteurs sur la batterie.The particular form of the bores 30 adapted to fit on the positive terminals 8 including the pins 10, prevents adjustment of the other terminals therein, and a descent of the control tool 20. In addition to these two controls, the plate 22 has a length comprising an additional surface protruding on each side of the piercing row 30, which means that in the case where a cell 2 is arranged in excess in the assembly 1, this surface abuts on the terminal 6, 8 of this additional cell, and prevents a complete descent of the control tool 20. In the case where the cell assembly 1 is in conformity, the plate 22 30 completely goes down to its final control position to come close to the cells 2, the two marking pads 32 bearing on the upper face of the last two cells of the row, in order to affix on it an indelible marking. The indelible marking of the battery produced, is a simple visual control means, to verify later that the assembly of the cells 2 is compliant. It also makes it possible to detect, in case of absence, batteries comprising an assembly of cells that would have been made outside the workshop comprising the control tool 20. Moreover, if the control tool 20 goes down completely, each button the actuator 34 on the side of the plate 22 used for this control, is actuated, which sends an electrical signal to an external control means. The external control means verifying the contact of the two actuating buttons 34 on the right side of the tool 20, can in particular produce a sound or visual signal given directly to the operator, or be integrated with an automatic machine. a production or control station, which authorizes subsequent operations if this control has been positive. In general, other forms of the control tool 20 can be realized. It may in particular have more than two control positions, to control different types of batteries to produce. The control tool 20 may also include other means for verifying the correct positioning of the cells 2, which adjust for example on an outer contour of these cells. This provides a simple and effective way of eliminating the positioning errors of the cells 2, as well as better safety for the operators, by eliminating in particular the risks of assembly which can cause short circuits when the connectors are placed on the cable. drums.
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