FR3062955A1 - BATTERY PACK - Google Patents
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Abstract
Un bloc batterie (1), comprenant un carter (2) définissant un volume intérieur (3), le carter (2) comprenant un fond de rétention (4) d'un liquide conducteur, le volume intérieur (3) comprenant un moyen d'interconnexion électrique (5, 6, 7, 8) isolé du carter (2). Une zone (9) du moyen d'interconnexion électrique (5, 6, 7, 8) est située à une altitude (h) prédéterminée par rapport au fond de rétention (4), la zone (9) étant la seule zone du moyen d'interconnexion électrique (5, 6, 7, 8) ayant un contact électrique avec le liquide conducteur lorsque le liquide conducteur est présent à l'altitude (h) prédéterminée.A battery pack (1), comprising a housing (2) defining an interior volume (3), the housing (2) comprising a bottom (4) of a conductive liquid, the interior volume (3) comprising a storage medium electrical interconnection (5, 6, 7, 8) isolated from the housing (2). An area (9) of the electrical interconnection means (5, 6, 7, 8) is located at a predetermined altitude (h) relative to the retention floor (4), the area (9) being the only area of the middle electrical interconnection device (5, 6, 7, 8) having electrical contact with the conductive liquid when the conductive liquid is present at the predetermined altitude (h).
Description
Titulaire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.Holder (s): PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.
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Mandataire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.Agent (s): PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Public limited company.
105/ BLOC BATTERIE.105 / BATTERY PACK.
FR 3 062 955 - A1 _ Un bloc batterie (1), comprenant un carter (2) définissant un volume intérieur (3), le carter (2) comprenant un fond de rétention (4) d'un liquide conducteur, le volume intérieur (3) comprenant un moyen d'interconnexion électrique (5, 6, 7, 8) isolé du carter (2). Une zone (9) du moyen d'interconnexion électrique (5, 6, 7, 8) est située à une altitude (h) prédéterminée par rapport au fond de rétention (4), la zone (9) étant la seule zone du moyen d'interconnexion électrique (5, 6, 7, 8) ayant un contact électrique avec le liquide conducteur lorsque le liquide conducteur est présent à l'altitude (h) prédéterminée.FR 3 062 955 - A1 _ A battery pack (1), comprising a casing (2) defining an interior volume (3), the casing (2) comprising a retention bottom (4) of a conductive liquid, the interior volume (3) comprising an electrical interconnection means (5, 6, 7, 8) isolated from the casing (2). An area (9) of the electrical interconnection means (5, 6, 7, 8) is located at a predetermined altitude (h) relative to the retention bottom (4), the area (9) being the only area of the means electrical interconnection (5, 6, 7, 8) having electrical contact with the conductive liquid when the conductive liquid is present at the predetermined altitude (h).
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BLOC BATTERIE [0001] L’invention porte sur un bloc batterie protégé contre un incendie d’origine électrique.BATTERY PACK The invention relates to a battery pack protected against an electrical fire.
[0002] On comprendra par bloc batterie, dans tout le texte de ce document, un ensemble comprenant un carter, ce carter contenant généralement une interface de montage, des bornes de raccordement et au moins un module de batterie contenant au moins une cellule électrochimique, et éventuellement des moyens électriques ou électroniques pour la gestion d’énergie électrique du bloc batterie, ce bloc batterie étant souvent désigné par l’expression anglaise « pack batteries >>.It will be understood by battery block, throughout the text of this document, an assembly comprising a housing, this housing generally containing a mounting interface, connection terminals and at least one battery module containing at least one electrochemical cell, and possibly electrical or electronic means for managing the electrical energy of the battery pack, this battery pack often being designated by the English expression "battery pack".
[0003] L’invention vise notamment mais pas limitativement, des applications dans le domaine des véhicules électriques ou hybrides, utilisant un tel bloc batterie.The invention is particularly but not limited to, applications in the field of electric or hybrid vehicles, using such a battery pack.
[0004] Dans ce domaine, les courts-circuits électriques sont à l’origine de points chauds dont la propagation dans le bloc batterie peut entraîner un incendie du bloc batterie se propageant au véhicule.In this area, electrical short circuits are the source of hot spots whose propagation in the battery pack can cause a fire in the battery pack spreading to the vehicle.
[0005] Le bloc batterie de traction de ces véhicules embarque une importante quantité d’énergie électrique, susceptible d’être libérée de façon violente, notamment en cas de court-circuit ; on parle alors d’emballement thermique.The traction battery block of these vehicles carries a large amount of electrical energy, which can be liberated violently, especially in the event of a short circuit; this is called thermal runaway.
[0006] Dans la majorité des cas, les courts-circuits sont détectés par leurs conséquences électriques, par exemple une forte consommation de courant. Cette détection permet de sécuriser le bloc batterie en ouvrant des relais de puissance du bloc batterie et en stoppant des génératrices électriques. Plus le court-circuit est détecté tôt, moindre est le risque de propagation du point chaud, et donc d’incendie.In the majority of cases, short circuits are detected by their electrical consequences, for example a high current consumption. This detection makes it possible to secure the battery pack by opening power relays of the battery pack and by stopping electric generators. The sooner the short circuit is detected, the lower the risk of spreading the hot spot, and therefore of fire.
[0007] Malheureusement, l’ouverture des relais de puissance, ou d’un fusible principal, ne sécurise pas le bloc batterie lorsque les courts-circuits sont à l’intérieur du bloc batterie lui-même, notamment lorsque les courts-circuits apparaissent sur un circuit électrique interne au bloc batterie, ce circuit électrique interne comprenant le module et étant délimité par les relais de puissance.Unfortunately, the opening of the power relays, or of a main fuse, does not secure the battery pack when the short circuits are inside the battery pack itself, especially when the short circuits appear on an electrical circuit internal to the battery pack, this internal electrical circuit comprising the module and being delimited by the power relays.
[0008] Par exemple, la présence d’eau dans le bloc batterie, et plus généralement d’un liquide conducteur peut provoquer des courts-circuits au sein d’un module de cellules du bloc batterie. Ce liquide peut provenir, entre autres, d’un défaut d’étanchéité du bloc batterie, d’une condensation ou d’une fuite interne au bloc batterie d’un système de refroidissement par eau. Dès lors, le point chaud et sa propagation sont fortement probables.For example, the presence of water in the battery pack, and more generally of a conductive liquid can cause short circuits within a cell module of the battery pack. This liquid can come from, among other things, a leak in the battery pack, condensation or internal leakage in the battery pack of a water cooling system. Therefore, the hot spot and its spread are highly likely.
[0009] Pour éviter ces courts-circuits internes au bloc batterie dans le cas de la présence de liquide conducteur à l’intérieur du bloc batterie, il est connu de limiter l’occurrence et la propagation du point chaud par la conception mécanique du bloc batterie : choix des technologies de cellules électrochimiques constituant des modules du bloc batterie, agencement des cellules, des modules, cheminement et isolement des conducteurs électriques internes du bloc batterie.To avoid these short circuits internal to the battery pack in the case of the presence of conductive liquid inside the battery pack, it is known to limit the occurrence and propagation of the hot spot by the mechanical design of the pack battery: choice of electrochemical cell technologies constituting modules of the battery block, arrangement of cells, modules, routing and isolation of the internal electrical conductors of the battery block.
[0010] Le brevet FR-A-2 963 500 divulgue un dispositif de connexion d'une batterie à un véhicule automobile électrique ou hybride, comprenant au moins une entrée capable d'être connectée à une première borne de la batterie et au moins une sortie capable d'être reliée à une première borne d'un circuit électrique du véhicule. Le dispositif comprend également un dispositif de mesure de la tension entre la première borne de la batterie et un potentiel de référence, et une unité de contrôle capable de déterminer une résistance d'isolement entre la première borne de la batterie et le potentiel de référence.FR-A-2 963 500 discloses a device for connecting a battery to an electric or hybrid motor vehicle, comprising at least one input capable of being connected to a first terminal of the battery and at least one output capable of being connected to a first terminal of an electrical circuit of the vehicle. The device also includes a device for measuring the voltage between the first terminal of the battery and a reference potential, and a control unit capable of determining an insulation resistance between the first terminal of the battery and the reference potential.
[0011] Or, à cause d’un niveau trop haut du liquide conducteur à l’intérieur du bloc batterie, la probabilité pour qu’un court-circuit apparaisse avant ou pendant la mesure d’une résistance d’isolement trop faible est grande, créant ainsi l’emballement thermique du bloc batterie. Cet emballement thermique ne pourra être stoppé par l’ouverture de relais de puissance puisque ce court-circuit est interne au bloc batterie, notamment sur le circuit électrique interne.However, because of a too high level of the conductive liquid inside the battery pack, the probability that a short circuit appears before or during the measurement of too low an insulation resistance is high , thus creating the thermal runaway of the battery pack. This thermal runaway cannot be stopped by the opening of power relays since this short circuit is internal to the battery pack, especially on the internal electrical circuit.
[0012] Le but de l’invention est de remédier à cet inconvénient tout en se passant de la complexité de l’utilisation d’un capteur dédié à la détection de liquide conducteur dans le bloc batterie.The object of the invention is to remedy this drawback while dispensing with the complexity of using a sensor dedicated to the detection of conductive liquid in the battery pack.
[0013] A cet effet, l’invention a pour objet un bloc batterie, comprenant un carter définissant un volume intérieur, le carter comprenant un fond de rétention d’un liquide conducteur, le volume intérieur comprenant un moyen d’interconnexion électrique isolé électriquement du carter. Une zone du moyen d’interconnexion électrique est située à une altitude prédéterminée par rapport au fond de rétention, la zone étant la seule zone du moyen d’interconnexion électrique ayant un contact électrique avec le liquide conducteur lorsque le liquide conducteur est présent à l’altitude prédéterminée.To this end, the invention relates to a battery pack, comprising a casing defining an interior volume, the casing comprising a bottom for retaining a conductive liquid, the interior volume comprising an electrically isolated electrical interconnection means of the housing. An area of the electrical interconnection means is located at a predetermined altitude relative to the retention bottom, the area being the only area of the electrical interconnection means having electrical contact with the conductive liquid when the conductive liquid is present at the predetermined altitude.
[0014] On comprendra par fond de rétention, dans tout le texte de ce document, le fait que le carter comprend un fond apte à collecter un liquide par gravité, par exemple de condensation, puis à le stocker de façon étanche au moins provisoirement, de sorte que le niveau du liquide monte tant que l’effet de condensation est présent.It will be understood by retention bottom, throughout the text of this document, the fact that the casing comprises a bottom capable of collecting a liquid by gravity, for example of condensation, and then of storing it tightly at least temporarily, so that the liquid level rises as long as the condensation effect is present.
[0015] On comprendra par moyen d’interconnexion électrique isolé du carter, dans tout le texte de ce document, tous moyens d’interconnexion électrique à un potentiel différent de celui du carter, et reliant électriquement, par exemple, des modules de batterie du bloc batterie à des bornes de raccordement du bloc batterie pour un réseau de consommation électrique extérieur au bloc batterie.It will be understood by means of electrical interconnection isolated from the housing, throughout the text of this document, all means of electrical interconnection at a potential different from that of the housing, and electrically connecting, for example, battery modules of the battery pack to the battery pack connection terminals for a power consumption network outside the battery pack.
[0016] On comprendra par zone du moyen d’interconnexion électrique, une surface délimitée du moyen d’interconnexion électrique suffisamment grande pour que la tension superficielle du liquide conducteur n’empêche pas le contact électrique entre la surface et le liquide conducteur, l’altitude prédéterminée étant prise au point le plus bas de la surface.It will be understood by area of the electrical interconnection means, a surface delimited from the electrical interconnection means sufficiently large so that the surface tension of the conductive liquid does not prevent the electrical contact between the surface and the conductive liquid, the predetermined altitude being taken at the lowest point of the surface.
[0017] Ainsi, cette configuration a pour effet de faire apparaître un défaut d’isolement volontaire entre le moyen d’interconnexion électrique et le carter, ce défaut d’isolement volontaire n’apparaissant que lorsque le liquide conducteur atteint ou dépasse un niveau correspondant à l’altitude prédéterminée. L’apparition de ce défaut permet alors de prévenir d’un niveau trop élevé du liquide conducteur dans le bloc batterie, et permet de ne pas avoir recours à un capteur de niveau de liquide conducteur dédié, complexe, et nécessitant une électronique de contrôle spécifique.Thus, this configuration has the effect of showing a voluntary insulation fault between the electrical interconnection means and the housing, this voluntary insulation fault only appearing when the conductive liquid reaches or exceeds a corresponding level. at the predetermined altitude. The appearance of this fault then makes it possible to warn of a too high level of the conductive liquid in the battery pack, and makes it possible not to have recourse to a dedicated, complex conductive liquid level sensor, and requiring specific control electronics. .
[0018] Une valeur particulière de l’altitude prédéterminée correspond à un niveau du liquide conducteur au-delà duquel un risque de court-circuit interne au bloc batterie est présent.A particular value of the predetermined altitude corresponds to a level of the conductive liquid above which a risk of short circuit internal to the battery pack is present.
[0019] De cette façon, le défaut d’isolement apparaît avant que le liquide conducteur ne puisse provoquer le court-circuit interne au bloc batterie, prévenant ainsi de tous courtscircuits internes au bloc batterie.In this way, the insulation fault appears before the conductive liquid can cause the internal battery short-circuit, thus preventing any internal short-circuits in the battery block.
[0020] Selon un mode de réalisation, le moyen d’interconnexion électrique est entouré d’une couche d’isolant électrique, cette couche d’isolant électrique étant poreuse au liquide conducteur uniquement sur la zone.According to one embodiment, the electrical interconnection means is surrounded by a layer of electrical insulation, this layer of electrical insulation being porous to the conductive liquid only on the area.
[0021] En effet, cette porosité permet de réaliser le contact électrique du moyen d’interconnexion électrique avec le liquide conducteur, et uniquement sur la zone, c’est-àdire uniquement lorsque le liquide conducteur atteint ou dépasse le niveau correspondant à l’altitude prédéterminée. Ainsi, si le moyen d’interconnexion électrique présente des parties qui sont en dessous de l’altitude prédéterminée, ces parties seront isolées du liquide conducteur par la couche isolante, le défaut d’isolement ne pouvant apparaître que lorsque le liquide conducteur rentre en contact avec la zone.In fact, this porosity makes it possible to make the electrical contact of the electrical interconnection means with the conductive liquid, and only on the zone, that is to say only when the conductive liquid reaches or exceeds the level corresponding to the predetermined altitude. Thus, if the electrical interconnection means has parts which are below the predetermined altitude, these parts will be isolated from the conductive liquid by the insulating layer, the insulation fault can only appear when the conductive liquid comes into contact. with the area.
[0022] Selon un mode de réalisation, le moyen d’interconnexion électrique comprend une première branche de dérivation conductrice dotée d’une l’extrémité libre, cette extrémité libre comprenant la zone.According to one embodiment, the electrical interconnection means comprises a first conductive branch branch having a free end, this free end comprising the zone.
[0023] En effet, si le moyen d’interconnexion électrique est entièrement au-dessus de l’altitude prédéterminée, ou si l’altitude prédéterminée est difficilement accessible, il est avantageux que le moyen d’interconnexion électrique soit prolongé par cette première branche de dérivation conductrice.Indeed, if the electrical interconnection means is entirely above the predetermined altitude, or if the predetermined altitude is difficult to access, it is advantageous that the electrical interconnection means is extended by this first branch conductive branch.
[0024] Selon un mode de réalisation, le moyen d’interconnexion électrique comprend une bande conductrice découpée.According to one embodiment, the electrical interconnection means comprises a cut conductive strip.
[0025] Selon une caractéristique particulière, cette bande est en matériaux comprenant du cuivre.According to a particular characteristic, this strip is made of materials comprising copper.
[0026] Selon une caractéristique particulière, cette bande est en matériaux comprenant de l’aluminium.According to a particular characteristic, this strip is made of materials comprising aluminum.
[0027] Selon une variante de réalisation, la première branche de dérivation conductrice comprend un pliage de la bande.According to an alternative embodiment, the first conductive branch branch comprises a folding of the strip.
[0028] Selon une variante de réalisation, la première branche de dérivation conductrice comprend un fil rigide monobrin.According to an alternative embodiment, the first conductive branch branch comprises a rigid single-strand wire.
[0029] Selon une variante de réalisation, la première branche de dérivation conductrice comprend un fil souple multibrins.According to an alternative embodiment, the first conductive branch branch comprises a flexible multi-strand wire.
[0030] Selon un mode de réalisation, la première branche de dérivation comprend une résistance électrique montée en série.According to one embodiment, the first branch branch comprises an electrical resistance connected in series.
[0031] On comprendra par résistance montée en série, le fait que tout le courant passant dans cette première branche de dérivation, passe aussi intégralement dans la résistance.It will be understood by resistor connected in series, the fact that all the current passing through this first branch branch, also passes entirely through the resistance.
[0032] En effet, cette résistance électrique montée en série permet de discriminer l’origine du défaut d’isolement par mesure de la résistance d’isolement. Lorsque la mesure de la résistance d’isolement correspond à la résistance électrique montée en série, on a la certitude que le défaut d’isolement correspond au liquide conducteur atteignant l’altitude prédéterminée. Dans le cas contraire, il s’agit d’un autre défaut d’isolement.Indeed, this electrical resistance connected in series makes it possible to discriminate the origin of the insulation fault by measuring the insulation resistance. When the measurement of the insulation resistance corresponds to the electrical resistance connected in series, it is certain that the insulation fault corresponds to the conductive liquid reaching the predetermined altitude. Otherwise, it is another insulation fault.
[0033] Cette résistance électrique montée en série permet, en outre, de limiter un courant de court-circuit passant par la première branche de dérivation conductrice, dans le cas où le liquide conducteur dépasserait l’altitude prédéterminée.This electrical resistance connected in series also makes it possible to limit a short-circuit current passing through the first conductive branch branch, in the case where the conductive liquid exceeds the predetermined altitude.
[0034] Selon une variante de réalisation, le moyen d’interconnexion électrique comprend deux éléments constitutifs à un potentiel différent, et le moyen d’interconnexion électrique comprend un pont électrique reliant les deux éléments constitutifs , le pont électrique comprenant deux résistances montées en série de valeur différente, le pont comprenant en outre une deuxième branche de dérivation conductrice raccordée au potentiel commun des résistances et dotée d’une extrémité libre, cette extrémité libre comprenant la zone.According to an alternative embodiment, the electrical interconnection means comprises two constituent elements at a different potential, and the electrical interconnection means comprises an electrical bridge connecting the two constituent elements, the electrical bridge comprising two resistors connected in series of different value, the bridge further comprising a second conductive branch branch connected to the common potential of the resistors and provided with a free end, this free end comprising the zone.
[0035] Selon un mode de réalisation, le bloc batterie comprend un relai de puissance de coupure électrique et un module de cellules électrochimiques, le moyen d’interconnexion électrique reliant le relai au module.According to one embodiment, the battery pack includes an electrical cut-off power relay and an electrochemical cell module, the electrical interconnection means connecting the relay to the module.
[0036] Ainsi, même si le relai de puissance est ouvert, le défaut d’isolement créé par la présence du liquide conducteur à l’altitude prédéterminée reste présent, et montre bien qu’il s’agit d’un défaut d’isolement interne au bloc batterie.Thus, even if the power relay is open, the insulation fault created by the presence of the conductive liquid at the predetermined altitude remains present, and clearly shows that it is an insulation fault internal to the battery pack.
[0037] Selon une variante de réalisation, le bloc batterie comprend un relai de puissance de coupure électrique et une interface de raccordement pour un réseau consommateur de courant, le moyen d’interconnexion électrique reliant le relai à l’interface.According to an alternative embodiment, the battery pack includes an electrical cut-off power relay and a connection interface for a current consuming network, the electrical interconnection means connecting the relay to the interface.
[0038] Selon un mode de réalisation, le bloc batterie comprend un moyen de test d’isolement électrique entre le moyen d’interconnexion électrique et un élément de référence, l’élément de référence étant le liquide conducteur.According to one embodiment, the battery pack comprises an electrical insulation test means between the electrical interconnection means and a reference element, the reference element being the conductive liquid.
[0039] L’invention a également pour objet un véhicule comprenant un bloc batterie tel que succinctement décrit ci-dessus.The invention also relates to a vehicle comprising a battery pack as succinctly described above.
[0040] D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description des exemples de réalisation non limitatifs qui vont suivre, faite en référence aux figures 1 à 7 annexées, qui représentent :Other characteristics, objects and advantages of the invention will appear on reading the description of the nonlimiting exemplary embodiments which will follow, made with reference to Figures 1 to 7 attached, which represent:
- Figure 1 : un ensemble schématisé d’un bloc batterie selon un premier mode de réalisation.- Figure 1: a schematic assembly of a battery pack according to a first embodiment.
- Figure 2 : un ensemble schématisé d’un bloc batterie selon une variante du premier mode de réalisation.- Figure 2: a schematic assembly of a battery pack according to a variant of the first embodiment.
- Figure 3 : un schéma détaillant la branche de dérivation conductrice selon un premier mode de réalisation de la branche.- Figure 3: a diagram detailing the conductive branch branch according to a first embodiment of the branch.
- Figure 4 : un schéma détaillant la branche de dérivation conductrice selon une première variante du premier mode de réalisation de la branche.- Figure 4: a diagram detailing the conductive branch branch according to a first variant of the first embodiment of the branch.
- Figure 5 : un schéma détaillant la branche de dérivation conductrice selon une deuxième variante du premier mode de réalisation de la branche.- Figure 5: a diagram detailing the conductive branch branch according to a second variant of the first embodiment of the branch.
- Figure 6 : un schéma détaillant la branche de dérivation conductrice selon un deuxième mode de réalisation de la branche.- Figure 6: a diagram detailing the conductive branch branch according to a second embodiment of the branch.
- Figure 7 : un schéma détaillant la branche de dérivation conductrice selon une variante du deuxième mode de réalisation de la branche.- Figure 7: a diagram detailing the conductive branch branch according to a variant of the second embodiment of the branch.
[0041] Sur les différentes figures, les moyens remplissant la même fonction sont désignés par une même référence numérique sauf indication contraire dans la description.In the various figures, the means fulfilling the same function are designated by the same reference numeral unless otherwise indicated in the description.
[0042] Le schéma représenté sur la figure 1 représente un bloc batterie 1, ce bloc batterie 1 comprenant un carter 2 définissant un volume intérieur 3, le carter 2 comprenant un fond de rétention 4 d’un liquide conducteur.The diagram shown in Figure 1 shows a battery pack 1, this battery pack 1 comprising a casing 2 defining an interior volume 3, the casing 2 comprising a retention bottom 4 of a conductive liquid.
[0043] Ce fond de rétention 4 est ici représenté avec un renfoncement formant une réserve de liquide conducteur, mais il peut tout aussi bien être d’une forme plane ou quelconque.This retention bottom 4 is shown here with a recess forming a reserve of conductive liquid, but it can just as easily be of a planar or arbitrary shape.
[0044] Le volume intérieur 3 comprend, en outre, un moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8 isolé électriquement du carter 2. Ce moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8 comprend un matériau conducteur comprenant par exemple du cuivre ou de l’aluminium, sous des formes comme des fils, des bandes, des barres ou encore des rails. Le moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8 peut être en une seule pièce ou assemblé de plusieurs éléments constitutifs, chaque élément constitutif pouvant avoir une forme de fil, de bande, de barre ou encore de rail.The interior volume 3 further comprises an electrical interconnection means 5, 6, 7, 8 electrically isolated from the casing 2. This electrical interconnection means 5, 6, 7, 8 comprises a conductive material comprising by example of copper or aluminum, in forms such as wires, strips, bars or even rails. The electrical interconnection means 5, 6, 7, 8 can be in one piece or assembled from several constituent elements, each constituent element being able to have a shape of wire, strip, bar or even rail.
[0045] Le schéma de la figure 1 montre une zone 9 du moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8 située à une altitude h prédéterminée par rapport au fond de rétention 4. La zone 9 est la seule zone du moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8 ayant un contact électrique avec le liquide conducteur lorsque le liquide conducteur est présent à l’altitude prédéterminée h. Cette altitude prédéterminée h correspond à un niveau du liquide conducteur au-delà duquel un risque de court-circuit interne au bloc batterie 1 est présent. Par exemple, ce court-circuit peut provenir de la mise en contact électrique de deux éléments constitutifs du moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8 à deux potentiels différents, ces deux éléments constitutifs n’étant pas protégés contre un contact électrique par le liquide conducteur lorsqu’il est à un niveau supérieur à l’altitude prédéterminée h.The diagram of Figure 1 shows a zone 9 of the electrical interconnection means 5, 6, 7, 8 located at a predetermined altitude h relative to the retention bottom 4. Zone 9 is the only zone of the means d 'electrical interconnection 5, 6, 7, 8 having electrical contact with the conductive liquid when the conductive liquid is present at the predetermined altitude h. This predetermined altitude h corresponds to a level of the conductive liquid above which a risk of internal short-circuit in the battery block 1 is present. For example, this short circuit can result from the electrical contacting of two constituent elements of the electrical interconnection means 5, 6, 7, 8 with two different potentials, these two constituent elements not being protected against electrical contact. by the conductive liquid when it is at a level higher than the predetermined altitude h.
[0046] Le schéma de la figure 1 montre aussi deux bornes de raccordement 19, 20 à un réseau consommateur de courant 101 extérieur au bloc batterie 1, par exemple un réseau de bord, ou un réseau de puissance d’un véhicule automobile comprenant une électronique de puissance et un moteur électrique réversible de traction. Par exemple, une borne 19 est reliée à un potentiel positif par un premier élément constitutif 8 du moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8, alors que l’autre borne 20 est reliée à un potentiel négatif par un deuxième élément constitutif 5 du moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8. Ainsi, les deux bornes 19, 20, ainsi que le premier élément constitutif 8 et le deuxième élément constitutif 5 du moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8 sont à des potentiels différents, pouvant créer un court-circuit s’ils ne sont pas protégés contre un contact électrique par le liquide conducteur lorsqu’il est à un niveau supérieur à l’altitude prédéterminée h.The diagram of Figure 1 also shows two connection terminals 19, 20 to a current consuming network 101 outside the battery pack 1, for example an on-board network, or a power network of a motor vehicle comprising a power electronics and a reversible electric traction motor. For example, a terminal 19 is connected to a positive potential by a first component 8 of the electrical interconnection means 5, 6, 7, 8, while the other terminal 20 is connected to a negative potential by a second component 5 of the electrical interconnection means 5, 6, 7, 8. Thus, the two terminals 19, 20, as well as the first component 8 and the second component 5 of the electrical interconnection means 5, 6, 7, 8 are at different potentials, which can create a short circuit if they are not protected against electrical contact by the conductive liquid when it is at a level higher than the predetermined altitude h.
[0047] Toujours sur le schéma de la figure 1, est schématisé, dans le volume intérieur 3, un ensemble de relais de puissance de coupure électrique 100, deux modules de cellules électrochimiques 17, 18 montés en série, un moyen de test d’isolement électrique 102, un fusible 21 entre les deux modules de cellules électrochimiques 17, 18. Le moyen d’interconnexion électrique 5, 8 relie l’ensemble de relais de puissance de coupure électrique 100 à l’interface 19, 20. Le moyen d’interconnexion électrique 6, 7 relie l’ensemble de relais de puissance de coupure électrique 100 aux deux modules de cellules électrochimiques 17, 18. L’ensemble de relais de puissance de coupure électrique 100 coupe le moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8 et donc permet d’isoler les deux bornes 19, 20 des modules de cellules électrochimiques 17, 18.Still on the diagram of Figure 1, is shown schematically in the interior volume 3, a set of electrical cut-off power relays 100, two electrochemical cell modules 17, 18 connected in series, a test means electrical isolation 102, a fuse 21 between the two electrochemical cell modules 17, 18. The electrical interconnection means 5, 8 connects the set of electrical cut-off power relays 100 to the interface 19, 20. The means d electrical interconnection 6, 7 connects the set of electrical cut-off power relays 100 to the two electrochemical cell modules 17, 18. The set of electrical cut-off power relays 100 cuts the electrical interconnection means 5, 6, 7, 8 and therefore makes it possible to isolate the two terminals 19, 20 of the electrochemical cell modules 17, 18.
[0048] On notera, dans tout le texte de ce document, que le premier élément constitutif 8 du moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8 et le deuxième élément constitutif 5 du moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8 forment une zone aval du moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8, alors qu’un troisième élément constitutif 7 du moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8 et un quatrième élément constitutif 6 du moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8 reliant les modules de cellules électrochimiques 17, 18 à l’ensemble de relais de puissance de coupure électrique 100 forment une zone amont du moyen d’interconnexion 5, 6, 7, 8. Le premier élément constitutif 8 et le troisième élément constitutif 7 sont ainsi, dans cet exemple, reliés au potentiel positif, alors que le deuxième élément constitutif 5 et le quatrième élément constitutif 6 sont reliés au potentiel négatif, l’ensemble de relais de puissance de coupure électrique 100 intercalé entre la zone amont et la zone aval venant couper le moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8. Cet ensemble de relais de puissance de coupure électrique 100 est piloté par un boîtier de commande, non représenté, ce boîtier de commande pilotant l’ouverture de ensemble de relais de puissance de coupure électrique 100 en cas d’apparition d’un défaut du bloc batterie 1, ou d’une demande d’un superviseur extérieur au bloc batterie 1, non représenté. Ce boîtier de commande peut être intégré au bloc batterie 1.It will be noted, throughout the text of this document, that the first component 8 of the electrical interconnection means 5, 6, 7, 8 and the second component 5 of the electrical interconnection means 5, 6, 7 , 8 form a downstream zone of the electrical interconnection means 5, 6, 7, 8, while a third constituent element 7 of the electrical interconnection means 5, 6, 7, 8 and a fourth constituent element 6 of the means d electrical interconnection 5, 6, 7, 8 connecting the electrochemical cell modules 17, 18 to the set of electrical cut-off power relays 100 form an upstream zone of the interconnection means 5, 6, 7, 8. The first component 8 and the third component 7 are thus, in this example, connected to the positive potential, while the second component 5 and the fourth component 6 are connected to the negative potential, the set of electrical cut-off power relays ique 100 interposed between the upstream zone and the downstream zone cutting the electrical interconnection means 5, 6, 7, 8. This set of electrical cut-off power relays 100 is controlled by a control box, not shown, this box command controlling the opening of an electrical cut-off power relay assembly 100 in the event of a fault in the battery pack 1, or a request from a supervisor outside the battery pack 1, not shown. This control unit can be integrated into battery block 1.
[0049] Les deux modules de cellules électrochimiques 17, 18 sont montés en série, mais peuvent tout aussi bien être montés en parallèle. De même, le fusible 21 entre les deux modules de cellules électrochimiques 17, 18 peut être monté à une autre place du bloc batterie 1.The two electrochemical cell modules 17, 18 are mounted in series, but can just as easily be mounted in parallel. Likewise, the fuse 21 between the two electrochemical cell modules 17, 18 can be mounted in another place of the battery block 1.
[0050] Le moyen de test d’isolement électrique 102 est dans cet exemple, un boîtier électronique qui teste l’isolement électrique d’un élément constitutif du moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8 à un premier potentiel, par rapport à un élément de référence à un deuxième potentiel de référence, le boîtier électronique étant intégré au bloc batterie 1. Le moyen de test d’isolement électrique 102 est un moyen connu en soi, déjà utilisé et présent sur la majorité des blocs batterie. Le moyen de test d’isolement éléctrique102 peut cependant aussi être extérieur au bloc batterie 1.The electrical insulation test means 102 is in this example, an electronic unit which tests the electrical insulation of a component of the electrical interconnection means 5, 6, 7, 8 at a first potential, by compared to a reference element at a second reference potential, the electronic unit being integrated into the battery block 1. The electrical insulation test means 102 is a means known per se, already used and present on the majority of the battery blocks. The electrical insulation test means 102 can however also be outside the battery pack 1.
[0051] Le premier potentiel est ici le potentiel du quatrième élément constitutif 6 du moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8, soit le potentiel négatif. Ainsi, le moyen de test d’isolement électrique 102 est électriquement relié au quatrième élément constitutif 6 par une première liaison électrique 24. Ce quatrième élément constitutif 6 comprend une première branche de dérivation conductrice 11 dotée d’une extrémité libre, cette extrémité libre comprenant la zone 9.The first potential here is the potential of the fourth component 6 of the electrical interconnection means 5, 6, 7, 8, or the negative potential. Thus, the electrical insulation test means 102 is electrically connected to the fourth component 6 by a first electrical connection 24. This fourth component 6 comprises a first conductive branch branch 11 provided with a free end, this free end comprising zone 9.
[0052] L’élément de référence est le liquide conducteur. Ainsi le deuxième potentiel de référence est celui du liquide conducteur. Le moyen de test d’isolement électrique 102 est électriquement relié au carter 2 par une deuxième liaison électrique 22, le carter 2 comprenant une conduction électrique jusqu’au liquide conducteur, le mettant ainsi au potentiel du liquide conducteur. Par exemple, le carter 2 est en matière métallique. En variante, la deuxième liaison électrique 22 est en contact électrique directement avec le liquide conducteur, sans passer par le carter 2, en ayant une partie immergée à une altitude inférieure à l’altitude h prédéterminée. En variante encore, le carter 2 comprend une peau extérieure et une peau intérieure, la peau intérieure étant en une matière électriquement conductrice. Ces variantes ne sont pas limitatives, et d’autres configurations du carter 2 ou de la deuxième liaison électrique 22 sont envisageables.The reference element is the conductive liquid. Thus the second reference potential is that of the conductive liquid. The electrical insulation test means 102 is electrically connected to the casing 2 by a second electrical connection 22, the casing 2 comprising an electrical conduction to the conductive liquid, thereby putting it to the potential of the conductive liquid. For example, the casing 2 is made of metallic material. As a variant, the second electrical connection 22 is in electrical contact directly with the conductive liquid, without passing through the casing 2, having a portion immersed at an altitude below the predetermined altitude h. In another variant, the casing 2 comprises an outer skin and an inner skin, the inner skin being made of an electrically conductive material. These variants are not limiting, and other configurations of the casing 2 or of the second electrical connection 22 are possible.
[0053] Le moyen de test d’isolement électrique 102 peut alors détecter un défaut d’isolement de la zone 9 par rapport au liquide conducteur. Ce défaut est alors communiqué au boîtier de commande ou au superviseur extérieur qui peuvent, par exemple, commander une purge du liquide conducteur, commander une alarme, commander l’arrêt d’un véhicule embarquant le bloc batterie 1, ou une combinaison de ces commandes.The electrical insulation test means 102 can then detect an insulation fault in the zone 9 relative to the conductive liquid. This fault is then communicated to the control unit or to the external supervisor who can, for example, order a draining of the conductive liquid, order an alarm, order the stopping of a vehicle carrying the battery block 1, or a combination of these commands. .
[0054] On notera que le moyen de test d’isolement électrique 102 teste en plus l’isolement électrique du troisième élément constitutif 7 à un troisième potentiel, par rapport à l’élément de référence. Ce troisième potentiel est ici le potentiel positif. Ainsi, le moyen de test d’isolement électrique 102 est électriquement relié au troisième élément constitutif 7 par une troisième liaison électrique 23. Il est évident que le moyen de test d’isolement électrique 102 n’est pas limité à cette configuration, et qu’il peut ainsi tester l’isolement de multiples éléments constitutifs.Note that the electrical insulation test means 102 additionally tests the electrical insulation of the third component 7 at a third potential, relative to the reference element. This third potential here is the positive potential. Thus, the electrical insulation test means 102 is electrically connected to the third component 7 by a third electrical connection 23. It is obvious that the electrical insulation test means 102 is not limited to this configuration, and that 'It can thus test the isolation of multiple building blocks.
[0055] Le schéma de la figure 2 est une variante du schéma de la figure 1, et est identique au schéma de la figure 1, exception faite de la localisation de la zone 9, et donc de la première branche de dérivation conductrice 11. Le schéma de la figure 2 montre le deuxième élément constitutif 5 du moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8 comprenant la première branche de dérivation conductrice 11 dotée de l’extrémité libre comprenant la zone 9. La zone 9 se situe donc dans la zone aval du moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8, alors que le schéma de la figure 1 situe la zone 9 dans la zone amont du moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8.The diagram in FIG. 2 is a variant of the diagram in FIG. 1, and is identical to the diagram in FIG. 1, except for the location of the zone 9, and therefore of the first conductive branch branch 11. The diagram in FIG. 2 shows the second component 5 of the electrical interconnection means 5, 6, 7, 8 comprising the first conductive branch branch 11 provided with the free end comprising the zone 9. The zone 9 is therefore located in the downstream area of the electrical interconnection means 5, 6, 7, 8, while the diagram in FIG. 1 locates the area 9 in the upstream area of the electrical interconnection means 5, 6, 7, 8.
[0056] Ainsi le bloc batterie 1 comprend l’ensemble de relais de puissance de coupure électrique 100 et l’interface de raccordement 19, 20 pour le réseau consommateur de courant 101. Le moyen d’interconnexion électrique 5, 8 relie l’ensemble de relais de puissance de coupure électrique 100 à l’interface 19, 20.Thus the battery pack 1 comprises the set of electrical cut-off power relays 100 and the connection interface 19, 20 for the current consuming network 101. The electrical interconnection means 5, 8 connects the assembly of electric cut-off power relays 100 at the interface 19, 20.
[0057] Sur les deux schémas de la figure 1 et de la figure 2, la zone 9 est reliée au potentiel négatif. Dans une variante, non représentée, cette zone 9 est reliée au potentiel positif, dans la zone amont ou la zone aval.In the two diagrams of Figure 1 and Figure 2, the area 9 is connected to the negative potential. In a variant, not shown, this area 9 is connected to the positive potential, in the upstream area or the downstream area.
[0058] Le schéma de la figure 3 montre le quatrième élément constitutif 6 du moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8, entouré d’une couche d’isolant électrique 10, le quatrième élément constitutif 6 comprenant la première branche de dérivation conductrice 11 entourée par la couche d’isolant électrique 10. la couche d’isolant électrique 10 est poreuse au liquide conducteur uniquement sur la zone 9. La porosité est obtenue, par exemple, en retirant localement la couche d’isolant électrique 10: une entaille, un dégagement, un trou dans la couche d’isolant électrique 10 dégageant une surface du moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8 délimitée non isolée, cette surface délimitée définissant la zone 9. Cette surface délimitée doit être suffisamment grande pour que la tension superficielle du liquide conducteur n’empêche pas le contact électrique entre la surface délimitée et le liquide conducteur, par exemple, entre 5 et 30 mm2.The diagram of Figure 3 shows the fourth component 6 of the electrical interconnection means 5, 6, 7, 8, surrounded by a layer of electrical insulation 10, the fourth component 6 comprising the first branch of conductive shunt 11 surrounded by the layer of electrical insulator 10. the layer of electrical insulator 10 is porous to the conductive liquid only on the area 9. The porosity is obtained, for example, by locally removing the layer of electrical insulator 10: a notch, a clearance, a hole in the layer of electrical insulator 10 freeing up a surface of the electrical interconnection means 5, 6, 7, 8 delimited not insulated, this delimited surface defining the zone 9. This delimited surface must be sufficiently large so that the surface tension of the conductive liquid does not prevent electrical contact between the delimited surface and the conductive liquid, for example, between 5 and 30 mm 2 .
[0059] La première branche de dérivation conductrice 11 est, dans cet exemple de la figure 3, un fil rigide monobrin.The first conductive branch branch 11 is, in this example of Figure 3, a rigid single-strand wire.
[0060] la figure 4 illustre une autre variante de la première branche de dérivation conductrice 11. Le moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8 est réalisé par une bande conductrice, faite en cuivre ou en aluminium, et la première branche de dérivation conductrice 11 est réalisée par pliage de la bande conductrice.FIG. 4 illustrates another variant of the first conductive branch branch 11. The electrical interconnection means 5, 6, 7, 8 is produced by a conductive strip, made of copper or aluminum, and the first branch conductive branch 11 is made by folding the conductive strip.
[0061] La figure 5 illustre une autre variante de la première branche de dérivation conductrice 11. Le moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8 est réalisé par la bande conductrice, un fil, une barre, un rail conducteur, et la première branche de dérivation conductrice 11 est un fil souple multibrins.FIG. 5 illustrates another variant of the first conductive branch branch 11. The electrical interconnection means 5, 6, 7, 8 is produced by the conductive strip, a wire, a bar, a conductive rail, and the first conductive branch branch 11 is a flexible stranded wire.
[0062] Dans toutes les variantes avec la première branche de dérivation conductrice 11, le moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8 est en contact électrique avec la première branche de dérivation conductrice 11, par exemple par un assemblage par soudage pour les illustrations des figures 3 et 5.In all variants with the first conductive branch branch 11, the electrical interconnection means 5, 6, 7, 8 is in electrical contact with the first conductive branch branch 11, for example by welding assembly for the illustrations of figures 3 and 5.
[0063] Si les schémas des figures 1 à 5 montrent tous la zone 9 située sur la première branche de dérivation conductrice 11, cette première branche de dérivation conductrice 11 n’est cependant pas nécessaire. Lorsqu’il n’y a pas la première branche de dérivation conductrice 11, la zone 9, en variante non représentée, sera alors une zone du moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8 la plus proche du liquide conducteur s’il n’y a pas la couche d’isolant électrique 10, ou une zone intermédiaire du moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8, la zone intermédiaire étant dépourvue de la couche d’isolant électrique 10.If the diagrams of Figures 1 to 5 all show the zone 9 located on the first conductive branch branch 11, this first conductive branch branch 11 is however not necessary. When there is not the first conductive branch branch 11, the area 9, in a variant not shown, will then be an area of the electrical interconnection means 5, 6, 7, 8 closest to the conductive liquid s' there is no layer of electrical insulation 10, or an intermediate zone of the electrical interconnection means 5, 6, 7, 8, the intermediate zone being devoid of the layer of electrical insulation 10.
[0064] Le schéma de la figure 6 illustre un mode de réalisation de la première branche de dérivation conductrice 11, applicable sur tous les schémas des figures 1 à 5. La première branche de dérivation conductrice 11 comprend une résistance électrique 12 montée en série. Cette résistance est d’une valeur élevée, par exemple au moins 1000 Ohm.The diagram of Figure 6 illustrates an embodiment of the first conductive branch branch 11, applicable to all the diagrams of Figures 1 to 5. The first conductive branch branch 11 comprises an electrical resistor 12 connected in series. This resistance is of a high value, for example at least 1000 Ohm.
[0065] En variante, cette résistance 12 est réalisée par le choix du matériau de la première branche de dérivation conductrice 11, matériau ayant une résistivité électrique et une longueur suffisante pour obtenir une résistance au moins égale à 1000 Ohm. On notera que, dans le cas où la première branche de dérivation conductrice 11 n’est pas recouverte par la couche d’isolant électrique 10, le moyen de test d’isolement 102 mesurera une résistance variable en fonction de l’altitude du liquide conducteur, et sera capable d’indiquer que le niveau du liquide conducteur continue de monter bien qu’une première alerte soit donnée.As a variant, this resistance 12 is produced by the choice of the material of the first conductive branch branch 11, material having an electrical resistivity and a length sufficient to obtain a resistance at least equal to 1000 Ohm. It will be noted that, in the case where the first conductive branch branch 11 is not covered by the layer of electrical insulator 10, the insulation test means 102 will measure a variable resistance as a function of the altitude of the conductive liquid. , and will be able to indicate that the level of the conductive liquid continues to rise although a first alert is given.
[0066] Le schéma de la figure 7 illustre une variante de réalisation de la première branche de dérivation conductrice 11. Le schéma illustre le moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8 dont deux éléments constitutifs sont à un potentiel différent : dans notre exemple, le premier élément constitutif 8 et le troisième élément constitutif 7 sont au potentiel positif, le deuxième élément constitutif 5 et le quatrième élément constitutif 6 sont au potentiel négatif. Le moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8 comprend un pont électrique 13 reliant le premier élément constitutif 8 au deuxième élément constitutif 5. En variante, le pont électrique 13 relie le troisième élément constitutif 7 au quatrième élément constitutif 6. Ce pont électrique 13 comprend deux résistances 14, 15 montées en série de valeur différente. Ces résistances 14, 15 sont de valeur élevée, par exemple au moins 1000 Ohm pour l’une, et au moins 2000 Ohm pour l’autre. Ce pont électrique 13 comprend en outre une deuxième branche de dérivation conductrice 16 raccordée au potentiel commun des résistances 14, 15, c’est-à-dire entre les deux résistances 14, 15, et dotée d’une extrémité libre comprenant la zone 9.The diagram in FIG. 7 illustrates an alternative embodiment of the first conductive branch branch 11. The diagram illustrates the electrical interconnection means 5, 6, 7, 8 of which two constituent elements are at a different potential: in our example, the first component 8 and the third component 7 are at positive potential, the second component 5 and the fourth component 6 are at negative potential. The electrical interconnection means 5, 6, 7, 8 comprises an electrical bridge 13 connecting the first component 8 to the second component 5. Alternatively, the electrical bridge 13 connects the third component 7 to the fourth component 6. This electric bridge 13 comprises two resistors 14, 15 connected in series with different values. These resistors 14, 15 are of high value, for example at least 1000 Ohm for one, and at least 2000 Ohm for the other. This electric bridge 13 further comprises a second conductive branch branch 16 connected to the common potential of the resistors 14, 15, that is to say between the two resistors 14, 15, and provided with a free end comprising the zone 9 .
[0067] L’objet de l’invention porte également sur un véhicule comprenant un bloc batterie tel que précédemment décrit, en particulier, un véhicule hybride ou électrique, le bloc batterie 1 étant un bloc batterie de puissance pour la motricité du véhicule.The object of the invention also relates to a vehicle comprising a battery pack as previously described, in particular, a hybrid or electric vehicle, the battery pack 1 being a power battery pack for the drive of the vehicle.
Claims (10)
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| FR1751218A FR3062955B1 (en) | 2017-02-15 | 2017-02-15 | BATTERY BLOCK |
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| FR1751218 | 2017-02-15 | ||
| FR1751218A FR3062955B1 (en) | 2017-02-15 | 2017-02-15 | BATTERY BLOCK |
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Family Applications (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2017
- 2017-02-15 FR FR1751218A patent/FR3062955B1/en active Active
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| WO2021058883A1 (en) | 2019-09-24 | 2021-04-01 | Psa Automobiles Sa | Battery pack |
Also Published As
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