FR3080956A1 - Jeu de barre(s) conductrice(s) electriquement, a pion-rivet de solidarisation a un module cellulaire de batterie - Google Patents
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Abstract
Un jeu (JB) de barre(s) conductrice(s) électriquement est solidarisé à un module cellulaire (MC) de stockage d'énergie électrique d'une batterie. Ce jeu (JB) comprend une partie munie d'un premier trou traversant (T1) débouchant au niveau d'une première face (F1) comprenant une zone dépourvue d'isolant et traversé par un corps déformable (CD) d'un pion-rivet (PR) réalisé dans un matériau isolant électriquement. Ce corps déformable (CD) est couplé à une tête (TP) qui, en cas de pression exercée dessus, après que le corps déformable (CD) ait traversé un second trou traversant (T2), défini dans le module cellulaire (MC) et placé dans le prolongement du premier trou traversant (T1), provoque une déformation du corps déformable (CD) qui induit une solidarisation du jeu (JB) au module cellulaire (MC) avec un contact entre la zone de la première face (F1) et une partie conductrice électriquement d'une deuxième face (F2) du module cellulaire (MC).
Description
L’invention concerne les jeux de barre(s) conductrice(s) électriquement (ou en anglais « bus-bars ») qui sont destinés à être solidarisés à des modules cellulaires de batterie.
Dans certains domaines techniques, comme par exemple celui des véhicules, éventuellement de type automobile, on utilise des batteries comprenant un boîtier (ou « sarcophage ») comportant au moins un module cellulaire chargé de stocker de l’énergie électrique. Un module cellulaire peut, par exemple, comprendre au moins une cellule électrochimique de stockage d’énergie électrique, par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou NiCd ou encore plomb.
Lorsque la batterie comprend plusieurs modules cellulaires, ces derniers doivent être couplés électriquement les uns aux autres selon un schéma choisi au moyen d’éléments électriques, comme par exemple des câbles électriques ou des faisceaux électriques. Les câbles ou faisceaux électriques étant assez encombrants en raison de leur flexibilité, il a été récemment proposé de les remplacer par des jeux de barre(s) conductrice(s) électriquement (ou bus-bars). Ces derniers sont en effet plus rigides que les câbles électriques, et donc peuvent être conformés de façon assez précise afin de passer dans des zones étroites en minimisant la place occupée.
Actuellement pour assurer la connexion électrique d’un jeu de barre(s) à un module cellulaire, on doit définir un premier trou dans ce jeu de barre(s) et un second trou fileté dans ce module cellulaire, puis visser une vis métallique dans ces premier et second trous avec interposition d’un capot de protection destiné à empêcher la génération d’arcs électriques au montage et durant la vie de la batterie.
Ce mode de connexion pose de nombreux problèmes. En effet, il s’avère chronophage (en particulier en présence de nombreux modules cellulaires devant être couplés entre eux), et chaque vissage nécessite l’utilisation d’une visseuse asservie puis tous les vissages doivent être contrôlés pour vérifier qu’aucun d’entre eux n’a été oublié. De plus, la visserie utilisée est isolée électriquement au montage par un capot dont la forme dépend de son environnement et/ou de la forme de l’extrémité du jeu de barre(s) à connecter, et donc on doit concevoir et fabriquer autant de capots qu’il y a d’environnements de batterie différents et de formes de jeu de barre(s) différentes, ce qui s’avère onéreux, pose des problèmes de gestion de stocks et de stockage, et nécessite parfois l’utilisation d’outils différents. Par ailleurs, le filetage interne défini dans un module cellulaire peut être initialement défaillant ou bien peut être endommagé lors du vissage, ce qui nécessite l’utilisation d’un autre module cellulaire et la mise au rebut de celui ayant un filetage défaillant. En outre, l’utilisation de vis et de capots induit non seulement un surpoids pénalisant lorsque la batterie équipe un véhicule, mais également une augmentation de l’encombrement du jeu de barre(s) et donc potentiellement de la batterie, ainsi qu’une manipulation moins aisée du jeu de barre(s) de nature à augmenter la probabilité d’un endommagement.
L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation.
Elle propose notamment à cet effet un jeu de barre(s) conductrice(s) électriquement (ou bus-bar), destiné à être solidarisé à un module cellulaire de stockage d’énergie électrique d’une batterie. Ce jeu se caractérise par le fait qu’il comprend au moins une partie munie d’un premier trou traversant qui débouche au niveau d’une première face comprenant une zone dépourvue d’isolant et qui est traversé par un corps déformable faisant partie d’un pionrivet réalisé dans un matériau isolant électriquement et couplé à une tête qui, en cas de pression exercée dessus, après que ce corps déformable ait aussi traversé un second trou traversant, défini dans le module cellulaire et placé dans le prolongement du premier trou traversant, provoque une déformation de ce corps déformable qui induit une solidarisation du jeu au module cellulaire avec un contact entre cette zone de la première face et une partie conductrice électriquement d’une deuxième face du module cellulaire.
Grâce à ce pion-rivet isolant électriquement, le capot de protection est désormais inutile, et l’on n’a plus besoin de définir un filetage interne dans le second trou traversant du module cellulaire, ce qui permet d’éviter d’avoir à remplacer un module cellulaire défaillant au niveau de son filetage.
Le jeu de barre(s) selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- le corps déformable peut avoir, avant sa déformation, une longueur qui est strictement supérieure à une somme d’une première profondeur du premier trou traversant et d’une seconde profondeur du second trou traversant ;
> la tête du pion-rivet peut être agencée de manière à provoquer une déformation du corps déformable dans laquelle ce dernier comprend une extrémité placée contre une troisième face du module cellulaire opposée à sa deuxième face et présentant une surface, dans un plan parallèle à cette troisième face, qui est strictement supérieure à celle d’une section du second trou traversant ;
- en variante, le corps déformable peut comprendre une partie creuse en forme « d’olive fendue » et la tête du pion-rivet peut être agencée de manière à provoquer une déformation par expansion (transversale) du corps déformable, et donc une solidarisation du jeu de barre(s) au module cellulaire ;
- le pion-rivet peut être réalisé dans un matériau choisi parmi le polyamide (ou PA), le polypropylène (ou PP), et le polyoxyde de méthylène (ou POM), ou dans toute autre matière plastique injectable ;
- le premier trou traversant peut ne pas comprendre de filetage interne ;
- la barre peut comprendre deux extrémités opposées munies chacune d’un premier trou traversant traversé par un pion-rivet et destinées à être solidarisées respectivement à deux modules cellulaires.
L’invention propose également une batterie comprenant :
- au moins un module cellulaire de stockage d’énergie électrique comprenant un second trou traversant débouchant au niveau d’une deuxième face munie d’une partie conductrice électriquement, et
- au moins un jeu de barre(s) du type de celui présenté ci-avant et solidarisé au module cellulaire par son pion-rivet logé partiellement dans le second trou traversant en ayant la zone dépourvue d’isolant de sa première face au contact de cette partie conductrice électriquement de la deuxième face.
Par exemple, le second trou traversant peut ne pas comprendre de filetage interne.
L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant au moins une batterie du type de celle présentée ciavant.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en coupe, un exemple de jeu de barre(s) selon l’invention, avant sa solidarisation à un module cellulaire d’une batterie, et
- la figure 2 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en coupe, le jeu de barre(s) de la figure 1 une fois solidarisé fixement à un module cellulaire d’une batterie au moyen de son pion-rivet.
L’invention a notamment pour but de proposer un jeu de barre(s) (ou bus-bar) JB destiné à être solidarisé fixement à un module cellulaire MC d’une batterie.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le jeu de barres (ou bus-bar) JB est destiné à équiper une batterie devant faire partie d’un véhicule, éventuellement de type automobile (comme par exemple une voiture). Mais l’invention n’est pas limitée à cette application. En effet, la batterie peut faire partie de n’importe quel type de véhicule (terrestre, maritime (ou fluvial), ou aérien), d’un appareil électrique (éventuellement de type électroménager), d’une installation (éventuellement de type industriel), ou d’un bâtiment.
On a schématiquement représenté sur la figure 1 un jeu de barre(s) (ou bus-bar) JB selon l’invention, avant sa solidarisation à un module cellulaire MC de stockage d’énergie électrique d’une batterie.
Le (chaque) module cellulaire MC peut comprendre au moins une cellule électrochimique de stockage d’énergie électrique, par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou Ni-Cd ou encore plomb.
Comme illustré, un jeu de barre(s) (ou bus-bar) JB, selon l’invention, comprend au moins une barre BJ protégée quasiment intégralement par un isolant IJ et à au moins une partie de laquelle est couplé un pion-rivet PR.
La (chaque) barre BJ est réalisée dans un matériau métallique conducteur électriquement, comme par exemple du cuivre ou de l’aluminium. Elle est destinée à être solidarisée à un module cellulaire MC d’une batterie en étant en contact électrique avec une partie de ce module cellulaire MC.
Le pion-rivet PR est réalisé dans un matériau isolant électriquement. Par exemple, ce matériau peut être un polyamide (ou PA). En variante, il peut, par exemple, être réalisé en polypropylène (ou PP), ou en polyoxyde de méthylène (ou POM), ou dans toute autre matière plastique injectable. Ce pionrivet PR comprend une tête TP et un corps déformable CD couplés l’un à l’autre.
Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la figure 1, la tête TP peut comprendre une partie sur laquelle on peut exercer une pression et à laquelle est solidarisée fixement une tige montée en translation dans le corps déformable CD qui est creux et qui comprend une extrémité libre EC déformable par l’extrémité libre de la tige lorsque la tête TP est translatée (voir figure 2). De préférence, le corps déformable CD comprend une collerette CC à l’opposé de son extrémité libre EC et destinée à bloquer sa translation comme on le verra plus loin. On notera que d’autres types de pions-rivets à extrémité libre EC déformable peuvent être utilisés.
En variante (non illustrée), la tête TP peut comprendre une partie sur laquelle on peut exercer une pression et à laquelle est solidarisée fixement une tige montée en translation dans le corps déformable CD qui comprend une partie creuse en forme « d’olive fendue » et donc bombée (ou convexe). Dans ce cas, la translation de la tige de tête TP provoque une déformation par expansion (transversale) du corps déformable CD et donc la solidarisation du jeu de barre(s) JB au module cellulaire MC, comme on le verra plus loin. De préférence, le corps déformable CD comprend ici aussi une collerette CC à l’opposé de son extrémité libre et destinée à bloquer sa translation comme on le verra plus loin. Un tel pion-rivet PR est par exemple commercialisé par la société ARAYMOND.
Le jeu JB (et donc sa barre BJ) comprend au moins une partie munie d’un premier trou traversant T1 qui débouche au niveau d’une première face F1 comprenant une zone Z dépourvue d’isolant IJ afin que la barre BJ soit localement à l’air libre. Le retrait de l’isolant IJ dans cette zone Z (située autour d’une extrémité du premier trou traversant T1) peut se faire par tout moyen connu de l’homme de l’art, et notamment par usinage ou attaque chimique.
La partie du jeu JB munie d’un premier trou traversant T1 est, par exemple, une extrémité de la barre BJ.
Le premier trou traversant T1 est traversé par le corps déformable CD du pion-rivet PR. De préférence, ce premier trou traversant T1 ne comprend pas de filetage interne puisqu’il ne reçoit pas de vis.
On notera que lorsque la barre BJ est destinée à assurer le couplage électrique entre deux modules cellulaires MC, elle comprend deux extrémités opposées munies chacune d’un premier trou traversant T1 traversé par un pion-rivet PR et destinées à être solidarisées respectivement à ces deux modules cellulaires MC.
On notera également que le jeu JB peut être pré-équipé de son (ses) pion(s)-rivet(s) avant d’arriver dans l’usine où est fabriquée la batterie, ou bien ce jeu JB peut être équipé de son (ses) pion(s)-rivet(s) dans l’usine où est fabriquée la batterie, avant d’être solidarisé fixement à un (des) module(s) cellulaire(s) MC.
Lorsque l’on veut solidariser fixement un jeu JB à un module cellulaire MC, il faut tout d’abord qu’un second trou traversant T2 ait été défini dans ce dernier (MC), puis que l’on place contre la zone Z de ce jeu JB une partie conductrice électriquement d’une deuxième face F2 de ce module cellulaire MC au niveau de laquelle débouche ce second trou traversant T2, en prenant soin de placer ce dernier (T2) dans le prolongement du premier trou traversant T1 débouchant dans la zone Z afin que le corps déformable CD du pion-rivet PR traverse le second trou traversant T2.
La tête TP du pion-rivet PR est agencée, en cas de pression exercée dessus après que le corps déformable CD ait aussi traversé le second trou traversant T2 du module cellulaire MC, pour provoquer une déformation de ce corps déformable CD qui induit une solidarisation du jeu JB au module cellulaire MC, avec un contact entre la zone Z de la première face F1 et la partie conductrice électriquement de la deuxième face F2 du module cellulaire MC.
En d’autres termes, une fois que les premier T1 et second T2 trous traversants sont traversés par le corps déformable CD, la pression exercée par un doigt d’un technicien sur la tête TP du pion-rivet PR induit la solidarisation du jeu JB au module cellulaire MC par déformation de ce corps déformable CD. Dans le même temps, la barre B J se retrouve plaquée étroitement contre la partie conductrice électriquement du module cellulaire MC au niveau de la zone Z, ce qui assure avantageusement leur couplage électrique.
Le pion-rivet PR étant réalisé dans un matériau isolant électriquement, on n’a plus besoin d’utiliser de capot de protection. En outre, l’utilisation d’un pion-rivet PR évite d’avoir à définir un filetage interne dans le second trou traversant T2 du module cellulaire MC (qui peut donc désormais être préférentiellement lisse), et donc on ne risque plus d’avoir à remplacer un module cellulaire défaillant au niveau de son filetage (initialement ou suite au vissage).
Comme illustré non limitativement sur la figure 1, le corps déformable CD du pion-rivet PR peut avoir, avant sa déformation, une longueur 11 qui est strictement supérieure à la somme d’une première profondeur p1 du premier trou traversant T1 et d’une seconde profondeur p2 du second trou traversant T2 (soit 11 > p1 + p2). Un tel agencement permet d’avoir une solidarisation de qualité, car elle offre une réserve de matière déformable permettant de bloquer le module cellulaire MC.
Dans ce cas, la tête TP peut, comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, être agencée de manière à provoquer une déformation du corps déformable CD dans laquelle son extrémité libre EC est placée contre une troisième face F3 du module cellulaire MC, opposée à la deuxième face F2, et présente une surface, dans un plan parallèle à la troisième face F3, qui est strictement supérieure à celle de la section du second trou traversant T2.
Plus précisément, dans l’exemple illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, lorsque le technicien exerce une pression sur la tête TP du pionrivet PR, cela translate sa tige dans la partie creuse du corps déformable CD (ici vers le « bas »), puis arrive un moment où l’extrémité libre de cette tige déforme l’extrémité libre EC du corps déformable CD. Cette extrémité libre EC déformée se retrouve alors étroitement plaquée contre la troisième face F3 du module cellulaire MC, alors que dans le même temps la collerette CC du corps déformable CD est étroitement plaquée contre une quatrième face F4 du jeu JB qui est opposée à la première face F1 de ce dernier (JB). Par conséquent, l’ensemble constitué du jeu JB et du module cellulaire MC se retrouve immobilisé entre la collerette CC et l’extrémité libre EC déformée.
On notera que cet agencement est particulièrement avantageux car il offre une réversibilité. En effet, si l’on a besoin de désolidariser le jeu JB du module cellulaire MC, il suffit de tirer sur la tête du pion-rivet PR. Cela provoque la translation de la tige de tête TP (ici vers le « haut ») et donc permet à l’extrémité libre EC du corps déformable CD jusqu’alors déformée de retrouver sensiblement sa forme non déformée. On peut alors écarter le jeu JB du module cellulaire MC, du fait que l’extrémité libre EC du corps déformable CD n’est plus désormais empêchée de se translater dans le second trou traversant T2.
Lorsque l’on utilise la variante de pion-rivet PR à corps déformable CD expansible, et que le technicien exerce une pression sur la tête TP du pion-rivet PR, cela translate (ici vers le « bas ») sa tige dans la partie creuse du corps déformable CD en forme d’olive fendue, puis arrive un moment où l’extrémité libre de cette tige déforme le corps déformable CD et provoque son expansion dans les premier T1 et second T2 trous traversants. Le corps déformable CD expansé (et donc déformé) se retrouve alors très étroitement plaqué contre la barre BJ du jeu JB et le module cellulaire MC, alors que dans le même temps la collerette CC du corps déformable CD est étroitement plaquée contre une quatrième face F4 du jeu JB qui est opposée à la première face F1 de ce dernier (JB). Par conséquent, l’ensemble constitué du jeu JB et du module cellulaire MC se retrouve immobilisé par la collerette CC et le corps déformable CD expansé.
On notera que ce dernier agencement est aussi particulièrement avantageux car il offre également une réversibilité. En effet, si l’on a besoin de désolidariser le jeu JB du module cellulaire MC, il suffit de tirer sur la tête du pion-rivet PR. Cela provoque la translation de la tige de tête TP (ici vers le « haut ») et donc permet au corps déformable CD jusqu’alors expansé de retrouver sensiblement sa forme non expansée. On peut alors écarter le jeu JB du module cellulaire MC, du fait que le corps déformable CD n’est plus désormais empêché de se translater dans les premier T1 et second T2 trous traversants.
L’invention offre plusieurs avantages, parmi lesquels :
- le retrait de l’isolant du jeu dans les seules zones de contact avec les modules cellulaires permet de ne pas avoir de barre apparente et donc d’éviter tout arc électrique,
- la matière isolante électriquement et la forme du pion-rivet permettent d’éviter les arcs électriques,
- elle permet de s’affranchir de l’outillage de vissage asservi du fait qu’elle ne nécessite que l’exercice d’une pression manuelle sur le pion-rivet,
- elle permet de gagner du temps lors de l’assemblage par rapport à la solution vissée de l’art antérieur,
- elle offre une bonne ergonomie du fait que la pression à exercer manuellement sur le pion-rivet est faible et qu’il n’y a pas d’opération de vissage à réaliser,
- elle permet d’éviter les problèmes de défaut de filetage interne,
- elle permet de réduire le poids et l’encombrement de la batterie,
- elle permet de réduire très notablement le nombre de pièces différentes à stocker et gérer, puisqu’il n’y a plus de capot, elle permet de simplifier notablement l’assemblage des batteries en usine, elle permet de réduire le risque de détérioration du jeu de barre(s) tant lors de son transport, que lors de sa manipulation.
Claims (10)
1. Jeu (JB) de barre(s) conductrice(s) électriquement, destiné à être solidarisé à un module cellulaire (MC) de stockage d’énergie électrique d’une batterie, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une partie munie d’un premier trou traversant (T1) débouchant au niveau d’une première face (F1) comprenant une zone (Z) dépourvue d’isolant et traversé par un corps déformable (CD) faisant partie d’un pion-rivet (PR), réalisé dans un matériau isolant électriquement, et couplé à une tête (TP) qui, en cas de pression exercée dessus, après que ledit corps déformable (CD) ait aussi traversé un second trou traversant (T2), défini dans ledit module cellulaire (MC) et placé dans le prolongement dudit premier trou traversant (T1), provoque une déformation dudit corps déformable (CD) qui induit une solidarisation dudit jeu (JB) audit module cellulaire (MC) avec un contact entre ladite zone (Z) de la première face (F1) et une partie conductrice électriquement d’une deuxième face (F2) dudit module cellulaire (MC).
2. Jeu selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit corps déformable (CD) a, avant sa déformation, une longueur strictement supérieure à une somme d’une première profondeur dudit premier trou traversant (T1) et d’une seconde profondeur dudit second trou traversant (T2).
3. Jeu selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite tête (TP) est agencée de manière à provoquer une déformation dudit corps déformable (CD) dans laquelle il comprend une extrémité (EP) placée contre une troisième face (F3) dudit module cellulaire (MC) opposée à ladite deuxième face (F2) et présentant une surface, dans un plan parallèle à ladite troisième face (F3), strictement supérieure à celle d’une section dudit second trou traversant (T2).
4. Jeu selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit pion-rivet (PR) est réalisé dans un matériau choisi parmi le polyamide, le polypropylène, et le polyoxyde de méthylène.
5. Jeu selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit premier trou traversant (T1) ne comprend pas de filetage interne.
6. Jeu selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite barre comprend deux extrémités opposées munies chacune d’un premier trou traversant (T1) traversé par un pion-rivet (PR) et destinées à être solidarisées respectivement à deux modules cellulaires (MC).
5
7. Batterie comprenant au moins un module cellulaire (MB) de stockage d’énergie électrique, caractérisée en ce que ledit module cellulaire (MC) comprend un second trou traversant (T2) débouchant au niveau d’une deuxième face (F2) munie d’une partie conductrice électriquement, et en ce qu’elle comprend en outre au moins un jeu de barre(s) (JB) selon l’une des ίο revendications précédentes et solidarisé audit module cellulaire (MC) par son pion-rivet (PR) logé partiellement dans ledit second trou traversant (T2) en ayant la zone (Z) dépourvue d’isolant de sa première face (F1) au contact de ladite partie conductrice électriquement de la deuxième face (F2).
8. Batterie selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit second 15 trou traversant (T2) ne comprend pas de filetage interne.
9. Véhicule, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une batterie selon la revendication 7 ou 8.
10. Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il est de type automobile.
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| FR1853849A Active FR3080956B1 (fr) | 2018-05-04 | 2018-05-04 | Jeu de barre(s) conductrice(s) electriquement, a pion-rivet de solidarisation a un module cellulaire de batterie |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3080956B1 (fr) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2225846A2 (fr) * | 1972-08-18 | 1974-11-08 | Accumulateurs Fixes | |
| EP2388849A1 (fr) * | 2010-05-17 | 2011-11-23 | GS Yuasa International Ltd. | Batterie et procédé de fabrication de celui-ci |
| JP2015153521A (ja) * | 2014-02-12 | 2015-08-24 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池の製造方法 |
-
2018
- 2018-05-04 FR FR1853849A patent/FR3080956B1/fr active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2225846A2 (fr) * | 1972-08-18 | 1974-11-08 | Accumulateurs Fixes | |
| EP2388849A1 (fr) * | 2010-05-17 | 2011-11-23 | GS Yuasa International Ltd. | Batterie et procédé de fabrication de celui-ci |
| JP2015153521A (ja) * | 2014-02-12 | 2015-08-24 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3080956B1 (fr) | 2020-04-03 |
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