FR3141000A1 - Dispositif de stockage électrique comportant des cellules électrochimiques cylindriques - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un dispositif de stockage électrique (1), configuré pour alimenter électriquement un appareil électrique externe. Le dispositif de stockage électrique (1) comporte, une borne positive et une borne négative, des cellules électrochimiques cylindriques (10) configurées pour être reliées électriquement en série et / ou en parallèle les unes aux autres, et un dispositif de protection et de régulation (14). Les cellules électrochimiques cylindriques (10) forment plusieurs sous-ensembles (19) de cellules électrochimiques cylindriques (10) qui sont répartis selon un axe d’extension (A) du dispositif de stockage électrique (1). Le dispositif de stockage électrique (1) comporte en outre au moins un dispositif d’assemblage intermédiaire (12) qui s’étend entre deux sous-ensembles (19) de cellules électrochimiques cylindriques (10) adjacents et qui est configuré pour assurer une liaison mécanique entre les cellules électrochimiques cylindriques (10) des deux sous-ensembles respectifs. Figure 1
Description
La présente invention concerne un dispositif de stockage électrique, et en particulier un dispositif de stockage électrique comportant une pluralité de cellules électrochimiques cylindriques, également appelés batteries d’accumulateur.
L’invention trouve une application favorite, et non limitative, dans le stockage d’électricité notamment pour des véhicules utilisant uniquement ou partiellement des moteurs électriques, mais également dans le domaine du stockage d’énergie provenant de source photovoltaïque, hydraulique, thermique, éolien par exemple.
Il est connu de l’art antérieur de réaliser l’assemblage de cellules électrochimiques cylindriques positionnées les unes à côtés des autres et de les relier électriquement au moyen de barres omnibus afin de réaliser un dispositif stockage électrique. Le dispositif stockage électrique, également appelé une batterie d’accumulateurs, comporte en général un habillage externe configuré pour protéger les cellules électrochimiques cylindriques.
Ce type de dispositif est particulièrement performant car il permet de réaliser un assemblage de cellules électrochimiques cylindriques en série et / ou en parallèle en fonction de la tension et de l’intensité électriques recherchées, et ainsi de s’adapter aux besoins d’un utilisateur.
Cependant, un premier inconvénient d’un tel dispositif réside dans l’assemblage des cellules électrochimiques cylindriques les unes aux autres qui s’avère complexe et fastidieux.
Un second inconvénient d’un tel dispositif réside dans la fabrication de l’habillage externe dont la fonction est d’assurer l’intégrité du dispositif de stockage électrique, mais également de protéger les cellules électrochimiques cylindriques et les barres omnibus contre des contacts électriques inopinés pouvant conduire à des courts-circuits. En outre, la forme de l’habillage externe est conditionnée par la taille de l’assemblage des cellules électrochimiques cylindriques et résulte en la création d’un habillage de forme parallélépipède rectangle, ce qui présente une complexité évidente de réalisation.
Le problème technique à la base de l’invention consiste donc à fournir un dispositif de stockage électrique qui soit de structure simple, compacte et économique, tout en permettant un assemblage simple et sécurisé des cellules électrochimiques cylindriques et tout en permettant une utilisation sécurisée du dispositif de stockage électrique qu’elles que soient les conditions d’utilisation.
A cet effet, la présente invention concerne un dispositif de stockage électrique, tel qu’un assemblage de type batterie par exemple, configuré pour alimenter électriquement un appareil électrique externe, le dispositif de stockage électrique comportant :
- une borne positive et une borne négative configurées pour être reliées à l’appareil électrique externe ;
- des cellules électrochimiques cylindriques configurées pour être reliées électriquement en série et / ou en parallèle les unes aux autres, les cellules électrochimiques cylindriques étant reliées à la borne positive et à la borne négative ;
- un dispositif de protection et de régulation, tel qu’une carte électronique de gestion (également appelé BMS) par exemple, configuré pour protéger les cellules électrochimiques cylindriques contre une surtension ou une sous-tension éventuelle et pour assurer un équilibrage des tensions entre chaque cellule électrochimique cylindrique ou groupe de cellules électrochimiques cylindriques ;
le dispositif de stockage électrique comporte plusieurs sous-ensembles de cellules électrochimiques cylindriques qui sont décalés axialement les uns des autres selon un axe d’extension du dispositif de stockage électrique, et le dispositif de stockage électrique comporte en outre au moins un dispositif d’assemblage intermédiaire, tel qu’une carte de circuit imprimé (également appelée PCB en anglais) par exemple, qui s’étend entre deux sous-ensembles de cellules électrochimiques cylindriques adjacents et qui est configuré pour relier mécaniquement les cellules électrochimiques cylindriques appartenant aux deux sous-ensembles respectifs.
Une telle configuration permet d’obtenir un dispositif de stockage électrique qui soit compact et dont la fabrication et l’assemblage sont facilités. Avantageusement, la présence d’au moins un dispositif d’assemblage intermédiaire permet d’assurer la rigidité de chacun des sous-ensembles. Les cellules électrochimiques cylindriques ont ainsi la double fonction de stocker et de restituer de l’énergie électrique, mais également de former le châssis du dispositif de stockage en collaboration avec l’au moins un dispositif d’assemblage intermédiaire.
Le dispositif de stockage électrique peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être prises seules ou en combinaison.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’au moins un dispositif d’assemblage intermédiaire est configuré pour empêcher un déplacement des cellules électrochimiques cylindriques appartenant aux deux sous-ensembles respectifs, transversalement à l’axe d’extension.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de stockage électrique comporte plusieurs dispositifs d’assemblage intermédiaires.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’au moins un dispositif d’assemblage intermédiaire comporte plusieurs pistes conductrices, telles que des barres omnibus par exemple, configurées chacune pour relier électriquement au moins deux cellules électrochimiques cylindriques d’un même sous-ensemble. Une telle configuration du dispositif d’assemblage intermédiaire permet de relier en parallèle certaines cellules électrochimiques cylindriques présentes dans un même sous-ensemble. Avantageusement, ceci permet d’augmenter la puissance délivrée par le dispositif de stockage électrique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque piste conductrice est déposée sur la première face et / ou la deuxième face du dispositif d’assemblage intermédiaire.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le cheminement des pistes conductrices est identique pour chacun des dispositifs d’assemblage intermédiaires.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de stockage électrique comporte en outre un dispositif d’assemblage proximal et un dispositif d’assemblage distal configurés chacun pour être en contact avec un seul sous-ensemble de cellules électrochimiques cylindriques, le dispositif d’assemblage proximal étant configuré pour relier mécaniquement les cellules électrochimiques cylindriques appartenant au sous-ensemble respectif et le dispositif d’assemblage distal étant configuré pour relier mécaniquement les cellules électrochimiques cylindriques appartenant au sous-ensemble respectif.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif d’assemblage proximal et le dispositif d’assemblage distal comportent chacun une pluralité de pistes conductrices.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chacune des cellules électrochimiques cylindriques comporte une première électrode pourvue d’une première partie de fixation, et une deuxième électrode pourvue d’une deuxième partie de fixation qui est complémentaire de la première partie de fixation, la première partie de fixation d’une cellule électrochimique cylindrique étant configurée pour être fixée à la deuxième partie de fixation d’une cellule électrochimique cylindrique contiguë.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque première partie de fixation est un élément de fixation mâle, et chaque deuxième partie de fixation est un élément de fixation femelle configuré pour être fixé mécaniquement avec l’élément de fixation mâle prévu sur une cellule électrochimique cylindrique contiguë.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque élément de fixation mâle comporte une portion filetée configurée pour coopérer par complémentarité avec une portion taraudée prévue sur l’élément de fixation femelle respectif.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le système de fixation mâle femelle est un système vis / écrou.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque cellule électrochimique cylindrique d’un sous-ensemble est alignée avec une cellule électrochimique cylindrique de chacun des autres sous-ensembles. Une telle configuration de l’invention permet d’obtenir des rangées de cellule électrochimique cylindrique qui s’étendent selon l’axe d’extension. Avantageusement, ceci permet de minimiser les espaces vides à l’intérieur du dispositif de stockage électrique et ainsi d’obtenir la plus grande densité énergétique possible.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les sous-ensembles comportent un nombre de cellules électrochimiques cylindriques qui est identique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les cellules électrochimiques cylindriques sont identiques en termes de dimensions et de puissance.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’au moins un dispositif d’assemblage intermédiaire présente une forme de disque et s’étend sensiblement transversalement à l’axe d’extension.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif d’assemblage proximal et le dispositif d’assemblage distal présentent chacun une forme qui est similaire à celle de l’au moins un dispositif d’assemblage intermédiaire et s’étendent sensiblement transversalement à l’axe d’extension.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les dispositifs d’assemblages proximal, distal et intermédiaires s’étendent sensiblement parallèlement les uns aux autres.
Par sensiblement transversalement à l’axe d’extension, on entend que le dispositif d’assemblage intermédiaire peut s’étendre perpendiculaire à l’axe d’extension ou être incliné par rapport à ce dernier d’un angle d’inclinaison compris entre 85 et 95°. Une telle configuration du dispositif d’assemblage intermédiaire permet de minimiser la surface sur laquelle les cellules électrochimiques cylindriques sont placées.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif d’assemblage intermédiaire comporte une pluralité d’orifices s’étendant parallèlement à l’axe d’extension, chaque orifice étant configuré pour autoriser l’insertion au moins partielle de la première électrode ou de la deuxième électrode d’une cellule électrochimique cylindrique respective.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque orifice est configuré pour empêcher le passage de la première électrode ou de la deuxième électrode d’une cellule électrochimique cylindrique respective. Une telle configuration du dispositif de stockage électrique permet la mise en place d’un dispositif d’assemblage intermédiaire entre chaque sous-ensemble. Avantageusement, une telle configuration permet entre autre de venir enserrer le dispositif d’assemblage intermédiaire entre une face d’extrémité d’une cellule électrochimique cylindrique et une portion d’extrémité de la première électrode ou de la deuxième électrode d’une cellule électrochimique cylindrique contiguë. En d’autres termes, chacun des dispositifs d’assemblage intermédiaires est enserré entre deux sous-ensembles respective.
Avantageusement encore, l’enserrement de chacun des dispositifs d’assemblage intermédiaires entre la face d’extrémité d’une cellule électrochimique cylindrique et la portion d’extrémité de la première électrode ou de la deuxième électrode d’une cellule électrochimique cylindrique contiguë permet d’assurer un contact électrique efficace et sans soudure entre les première et deuxième électrodes et les barres omnibus reliant plusieurs cellules électrochimiques cylindriques d’un même sous-ensemble.
Une telle configuration de l’invention permet, lors de l’assemblage des sous-ensembles, de venir enserrer mécaniquement chacun des dispositifs d’assemblage intermédiaires prévu entre deux étages de cellules électrochimiques cylindriques. Avantageusement, cela permet entre autre de créer un dispositif de stockage électrique dont les cellules électrochimiques cylindriques se comportent comme un ensemble indissociable. Cela permet par exemple de rendre le dispositif de stockage électrique résistant aux chocs et aux vibrations qui peuvent survenir lors de son utilisation.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque dispositif d’assemblage intermédiaire est relié électriquement, par un fil électrique par exemple, au dispositif de protection et de régulation.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de stockage électrique comporte en outre un boîtier s’étendant selon l’axe d’extension et configuré pour loger les sous-ensembles de cellules électrochimiques cylindriques, l’au moins un dispositif d’assemblage intermédiaire, et le dispositif de protection et de régulation.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le boîtier comporte un corps tubulaire pourvu d’une première portion d’extrémité et d’une deuxième portion d’extrémité opposée à la première portion d’extrémité, un premier dispositif d’obturation configuré pour obturer la première portion d’extrémité, et un deuxième dispositif d’obturation configuré pour obturer la deuxième portion d’extrémité, la borne positive et la borne négative étant configurées pour être accessibles depuis l’extérieur du boîtier, par exemple respectivement au niveau du premier dispositif d’obturation et du deuxième dispositif d’obturation.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la borne positive et la borne négative sont prévues sur un connecteur d’alimentation de type XT90 par exemple.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de stockage électrique comporte en outre un dispositif de décharge, tel qu’une soupape de ventilation par exemple, configuré pour assurer une pression stable à l’intérieur du boîtier.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de décharge est une soupape de ventilation conforme à la norme IP67. Une telle configuration de l’invention permet avantageusement une utilisation sécurisée du dispositif de stockage électrique tout en minimisant le risque d’infiltration d’eau ou d’humidité à l’intérieur du boîtier.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chacun des premier et deuxième dispositifs d’obturation comporte un dispositif d’étanchéité, tel qu’un joint torique par exemple.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le premier dispositif d’obturation comporte une première platine de fixation configurée pour obturer la première portion d’extrémité, et un premier support de fixation fixé à la première platine de fixation et sur lequel est fixé le dispositif d’étanchéité respectif. De façon avantageuse, le premier support de fixation est annulaire et s’étend au moins en partie à l’intérieur du boîtier.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la première platine de fixation est configurée pour être plaquée contre une première face d’extrémité du boîtier.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le deuxième dispositif d’obturation comporte une deuxième platine de fixation configurée pour obturer la deuxième portion d’extrémité, et un deuxième support de fixation fixé à la deuxième platine de fixation et sur lequel est fixé le dispositif d’étanchéité respectif. De façon avantageuse, le deuxième support de fixation est annulaire et s’étend au moins en partie à l’intérieur du boîtier.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la deuxième platine de fixation est configurée pour être plaquée contre une deuxième face d’extrémité du boîtier.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque dispositif d’étanchéité est configuré pour coopérer avec une gorge prévue sur le pourtour du support de fixation respectif.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la première platine de fixation et le premier support de fixation sont fixés l’un à l’autre par vissage.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la deuxième platine de fixation et le deuxième support de fixation sont fixés l’un à l’autre par vissage.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de stockage électrique comporte en outre une pluralité d’organes de renfort, tels que des tiges de renfort, configurés pour s’étendre au moins entre le dispositif d’assemblage proximal et le dispositif d’assemblage distal. Une telle configuration de l’invention permet avantageusement de réduire les contraintes mécaniques que subissent les cellules électrochimiques cylindriques lors de la mise en place et du serrage des premier et deuxième dispositifs d’obturation. En effet, les organes de renfort sont configurés pour absorber les efforts de traction consécutifs au serrage des moyens de fixation.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque organe de renfort est allongé et s’étend sensiblement parallèlement à l’axe d’extension.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque organe de renfort est réalisé en polyoxyméthylène par exemple.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque organe de renfort est configuré pour traverser de part en part l’au moins un dispositif d’assemblage intermédiaire.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le boîtier présente une section transversale de forme sensiblement circulaire.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le jeu entre une paroi interne du boîtier et un pourtour du dispositif d’assemblage intermédiaire est compris entre 10 µm et 100 µm, avantageusement entre 30 µm et 70 µm et est par exemple de 50 µm. Une telle configuration du boîtier et du dispositif d’assemblage intermédiaire permet d’assurer un montage et une utilisation sans déplacement des cellules électrochimiques cylindriques à l’intérieur du boîtier. Avantageusement, ceci permet d’éviter la génération de vibration et de stress mécanique entre les cellules électrochimiques cylindriques et le boîtier, les vibrations pouvant engendrer des dommages irréversibles sur les composants.
La présente invention sera bien comprise à l’aide de la description qui suit en référence aux figures annexées, dans lesquelles des signes de références identiques correspondent à des éléments structurellement et / ou fonctionnellement identiques ou similaires.
Les figures 1 à 8 représentent tout ou partie d’un dispositif de stockage électrique 1, selon un premier mode de réalisation de l’invention, configuré pour alimenter électriquement un appareil électrique externe, tel qu’un véhicule électrique par exemple.
Le dispositif de stockage électrique 1 comporte un boîtier 2 de section transversale sensiblement cylindrique et qui s’étend selon un axe d’extension A. Le boîtier 2 comporte un corps tubulaire pourvu d’une première portion d’extrémité 3, un premier dispositif d’obturation 4 configuré pour obturer la première portion d’extrémité 3, une deuxième portion d’extrémité 5 opposée à la première portion d’extrémité, et un deuxième dispositif d’obturation 6 configuré pour obturer la deuxième portion d’extrémité 5. Chacun des premier dispositif d’obturation 4 et deuxième dispositif d’obturation 6 comporte un dispositif d’étanchéité 7, tel qu’un joint torique par exemple. Le dispositif d’étanchéité 7 est avantageusement configuré pour empêcher une communication fluidique entre l’intérieur et l’extérieur du dispositif de stockage électrique 1 lorsque la première extrémité 3 et la deuxième extrémité 5 du boîtier 2 sont respectivement obturées par le premier dispositif d’obturation 4 et le deuxième dispositif d’obturation 6. Afin de faciliter la mise en œuvre et la fabrication, les premier et deuxième dispositifs d’obturation 4, 6 peuvent comprendre chacun une partie filetée ou une partie taraudée configurée pour coopérer respectivement avec une partie taraudée complémentaire ou une partie filetée complémentaire prévue du côté de la première portion d’extrémité 3 et de la deuxième portion d’extrémité 5.
Le premier dispositif d’obturation 4 comporte une première platine de fixation 4.1 configurée pour obturer la première portion d’extrémité 3, et un premier support de fixation 4.2 fixé à la première platine de fixation 4.1 et sur lequel est fixé le dispositif d’étanchéité 7 respectif.
Le deuxième dispositif d’obturation 6 comporte une deuxième platine de fixation 6.1 configurée pour obturer la deuxième portion d’extrémité 5, et un deuxième support de fixation 6.2 fixé à la deuxième platine de fixation 6.1 et sur lequel est fixé le dispositif d’étanchéité 7 respectif. Chacun des dispositifs d’étanchéité 7 est configuré pour coopérer avec une gorge prévue sur le pourtour du premier support de fixation 4.2 et du deuxième support de fixation 6.2.
De façon avantageuse, le premier support de fixation 4.2 et le deuxième support de fixation 6.2 sont annulaires et s’étendent chacun au moins en partie à l’intérieur du boîtier 2. La première platine de fixation 4.1 et la deuxième platine de fixation 6.1 sont configurées pour être plaquées respectivement contre une première face d’extrémité et une deuxième face d’extrémité du boîtier 2. De façon avantageuse, les première et deuxièmes platines de fixation 4.1, 6.1 sont respectivement fixées par vissage avec et les premier et deuxième supports de fixation 4.2, 6.2.
Le dispositif de stockage électrique 1 comporte en outre une borne positive 8 et une borne négative 9 prévues au niveau du premier dispositif d’obturation 4, la borne positive 8 et la borne négative 9 étant configurées pour être reliées à l’appareil électrique externe. La borne positive 8 et la borne négative 9 peuvent être prévues sur un connecteur d’alimentation CA de type XT90 par exemple.
Le dispositif de stockage électrique 1 comporte en outre des cellules électrochimiques cylindriques 10, un dispositif d’assemblage proximal 11, des dispositifs d’assemblage intermédiaires 12, un dispositif d’assemblage distal 13, ainsi qu’un dispositif de protection et de régulation 14 qui sont tous logés dans le boîtier 2.
Les cellules électrochimiques cylindriques 10 sont configurées pour être reliées électriquement en série et / ou en parallèle les unes aux autres, entre la borne positive 8 et la borne négative 9 du dispositif de stockage électrique 1. De façon avantageuse, les cellules électrochimiques cylindriques 10 présentent des caractéristiques techniques qui sont identiques en termes de dimensions et de puissance par exemple.
Les cellules électrochimiques cylindriques 10 comportent chacune une première électrode 15, par exemple une électrode positive, pourvue d’une première partie de fixation 16, et une deuxième électrode 17, par exemple une électrode négative, pourvue d’une deuxième partie de fixation 18 qui est complémentaire de la première partie de fixation 16. La première électrode 15 d’une cellule électrochimique cylindrique 10 est avantageusement configurée pour être fixée à la deuxième électrode 17 d’une cellule électrochimique cylindrique 10 contiguë.
Selon le mode de réalisation de l’invention, et comme visible plus particulièrement sur la , la première partie de fixation 16 est un élément de fixation mâle configuré pour être fixé mécaniquement avec un élément de fixation femelle prévu sur la deuxième partie de fixation 18 d’une cellule électrochimique cylindrique 10 contiguë. Plus spécifiquement, l’élément de fixation mâle comporte une portion filetée qui est configurée pour coopérer par complémentarité de forme avec une portion taraudée prévue sur l’élément de fixation femelle afin de former un système mâle femelle de type vis / écrou.
Le dispositif de stockage électrique 1 comporte plusieurs sous-ensembles 19 de cellules électrochimiques cylindriques 10 répartis le long de l’axe d’extension A, c’est-à-dire décalés axialement le long de l’axe d’extension. Chaque sous ensemble comporte un nombre de cellules électrochimiques cylindriques 10 qui est identique. Par ailleurs, chaque cellule électrochimique cylindrique 10 d’un même sous-ensemble 19 est alignée avec une cellule électrochimique cylindrique 10 de chacun des autres sous-ensembles 19. Une telle configuration de l’invention permet d’obtenir des rangées de cellules électrochimiques cylindriques 10 qui s’étendent parallèlement à l’axe d’extension A. Avantageusement, ceci permet de minimiser les espaces vides à l’intérieur du dispositif de stockage électrique 1 et ainsi d’obtenir la plus grande densité énergétique possible.
Les dispositifs d’assemblage intermédiaires 12 présentent une forme de disque et s’étendent transversalement à l’axe d’extension A. De façon avantageuse, chaque dispositif d’assemblage intermédiaire est formé par une carte de circuit imprimé et s’étend coaxialement à l’axe d’extension A. Les dispositifs d’assemblage intermédiaires 12 sont chacun prévus pour s’étendre entre deux sous-ensembles 19 de cellules électrochimiques cylindriques 10 adjacents. Les dispositifs d’assemblage intermédiaires 12 sont en outre configurés pour assurer une liaison mécanique entre chaque cellule électrochimique cylindrique 10 d’un même sous-ensemble 19 adjacent audit sous-ensemble.
Chaque dispositif d’assemblage intermédiaire 12 comporte des orifices 20 s’étendant parallèlement à l’axe d’extension A et configurés pour autoriser l’insertion de la première électrode 15 de chacune des cellules électrochimiques cylindriques 10 appartenant à l’un des deux sous-ensembles respectif et pour empêcher l’insertion de la deuxième électrode 17 de chacune des cellules électrochimiques cylindriques 10 appartenant à l’autre des deux sous-ensembles respectif.
Les dispositifs d’assemblage intermédiaires 12 sont identiques les uns aux autres afin de permettre notamment l’alignement des cellules électrochimiques cylindriques 10 parallèlement à l’axe d’extension A. Avantageusement, une telle configuration permet de venir enserrer le dispositif d’assemblage intermédiaire 12 entre une face d’extrémité 21 prévue du côté de la première électrode 15 d’une cellule électrochimique cylindrique 10 et une portion d’extrémité 22 de la deuxième électrode 17 d’une cellule électrochimique cylindrique 10 contiguë. En d’autres termes, chacun des dispositifs d’assemblage intermédiaires 12 est enserré entre les deux sous-ensembles 19 respectifs lors de l’assemblage du dispositif de stockage électrique 1. Une telle configuration de l’invention permet, lors de l’assemblage des sous-ensembles 19, de venir enserrer mécaniquement chacun des dispositifs d’assemblage intermédiaires 12 prévu entre deux sous-ensembles 19 de cellules électrochimiques cylindriques 10. Avantageusement, cela permet entre autre de créer un dispositif de stockage électrique 1 dont les cellules électrochimiques cylindriques 10 se comportent comme un ensemble indissociable. Cela permet par exemple de rendre le dispositif de stockage électrique 1 résistant aux chocs et aux vibrations qui peuvent survenir lors de son utilisation.
Les dispositifs d’assemblage intermédiaires 12 comportent par ailleurs des pistes conductrices 23, telles que des barres omnibus par exemple, configurées chacune pour relier électriquement au moins deux cellules électrochimiques cylindriques 10 d’un même sous-ensemble. Les pistes conductrices 23 sont par exemple formées par une piste conductrice déposée sur la première face 24 et / ou la deuxième face 25 de chacun des dispositifs d’assemblage intermédiaires 12. Les pistes conductrices 23 s’étendent entre, mais également autour, des orifices 20 qu’elles relient. Une telle configuration des dispositifs d’assemblage intermédiaires 12 permet de relier en parallèle certaines cellules électrochimiques cylindriques 10 appartenant à un même sous-ensemble 19 et ainsi d’augmenter l’ampérage délivré par le dispositif de stockage électrique 1 indépendamment de la puissance individuelle des cellules électrochimiques cylindriques 10 utilisées. De façon avantageuse, le cheminement des pistes conductrices 23 est identique pour chacun dispositif d’assemblage intermédiaire 12.
De façon avantageuse, l’enserrement de chacun des dispositifs d’assemblage intermédiaires 12 entre la face d’extrémité 21 d’une cellule électrochimique cylindrique 10 et la portion d’extrémité 22 de la deuxième électrode 17 d’une cellule électrochimique cylindrique 10 contiguë permet d’assurer un contact électrique efficace et sans soudure entre les pistes conductrices 23 et les première et deuxième électrodes 15, 17 qui relient les cellules électrochimiques cylindriques 10 d’un même sous-ensemble 19.
Contrairement aux dispositifs d’assemblage intermédiaires 12, le dispositif d’assemblage proximal 11 et le dispositif d’assemblage distal 13 sont configurés chacun pour être en contact avec un seul sous-ensemble 19 respectif de cellules électrochimiques cylindriques 10. Le dispositif d’assemblage proximal 11 et le dispositif d’assemblage distal 13 présentent chacun une forme de disque qui est similaire à celles des dispositifs d’assemblage intermédiaires 12 et s’étendent transversalement à l’axe d’extension A. Le dispositif d’assemblage proximal 11 et le dispositif d’assemblage distal 13 comportent également des pistes conductrices 23 configurées pour relier électriquement certaines cellules électrochimiques cylindriques 10. Selon le mode de réalisation de l’invention représenté sur les figures, les pistes conductrices 23 présentes sur le dispositif d’assemblage proximal 11, le dispositif d’assemblage distal 13 et sur les dispositifs d’assemblage intermédiaires 12 sont configurées pour que le courant électrique reliant la borne positive 8 et la borne négative 9 du dispositif de stockage électrique 1 effectue deux aller-retour selon l’axe d’extension A.
Selon un mode de réalisation de l’invention, un jeu de fonctionnement est prévu entre une paroi interne 26 du boîtier 2 et chacun des dispositifs d’assemblage intermédiaires 12, du dispositif d’assemblage proximal 11 et du dispositif d’assemblage distal 13. Le jeu de fonctionnement est compris entre 10 µm et 100 µm, avantageusement entre 30 µm et 70 µm et est par exemple de 50 µm. Une telle configuration permet d’assurer un assemblage simple du dispositif de stockage électrique 1 tout en empêchant un déplacement excessif des cellules électrochimiques cylindriques 10 à l’intérieur du boîtier 2. Avantageusement, ceci permet d’éviter la génération de vibration et de stress mécanique entre les sous-ensembles 19 et le boîtier 2, les vibrations pouvant engendrer des dommages irréversibles sur les composants du dispositif de stockage électrique 1.
Le dispositif de protection et de régulation 14 peut être une carte électronique de gestion (également appelé BMS en anglais) par exemple. Le dispositif de protection et de régulation 14 est configuré pour protéger les cellules électrochimiques cylindriques 10 contre une surtension ou une sous-tension éventuelle ainsi que pour assurer un équilibrage des tensions entre chaque cellule électrochimique cylindrique 10 ou groupe de cellules électrochimiques cylindriques 10. Chacun des dispositifs d’assemblage intermédiaires 12, du dispositif d’assemblage proximal 11 et du dispositif d’assemblage distal 13 est relié électriquement, par un fil électrique par exemple, au dispositif de protection et de régulation 14.
La mise en œuvre de l’invention permet l’obtention d’un dispositif de stockage électrique 1 qui soit compact et dont la fabrication et l’assemblage sont facilités. Avantageusement, la présence des dispositifs d’assemblage intermédiaires 12, du dispositif d’assemblage proximal 11 et du dispositif d’assemblage distal 13 permet d’assurer la rigidité de chacun des sous-ensembles 19. Les cellules électrochimiques cylindriques 10 ont ainsi la double fonction de stocker et de restituer de l’énergie électrique, mais également de former le châssis structurel du dispositif de stockage électrique 1 en collaboration le dispositif d’assemblage proximal 11, les dispositifs d’assemblage intermédiaires 12 et le dispositif d’assemblage distal 13.
Le dispositif de stockage électrique 1 comporte en outre un dispositif de décharge 27, visible plus particulièrement sur la , et configuré pour assurer une pression stable à l’intérieur du boîtier 2. Le dispositif de décharge 27 peut être une soupape de ventilation conforme à la norme IP67 par exemple. Une telle configuration de l’invention permet avantageusement une utilisation sécurisée du dispositif de stockage électrique 1 tout en minimisant le risque d’infiltration d’eau ou d’humidité à l’intérieur du boîtier 2.
La représente un dispositif de stockage électrique 1 selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. Le deuxième mode de réalisation de l’invention diffère du premier mode de réalisation essentiellement en ce que le dispositif de stockage électrique 1 comporte en outre une pluralité d’organes de renfort 28, tels que des tiges de renfort. Les organes de renfort 28 sont configurés pour s’étendre entre le dispositif d’assemblage proximal 11 et le dispositif d’assemblage distal 13, et pour traverser de part en part les dispositifs d’assemblage intermédiaires 12. Chaque organe de renfort 28 est allongé et s’étend sensiblement parallèlement à l’axe d’extension A. Une telle configuration de l’invention permet avantageusement de réduire les contraintes mécaniques que subissent les cellules électrochimiques cylindriques 10 lors de la mise en place et du serrage des premier et deuxième dispositifs d’obturation 4, 6. En effet, les organes de renfort 28 sont configurés pour absorber les efforts de traction consécutifs au vissage de la première platine de fixation 4.1 sur le premier support de fixation 4.2 et de la deuxième platine de fixation 6.1 sur le deuxième support de fixation 6.2.
Bien entendu, la présente invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n’ont été donnés qu’à titre d’exemples. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d’équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l’invention.
Claims (12)
- Dispositif de stockage électrique (1), configuré pour alimenter électriquement un appareil électrique externe, le dispositif de stockage électrique (1) comportant :
- une borne positive (8) et une borne négative (9) configurées pour être reliées à l’appareil électrique externe ;
- des cellules électrochimiques cylindriques (10) configurées pour être reliées électriquement en série et / ou en parallèle les unes aux autres, les cellules électrochimiques cylindriques (10) étant reliées à la borne positive (8) et à la borne négative (9) ;
- un dispositif de protection et de régulation (14), configuré pour protéger les cellules électrochimiques cylindriques (10) contre une surtension ou une sous-tension éventuelle et pour assurer un équilibrage des tensions entre chaque cellule électrochimique cylindrique (10) ou groupe de cellules électrochimiques cylindriques (10) ;
- Dispositif de stockage électrique (1) selon la revendication 1, dans lequel l’au moins un dispositif d’assemblage intermédiaire (12) comporte plusieurs pistes conductrices (23) configurées chacune pour relier électriquement au moins deux cellules électrochimiques cylindriques (10) d’un même sous-ensemble.
- Dispositif de stockage électrique (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, lequel comporte en outre un dispositif d’assemblage proximal (11) et un dispositif d’assemblage distal (13) configurés chacun pour être en contact avec un seul sous-ensemble (19) respectif de cellules électrochimiques cylindriques (10), le dispositif d’assemblage proximal (11) étant configuré pour relier mécaniquement les cellules électrochimiques cylindriques (10) appartenant au sous-ensemble respectif et le dispositif d’assemblage distal (13) étant configuré pour relier mécaniquement les cellules électrochimiques cylindriques (10) appartenant au sous-ensemble respectif.
- Dispositif de stockage électrique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel chacune des cellules électrochimiques cylindriques (10) comporte une première électrode (15) pourvue d’une première partie de fixation (16) et une deuxième électrode (17) pourvue d’une deuxième partie de fixation (18) qui est complémentaire de la première partie de fixation (16), la première partie de fixation (16) d’une cellule électrochimique cylindrique (10) étant configurée pour être fixée à la deuxième partie de fixation (18) d’une cellule électrochimique cylindrique (10) contiguë.
- Dispositif de stockage électrique (1) selon la revendication 4, dans lequel le dispositif d’assemblage intermédiaire (12) comporte une pluralité d’orifices (20) s’étendant parallèlement à l’axe d’extension (A), chacun des orifices (20) étant configuré pour autoriser l’insertion au moins partielle de la première électrode (15) ou de la deuxième électrode (17) d’une cellule électrochimique cylindrique (10) respective.
- Dispositif de stockage électrique (1) selon la revendication 5, dans lequel chaque orifice (20) est configuré pour empêcher le passage de la première électrode (15) ou de la deuxième électrode (17) d’une cellule électrochimique cylindrique (10) respective.
- Dispositif de stockage électrique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel chaque cellule électrochimique cylindrique (10) d’un sous-ensemble (19) est alignée avec une cellule électrochimique cylindrique (10) de chacun des autres sous-ensembles.
- Dispositif de stockage électrique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l’au moins un dispositif d’assemblage intermédiaire (12) présente une forme de disque et s’étend sensiblement transversalement à l’axe d’extension (A).
- Dispositif de stockage électrique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l’au moins un dispositif d’assemblage intermédiaire (12) est relié électriquement au dispositif de protection et de régulation (14).
- Dispositif de stockage électrique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, lequel comporte en outre un boîtier (2) s’étendant selon l’axe d’extension (A) et configuré pour loger chacun des sous-ensembles (19) de cellules électrochimiques cylindriques, l’au moins un dispositif d’assemblage intermédiaire (12), et le dispositif de protection et de régulation (14).
- Dispositif de stockage électrique (1) selon la revendication précédente, dans lequel le boîtier (2) comporte un corps tubulaire pourvue d’une première portion d’extrémité (3) et d’une deuxième portion d’extrémité (5) opposée à la première portion d’extrémité (3), un premier dispositif d’obturation (4) configuré pour obturer la première portion d’extrémité (3) et un deuxième dispositif d’obturation configuré pour obturer la deuxième extrémité (5), la borne positive (8) et la borne négative (9) étant configurées pour être accessibles depuis l’extérieur du boîtier (2).
- Dispositif de stockage électrique (1) selon la revendication 10 ou la revendication 11, dans lequel le boîtier (2) présente une section transversale de forme sensiblement circulaire.
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| FR2307078A FR3141000A1 (fr) | 2023-07-03 | 2023-07-03 | Dispositif de stockage électrique comportant des cellules électrochimiques cylindriques |
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| FR2307078A FR3141000A1 (fr) | 2023-07-03 | 2023-07-03 | Dispositif de stockage électrique comportant des cellules électrochimiques cylindriques |
| FR2307078 | 2023-07-03 |
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| FR3141000A1 true FR3141000A1 (fr) | 2024-04-19 |
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2023
- 2023-07-03 FR FR2307078A patent/FR3141000A1/fr active Pending
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