FR3143878A1 - ELECTRIC VEHICLE BATTERY COMPRISING A RIGID SPACER - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne une batterie électrique (1), comportant une pluralité de cellules de charges électriques (2); au moins une première carte de circuit imprimé (41) dans laquelle sont formées une pluralité d’encoches (45), chaque encoche définissant une languette (46) élastiquement déformable et un élément de connexion électrique (43) étant disposé sur chaque languette ; caractérisée en ce qu’elle comporte un organe d’espacement rigide (3) des cellules, l’organe d’espacement rigide définissant une pluralité de compartiments (32) recevant chacun l’une des cellules et étant chacun agencés pour maintenir la cellule qu’il reçoit vis-à-vis de la première carte de circuit imprimé de sorte que l’une des bornes de contact de cette cellule soit située en vis-à-vis de l’un des premiers éléments de connexion électrique, chaque compartiment s’étendant sur une hauteur sensiblement identique à la hauteur de la cellule qu’il reçoit pour venir au niveau de la première carte de circuit imprimé. Figure pour l’abrégé : Fig. 1The invention relates to an electric battery (1), comprising: a plurality of electric charge cells (2); at least a first printed circuit board (41) in which a plurality of notches (45) are formed, each notch defining an elastically deformable tab (46) and an electrical connection element (43) being arranged on each tab; characterized in that it comprises a rigid spacer member (3) for the cells, the rigid spacer member defining a plurality of compartments (32) each receiving one of the cells and each being arranged to maintain the cell that 'it receives opposite the first printed circuit board so that one of the contact terminals of this cell is located opposite one of the first electrical connection elements, each compartment extending over a height substantially identical to the height of the cell which it receives to come to the level of the first printed circuit board. Figure for abstract: Fig. 1
Description
L’invention concerne le domaine des batteries électriques des véhicules. Plus spécifiquement, l’invention concerne le domaine de l’assemblage d’une batterie électrique.The invention relates to the field of electric vehicle batteries. More specifically, the invention relates to the field of assembling an electric battery.
Les batteries électriques, notamment dans le cas des véhicules électriques, consistent généralement en un assemblage de cellules de charge électrique, également appelées accumulateurs. Lorsqu’ils sont interconnectés, en série ou en parallèles, ces accumulateurs permettent de délivrer une puissance électrique, par exemple destinée à alimenter électriquement les équipements du véhicule ou encore son moteur.Electric batteries, particularly in the case of electric vehicles, generally consist of an assembly of electric charge cells, also called accumulators. When they are interconnected, in series or in parallel, these accumulators make it possible to deliver electrical power, for example intended to electrically power the vehicle's equipment or even its engine.
Afin d’interconnecter les cellules, il est connu d’employer deux cartes de circuit imprimé disposées de part et d’autre des cellules, chacune étant pourvue d’éléments de connexion électrique chacun soudés avec une borne de contact de l’une des cellules. Cette solution n’est toutefois pas satisfaisante, dans la mesure où elle impose un grand nombre d’opérations de soudage et empêche de démonter la batterie, par exemple pour remplacer des cellules usagées dans le cadre d’une opération de maintenance ou de reconditionnement de la batterie.In order to interconnect the cells, it is known to use two printed circuit boards arranged on either side of the cells, each being provided with electrical connection elements each soldered with a contact terminal of one of the cells . This solution is however not satisfactory, insofar as it requires a large number of welding operations and prevents the battery from being dismantled, for example to replace used cells as part of a maintenance or reconditioning operation. battery.
Par ailleurs, dans un contexte de reconditionnement d’une batterie, il est connu d’employer un espaceur, ou en anglais « spacer », afin de maintenir les cellules entre elles et de former un bloc facilement manipulable lors de l’assemblage de la batterie. Cet espaceur se présente généralement sous la forme d’une ou plusieurs plaques pourvues de passages traversants dont les dimensions correspondent sensiblement à celles des cellules. Chaque cellule est ainsi engagée dans l’un des passages. Pour autant, ce type d’espaceur présente plusieurs inconvénients dans le cadre d’un reconditionnement ou d’une maintenance d’une batterie. D’une part, son épaisseur ne permet pas de résister à des déformations ou des torsions mécaniques, par exemple provoquées par un choc ou une chute de la batterie. Dès lors, il est possible que le parallélisme de l’agencement des cellules dans la batterie ne soit pas conservé, ce qui pourrait générer une rupture de contact entre les cellules et les cartes de circuit imprimé. D’autre part, les surfaces extérieures des cellules restent exposées à l’environnement extérieur, ce qui pose des problèmes d’étanchéité et de sécurité, en particulier lorsque certaines des cellules ont un film protecteur isolant dégradé.Furthermore, in the context of reconditioning a battery, it is known to use a spacer, in order to hold the cells together and to form a block that is easily manipulated during assembly of the battery. battery. This spacer is generally in the form of one or more plates provided with through passages whose dimensions correspond substantially to those of the cells. Each cell is thus engaged in one of the passages. However, this type of spacer presents several disadvantages when reconditioning or maintaining a battery. On the one hand, its thickness does not allow it to withstand mechanical deformation or twisting, for example caused by an impact or a fall of the battery. Therefore, it is possible that the parallelism of the arrangement of the cells in the battery is not preserved, which could cause a break in contact between the cells and the printed circuit boards. On the other hand, the exterior surfaces of the cells remain exposed to the external environment, which poses sealing and safety problems, particularly when some of the cells have a degraded protective insulating film.
Il existe ainsi un besoin pour une batterie simple à assembler, à réparer et à reconditionner, et dont la conception permette de garantir un agencement parallèle des cellules entre elles et d’offrir une solution de protection mécanique et étanche de chacune des cellules et d’isolation électrique des cellules entre elles. L’invention s’inscrit dans ce contexte et vise à répondre à ce besoin.There is thus a need for a battery that is simple to assemble, repair and recondition, and whose design makes it possible to guarantee a parallel arrangement of the cells between them and to offer a solution for mechanical and waterproof protection of each of the cells and to electrical insulation of cells from each other. The invention fits into this context and aims to meet this need.
A ces fins, l’invention a pour objet une batterie électrique comportant :
- une pluralité de cellules de charges électriques, chaque cellule présentant des faces d’extrémités situées sur des côtés opposés de la cellule, chaque face d’extrémité étant pourvue d’une borne de contact ;
- au moins une première carte de circuit imprimé disposée au droit des faces d’extrémités situées de l’un des côtés des cellules, la carte de circuit imprimé étant pourvue d’une pluralité de premiers éléments de connexion électrique ;
- a plurality of electrical charge cells, each cell having end faces located on opposite sides of the cell, each end face being provided with a contact terminal;
- at least one first printed circuit board arranged in line with the end faces located on one of the sides of the cells, the printed circuit board being provided with a plurality of first electrical connection elements;
L’invention est caractérisée en ce que la première carte de circuit imprimé comporte une portion principale dans laquelle sont formées une pluralité d’encoches, chaque encoche définissant une languette élastiquement déformable par rapport à la portion principale, chaque premier élément de connexion électrique étant disposé sur l’une des languettes de la première carte de circuit imprimé ; et en ce qu’elle comporte un organe d’espacement rigide agencé pour maintenir les cellules à distance les unes des autres, l’organe d’espacement rigide définissant une pluralité de compartiments recevant chacun l’une des cellules et étant chacun agencés pour maintenir la cellule qu’il reçoit vis-à-vis de la première carte de circuit imprimé de sorte que l’une des bornes de contact de cette cellule soit située en vis-à-vis de l’un des premiers éléments de connexion électrique, chaque compartiment s’étendant sur une hauteur sensiblement identique à la hauteur de la cellule qu’il reçoit pour venir au niveau de la première carte de circuit imprimé.The invention is characterized in that the first printed circuit board comprises a main portion in which a plurality of notches are formed, each notch defining an elastically deformable tab relative to the main portion, each first electrical connection element being arranged on one of the tabs of the first printed circuit board; and in that it comprises a rigid spacer member arranged to keep the cells at a distance from each other, the rigid spacer member defining a plurality of compartments each receiving one of the cells and each being arranged to maintain the cell that it receives facing the first printed circuit board so that one of the contact terminals of this cell is located facing one of the first electrical connection elements, each compartment extending over a height substantially identical to the height of the cell which it receives to come to the level of the first printed circuit board.
On comprend ainsi que la formation, au moyen des encoches, de languettes élastiquement déformables permet de maintenir un contact entre les premiers éléments de connexion électrique de la première carte de circuit imprimé et les bornes de contact des cellules sans nécessiter d’éléments de contact spécifiquement conçus pour résister aux vibrations et chocs que pourrait subir la batterie. En d’autres termes, l’interconnexion des cellules entre elles peut être réalisée sans soudure, au moyen d’éléments de contact simples et standard, ce qui permet de simplifier la conception de la batterie, de diminuer son coût et d’autoriser le remplacement d’une ou plusieurs cellules lorsqu’elles sont usagées. Par ailleurs, on utilise un organe d’espacement rigide qui vient recouvrir chacune des cellules, de sorte que le risque qu’un choc ou une chute subie par la batterie provoque un désalignement des cellules vis-à-vis des éléments de connexion électrique est fortement réduit. Par ailleurs, chaque compartiment et la première carte de circuit imprimé viennent ensemble définir un environnement protecteur pour la cellule contenue dans ce compartiment, ce qui limite le risque de pénétration d’humidité dans cet environnement et évite le risque d’un contact électrique entre cellules, y compris si ces cellules ont un film protecteur isolant dégradé.It is thus understood that the formation, by means of the notches, of elastically deformable tabs makes it possible to maintain contact between the first electrical connection elements of the first printed circuit board and the contact terminals of the cells without requiring specifically contact elements. designed to resist vibrations and shocks that the battery may experience. In other words, the interconnection of the cells between them can be carried out without soldering, by means of simple and standard contact elements, which makes it possible to simplify the design of the battery, to reduce its cost and to authorize the replacement of one or more cells when they are used. Furthermore, a rigid spacer member is used which covers each of the cells, so that the risk that a shock or a fall suffered by the battery causes a misalignment of the cells with respect to the electrical connection elements is greatly reduced. Furthermore, each compartment and the first printed circuit board come together to define a protective environment for the cell contained in this compartment, which limits the risk of moisture penetration into this environment and avoids the risk of electrical contact between cells. , including if these cells have a degraded protective insulating film.
On entend par « cellule de charge électrique » un dispositif élémentaire, par exemple électrochimique, de stockage d’électricité, pouvant se décharger et être chargé. Chaque cellule peut être de type lithium, par exemple de type lithium-ion ou de type lithium-polymère. Chaque cellule peut par exemple être de forme globalement cylindrique, les bornes de contact étant prévues sur chaque face d’extrémité délimitant le cylindre, l’une de ces bornes étant une borne dite positive et l’autre étant une borne négative.By “electric charge cell” is meant an elementary device, for example electrochemical, for storing electricity, which can discharge and be charged. Each cell can be of lithium type, for example of lithium-ion type or of lithium-polymer type. Each cell can for example be of generally cylindrical shape, the contact terminals being provided on each end face delimiting the cylinder, one of these terminals being a so-called positive terminal and the other being a negative terminal.
On entend par « première carte de circuit imprimé » une carte de circuit imprimé, ou PCB (de l’anglais Printed Circuit Board), pourvue de pistes électriques interconnectant les éléments de connexion. On pourra prévoir que toutes les cellules de la batterie soient interconnectées en série ou en parallèle au moyen de la première carte de circuit imprimé ou que les cellules soient interconnectées, au moyen de la première carte de circuit imprimé, pour former des groupes de cellules interconnectées en série ou en parallèle, les groupes étant interconnectés entre eux en série ou en parallèle au moyen de la première carte de circuit imprimé.By “first printed circuit board” we mean a printed circuit board, or PCB (Printed Circuit Board), provided with electrical tracks interconnecting the connection elements. It can be provided that all the cells of the battery are interconnected in series or in parallel by means of the first printed circuit board or that the cells are interconnected, by means of the first printed circuit board, to form groups of interconnected cells in series or in parallel, the groups being interconnected with each other in series or in parallel by means of the first printed circuit board.
Dans l’invention, l’organe d’espacement peut être est agencé pour maintenir les cellules dans un agencement linéaire ou matriciel, les unes à côtés des autres. Le cas échéant, les premiers éléments de connexion sont distribués sur la première carte de circuit imprimé selon un agencement correspondant à celui des cellules. On pourra prévoir que l’organe d’espacement rigide vienne au contact directement de la première carte de circuit imprimé, ou on pourra prévoir qu’il existe un jeu entre l’organe d’espacement rigide et la première carte de circuit imprimé, ou on pourra encore prévoir un élément intermédiaire, comme un joint d’étanchéité, intercalé entre l’organe d’espacement rigide et la première carte de circuit imprimé. L’organe d’espacement pourra être formé par une pièce unique, monolithique, ou par un assemblage d’au moins deux pièces, notamment identiques. Le cas échéant, chaque pièce pourra comporter des éléments mâles et femelles de positionnement, chaque élément mâle d’une pièce étant destiné à coopérer avec un élément femelle de l’autre pièce lorsque ces pièces sont assemblées, de sorte que les pièces adoptent un positionnement relatif prédéterminé. On pourra notamment prévoir que les éléments mâles et femelles desdites pièces soient agencés de sorte que les compartiments desdites pièces soient alignés et/ou que les surfaces périphériques desdites pièces soient continues lorsque lesdites pièces sont assemblées. Par exemple, les éléments mâles et femelles pourront être des ergots et des orifices ménagés dans des surfaces desdites pièces destinées à venir l’une contre l’autre lorsque lesdites pièces sont assemblées.In the invention, the spacer can be arranged to hold the cells in a linear or matrix arrangement, next to each other. Where appropriate, the first connection elements are distributed on the first printed circuit board in an arrangement corresponding to that of the cells. It may be provided that the rigid spacer member comes into contact directly with the first printed circuit board, or it may be provided that there is a clearance between the rigid spacer member and the first printed circuit board, or it is also possible to provide an intermediate element, such as a seal, inserted between the rigid spacer member and the first printed circuit board. The spacer member may be formed by a single, monolithic piece, or by an assembly of at least two pieces, in particular identical. Where appropriate, each part may include male and female positioning elements, each male element of one part being intended to cooperate with a female element of the other part when these parts are assembled, so that the parts adopt a positioning predetermined relative. It may in particular be provided that the male and female elements of said parts are arranged so that the compartments of said parts are aligned and/or that the peripheral surfaces of said parts are continuous when said parts are assembled. For example, the male and female elements could be lugs and orifices made in the surfaces of said parts intended to come against each other when said parts are assembled.
De préférence, l’organe d’espacement pourra être réalisé à partir d’un matériau plastique, notamment un thermoplastique, une résine ou un silicone, par exemple par injection, par fabrication additive ou par fabrication soustractive. De préférence, ledit matériau pourra avantageusement présenter une résistance élevée à des tests d’inflammabilité. Le matériau pourra par exemple être conforme à la norme UL94 et au test de combustion V0 de cette norme. De façon alternative ou cumulative, ledit matériau pourra avantageusement présenter des caractéristiques de conduction thermique permettant une diffusion et/ou une dispersion homogène de la chaleur dissipée par chacune des cellules, ce qui permet d’éviter un emballement thermique d’une cellule et d’augmenter la durée de vie de la batterie.Preferably, the spacer member may be made from a plastic material, in particular a thermoplastic, a resin or a silicone, for example by injection, by additive manufacturing or by subtractive manufacturing. Preferably, said material may advantageously have high resistance to flammability tests. The material may, for example, comply with the UL94 standard and the V0 combustion test of this standard. Alternatively or cumulatively, said material may advantageously have thermal conduction characteristics allowing homogeneous diffusion and/or dispersion of the heat dissipated by each of the cells, which makes it possible to avoid thermal runaway of a cell and to increase battery life.
Avantageusement, la première carte de circuit imprimé est agencée par rapport aux cellules de sorte que chaque cellule créé un effort mécanique, sur chaque languette, dirigé vers l’extérieur de la batterie, et chaque languette de la première carte de circuit imprimé forme un ressort présentant une force de rappel dirigée vers l’intérieur de la batterie. Le cas échéant, chaque encoche de la première carte de circuit imprimé peut présenter une forme en U. La languette définie par chaque encoche est ainsi reliée à la portion principale de la première carte de circuit imprimée par une seule de ses arêtes. Si on le souhaite, les encoches peuvent être réalisées par découpe de la portion principale de la première carte de circuit imprimé, au préalable de l’assemblage de la batterie.Advantageously, the first printed circuit board is arranged in relation to the cells so that each cell creates a mechanical force, on each tab, directed towards the outside of the battery, and each tab of the first printed circuit board forms a spring presenting a restoring force directed towards the interior of the battery. If necessary, each notch of the first printed circuit board may have a U shape. The tongue defined by each notch is thus connected to the main portion of the first printed circuit board by only one of its edges. If desired, the notches can be made by cutting the main portion of the first printed circuit board, before assembling the battery.
Dans un mode de réalisation de l’invention, chaque premier élément de connexion est pourvu d’une bosse réalisée dans un matériau conducteur d’électricité venant en contact avec la borne de contact d’une des cellules. Cette bosse peut par exemple être réalisée par dépôt du matériau conducteur d’électricité en fusion, par exemple de l’étain, au niveau d’une terminaison d’une piste électrique située sur la languette. Ce mode de réalisation permet de faciliter le contact entre la piste électrique et la borne de contact dans le cas où la borne de contact est plane.In one embodiment of the invention, each first connection element is provided with a bump made of an electrically conductive material coming into contact with the contact terminal of one of the cells. This bump can for example be produced by depositing molten electrically conductive material, for example tin, at the level of an end of an electrical track located on the tongue. This embodiment makes it possible to facilitate contact between the electrical track and the contact terminal in the case where the contact terminal is flat.
Dans un autre mode de réalisation de l’invention, la borne de contact de chaque cellule destinée à venir en contact avec l’un des premiers éléments de connexion fait saillie de la face d’extrémité de la cellule. Dans ce cas, le premier élément de connexion peut être plan.In another embodiment of the invention, the contact terminal of each cell intended to come into contact with one of the first connection elements projects from the end face of the cell. In this case, the first connection element can be planar.
Avantageusement, la batterie comporte une deuxième carte de circuit imprimé disposée au droit des faces d’extrémités situées de l’autre des côtés des cellules, la deuxième carte de circuit imprimé étant pourvue d’une pluralité de deuxièmes éléments de connexion électrique. Le cas échéant, chaque compartiment de l’organe d’espacement rigide est agencé pour maintenir la cellule qu’il reçoit vis-à-vis de la deuxième carte de circuit imprimé de sorte que l’autre des bornes de contact de cette cellule soit située en vis-à-vis de l’un des deuxièmes éléments de connexion électrique, chaque compartiment s’étendant pour venir au niveau de la deuxième carte de circuit imprimé. L’organe d’espacement est ainsi enserré entre la première et la deuxième carte de circuit imprimé, chaque compartiment définissant ainsi un environnement sensiblement clos.Advantageously, the battery comprises a second printed circuit board arranged in line with the end faces located on the other side of the cells, the second printed circuit board being provided with a plurality of second electrical connection elements. Where appropriate, each compartment of the rigid spacer member is arranged to maintain the cell it receives vis-à-vis the second printed circuit board so that the other of the contact terminals of this cell is located opposite one of the second electrical connection elements, each compartment extending to come level with the second printed circuit board. The spacer member is thus enclosed between the first and the second printed circuit board, each compartment thus defining a substantially closed environment.
De préférence, la deuxième carte de circuit imprimé comporte une portion principale dans laquelle sont formées une pluralité d’encoches, chaque encoche définissant une languette élastiquement déformable par rapport à la portion principale, chaque deuxième élément de connexion électrique étant disposé sur l’une des languettes de la deuxième carte de circuit imprimé.Preferably, the second printed circuit board comprises a main portion in which a plurality of notches are formed, each notch defining an elastically deformable tab relative to the main portion, each second electrical connection element being arranged on one of the tabs of the second circuit board.
Avantageusement encore, la batterie comporte un système de fixation agencé pour maintenir la première carte de circuit imprimé à la seconde carte de circuit imprimé en exerçant un effort sur chacune des première et deuxième cartes de circuit imprimé dirigé vers l’autre des première et deuxième cartes de circuit imprimé. On met ainsi les cartes de circuit imprimé sous contrainte, de sorte que les cellules créent un effort mécanique sur les languettes.Advantageously, the battery comprises a fixing system arranged to hold the first printed circuit board to the second printed circuit board by exerting a force on each of the first and second printed circuit boards directed towards the other of the first and second boards of printed circuit. The printed circuit boards are thus placed under stress, so that the cells create a mechanical force on the tabs.
Dans un mode de réalisation de l’invention, le système de fixation comporte au moins une première et une deuxième plaques de pression, la première, respectivement la deuxième, plaque de pression étant en appui sur la première, respectivement la deuxième carte de circuit imprimé. Le cas échéant, le système de fixation comporte au moins un organe de serrage reliant la première plaque de pression à la deuxième plaque de pression et agencé pour exercer un effort sur chacune des première et deuxième plaques de pression dirigé vers l’autre des première et deuxième plaques de pression. De préférence, chaque plaque de pression vient recouvrir totalement la carte de circuit imprimé contre laquelle elle est en appui.In one embodiment of the invention, the fixing system comprises at least a first and a second pressure plate, the first, respectively the second, pressure plate being supported on the first, respectively the second printed circuit board . Where appropriate, the fixing system comprises at least one clamping member connecting the first pressure plate to the second pressure plate and arranged to exert a force on each of the first and second pressure plates directed towards the other of the first and second pressure plates. Preferably, each pressure plate completely covers the printed circuit board against which it rests.
On pourra par exemple prévoir que chaque organe de serrage comporte une tige de liaison passant au travers d’orifices prévus dans l’organe d’espacement, dans les première et deuxième cartes de circuit imprimé et dans les première et deuxième plaques de pression, ces orifices étant alignés lors de l’assemblage de la batterie. Chaque tige de liaison pourra alors être munie, à chacune de ces extrémités, d’un écrou venant appuyer sur l’une des plaques de liaison pour exercer un effort dirigé vers l’autre des plaques de pression. Chaque plaque exerce alors un effort homogène sur la carte de circuit imprimé contre laquelle elle est en appui, ce qui vient fiabiliser le contact entre cette carte de circuit imprimé et chaque cellule et diminue le risque de désalignement des cellules.We could for example provide that each clamping member comprises a connecting rod passing through orifices provided in the spacer member, in the first and second printed circuit boards and in the first and second pressure plates, these holes being aligned when assembling the battery. Each connecting rod can then be provided, at each of these ends, with a nut pressing on one of the connecting plates to exert a force directed towards the other of the pressure plates. Each plate then exerts a homogeneous force on the printed circuit board against which it is supported, which makes the contact between this printed circuit board and each cell more reliable and reduces the risk of misalignment of the cells.
En variante, on pourra prévoir que le système de fixation soit dépourvu de plaque de pression, les organes de serrage reliant directement la première carte de circuit imprimé à la deuxième carte de circuit imprimé en étant agencés pour exercer un effort sur chacune des première et deuxième cartes de circuit imprimé dirigé vers l’autre des première et deuxième cartes de circuit imprimé. Par exemple, les écrous montés sur les extrémités de tiges de liaison pourront venir appuyer directement sur les cartes de circuit imprimé.Alternatively, it could be provided that the fixing system does not have a pressure plate, the clamping members directly connecting the first printed circuit board to the second printed circuit board being arranged to exert a force on each of the first and second printed circuit boards directed towards the other of the first and second printed circuit boards. For example, the nuts mounted on the ends of connecting rods can press directly on the printed circuit boards.
En variante encore, on pourra prévoir que le système de fixation comporte un boîtier auquel sont fixées les première et deuxième cartes de circuit imprimé. Le cas échéant, le boîtier peut comporter des protubérances, chacune agencée en vis-à-vis d’une zone de la portion principale de la première et/ou de la deuxième cartes de circuit imprimé située au droit des languettes, de sorte à exercer un effort sur cette première et/ou deuxième cartes de circuit imprimé dirigé vers l’intérieur de la batterie.As a further variant, the fixing system could be provided with a housing to which the first and second printed circuit boards are fixed. Where appropriate, the housing may include protuberances, each arranged opposite a zone of the main portion of the first and/or second printed circuit boards located to the right of the tabs, so as to exert a force on this first and/or second printed circuit board directed towards the inside of the battery.
Dans un mode de réalisation de l’invention, la batterie comporte un organe d’étanchéité agencé entre l’organe d’espacement rigide et la première carte de circuit imprimé. L’organe d’étanchéité est avantageusement agencé pour former une barrière sensiblement étanche entre l’intérieur de la batterie, et notamment les compartiments de l’organe d’espacement rigide, et l’environnement extérieur de la batterie. Par exemple, l’organe d’étanchéité peut comporter un premier joint d’étanchéité agencé sur le pourtour d’une surface de l’organe d’espacement rigide venant au niveau de la première carte de circuit imprimé, le premier joint étant ainsi contraint entre ladite surface et la première carte de circuit imprimé. On pourra avantageusement prévoir que l’organe d’étanchéité comporte un deuxième joint agencé sur le pourtour d’une surface de l’organe d’espacement rigide venant au niveau de la deuxième carte de circuit imprimé.In one embodiment of the invention, the battery comprises a sealing member arranged between the rigid spacer member and the first printed circuit board. The sealing member is advantageously arranged to form a substantially waterproof barrier between the interior of the battery, and in particular the compartments of the rigid spacer member, and the external environment of the battery. For example, the sealing member may comprise a first seal arranged on the periphery of a surface of the rigid spacer coming at the level of the first printed circuit board, the first seal thus being constrained between said surface and the first printed circuit board. It can advantageously be provided that the sealing member comprises a second seal arranged around the periphery of a surface of the rigid spacer member coming at the level of the second printed circuit board.
En variante, on pourra prévoir que l’organe d’espacement rigide définisse un réceptacle dans lequel est logé la première carte de circuit imprimé et/ou la première plaque de pression, le réceptacle étant éventuellement muni sur son pourtour d’un joint d’étanchéité. En variante encore, on pourra prévoir que la première plaque de pression forme un capot ou un couvercle recouvrant la première carte de circuit imprimé, la première plaque de pression étant munie d’un rebord recouvrant une partie d’une surface périphérique de l’organe d’espacement rigide, le rebord étant éventuellement équipé sur son pourtour d’un joint d’étanchéité. Ces différents modes de réalisation permettent également de définir une barrière sensiblement étanche entre l’intérieur de la batterie et l’environnement extérieur de la batterie.Alternatively, it could be provided that the rigid spacer member defines a receptacle in which the first printed circuit board and/or the first pressure plate is housed, the receptacle possibly being provided on its periphery with a seal. waterproofing. As a further variant, it could be provided that the first pressure plate forms a hood or a cover covering the first printed circuit board, the first pressure plate being provided with a rim covering part of a peripheral surface of the member rigid spacer, the rim possibly being equipped around its perimeter with a seal. These different embodiments also make it possible to define a substantially waterproof barrier between the interior of the battery and the external environment of the battery.
Dans un mode de réalisation de l’invention, chaque compartiment de l’organe d’espacement rigide est agencé pour laisser une lame d’air entre une surface intérieure de ce compartiment et une surface extérieure de la cellule qu’il reçoit. Cette lame d’air permet de faciliter l’insertion d’une cellule dans le compartiment et d’améliorer l’isolation thermique de la cellule au sein de son compartiment. Par exemple, chaque compartiment pourra être de forme sensiblement cylindrique pour épouser la forme de la cellule qu’il reçoit tout en maintenant un jeu entre la paroi de ce compartiment et la surface extérieur de cette cellule. De préférence, le diamètre du compartiment pourra être sensiblement supérieur au diamètre de la cellule.In one embodiment of the invention, each compartment of the rigid spacer is arranged to leave a blade of air between an interior surface of this compartment and an exterior surface of the cell which it receives. This air gap makes it easier to insert a cell into the compartment and improve the thermal insulation of the cell within its compartment. For example, each compartment could be of substantially cylindrical shape to match the shape of the cell it receives while maintaining clearance between the wall of this compartment and the exterior surface of this cell. Preferably, the diameter of the compartment may be significantly greater than the diameter of the cell.
Avantageusement, on pourra prévoir que chaque compartiment soit équipé d’un ou plusieurs plots de contact, faisant saillie radialement depuis la paroi du compartiment. Le cas échéant, l’espace dans le compartiment défini par ce ou ces plots de contact présentera une section dont les dimensions correspondent sensiblement à celles de la cellule reçue par le compartiment. On minimise ainsi la surface de contact entre le compartiment et la cellule tout en garantissant le maintien de la cellule dans le compartiment.Advantageously, each compartment can be provided with one or more contact pads, projecting radially from the wall of the compartment. Where applicable, the space in the compartment defined by this or these contact pads will have a section whose dimensions correspond substantially to those of the cell received by the compartment. The contact surface between the compartment and the cell is thus minimized while guaranteeing that the cell is maintained in the compartment.
Avantageusement, l’organe d’espacement rigide comporte au moins un organe de positionnement de la première carte de circuit imprimé. Le cas échéant, la première carte de circuit imprimé pourra comporter un organe complémentaire coopérant avec l’organe de positionnement pour définir une position prédéterminée de la première carte de circuit imprimé vis-à-vis de l’organe d’espacement rigide. Par exemple, l’organe de positionnement pourra comporter au moins un pion faisant saillie d’une surface de l’organe d’espacement rigide venant au niveau de la première carte de circuit imprimé et la première carte de circuit imprimé pourra comporter un orifice, formant l’organe complémentaire, l’orifice de la première carte de circuit imprimé étant traversé par le pion de l’organe d’espacement rigide lorsque la première carte de circuit imprimé adopte ladite position prédéterminée.Advantageously, the rigid spacer member comprises at least one member for positioning the first printed circuit board. If necessary, the first printed circuit board may include a complementary member cooperating with the positioning member to define a predetermined position of the first printed circuit board with respect to the rigid spacer member. For example, the positioning member may include at least one pin projecting from a surface of the rigid spacer member coming at the level of the first printed circuit board and the first printed circuit board may include an orifice, forming the complementary member, the orifice of the first printed circuit board being crossed by the pin of the rigid spacer member when the first printed circuit board adopts said predetermined position.
Dans un mode de réalisation de l’invention, la batterie comporte une carte de circuit imprimé supportant un système de contrôle des cellules de charge électrique de la batterie, le système de contrôle étant équipé d’un faisceau de connexion pourvu d’un connecteur destiné à coopérer avec un équipement électronique externe, et l’organe d’espacement rigide comporte un renfoncement dans lequel s’étend ledit faisceau de connexion.In one embodiment of the invention, the battery comprises a printed circuit board supporting a system for controlling the electrical charge cells of the battery, the control system being equipped with a connection harness provided with a connector intended to cooperate with external electronic equipment, and the rigid spacer member comprises a recess in which said connection beam extends.
Le système de contrôle, aussi nommé système de gestion de la batterie ou BMS (de l’anglais Battery Management System) est par exemple capable de réaliser l’une ou plusieurs des fonctions suivantes, à savoir une fonction de surveillance de l’état des cellules de charge électrique, une fonction de contrôle de la décharge de tout ou partie des cellules de charge électrique, une fonction de contrôle de la charge de tout ou partie des cellules de charge électrique et une fonction d’équilibrage de la charge des cellules de charge électrique.The control system, also called battery management system or BMS (Battery Management System), is for example capable of performing one or more of the following functions, namely a function of monitoring the state of the electric load cells, a function for controlling the discharge of all or part of the electric load cells, a function for controlling the charge of all or part of the electric load cells and a function for balancing the charge of the electric load cells electrical charge.
Avantageusement, la carte de circuit imprimé supportant le système de contrôle peut être une troisième carte de circuit imprimé, agencée de façon transversale vis-à-vis des première et deuxième cartes de circuit imprimé. On pourra par exemple prévoir que l’une, voire chacune, des première et deuxième cartes de circuit imprimé comporte un connecteur de type « bord de carte » et que la troisième carte de circuit imprimé comporte une portion de connexion s’insérant dans ledit connecteur bord de carte.Advantageously, the printed circuit board supporting the control system can be a third printed circuit board, arranged transversely with respect to the first and second printed circuit boards. It could for example be provided that one, or even each, of the first and second printed circuit boards includes a “card edge” type connector and that the third printed circuit board has a connection portion inserting into said connector. card edge.
Si on le souhaite, l’une, voire chacune, des première et deuxième cartes de circuit imprimé pourra comporter une découpe formée au droit dudit renfoncement de l’organe d’espacement rigide et formant un passage au travers duquel s’étend ledit faisceau de connexion. Le cas échéant, ladite découpe pourra comporter une excroissance délimitant partiellement ledit passage et formant un organe de maintien du faisceau de connexion dans ce passage.If desired, one, or even each, of the first and second printed circuit boards may include a cutout formed to the right of said recess of the rigid spacer member and forming a passage through which said beam of wire extends. connection. If necessary, said cutout may include a protrusion partially delimiting said passage and forming a member for maintaining the connection beam in this passage.
Avantageusement, l’organe d’espacement rigide comporte au moins un élément de maintien de la carte de circuit imprimé supportant le système de contrôle. Par exemple, l’organe d’espacement rigide pourra comporter au moins un ergot de maintien de ladite carte de circuit imprimé, chaque ergot faisant saillie d’une surface périphérique de l’organe d’espacement rigide.Advantageously, the rigid spacer member comprises at least one element for holding the printed circuit board supporting the control system. For example, the rigid spacer member may include at least one lug for holding said printed circuit board, each lug projecting from a peripheral surface of the rigid spacer member.
Avantageusement, la batterie comporte un boîtier agencé pour recevoir la pluralité de cellules, la première carte de circuit imprimé et l’organe d’espacement rigide, le boîtier comportant un moyen d’assemblage à un élément d’un véhicule, notamment à un châssis d’un véhicule électrique ou à un cadre d’un vélo.Advantageously, the battery comprises a housing arranged to receive the plurality of cells, the first printed circuit board and the rigid spacer member, the housing comprising means of assembly to an element of a vehicle, in particular to a chassis of an electric vehicle or to a bicycle frame.
La présente invention est maintenant décrite à l’aide d’exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l’invention, et à partir des illustrations jointes, dans lesquelles :The present invention is now described using examples that are purely illustrative and in no way limiting the scope of the invention, and from the attached illustrations, in which:
Dans la description qui suit, les éléments identiques, par structure ou par fonction, apparaissant sur différentes figures conservent, sauf précision contraire, les mêmes références.In the description which follows, identical elements, by structure or by function, appearing in different figures retain, unless otherwise specified, the same references.
On a illustré en
La batterie 1 comporte une pluralité de cellules de charges électriques 2, chaque cellule 2 étant un accumulateur de type lithium-ion de forme cylindrique et présentant une face d’extrémité supérieure 21 et une face d’extrémité inférieure 22 pourvues chacune d’une borne de contact plane 23.The battery 1 comprises a plurality of electrical charge cells 2, each cell 2 being a lithium-ion type accumulator of cylindrical shape and having an upper end face 21 and a lower end face 22 each provided with a terminal flat contact 23.
La batterie 1 comporte une première carte de circuit imprimé 41, disposée au-dessus des cellules 2, du côté des faces d’extrémité supérieures 21, et une deuxième carte de circuit imprimé 42, disposée en dessous des cellules 2, du côté des faces d’extrémité inférieures 22.The battery 1 comprises a first printed circuit board 41, arranged above the cells 2, on the side of the upper end faces 21, and a second printed circuit board 42, arranged below the cells 2, on the side of the faces lower ends 22.
Chaque carte de circuit imprimé 41 et 42 comporte une pluralité d’éléments de connexion électrique 43. Chaque carte de circuit imprimé 41 et 42 comporte une portion principale 44, dans laquelle ont été découpées des encoches 45 en forme de U. Chacune des encoches 45 définit une languette 46, reliée à la portion principale par une seule de ses arêtes. Chaque languette 46 est ainsi élastiquement déformable par rapport à la portion principale 44 et forme un ressort présentant une force de rappel ramenant la languette 46 vers la portion principale 44 lorsqu’un effort est exercé sur cette languette 46.Each printed circuit board 41 and 42 comprises a plurality of electrical connection elements 43. Each printed circuit board 41 and 42 comprises a main portion 44, in which U-shaped notches 45 have been cut. Each of the notches 45 defines a tongue 46, connected to the main portion by only one of its edges. Each tongue 46 is thus elastically deformable relative to the main portion 44 and forms a spring presenting a restoring force bringing the tongue 46 back towards the main portion 44 when a force is exerted on this tongue 46.
Dans l’exemple des
Afin de maintenir les cellules 2 dans un agencement matriciel et de faciliter l’assemblage de la batterie, la batterie 1 comporte un organe d’espacement rigide 3, formé de deux pièces identiques 31.In order to maintain the cells 2 in a matrix arrangement and to facilitate the assembly of the battery, the battery 1 comprises a rigid spacer member 3, formed of two identical parts 31.
L’organe d’espacement rigide 3, une fois les deux pièces 31 assemblées, forme une pièce rigide et pleine, définie par une surface périphérique 31a, une surface supérieure 31b et une surface inférieure 31c.The rigid spacer member 3, once the two parts 31 are assembled, forms a rigid and solid part, defined by a peripheral surface 31a, an upper surface 31b and a lower surface 31c.
Des compartiments 32 sont formés dans cet organe 3 en étant répartis de façon matricielle. Chaque compartiment 32 est ainsi destiné à recevoir l’une des cellules 2. On notera que la répartition des éléments de connexion électrique 43 sur les cartes 41 et 42 est ainsi identique à celle des compartiments 32. Chaque compartiment 32 maintient ainsi la cellule 2 qu’il reçoit à distance des autres cellules adjacentes et positionne cette cellule 2 de sorte que chacune de ses bornes 23 soient situées en vis-à-vis d’un élément de connexion 43 de l’une et de l’autre des cartes 41 et 42, et plus précisément en vis-à-vis de la bosse 47 de cet élément 43.Compartments 32 are formed in this organ 3 by being distributed in a matrix manner. Each compartment 32 is thus intended to receive one of the cells 2. It will be noted that the distribution of the electrical connection elements 43 on the cards 41 and 42 is thus identical to that of the compartments 32. Each compartment 32 thus maintains the cell 2 that 'it receives at a distance from the other adjacent cells and positions this cell 2 so that each of its terminals 23 are located opposite a connection element 43 of one and the other of the cards 41 and 42, and more precisely opposite the boss 47 of this element 43.
On notera que les dimensions de l’organe d’espacement rigide 3 sont sensiblement identiques à celles des cartes 41 et 42, tandis que son épaisseur, entre les surfaces supérieure 31b et inférieure 31c, est sensiblement identique à la hauteur des cellules 2. De la sorte, chaque compartiment 32 s’étend sur une hauteur sensiblement identique à la hauteur de la cellule 2 qu’il reçoit, la surface supérieure 31b venant ainsi au niveau de la carte 41 et la surface inférieure 31c venant au niveau de la carte 42. Dans une variante non représentée, on pourra prévoir que l’organe d’espacement rigide soit agencé de sorte que sa surface périphérique épouse globalement la forme de l’assemblage des cellules agencées dans les compartiments, de sorte à diminuer la quantité de matière nécessaire à sa fabrication.It will be noted that the dimensions of the rigid spacer member 3 are substantially identical to those of the cards 41 and 42, while its thickness, between the upper surfaces 31b and lower 31c, is substantially identical to the height of the cells 2. In this way, each compartment 32 extends over a height substantially identical to the height of the cell 2 which it receives, the upper surface 31b thus coming to the level of the card 41 and the lower surface 31c coming to the level of the card 42 In a variant not shown, the rigid spacer member could be arranged so that its peripheral surface generally matches the shape of the assembly of cells arranged in the compartments, so as to reduce the quantity of material necessary. to its manufacture.
L’épaisseur et la rigidité de l’organe 3 permet ainsi de réaliser une fonction de protection mécanique des cellules 2 qui garantit un maintien en position de cellules 2 vis-à-vis des éléments de connexion 43, y compris en cas de choc ou de chute subie par la batterie. Par ailleurs, chaque cellule 2 est logée dans un environnement protecteur, défini par le compartiment 32 qui la loge et qui est globalement clos par les cartes 41 et 42, de sorte que le risque de pénétration d’humidité dans cet environnement est limité et que l’isolation électrique des cellules 2 entre elles est assurée.The thickness and rigidity of the member 3 thus makes it possible to achieve a mechanical protection function for the cells 2 which guarantees that the cells 2 are maintained in position with respect to the connection elements 43, including in the event of shock or drop suffered by the battery. Furthermore, each cell 2 is housed in a protective environment, defined by the compartment 32 which houses it and which is generally closed by the cards 41 and 42, so that the risk of moisture penetration into this environment is limited and that the electrical insulation of cells 2 from each other is ensured.
En plus de ces fonctions, l’organe d’espacement rigide 3 est réalisé dans un matériau de type ignifuge ou à changement de phase, lequel présente une résistance élevée à des tests d’inflammabilité et permet une dispersion homogène de la chaleur dissipée par chacune des cellules 2, ce qui permet d’éviter un emballement thermique d’une cellule et d’augmenter la durée de vie de la batterie.In addition to these functions, the rigid spacer member 3 is made of a flame-retardant or phase change material, which has high resistance to flammability tests and allows homogeneous dispersion of the heat dissipated by each cells 2, which makes it possible to avoid thermal runaway of a cell and to increase the life of the battery.
Par ailleurs, chaque compartiment 32 de l’organe d’espacement rigide 3 est de forme sensiblement cylindrique pour épouser la forme de la cellule 2 qu’il reçoit, le diamètre de ce compartiment 32 étant toutefois supérieur à celui de cette cellule 2 de sorte à maintenir un jeu entre la paroi de ce compartiment et la surface extérieur de cette cellule. Ce jeu forme ainsi une lame d’air séparant cette paroi du compartiment de la surface extérieure de la cellule.Furthermore, each compartment 32 of the rigid spacer member 3 is of substantially cylindrical shape to match the shape of the cell 2 which it receives, the diameter of this compartment 32 being however greater than that of this cell 2 so as to to maintain a clearance between the wall of this compartment and the exterior surface of this cell. This clearance thus forms an air gap separating this wall of the compartment from the exterior surface of the cell.
Comme montré en
Dans l’exemple décrit, la surface périphérique 31a de l’organe d’espacement rigide 3 est lisse. On pourra avantageusement prévoir que cette surface périphérique 31a présente un profil épousant la forme des compartiments 32, de sorte à limiter la quantité de matière employée pour sa fabrication.In the example described, the peripheral surface 31a of the rigid spacer member 3 is smooth. It can advantageously be provided that this peripheral surface 31a has a profile matching the shape of the compartments 32, so as to limit the quantity of material used for its manufacture.
Afin d’assembler la batterie 1 et de mettre en contact les éléments connecteurs 43 des cartes 41 et 42 avec les bornes 23 des cellules 2, la batterie 1 comporte une première plaque de pression 51, venant en appui sur la première carte 41, à l’opposé de l’organe 3, et une deuxième plaque de pression 52, venant en appui sur la deuxième carte 42, à l’opposé de l’organe 3. Les dimensions des plaques de pression 51 et 52 sont sensiblement identiques à celles des cartes de circuit imprimé 41 et 42, de sorte que chaque plaque de pression vient recouvrir totalement la carte de circuit imprimé contre laquelle elle est en appui.In order to assemble the battery 1 and bring the connector elements 43 of the cards 41 and 42 into contact with the terminals 23 of the cells 2, the battery 1 comprises a first pressure plate 51, bearing on the first card 41, at opposite the member 3, and a second pressure plate 52, bearing on the second card 42, opposite the member 3. The dimensions of the pressure plates 51 and 52 are substantially identical to those printed circuit boards 41 and 42, so that each pressure plate completely covers the printed circuit board against which it rests.
On notera que l’organe d’espacement 3, les cartes de circuit imprimé 41 et 42 et les plaques de pression 51 et 52 sont chacun pourvu d’une pluralité d’orifices 53, chaque orifice 53 de l’organe d’espacement 3 étant destiné à être aligné avec un orifice 53 de la carte 41, de la carte 42, de la plaque 51 et de la plaque 52 lorsque la batterie est assemblée.It will be noted that the spacer 3, the printed circuit boards 41 and 42 and the pressure plates 51 and 52 are each provided with a plurality of orifices 53, each orifice 53 of the spacer 3 being intended to be aligned with an orifice 53 of the card 41, the card 42, the plate 51 and the plate 52 when the battery is assembled.
La batterie 1 comporte également une pluralité de tiges de liaison 54 (représentées uniquement en
Cet élément de serrage 55 vient ainsi appuyer sur l’une des plaques de liaison 51, 52 et exerce alors un effort dirigé vers l’autre des plaques de pression. Chaque plaque exerce également un effort homogène sur la carte de circuit imprimé contre laquelle elle est en appui. Par conséquent, les première et deuxième cartes de circuit imprimé 41 et 42 sont serrées l’une vers l’autre au moyen pour générer un effort sur les languettes 46 vers l’intérieur de la batterie. Cet effort vient ainsi maintenir les cellules 2 en position entre les première et deuxième cartes de circuit imprimé 41 et 42. En contrepartie, chacune des cellules 2 exerce, au niveau de sa face d’extrémité supérieure 21, respectivement inférieure 22, un effort sur la languette 46 de la première carte de circuit imprimé 41, respectivement de la deuxième carte de circuit imprimé 42, en vis-à-vis de laquelle elle est disposée. Chaque languette 46 est ainsi déformée élastiquement par l’une des cellules 2 en étant poussée vers l’extérieur de la batterie 1.This clamping element 55 thus presses on one of the connecting plates 51, 52 and then exerts a force directed towards the other of the pressure plates. Each plate also exerts a uniform force on the printed circuit board against which it rests. Consequently, the first and second printed circuit boards 41 and 42 are clamped towards each other by means of generating a force on the tabs 46 towards the inside of the battery. This effort thus maintains the cells 2 in position between the first and second printed circuit boards 41 and 42. In return, each of the cells 2 exerts, at the level of its upper end face 21, respectively lower end 22, a force on the tongue 46 of the first printed circuit board 41, respectively of the second printed circuit board 42, opposite which it is arranged. Each tab 46 is thus elastically deformed by one of the cells 2 by being pushed towards the outside of the battery 1.
L’effort créé par la cellule 2 sur chaque languette 46 étant orienté vers l’extérieur de la batterie 1, la force de rappel du ressort formé par cette languette 46 s’exerce donc vers l’intérieur de la batterie 1, ce qui vient maintenir un contact entre la bosse de l’élément de connexion 43 situé sur cette languette 46 et la borne de contact plane de la cellule 2. Dès lors, on garantit que le contact entre l’élément de connexion 43 et la borne de contact peut être maintenu. En outre, l’assemblage de la batterie 1 ainsi que le remplacement des cellules 2 lorsqu’elles sont usagées, peuvent être réalisés simplement et rapidement, sans opération de brasage ou de soudage.The force created by the cell 2 on each tab 46 being oriented towards the outside of the battery 1, the restoring force of the spring formed by this tab 46 is therefore exerted towards the inside of the battery 1, which comes maintain contact between the bump of the connection element 43 located on this tongue 46 and the flat contact terminal of cell 2. From then on, it is guaranteed that the contact between the connection element 43 and the contact terminal can be maintained. In addition, the assembly of the battery 1 as well as the replacement of the cells 2 when they are used can be carried out simply and quickly, without brazing or welding.
On pourra avantageusement prévoir que l’organe d’espacement rigide 3 comporte, sur ses surfaces supérieure 31b et inférieure 31c, des organes de positionnement des cartes de circuit imprimé 41 et 42, voire des plaques de pression 51 et 52. Ces organes de positionnement, pouvant par exemple être des pions destinés à s’insérer dans des orifices alignés d’une paire de carte de circuit imprimé et de plaque de pression, permettent notamment d’obtenir un positionnement relatif correct des différents éléments de la batterie 1, qui assure par exemple un alignement adéquat des orifices 53.It may advantageously be provided that the rigid spacer member 3 comprises, on its upper 31b and lower 31c surfaces, members for positioning the printed circuit boards 41 and 42, or even pressure plates 51 and 52. These positioning members , which can for example be pins intended to be inserted into aligned orifices of a pair of printed circuit board and pressure plate, make it possible in particular to obtain correct relative positioning of the different elements of the battery 1, which ensures for example adequate alignment of the orifices 53.
La batterie 1 comporte par ailleurs une troisième carte de circuit imprimé 6 supportant un système de contrôle 61 de la batterie 1, également nommé BMS.Battery 1 also includes a third printed circuit board 6 supporting a control system 61 of battery 1, also called BMS.
Chacune des première et deuxième cartes de circuit imprimé 41 et 42 comporte un connecteur bord de carte 62, tandis que la troisième carte de circuit imprimé 6 comporte deux portions de connexion 63 opposées venant chacune s’insérer dans l’un des connecteurs bord de carte 62. La troisième carte 6 s’étend ainsi transversalement vis-à-vis des première et deuxième cartes 41 et 42, et parallèlement à la surface périphérique 31a de l’organe d’espacement rigide 3. On pourra prévoir en variante que les connecteurs bord de carte soient supportés par la troisième carte de circuit imprimé 61 et que chacune des première et deuxième cartes de circuit imprimé 41 et 42 comporte une portion de connexion s’insérant dans l’un des connecteurs bord de carte, sans sortir du cadre de la présente invention.Each of the first and second printed circuit boards 41 and 42 comprises a card edge connector 62, while the third printed circuit board 6 comprises two opposite connection portions 63 each being inserted into one of the card edge connectors 62. The third card 6 thus extends transversely with respect to the first and second cards 41 and 42, and parallel to the peripheral surface 31a of the rigid spacer member 3. Alternatively, it may be provided that the connectors card edge are supported by the third printed circuit board 61 and that each of the first and second printed circuit boards 41 and 42 comprises a connection portion inserting into one of the card edge connectors, without leaving the frame of the present invention.
Le BMS 61 est apte à réaliser des fonctions de surveillance de l’état des cellules 2, de contrôle de la charge et de la décharge des cellules 2 et d’équilibrage de la charge des cellules 2.The BMS 61 is capable of carrying out functions of monitoring the state of cells 2, controlling the charging and discharging of cells 2 and balancing the load of cells 2.
A cet effet, chacune des première et deuxième cartes de circuit imprimé 41 et 42 comporte un réseau de pistes électriques (non représenté), interconnectant les éléments de connexion électrique 43 entre eux, et donc les cellules 2 entre elles, avec les connecteurs 62, et donc avec la troisième carte de circuit imprimé 6 et le BMS 61.For this purpose, each of the first and second printed circuit boards 41 and 42 comprises a network of electrical tracks (not shown), interconnecting the electrical connection elements 43 between them, and therefore the cells 2 between them, with the connectors 62, and therefore with the third printed circuit board 6 and the BMS 61.
Afin d’éviter que le maintien mécanique de la troisième carte de circuit imprimé 6 soit réalisé par les connecteurs 62, ce qui pourrait les fragiliser, on pourra prévoir que l’organe d’espacement rigide 3 comporte, sur sa surface périphérique 31a, des éléments de maintien de la troisième carte de circuit imprimé 6, comme des ergots et/ou des clips.In order to prevent the mechanical holding of the third printed circuit board 6 from being carried out by the connectors 62, which could weaken them, it can be provided that the rigid spacer member 3 comprises, on its peripheral surface 31a, elements for holding the third printed circuit board 6, such as lugs and/or clips.
Comme montré en
Lorsque la batterie 1 est assemblée, un faisceau de connexion destiné à relier la batterie 1 à un équipement électronique externe peut être relié à un connecteur prévu sur la troisième carte de circuit imprimé 6 et disposé du côté du renfoncement 31. Le faisceau de connexion peut alors s’étendre dans le renfoncement 31 et passer dans le passage défini par la découpe 48 de l’une des première et deuxième cartes de circuit imprimé 41 et 42, la découpe permettant alors, grâce à son profil, de maintenir ce faisceau dans ce passage. On facilite ainsi l’assemblage de la batterie tout en limitant le risque d’arrachement du faisceau de connexion.When the battery 1 is assembled, a connection harness intended to connect the battery 1 to external electronic equipment can be connected to a connector provided on the third printed circuit board 6 and arranged on the side of the recess 31. The connection harness can then extend into the recess 31 and pass into the passage defined by the cutout 48 of one of the first and second printed circuit boards 41 and 42, the cutout then allowing, thanks to its profile, to maintain this beam in this passage. This makes it easier to assemble the battery while limiting the risk of the connection harness being torn off.
On a décrit en
L’exemple de la
Dans l’exemple de la
Des joints d’étanchéité 7 sont agencés sur le pourtour des surfaces supérieure 31b et inférieure 31c, contre les rebords 33.Seals 7 are arranged around the periphery of the upper 31b and lower 31c surfaces, against the edges 33.
Lors de l’assemblage de la batterie 1, et du serrage des éléments de serrage 55, les plaques de pression 51 viennent alors comprimer les joints 7 contre les surfaces supérieure 31b et inférieure 31c de l’organe d’espacement rigide 3, les joints 7 formant ainsi des barrières assurant l’étanchéité des compartiments 32. Les plaques de pression 51 pénètrent alors totalement dans les réceptacles 34, sans dépasser des rebords 33.When assembling the battery 1, and tightening the clamping elements 55, the pressure plates 51 then compress the seals 7 against the upper 31b and lower 31c surfaces of the rigid spacer member 3, the seals 7 thus forming barriers ensuring the sealing of the compartments 32. The pressure plates 51 then penetrate completely into the receptacles 34, without exceeding the edges 33.
La description qui précède explique clairement comment l'invention permet d'atteindre les objectifs qu'elle s'est fixée, et notamment en proposant une batterie dont la carte de circuit imprimé présente des encoches définissant des languettes élastiquement déformables recevant les éléments de connexion électriques destinés à être en contact avec les bornes de contact des cellules et qui intègre une ou plusieurs pistes électriques de préchauffes passant au niveau de ces languettes. On comprend ainsi que la formation de ces languettes élastiquement déformables permet de réaliser des contacts entre les éléments de connexion et les bornes de contact grâce à des éléments de connexion non spécifiquement conçu à cet effet, permettant d’assembler la batterie et de changer les cellules de façon simple et rapide, les contacts étant pour autant résistants aux vibrations. Par ailleurs, l’emploi d’un organe d’espacement rigide dont l’épaisseur est sensiblement identique à la hauteur des cellules permet de définir des compartiments pour ces cellules qui s’étendent jusqu’au niveau de la carte de circuit imprimé. Dès lors, l’organe d’espacement rigide permet de protéger les cellules, de les isoler électriquement, et de conserver leur parallélisme en cas de choc ou de chute de la batterie, de sorte à assurer les contacts avec les éléments de connexion électrique.The preceding description clearly explains how the invention makes it possible to achieve the objectives it has set for itself, and in particular by proposing a battery whose printed circuit board has notches defining elastically deformable tabs receiving the electrical connection elements intended to be in contact with the contact terminals of the cells and which integrates one or more electrical preheating tracks passing at the level of these tabs. It is thus understood that the formation of these elastically deformable tabs makes it possible to make contacts between the connection elements and the contact terminals thanks to connection elements not specifically designed for this purpose, making it possible to assemble the battery and change the cells. simply and quickly, the contacts being resistant to vibrations. Furthermore, the use of a rigid spacer whose thickness is substantially identical to the height of the cells makes it possible to define compartments for these cells which extend up to the level of the printed circuit board. Therefore, the rigid spacer member makes it possible to protect the cells, to insulate them electrically, and to maintain their parallelism in the event of shock or fall of the battery, so as to ensure contact with the electrical connection elements.
En tout état de cause, l'invention ne saurait se limiter aux modes de réalisation spécifiquement décrits dans ce document, et s'étend en particulier à tous moyens équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de ces moyens. En particulier, on pourra prévoir que l’organe d’espacement soit une pièce unique monolithique. On pourra prévoir d’autres modes de fixation que celui décrit, et notamment de visser directement les organes de serrage sur les cartes de circuit imprimé, sans employer de plaques de liaison, ou encore d’utiliser un boîtier muni de moyen de plaquage, comme des nervures, venant exercer, lors de l’assemblage, un effort sur les cartes orienté vers l’intérieur de la batterie. On pourra encore prévoir d’agencer le BMS sur la première et/ou sur la deuxième carte de circuit imprimé, afin d’éviter d’employer une troisième carte de circuit imprimé. On pourra encore prévoir d’autres modes d’étanchéification de la batterie, notamment en agençant des joints ou d’autres organes d’étanchéités directement entre l’organe d’espacement rigide et les première et deuxième cartes de circuit imprimé.In any event, the invention cannot be limited to the embodiments specifically described in this document, and extends in particular to all equivalent means and to any technically effective combination of these means. In particular, we could provide for the spacer member to be a single monolithic piece. It is possible to provide other methods of fixing than that described, and in particular to screw the clamping members directly onto the printed circuit boards, without using connecting plates, or even to use a housing provided with plating means, such as ribs, exerting, during assembly, a force on the cards oriented towards the inside of the battery. We could also plan to arrange the BMS on the first and/or the second printed circuit board, in order to avoid using a third printed circuit board. Other methods of sealing the battery could also be provided, in particular by arranging seals or other sealing members directly between the rigid spacer member and the first and second printed circuit boards.
Claims (10)
- une pluralité de cellules de charges électriques (2), chaque cellule présentant des faces d’extrémités (21, 22) situées sur des côtés opposés de la cellule, chaque face d’extrémité étant pourvue d’une borne de contact (23) ;
- au moins une première carte de circuit imprimé (41) disposée au droit des faces d’extrémités situées de l’un des côtés des cellules, la carte de circuit imprimé étant pourvue d’une pluralité de premiers éléments de connexion électrique (43) ;
et en ce qu’elle comporte un organe d’espacement rigide (3) agencé pour maintenir les cellules à distance les unes des autres, l’organe d’espacement rigide définissant une pluralité de compartiments (32) recevant chacun l’une des cellules et étant chacun agencés pour maintenir la cellule qu’il reçoit vis-à-vis de la première carte de circuit imprimé de sorte que l’une des bornes de contact de cette cellule soit située en vis-à-vis de l’un des premiers éléments de connexion électrique, chaque compartiment s’étendant sur une hauteur sensiblement identique à la hauteur de la cellule qu’il reçoit pour venir au niveau de la première carte de circuit imprimé.Electric battery (1, 10), comprising:
- a plurality of electrical charge cells (2), each cell having end faces (21, 22) located on opposite sides of the cell, each end face being provided with a contact terminal (23);
- at least a first printed circuit board (41) arranged in line with the end faces located on one of the sides of the cells, the printed circuit board being provided with a plurality of first electrical connection elements (43);
and in that it comprises a rigid spacer member (3) arranged to keep the cells at a distance from each other, the rigid spacer member defining a plurality of compartments (32) each receiving one of the cells and each being arranged to maintain the cell it receives facing the first printed circuit card so that one of the contact terminals of this cell is located facing one of the first electrical connection elements, each compartment extending over a height substantially identical to the height of the cell which it receives to come to the level of the first printed circuit board.
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Citations (4)
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2022
- 2022-12-15 FR FR2213490A patent/FR3143878A1/en active Pending
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