IT202100012632A1

IT202100012632A1 - Unita' di controllo, pacco batteria veicolare e relativo metodo di assemblaggio

Info

Publication number: IT202100012632A1
Application number: IT102021000012632A
Authority: IT
Inventors: Luca Poggio
Original assignee: Ferrari Spa
Priority date: 2021-05-17
Filing date: 2021-05-17
Publication date: 2022-11-17
Also published as: EP4092795A1; US20220367930A1; CN115360443A; JP2022176905A

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

?UNITA' DI CONTROLLO, PACCO BATTERIA VEICOLARE E RELATIVO METODO DI ASSEMBLAGGIO?

SETTORE DELLA TECNICA

La presente invenzione si riferisce al campo dei sistemi di immagazzinamento dell?energia in ambito automobilistico ed in particolare ? relativa ad una unit? di controllo, ad un pacco batteria veicolare e ad un relativo metodo di assemblaggio.

ARTE ANTERIORE

Le batterie al litio in relazione alla loro alta densit? di energia consentono sempre pi? l?implementazione dell?elettrico in ambito automobilistico. I polimeri di litio, in particolare, rappresentano attualmente, dal punto di vista chimico, lo stato dell?arte nella produzione di batterie ad alta capacit?.

Sono note soluzioni che prevedono l?interconnessione in serie e in parallelo di diverse celle (generalmente, ciascuna da 3,7 V) per raggiungere la tensione e la densit? energetica totali desiderate per un pacco batteria veicolare.

I moduli batteria usualmente disponibili sul mercato (non solo automobilistico, ma anche dell?elettronica di consumo) constano spesso in batterie imbustate-planari (planar pouch), che hanno uno spessore molto limitato rispetto alle altre dimensioni. Si individuano due facce opposte molto ampie (attraverso cui il calore viene dissipato quasi integralmente) e quattro lati sottili e allungati, in cui su uno oppure su due lati opposti sono disposti i terminali positivo e negativo della cella.

In dettaglio, un noto sistema di accumulo di energia elettrica per un veicolo a propulsione elettrica comprende un pacco batteria costituito da una pluralit? di moduli batteria elettricamente collegati tra loro. Ciascun modulo batteria comprende, a sua volta, una ingombrante struttura di supporto che porta una pluralit? di celle elettrochimiche elettricamente collegate tra loro in serie e/o in parallelo.

Un noto sistema di accumulo di energia elettrica comprende, inoltre, un connettore elettrico per collegare il sistema di accumulo di energia elettrica al sistema di propulsione del veicolo a propulsione elettrica, ed una unit? di controllo (normalmente denominata BMS ? ?Battery Management System?) che interagisce con tutti i moduli batteria per controllare e gestire ciascuna cella o insiemi di celle elettrochimiche di ogni modulo batteria.

Alternativamente, ogni modulo batteria ha una rispettiva BMS collegata in modo centralizzato ad una ulteriore unit? di controllo. In dettaglio, ciascuna cella elettrochimica presenta un polo positivo ad una estremit? ed un polo negativo ad una estremit? opposta (o alla stessa estremit?) e l?unit? di controllo (ovvero il BMS) ? collegata a ciascun polo delle celle elettrochimiche per controllare i valori tensione di ogni cella elettrochimica.

Generalmente, il collegamento dei poli delle singole celle elettrochimiche all?unit? di controllo avviene mediante una pluralit? di cavi elettrici multipolari.

Ciascun modulo batteria comprende inoltre due sensori di temperatura che sono collegati all?unit? di controllo mediante un corrispondente cavo elettrico per trasmettere all?unit? di controllo stessa una misura della temperatura interna del modulo in (solitamente) un paio di zone diverse.

Solitamente, per evitare spiacevoli fenomeni comunemente noti come ?gassing?, ovvero formazione di gas all?interno delle singole celle dovuto ad esempio all?ossidazione dell?elettrolita o alla sua decomposizione chimica (spesso incrementata da fenomeni quali surriscaldamento o sovraccarico delle celle), le celle sono mantenute in uno stato di costante compressione. Secondo l?arte nota, tale compressione ? fornita dalla struttura di supporto di ciascun modulo batteria, il quale ? configurato per comprimere le celle perpendicolarmente alle ampie facce opposte. Questa compressione viene ad esempio fornita irrobustendo la struttura di supporto e facendo in modo che almeno due pareti laterali fungano da tiranti nella compressione. Di conseguenza, ciascun modulo batteria viene solitamente preassemblato e successivamente installato in una ulteriore struttura di supporto solidale con una porzione del telaio del veicolo, in modo da mantenere i vari moduli in posizione senza comprometterne la reciproca connessione.

Tuttavia, tutto ci? comporta, specialmente in veicoli altamente prestazionali quali una vettura sportiva, un aumento della massa e degli ingombri necessari per il sistema di accumulo, ovvero per il pacco batteria. Inoltre, al normale assemblaggio dei moduli batteria a bordo del telaio, vanno aggiunti i tempi di preassemblaggio di ciascun modulo batteria.

Inoltre, da quanto sopra ? anche chiaro che i noti sistemi di accumulo di energia elettrica presentano una pluralit? di cavi elettrici che collegano le singole celle elettrochimiche all?unit? di controllo e si estendono all?interno del sistema di accumulo. La presenza di questa pluralit? di cavi elettrici complica la struttura e l?assemblaggio del sistema di accumulo di energia elettrica, comporta un aumento dei volumi, degli ingombri e dei pesi del sistema di accumulo di energia elettrica, e rischia di compromettere la sicurezza del sistema di accumulo di energia elettrica stesso, soprattutto se si pensa che tra i cavi che collegano le celle elettrochimiche iniziali del pacco batteria ed i cavi che collegano le celle elettrochimiche finali del pacco batteria vi pu? essere una differenza di tensione rilevante anche dell?ordine di diverse centinaia di Volt.

DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE

Scopo della presente invenzione ? di fornire una unit? di controllo, ad un pacco batteria veicolare e ad un relativo metodo di assemblaggio che siano almeno parzialmente esenti dagli inconvenienti sopra descritti e, nello stesso tempo, siano di semplice ed economica realizzazione.

Secondo la presente invenzione vengono forniti una unit? di controllo, ad un pacco batteria veicolare e ad un relativo metodo di assemblaggio secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate.

Le rivendicazioni descrivono forme di realizzazione preferite della presente invenzione formando parte integrante della presente descrizione.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La presente invenzione verr? ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativi, in cui:

? la figura 1 ? una vista schematica e prospettica di un veicolo a propulsione elettrica comprendente un pacco batteria in accordo con la presente invenzione;

? la figura 2 ? una vista schematica e prospettica di un pacco batteria per un veicolo a propulsione elettrica in accordo con la presente invenzione;

? la figura 3 ? una vista frontale e schematica del pacco batteria della figura 1;

? le figure 4 e 4a sono rispettivamente due viste esplose e schematica del pacco batteria della figura 1;

? la figura 5 ? una vista schematica, prospettica ed esplosa di una porzione del pacco batteria della figura 1;

? la figura 6 ? una vista schematica, prospettica e parzialmente esplosa di un modulo del pacco batteria delle figure 4 e 4a;

? la figura 7 ? un dettaglio del modulo della figura 6 non esploso;

? la figura 8 ? una vista laterale e schematica di una porzione del pacco batteria della figura 4 in cui ? visibile il modulo della figura 6 durante l?inserimento in un apposito alloggiamento;

? la figura 9 ? una vista dall?alto e schematica di una porzione del pacco batteria della figura 4;

? la figura 10 ? vista prospettica di una porzione del pacco batteria della figura 4;

? la figura 11 ? una vista schematica e prospettica di una unit? di controllo in accordo con la presente invenzione da una prima angolazione;

? la figura 12 ? una vista schematica e prospettica di una unit? di controllo in accordo con la presente invenzione da una seconda angolazione; e

? la figura 13 ? una vista schematica e prospettica di un dettaglio dell?unit? di controllo delle figure 11 e 12 quando installata nel pacco batteria della figura 4.

FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL?INVENZIONE

Nella figura 1, con il numero 1 ? indicato nel suo complesso un veicolo stradale provvisto di due ruote W anteriori e di due ruote W posteriori. Il veicolo 1 stradale ? un veicolo a propulsione almeno parzialmente elettrica ed ? provvisto di un telaio 2.

Il veicolo 1 stradale comprende un pacco batteria 3, supportato dal (montato sul) telaio 2. In particolare, il pacco batteria 3 ? disposto all?interno di un vano motore 4.

Pi? in particolare, il pacco batteria ? disposto posteriormente ad un abitacolo 5, ad esempio in corrispondenza di un pianale veicolare, dietro dei sedili contenuti all?interno dell?abitacolo 5.

Vantaggiosamente ma non necessariamente, e come illustrato nelle figure da 1 a 3, il pacco 3 batteria ha una forma allungata (sostanzialmente a parallelepipedo) ed ? disposto trasversalmente ad un asse longitudinale del veicolo (ovvero trasversalmente, in particolare perpendicolarmente, alla direzione di marcia). In tal modo, lo spazio all?interno del vano motore viene ottimizzato, anche relativamente alla disposizione del peso.

In particolare, il pacco batteria 3 ? idoneo ad essere collegato ad un sistema di propulsione (non illustrato) del veicolo 1 a propulsione almeno parzialmente elettrica ed ? atto ad accumulare l?energia elettrica prodotta da una macchina elettrica (non illustrata). Il pacco batteria 3 ? collegato alla macchina elettrica mediante l?interposizione di un convertitore di energia elettrica (comunemente noto come inverter) che, in base alle diverse esigenze della macchina elettrica e del pacco batteria 3 trasforma la corrente continua in uscita dal pacco batteria 3 in corrente alternata per la macchina elettrica, e viceversa.

Come illustrato nelle non limitative forme di attuazione delle figure da 2 a 4a, il pacco batteria 3 comprende almeno una sezione 6 configurata per alloggiare il sistema 8 di controllo e monitoraggio batteria (normalmente denominato BMS ? ?Battery Management System?), atto a controllare i parametri di funzionamento delle celle C (illustrate, tra le altre in figura 4) elettrochimiche. Gli estremi delle celle C contenute nel pacco batteria 3 sono collegati a dei terminali T (figura 4), disposti in corrispondenza della sezione 6 tramite, un collegamento BUS. Dal sistema 8 di controllo fuoriescono due connettori CN, configurati per condurre corrente da e verso il sistema 8 di controllo.

Secondo le non limitative forme di attuazione delle figure da 2 a 4?, il pacco batteria 3 comprende inoltre una sezione 7 configurata per alloggiare le celle C elettrochimiche (ovvero) il materiale attivo del pacco batteria 3.

Vantaggiosamente, e come illustrato ad esempio nelle figure 4 e 4a, il pacco batteria veicolare 3 comprende una struttura 15 di supporto comprendete a sua volta almeno due elementi 16 e 18 perimetrali allungati e affacciati, i quali definiscono tra loro una porzione BP scatolare (figura 4).

In particolare, nelle non limitative forme di attuazione delle figure 4 e 4a, gli elementi perimetrali sono una cornice 16 ed una base 18. In altre forme di attuazione possono essere due cornici affacciate, degli elementi tubolari, ?

Il pacco batteria 3 comprende inoltre una o pi? paratie 17 disposte in modo da suddividere la porzione BP scatolare delimitando almeno due alloggiamenti, in cui le paratie 17 sono disposte trasversalmente ai due elementi perimetrali 16 e 18 affacciati. In altre parole, la cornice 16 e la base 18 definiscono due piani paralleli, tra i quali si estendono trasversalmente (perpendicolarmente) le paratie 17. Nella non limitativa forma di attuazione delle figure 4 e 4a, le paratie 17 delimitano, all?interno della porzione BP scatolare, tre differenti alloggiamenti.

In particolare, il pacco batteria 3 comprende una pluralit? di celle C elettrochimiche planari, elettricamente collegate e parallele sia tra loro, sia alle paratie 17 e suddivise in almeno due moduli 12, in particolare un modulo 12 per ogni alloggiamento. Nella non limitativa forma di attuazione delle figure 4 e 4?, pertanto, sono presenti tre moduli 12. In altre forme di attuazione, i moduli 12 sono due o pi? di tre, eventualmente disposti diversamente (ad esempio a T, a L, a croce, ?).

Vantaggiosamente, i moduli 12 comprendono, ciascuno, almeno due piastre 32 di inserimento, disposte agli estremi di ciascun modulo 12, parallelamente alle paratie 17, e configurate per facilitare l?inserimento di ciascun modulo 12 in compressione all?interno del relativo alloggiamento, in modo tale che la compressione permanga anche a seguito dell?inserimento. In tal modo, i moduli 12 di celle C vengono compressi al di fuori dell?alloggiamento ed inseriti mantenendo la compressione. Cos? facendo, le celle C rimangono compresse tra le due paratie 17 che delimitano il rispettivo alloggiamento.

Vantaggiosamente ma non necessariamente, ciascuna piastra 32 di inserimento ? a contatto con una rispettiva paratia 17. In particolare, il coefficiente di attrito radente statico tra ciascuna piastra 32 e la rispettiva paratia 17 ? inferiore a 0,3, preferibilmente inferiore a 0,1. In tal modo, il basso attrito tra la piastra 32 di inserimento e la paratia 17 permette di far scivolare ciascun modulo 12 all?interno del rispettivo alloggiamento nonostante la forza di reazione alla compressione esercitata dalle celle compresse (che, in altre parole, tendono a riespandersi).

Le piastre 32 di inserimento possono considerarsi degli elementi ?scarificati?, ovvero abbandonati all?interno del pacco batteria nonostante non siano composti da materiali attivi. Tuttavia, vantaggiosamente ma non necessariamente, le piastre 32 di inserimento sono configurate anche per regolare la compressione del modulo 12 all?interno dell?alloggiamento, compensando eventuali imprecisioni nello spessore della pluralit? di celle C. In particolare, le piastre 32 di inserimento hanno spessori differenti. In tal modo, ? possibile garantire il raggiungimento ed il mantenimento di una compressione delle celle desiderata (in funzione di numero di celle per ciascun modulo e della loro dimensione) compensando eventuali tolleranze di produzione.

Vantaggiosamente ma non necessariamente, le piastre 32 di inserimento comprendono principalmente (ovvero sono fatte di) politetrafluoroetilene.

Secondo la non limitativa forma di attuazione delle figure 4 e 4?, e come evidenziato 6-10, cui ciascuna piastra 32 di inserimento e la rispettiva paratia 17 comprendono elementi di guida 34, 36 configurati per indirizzare il modulo 12 durante l?inserimento nel rispettivo alloggiamento, evitando rotazioni indesiderate. In particolare, gli elementi di guida sono elementi complementari con accoppiamento di forma, pi? in particolare un pattino 34 ed almeno una rispettiva sede 35 (o rotaia).

Nella non limitativa forma di attuazione delle figure allegate, ciascuna paratia comprende, per ogni superficie a contatto con una rispettiva piastra 32 di inserimento, tre sedi 35 parallele, all?interno delle quali sono alloggiati tre corrispondenti pattini 34 paralleli realizzati sulla rispettiva piastra 32 di inserimento.

Come illustrato nella non limitativa forma di attuazione delle figure 5-9, il pacco 3 batteria comprende una pluralit? di elementi 20 dissipatori, disposti tra le celle C, C?, C?? e configurati per trasferire il calore verso almeno una superfice LS laterale della porzione scatolare, in particolare verso due superfici LS laterali opposte.

In particolare, ciascun elemento 20 dissipatore comprende almeno una porzione 21 aggettante, la quale, insieme a quelle degli altri elementi 20 dissipatori, definisce la superfice LS laterale. In dettaglio, secondo la non limitativa forma di attuazione delle figure allegate, ciascun elemento 20 dissipatore comprende due porzioni 21 aggettanti opposte, in particolare parallele, le quali, insieme a quelle degli altri elementi 20 dissipatori, definiscono le due superfici LS laterali opposte.

Vantaggiosamente ma non necessariamente, e come illustrato nella non limitativa forma di attuazione delle figure 5-9, ciascun modulo 12 comprende una pluralit? di unit? 19 energetiche disposte tra loro parallelamente e racchiuse tra due piastre 32 di inserimento.

Nella non limitativa forma di attuazione della figura 5, l?unit? 19 comprende due celle C? e C?? imbustate (pouch) planari, tra le quali ? inserito l?elemento 20 dissipatore.

Ciascuna cella C?, C?? comprende una coppia di poli TT?, TT?? terminali (positivo e negativo, ovvero catodo e anodo), estendentesi dallo stesso lato delle celle C?, C??.

In altri casi non limitativi, i poli TT?, TT?? terminali sono disposti su lati opposti delle celle C?, C??.

In particolare, l?elemento 20 dissipatore comprende una piastra (metallica) principale parallela alle superfici principali delle celle C? e C?? e le porzioni 21 aggettanti su lati opposti dell?unit? 19, in dettaglio su lati opposti in cui non sono presenti i poli TT?, TT?? terminali.

Preferibilmente, le porzioni 21 aggettanti comprendono una superficie perpendicolare alla piastra principale. In altre parole, la sezione trasversale dell?elemento 20 dissipatore ? a forma di H.

Vantaggiosamente, le celle C? e C?? di una stessa unit? 19 sono connesse in serie, le unit? 19 di uno stesso modulo 12 sono a loro volta connesse in serie e i diversi moduli 12 sono anch?essi connessi in serie.

Secondo la non limitativa forma di attuazione della figura 5, l?unit? 19 comprende inoltre uno strato 23 comprendente (fatto di) una schiuma di compensazione parallelo alle celle C?, C?? e preferibilmente delle stesse dimensioni. In tal modo, ? possibile compensare una dilatazione delle celle C?, C?? durante i cicli di carica e scarica. In particolare, tale strato 23 di schiuma ? disposto, nell?unit? 19, esternamente alla cella C?.

Vantaggiosamente ma non necessariamente, come illustrato nella non limitativa forma di attuazione della figura 5, l?unit? 19 comprende, per ciascuna cella C?, C??, una protezione 24 termica perimetrale, configurata per proteggere i bordi della cella C?, C?? e i relativi poli TT?, TT?? terminali, convogliando il calore generato dalla cella verso l?elemento 20 dissipatore. In particolare, ciascuna protezione perimetrale comprende (e fatta di) ? una pellicola poliimmide, preferibilmente Kapton. Pi? precisamente, le protezioni 24 termiche sono disposte tra l?elemento 20 dissipatore e le celle C?, C??.

Preferibilmente, la piastra principale dell?elemento 20 dissipatore presenta due facce piane, alle quali ? addossato uno strato 26 di pellicola protettiva (in dettaglio in isofoil). In aggiunta, l?unit? 19 comprende inoltre un ulteriore strato protettivo tra due unit? 19 adiacenti, ovvero una pellicola 26 di separazione (anch?essa in isofoil).

Vantaggiosamente ma non necessariamente, l?unit? 19 comprende inoltre un supporto 27 in materiale plastico, configurato per sostenere i poli TT?, TT?? terminali e sul quale gli stessi vengono connessi in serie. In particolare, nel caso della prima cella C?, entrambi i poli TT?, TT?? terminali sono piegati nella stessa direzione, mentre nel caso di celle C?? intermedie, i poli TT?, TT?? terminali sono piegati ad S, in modo da connettere ciascuna cella C?? intermedia sia alla cella precedente, sia alla cella successiva. Nel caso in cui vi sia una connessione in serie da realizzare, il supporto 27 presenta un passaggio 28 che consente l?interconnessione tra le celle C?, C??. In caso contrario, il supporto 27 presenta una separazione 29, che impedisce il contatto fra i poli delle due celle C?, C?? adiacenti.

Preferibilmente, il supporto 27 presente dei mezzi 30 di fissaggio che permettono di fissare il detto supporto a dei canali 22 realizzati sull?elemento 20 dissipatore.

In particolare, l?unit? 19 comprende inoltre una o pi? piastre 31 di connessione, configurate per connettere e proteggere la connessione tra due poli TT?, TT?? terminali.

Nella non limitativa forma di attuazione delle figure da 6 e 9, ciascun modulo 12 comprende una pluralit? di unit? 19 disposte tra loro parallelamente ai cui estremi sono presenti le due piastre 32 di inserimento. In particolare, tra ciascuna piastra di inserimento e le celle C, ovvero le unit? 19, sono disposti due strati 33 di materiale termicamente isolante. In tal modo, ? possibile mantenere pi? omogenea la temperatura lungo il modulo, evitando che le celle pi? esterne dissipino pi? calore verso la struttura di supporto (e le paratie 17) rispetto alle celle interne.

Maggiore ? l?omogeneit? nella distribuzione della temperatura, maggiore sar? la durata di ciascuna cella C. In particolare, anche le piastre 32 di inserimento concorrono ad aumentare l?isolamento termico del modulo 12.

Secondo la non limitativa forma di attuazione delle figure allegate, il pacco 3 batteria comprende almeno un pannello 11 di raffreddamento, disposto in corrispondenza dell?almeno una superficie LS laterale e configurato per essere fissato alla struttura 15 di supporto in modo da dissipare il calore trasmesso dagli elementi 20 dissipatori.

In particolare, il pacco 3 batteria comprende due pannelli 11 di raffreddamento disposti sulle due superfici LS laterali opposte. Pi? in particolare, i pannelli 11 di raffreddamento sono montati a bordo della struttura 15 di supporto, in particolare a bordo delle paratie 17, tramite degli elementi 10, 10? di fissaggio. I pannelli 11 di raffreddamento essendo configurati per dissipare il calore fornito dagli elementi 20 dissipatori.

Nella non limitativa forma di attuazione delle figure allegate, il pacco 3 batteria comprende un singolo pannello 11 di raffreddamento per pi? moduli 12, in particolare per ciascuna superficie LS laterale.

Vantaggiosamente ma non necessariamente, tra ciascun pannello 11 di raffreddamento e la rispettiva superficie laterale ? presente una pasta termoconvettiva. In tal modo, la trasmissione del calore tra le porzioni 21 aggettanti degli elementi 20 dissipatori ed i pannelli 11 di raffreddamento ? ulteriormente incrementata.

In alternativa o in aggiunta, vantaggiosamente ma non limitativamente, i pannelli 11 sono montati alla struttura 15 di supporto, in particolare agli elementi 16, 17 perimetrali, in modo da chiudere ermeticamente la o le superfici LS laterali. In particolare, per realizzare la suddetta chiusura ermetica, viene applicato un fluido sigillante sul perimetro laterale della sezione 7 o sul perimetro dei pannelli 11.

In alcuni casi non limitativi, come quello illustrato nelle figure 2-4, il pacco 3 batteria comprende un?apertura superiore, chiusa ermeticamente da un elemento 9 di copertura. In particolare, il pacco 3 batteria comprende inoltre almeno una busbar BB rimovibile, in cui la busbar BB ? il primo elemento rimovibile una volta rimosso l?elemento di copertura. In tal modo ? possibile facilitare le operazioni di manutenzione, togliendo facilmente corrente al sistema 8 di controllo.

In tal modo, tramite l?elemento 9 di chiusura, la base 18 e i pannelli 11 di raffreddamento, viene realizzata una chiusura ermetica del pacco 3 batteria, in particolare con tenuta IP67, proteggendo le celle C da liquidi, polveri e fumi preseti all?interno del vano 4 motore. Inoltre, vantaggiosamente, tale chiusura ermetica permette di regolare con precisione i flussi d?aria all?interno del pacco 3 batteria, tramite la valvola VV di venting, la quale diventa un passaggio obbligato. In particolare, le paratie 17 comprendono dei canali 36, configurati per alleggerire la struttura 15 di supporto.

In alcuni casi non limitativi, la struttura 15 di supporto e/o le paratie sono realizzate in alluminio o in materiale composito (ad esempio fibra di carbonio).

Preferibilmente, le paratie 17 sono configurate per collegare la cornice 16 e la base 17.

Vantaggiosamente ma non necessariamente, la busbar BB presenta una forma allungata e percorre, al di sotto dell?elemento 9 di copertura, tutta la lunghezza della sezione 7, per collegare la serie di celle C ai terminali T del sistema 8 di controllo. Preferibilmente, la busbar BB comprende, ad esempio a met? della sua lunghezza, un sensore di corrente, in modo da monitorare con maggiore accuratezza il passaggio di corrente attraverso la stessa e liberare spazio all?interno della sezione 6.

Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, viene fornita una unit? 13 di controllo installabile in un pacco 3 batteria comprendente almeno un modulo 12 provvisto di una pluralit? di celle C elettrochimiche portate a bordo di una struttura 15 di supporto del pacco 3 batteria veicolare. In particolare, l?unit? 13 ? installabile nel pacco 3 batteria secondo quanto precedentemente descritto.

Vantaggiosamente ma non necessariamente, l?unit? 13 di controllo ? installabile a bordo della struttura 15 di supporto (in particolare al di sopra dei poli TT?, TT?? terminali).

Nella non limitativa forma di attuazione delle figure 11-13, l?unit? 13 di controllo comprende un substrato 37 planare di supporto, comprendente (fatto di) materiale almeno parzialmente isolante (in particolare isolante, come i normali supporti per circuiti stampati). Inoltre, l?unit? 13 comprende una pluralit? di elementi 14 sensori configurati per controllare i parametri di funzionamento delle celle C elettrochimiche del modulo 12 (tensione, temperatura, ?).

Vantaggiosamente ma non necessariamente, almeno parte degli elementi 14 sensori ? disposta, sul substrato 37 di supporto, in due file indiane in modo essere posizionati, ciascuno, una volta che l?unit? 13 ? installata a bordo del pacco 3 batteria veicolare, in corrispondenza di un rispettivo polo TT?, TT?? terminale di ciascuna cella C?, C?? elettrochimica.

In alcuni casi non limitativi, come quello illustrato nelle figure da 11 a 13, gli elementi 14 sensori comprendono almeno un dispositivo TS di rilevamento tensione, il quale comprende almeno due elementi 39 di contatto conduttori e deformabili elasticamente, i quali sono configurati per essere, in uso, compressi elasticamente tra il substrato 37 planare di supporto e il rispettivo polo TT?, TT?? terminale (figura 13), entrando in contatto con lo stesso in due diversi punti. In tal modo, ? possibile installare l?unit? 13 eliminando la necessit? di un elevato numero di collegamenti cablati e facilitando l?assemblaggio.

Vantaggiosamente ma non necessariamente, gli elementi 39 di contatto sono conformati a V da due segmenti contigui, dei quali un primo segmento ? parallelo e fisso al substrato 37 planare, mentre un secondo segmento diverge dal substrato 37 planare stesso.

Vantaggiosamente ma non necessariamente, ciascun elemento 14 sensore comprende anche un sensore TS di temperatura configurato per rilevare la temperatura in corrispondenza del rispettivo polo TT?, TT?? terminale.

Preferibilmente i sensori TS di temperatura sono disposti in due file indiane.

In alcuni casi non limitativi, il sensore di temperatura ? un termistore cablato (e remotato) del tipo NTC.

Preferibilmente il sensore di temperatura comprende un connettore 38 NTC remotato al quale vengono cablate delle sonde posizionate il pi? vicino possibile alla cella C?, C??.

In alternativa o in aggiunta, il sensore di temperatura ? un termistore 42 del tipo NTC SMD con gap termico, configurato per rilevare la conduzione termica del rispettivo polo TT?, TT?? terminale.

Vantaggiosamente ma non necessariamente, in alternativa o in aggiunta, il sensore TS di temperatura ? un sensore 40 ad infrarossi, disposto a bordo del substrato 37 planare sulla stessa faccia degli elementi 39 di contatto e configurato per essere affacciato al rispettivo polo TT?, TT?? terminale, in modo da puntare su di esso un rispettivo fascio 41 luminoso a infrarossi per misurarne la temperatura. In particolare, il fascio 41 luminoso ? un fascio di forma conica (figura 13).

Vantaggiosamente ma non necessariamente, il pacco 3 batteria comprende almeno una unit? 13 per ogni modulo 12.

In particolare, le unit? 13 sono disposte su uno stesso piano tra i poli TT?, TT?? terminali delle celle C?, C?? delle unit? 19 e l?elemento 9 di chiusura (o la busbar BB).

In accordo con un ulteriore aspetto della presente invenzione, viene fornito un veicolo 1 stradale comprendente un pacco 3 batteria secondo quanto fin qui descritto.

Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, viene fornito un metodo di assemblaggio di un pacco 3 batteria. Il metodo comprende le fasi di:

- fornire la struttura 15 di supporto secondo quanto precedentemente descritto;

- comprimere il modulo 12 comprendente la pluralit? di celle C elettrochimiche planari, elettricamente collegate e parallele sia tra loro, sia alle paratie 17, in cui la compressione avviene lungo una direzione TD trasversale alle celle planari, in particolare applicando una forza CF di compressione (figura 8);

- inserire il modulo 12 in compressione all?interno del relativo alloggiamento applicando una forza IF di inserimento in una direzione PD trasversale (perpendicolare) alla direzione di compressione.

In particolare, l?inserimento avviene con l?ausilio delle due piastre 32 di inserimento disposte agli estremi del modulo 12 in compressione, parallelamente alle paratie 17, in cui le piastre 32 di inserimento facilitano l?inserimento del modulo 12 in compressione all?interno del relativo alloggiamento, in modo tale che la compressione permanga anche a seguito dell?inserimento.

Vantaggiosamente ma non necessariamente, la forza di compressione ? applicata alle piastre 32 di inserimento e/o a porzioni PE dei supporti 27, disposti in corrispondenza della pluralit? di celle C (e delle unit? 19), dal lato opposto all?alloggiamento. In particolare, le suddette porzioni sono disposte tra i poli TT?, TT?? terminali della pluralit? di celle C, i quali sono disposti in due file parallele.

Vantaggiosamente ma non necessariamente, il metodo comprende l?ulteriore fase di applicare un fluido sigillante lungo gli elementi perimetrali allungati in modo da circondare le due superfici LS laterali opposte della porzione BP scatolare e chiudere ermeticamente le dette superfici LS laterali con altrettanti pannelli 11 di raffreddamento disposte in corrispondenza delle superfici laterali.

In alcuni casi non limitativi, in alternativa o in aggiunta, il metodo comprende l?ulteriore fase di applicare un fluido sigillante lungo gli elementi perimetrali allungati in corrispondenza di almeno una apertura superiore della porzione BP scatolare e chiudere ermeticamente la detta apertura superiore con l?elemento 9 di copertura.

Secondo alcune preferite forme di attuazione non limitative, il metodo prevede inoltre di installare una o pi? unit? 13 di controllo secondo quanto precedentemente descritto, in modo che ciascun elemento 14 sensore sia in corrispondenza di un rispettivo polo TT?, TT?? terminale ed in modo che gli almeno due elementi 39 di contatto conduttori e deformabili elasticamente siano compressi elasticamente tra il substrato 37 planare di supporto e il rispettivo polo TT?, TT?? terminale, entrando in contatto con lo stesso in due diversi punti.

Bench? l?invenzione sopra descritta faccia particolare riferimento ad alcuni esempi di attuazione ben precisi, essa non ? da ritenersi limitata a tali esempi di attuazione, rientrando nel suo ambito tutte quelle varianti, modifiche o semplificazioni coperte dalle rivendicazioni allegate, quali ad esempio una diversa forma del pacco batteria, una sua diversa collocazione, una diversa conformazione delle unit? 19, un diverso tipo di materiali, ecc.

La presente invenzione, presenta molteplici vantaggi. Innanzitutto, consente di ridurre gli ingombri e alleggerire la normale struttura di un pacco batteria tradizionale, il quale comprende diversi housing concentrici, uno per ogni modulo ed uno per l?interconnessione tra moduli ed il loro posizionamento all?interno del telaio.

Inoltre, la presente invenzione consente di facilitare l?assemblaggio del pacco batteria, garantendo comunque una sufficiente dissipazione del calore.

Un ulteriore vantaggio della presente invenzione risiede nella possibilit? di poter regolare la compressione all?interno degli alloggiamenti variando lo spessore delle piastre di inserimento.

In aggiunta, la presente invenzione consente di realizzare un pacco batteria dalla manutenzione facilitata, in quanto viene ridotto il rischio di scariche di corrente, facilitando la rimozione della busbar.

Inoltre, la presente invenzione consente di installare rapidamente e facilmente le unit? 13 di controllo, eliminando inutili cablaggi e alleggerendo ulteriormente la struttura.

Infine, la presente invenzione consente di monitorare la temperatura dei poli terminali delle celle senza dover necessariamente entrare a contatto con essi, preservandoli. ELENCO DEI NUMERI DI RIFERIMENTO DELLE FIGURE

1 veicolo

2 telaio

3 pacco batteria

4 vano motore

abitacolo

sezione

sistema di controllo elemento di copertura elementi di fissaggio pannelli di raffreddamento moduli

unit? di controllo

elementi sensori

struttura di supporto cornice

paratie

base

unit? energetica

elemento dissipatore porzione aggettante

canali

schiuma di compensazione protezione termica perimetrale pellicola di separazione pellicola di protezione supporto plastico

passaggio

separazione

30 mezzi di fissaggio

31 piastre di connessione

32 piastre di inserimento

33 isolante termico

34 pattini

35 sedi

36 canali

37 substrato almeno parzialmente isolante 38 connettore NTC remotate

39 elemento di contatto

40 sensore infrarossi

41 fascio

42 nTC SMD

BB bus bar

BP porzione scatolare

C, C', C'' celle

CF forza di compressione

CN connettori

IF forza di inserimento

LS superficie laterale

PD direzione

T terminali

TD direzione

TS sensore di temperatura

TT' polo terminale

TT'' polo terminale

VS sensore di tensione VV valvola di venting W ruote

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I

1) Unit? (13) di controllo per un pacco batteria (3) veicolare comprendente almeno un modulo (12) provvisto di una pluralit? di celle (C, C?, C??) elettrochimiche portate a bordo di una struttura (15) di supporto del pacco batteria (3) veicolare; l?unit? (13) di controllo essendo installabile a bordo della struttura (15) di supporto e comprendente:

- un substrato (37) planare di supporto in materiale almeno parzialmente isolante;

- una pluralit? di elementi (14) sensori configurati per controllare i parametri di funzionamento delle celle (C, C?, C??) elettrochimiche del modulo (12);

in cui almeno parte degli elementi (14) sensori ? disposta, sul substrato (37) di supporto, in due file indiane in modo essere posizionati, ciascuno, una volta che l?unit? ? installata a bordo del pacco batteria (3) veicolare, in corrispondenza di un rispettivo polo (TT?, TT??) terminale di ciascuna cella elettrochimica;

in cui gli elementi (14) sensori comprendono almeno un dispositivo di rilevamento tensione, il quale comprende almeno un elemento (39) di contatto conduttore e deformabile elasticamente, il quale ? configurato per essere, in uso, compresso elasticamente tra il substrato (37) planare di supporto e il rispettivo polo (TT?, TT??) terminale, entrando in contatto con lo stesso in almeno un punto.

2) Unit? secondo la rivendicazione 1, in cui gli elementi (39) di contatto sono conformati a V da due segmenti contigui, dei quali un primo segmento ? parallelo e fisso al substrato (37) planare, mentre un secondo segmento diverge dal substrato (37) planare stesso.

3) Unit? secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascun elemento sensore comprende anche un sensore (TS) di temperatura configurato per rilevare la temperatura in corrispondenza del rispettivo polo (TT?, TT??) terminale.

4) Unit? secondo la rivendicazione 3, in cui il sensore (TS) di temperatura ? un termistore cablato del tipo NTC.

5) Unit? secondo la rivendicazione 3, in cui il sensore (TS) di temperatura ? un termistore del tipo NTC SMD con gap termico, configurato per rilevare la conduzione termica del rispettivo polo.

6) Unit? secondo la rivendicazione 3, in cui il sensore (TS) di temperatura ? un sensore ad infrarossi, disposto a bordo del substrato (37) planare sulla stessa faccia degli elementi (39) di contatto e configurato per essere affacciato al rispettivo polo, in modo da puntare su di esso un rispettivo fascio (41) luminoso a infrarossi per misurarne la temperatura.

7) Pacco batteria (3) veicolare comprendente:

- una struttura (15) di supporto comprendete a sua volta almeno due elementi (16, 18) perimetrali allungati e affacciati definenti tra loro una porzione (BP) scatolare;

- una o pi? paratie (17) disposte in modo da suddividere la porzione (BP) scatolare delimitando almeno due alloggiamenti, in cui le paratie (17) sono disposte trasversalmente ai due elementi (16, 18) perimetrali affacciati;

- una pluralit? di celle (C, C?, C??) elettrochimiche planari, elettricamente collegate e parallele sia tra loro, sia alle paratie (17) e suddivise in almeno due moduli (12);

- almeno una unit? (13) di controllo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti.

8) Pacco batteria (3) secondo la rivendicazione 7, in cui gli almeno due moduli (12) comprendono, ciascuno, almeno due piastre (32) di inserimento, disposte agli estremi di ciascun modulo (12), parallelamente alle paratie (17), e configurate per facilitare l?inserimento di ciascun modulo (12) in compressione all?interno del relativo alloggiamento, in modo tale che la compressione permanga anche a seguito dell?inserimento.

9) Pacco batteria (3) secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui ciascuna piastra di inserimento ? a contatto con una rispettiva paratia, ed in cui il coefficiente di attrito radente statico tra ciascuna piastra e la rispettiva paratia ? inferiore a 0,3; in particolare inferiore a 0,1; in particolare, le piastre (32) di inserimento essendo configurate anche per regolare la compressione all?interno dell?alloggiamento, compensando eventuali imperfezioni della pluralit? di celle (C, C?, C??); in particolare, le piastre (32) di inserimento comprendono principalmente politetrafluoroetilene.

10) Pacco batteria (3) secondo una qualunque delle rivendicazioni da 7 a 9, comprendente una pluralit? di elementi dissipatori, disposti tra le celle (C, C?, C??) e configurati per trasferire il calore verso almeno una superfice laterale della porzione (BP) scatolare, in particolare verso due superfici laterali opposte; in particolare, in cui ciascun elemento (20) dissipatore comprende almeno una porzione (21) aggettante, la quale, insieme a quelle degli altri elementi dissipatori, definisce l?almeno una superfice laterale; in particolare, in cui ciascun elemento (20) dissipatore comprende due porzioni aggettanti opposte, in particolare parallele, le quali, insieme a quelle degli altri elementi dissipatori, definiscono le due superfici laterali opposte.

11) Pacco batteria (3) secondo la rivendicazione 10 e comprendente almeno un pannello (11) di raffreddamento, disposta in corrispondenza dell?almeno una superficie (LS) laterale e configurata per essere fissata alla struttura (15) di supporto in modo da dissipare il calore trasmesso dagli elementi dissipatori; in particolare, il pacco batteria (3) comprende due piastre di raffreddamento disposte sulle due superfici laterali opposte; in particolare, in cui le piastre sono montate alla struttura (15) di supporto, in particolare agli elementi (16, 18) perimetrali, in modo da chiudere ermeticamente la o le superfici laterali.

12) Pacco batteria (3) secondo una qualunque delle rivendicazioni da 7 a 11, e comprendente un?apertura superiore, chiusa ermeticamente da un elemento (9) di copertura, il pacco batteria (3) comprendente inoltre almeno una busbar (BB) rimovibile, in cui la busbar (BB) ? il primo elemento rimovibile una volta rimosso l?elemento (9) di copertura.

13) Pacco batteria (3) secondo la rivendicazione 12, e comprendente una unit? secondo le rivendicazioni da 1 a 6 per ogni modulo (12); in cui dette unit? sono disposte tra il rispettivo modulo (12) e l?elemento (9) di copertura; in particolare tra il rispettivo modulo (12) e la busbar (BB).

14) Veicolo (1) stradale comprendente un pacco batteria (3) secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti; in particolare, il pacco batteria (3) essendo disposto trasversalmente ad una direzione longitudinale del veicolo (1); in particolare, il pacco batteria (3) essendo montato ad un telaio (2) veicolare posteriormente ad un abitacolo (5) veicolare.

15) Metodo di assemblaggio di un pacco batteria (3) comprendente le fasi di:

- fornire una struttura (15) di supporto comprendete a sua volta almeno due elementi (16, 18) perimetrali allungati e affacciati definenti tra loro una porzione (BP) scatolare; e una o pi? paratie (17) disposte in modo da suddividere la porzione (BP) scatolare delimitando almeno un alloggiamento, in cui le paratie (17) sono disposte trasversalmente ai due elementi (16, 18) perimetrali affacciati;

- comprimere almeno un modulo (12) comprendente una pluralit? di celle (C, C?, C??) elettrochimiche planari, elettricamente collegate e parallele sia tra loro, sia alle paratie (17), in cui la compressione avviene lungo una direzione trasversale alle celle (C, C?, C??) planari;

- inserire il modulo (12) in compressione all?interno del relativo alloggiamento applicando una forza (IF) di inserimento in una direzione trasversale alla direzione di compressione; in cui l?inserimento avviene con l?ausilio di due piastre (32) di inserimento disposte agli estremi del modulo (12) in compressione, parallelamente alle paratie (17), in cui le piastre (32) di inserimento facilitano l?inserimento del modulo (12) in compressione all?interno del relativo alloggiamento, in modo tale che la compressione permanga anche a seguito dell?inserimento;

- installare una unit? (13) di controllo secondo le rivendicazioni da 1 a 6 in modo che ciascun elemento sensore sia in corrispondenza di un rispettivo polo ed in modo che gli almeno due elementi (39) di contatto conduttori e deformabili elasticamente siano compressi elasticamente tra il substrato (37) planare di supporto e il rispettivo polo (TT?, TT??) terminale, entrando in contatto con lo stesso in due diversi punti.