WO2018007255A1 - Module batterie - Google Patents

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WO2018007255A1
WO2018007255A1 PCT/EP2017/066293 EP2017066293W WO2018007255A1 WO 2018007255 A1 WO2018007255 A1 WO 2018007255A1 EP 2017066293 W EP2017066293 W EP 2017066293W WO 2018007255 A1 WO2018007255 A1 WO 2018007255A1
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housing
assembly
electrical connection
electrical
container
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Rémy SAZARIN
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Definitions

  • the present invention relates to the technical field of battery modules.
  • a battery module again equivalently designated in the following by the term
  • Mode is known from the state of the art.
  • document EP 1 109 237 describes several electrochemical elements, also called elements, electrically connected together, in series or in parallel, by means of metal bars. All these bars, commonly referred to as the "busbar” is used to circulate currents of high intensity.
  • a first plate comprising a plurality of cavities receives one end of the elements.
  • a second plate also comprising a plurality of cavities receives the opposite end of the elements. The cavities are dug on each plate at predetermined locations, thereby maintaining the elements at a predetermined spacing.
  • a battery module is thus constituted.
  • CN 204651366 U also describes a battery module. Several cylindrical elements are aligned next to each other. A metal bar having a "sawtooth" shape makes it possible to electrically connect several elements together.
  • first and second plates each having a plurality of cavities are used to maintain the elements at a predetermined spacing.
  • the modules described above do not make it possible to thermally isolate the element undergoing overheating of the neighboring elements.
  • the invention proposes a box-element assembly comprising:
  • an electrochemical element comprising a container of cylindrical format and two current output terminals disposed on a wall of one end of the container, at least one of the two current output terminals being electrically connected to a strip of electrical connection;
  • a housing cover provided with means for causing the electrochemical element to rotate about its longitudinal axis.
  • a thermal insulating material is disposed around the container of the electrochemical element.
  • the polarizer consists of one or more pins, preferably two lugs located on the circumference of the housing.
  • the polarizer consists of a flange having one or more recesses.
  • the polarizer is constituted by which the housing cover has two orifices serving for the passage of the current output terminals.
  • one of the ends of the container of the element is closed by a cover and the electrical connection strip or bars are fixed directly on the cover of the element.
  • the electrical connection strip is flat.
  • the profile of the electrical connection strip is bent, forming for example an angle of about 90 °, the bend delimiting two parts, a first planar portion and electrically connected to a current output terminal, a second forming an arc.
  • the container has an end closed by a wall having a thinning adapted to be torn by an overpressure inside the container.
  • the electrochemical element is of lithium-ion type.
  • the invention also relates to a battery module comprising a trunk comprising a plurality of cavities each receiving a housing-element as described above.
  • each cavity has a wall having one or more grooves in which or a housing keyed fits.
  • the trunk has an insertion face of the housing-element assemblies, said insertion face comprising a support on which electrically conductive tracks are deposited, each electrical connection strip being in contact with an electrically conductive track. .
  • the profile of an electrical connection strip forms an angle of approximately 90 ° delimiting two parts, a first portion being planar and electrically connected to a current output terminal of the electrochemical element, a second part in the form of a circular arc and kept in contact with an electrical conducting track.
  • the second portion of the arcuate electrical connection bar may be in contact with a portion of the electrical conductive track, said arcuate portion extending in a direction at an angle of 90 ° to the support.
  • the contact between the second portion of the electrical connection strip forming an arc of a circle and the portion of the electrical conductive track may be provided by a mechanical device, such as a clamp.
  • the module further comprises an elastic device placed between a casing-element assembly and a trunk wall, said elastic device ensuring a holding or electrical connection strips in contact with one or more electrical conductive tracks .
  • the face opposite to the insertion face of the housing-element assemblies comprises a perforated wall, for example a grid.
  • the subject of the invention is also a method of manufacturing a battery module, said method comprising the steps of:
  • a trunk comprising a plurality of cavities, each cavity being intended to receive a housing-element assembly, said trunk having an introduction face of the housing-element assemblies, said insertion face comprising a support on which are arranged electrical conductive tracks;
  • the method may also comprise a step f) of fixing a front face on the trunk, said front face comprising: one or more means facilitating the gripping of the module, such as one or more rods arranged in one or more recessed portions of the front face and fixed on the thickness of the front face,
  • connection pins making it possible to measure parameters related to the operation of the module.
  • Figure 1 is an exploded view of a housing-element assembly.
  • Figure 2 shows a schematic view of the trunk.
  • the introduction face of the box-element assemblies is in the foreground of the figure.
  • Figure 3 shows a schematic view of a perforated wall located on the rear face of the trunk.
  • Figure 4 shows a schematic view of the front of the trunk.
  • FIG. 5 represents the orientation of the connection strips after insertion of a box-element assembly into a cavity of the box and before blocking of the box-element assembly in the cavity.
  • FIG. 6 shows the orientation of the connection strips after rotation of a box-element assembly in the cavity and making the case-element assembly electrically connected to conductive tracks of the support.
  • Fig. 7 shows an embodiment in which the connector strip has a profile forming an angle of about 90 °.
  • Figure 8 shows schematically the electrical connection between a connection bar having a profile forming an angle of about 90 ° and an electrical conductive track.
  • FIG. 9 represents an embodiment in which the two connection strips have a straight profile and are in direct electrical contact with the current output terminals of the element.
  • Figure 10 shows a longitudinal sectional view of a housing-element for the variant in which an elastic device is placed at the bottom of a trunk cavity.
  • the housing-element assembly is described in the following with reference to FIG. 1.
  • the housing-element assembly (1) comprises an electro-chemical element (2) comprising a container of cylindrical format.
  • the container has a side wall and two closed ends. One end is closed by a cover (14a) while the other closed end constitutes the bottom container (14b).
  • Two current output terminals (3, 4) are disposed on one end of the container. It can be the lid or the bottom of the container. Generally, the two current output terminals are located on the element cover. At least one of the two current output terminals is electrically connected to a terminal strip (5).
  • the terminal strip is generally in the form of a metal plate, usually copper, or nickel-plated copper.
  • the shape of the terminal strip is not limited to a flat plate. As will be explained below, the terminal strip may have a profile forming a bend, for example a bend forming an angle of about 90 °.
  • the side wall of the container is electrically isolated from the box described below by means of a tube (6) consisting of or comprising an electrical insulating material.
  • This tube covers the side wall of the element.
  • the tube comprises or consists of a material belonging to the flammability class V0.
  • the tube is open at both ends. Its length is substantially equal to that of the element.
  • the first end of the tube is located on the side of the element cover.
  • the second end of the tube is located on the bottom side of the container.
  • the outer surface of the tube is cylindrical.
  • a sleeve (11) made of a thermal insulating material.
  • This sleeve may be made of a plastic laminated and loaded with fibers, such as a phenolic resin reinforced with cotton fabric, an epoxy resin reinforced with glass fibers.
  • fibers such as a phenolic resin reinforced with cotton fabric, an epoxy resin reinforced with glass fibers.
  • the tube (6) has on its circumference, generally in the vicinity of each of its ends, a keying system.
  • the first keying system (7) is located on the end of the tube on the bottom side of the container of the element. It can be in the form of two lugs (7a, 7b), preferably located on one of the diameters of the tube.
  • the function of this polarizer is to impose the insertion of the set box-element in a predetermined orientation.
  • the second keying system (8) is located on the end of the tube on the side of the element cover. It may be in the form of a flange (8a) having a recessed portion (8b).
  • the housing cover (9) is fixed on one end of the tube (6). It is generally disk-shaped and has two housings (12, 13) for receiving the current output terminals (3, 4) of the element. These housings can be openings made in the thickness of the lid.
  • a handle (10) enables the electrochemical element (2) to be rotated about its longitudinal axis. The rotation movement of the housing cover is transmitted on the one hand to the electrochemical element due to the fact that the current output terminals of the element (3, 4) are integral with the housing cover. The rotational movement of the housing cover is also transmitted to the tube (6) due to the mechanical connection existing between a polarizer located on the housing cover and the polarizer (8) located on the tube (6).
  • the recessed portion (8b) located on the tube is intended to receive the polarizer placed on the housing cover (9).
  • At least one of the two current output terminals (3, 4) is electrically connected by screwing or welding to a terminal strip (5).
  • the elements located at both ends of the serial assembly will generally have only one of their two current output terminals connected to a terminal strip.
  • One end of the bar is electrically connected to a current output terminal by screwing or welding.
  • the other end is electrically connected to an electrical conductive track of the power circuit.
  • the end of the strip is connected to the electrical conductive track of the power circuit by means of a screw-nut system.
  • connection strip (5) is fixed to one or both of the positive (3) and negative (4) current output terminals of the element.
  • the trunk will now be described with reference to FIG. 2.
  • the trunk is generally of parallelepipedal shape and comprises a plurality of compartments (16) which are cylindrical format cavities intended to each receive an electrochemical element.
  • the cavities can be divided into several rows. The number of cavities per row depends on the intended electrical application. For example in Figure 2, the compartments are divided into two rows, each row comprising seven cavities.
  • This configuration is suitable for connecting seven elements in series and forming two branches in parallel each formed of seven elements in series. It is understood that the invention is not limited to the configuration shown in Figure 2 and that the number of elements per row and the number of rows can be changed according to the energy requirements of the intended electrical application.
  • the wall of each cavity has a or a plurality of grooves (30) whose shape completes the shape of the polarizer (7a) located on one end of the tube (6) of the housing-element assembly.
  • the chest has an introduction face of the elements.
  • This introduction face of the elements comprises a support (17) on which are deposited electrical conductive tracks (18) adapted to circulate currents of high intensity. These tracks constitute the so-called "power" circuit and are intended to be connected to the connection strips (5).
  • the support may also comprise an electronic control and element management circuit (not shown) to control their state of charge and / or their state of health, in particular by means of individual voltage or current measurements or at the same time. 'a group of elements.
  • the carrier may include a first layer consisting of a metal plate serving as a power circuit and a second layer consisting of a printed electronic circuit. These two layers are described in EP 2 224 515.
  • the support may also be as described in document EP 2 518 818. Such a support makes it possible to exploit the heat losses of the electronic components of the electronic control circuit of the battery to heat the elements.
  • the trunk material is generally made of plastic and preferably belongs to the flammability class V0.
  • the spaces between the compartments are generally also filled with a material belonging to the flammability class V0.
  • the face of the trunk opposite the insertion face of the elements comprises a perforated wall, and one or more elements are provided with a device for opening the container of the element in case of overpressure. inside the container.
  • a device for opening the container of the element in case of overpressure. inside the container.
  • This device is described in document EP 1 626 456. This device is in the form of a thinning which tears under the effect of an overpressure inside the container.
  • the combination of a gas evacuation device out of the container of the element with the perforated wall of the trunk allows the evacuation of gases out of the module.
  • a diagram of the perforated wall of the box is shown in Figure 3.
  • the perforated wall has at its periphery a solid rectangular frame, which is fixed to the box for example by screwing, and a perforated portion (22) having the shape of a grid divided into two rows, each row comprising an alignment of seven perforated portions.
  • Each perforated portion is disposed facing the wall of the container of an element comprising the device for opening the container of the element in case of overpressure inside the container.
  • the trunk may include a so-called "front face" which comes to cover the introduction face of the box-element assemblies. This front face will be described with reference to FIG. 4.
  • the front face (23) comprises the positive terminal (26) and the negative terminal (27) of the module, and generally one or more connection pins (28, 29) allowing the measurement of parameters related to the operation of the module.
  • the module can be arranged in a modular frame, also called bay or "rack", whose width is standardized.
  • a modular frame also called bay or "rack”
  • the module can easily be removed from the rack using a finger or a hook-shaped tool.
  • FIG. 5 represents the orientation of the connection strips during the introduction of a box-element assembly into a cavity of the box.
  • the housing-element is seen in a cross section. Therefore, only the cover (9) of the housing-element assembly is visible in FIG. 5.
  • the cover is provided with two connection strips (5 a, 5b) connected to the positive and negative current terminals of the element. .
  • the introduction face of the housing-element assembly comprises a support on which are deposited electrical conductive tracks (18).
  • the box-element assembly is introduced into a cavity of the box. It may be envisaged to introduce beforehand into the cavity an elastic device, such as a spring.
  • the wall of the cavity comprises one or more grooves (30), two for example in Figure 5.
  • connection strips form an angle of + 45 ° with respect to the vertical.
  • the connecting strips (5a, 5b) are not in contact with the electrical conductive tracks (18).
  • the introduction of the housing-element assembly continues until the housing-element assembly comes into contact with the wall of the safe opposite the insertion face of the elements.
  • the housing-element assembly is rotated by an angle of -45 ° by means of the handle (10) on the cover (9).
  • the polarizer located on the tube of the casing-element assembly stops rotation of the casing-element assembly in the cavity.
  • FIG. 6 represents the orientation of the connection strips after electrical connection of the connection strips with the electrical conductive tracks of the support. In the position of Figure 6, the element is in electrical contact with the neighboring elements.
  • case-element assemblies in one of the trunk cavities may be repeated until each trunk cavity receives a case-element assembly.
  • all the cavities of the box have received a box-element assembly, it is possible to put in place a front face as described above.
  • the structure of the box-element assembly allows to individually isolate each element of the module. It suffices simply to unscrew the end of the connection strips connected to an electrical conductive track to electrically isolate the element. It is therefore no longer necessary to dismantle the entire electrical conducting track ("busbar") to perform the replacement of an element. The handling operations of the module are thus facilitated.
  • the housing cover and the tube of the housing-element assembly are generally made of an electrical insulating material. This reduces the risk of exposure of an operator to parts of the element under polarization. The operator does not manipulate the element directly with the hand, but through the housing cover or tube. The manual transport of an element is therefore done in conditions of increased security.
  • the invention Since it is possible to replace only one element at a time, the invention makes it possible to avoid rebooting the entire module while only one element fails. The invention therefore reduces waste.
  • the modules of the prior art do not allow the removal of the elements individually. Therefore, an operator wishing to remove a module implanted in a bay must have sufficient physical capacity to support the total weight of the module during its removal, that is to say the weight of the trunk and the weight of the elements it contains.
  • the invention makes it possible to remove the elements one by one. It reduces the physical effort required to remove the module. Variants of the invention are set forth below.
  • the connecting strip has a bent profile, for example forming an angle of about 90 ° and not a straight profile.
  • This elbow defines two parts, a first portion (5-1) plane intended to be electrically connected to a current output terminal of the element, a second portion (5-2) in the form of an arc and which is intended to be kept in contact with an electrical conducting track (18).
  • the housing cover (9) has the shape of a disc. The surface of this disc comprises a handle (10) for rotating the case-element assembly. Two rectilinear guides are used to fix the position of the flat part (5-1) of the terminal strip on the housing cover.
  • Each planar portion includes an orifice for welding with one of the two current output terminals of the element.
  • the portion (5-2) extending 90 ° from the flat portion (5-1) forms a circular arc. Its radius of curvature is substantially equal to the radius of the disk formed by the housing cover.
  • the portion (5-2) extending at 90 ° serves to make electrical contact with the electrical conductive track.
  • the electrical conductive track (18) comprises a portion (19) extending at 90 ° relative to the electrically conductive track carrier and is also in the form of a circular arc.
  • the electrical contact can be obtained by screwing the portion of the bar (5-2) in the shape of a circular arc with the portion of the electric conductive track (19) also in the shape of a circular arc.
  • the elements may be closer to each other because it is no longer necessary to reserve space on the support (18) for the rotation of a flat profile bar.
  • the surface of the support which was dedicated to the rotation of a flat profile bar can be used to install electronic components or fasteners for the terminal strip.
  • the portion (19) extending at 90 ° relative to the electrically conductive track carrier generally has a smaller area than that dedicated to the rotation of a bar having a flat profile.
  • connection strip instead of making contact between the connection strip and the electrical conductive track by screwing, the maintenance of these two parts can be provided by an elastic device, such as a clamp, whose jaws hold contiguous part of the bar of connection and the portion of the electrical conductive track extending both 90 ° relative to the support (17).
  • an elastic device such as a clamp, whose jaws hold contiguous part of the bar of connection and the portion of the electrical conductive track extending both 90 ° relative to the support (17).
  • one of the ends of the terminal strips is directly attached to a current output terminal.
  • the housing cover does not interconnect between the element and the terminal strips, but it covers the end of the bars fixed to the current output terminal.
  • This variant also applies to the case where the bar has a profile only where it has a bent profile, for example at 90 °.
  • FIG. 9 illustrates this variant in the case of a bar having a straight profile.
  • the positive (3) and negative (4) terminals are each electrically connected by welding or screwing to an electrical connection bar (5) having a straight profile.
  • the housing cover is in the form of a disc (9). Two notches (32, 33) were made in the thickness of this disc. They allow the passage of the electrical connection strips.
  • This embodiment allows the operator to overcome step e) of the manufacturing process of the box-element assembly described above. Indeed, the bar is fixed on the element during its manufacture.
  • a fourth variant described with reference to Figure 10 is inserted at the bottom of a trunk cavity an elastic device (21), such as a spring, before inserting the housing-element (1).
  • the elastic device exerts a force directed along the longitudinal axis of the element, which tends to bring out the housing-element assembly out of its cavity (16).
  • Blocking of the case-element assembly is obtained by inserting the electrical connection strips (5) under the electrical conductive track (18).
  • the electrical conductive track is fixed to the support, it prevents the ejection of the housing-element assembly from its cavity.
  • One or more screws (35) can enhance the electrical and mechanical contact between the electrical connector bar (5) and the electrical conductor track (18).

Abstract

Un module batterie comprenant un coffre (15) comprenant une pluralité de cavités(16) recevant chacune un ensemble boitier-élément (1) comprenant : a) un élément électrochimique (2) comportant un conteneur de format cylindrique et deux bornes de sortie de courant (3, 4) disposées sur une paroi de l'une des extrémités du conteneur, l'une au moins des deux bornes de sortie de courant étant électriquement connectée à une barrette de connexion électrique (5); b) un boitier (6) présentant la forme d'un tube dans lequel est logé l'élément électrochimique, le boitier isolant électriquement l'élément électrochimique et présentant un ou plusieurs détrompeurs (7, 8); c) un couvercle de boitier (9) muni d'un moyen (10) permettant de faire effectuer à l'élément électrochimique un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal.

Description

MODULE BATTERIE
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne le domaine technique des modules batterie.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Un module batterie, encore désigné de manière équivalente dans ce qui suit par le terme
« module », est connu de l'état de la technique. On peut par exemple citer le document EP 1 109 237 qui décrit plusieurs éléments électrochimiques, encore appelés éléments, connectés électriquement entre eux, en série ou en parallèle, au moyen de barrettes métalliques. L'ensemble de ces barrettes, communément désigné par le terme de « busbar », sert à faire circuler des courants de forte intensité. Une première plaque comprenant une pluralité de cavités reçoit l'une des extrémités des éléments. Une seconde plaque comprenant également une pluralité de cavités reçoit l'extrémité opposée des éléments. Les cavités sont creusées sur chaque plaque à des emplacements prédéterminées, ce qui permet de maintenir les éléments selon un espacement prédéterminé.
L'ensemble formé par la pluralité des éléments et les deux plaques est placé dans un coffre. Un module batterie est ainsi constitué.
Le document CN 204651366 U décrit également un module batterie. Plusieurs éléments de format cylindrique sont alignés les uns à côté des autres. Une barrette métallique présentant une forme en « dents de scie » permet de connecter électriquement plusieurs éléments entre eux.
Comme dans le document précédent, une première et une seconde plaque présentant chacune une pluralité de cavités sont utilisées pour maintenir les éléments selon un espacement prédéterminé.
Il peut arriver qu'un des éléments du module soit défaillant et qu'il soit nécessaire de le remplacer. Or, dans les montages décrits ci-avant, le retrait de l'un des éléments est complexe car il nécessite le démontage de la plaque supérieure et de plusieurs barrettes métalliques de connexion. Cette complexité est accentuée dans le cas d'éléments de type lithium- ion car ceux-ci sont généralement munis de composants électroniques.
On recherche donc un module permettant de retirer individuellement un élément du module batterie. On cherche également à simplifier les opérations de maintenance d'un module.
De plus, en cas de surchauffe de l'un des éléments, les modules décrits précédemment ne permettent pas d'isoler thermiquement l'élément subissant la surchauffe des éléments avoisinants.
On recherche donc un module dans lequel l'élévation de température de l'un des éléments ne se propage pas aux éléments voisins. RESUME DE L'INVENTION
A cet effet, l'invention propose un ensemble boitier-élément comprenant :
a) un élément électrochimique comportant un conteneur de format cylindrique et deux bornes de sortie de courant disposées sur une paroi de l'une des extrémités du conteneur, l'une au moins des deux bornes de sortie de courant étant électriquement connectée à une barrette de connexion électrique ;
b) un boîtier présentant la forme d'un tube dans lequel est logé l'élément électrochimique, le boîtier isolant électriquement l'élément électrochimique et présentant un ou plusieurs détrompeurs ;
c) un couvercle de boîtier muni d'un moyen permettant de faire effectuer à l'élément électrochimique un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal.
Selon un mode de réalisation, un matériau isolant thermique est disposé autour du conteneur de l'élément électrochimique.
Selon un mode de réalisation, le détrompeur est constitué d'un ou plusieurs ergots, de préférence deux ergots situés sur la circonférence du boîtier.
Selon un mode de réalisation, le détrompeur est constitué d'une bride présentant un ou plusieurs évidements.
Selon un mode de réalisation, le détrompeur est constitué lequel le couvercle de boîtier comporte deux orifices servant au passage des bornes de sortie de courant.
Selon un mode de réalisation, l'une des extrémités du conteneur de l'élément est obturée par un couvercle et la ou les barrettes de connexion électrique sont fixées directement sur le couvercle de l'élément.
Selon un mode de réalisation, la barrette de connexion électrique est plane.
Selon un mode de réalisation, le profil de la barrette de connexion électrique est coudé, formant par exemple un angle d'environ 90°, le coude délimitant deux parties, une première partie plane et connectée électriquement à une borne de sortie de courant, une seconde formant un arc de cercle.
Selon un mode de réalisation, le conteneur présente une extrémité obturée par une paroi présentant un amincissement adapté à être déchiré par une surpression à l'intérieur du conteneur.
Selon un mode de réalisation, l'élément électrochimique est de type lithium-ion.
L'invention a également pour objet un module batterie comprenant un coffre comprenant une pluralité de cavités recevant chacune un ensemble boitier-élément tel que décrit ci-avant.
Selon un mode de réalisation, chaque cavité présente une paroi comportant une ou plusieurs cannelures dans laquelle ou lesquelles un détrompeur du boîtier s'insère. Selon un mode de réalisation, le coffre présente une face d'introduction des ensembles boitier-élément, ladite face d'introduction comprenant un support sur lequel sont déposées des pistes conductrices électriques, chaque barrette de connexion électrique étant en contact avec une piste conductrice électrique.
Selon un mode de réalisation, le profil d'une barrette de connexion électrique forme un angle d'environ 90° délimitant ainsi deux parties, une première partie étant plane et connectée électriquement à une borne de sortie de courant de l'élément électro chimique, une seconde partie en forme un arc de cercle et maintenue en contact avec une piste conductrice électrique. La seconde partie de la barrette de connexion électrique formant un arc de cercle peut être en contact avec une portion de la piste conductrice électrique, ladite portion en forme d'arc de cercle s'étendant dans une direction formant un angle de 90° avec le support. Le contact entre la seconde partie de la barrette de connexion électrique formant un arc de cercle et la portion de la piste conductrice électrique peut être assuré par un dispositif mécanique, tel qu'une pince.
Selon un mode de réalisation, le module comprend en outre un dispositif élastique placé entre un ensemble boitier-élément et une paroi du coffre, ledit dispositif élastique assurant un maintien du ou des barrettes de connexion électrique au contact d'une ou des pistes conductrices électriques.
Selon un mode de réalisation, la face opposée à la face d'introduction des ensembles boitier-élément comprend une paroi ajourée, par exemple une grille.
Enfin, l'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un module batterie, ledit procédé comprenant les étapes de :
a) mise à disposition d'un coffre comprenant une pluralité de cavités, chaque cavité étant destinée à recevoir un ensemble boitier-élément, ledit coffre présentant une face d'introduction des ensembles boitier-élément, ladite face d'introduction comprenant un support sur lequel sont disposées des pistes conductrices électriques;
b) introduction dans une cavité d'un ensemble boitier-élément;
c) rotation de l'ensemble boitier-élément autour de l'axe longitudinal de l'élément pour mettre en contact la ou les barrettes de connexion électrique avec une ou des pistes conductrices électriques, le détrompeur du boîtier servant de butée à la rotation de l'ensemble boitier-élément; d) fixation de la ou des barrettes de connexion électrique sur la ou les pistes conductrices électriques ;
e) répétition des étapes b) à d).
Le procédé peut également comprendre une étape f) de fixation d'une face avant sur le coffre, ladite face avant comprenant : - un ou plusieurs moyens facilitant la préhension du module, tel qu'une ou plusieurs tiges disposées dans une ou plusieurs portions évidées de la face avant et fixées sur l'épaisseur de la face avant,
- deux bornes de sortie de courant positive et négative du module batterie ;
- une ou plusieurs broches de connexion permettant la mesure de paramètres liés au fonctionnement du module.
DESCRIPTION DES FIGURES
La figure 1 est une vue en éclaté d'un ensemble boitier-élément.
La figure 2 représente une vue schématique du coffre. La face d'introduction des ensembles boitier-élément se trouve au premier plan de la figure.
La figure 3 représente une vue schématique d'une paroi ajourée située sur la face arrière du coffre.
La figure 4 représente une vue schématique de la face avant du coffre.
La figure 5 représente l'orientation des barrettes de connexion après introduction d'un ensemble boitier-élément dans une cavité du coffre et avant blocage de l'ensemble boitier-élément dans la cavité.
La figure 6 représente l'orientation des barrettes de connexion après rotation d'un ensemble boitier-élément dans la cavité et mise en connexion électrique de l'ensemble boitier-élément avec des pistes conductrices du support.
La figure 7 représente un mode de réalisation dans lequel la barrette de connexion présente un profil formant un angle d'environ 90°.
La figure 8 représente schématiquement la connexion électrique entre une barrette de connexion présentant un profil formant un angle d'environ 90° et une piste conductrice électrique.
La figure 9 représente un mode de réalisation dans lequel les deux barrettes de connexion présentent un profil droit et sont en contact électrique direct avec les bornes de sortie de courant de l'élément.
La figure 10 représente une vue en coupe longitudinale d'un ensemble boitier-élément pour la variante dans laquelle un dispositif élastique est placé au fond d'une cavité du coffre.
DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION
L'ensemble boitier-élément est décrit dans ce qui suit en référence à la figure 1. L'ensemble boitier-élément (1) comprend un élément électro chimique (2) comportant un conteneur de format cylindrique. Le conteneur présente une paroi latérale et deux extrémités obturées. L'une des extrémités est obturée par un couvercle (14a) tandis que l'autre extrémité obturée constitue le fond du conteneur (14b). Deux bornes de sortie de courant (3, 4) sont disposées sur l'une des extrémités du conteneur. Il peut s'agir du couvercle ou du fond du conteneur. Généralement, les deux bornes de sortie de courant sont situées sur le couvercle de l'élément. L'une au moins des deux bornes de sortie de courant est électriquement connectée à une barrette de connexion (5). La barrette de connexion se présente généralement sous la forme d'une plaque métallique, généralement en cuivre, ou en cuivre nickelée. La forme de la barrette de connexion n'est pas limitée à une plaque plane. Comme il sera expliqué ci-après, la barrette de connexion peut présenter un profil formant un coude, par exemple un coude formant un angle d'environ 90°.
La paroi latérale du conteneur est isolée électriquement du coffre décrit ci-après grâce à un tube (6) constitué ou comprenant un matériau isolant électrique. Ce tube recouvre la paroi latérale de l'élément. De préférence, le tube comprend ou est constitué d'un matériau appartenant à la classe d'inflammabilité V0. Le tube est ouvert à ses deux extrémités. Sa longueur est sensiblement égale à celle de l'élément. La première extrémité du tube est située du côté du couvercle de l'élément. La seconde extrémité du tube est située du côté du fond du conteneur. De préférence, la surface externe du tube est cylindrique.
De préférence, afin d'isoler thermiquement l'élément, on insère entre l'élément (2) et le tube (6), un manchon (11) constitué d'un matériau isolant thermique. Ce manchon peut être constitué d'une matière plastique laminée et chargée de fibres, telle qu'une résine phénolique renforcée de tissu de coton, une résine époxy renforcée de fibres de verres. Lorsque l'élément subit une élévation de température, ce manchon permet d'éviter la propagation de la chaleur aux composants de la batterie voisins de cet élément.
Le tube (6) présente sur sa circonférence, en général au voisinage de chacune de ses extrémités, un système de détrompeur. Le premier système de détrompeur (7) est situé sur l'extrémité du tube du côté du fond du conteneur de l'élément. Il peut se présenter sous la forme de deux ergots (7a, 7b), situés de préférence sur l'un des diamètres du tube. La fonction de ce détrompeur est d'imposer l'insertion de l'ensemble boitier-élément dans une orientation prédéterminée.
Le second système de détrompeur (8) est situé sur l'extrémité du tube du côté du couvercle de l'élément. Il peut se présenter sous la forme d'une bride (8a) comportant une portion évidée (8b).
Le couvercle du boîtier (9) se fixe sur l'une des extrémités du tube (6). Il a généralement la forme d'un disque et comporte deux logements (12, 13) destinés à recevoir les bornes de sortie de courant (3, 4) de l'élément. Ces logements peuvent être des ouvertures pratiquées dans l'épaisseur du couvercle. Une poignée (10) permet de faire effectuer à l'élément électrochimique (2) un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal. Le mouvement de rotation du couvercle de boîtier est transmis d'une part à l'élément électrochimique en raison du fait que les bornes de sortie de courant de l'élément (3, 4) sont solidaires du couvercle de boîtier. Le mouvement de rotation du couvercle de boîtier est également transmis au tube (6) en raison de la liaison mécanique existant entre un détrompeur situé sur le couvercle du boîtier et le détrompeur (8) situé sur le tube (6). La portion évidée (8b) située sur le tube est destinée à recevoir le détrompeur placé sur le couvercle de boîtier (9).
L'une au moins des deux bornes de sortie de courant (3, 4) est reliée électriquement par vissage ou par soudage à une barrette de connexion (5). Dans le cas d'un montage en série des éléments, les éléments situés aux deux extrémités du montage série n'auront généralement qu'une seule de leurs deux bornes de sortie de courant connectée à une barrette de connexion. L'une des extrémités de la barrette est reliée électriquement à une borne de sortie de courant par vissage ou soudage. L'autre extrémité est reliée électriquement à une piste conductrice électrique du circuit de puissance. Dans un souci de faciliter le retrait de l'ensemble boitier-élément du coffre, l'extrémité de la barrette est reliée à la piste conductrice électrique du circuit de puissance au moyen d'un système vis-écrou.
Les étapes de montage de l'ensemble boitier-élément sont les suivantes :
a) on met à disposition un élément cylindrique (2) ;
b) éventuellement, on le recouvre d'un manchon (11) constitué d'un matériau isolant thermique ;
c) on introduit l'élément éventuellement muni du manchon dans le tube (6) ;
d) on place le couvercle (9) du boîtier sur le tube en veillant à ce que les logements du couvercle reçoivent les bornes de sortie de courant de l'élément ;
e) on fixe une barrette de connexion (5) sur l'une ou sur les deux bornes de sortie de courant positive (3) et négative (4) de l'élément.
Le coffre va maintenant être décrit en référence à la figure 2. Le coffre (15) est généralement de forme parallélépipédique et comprend une pluralité de compartiments (16) qui sont des cavités de format cylindrique destinées à recevoir chacune un élément électrochimique. Les cavités peuvent être réparties en plusieurs rangées. Le nombre de cavités par rangée dépend de l'application électrique visée. Par exemple sur la figure 2, les compartiments sont répartis en deux rangées, chaque rangée comprenant sept cavités. Cette configuration convient pour connecter sept éléments en série et constituer deux branches en parallèle formées chacune de sept éléments en série. Il est entendu que l'invention ne se limite pas à la configuration représentée à la figure 2 et que le nombre d'éléments par rangées et le nombre de rangées peuvent être modifiés en fonction des besoins énergétiques de l'application électrique visée. La paroi de chaque cavité présente une ou plusieurs cannelures (30) dont la forme vient compléter la forme du détrompeur (7a) situé sur l'une des extrémités du tube (6) de l'ensemble boitier-élément.
Le coffre présente une face d'introduction des éléments. Cette face d'introduction des éléments comprend un support (17) sur lequel sont déposées des pistes conductrices électriques (18) adaptées à faire circuler des courants de forte intensité. Ces pistes constituent le circuit dit « de puissance » et sont destinées à être connectées aux barrettes de connexion (5). Le support peut aussi comprendre un circuit électronique de contrôle et de gestion des éléments (non représenté) pour contrôler leur état de charge et/ou leur état de santé, notamment au moyen de mesures de tension ou de courant individuelles ou à l'échelle d'un groupe d'éléments.
Le support peut comprendre une première couche consistant en une semelle métallique servant de circuit de puissance et une seconde couche consistant en un circuit électronique imprimé. Ces deux couches sont décrites dans le document EP 2 224 515.
Le support peut aussi être tel que décrit dans le document EP 2 518 818. Un tel support permet d'exploiter les pertes thermiques des composants électroniques du circuit électronique de contrôle de la batterie pour réchauffer les éléments.
Le matériau du coffre est généralement en matière plastique, et appartient de préférence à la classe d'inflammabilité V0. Les espaces situés entre les compartiments sont généralement également comblés par un matériau appartenant à la classe d'inflammabilité V0.
Selon un mode préféré de réalisation, la face du coffre opposée à la face d'introduction des éléments comprend une paroi ajourée, et un ou plusieurs éléments sont munis d'un dispositif permettant l'ouverture du conteneur de l'élément en cas de surpression à l'intérieur du conteneur. Un tel dispositif est décrit dans le document EP 1 626 456. Ce dispositif se présente sous la forme d'un amincissement qui se déchire sous l'effet une surpression à l'intérieur du conteneur. L'association d'un dispositif d'évacuation des gaz hors du conteneur de l'élément avec la paroi ajourée du coffre permet l'évacuation des gaz hors du module. Un schéma de la paroi ajourée du coffre est représenté à la figure 3. La paroi ajourée présente à sa périphérie une armature rectangulaire pleine, qui est fixée au coffre par exemple par vissage, et une partie ajourée (22) présentant la forme d'une grille subdivisée en deux rangées, chaque rangée comprenant un alignement de sept portions ajourées. Chaque portion ajourée est disposée en face de la paroi du conteneur d'un élément comprenant le dispositif permettant l'ouverture du conteneur de l'élément en cas de surpression à l'intérieur du conteneur. L'utilisation d'une paroi ajourée permet, en cas d'ouverture du conteneur de l'un des éléments, d'identifier rapidement l'élément défaillant et d'effectuer son remplacement. De plus, la paroi ajourée empêche l'éjection du faisceau électrochimique hors du conteneur de l'élément en cas d'ouverture de celui-ci. Ceci est avantageux en comparaison avec un coffre de l'art antérieur dans lequel la paroi formant le fond du coffre est souvent une paroi opaque. L'identification d'un élément défaillant dans un tel coffre requiert généralement une découpe de la paroi, opération qui est difficile à pratiquer et qui peut s'avérer dangereuse pour l'opérateur.
Le coffre peut comprendre une face dite « face avant » qui vient recouvrir la face d'introduction des ensembles boitier-élément. Cette face avant sera décrite en référence avec la figure 4. La face avant (23) comprend la borne positive (26) et la borne négative (27) du module, et généralement une ou plusieurs broches de connexion (28, 29) permettant la mesure de paramètres liés au fonctionnement du module.
Le module peut être disposé dans un bâti modulaire, encore appelé baie ou « rack », dont la largeur est normalisée. Dans ce cas, afin de faciliter le montage ou le démontage du module dans la baie, on peut munir la face avant d'un ou plusieurs moyens (24) facilitant la préhension du module, tel qu'une ou plusieurs tiges (25) disposées dans une ou plusieurs portions évidées de la face avant et fixées sur l'épaisseur de la face avant. Le module peut facilement être retiré de la baie en utilisant un doigt ou un outil en forme de crochet.
Le procédé de montage d'un ensemble boitier-élément dans un coffre va maintenant être décrit en référence aux figures 5 et 6.
La figure 5 représente l'orientation des barrettes de connexion lors de l'introduction d'un ensemble boitier-élément dans une cavité du coffre. L'ensemble boitier-élément est vu selon une coupe transversale. Par conséquent, seul le couvercle (9) de l'ensemble boitier-élément est visible sur la figure 5. Le couvercle est muni de deux barrettes de connexion (5 a, 5b) connectées aux bornes de courant positive et négative de l'élément. La face d'introduction de l'ensemble boitier- élément comporte un support sur lequel sont déposées des pistes conductrices électriques (18). On introduit l'ensemble boitier-élément dans une cavité du coffre. On peut envisager d'introduire au préalable dans la cavité un dispositif élastique, tel qu'un ressort. La paroi de la cavité comprend une ou plusieurs cannelures (30), deux par exemple sur la figure 5. La présence de ces cannelures impose l'introduction de l'ensemble boitier-élément selon une orientation prédéterminée. Dans l'exemple de la figure 5, les barrettes de connexion forment un angle de +45° par rapport à la verticale. Dans cette orientation, les barrettes de connexion (5a, 5b) ne sont pas en contact avec les pistes conductrices électriques (18). L'introduction de l'ensemble boitier-élément se poursuit jusqu'à ce que l'ensemble boitier-élément arrive au contact de la paroi du coffre opposée à la face d'introduction des éléments. Pour connecter les barrettes de connexion (5a, 5b) aux pistes conductrices électriques (18), on fait effectuer à l'ensemble boitier-élément une rotation d'un angle de -45° grâce à la poignée (10) située sur le couvercle (9). Le détrompeur situé sur le tube de l'ensemble boitier-élément stoppe la rotation de l'ensemble boitier-élément dans la cavité. En fin de la rotation, l'extrémité libre des barrettes (5a, 5b) de connexion est en contact avec les pistes conductrices électriques du support (18). On fixe l'extrémité libre des barrettes de connexion avec la piste conductrice électrique par vissage, par exemple. A cette fin, la piste conductrice électrique peut comporter des points de perçage filetés (31). La figure 6 représente l'orientation des barrettes de connexion après mise en connexion électrique des barrettes de connexion avec les pistes conductrices électriques du support. Dans la position de la figure 6, l'élément est en contact électrique avec les éléments voisins.
Partant de la position illustrée à la figure 6, on peut extraire l'ensemble boitier-élément, en faisant effectuer à l'ensemble boitier-élément une rotation d'un angle de +45°, ce qui a pour effet de replacer les barrettes de connexion dans la position illustrée à la figure 5. L'ensemble boitier- élément peut être retiré de sa cavité.
L'introduction d'ensembles boitier-élément dans une des cavités du coffre peut être répétée jusqu'à ce que chaque cavité du coffre reçoive un ensemble boitier-élément. Lorsque toutes les cavités du coffre ont reçu un ensemble boitier-élément, on met éventuellement en place une face avant telle que décrite ci-avant.
L'invention présente les avantages suivants :
- La structure de l'ensemble boitier-élément permet d'isoler individuellement chaque élément du module. Il suffit simplement de dévisser l'extrémité des barrettes de connexion connectée à une piste conductrice électrique pour isoler électriquement l'élément. Il n'est donc plus nécessaire de démonter la totalité de la piste conductrice électrique (« busbar ») pour effectuer le remplacement d'un élément. Les opérations de manutention du module s'en trouvent donc facilitées.
- Le couvercle du boîtier et le tube de l'ensemble boitier-élément sont généralement fabriqués dans un matériau isolant électrique. Ceci permet de réduire le risque d'exposition d'un opérateur à des parties de l'élément sous polarisation. L'opérateur ne manipule pas directement l'élément avec la main, mais par l'intermédiaire du couvercle de boîtier ou du tube. Le transport manuel d'un élément se fait donc dans des conditions de sécurité accrue.
- Comme il est possible de ne remplacer qu'un élément à la fois, l'invention permet d'éviter de mettre au rébus la totalité du module alors qu'un seul élément est défaillant. L'invention permet donc de réduire le gaspillage.
- Les modules de l'art antérieur ne permettent pas le retrait des éléments individuellement. Par conséquent, un opérateur désirant retirer un module implanté dans une baie doit présenter des capacités physiques suffisantes pour supporter le poids total du module lors de son retrait, c'est-à- dire le poids du coffre et le poids des éléments qu'il contient. L'invention permet de retirer les éléments un à un. Elle permet de réduit l'effort physique requis pour retirer le module. Des variantes de l'invention sont exposées ci-après.
Dans une première variante illustrée aux figures 7 et 8, la barrette de connexion présente un profil coudé, par exemple formant un angle d'environ 90° et non un profil droit. Ce coude délimite deux parties, une première partie (5-1) plane destinée à être connectée électriquement à une borne de sortie de courant de l'élément, une seconde partie (5-2) en forme d'arc de cercle et qui est destinée à être maintenue en contact avec une piste conductrice électrique (18). Le couvercle de boîtier (9) présente la forme d'un disque. La surface de ce disque comprend une poignée (10) servant à la rotation de l'ensemble boitier-élément. Deux guides rectilignes servent à fixer la position de la partie plane (5-1) de la barrette de connexion sur le couvercle du boîtier. Chaque partie plane comprend un orifice permettant sa soudure avec l'une des deux bornes de sortie de courant de l'élément. La partie (5-2) s 'étendant à 90° de la partie plane (5-1) forme un arc de cercle. Son rayon de courbure est sensiblement égal au rayon du disque formé par le couvercle de boîtier. La partie (5-2) s'étendant à 90° sert à réaliser le contact électrique avec la piste conductrice électrique. Pour réaliser ce contact électrique, il est nécessaire que la piste conductrice électrique (18) comprenne une partie (19) s'étendant à 90° par rapport au support de piste conductrice électrique et soit en forme également d'arc de cercle. Le contact électrique peut être obtenu en vissant la partie de la barrette (5-2) en forme d'arc de cercle avec la partie de la piste conductrice électrique (19) également en forme d'arc de cercle. Ce mode de réalisation offre les avantages suivants :
- Les éléments peuvent être plus proches les uns des autres car il n'est plus nécessaire de réserver de la place sur le support (18) pour la rotation d'une barrette à profil plat.
La surface du support qui était dédiée à la rotation d'une barrette à profil plat peut être utilisée pour y installer des composants électroniques ou des fixations pour la barrette de connexion. La partie (19) s'étendant à 90° par rapport au support de piste conductrice électrique présente généralement une surface moindre que celle dédiée à la rotation d'une barrette présentant un profil plat.
Au lieu de réaliser un contact entre la barrette de connexion et la piste conductrice électrique par vissage, le maintien de ces deux pièces peut être assuré par un dispositif élastique, tel qu'une pince, dont les mâchoires maintiennent accolées la partie de la barrette de connexion et la partie de la piste conductrice électrique s'étendant toutes les deux à 90° par rapport au support (17).
Dans une troisième variante, l'une des extrémités des barrettes de connexion est directement fixée à une borne de sortie de courant. Le couvercle de boîtier ne s'intercale pas entre l'élément et les barrettes de connexion, mais il vient recouvrir l'extrémité des barrettes fixée à la borne de sortie de courant. Cette variante s'applique aussi bien au cas où la barrette a un profil droit qu'à celui où elle présente un profil coudé, par exemple à 90°. La figure 9 illustre cette variante dans le cas d'une barrette présentant un profil droit. Les bornes positive (3) et négative (4) sont chacune connectées électriquement par soudage ou vissage à une barrette (5) de connexion électrique présentant un profil droit. Le couvercle de boîtier se présente sous la forme d'un disque (9). Deux encoches (32, 33) ont été pratiquées dans l'épaisseur de ce disque. Elles permettent le passage des barrettes de connexion électrique. Ce mode de réalisation permet à l'opérateur de s'affranchir de l'étape e) du procédé de fabrication de l'ensemble boitier-élément décrit ci-avant. En effet, la barrette est fixée sur l'élément lors de sa fabrication.
Dans une quatrième variante décrite en référence à la figure 10, on insère au fond d'une cavité du coffre un dispositif élastique (21), tel qu'un ressort, avant d'y insérer l'ensemble boitier- élément (1). Le dispositif élastique exerce une force dirigée selon l'axe longitudinal de l'élément, qui tend à faire ressortir l'ensemble boitier-élément hors de sa cavité (16). Le blocage de l'ensemble boitier-élément est obtenu en insérant les barrettes de connexion électrique (5) sous la piste conductrice électrique (18). Comme la piste conductrice électrique est fixée au support, elle empêche l'éjection de l'ensemble boitier-élément hors de sa cavité. Une ou plusieurs vis (35) peuvent renforcer le contact électrique et mécanique entre la barrette de connexion électrique (5) et la piste conductrice électrique (18). Cette variante permet un meilleur maintien de l'ensemble boitier-élément dans le coffre.

Claims

REVENDICATIONS
1. Ensemble boitier-élément (1) comprenant :
a) un élément électrochimique (2) comportant un conteneur de format cylindrique et deux bornes de sortie de courant (3, 4) disposées sur une paroi de l'une des extrémités du conteneur, l'une au moins des deux bornes de sortie de courant étant électriquement connectée à une barrette de connexion électrique (5) ;
b) un boîtier (6) présentant la forme d'un tube dans lequel est logé l'élément électrochimique, le boîtier isolant électriquement l'élément électrochimique et présentant un ou plusieurs détrompeurs (7, 8) ;
c) un couvercle de boîtier (9) muni d'un moyen (10) permettant de faire effectuer à l'élément électrochimique un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal.
2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel un matériau isolant thermique (11) est disposé autour du conteneur de l'élément électrochimique.
3. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le détrompeur (7) est constitué d'un ou plusieurs ergots (7a, 7b).
4. Ensemble selon la revendication 3, dans lequel le détrompeur est constitué de deux ergots (7a, 7b) situés sur la circonférence du boîtier.
5. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel le détrompeur est constitué d'une bride (8a) présentant un ou plusieurs évidements (8b).
6. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le couvercle de boîtier (9) comporte deux orifices (12, 13) servant au passage des bornes de sortie de courant (3, 4).
7. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel une des extrémités du conteneur de l'élément est obturée par un couvercle (14a) et la ou les barrettes de connexion électrique (5) sont fixées directement sur le couvercle de l'élément.
8. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la barrette de connexion électrique (5) est plane.
9. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le profil de la barrette de connexion électrique est coudé, formant par exemple un angle d'environ 90°, le coude délimitant deux parties, une première partie (5-1) plane et connectée électriquement à une borne de sortie de courant (3, 4), une seconde partie (5-2) formant un arc de cercle.
10. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le conteneur présente une extrémité (14b) obturée par une paroi présentant un amincissement adapté à être déchiré par une surpression à l'intérieur du conteneur.
11. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'élément électrochimique est de type lithium-ion.
12. Module batterie comprenant un coffre (15) comprenant une pluralité de cavités (16) recevant chacune un ensemble boitier-élément (1) selon l'une des revendications 1 à 11.
13. Module selon la revendication 12, dans lequel chaque cavité présente une paroi comportant une ou plusieurs cannelures (30) dans laquelle ou lesquelles un détrompeur (7) du boîtier (6) s'insère.
14. Module selon l'une des revendications 12 ou 13, dans lequel le coffre présente une face d'introduction des ensembles boitier-élément, ladite face d'introduction comprenant un support (17) sur lequel sont déposées des pistes conductrices électriques (18), chaque barrette de connexion électrique (5) étant en contact avec une piste conductrice électrique.
15. Module selon la revendication 14, dans lequel le profil d'une barrette de connexion électrique forme un angle d'environ 90° délimitant ainsi deux parties, une première partie (5-1) étant plane et connectée électriquement à une borne de sortie de courant de l'élément électrochimique, une seconde partie (5-2) en forme un arc de cercle et maintenue en contact avec une piste conductrice électrique (18).
16. Module selon la revendication 15, dans lequel la seconde partie (5-2) de la barrette de connexion électrique formant un arc de cercle est en contact avec une portion (19) de la piste conductrice électrique (18), ladite portion en forme d'arc de cercle s'étendant dans une direction formant un angle de 90° avec le support (17).
17. Module selon la revendication 16, dans lequel le contact entre la seconde partie de la barrette de connexion électrique formant un arc de cercle et la portion de la piste conductrice électrique est assuré par un dispositif mécanique (20).
18. Module selon l'une des revendications 12 à 14, comprenant en outre un dispositif élastique (21) placé entre un ensemble boitier-élément (1) et une paroi du coffre (15), ledit dispositif élastique assurant un maintien du ou des barrettes de connexion électrique (5) au contact d'une ou des pistes conductrices électriques (18).
19. Module selon l'une des revendications 12 à 18, dans lequel la face opposée à la face d'introduction des ensembles boitier-élément comprend une paroi ajourée (22), par exemple une grille.
20. Procédé de fabrication d'un module batterie, ledit procédé comprenant les étapes de : a) mise à disposition d'un coffre (15) comprenant une pluralité de cavités (16), chaque cavité étant destinée à recevoir un ensemble boitier-élément (1), ledit coffre présentant une face d'introduction des ensembles boitier-élément, ladite face d'introduction comprenant un support (17) sur lequel sont disposées des pistes conductrices électriques (18);
b) introduction dans une cavité d'un ensemble boitier-élément selon l'une des revendications 1 à 11 ;
c) rotation de l'ensemble boitier-élément autour de l'axe longitudinal de l'élément pour mettre en contact la ou les barrettes de connexion électrique (5) avec une ou des pistes conductrices électriques, le détrompeur (7) du boîtier servant de butée à la rotation de l'ensemble boitier- élément;
d) fixation de la ou des barrettes de connexion électrique sur la ou les pistes conductrices électriques ;
e) répétition des étapes b) à d).
21. Procédé selon la revendication 20, comprenant l'étape f) de fixation d'une face avant (23) sur le coffre, la face avant comprenant :
- un ou plusieurs moyens (24) facilitant la préhension du module, tel qu'une ou plusieurs tiges (25) disposées dans une ou plusieurs portions évidées de la face avant et fixées sur l'épaisseur de la face avant,
- deux bornes de sortie de courant positive (26) et négative (27) du module batterie, - une ou plusieurs broches de connexion (28, 29) permettant la mesure de paramètres liés au fonctionnement du module.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10622604B2 (en) * 2018-03-23 2020-04-14 Sf Motors, Inc. Integrated battery modules in electric vehicles
KR20210044114A (ko) * 2019-10-14 2021-04-22 주식회사 엘지화학 원통형 전지 및 원통형 전지 제조 방법
US11527798B2 (en) * 2020-08-26 2022-12-13 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Battery mounting mechanism
DE102021207360A1 (de) 2021-07-12 2023-01-12 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Batteriezelle, Batteriezellenadapter, System mit Batteriezelle und Batteriezellenadapter, sowie Batteriemodulzellenhalter

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1109237A1 (fr) 1999-12-13 2001-06-20 Alcatel Configuration modulaire
EP1626456A2 (fr) 2004-07-23 2006-02-15 Saft Dispositif de sécurité pour accumulateur étanche
US20090208836A1 (en) * 2006-08-11 2009-08-20 Johnson Controls - Saft Advanced Power Solutions Llc Battery with integrally formed terminal
DE102008034699A1 (de) * 2008-07-26 2010-01-28 Daimler Ag Batterie mit mehreren Batteriezellen
EP2224515A1 (fr) 2009-02-06 2010-09-01 Saft Groupe S.A. Dispositif de connexion électrique entre des générateurs électrochimiques
EP2518818A1 (fr) 2011-04-26 2012-10-31 Saft Dispositif de connexion électrique
DE102011081573A1 (de) * 2011-08-25 2013-02-28 Continental Automotive Gmbh Baukastensystem zur Herstellung eines elektrischen Energiespeichers und mit diesem Baukastensystem hergestellter elektrischer Energiespeicher
CN204651366U (zh) 2015-04-02 2015-09-16 青海零点新能源科技有限公司 一种用于锂电池组电芯的可拆卸拼装式支架

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4644244A (en) * 1985-08-30 1987-02-17 Kittelson Clifford E Battery conditioner
US5445900A (en) * 1993-08-18 1995-08-29 Invisible Fence Company, Inc. Electronic device having a removable battery pack assembly
PT1225651E (pt) * 2001-01-22 2005-05-31 Espanla Del Acumulador Tudor S Baterias de acumuladores electricos
KR100696685B1 (ko) * 2005-05-16 2007-03-20 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 모듈
JP2006325395A (ja) * 2005-05-17 2006-11-30 Milwaukee Electric Tool Corp 動力工具、バッテリ、充電器、およびそれらを動作させる方法
US7709136B2 (en) * 2005-07-01 2010-05-04 Perimeter Technologies Incorporated Battery pack assembly
WO2007134198A1 (fr) * 2006-05-11 2007-11-22 Johnson Controls- Saft Advanced Power Solutions Llc Système de batterie modulaire
KR100869803B1 (ko) * 2007-01-31 2008-11-21 삼성에스디아이 주식회사 전지 모듈
US7782607B2 (en) * 2008-02-25 2010-08-24 Stinger Industries LLC Mobile workstation having power system with removable battery configured for drop-in engagement therewith
CN102165625B (zh) * 2008-08-14 2015-11-25 江森自控帅福得先进能源动力系统有限责任公司 具有密封的放气室的电池模块
JP5919065B2 (ja) * 2012-03-30 2016-05-18 本田技研工業株式会社 電動車両における円柱型バッテリの搭載構造
US9853267B2 (en) * 2014-02-03 2017-12-26 Ursatech Ltd. Intumescent battery housing

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1109237A1 (fr) 1999-12-13 2001-06-20 Alcatel Configuration modulaire
EP1626456A2 (fr) 2004-07-23 2006-02-15 Saft Dispositif de sécurité pour accumulateur étanche
US20090208836A1 (en) * 2006-08-11 2009-08-20 Johnson Controls - Saft Advanced Power Solutions Llc Battery with integrally formed terminal
DE102008034699A1 (de) * 2008-07-26 2010-01-28 Daimler Ag Batterie mit mehreren Batteriezellen
EP2224515A1 (fr) 2009-02-06 2010-09-01 Saft Groupe S.A. Dispositif de connexion électrique entre des générateurs électrochimiques
EP2518818A1 (fr) 2011-04-26 2012-10-31 Saft Dispositif de connexion électrique
DE102011081573A1 (de) * 2011-08-25 2013-02-28 Continental Automotive Gmbh Baukastensystem zur Herstellung eines elektrischen Energiespeichers und mit diesem Baukastensystem hergestellter elektrischer Energiespeicher
CN204651366U (zh) 2015-04-02 2015-09-16 青海零点新能源科技有限公司 一种用于锂电池组电芯的可拆卸拼装式支架

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