Dispositif d'Interconnexion électrique d'éléments de batterie et batterie d'accumulateurs pourvue d'un tel dispositif
Domaine technique
La présente invention concerne un dispositif d'interconnexion d'éléments de batterie et une batterie équipée d'un tel dispositif.
Les éléments de batterie sont des accumulateurs d'énergie électrique mis en série et/ou en paraiièle pour la formation d'une batterie d'accumulateurs. La mise en série et /ou en paraiièle des éléments de batterie permet de fournir une énergie électrique avec une tension et un courant adaptés à un équipement électrique auquel est destiné la batterie. L'interconnexion des éléments de batterie permet aussi leur recharge concomitante en énergie électrique.
La présente invention trouve des applications pour l'alimentation en énergie d'équipements électriques ou d'outils électroportatffs. Elfe trouve également des applications pour l'alimentation en énergie de véhicules iégers, tels que des tondeuses électriques ou pour l'alimentation de véhicules routiers, par exemple. De manière générale, d'invention trouve des applications pour toute batterie utilisant des éléments de batterie juxtaposes et en particulier des cellules cylindriques.
Etat de la technique antérieure
Des avancées Importantes dans le capacité des batteries électriques et la réduction de leur poids, ont généralisé l'utilisation de moteurs électriques dans des équipements ou des outils traditionnellement équipée de moteurs thermiques. Ceci est la cas, par exemple, d'équipements électriques ou d'outils teis que des tondeuses, des sécateurs, des taille-haies, des tronçonneuses ou des souffleurs. Selon les équipements ou outils considérés, la batterie peut être fixée sur l'équipement, peut être Intégrée dans le corps de l'outil, ou peut être portée à la ceinture ou au dos d'un utilisateur.
Les batteries électriques peuvent être dédiées â un outil spécifique ou peuvent être adaptables à différents outils.
Les batteries peuvent comporter des éléments de batterie standard, généralement sous la forme de cylindres, juxtaposés et reliés électriquement au moyen de conducteurs électriques d'interconnexion. D'autres formes d'élément» standards existent comme, par exemple, des formes prismatiques qui peuvent aussi être utilisées dans l'assemblage de batteries.
La qualité des contacts électriques entre les éléments de batterie et les conducteurs d'interconnexion n'est pas un paramétre critique lorsque la batterie ne doit délivrer que de faibles courants, de quelques mHilampères, par exemple. En effet, la puissance F dissipée au niveau d'un contact de résistance R pour la fourniture d'un courant I est donnée par la loi d'Ohm : P=R*I2, Ainsi, un très faible courant dissipe une puissance négligeable dans le contact même avec une résistance de contact relativement élevée. Par contre, cette puissance étant proportionnelle au carré du courant qui traverse le contact, on comprend qu'elle est rapidement très importante pour des courants forts. L'énergie perdue par des contacts de résistance élevée devient alors non négligeable. Elle augmente par ailleurs avec le nombre de contacts existant au sein de la batterie, et en raison des deux bornes, positive et négative, de chaque élément de batterie.
Ceci est le cas, par exemple, pour des batteries devant délivrer des puissances égales à 2000W, voire davantage, possédant un nombre d'éléments de batteries élevé pouvant atteindre plusieurs dizaines d'éiéments avec des courante de plusieurs ampères traversant chaque contact Ceci est encore davantage le cas pour des batteries comprenant des centaines, voire des miniers d'éléments.
Typiquement, des batteries connues constituées de 12 éléments Lithium-Ion en série et 8 éléments en parallèle, soit 96 éléments de batterie au totai, délivrant, sous une tension nominale de 44 volts, un courant total pouvant être supérieur é 45 Ampères, soit donc supérieur â 5,6 ampères au niveau de chaque contact d'élément de batterie en fonctionnement, pour une puissance de 2000 Watts.
Ainsi, pour des batteries de forte puissance, ii est nécessaire de prendre des précautions pour limiter la résistance électrique entre les zones de contact du conducteur d'interconnexion et les bornes des éléments de batterie. Un courant important traversant ces parties serait en effet, susceptible de générer un
échauffement inacceptable par effet joule si la résistance de contact est élevée, mais surtout une énergie dissipée Inutilement au détriment de l'autonomie de travail de l'outil ou de l'équipement branché sur la batterie.
Une résistance de contact particulièrement réduite peut être obtenue par un soudage électrique par point du conducteur d'interconnexion directement sur les bornes des éléments de batterie. Une soudure par point présente, en effet, une résistance de contact particulièrement feible, comprise généralement entre 0,08 et 0,13 milli-ohms.
En revanche une telle soudure a pour désavantages de posséder une faible surface de contact et d'être sensible aux vibrations et aux choce. Compte tenu du nombre importent d'éléments de batterie, dans des batteries puissantes, la multiplication des soudures par point se fait ainsi au détriment de la Habilité de la batterie. En effet les sollicitations de choc et de vibrations sur un tel ensemble conduisent à des phénomènes de fatigue au niveau des contacts générant progressivement des fissures sur les pointe de soudure. Les fissures ont tendance à provoquer une oxydation des points de soudure qui conduit, d'une part, è augmenter considérablement leur résistance de contact et, d'autre part, à induire une rupture partielle ou totale du contact Ces phénomènes peuvent rendre la batterie inopérante. Des courts-circuits dommageables peuvent également résulter des phénomènes de fatigue des contacts.
L'utilisation de batteries de forte puissance avec des contacts soudés pose ainsi problème sur des tondeuses électriques ou pour des outils exposés aux chocs et aux vibrations.
Par ailleurs les batteries à éléments de batterie soudés présentent un coût de démantèlement élevé en fin de vie, en raison de difficultés à séparer des éléments de batterie soudés.
Enfin, une combinaison de pistes conductrices en cuivre ou en aluminium et des élémente de batterie à conteneur en acier doux pose des problèmes de compatibilité pour la réalisation de soudures. Une meilleure compatibilité est obtenue avec des pistes en acier ou en nickel mais au prix d'une résistivité électrique rédhibitoire.
Une meilleure Immunité aux chocs et aux vibrations est obtenue en remplaçant le contact par soudure antre conducteurs d'interconnexion et tes bornes des éléments de batterie par un contact par pression.
Le document FR 2 920 913 montra une batterie dans laquelle des bandes d'interconnexion présentent des zones de contact maintenues contre les bornes des éléments de batterie par des moyens élastiques de pression. Il s'agit, par exemple, de languettes flexibles qui pressent les zones de contact contre les éléments de batterie.
La résistance de contact entre les bandes d'interconnexion et les éléments de batterie dépend dans ce cas de l'importance de la pression exercée sur ces parties pour les maintenir en contact.
Un contact de qualité nécessite donc des moyens à ressort de raideur élevée pour générer des forces d'appui Importantes.
Là encore, l'utilisation de ressorts puissants ne pose pas de problème lorsque le nombre d'éiéments de batterie à Irnerconnecter est faible. Elle devient en revanche problématique pour des batteries avec un grand nombre d'éiéments de batterie. En effet, la somme des forces d'appui des zones de contact sur les bornes des éléments de batterie génère un effort mécanique de réaction non négiigeable sur le bottier de la batterie qui entoure les éléments de batterie, ii est ainsi nécessaire de prévoir une structure de support et un boîtier dimensionnés pour contenir sans déformation la pression cumulée des ressorts.
Cette solution s'avère peu satisfaisante pour des batteries portées au dos ou à la ceinture d'un utilisateur. Le poids et le volume supplémentaires qu'occasionne l'adaptation du bottier de batteries aux contraintes mécaniques, va en effet â rencontre d'un objectif générai d'alléger les batteries et de les rendre compactes.
Une autre solution encore est d'utiliser des aimants permanents dans les pôles positifs et négatifs des éléments de batterie pour les connecter entre eux. A titre d'illustration on peut citer le document US2008/0220293, qui prévoit d'intégrer des aimants permanents aux pôles positif et négatif de fins éléments prismatiques de batterie. Les aimants exercent une force magnétique d'attraction qui permet un empilage d'éléments de batterie et leur connexion a un contact magnétique.. Le courant circule directement à travers l'aimant permanent, c'est-à-dire à travers un matérlau connus pour sa résistance électrique relativement élevée.
Exposé de l'Invention
La présente Invention a pour but de proposer un dispositif d'interconnexion électrique d'éléments de batterie fiable ne présentant pas les limitations des dispositifs de connexion connus.
Un autre but est de proposer un dispositif d'interconnexion électrique avec une faible résistance de contact entre des zones de contact et des éléments de batterie à connecter.
Un but est encore de proposer un dispositif d'interconnexion électrique adapté à des batteries de forte puissance, par exemple des batteries capables de délivrer une puissance de 2000 ou de 3000 watt.
Un autre but encore de l'Invention est de proposer un tel dispositif d'Interconnexion n'impliquant qu'une augmentation limitée du poids de la batterie.
Enfin, un but est de proposer un dispositif d'interconnexion présentant un coût de fabrication plus faible que les dispositifs connus, et en particulier, un coût de fabrication plus faible qu'une interconnexion par soudure.
Pour atteindre ces bute, l'invention propose un dispositif d'interconnexion électrique d'éléments de batterie comprenant au moins un ruban conducteur électrique avec au moins une zone de contact pour élément de batterie, et au moins un aimant, permanent, associé à ia zone de contact et configuré pour une application de ia zone de contact sur une borne d'un élément de batterie par interaction magnétique avec l'élément de batterie. Conformément à l'invention :
- la zone de contact du ruban présente un relief d'emboutissage du ruban, le relief d'emboutissage formant un réceptacle pour aimant,
- l'aimant est logé dans ledit réceptacle pour aimant
Un tel dispositif d'interconnexion est destiné à des éléments de batterie avec des bornes en un matériau présentant des propriétés ferromagnétiques, ou des bornes
associées à un matériau ferromagnétique, c'est-à-dire un matériau sur lequel l'aimant puisse exercer une force d'attraction.
On considère que le relief d'emboutissage forme un réceptacle pour l'aimant lorsqu'il épouse la forme d'au moins une partie de l'aimant, de manière à réaliser, avec cette partie, une jonction par complémentarité de forme ou une jonction par frottem,ents.
Dans la description qui suit, et sauf précision contraire, I est fait référence à un unique ruban conducteur et une unique zone de contact de ce ruban. On gardera toutefois à l'esprit qu'il ne s'agit que d'une simplification de Pexpoeé mais que le dispositif d'Interconnexion peut comporter une pluralité de rubans conducteurs et chaque ruban peut comporter une pluralité de zones de contact. En particulier, pour l'interconnexion des éléments d'une batterie, un nombre total de zones de contact correspondant au nombre de bornes dos éléments de batterie peut être
Grâce â la configuration de la zone de contact de l'invention, El est possible de réduire, voire d'annuler une distance d'entrefer entre l'aimant et l'élément de batterie contre lequel l'aimant appliqua la zone de contact. Il est ainsi possible de recourir à des zones de contact et des aimants de petite dimension en limitant le poids de oes aimants, et en garantissant un contact électrique satisfaisant.
En outre, l'utilisation d'un aimant pour maintenir les zones de contact confre les bornes des éléments de batterie permet de garantir un contact électrique fiable, peu sensible aux chocs et aux vibrations. En effet, de tels contacts autorisent une liberté de mouvement relative des éléments les uns par rapport aux autres en fonction des sollicitations de la batterie tout en maintenant le contact au niveau des zones de contact.
Le relief de la zone de contact est formé d'une seule pièce par emboutissage du ruban. L'emboutissage peut avoir lieu, par exemple, au moyen d'une matrice et d'un poinçon adaptés au relief, et à la taille de l'aimant devant prendre place dans le réceptacle formé par le relief.
De manière préférentielle, chaque zone de contact peut comporter un ajourage entouré par une surface de contact électrique. L'ajourage peut se présenter, par exemple, sous la forme d'un simple trou, pratiqué dans le ruban conducteur au milieu de la zone de contact Ce trou peut être formé au moment de l'emboutissage du relief, par une extrémité du poinçon traversant le ruban conducteur.
Outre de réduire davantage encore l'entrefer entre l'aimant et la borne de l'élément batterie contre lequel la zone de contact est appliquée, notamment lorsque la borne est convexe, l'ajourage de la zone de contact permet de procurer un contact à points multiples. On considère que le contact est à pointe multiples lorsque ta surface de la borne d'un élément de batterie, qui présente généralement une certaine convexité, vient en contact avec la zone de contact non pas en un point unique mais en une pluralité de pointe, par exemple une couronne de points entourant l'ajourage. Il en résuite une plus faible résistance électrique de contact
Selon une particularité intéressante de l'Invention, le dispositif peut comporter en outre, pour chaque zone de contact, un guide de flux magnétique associé à l'aimant permanent Le guide de flux magnétique, sans augmenter considérablement le poids du dispositif d'interconnexion permet de canaliser les lignes de flux magnétique de l'aimant et de renforcer son action sur les éléments de batterie. Un meilleur appui des zones de contact sur les éléments de batteries est ainsi obtenu, de môme qu'une plus faible réslstanos électrique de contact Des aimants de plus petite taille et plus légers peuvent aussi être mis en œuvre.
Par ailleurs, le dispositif d'interconnexion peut encore comporter, pour chaque zone de contact, une armature de sertissage de l'aimant sur le relief d'emboutissage. L'armature de sertissage est disposée de préférence autour du réceptacle pour aimant que constitue le relief d'emboutissage. L'armature de sertissage permet ainsi de garantir un bon maintien de l'aimant dans son logement et donc un bon contact électrique, en déprt de chocs ou de vibrations que pourrait subir la batterie électrique.
De manière avantageuse, l'armature de sertissage peut constituer le guide de flux magnétique. Cette caractéristique permet de simplifier le sertissage et d'aiiéger le dispositif d'icteroonnexion.
Selon une réalisation particulière du dispositif de l'invention, l'aimant peut présenter une forme cylindrique, et l'armature de sertissage peut être un anneau coaxial à l'aimant et entourant l'aimant. Plus précisément une partie du ruban qui forme le réceptacle pour l'aimant, peut être intercalée entre i'armature de sertissage et l'aimant, pour le sertissage de i'aimant dans son réceptacle.
L'armature de sertissage, en particulier lorsqu'elle forme un guide de flux magnétique, peut encore se présenter sous la forme d'une capsule ou d'un "pot" recouvrant l'un des pôles de i'aimant permanent Cette forme de réalisation permet de renforcer encore davantage l'action de i'aimant.
De manière particulièrement avantageuse, la zone de contact peut ôtre configurée pour s'étendre sensiblement selon un plan de connexion et au moins l'un de i'aimant et du guide de flux magnétique peut être disposé pour affleurer au plan de connexion.
Cette configuration présente la particularité d'annuler l'entrefer entre i'aimant ou le guide de fiux magnétique, et la borne de l'élément de batterie sur lequel est appliquée la zone de contact.
La réduction, voire l'annulation de l'entrefer permet de maximiser les forces d'attraction de l'aimant et d'augmenter la pression de contact qu'exerce l'aimant II en résufte une résistance de contact électrique plus faible et une possibilité d'utiliser des aimants plus petits et plus légers.
Le guide de fiux magnétique peut être, de préférence, l'un parmi un guide en fer doux et un guide aimanté. S'il s'agit d'un guide aimanté, son action se conjugue à celle de i'aimant, tout en renforçant ceile de Calmant
Contrairement aux dispositifs connus, le ruban conducteur du dispositif d'interconnexion de l'Invention n'a besoin de présenter aucune propriété élastique, ni aucun effet de ressort, pour appliquer les zones de contact sur les éléments de batterie. L'application est simplement due aux forces magnétiques. Ainsi, et de
manière avantageuse te ruban conducteur électrique peut comporter un ruban de cuivre ou être constitué par un ruban de cuivre mince et léger. Selon d'autres possibilités le ruban peut être réalisé en une matière présentant de faibles caractéristiques magnétiques et surtout une très faible résistivité de façon à limiter Ees pertes d'énergie à la fois au niveau des zones de contact mais aussi dans le ruban connecteur, il peut être ainsi réalisé dans des matières métalliques telles que l'argent, l'aluminium, l'or, ou d'autres substrats non magnétiques de résistivité plus Importante, tels que le nickel ou le laiton, maïs préférentiellement recouverts d'or, d'argent, de cuivre ou d'aluminium.
Le cuivre, présente la particularité d'une excellente conductibilité électrique. Le ruban conducteur peut donc être fin tout en conservant une faible résistance électrique. Le ruban conducteur électrique peut présenter, par exemple, une épaisseur comprise entre 50 et 200 micromètres. La finesse du ruban le rend également facilement déformable et ductile pour accompagner la mise en contact de la zone de contact avec une borne d'un élément de batterie sans exercer de force de rappel susceptible de s'opposer à l'action de l'aimant,
ii en résulte un contact fiable avec une résistance électrique faible.
Le ruban conducteur électrique peut encore présenter un plaquage en argent. Le plaquage en argent peut présenter une épaisseur de l'ordre de 2 micromètres, par exemple.
Selon une réalisation particulière du ruban conducteur électrique, celui-ci peut présenter une forme de bande allongée avec une pluralité d'appendices transverses et sensiblement copianaires, chaque appendice étant pourvu d'une zone de contact. Une telle conformation du ruban s'avère adapté en particulier à des éléments de batterie disposes selon une matrice régulière.
L'invention concerne également une batterie d'accumulateurs électriques comprenant une pluralité d'éléments de batterie présentant des bornes de connexion et au moins un dispositif d'interconnexion, tel que décrit ci-dessus, et reliant entre elles des bornes des éléments de batterie.
Selon une possibilité de réalisation de la batterie, celle-ci peut comporter au moins un plan de connexion, chaque élément de la batterie présentant une borne située dans le plan de connexion. Dans ce cas, le dispositif d'Interconnexion électrique
reile, entre-elles, des bornes de plusieurs éléments de batterie situées dans le plan de connexion.
Lorsque les éléments de batterie se présentent sous la forme de barreaux dont chaque extrémité forme une borne électrique, la batterie peut présenter deux plans de connexions dans lesquels se situent respectivement les bornes électriques opposées de chaque élément de batterie.
Dans ce cas, et selon une possibilité de réalisation de la batterie de l'Invention, les éléments de batterie peuvent être des éléments cylindriques s'étendant perpendiculairement aux plans de connexion.
La batterie peut encore comporter au moins un isolateur électrique présentant des ajourages associés à des bornes des éléments de batterie. Dans ce cas,
- le dispositif d'interconnexion électrique peut présenter un ruban conducteur électrique s'étendant pour l'essentiel selon un plan de ruban, le plan de ruban étant sensiblement parallèle au plan de connexion,
- le dispositif d'interconnexion peut présenter une pturaiité de zones de contact, les zones de contact faisant saillie sur le plan de ruban en direction du plan de connexion,
- pour chaque zone de contact, au moins l'un du relief d'emboutissage, d'un aimant logé dans un réceptacle formé par le relief d'emboutissage, et d'un guide de flux magnétique associé à l'aimant, peuvent venir m contact avec une borne d'un élément de batterie dans le plan de connexion, en s'étendent respectivement à travers fun des ajourages de l'isolateur électrique.
Dans ce mode de réalisation, le plan de connexion et le plan du ruban conducteur électrique formant le dispositif d'Interconnexion sont décalés d'une distance égale ou iégérement supérieure à l'épaisseur de l'isolateur électrique. Ainsi, seules les zones de contact en relief atteignent les bornes de éléments de batterie, sans risque de court-circuit, y compris lors d'une déformation accidentelle du ruban conducteur du dispositif de connexion.
L'isolateur peut comporter une plaque de matérlau isolant électrique, la plaque de matérlau isolant électrique s'étendant entre le plan de mban et le plan de connexion, il peut en particulier se présenter sous la forme d'une plaque de
matière plastique dent les ajourages sont adapte aux formas et dimensions des reliefs d'emboutissage des zones de contact ou des guides de flux magnétiques dont sont pourvues les zones de contact
Dans une configuration particuiÎàre de fa batterie, présentant un premier plan de connexion et un deuxième plan de connexion, le deuxième plan de connexion étant opposé au premier plan de connexion et sensiblement paraliéle au premier plan de connexion, chaque élément de batterie peut présenter, comme évoqué précédemment, une première borne située dans le premier plan de connexion et une deuxième borne située dans le deuxième plan de connexion. Dans ce cas, au moins un dispositif d'Interconnexion électrique peut être associé à chacun du premier plan de connexion et du deuxième plan de connexion, chaque dispositif d'interconnexion rellant entre-elles des bornes de plusieurs éléments de batterie situées dans le premier plan de connexion, respectivement dans le deuxième plan
D'autres caractéristiques et avantages de l'Invention rassortent de la description qui suit, en références aux figures des dessins. Cette description est donnée à titre purement iliustratif et non limitatif.
Brève description des figures
La figure 1, est une illustration très simplifiée d'une partie de batterie électrique conforme à l'invention et utilisant un dispositif d'interconnexion conforme à l'invention.
La figure 2 est une section d'une partie d'un dispositif d'Interconnexion conforme â l'invention.
La figure 3 est une section à caractère schématique d'une partie d'un dispositif d'interconnexion cartforme à l'invention et constituant une variante de réalisation. La figure 4 est une section à caractère schématique d'une partie d'un dispositif d'Interconnexion «informe à Plnvention et constituant une autre varlante de réalisation.
La figure 5 est une section à caractère schématique d'une partie d'un dispositif d'Irrterconnexion conforme à {'invention et constituant encore une autre varlante de réalisation,
La figure 6 est perspective d'un dispositif d'interconnexion conforme à l'invention. La figure 7 est un éclaté montrant une batterie électrique conforme à l'invention et utilisant des dispositifs d'interconnexion comparables à ceiui de la figure 6.
Les dessins des figures sont représentées en échelle libre.
Description détaillée de modes do mise en oeuvre de l'Invention.
Dans la description qui suit, des parties identiques ou similaires des différentes figures portent les mêmes références pourfacHitsr le report d'une figure à l'autre.
La figure 1 montre une batterie d'accumulateurs 10 comprenant deux éléments de batterie 12. If s'agit par exemple d'éléments de batterie Lithium-ion au format standard 18650, Les éléments de batterie se présentent sous la forme de cylindres dont les extrémités forment respectivement une borne positive 14+ et une borne négative 14-. Les éléments de batterie 12 sont juxtaposés et les bornes positive et négative 14+ et 14- de chaque éiément de batterie sont agencées respectivement dans un premier et un deuxième plan de connexion 16a, 18b.
Les deux éléments de batterie de la figure 1, sont orientés "tète bêche" de sorte que dans chaque plan de connexion on trouve une borne positive de l'un des éléments de batterie et une borne négative de l'autre éiément de batterie. Une telle disposition des éléments de batterie se prête en particulier à leur mise en série. La figure 1 montre également un dispositif d'interconnexion 20 s'étendant dans le premier plan de connexion 16a et rellant entre elles les bornes positive et négative 14+ et 14- des deux éléments de batterie 12.
Le dispositif d'interconnexion comprend un ruban conducteur électrique 22 pourvu de deux zones de contact 30. Les zones de contact sont en contact électrique avec les bornes positive et négative 14+ et 14- des éléments de batterie dans le premier plan de connexion 16a.
On peut noter que disque zone de oorttact est pourvue d'un aiment 32, permanent, qui assure le contact mécanique de la zone de contact 30 correspondante avec une borne d'un élément de batterie. L'aimant 32 exerce des forces magnétiques d'attraction sur les bornes 14+, 14-, comprenant généralement un matérlau attiré par l'aimant, pour assurer le maintien du contact électrique entre la borne de l'élément et la zone de contact associée.
La section de la figure 2 montre une possibilité de réalisation d'une zone de contact 30 d'un dispositif d'interconnexion 20. Cette section est réalisée ici au niveau de la borne positive 14+ d'un élément de batterie 12, dans un plan longitudinal de l'élément comprenant l'axe de l'aimant 32. La section serait toutefois similaire au niveau de la borne 14- de l'élément 12. Dans la zone de contact 30, le ruban conducteur électrique 22 présente un relief d'emboutissage 34. Le relief d'emboutissage forme ici une cuvette 42 et constitue un réceptacle pour l'aimant 32. Le relief d'emboutissage est formé par emboutissage ou matriçege d'une feuille de cuivre formant le ruban conducteur 22.
Dans j'exemple de la figure 2, l'aimant présente une forme cyiindrlque, et la cuvette 42 du reiief d'emboutissage 34 présente une profondeur suffisante pour y recevoir entièrement l'aimant 32.
Le contact électrique avec la borne 14+ de i'éfément de batterie 12, partiellement représenté, se M par une partie de la zone de contact 30 correspondant au fond de la cuvette forment le reiief d'emboutissage 34. Cette partie de la zone de contact constitue une surface de contact électrique.
L'aimant 32 est maintenu dans son logement par une armature de sertissage 36 sous la forme d'une bague en acier doux. Plus précisément, la bague constitue, dans l'exemple de réalisation illustré, à la fois l'armature de sertissage et un guide de flux magnétique. La bague en acier doux perniet en effet de presser les parois latérales du logement formé par le reiief d'emboutissage 34 contre l'aimant 32. Elle permet également d'orienter les lignes de flux magnétique de l'aimant depuis une face opposée à l'élément de batterie vers l'élément de batterie.
De manière avantageuse, l'armature de sertissege, qui forme un guide de fiux magnétique, est coexiste à l'aimant 32 et entoure l'aimant.
Lorsque l'armature de sertissage 38 n'a pas de fonction de guide de flux magnétique elle peut également être réalisée en matière plastique ou en aluminium.
L'armature de sertissage 36 peut aussi être réalisée en un matérlau magnétique et constituer elle-même un aimant qui participe à l'action de l'aimant 32 logé dans le relief d'emboutissage 34,
On peut noter aussi que l'élément de batterie 12 comporte une gaine isolante 13 de faible épaisseur, dont le rôle est d'éviter des courts-circuits entre le pôle positif et le conteneur de l'élément de batterie constituant généralement le pôle négatif.
Dans le cas de le figure 2 la zone de contact 30, correspondant ici au fond de la cuvette formée par le relief d'emboutissage 34, La zone de contact s'étend selon le premier plan de connexion 18a. On peut noter qu'un bord de l'armature de sertissage 36 adjacente au plan de connexion 16a vient affleurer le plan de connexion.
Ainsi lorsque l'armature de sertissage sert de guide de flux magnétique, un entrefer entre le guide de flux magnétique et la borne 14+ de l'élément de batterie peut être nul lorsque la zone de contact 30 est appliquée contre la borne 14+. Elle réduit l'entrefer de i'aimant qui est situé lui â distance de la borne 14+, étant séparé de cette borne par te ruban conducteur 22, et améliore ainsi la force de contact entre l'aimant 32 et la borne 14+, et donc le contact entre le ruban connecteur 22 et la borne 14+ dans le plan de connexion 16a.
Dans l'exemple décrit le ruban conducteur électrique 22, est un ruban de cuivre, par exemple de cuivre C11000, d'une épaisseur de 0,1 mm, revêtu d'une couche d'argent d'une épaisseur de 2 micromètres. L'aimant est un aimant de type NdFeB nickelé qui vient se loger dans une cuvette 42 d'un dlamètre de 5 mm et d'une profondeur de 2 mm. L'armature de sertissage est une bague en acier S235 nickelée d'un dlamètre extérieur de 6,2 mm et d'une épaisseur de 2 mm.
Ces valeurs ne sont pas limitatives.
Une réalisation de la zone de contact selon la figure 2, est adaptée notamment à la mtm en contact d'une surface de contact plane de la zone de contact, avec une borne d'un élément de batterie également plane.
L'aire d'une surface de contact électrique entre la mm de contact du dispositif d'interconnexion et la borne de la batterie risque toutefois d'être limitée lorsque la surface de Ea borne 14+, 14- de l'élément de batterie 12 présente une forme légèrement bombée et convexe. Le contact risque en effet d'être limité à un point de tangence du plan de connexion 16a, 16b, avec l'apex de la borne 14+, 14- de l'élément de batterie 12.
Pour augmenter l'aire de la surface de contact, et ainsi réduire encore davantage la résistance électrique de contact, y compris pour des batteries avec des bornes qui ne sont pas parfaitement planes, une réalisation de la zone de contact conforme à la figure 3 est proposée. La figure 3 est réalisée ici de façon schématique.
La zone de contact 30 de la figure 3 est similaire à celle de la figure 1, à ceci près que la zone de contact entoure un ajourage 38 pratiqué au fond de la cuvette 42 du relief d'embœjtissage 34. L'ajourage 38 est de préférence un trou circulaire, centré de préférence au fond de la cuvette 42, pratiqué par poinçonnage et de manière concomitante avec la réalisation du relief d'emboutissage.
La présence de l'ajourage permet une répartition annulaire de la surface de contact dans la zone de contact 30, y compris lorsque la borne 14+, 14- de l'élément de batterie est légèrement bombé.
La figure 4, réalisée elle aussi de façon schématique, montre encore une autre possibilité de réalisation d'une zone de contact 30 conforme à l'invention. Le ruban conducteur électrique 22 du dispositif d'Interconnexion présente un relief d'emboutissage 34 sous la forme d'un petit manchon 44 définissant un iogement circulaire pour la réception de l'aimant 32. Le manchon 44 est formé d'une seule pièce avec le ruban conducteur électrique 22. il se dresse perpendiculairement au plan de connexion 16a, 18b, à l'opposé de la zone de contact 30, c'est à dire sur
une face du ruban conducteur électrique 22 opposée lia face du ruban venant en contact avec une borne 14+, 14- de !" élément de batterie 12.
Le sertissage de l'aimant 32 a lieu au moyen d'une armature de sertissage 36 sous la forme d'une bague de fer doux qui fait le tour du manchon 44 et qui vient serrer le manchon sur l'aimant 32, La bague de fer doux, comme pour les exemples de réalisation des figures précédentes, sert également de guide de flux magnétique.
Le contact entre le dispositif d'interconnexion 20 et une borne 14+, 14- de l'élément de batterie 12 se fait par une surface de contact annulaire de la zone de contact 30 qui entoure l'aimant
On peut noter sur la figure 4 que l'aimant 32 affleure au plan de connexion 16a, 16b défini par la surface de contact de la zone de contact 30, Cette caractéristique est particulièrement avantageuse dens la mesure où un entrefer c'est-à-dire un espacement entre l'aimant et la borne de contact de l'élément de batterie peut être très faible, voire nui. il en résuite une efficacité améliorée de l'aimant et une force d'attraction pius grande appliquant la zone de contact 30 contre l'élément de
A titre de comparaison, l'entrefer entre l'aimant 32 et une borne 14+, 14- de l'élément de batterie 12, dans les modes de réalisation des figures 2 et 3, est égal à l'épaisseur du ruban conducteur électrique 22.
Le mode de réalisation de la figure 4 permet de positionner l'aimant 32 soit à fleur d'un plan de connexion 16a, 18b de la zone de contact 30 soit en très léger retrait du plan de connexion. Un entrefer nul ou d'une épaisseur inférieure à 0,1mm peut être obtenu.
La figure 5, elle aussi réalisée de façon schématique, montre encore une autre possibilité de réalisation d'une zone de contact 30. Elle constitue une simple variante de celle de la figure 4.
Le relief d'emboutissage 34 de la zone de contact de la figure 5 est Identique è celui de la zone de contact de la figura 4. A la différence de la figure 4, toutefois, l'armature de sertissage 36 n'est pas une bague mais un pot ou une capsule de sertissage qui vient coiffer faimant 32. Dans l'exemple décrit, il s'agit d'une capsule en fer doux.
La réalisation d'une armature de sertissage mm la forme d'une capeule ou d'un pot permet de mieux canaliser encore les lignes de flux magnétiques de l'aimant vers l'élément de batterie lorsque l'armature de sertissage 36 est utilisée comme guide de flux magnétique. Par ailleurs, compte tenu d'une hauteur du manchon 44 Inférieure à celle de l'aimant l'utilisation d'une armature de sertissage sous la forme d'une capsule de profondeur déterminée, permet d'ajuster finement la position de l'aimant 32 par rapport au plan de connexion 16a, 16b, iora du
Dans l'exemple de la figure 5, l'aimant présente une face affleurant le plan de connexion 18a, 16b.
La figure 8 montre un dispositif d'interconnexion 20 conforme à l'invention et prévu pour une pluralité d'éléments de batterie. Le dispositif de la figure 6 comprend un ruban conducteur électrique 22 sous la forme d'une bande centrale 50, allongée, s'étendant selon un axe principal 62 et pourvue d'une pluralité d'appendices 54. Les appendices 54 s'étendant radlalement de part et d'autre de la bande centrale 50, et perpendiculairement à l'axe principal 52. Chaque appendice 54 est pourvu en son extrémité d'une zone de contact 30 pourvue d'un aimant 32. La configuration des zones de contact correspond, par exemple, à ceHe des figures 2 ou 3.
La figure 7 montre, sous la forme d'un éclaté, une batterie d'accumulateurs 10, conforme à l'invention, comprenant une pluralité de dispositifs d'interconnexion 20. La batterie d'accumulateurs 10 de la figure 7 comprend également une pluralité d'éléments de batterie 12 agencées ici selon une matrice régulière de 10 lignes et de 12 coionnes. Les éléments de batterie individuels 12 ont de forme cylindrique et présentent des bornes 14+, 14- en leurs extrémités. Les bornes des extrémités opposées des éléments de batterie définissent deux plans de connexion 16a, 16b. Dans une môme ligne les éléments de batterie 12 sont alternativement montées avec leur borne positive 14+ dans le premier plan de connexion 16a, respectivement dans le deuxième plan de connexion 16b, puis avec leur borne négative 14- dans le premier plan de connexion 16a, respectivement dans le deuxième plan de connexion 16b. En d'autres termes dans une même ligne les éléments de batteries successifs sont deux a deux montés tête-bêche. En
revanche, toutes les batteries dire une même colonne présentent une borne de môme polarité dans !e premier plan de connexion 18a, respectivement dans le deuxième plan de connexion 18b.
Des dispositifs d'interconnexion 20 sont prévus pour interconnecter des bornes 14+,14- d'éléments de batterie 12 dans chaque plan de connexion 16a,16b Les dispositifs, comparables à la figure 8, présentent des axes principaux 52 qui sont alignés avec les colonnes d'éiéments de batterie.
Les zones de contact 30 des dispositifs d'Interconnexion 20 présentent ici des ajourages 38 identiques à ceux de la figure 3, de manière à favoriser un contact annulaire.
Chaque dispositif dlnterconnexion 20 est prévu pour connecter en paraiidle les éléments de batterie d'une même colonne et pour connecter en série les éléments de batteries de deux colonnes consécutives. A titre d'exemple illustratif, un même dispositif d'interconnexion 20 relie entre elles toutes les bornes positives 14+ des éléments de batterie d'une colonne d'éléments de batterie et relie entre-elles toutes les bornes négatives 14- des éléments de batterie de la colonne adjacente. Le dispositif relie aussi les bornes positives 14+ des éléments de batterie d'une colonne, aux bornes négatives 14- des éléments de batterie de la colonne adjacente.
Des dispositifs d'interconnexion 20 particuliers sont montés sur les colonnes d'extrémité 1 et 12. Ils constituent les dispositifs d'Interconnexion terminaux de la batterie qui seront ensuft» relies aux bornes positive et négative de la batterie.
Les dispositifs d'interconnexion comportent des rubans conducteurs électriques 22 s'étendant selon des plans de ruban, non référencés, et parallèles aux plans de connexion 18a, 16b.
Entre les plans de ruban et les plans de connexion 16a, 16b sont respectivement agences des Isolateurs 60a, 60b. Les isolateurs se présentent sous la forme de plaques d'un matérlau isolant, par exemple en matière plastique. Ils sont percés d'une pluralité d'ajourages 62 sous le forme de trous transversaux et dlmensionnés pour recevoir le relief d'emboutissage des zones de contact 30 du
dispositif d'interconnexion, ainsi que l'aimant et rarmature de sertissage associés respectivement aux zones de contact.
Ainsi chaque zone de contact 30 de chaque dispositif d'Interconnexion est associée à un ajourage 82 d'un isolateur 60a, 60b. Lorsque la batterie est assemblée les zones de contact 30 s'étendent â travers les ajouragea 62 pour atteindre les bornes 14+, 14- des éléments de batterie 12 dans les plans de contact 16a, 16b. Les isolateurs 60a et 60b ont aussi une fonction mécanique de support et de maintien relatif des éléments les uns par rapport aux autres, et par rapport aux dispositifs d'interconnexion.
Les isolateurs 60a, 60b associés le cas échéant à la gaine isolante 13 des éiémentB de batterie 12, vislble sur lee figures 2 à 5, permettent d'éviter une mise en contact non souhaitée d'un ruban conducteur électrique 22 d'un dispositif d'interconnexion 20 avec les deux bornes d'un môme élément de batterie 12. En effet un certain nombre d'éléments de batterie connus présentent une borne négative sous la forme d'un boîtier métallique extérieur qui s'étend depuis une extrémité du corps cylindrique de l'élément de batterie jusqu'à rextrémité opposée comportant la borne positive du même élément de batterie. Les deux bornes d'un tel élément de batterie peuvent ainsi coexister dans un môme plan de connexion.
L'ensemble des éléments 12 de la batterie 10 de la figure 7 peuvent être logés dans un carter de batterie non représenté. Le carter peut être conçu de manière légère dans la mesure où il n'a pas à contenir de forces d'appui des dispositifs d'interconnexion sur hss éléments de batterie. Le maintien en place des dispositifs d'Interconnexion 20 a lieu par les forces magnétiques que les aimants 32 des zones de contact 30 exercent sur les éléments de batterie 12.
Lors de vibrations ou de chocs, les dispositifs dlnterconnexion autorisent aisément des mouvements relatifs des éléments de la batterie les uns par rapport aux autree mais aussi de faibles mouvements relatifs de glissement entre les zones de contact et les bornes des éléments de batterie, tout en maintenant le contact entre les zones de contact et les bornes, il n'y a ainsi aucun risque de fatigue au niveau du contact et donc aucun risque de rupture du contact en utilisation de la batterie. Les éléments de batterie contribuent ainsi au maintien de la cohésion de la