WO2023152152A1 - Ensemble d'interconnexion élastique de cellules électrochimiques et procédé d'installation associé - Google Patents

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WO2023152152A1
WO2023152152A1 PCT/EP2023/053049 EP2023053049W WO2023152152A1 WO 2023152152 A1 WO2023152152 A1 WO 2023152152A1 EP 2023053049 W EP2023053049 W EP 2023053049W WO 2023152152 A1 WO2023152152 A1 WO 2023152152A1
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interconnection
cells
terminal
elements
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PCT/EP2023/053049
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Thomas ARDRINO
Geoffroy DE ROLAND
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Original Assignee
Automotive Cells Company SE
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    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane

Definitions

  • the present invention relates to an interconnection assembly of electrochemical cells.
  • the invention applies particularly to the manufacture of batteries for electric or hybrid vehicles.
  • An electrochemical cell comprises an electrolyte received in a closed outer casing, generally of substantially parallelepiped shape.
  • the electrochemical cell generally comprises terminals in contact with the electrolyte and fixed to the outer casing, outside of said casing.
  • the electrochemical cell comprises a stack of positive electrodes connected to each other and a stack of negative electrodes connected to each other, separated by a separator.
  • a stack of positive electrodes connected to each other and a stack of negative electrodes connected to each other, separated by a separator.
  • Such an assembly known as a "stack" is received in the outer envelope.
  • the interconnection devices used are in particular stamped metal parts that must be soldered to the terminals in order to ensure optimum electrical contact. This method does not allow non-destructive disassembly of the assembly by dissociating the cells.
  • Removable systems are also known but do not offer sufficient results in terms of mechanical strength or electrical power transmission.
  • the present invention aims to solve these problems and to provide an interconnection assembly that is simple to install and uninstall, without requiring expensive equipment.
  • the subject of the invention is an interconnection assembly of the aforementioned type, comprising a first and a second electrochemical cell, each of said first and second cells comprising an outer casing and at least one terminal arranged outside the external envelope along an axis; said assembly further comprising an interconnection device, comprising a first and a second interconnection elements; each of said first and second interconnection elements comprising an attachment surface and a contact surface.
  • each of the first and second interconnection elements is adapted to be fixed to the terminal, respectively of the first and of the second cells, in an installed configuration the interconnect assembly; so that, in said installed configuration, the contact surfaces of the first and second interconnection elements exert on each other a force according to a direction of assembly of the first and second cells, the direction of assembly being substantially perpendicular to the axis of the at least one terminal, the interconnection device thus ensuring an electrical connection between the first and second cells; and the contact surfaces are configured so that, in said installed configuration, said contact surfaces are substantially disposed in a plane forming a constrained angle with said assembly direction, said constrained angle being between 30° and 90°, preferably between 45° and 85°.
  • the interconnection assembly comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or in all technically possible combinations:
  • first and second interconnection elements further comprises a connecting zone, arranged between the fixing surface and the contact surface, said connecting zone comprising first and second consecutive curved parts, the first and second parts having concavities opposite to each other;
  • the connecting zone of at least one of the first and second interconnection elements further comprises a third curved part, consecutive to the second part, the second and third parts having concavities opposite to each other;
  • the terminal of at least one of the first and second cells has a terminal surface substantially perpendicular to the axis; and the attachment surface of at least one of the first and second interconnection elements is configured to conform to said terminal surface in the installed configuration;
  • the terminal of at least one of the first and second cells forms a projection relative to the outer envelope along the axis and comprises a side surface, parallel to said axis; and the attachment surface of at least one of the first and second interconnection elements is configured to conform to said side surface in the installed configuration;
  • each contact surface is substantially disposed in a plane forming an unconstrained angle with the corresponding fixing surface, said unconstrained angle constrained being between 30° and 90°, preferably between 45° and 85°, said unconstrained angle being less than or equal to the constrained angle.
  • the invention further relates to a method for assembling the interconnection assembly described above, comprising the following steps: fixing the fixing surface of each of the first and second interconnection elements of the device interconnection, at the terminal, respectively of the first and of the second cells; then bringing together the first and second cells in the direction of assembly, so that the contact surfaces of the first and second interconnection elements come into contact and exert a force on each other in the direction of assembly.
  • the method comprises one or more of the following characteristics:
  • the fixing of the fixing surface on the terminal is carried out by welding or brazing.
  • the invention also relates to an electrical component, of the module or battery type, comprising: a first and a second electrochemical cell; and an interconnect device; each of said first and second cells comprising an outer casing and a terminal disposed outside the outer casing along an axis; the interconnection device, comprising a first and a second interconnection elements; each of said first and second interconnection elements comprising a fixing surface and a contact surface, the fixing surface of each of the first and second interconnection elements being fixed to the terminal, respectively of the first and of the second cells; the contact surfaces of the first and second interconnection elements exerting a force on each other in an assembly direction of the first and second cells, the assembly direction being substantially perpendicular to the axis of the terminal, the interconnection device thus ensuring an electrical connection between the first and second cells; the contact surfaces being substantially arranged in a plane forming a constrained angle with said assembly direction, said constrained angle being between 30° and 90°, preferably between 45° and 85°; the electrical component being likely to result from a
  • the invention further relates to an electric vehicle comprising such an electric component.
  • FIG. 1 is a partial view, in perspective, of an interconnection assembly according to a first embodiment of the invention, in a first configuration
  • FIG. 1 is a side view of elements of the assembly of Figure 1, in a second configuration
  • FIG. 3 is a partial view, in perspective, of an interconnection assembly according to a second embodiment of the invention, in a first configuration
  • FIG. 4 is a side view of elements of the assembly of Figure 3, in a second configuration.
  • FIGS. 1 and 3 represent interconnection assemblies 10 and 110, respectively according to a first and a second embodiment of the invention.
  • the interconnection assembly 10, 110 comprises a first 12, 112 and a second 14, 114 electrochemical cells and an interconnection device 16, 116.
  • the interconnection device 16, 116 is intended to electrically connect the first 12, 112 and second 14, 114 cells, as will be described below.
  • said interconnection device is formed of one or more electrically conductive materials, preferably metallic.
  • the interconnection device is for example made of aluminum.
  • the invention is capable of electrically connecting a plurality of cells, in particular by mounting in series or in parallel.
  • the cell 12, 112 comprises an outer casing 20 and at least one first terminal 22, 122 arranged on the outer casing.
  • the cell 12, 112 further comprises a second terminal 24, 124, the first and second terminals preferably being of opposite polarities. It is considered in the present description that the second terminal 24, 124 of each cell has a shape similar to the first terminal 22, 122 of said cell.
  • the second terminals 24, 124 of the second cells 14, 114 are visible respectively in figure 1 and in figure 3.
  • each terminal 22, 24, 122, 124 extends along an axis 26 and has an end surface 27, 127, substantially perpendicular to said axis 26.
  • the end surface 27 is flat and substantially flush with the outer casing 20.
  • each terminal 22, 24 forms a small or zero projection relative to the outer casing 20 .
  • each terminal 122, 124 forms a projection relative to the outer casing 20 along the axis 26.
  • Each of said terminals 122, 124 has a side surface 128, parallel to said axis 26.
  • the side surface 128 is cylindrical of substantially square or rectangular section.
  • the side surface is cylindrical with a non-rectangular polygonal section, or alternatively with a circular or oblong section. More generally, the shape of the terminal is not limited to those shown in the figures.
  • FIGS. 1 and 3 shows one of the assemblies 10, 110 in an installed configuration of said assembly, possibly corresponding to a step for mounting an electrical component of the module or battery type, as described below.
  • the first 12, 112 and second 14, 114 cells are arranged side by side so that the first terminal 22, 122 of the first cell and the second terminal 24, 124 of the second cell are near and in facing each other, the axes 26 of said terminals being substantially parallel.
  • first and second cells are aligned along X and that the axes 26 are parallel to Z.
  • FIG. 2 and 4 shows a side view of one of the interconnect devices 16, 116 in a dissociated configuration.
  • the interconnection device 16, 116 comprises a first 30, 130 and a second 32, 132 interconnection elements.
  • the first 30 and second 32 interconnection elements are of different shapes.
  • the first 130 and second 132 interconnection elements are of identical shape.
  • Each of the first 30, 130 and second 32, 132 interconnection elements includes an attachment surface 34, 134 and a contact surface 36, 136 connected to each other.
  • each of the interconnection elements further comprises a connection zone 38, 39, 138 interposed between the fixing 34, 134 and contact 36, 136 surfaces.
  • each interconnection element 30, 32, 130, 132 is formed of a metal strip, for example made in aluminium.
  • the fixing 34, 134 and contact 36, 136 surfaces of the same interconnection element are arranged at the ends of said metal strip, on either side of the connection zone 38, 39, 138.
  • each fixing surface 34 is flat.
  • each fixing surface 134 comprises a flat central portion 140 and a flat end portion 142.
  • the central portion 140 is placed between the end portion 142 and the connecting zone 138.
  • the central 140 and end 142 portions form an angle of approximately 90°.
  • each contact surface 36, 136 is flat and inclined with respect to the fixing surface 34, 134.
  • the inclination of the contact surface 136 is considered with the central portion 140 of the attachment surface 134.
  • the fixing 34 and contact 36 surfaces of the first interconnection element 30 of the assembly 10 are located on the same face of the metal strip forming said first element.
  • the fixing 34 and contact 36 surfaces of the second interconnection element 32 of the assembly 10 are located on opposite faces of the metal strip forming said second element.
  • the fixing 134 and contact 136 surfaces of each of the first and second interconnection elements 130, 132 of the assembly 110 are located on opposite faces of the metal strip forming each of said elements.
  • the angle of inclination between the fixing and contact surfaces is an acute angle, that is to say between 0° and 90°.
  • each contact surface 36 is inclined with respect to the corresponding fixing surface 34 according to a so-called unconstrained angle.
  • the first interconnection element 30 of the assembly 10 has a first angle ⁇ between the fixing 34 and contact 36 surfaces; and the second interconnection element 32 has a second angle p between the fixing 34 and contact 36 surfaces.
  • Each of the first and second angles a, p is between 30° and 90°, preferably between 45° and 85°.
  • the first and second angles may be the same or different. In the example of Figure 2, the first angle is greater than the second angle.
  • each of the first and second interconnection elements 130, 132 of the assembly 110 has a so-called unconstrained angle y between the central portion 140 of the fixing surface 134 and the surface contact 136.
  • the angle y is between 30° and 90°, preferably between 45° and 85°.
  • the connection zone 38, 39, 138 comprises at least a first 44, 45, 144 and a second 46, 47, 146 parts, aligned with each other, the first and second parts being arranged respectively close to the surface fixing 34, 134 and close to the contact surface 36, 136.
  • each of the first and second parts has a curved shape, the concavities of said first and second parts being oriented towards opposite faces of the first 30, 130 or second 32, 132 corresponding interconnection element.
  • connection zone comprises more variations of concavities between the fixing and contact surfaces.
  • the second interconnection element 32 of the assembly 10 comprises a third curved part 49, arranged between the second part 47 and the contact surface 36, the concavity of which is oriented towards the same face as the first part 45.
  • the fixing surface 34 of at least one of the first 30 and second 32 interconnection elements is configured to marry the terminal surface 27 of a terminal 22, 24 of the first 12 or of the second 14 cell in the configuration installed of the assembly 10.
  • the first interconnection element 30 in the installed configuration, is fixed to the first terminal 22 of the first cell 12, the fixing surface 34 of said first element of interconnection matching the end surface 27 of said first terminal 22; and the second interconnection element 32 is fixed to the second terminal 24 of the second cell 14, the fixing surface 34 of said second interconnection element marrying the terminal surface 27 of said second terminal 24.
  • each of the fixing surfaces 34 of the first and second interconnection element 30, 32 therefore extends substantially along a plane (X, Y).
  • each contact surface 36 of the first and second interconnection element 30, 32 are in contact with each other, each of said contact surfaces exerting on the other surface of contact a force oriented along X. Because of this force, in the installed configuration, each contact surface 36 is inclined at the same angle ⁇ ′, called constrained angle, with respect to the fixing surface.
  • the angle a' is greater than or equal to and preferably strictly greater than each of the first angle a and second angle p of the dissociated configuration of FIG. 2.
  • “strictly greater” it is meant that the angle a' is closer of 90° than each of the first angle a and second angle p.
  • the attachment surface 134 of at least one of the first 130 and second 132 interconnection elements is configured to match the side surface 128 of a terminal 122, 124 of the first 112 or of the second 114 cell in the installed configuration of the assembly 110.
  • the first interconnection element 130 in the installed configuration, is fixed to the first terminal 122 of the first cell 112, the fixing surface 134 of said first element interconnection matching the side surface 128 of said first terminal 122; and the second interconnection element 132 is fixed to the second terminal 124 of the second cell 114, the fixing surface 134 of said second interconnection element matching the side surface 128 of said second terminal 124.
  • each fixing surface 134 respectively marry a face located in a plane (X, Z) and a face located in a plane (Y, Z) of the lateral surface 128 corresponding.
  • each contact surface 136 of the first and second interconnection element 130, 132 are in contact with each other, each of said contact surfaces exerting on the other surface of contact a force oriented along X. Because of this force, in the installed configuration, each contact surface 136 is inclined at the same angle y′, called constrained angle, with respect to the fixing surface.
  • the angle y' is greater than or equal to and preferably strictly greater than the angle y of the dissociated configuration of FIG. 4. By “strictly greater”, it is meant that the angle y' is closer to 90° than the y-angle.
  • the method concerns the production of an electrical component of the module, pack or electric battery type.
  • an electrical component comprises a plurality of cells 12, 14, 112, 114, connected two by two in series or in parallel by a plurality of interconnection devices 16, 116.
  • a first step of said method consists in fixing each first 30, 130 and each second 32, 132 interconnection element to a cell terminal 22, 24, 122, 124.
  • each fixing surface 34, 134 of the first interconnection element 30, 130 described above is fixed to the first terminal 22, 122 of the first cell 12, 112 described above; and the attachment surface 34, 134 of the second interconnection element 32, 132 described above is attached to the second terminal 24, 124 of the second cell 14, 114 described above.
  • each fixing surface 34 is fixed to the terminal surface 27 of the corresponding terminal.
  • each fixing surface 134 is fixed to the side surface 128 of the corresponding terminal.
  • the fixing is for example carried out by welding or brazing, before the assembly of the cells together. It is thus possible to provide an environment suitable for welding or brazing for the first stage of the process.
  • each terminal of the cells intended to be assembled to form the electrical component is equipped with a first 30, 130 or a second 32, 132 element of an interconnection device 16, 116.
  • a second step of said method consists in assembling together the cells thus equipped with interconnection elements, to produce the electrical component. This second step can be performed on a site other than the first step previously described.
  • first 12, 112 and second 14, 114 cells are placed facing each other, the first terminal 22, 122 of the first cell being aligned along X with the second terminal 24, 124 of the second cell.
  • the first and second cells are then brought together so that the contact surfaces 36, 136 of the first 30, 130 and second 32, 132 interconnecting elements come into contact with each other.
  • the approximation along X is continued so as to apply a force from one of the contact surfaces 36, 136 to the other.
  • the shape with multiple curvature of the connection zone 38, 39, 138 allows a spring effect: said connection zone deforms elastically, modifying the inclination between the contact zone 36, 136 and the corresponding fixing zone.
  • the angle of inclination a', y' thus approaches 90°.
  • the elastic deformation of the connecting zone 38, 39, 138 allows the contact surfaces 36, 136 to be pressed against each other with a force along X, thus ensuring good electrical contact between the first 12, 112 and second 14, 114 cells.
  • the flexibility of the assembly allows electrical contact in all circumstances.
  • the dimensions of the interconnection elements make it possible to modulate the force along X and the mechanical strength of the assembly, in order to optimize the electrical transmission.
  • the step of assembling two cells is repeated, so as to assemble in series and/or in parallel a plurality of cells equipped with interconnection elements.
  • the outer envelopes 20 of the cells are then secured together to maintain the force applied between the interconnection elements.
  • An electrical component of the module or battery type is thus obtained.

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Abstract

La présente invention concerne un ensemble (10) d'interconnexion de cellules électrochimiques, ledit ensemble comprenant deux cellules électrochimiques (12, 14), chacune comprenant une borne (22, 24); et un dispositif (16) d'interconnexion, comportant deux éléments d'interconnexion (30, 32); chaque élément comprenant une surface de fixation et une surface de contact (36). La surface de fixation de chaque élément d'interconnexion est apte à être fixée à la borne d'une cellule, dans une configuration installée; de sorte que les surfaces de contact (36) des éléments d'interconnexion exercent l'une sur l'autre un effort selon une direction d'assemblage (X); et - les surfaces de contact sont configurées de sorte que, dans ladite configuration installée, lesdites surfaces de contact soient disposées dans un plan formant un angle (α') contraint avec ladite direction d'assemblage, ledit angle contraint étant compris entre 30° et 90°.

Description

Ensemble d’interconnexion élastique de cellules électrochimiques et procédé d’installation associé
La présente invention concerne un ensemble d’interconnexion de cellules électrochimiques.
L’invention s’applique particulièrement à la fabrication de batteries de véhicules électriques ou hybrides.
Une cellule électrochimique comprend un électrolyte reçu dans une enveloppe externe fermée, en général de forme sensiblement parallélépipédique. La cellule électrochimique comprend généralement des bornes en contact avec l’électrolyte et fixées à l’enveloppe externe, à l’extérieur de ladite enveloppe.
Par exemple, la cellule électrochimique comprend un empilement d’électrodes positives reliées les unes aux autres et un empilement d’électrodes négatives reliées les unes aux autres, séparés par un séparateur. Un tel assemblage, connu sous le terme « stack », est reçu dans l’enveloppe externe.
Il est connu d’assembler, en série et/ou en parallèle, une pluralité de cellules électrochimiques afin de réaliser des modules électriques, à l’aide d’un dispositif d’interconnexion assurant un contact électrique entre les bornes de deux cellules voisines.
Les dispositifs d’interconnexion utilisés sont notamment des pièces métalliques embouties qu’il est nécessaire de souder sur les bornes afin d’assurer un contact électrique optimal. Cette méthode ne permet pas le démontage non destructif de l’ensemble en dissociant les cellules.
Des systèmes démontables sont également connus mais n’offrent pas de résultats suffisants en termes de tenue mécanique ou de transmission de puissance électrique.
La présente invention a pour but de résoudre ces problèmes et de proposer un ensemble d’interconnexion simple à installer et à désinstaller, sans nécessiter de matériel coûteux.
A cet effet, l’invention a pour objet un ensemble d’interconnexion du type précité, comprenant une première et une deuxième cellules électrochimiques, chacune desdites première et deuxième cellules comprenant une enveloppe externe et au moins une borne disposée à l’extérieur de l’enveloppe externe selon un axe ; ledit ensemble comprenant en outre un dispositif d’interconnexion, comportant un premier et un deuxième éléments d’interconnexion ; chacun desdits premier et deuxième éléments d’interconnexion comprenant une surface de fixation et une surface de contact. La surface de fixation de chacun des premier et deuxième éléments d’interconnexion est apte à être fixée à la borne, respectivement de la première et de la deuxième cellules, dans une configuration installée de l’ensemble d’interconnexion ; de sorte que, dans ladite configuration installée, les surfaces de contact des premier et deuxième éléments d’interconnexion exercent l’une sur l’autre un effort selon une direction d’assemblage des première et deuxième cellules, la direction d’assemblage étant sensiblement perpendiculaire à l’axe de l’au moins une borne, le dispositif d’interconnexion assurant ainsi une connexion électrique entre les première et deuxième cellules; et les surfaces de contact sont configurées de sorte que, dans ladite configuration installée, lesdites surfaces de contact soient sensiblement disposées dans un plan formant un angle contraint avec ladite direction d’assemblage, ledit angle contraint étant compris entre 30° et 90°, préférentiellement entre 45° et 85°.
Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, l’ensemble d’interconnexion comporte l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- au moins l’un des premier et deuxième éléments d’interconnexion comprend en outre une zone de liaison, disposée entre la surface de fixation et la surface de contact, ladite zone de liaison comprenant une première et une deuxième parties recourbées consécutives, les première et deuxième parties présentant des concavités opposées l’une à l’autre ;
- la zone de liaison de l’au moins un des premier et deuxième éléments d’interconnexion comprend en outre une troisième partie recourbée, consécutive à la deuxième partie, les deuxième et troisième parties présentant des concavités opposées l’une à l’autre ;
- la borne d’au moins l’une des première et deuxième cellules présente une surface terminale sensiblement perpendiculaire à l’axe ; et la surface de fixation d’au moins l’un des premier et deuxième éléments d’interconnexion est configurée pour épouser ladite surface terminale dans la configuration installée ;
- la borne d’au moins l’une des première et deuxième cellules forme une saillie par rapport à l’enveloppe externe selon l’axe et comprend une surface latérale, parallèle audit axe ; et la surface de fixation d’au moins l’un des premier et deuxième éléments d’interconnexion est configurée pour épouser ladite surface latérale dans la configuration installée ;
- dans une configuration dissociée dudit ensemble, en l’absence d’effort entre les premier et deuxième éléments d’interconnexion, chaque surface de contact est sensiblement disposée dans un plan formant un angle non contraint avec la surface de fixation correspondante, ledit angle non contraint étant compris entre 30° et 90°, préférentiellement entre 45° et 85°, ledit angle non contraint étant inférieur ou égal à l’angle contraint. L’invention se rapporte en outre à un procédé d’assemblage de l’ensemble d’interconnexion décrit ci-dessus, comprenant les étapes suivantes : fixation de la surface de fixation de chacun des premier et deuxième éléments d’interconnexion du dispositif d’interconnexion, à la borne, respectivement de la première et de la deuxième cellules ; puis rapprochement des première et deuxième cellules selon la direction d’assemblage, de sorte que les surfaces de contact des premier et deuxième éléments d’interconnexion entrent en contact et exercent l’une sur l’autre un effort selon la direction d’assemblage.
Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, le procédé comporte l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- l’effort entre les surfaces de contact induit une déformation élastique de la zone de liaison de l’au moins un des premier et deuxième éléments d’interconnexion ;
- la fixation de la surface de fixation sur la borne est effectuée par soudage ou brasage.
L’invention se rapporte en outre à un organe électrique, de type module ou batterie, comprenant : une première et une deuxième cellules électrochimiques ; et un dispositif d’interconnexion ; chacune desdites première et deuxième cellules comprenant une enveloppe externe et une borne disposée à l’extérieur de l’enveloppe externe selon un axe ; le dispositif d’interconnexion, comportant un premier et un deuxième éléments d’interconnexion ; chacun desdits premier et deuxième éléments d’interconnexion comprenant une surface de fixation et une surface de contact, la surface de fixation de chacun des premier et deuxième éléments d’interconnexion étant fixée à la borne, respectivement de la première et de la deuxième cellules ; les surfaces de contact des premier et deuxième éléments d’interconnexion exerçant l’une sur l’autre un effort selon une direction d’assemblage des première et deuxième cellules, la direction d’assemblage étant sensiblement perpendiculaire à l’axe de la borne, le dispositif d’interconnexion assurant ainsi une connexion électrique entre les première et deuxième cellules ; les surfaces de contact étant sensiblement disposées dans un plan formant un angle contraint avec ladite direction d’assemblage, ledit angle contraint étant compris entre 30° et 90°, préférentiellement entre 45° et 85° ; l’organe électrique étant susceptible d’être issu d’un procédé tel que décrit ci-dessus.
L’invention se rapporte en outre à un véhicule électrique comprenant un tel organe électrique.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels : - la figure 1 est une vue partielle, en perspective, d’un ensemble d’interconnexion selon un premier mode de réalisation de l’invention, dans une première configuration ;
- la figure 2 est une vue latérale d’éléments de l’ensemble de la figure 1 , dans une deuxième configuration ;
- la figure 3 est une vue partielle, en perspective, d’un ensemble d’interconnexion selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, dans une première configuration ; et
- la figure 4 est une vue latérale d’éléments de l’ensemble de la figure 3, dans une deuxième configuration.
Les figures 1 et 3 représentent des ensembles 10 et 110 d’interconnexion, respectivement selon un premier et un deuxième modes de réalisation de l’invention.
Les ensembles 10 et 110 seront décrits simultanément ci-après, les éléments communs étant désignés par les mêmes numéros de référence.
L’ensemble 10, 110 d’interconnexion comporte une première 12, 112 et une deuxième 14, 114 cellules électrochimiques et un dispositif d’interconnexion 16, 1 16.
Le dispositif d’interconnexion 16, 116 est destiné à mettre en connexion électrique les première 12, 1 12 et deuxième 14, 114 cellules, comme il sera décrit ci-après. A cet effet, ledit dispositif d’interconnexion est formé d’un ou de plusieurs matériaux électriquement conducteurs, préférentiellement métalliques. Le dispositif d’interconnexion est par exemple réalisé en aluminium.
A titre indicatif, un élément est considéré ici comme électriquement conducteur si sa conductivité électrique est supérieure à a = 0.7 * 106 S-rn"1.
D’une manière générale, l’invention est apte à mettre en connexion électrique une pluralité de cellules, notamment par un montage en série ou en parallèle.
Dans la suite de la description, il est considéré que les cellules de chaque ensemble 10, 110 sont identiques. Seule la première cellule 12, 1 12 sera décrite ci-après.
La cellule 12, 1 12 comprend une enveloppe externe 20 et au moins une première borne 22, 122 disposée sur l’enveloppe externe. Typiquement, la cellule 12, 112 comprend en outre une deuxième borne 24, 124, les première et deuxième bornes étant préférentiellement de polarités opposées. Il est considéré dans la présente description que la deuxième borne 24, 124 de chaque cellule a une forme similaire à la première borne 22, 122 de ladite cellule. Les deuxièmes bornes 24, 124 des deuxièmes cellules 14, 1 14 sont visibles respectivement sur la figure 1 et sur la figure 3.
La ou chaque borne 22, 24, 122, 124 s’étend selon un axe 26 et comporte une surface terminale 27, 127, sensiblement perpendiculaire audit axe 26. Dans le mode de réalisation de la figure 1 , la surface terminale 27 est plane et affleure sensiblement l’enveloppe externe 20. En d’autres termes, chaque borne 22, 24 forme une saillie faible ou nulle par rapport à l’enveloppe externe 20.
Dans le mode de réalisation de la figure 3, chaque borne 122, 124 forme une saillie par rapport à l’enveloppe externe 20 selon l’axe 26. Chacune desdites bornes 122, 124 comporte une surface latérale 128, parallèle audit axe 26.
Dans le mode de réalisation de la figure 3, la surface latérale 128 est cylindrique de section sensiblement carrée ou rectangulaire. En variante non représentée, la surface latérale est cylindrique de section polygonale non rectangulaire, ou encore de section circulaire ou oblongue. Plus généralement, la forme de la borne n’est pas limitée à celles représentées sur les figures.
Chacune des figures 1 et 3 montre l’un des ensembles 10, 110 dans une configuration installée dudit ensemble, correspondant éventuellement à une étape de montage d’un organe électrique de type module ou batterie, comme décrit ci-après. On considère une base orthonormée (X, Y, Z) associée à chaque ensemble 10, 1 10.
Dans la configuration installée, les première 12, 112 et deuxième 14, 114 cellules sont disposées côte à côte de sorte que la première borne 22, 122 de la première cellule et la deuxième borne 24, 124 de la deuxième cellule soient à proximité et en regard l’une de l’autre, les axes 26 desdites bornes étant sensiblement parallèles.
Dans les modes de réalisation représentés, on considère que les première et deuxième cellules sont alignées selon X et que les axes 26 sont parallèles à Z.
Le dispositif 16, 116 d’interconnexion va à présent être décrit. Chacune des figures 2 et 4 montre une vue de profil de l’un des dispositif 16, 116 d’interconnexion dans une configuration dissociée.
Le dispositif 16, 116 d’interconnexion comprend un premier 30, 130 et un deuxième 32, 132 éléments d’interconnexion. Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, les premier 30 et deuxième 32 éléments d’interconnexion sont de formes différentes. Dans le mode de réalisation des figures 3 et 4, les premier 130 et deuxième 132 éléments d’interconnexion sont de forme identique.
Chacun des premier 30, 130 et deuxième 32, 132 éléments d’interconnexion comprend une surface de fixation 34, 134 et une surface de contact 36, 136 reliées l’une à l’autre. Dans les modes de réalisation représentés, chacun des éléments d’interconnexion comprend en outre une zone de liaison 38, 39, 138 interposée entre les surfaces de fixation 34, 134 et de contact 36, 136.
Plus précisément, dans les modes de réalisation représentés, chaque élément d’interconnexion 30, 32, 130, 132 est formé d’une bande métallique, par exemple réalisée en aluminium. Les surfaces de fixation 34, 134 et de contact 36, 136 d’un même élément d’interconnexion sont disposées aux extrémités de ladite bande métallique, de part et d’autre de la zone de liaison 38, 39, 138.
Dans l’exemple des figures 1 et 2, chaque surface de fixation 34 est plane. Dans l’exemple des figures 3 et 4, chaque surface de fixation 134 comprend une portion centrale 140 plane et une portion d’extrémité 142 plane. La portion centrale 140 est disposée entre la portion d’extrémité 142 et la zone de liaison 138. Dans la configuration dissociée de la figure 4, les portions centrale 140 et d’extrémité 142 forment un angle de 90° environ.
Dans les modes de réalisation représentés, chaque surface de contact 36, 136 est plane et inclinée par rapport à la surface de fixation 34, 134. Dans l’exemple des figures 3 et 4, on considère l’inclinaison de la surface de contact 136 avec la portion centrale 140 de la surface de fixation 134.
Les surfaces de fixation 34 et de contact 36 du premier élément d’interconnexion 30 de l’ensemble 10 sont situées sur une même face de la bande métallique formant ledit premier élément. Au contraire, les surfaces de fixation 34 et de contact 36 du deuxième élément d’interconnexion 32 de l’ensemble 10 sont situées sur des faces opposées de la bande métallique formant ledit deuxième élément. De même, les surfaces de fixation 134 et de contact 136 de chacun des premier et deuxième éléments d’interconnexion 130, 132 de l’ensemble 110 sont situées sur des faces opposées de la bande métallique formant chacun desdits éléments. Cependant, pour des raisons d’homogénéité de la description, on considère ici que l’angle d’inclinaison entre les surfaces de fixation et de contact est un angle aigu, c’est-à-dire compris entre 0° et 90°.
Dans la configuration dissociée de la figure 2, chaque surface de contact 36 est inclinée par rapport à la surface de fixation 34 correspondante selon un angle dit non contraint. Plus précisément, dans la configuration dissociée, le premier élément d’interconnexion 30 de l’ensemble 10 présente un premier angle a entre les surfaces de fixation 34 et de contact 36 ; et le deuxième élément d’interconnexion 32 présente un deuxième angle p entre les surfaces de fixation 34 et de contact 36. Chacun des premier et deuxième angles a, p est compris entre 30° et 90°, préférentiellement entre 45° et 85°. Les premier et deuxième angles peuvent être identiques ou différents. Dans l’exemple de la figure 2, le premier angle est supérieur au deuxième angle.
De même, dans la configuration dissociée de la figure 4, chacun des premier et deuxième élément d’interconnexion 130, 132 de l’ensemble 110 présente un angle y dit non contraint entre la portion centrale 140 de la surface de fixation 134 et la surface de contact 136. L’angle y est compris entre 30° et 90°, préférentiellement entre 45° et 85°. La zone de liaison 38, 39, 138 comporte au moins une première 44, 45, 144 et une deuxième 46, 47, 146 parties, alignées l’une avec l’autre, les première et deuxième parties étant disposées respectivement proche de la surface de fixation 34, 134 et proche de la surface de contact 36, 136. Comme visible sur les figures 1 à 4, chacune des première et deuxième parties a une forme recourbée, les concavités desdites première et deuxième parties étant orientées vers des faces opposées du premier 30, 130 ou du deuxième 32, 132 élément d’interconnexion correspondant.
De manière optionnelle, la zone de liaison comporte davantage de variations de concavités entre les surfaces de fixation et de contact. Par exemple, le deuxième élément d’interconnexion 32 de l’ensemble 10 comprend une troisième partie 49 recourbée, disposée entre la deuxième partie 47 et la surface de contact 36, dont la concavité est orientée vers la même face que la première partie 45.
Le dispositif 16 d’interconnexion des figures 1 et 2 et l’ensemble 10 de la figure 1 vont à présent être décrits plus précisément.
La surface de fixation 34 d’au moins l’un des premier 30 et deuxième 32 éléments d’interconnexion est configurée pour épouser la surface terminale 27 d’une borne 22, 24 de la première 12 ou de la deuxième 14 cellule dans la configuration installée de l’ensemble 10. Dans l’exemple de la figure 1 , dans la configuration installée, le premier élément d’interconnexion 30 est fixé à la première borne 22 de la première cellule 12, la surface de fixation 34 dudit premier élément d’interconnexion épousant la surface terminale 27 de ladite première borne 22 ; et le deuxième élément d’interconnexion 32 est fixé à la deuxième borne 24 de la deuxième cellule 14, la surface de fixation 34 dudit deuxième élément d’interconnexion épousant la surface terminale 27 de ladite deuxième borne 24.
Dans la configuration installée de la figure 1 , chacune des surfaces de fixation 34 des premier et deuxième élément d’interconnexion 30, 32 s’étend donc sensiblement selon un plan (X, Y).
Par ailleurs, dans la configuration installée de la figure 1 , les surfaces de contact 36 des premier et deuxième élément d’interconnexion 30, 32 sont au contact l’une de l’autre, chacune desdites surfaces de contact exerçant sur l’autre surface de contact un effort orienté selon X. En raison de cet effort, dans la configuration installée, chaque surface de contact 36 est inclinée selon un même angle a’, dit angle contraint, par rapport à la surface de fixation. L’angle a’ est supérieur ou égal et de préférence strictement supérieur à chacun des premier angle a et deuxième angle p de la configuration dissociée de la figure 2. Par « strictement supérieur », on entend que l’angle a’ est plus proche de 90° que chacun des premier angle a et deuxième angle p. Le dispositif 116 d’interconnexion des figures 3 et 4 et l’ensemble 110 de la figure 3 vont à présent être décrits plus précisément.
La surface de fixation 134 d’au moins l’un des premier 130 et deuxième 132 éléments d’interconnexion est configurée pour épouser la surface latérale 128 d’une borne 122, 124 de la première 1 12 ou de la deuxième 114 cellule dans la configuration installée de l’ensemble 110. Dans l’exemple de la figure 3, dans la configuration installée, le premier élément d’interconnexion 130 est fixé à la première borne 122 de la première cellule 112, la surface de fixation 134 dudit premier élément d’interconnexion épousant la surface latérale 128 de ladite première borne 122 ; et le deuxième élément d’interconnexion 132 est fixé à la deuxième borne 124 de la deuxième cellule 1 14, la surface de fixation 134 dudit deuxième élément d’interconnexion épousant la surface latérale 128 de ladite deuxième borne 124.
Plus précisément, la portion centrale 140 et la portion d’extrémité 142 de chaque surface de fixation 134 épousent respectivement une face située dans un plan (X, Z) et une face située dans un plan (Y, Z) de la surface latérale 128 correspondante.
Par ailleurs, dans la configuration installée de la figure 3, les surfaces de contact 136 des premier et deuxième élément d’interconnexion 130, 132 sont au contact l’une de l’autre, chacune desdites surfaces de contact exerçant sur l’autre surface de contact un effort orienté selon X. En raison de cet effort, dans la configuration installée, chaque surface de contact 136 est inclinée selon un même angle y’, dit angle contraint, par rapport à la surface de fixation. L’angle y’ est supérieur ou égal et de préférence strictement supérieur à l’angle y de la configuration dissociée de la figure 4. Par « strictement supérieur », on entend que l’angle y’ est plus proche de 90° que l’angle y.
Un procédé d’assemblage de l’ensemble 10, 110 d’interconnexion décrit ci-dessus va maintenant être décrit.
Le procédé concerne la réalisation d’un organe électrique de type module, pack ou batterie électrique. Un tel organe électrique comprend une pluralité de cellules 12, 14, 112, 114, reliées deux à deux en série ou en parallèle par une pluralité de dispositifs 16, 116 d’interconnexion.
Une première étape dudit procédé consiste à fixer chaque premier 30, 130 et chaque deuxième 32, 132 élément d’interconnexion à une borne 22, 24, 122, 124 de cellule.
En particulier, la surface de fixation 34, 134 du premier élément d’interconnexion 30, 130 décrit ci-dessus est fixée à la première borne 22, 122 de la première cellule 12, 1 12 décrite ci-dessus ; et la surface de fixation 34, 134 du deuxième élément d’interconnexion 32, 132 décrit ci-dessus est fixée à la deuxième borne 24, 124 de la deuxième cellule 14, 114 décrite ci-dessus. Dans le cas de l’ensemble 10 de la figure 1, chaque surface de fixation 34 est fixée à la surface terminale 27 de la borne correspondante. Dans le cas de l’ensemble 110 de la figure 3, chaque surface de fixation 134 est fixée à la surface latérale 128 de la borne correspondante.
La fixation est par exemple réalisée par soudage ou brasage, avant l’assemblage des cellules entre elles. Il est ainsi possible de prévoir un environnement adapté au soudage ou au brasage pour la première étape du procédé.
D’autres solutions de fixation sont envisageables, par exemple, une fixation par clippage de la surface de fixation 134 sur la surface latérale 128 de la borne correspondante.
De préférence, pour des cellules 12, 14, 112, 114 comprenant chacune deux bornes, chaque borne des cellules destinées à être assemblées pour réaliser l’organe électrique est équipée d’un premier 30, 130 ou d’un second 32, 132 élément d’un dispositif 16, 116 d’interconnexion.
Une deuxième étape dudit procédé consiste à assembler entre elles les cellules ainsi équipées d’éléments d’interconnexion, pour réaliser l’organe électrique. Cette deuxième étape peut être effectuée sur un autre site que la première étape précédemment décrite.
En particulier, les première 12, 112 et deuxième 14, 114 cellules sont placées en vis-à-vis, la première borne 22, 122 de la première cellule étant alignée selon X avec la deuxième borne 24, 124 de la deuxième cellule. Les première et deuxième cellules sont ensuite rapprochées l’une de l’autre de sorte que les surfaces de contact 36, 136 des premiers 30, 130 et deuxième 32, 132 éléments d’interconnexion entrent en contact l’une avec l’autre. Le rapprochement selon X est poursuivi de sorte à appliquer un effort de l’une des surfaces de contact 36, 136 sur l’autre. La forme à multiple courbure de la zone de liaison 38, 39, 138 permet un effet ressort : ladite zone de liaison se déforme élastiquement, modifiant l’inclinaison entre la zone de contact 36, 136 et la zone de fixation correspondante. De préférence, sous contrainte mécanique, l’angle d’inclinaison a’, y’ se rapproche ainsi de 90°.
La déformation élastique de la zone de liaison 38, 39, 138 permet aux surfaces de contact 36, 136 d’être plaquées l’une contre l’autre avec un effort selon X, assurant ainsi un bon contact électrique entre les première 12, 112 et deuxième 14, 114 cellules. La flexibilité de l’assemblage permet un contact électrique en toutes circonstances.
Les dimensions des éléments d’interconnexion, notamment leur épaisseur, permettent de moduler l’effort selon X et la tenue mécanique de l’ensemble, pour optimiser la transmission électrique. L’étape d’assemblage de deux cellules est répétée, de sorte à assembler en série et/ou en parallèle une pluralité de cellules équipées d’éléments d’interconnexion.
Les enveloppes externes 20 des cellules sont ensuite solidarisées entre elles pour maintenir l’effort appliqué entre les éléments d’interconnexion. Un organe électrique de type module ou batterie est ainsi obtenu.
Une telle étape d’assemblage des cellules est facile à réaliser ; les cellules peuvent en outre être facilement dissociées si l’une desdites cellules de l’organe électrique doit être remplacée. Nomenclature :
Figure imgf000012_0001

Claims

REVENDICATIONS
1. Ensemble (10, 110) d’interconnexion de cellules électrochimiques pour véhicule électrique ou hybride, ledit ensemble comprenant une première (12, 112) et une deuxième (14, 1 14) cellules électrochimiques, chacune desdites première et deuxième cellules comprenant une enveloppe externe (20) et au moins une borne (22, 24, 122, 124) disposée à l’extérieur de l’enveloppe externe selon un axe ; ledit ensemble comprenant en outre un dispositif (16, 116) d’interconnexion, comportant un premier (30, 130) et un deuxième (32, 132) éléments d’interconnexion ; chacun desdits premier et deuxième éléments d’interconnexion comprenant une surface de fixation (34, 134) et une surface de contact (36, 136), la surface de fixation de chacun des premier et deuxième éléments d’interconnexion étant apte à être fixée à la borne (22, 24, 122, 124), respectivement de la première et de la deuxième cellules, dans une configuration installée de l’ensemble d’interconnexion ; de sorte que, dans ladite configuration installée, les surfaces de contact (36, 136) des premier et deuxième éléments d’interconnexion exercent l’une sur l’autre un effort selon une direction d’assemblage (X) des première et deuxième cellules, la direction d’assemblage étant sensiblement perpendiculaire à l’axe de l’au moins une borne, le dispositif d’interconnexion assurant ainsi une connexion électrique entre les première et deuxième cellules; les surfaces de contact étant configurées de sorte que, dans ladite configuration installée, lesdites surfaces de contact soient sensiblement disposées dans un plan formant un angle (a’, y’) contraint avec ladite direction d’assemblage, ledit angle contraint étant compris entre 30° et 90°, préférentiellement entre 45° et 85° ; l’ensemble d’interconnexion étant caractérisé en ce qu’au moins l’un des premier et deuxième éléments d’interconnexion comprend en outre une zone de liaison (38, 39, 138), disposée entre la surface de fixation et la surface de contact, ladite zone de liaison comprenant une première (44, 45, 144) et une deuxième (46, 47, 146) parties recourbées consécutives, les première et deuxième parties présentant des concavités opposées l’une à l’autre.
2. Ensemble (10) d’interconnexion selon la revendication 1 , dans lequel la zone de liaison (39) de l’au moins un (32) des premier et deuxième éléments d’interconnexion comprend en outre une troisième partie (49) recourbée, consécutive à la deuxième partie, les deuxième et troisième parties présentant des concavités opposées l’une à l’autre.
3. Ensemble (10) d’interconnexion selon l’une des revendications précédentes, dans lequel : la borne (22, 24) d’au moins l’une des première et deuxième cellules présente une surface terminale (27) sensiblement perpendiculaire à l’axe ; et la surface de fixation (34) d’au moins l’un des premier et deuxième éléments d’interconnexion est configurée pour épouser ladite surface terminale dans la configuration installée.
4. Ensemble (110) d’interconnexion selon l’une des revendications précédentes, dans lequel : la borne d’au moins l’une des première et deuxième cellules forme une saillie par rapport à l’enveloppe externe selon l’axe et comprend une surface latérale (128), parallèle audit axe ; et la surface de fixation (134) d’au moins l’un des premier et deuxième éléments d’interconnexion est configurée pour épouser ladite surface latérale dans la configuration installée.
5. Ensemble (10, 110) d’interconnexion selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, dans une configuration dissociée dudit ensemble, en l’absence d’effort entre les premier et deuxième éléments d’interconnexion, chaque surface de contact (36, 136) est sensiblement disposée dans un plan formant un angle (a, p, y) non contraint avec la surface de fixation (34, 134) correspondante, ledit angle non contraint étant compris entre 30° et 90°, préférentiellement entre 45° et 85°, ledit angle non contraint étant inférieur ou égal à l’angle contraint (a , y’).
6. Procédé d’assemblage de l’ensemble (10, 110) d’interconnexion selon l’une des revendications précédentes, comprenant les étapes suivantes : fixation de la surface de fixation (34, 134) de chacun des premier (30, 130) et deuxième (32, 132) éléments d’interconnexion du dispositif d’interconnexion, à la borne (22, 24, 122, 124), respectivement de la première et de la deuxième cellules ; puis rapprochement des première et deuxième cellules selon la direction d’assemblage (X), de sorte que les surfaces de contact (36, 136) des premier et deuxième éléments d’interconnexion entrent en contact et exercent l’une sur l’autre un effort selon la direction d’assemblage (X).
7. Procédé d’assemblage selon la revendication 6, dans lequel l’effort entre les surfaces de contact induit une déformation élastique de la zone de liaison (38, 39, 138) de l’au moins un des premier et deuxième éléments d’interconnexion.
8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, dans lequel la fixation de la surface de fixation (34, 134) sur la borne est effectuée par soudage ou brasage.
9. Organe électrique comprenant : une première (12, 112) et une deuxième (14, 114) cellules électrochimiques ; et un dispositif (16, 116) d’interconnexion ; chacune desdites première et deuxième cellules comprenant une enveloppe externe (20) et une borne (22, 24, 122, 124) disposée à l’extérieur de l’enveloppe externe selon un axe ; le dispositif (16, 116) d’interconnexion, comportant un premier (30, 130) et un deuxième (32, 132) éléments d’interconnexion ; chacun desdits premier et deuxième éléments d’interconnexion comprenant une surface de fixation (34, 134) et une surface de contact (36, 136), la surface de fixation de chacun des premier et deuxième éléments d’interconnexion étant fixée à la borne (22, 24, 122, 124), respectivement de la première et de la deuxième cellules ; les surfaces de contact (36, 136) des premier et deuxième éléments d’interconnexion exerçant l’une sur l’autre un effort selon une direction d’assemblage (X) des première et deuxième cellules, la direction d’assemblage étant sensiblement perpendiculaire à l’axe de la borne, le dispositif d’interconnexion assurant ainsi une connexion électrique entre les première et deuxième cellules ; les surfaces de contact étant sensiblement disposées dans un plan formant un angle (a’, y’) contraint avec ladite direction d’assemblage, ledit angle contraint étant compris entre 30° et 90°, préférentiellement entre 45° et 85° ; l’organe électrique étant susceptible d’être issu d’un procédé d’assemblage, selon l’une des revendications 6 à 8, d’un ensemble selon l’une des revendications 1 à 5.
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