WO2024121484A1 - Ensemble de cellules d'un élément accumulateur d'énergie et procédé d'assemblage dudit ensemble - Google Patents

Ensemble de cellules d'un élément accumulateur d'énergie et procédé d'assemblage dudit ensemble Download PDF

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WO2024121484A1
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cell
conductive bar
cells
folded portion
assembly
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PCT/FR2023/051854
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Inventor
Frédéric Pinard
Kevin KAPPLER
Sébastien THOMASSIER
Original Assignee
Safran Electrical & Power
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    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
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    • H01M50/514—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells
    • H01M50/517—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells by fixing means, e.g. screws, rivets or bolts
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    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
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    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/557—Plate-shaped terminals

Definitions

  • TITLE Set of cells of an energy accumulator element and method of assembling said set
  • the present invention relates to the field of electrical energy accumulators such as batteries.
  • the invention relates to the electrical connection of cells, in particular so-called “pouch” cells, within a battery to form a set of cells.
  • Electrical energy accumulators include electrochemical elements or so-called “pouch” cells.
  • each of the cells includes two electrical connection tabs 2a, 3a at 2h, 3h, respectively of positive polarity and negative polarity.
  • Another solution for connecting the cells consists of assembling the cells by stamping or clinching by adding a U-shaped section piece.
  • Such a solution considerably increases the overall size of the assembly and requires sufficient passage for a tool allowing stamping the part.
  • fixation does not make it possible to dissociate the cells of the same subset without degrading it.
  • the present invention therefore aims to overcome the aforementioned drawbacks.
  • the objective of the invention is to improve the electrical connection of the cells of a set of cells of a battery in order to allow the unitary disassembly of the cells, while minimizing the impact on the total mass of the set of cells. cells and ensuring the electrical performance of the cells.
  • the subject of the invention is a set of cells of an energy accumulator element, such as a battery, comprising at least a first and a second adjacent cells each comprising two electrical connection tabs, respectively of positive polarity and polarity negative.
  • Each of the tabs of the first cell comprises a folded portion extending from said first cell towards the second cell and each of the tabs of the second cell comprises a folded portion extending from said second cell towards the first cell.
  • the assembly comprises a successive stack comprising at least one support, a first conductive bar, the folded portion of one of the connection tabs of the first cell, a second conductive bar, the folded portion of one of the connection tabs of the second cell, and a third conductive bar.
  • the set of cells comprises means for reversibly fixing said stack configured to apply a tightening force to said stack.
  • the electrical connection of the cells of a set of cells of a battery is efficient and it is possible to disassemble cells individually, for example during a maintenance operation, without affecting the mechanical integrity of the others. cells.
  • the set of cells includes a number greater than or equal to three cells arranged in parallel or in series.
  • each electrical connection tab comprises a first part extending from one end of the main portion of the corresponding cell and a folded portion extending from one end of the first part perpendicular to said first part.
  • the folded portion extends along the longitudinal axis perpendicular to the axis of extension of the cell towards the adjacent cell.
  • the folded portion of the electrical connection tab of the first cell extends along the longitudinal axis towards the second adjacent cell and the folded portion of the electrical connection tab of the second cell extends along the longitudinal axis towards the first adjacent cell.
  • the conductive tabs have, for example, a thickness of around 0.15mm.
  • the conductive tabs are, for example, made of metallic material, such as copper, aluminum, nickel. Thus, the conductive tabs are able to be bent.
  • the electrically insulating support is placed between the two adjacent cells and the first conductive bar is placed on the support.
  • the support comprises, for example, a width less than the longitudinal distance between two adjacent cells.
  • the first, second and third conductive bars are preferably made of the same material, such as for example a metallic material, such as aluminum.
  • the first, second and third conductive bars have the same electrical resistivity.
  • the second conductive bar has a thickness greater than the thickness of each of the first and third conductive bars.
  • the current supplied by the first cell is conveyed by the first and second conductive bars and the current supplied by the second cell is conveyed by the second and third conductive bars.
  • the second conductive bar carries a current coming from both the first cell and the second cell.
  • the thickness of the second conductive bar is equal to twice the thickness of each of the first and third conductive bars.
  • the temperature of the conductive bars in contact with the cells is homogenized, which makes it possible to homogenize the temperature of the cells.
  • each of the first, second and third bars comprises a hole cooperating with the reversible fixing means, said holes being coaxial to allow the passage of said fixing means.
  • the reversible fixing means comprise at least one screw means cooperating with the support.
  • the screw means is a screw cooperating with a thread made in the support.
  • the support comprises a threaded extension, for example a stud, extending into the holes of the conductive bars and cooperating with a nut.
  • Fixing the successive stack of the support, the first conductive bar, the folded portion of the connection tab of the first cell, the second conductive bar, the folded portion of the connection tab of the second cell, and the third conductive bar is produced by screwing the screws into the corresponding tapping made in the support, or by tightening the nut cooperating with the stud.
  • the pressure applied when tightening the screws or the nut allows the passage of the necessary current between the conductive bars and the tabs by deformation of said conductive bars on the tabs.
  • the reversible fixing means comprise at least two screw means each cooperating with the support.
  • the assembly further comprises spring means, for example in the form of a leaf spring, mounted between the two screw means and the third conductive bar.
  • the leaf spring comprises a first portion fixed to a first screw means secured to the supporting portions of the conductive bars, a second portion fixed to a second screw means secured to the connecting portions of the conductive bars and a central portion connecting the first and second portions.
  • the central portion rests on the third conductive bar.
  • the folded portions of the tabs of the cells each comprise a through hole cooperating with the screwing means.
  • Said through hole is coaxial with the holes made on the first, second and third bars and with the tapping or threaded stud of the support.
  • the first, second and third bars have a shape configured to connect one of the tabs of a cell with one of the tabs of an adjacent cell.
  • the cell set includes a number of cells equal to eight.
  • the first, second and third bars have an E-shape comprising a plurality of transverse support portions, each bearing on the folded portion of the tongue of the second cell and a longitudinal connection portion connecting said portions of support.
  • the number of support portions is equal to half the number of cells.
  • the number of support portions is equal to half the number of cells added to a support portion.
  • Each of the support portions of the third conductive bar may comprise a through hole cooperating with a screw.
  • each of the support portions of the first and second conductive bar can comprise a through hole, of which only two holes, cooperating with the screw.
  • the holes made on the first, second and third bars are coaxial.
  • the connecting portion of the third bar further comprises a second series of holes opening into a thread made in the support.
  • the invention relates to a method of assembling a set of cells of an energy accumulator, such as a battery, comprising at least a first and a second adjacent cell each comprising two tabs of electrical connection, respectively of positive polarity and negative polarity.
  • a first conductive bar is positioned on a support
  • a second conductive bar is positioned on the folded portion of said tongue of the first cell
  • Said reversible fixing means are configured to apply a clamping force to said stack.
  • FIG 1 is a perspective view of a set of cells of a battery according to the state of the art
  • FIG 2 is a sectional view of a set of cells according to one embodiment of the invention.
  • FIG 3 is a partial perspective view of an assembly step of the set of cells according to Figure 2;
  • FIG 4 is a perspective view of the set of cells according to Figure 2;
  • FIG 5 is a sectional view of a set of cells according to another embodiment of the invention.
  • FIG 6 is a sectional view of a set of cells according to another embodiment of the invention.
  • FIG 7 represents a flowchart of an assembly process for the cell assembly of Figure 2.
  • the X axis represents a longitudinal axis defining the stacking axis of the cells of the set of cells
  • the Y axis represents a transverse axis, extending across the width of the cells
  • the Z axis represents a vertical axis, perpendicular to the longitudinal axis X and the transverse axis Y.
  • the assembly 10 comprises, in no way limiting, two cells 1 1, 12. Alternatively, it could be envisaged that the assembly 10 comprises a number greater than or equal to three cells arranged in parallel .
  • Each cell 11, 12 comprises a main portion 11a, 12a extending along the vertical axis and two electrical connection tabs 13, 14, respectively of positive polarity and negative polarity, only one of which is visible in Figure 2.
  • Each electrical connection tab 13, 14 comprises a first part 13a, 14a extending from one end of the main portion l i a, 12a of the corresponding cell 1 1, 12 and a folded portion 13b, 14b extending from one end of the first part 13a, 14a perpendicular to said first part 13a, 14a.
  • the folded portion 13b, 14b of each connection tab extends along the longitudinal axis X towards the adjacent cell 11, 12.
  • each electrical connection tab 13 of the first cell 11 extends along the longitudinal axis X towards the second adjacent cell 12 and the folded portion 14b of each electrical connection tab 14 of the second cell 12 extends along the longitudinal axis X towards the first adjacent cell 11.
  • the assembly 10 further comprises an electrically insulating support 15 disposed between two adjacent cells 11, 12.
  • the longitudinal dimension or width along the longitudinal axis X of the support 15 is, here, less than the longitudinal distance between two adjacent cells 1 1, 12. In other words, a longitudinal clearance remains between the support 15 and each of the cells
  • the assembly 10 further comprises a first conductive bar 16 arranged on the support 15 and on which the folded portion 13b of the connection tab 13 of the first cell 1 1 rests.
  • the assembly 10 further comprises a second conductive bar 17 arranged on the folded portion 13b of the connection tab 13 of the first cell 11 and on which the folded portion 14b of the connection tab 14 of the second cell bears
  • the assembly 10 successively comprises along the vertical axis Z, the support 15, the first conductive bar 16, the folded portion 13b of the connection tab 13 of the first cell 1 1, the second conductive bar 17, the folded portion 14b of the connection tab 14 of the second cell 12, and the third conductive bar 18.
  • the current supplied by the first cell 11 is conveyed by the first and second conductive bars 16, 17 and the current supplied by the second cell 12 is conveyed by the second and third conductive bars 17, 18.
  • the first, second and third conductive bars 16, 17, 18 are preferably made of the same material, such as for example a metallic material, such as aluminum. Thus, the first, second and third conductive bars 16, 17, 18 have the same electrical resistivity.
  • the second conductive bar 17 carries a current coming from both the first cell 11 and the second cell 12.
  • the second conductive bar 17 preferably has a thickness greater than the thickness of each of the first and third conductive bars 16, 18.
  • the thickness of the second conductive bar 17 is equal to twice the thickness of each of the first and third conductive bars 16, 18.
  • the temperature of the conductive bars 16, 17, 18 in contact with the cells 1 1, 12 is homogenized, which makes it possible to homogenize the temperature of the cells 1 1, 12.
  • the first, second and third bars 16, 17, 18 have a shape configured to connect one of the tabs of a cell with one of the tabs of an adjacent cell.
  • the first, second and third bars 16, 17, 18 have an X shape, equivalent to the juxtaposition of an E shape with an inverted E shape.
  • the number of support portions is equal to half the number of cells.
  • Each of the support portions 18a, 18b, 18c, 18d of the third conductive bar 18 comprises a through hole 20a, 20b, 20c, 20d cooperating with a screw 19, forming a reversible fixing means.
  • each of the support portions of the first and second conductive bar 16, 17 comprises a through hole, of which only two holes 17a, 17b are visible in Figure 3, cooperating with the screw 19.
  • the holes made on the first , second and third bars 16, 17, 18 are coaxial.
  • the connecting portion 18a of the third bar 18 further comprises a second series of holes 21 opening into a thread (not visible in the figures) made in the support 15.
  • the support 15 comprises a threaded extension, for example a stud, extending into the holes of the conductive bars 16, 17, 18 and cooperating with a nut.
  • Fixing the successive stack of the support 15, the first conductive bar 16, the folded portion 13b of the connection tab 13 of the first cell 1 1, the second conductive bar 17, the folded portion 14b of the connection tab 14 of the second cell 12, and of the third conductive bar 18 is produced by screwing the screws 19 into the corresponding thread made in the support 15.
  • the pressure applied when tightening the screws 19 allows the passage of the necessary current between the conductive bars 16, 17, 18 and the tongues 13, 14 by deformation of said conductive bars 16, 17, 18 on the tongues 13, 14.
  • the unitary disassembly of each cell allows for reduced maintenance costs.
  • the tabs have a small thickness, for example 0.15mm, which generates an electrical stress. Folding and unfolding the folded portions of the tabs is thus facilitated.
  • Figure 5 illustrates another embodiment, in which the same elements bear the same references and which differs from the embodiment illustrated in Figures 2 to 4 only by the fact that the assembly 10 comprises a spring means 22, under the shape of a blade emerges.
  • the leaf spring 22 is mounted between two screw means 19 (screw or nut) and the third conductive bar 18.
  • the leaf spring 22 comprises a first portion 22a fixed to a first screw means 19 secured to the support portions of the conductive bars 16, 17, 18, a second portion 22b fixed to a second screw means 19 secured to the portions of connection of the conductive bars 16, 17, 18 and a central portion 22c connecting the first and the second portions 22a, 22b.
  • the central portion 22c rests on the third conductive bar 18.
  • Figure 6 illustrates another embodiment, in which the same elements bear the same references and which differs from the embodiment illustrated in Figures 2 to 4 only by the fact that the folded portions 13b, 14b of the tongues 13, 14 of the cells 1 1, 12 of the assembly 10 each comprise a through hole (not visible) cooperating with the screw means 19. Said through hole is coaxial with the holes made on the first, second and third bars 16, 17, 18 and with the tapping or threaded stud of support 15.
  • Figure 7 illustrates a method 30 for assembling the set 10 of cells of Figure 2 in which, in step 31, the first conductive bar 16 is positioned on the support 15, then, in step 32, the tongue 13 of the first cell 11 is folded onto the first conductive bar 16 until the folded portion 13b rests on said first conductive bar 16. Then, in step 33, the second conductive bar 17 is positioned on the folded portion 13b of the tongue 13 of the first cell 11 and, in step 34, the tongue 14 of the second cell 12 is folded, adj acent to the first cell 1 1, on the second conductive bar 17 until the folded portion 14b rests on said second conductive bar 17.
  • step 35 We then position, in step 35, the third conductive bar 18 on the folded portion 14b of the tongue 14 of the second cell 12.
  • step 35 we obtain a successive stack of the support 15, of the first conductive bar 16, of the folded portion 13b of the connection tab 13 of the first cell 1 1, of the second conductive bar 17, of the folded portion 14b of the connection tab 14 of the second cell 12, and of the third conductive bar 18.
  • step 36 We then proceed, in step 36, to fixing said stack via reversible fixing means, such as the screw means 19 configured to apply a tightening force to said stack.
  • reversible fixing means such as the screw means 19 configured to apply a tightening force to said stack.
  • connection of the cells is described here with reference to a connection of the cells in parallel with the connection of the negative electrodes on the one hand and the positive electrodes on the other hand.
  • a connection could be provided to connect cells in series with the connection of the negative electrodes with the positive electrodes of an adjacent cell.

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Abstract

Ensemble (10) de cellules (11, 12) d'un élément accumulateur d'énergie comprenant au moins une première et une deuxième cellules adjacentes (11, 12) comprenant chacune deux languettes de connexion électrique (13, 14), respectivement de polarité positive et de polarité négative. Chacune des languettes (13) de la première cellule (11) comprend une portion pliée (13b) s'étendant depuis ladite première cellule (11) vers la deuxième cellule (12) et chacune des languettes (14) de la deuxième cellule (12) comprend une portion pliée (14b) s'étendant depuis ladite deuxième cellule (12) vers la première cellule (11). L'ensemble (10) comprend un empilement successif comprenant un support (15), une première barre conductrice (16), la portion pliée (13b) de la languette de connexion (13) de la première cellule (11), une deuxième barre conductrice (17), la port ion pliée (14b) de la languette de connexion (14) de la deuxième cellule (12), et une troisième barre conductrice (18), l'ensemble (10) comprenant des moyens de fixation réversible (19, 22) dudit empilement configurés pour appliquer un effort de serrage audit empilement.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Ensemble de cellules d’un élément accumulateur d’énergie et procédé d’assemblage dudit ensemble
Domaine technique de l’invention
La présente invention concerne le domaine des accumulateurs d’ énergie électrique tels que des batteries.
Plus particulièrement, l’invention concerne le raccordement électrique de cellules, notamment des cellules dites « pouch », au sein d’une batterie pour former un ensemble de cellules .
Etat de la technique antérieure
Les accumulateurs d’ énergie électrique comprennent des éléments électrochimiques ou cellules dites « pouch » .
En référence à la figure 1 , l’ensemble 1 de cellules l a à Ih, ici au nombre de huit. Chacune des cellules comprend deux languettes de connexion électrique 2a, 3a à 2h, 3h, respectivement de polarité positive et de polarité négative.
Afin de raccorder les cellules entre elles, il est connu d’utiliser la soudure par laser pour relier les languettes des cellules. Toutefois, la soudure par laser n’ est pas adaptée à tous les matériaux métalliques, notamment dans le cadre d’une association d’une pièce en cuivre avec une pièce en aluminium. De plus, une telle fixation ne permet pas de dissocier les cellules d’un même sous-ensemble sans le dégrader.
Une autre solution de raccordement des cellules consiste à assembler les cellules par emboutissage ou clinchage en ajoutant une pièce de section en forme de U. Toutefois, une telle solution augmente considérablement l’ encombrement de l’ensemble et nécessite un passage suffisant pour un outil permettant l’ emboutissage de la pièce. Par ailleurs, une telle fixation ne permet pas non plus de dissocier les cellules d’un même sous-ensemble sans le dégrader.
Il est également connu d’utiliser la soudure par ultrason pour relier les cellules entre elles. Bien qu’une telle solution permette d’ être résistante mécaniquement, elle nécessite un passage suffisant pour un outil permettant la soudure. Par ailleurs, une telle fixation ne permet pas non plus de dissocier les cellules d’un même sous-ensemble sans le dégrader et peut générer des contraintes mécaniques en interne sur les cellules.
Il existe un besoin d’ optimiser le raccordement électrique des cellules au sein d’une batterie.
Exposé de l’invention
La présente invention a donc pour but de palier les inconvénients précités.
L’ objectif de l’ invention est d’ améliorer le raccordement électrique des cellules d’un ensemble de cellules d’une batterie afin de permettre le démontage unitaire des cellules, tout en minimisant l’ impact sur la masse totale de l’ ensemble de cellules et en assurant la performance électrique des cellules.
L’ invention a pour objet un ensemble de cellules d’un élément accumulateur d’ énergie, tel qu’une batterie, comprenant au moins une première et une deuxième cellules adjacentes comprenant chacune deux languettes de connexion électrique, respectivement de polarité positive et de polarité négative.
Chacune des languettes de la première cellule comprend une portion pliée s’ étendant depuis ladite première cellule vers la deuxième cellule et chacune des languettes de la deuxième cellule comprend une portion pliée s’ étendant depuis ladite deuxième cellule vers la première cellule.
L’ensemble comprend un empilement successif comprenant au moins un support, une première barre conductrice, la portion pliée d’une des languettes de connexion de la première cellule, une deuxième barre conductrice, la portion pliée d’une des languettes de connexion de la deuxième cellule, et une troisième barre conductrice.
L’ensemble de cellules comprend des moyens de fixation réversible dudit empilement configurés pour appliquer un effort de serrage audit empilement.
Ainsi, le raccordement électrique des cellules d’un ensemble de cellules d’une batterie est performant et il est possible de démonter de manière unitaire des cellules, par exemple lors d’une opération de maintenance, sans toucher à l’ intégrité mécanique des autres cellules.
Par exemple, on pourrait prévoir que l’ ensemble de cellules comprenne un nombre supérieur ou égal à trois cellules agencées en parallèle ou en série.
Avantageusement, chaque languette de connexion électrique comprend une première partie s’ étendant depuis une extrémité de la portion principale de la cellule correspondante et une portion pliée s’ étendant depuis une extrémité de la première partie perpendiculairement à ladite première partie.
Ainsi, la portion pliée s’ étend selon l’ axe longitudinal perpendiculaire à l’ axe d’ extension de la cellule vers la cellule adj acente.
En d’ autres termes, la portion pliée de la languette de connexion électrique de la première cellule s’ étend selon l’ axe longitudinal vers la deuxième cellule adj acente et la portion pliée de la languette de connexion électrique de la deuxième cellule s’ étend selon l’ axe longitudinal vers la première cellule adjacente.
Les languettes conductrices ont, par exemple, une épaisseur de l’ ordre de 0, 15mm.
Les languettes conductrices sont, par exemple, réalisées en matériau métallique, tel que du cuivre, de l’ aluminium, du nickel. Ainsi, les languettes conductrices sont aptes à être pliées.
Avantageusement, le support isolant électriquement est disposé entre les deux cellules adj acentes et la première barre conductrice est disposée sur le support.
Le support comprend, par exemple, une largeur inférieure à la distance longitudinale entre deux cellules adjacentes.
En d’ autres termes, un jeu longitudinal subsiste entre le support et chacune des cellules.
Les première, deuxième et troisième barres conductrices sont, de préférence, réalisées dans un même matériau, tel que par exemple un matériau métallique, comme de l’ aluminium.
Ainsi, les première, deuxième et troisième barres conductrices ont une même résistivité électrique.
Avantageusement, la deuxième barre conductrice présente une épaisseur supérieure à l’ épaisseur de chacune des première et troisième barres conductrices.
En effet, le courant fourni par la première cellule est véhiculé par la première et la deuxième barres conductrices et le courant fourni par la deuxième cellule est véhiculé par la deuxième et la troisième barres conductrices. Ainsi, la deuxième barre conductrice véhicule un courant provenant à la fois de la première cellule et de la deuxième cellule. Par exemple, l’ épaisseur de la deuxième barre conductrice est égale au double de l’épaisseur de chacune des première et troisième barres conductrices.
Ainsi, la température des barres conductrices en contact avec les cellules est homogénéisée, ce qui permet d’homogénéiser la température des cellules.
Avantageusement, chacune des première, deuxième et troisième barres comprend un perçage coopérant avec les moyens de fixation réversible, lesdits perçages étant coaxiaux pour permettre le passage desdits moyens de fixation.
Par exemple, les moyens de fixation réversible comprennent au moins un moyen de visserie coopérant avec le support.
Selon un mode de réalisation, le moyen de visserie est une vis coopérant avec un taraudage pratiqué dans le support.
En variante, on pourrait prévoir que le support comprenne une extension filetée, par exemple un goujon, s’ étendant dans les perçages des barres conductrices et coopérant avec un écrou.
La fixation de l’ empilement successif du support, de la première barre conductrice, de la portion pliée de la languette de connexion de la première cellule, de la deuxième barre conductrice, de la portion pliée de la languette de connexion de la deuxième cellule, et de la troisième barre conductrice est réalisé par vissage des vis dans le taraudage correspondant pratiqué dans le support, ou par serrage de l’ écrou coopérant avec le goujon.
La pression appliquée lors du serrage des vis ou de l’ écrou permet le passage du courant nécessaire entre les barres conductrices et les languettes par déformation desdites barres conductrices sur les languettes.
Selon un mode de réalisation, les moyens de fixation réversible comprennent au moins deux moyens de visserie coopérant chacun avec le support.
Selon un mode de réalisation, l’ ensemble comprend en outre un moyen de ressort, par exemple sous la forme d’une lame ressort, monté entre les deux moyens de visseries et la troisième barre conductrice.
Ainsi, la lame ressort comprend une première portion fixée à un premier moyen de visserie solidaire des portions d’ appui des barres conductrices, une deuxième portion fixée à un deuxième moyen de visserie solidaire des portions de liaison des barres conductrices et une portion centrale reliant la première et la deuxième portion. La portion centrale est en appui sur la troisième barre conductrice.
Selon un mode de réalisation, les portions pliées des languettes des cellules comprennent chacune un trou débouchant coopérant les moyens de visserie.
Ledit trou débouchant est coaxial avec les perçages pratiqués sur les première, deuxième et troisième barres et avec le taraudage ou le goujon fileté du support.
Par exemple, les première, deuxième et troisième barres ont une forme configurée pour relier une des languettes d’une cellule avec une des languettes d’une cellule adj acente.
Par exemple, l’ ensemble de cellules comprend un nombre de cellules égal à huit.
Par exemple, les première, deuxième et troisième barres ont une forme en E comprenant une pluralité de portions d’ appui transversales, chacune en appui sur la portion pliée de la languette de la deuxième cellule et une portion de liaison longitudinale reliant lesdites portions d’ appui.
De préférence, dans le cas d’un nombre de cellules pair, le nombre de portions d’ appui est égal à la moitié du nombre de cellules. Dans le cas d’un nombre de cellules impair, le nombre de portions d’ appui est égal à la moitié du nombre de cellules ajouté d’une portion d’ appui.
Chacune des portions d’ appui de la troisième barre conductrice peut comprendre un perçage traversant coopérant avec une vis.
De manière similaire, chacune des portions d’ appui des première et deuxième barre conductrice peut comprendre un perçage traversant, dont seuls deux perçages, coopérant avec la vis. Les perçages pratiqués sur les première, deuxième et troisième barres sont coaxiaux.
Par exemple, la portion de liaison de la troisième barre comprend en outre une deuxième série de perçage débouchant dans un taraudage pratiqué dans le support.
Selon un second aspect, l’invention concerne un procédé d’ assemblage d’un ensemble de cellule d’un accumulateur d’énergie, tel qu’une batterie, comprenant au moins une première et une deuxième cellules adj acentes comprenant chacune deux languettes de connexion électrique, respectivement de polarité positive et de polarité négative.
Selon le procédé d’ assemblage :
- on positionne une première barre conductrice sur un support ;
- on plie une des languettes de la première cellule sur la première barre conductrice jusqu’ à ce qu’une portion pliée de ladite languette soit en appui sur ladite première barre conductrice ;
- on positionne une deuxième barre conductrice sur la portion pliée de ladite languette de la première cellule ;
- on plie une des languettes de la deuxième cellule sur la deuxième barre conductrice jusqu’ à ce qu’une portion pliée de ladite languette soit en appui sur ladite deuxième barre conductrice ;
- on positionne une troisième barre conductrice sur la portion pliée de ladite languette de la deuxième cellule ; et
- on fixe par des moyens de fixation réversible l’ empilement successif du support, de la première barre conductrice, de la portion pliée de la languette de connexion de la première cellule, de la deuxième barre conductrice, de la portion pliée de la languette de connexion de la deuxième cellule, et de la troisième barre conductrice.
Lesdits moyens de fixation réversible sont configurés pour appliquer un effort de serrage audit empilement.
A la fin de l’ étape d’ empilement, on obtient ainsi un empilement successif du support, de la première barre conductrice, de la portion pliée de la languette de connexion de la première cellule, de la deuxième barre conductrice, de la portion pliée de la languette de connexion de la deuxième cellule, et de la troisième barre conductrice.
Brève description des dessins
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l’ invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins indexés sur lesquels :
[Fig 1 ] , est une vue en perspective un ensemble de cellules d’une batterie selon l’ état de la technique ;
[Fig 2] est une vue en coupe d’un ensemble de cellules selon un mode de réalisation de l’ invention ;
[Fig 3] est une vue partielle en perspective d’une étape d’ assemblage de l’ ensemble de cellules selon la figure 2 ;
[Fig 4] est une vue en perspective de l’ ensemble de cellules selon la figure 2 ;
[Fig 5] est une vue en coupe d’un ensemble de cellules selon un autre mode de réalisation de l’ invention ;
[Fig 6] est une vue en coupe d’un ensemble de cellules selon un autre mode de réalisation de l’ invention ; et
[Fig 7] représente un organigramme d’un procédé d’ assemblage de l’ ensemble de cellule de la figure 2.
Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation
Dans la suite de la description, on définit un repère orthonormé X, Y, Z dans lequel :
- l’ axe X représente un axe longitudinal définissant l’ axe d’ empilement des cellules de l’ ensemble de cellules ;
- l’ axe Y représente un axe transversal, s’ étendant dans la largeur des cellules ; et
- l’ axe Z représente un axe vertical, perpendiculaire à l’ axe longitudinal X et à l’ axe transversal Y.
En référence à l’ exemple illustré sur les figures 2 à 4, un ensemble 10 de cellules d’une batterie agencées en parallèle selon l’ axe longitudinal X.
Tel qu’ illustré sur la figure 2, l’ensemble 10 comprend, de manière nullement limitative, deux cellules 1 1 , 12. En variante, on pourrait prévoir que l’ ensemble 10 comprenne un nombre supérieur ou égal à trois cellules agencées en parallèle. Chaque cellule 1 1 , 12 comprend une portion principale l i a, 12a s’ étendant selon l’ axe vertical et deux languettes de connexion électrique 13, 14, respectivement de polarité positive et de polarité négative, dont une seule est visible sur la figure 2.
Chaque languette de connexion électrique 13, 14 comprend une première partie 13a, 14a s’ étendant depuis une extrémité de la portion principale l i a, 12a de la cellule correspondante 1 1 , 12 et une portion pliée 13b, 14b s’ étendant depuis une extrémité de la première partie 13a, 14a perpendiculairement à ladite première partie 13a, 14a. Ainsi, la portion pliée 13b, 14b de chaque languette de connexion s’ étend selon l’ axe longitudinal X vers la cellule adjacente 1 1 , 12.
En d’ autres termes, la portion pliée 13b de chaque languette de connexion électrique 13 de la première cellule 1 1 s’ étend selon l’ axe longitudinal X vers la deuxième cellule adjacente 12 et la portion pliée 14b de chaque languette de connexion électrique 14 de la deuxième cellule 12 s’ étend selon l’ axe longitudinal X vers la première cellule adj acente 1 1 .
Tel qu’ illustré sur la figure 2, l’ ensemble 10 comprend en outre un support 15 isolant électriquement disposé entre deux cellules adj acentes 1 1 , 12. La dimension longitudinale ou largeur selon l’ axe longitudinal X du support 15 est, ici, inférieure à la distance longitudinale entre deux cellules 1 1 , 12 adjacentes. En d’ autres termes, un jeu longitudinal subsiste entre le support 15 et chacune des cellules
11 , 12.
Tel qu’ illustré sur la figure 2, l’ ensemble 10 comprend en outre une première barre conductrice 16 disposée sur le support 15 et sur laquelle vient en appui la portion pliée 13b de la languette de connexion 13 de la première cellule 1 1.
L’ ensemble 10 comprend en outre une deuxième barre conductrice 17 disposée sur la portion pliée 13b de la languette de connexion 13 de la première cellule 1 1 et sur laquelle vient en appui la portion pliée 14b de la languette de connexion 14 de la deuxième cellule
12, et une troisième barre conductrice 18 disposée sur la portion pliée 14b de la languette de connexion 14 de la deuxième cellule 12.
Ainsi, l’ ensemble 10 comprend successivement selon l’ axe vertical Z, le support 15 , la première barre conductrice 16, la portion pliée 13b de la languette de connexion 13 de la première cellule 1 1 , la deuxième barre conductrice 17, la portion pliée 14b de la languette de connexion 14 de la deuxième cellule 12, et la troisième barre conductrice 18.
Le courant fourni par la première cellule 1 1 est véhiculé par la première et la deuxième barres conductrices 16, 17 et le courant fourni par la deuxième cellule 12 est véhiculé par la deuxième et la troisième barres conductrices 17, 18.
Les première, deuxième et troisième barres conductrices 16, 17, 18 sont de préférence réalisées dans un même matériau, tel que par exemple un matériau métallique, comme de l’ aluminium. Ainsi, les première, deuxième et troisième barres conductrices 16, 17 , 18 ont une même résistivité électrique.
La deuxième barre conductrice 17 véhicule un courant provenant à la fois de la première cellule 1 1 et de la deuxième cellule 12. La deuxième barre conductrice 17 présente, de préférence, une épaisseur supérieure à l’ épaisseur de chacune des première et troisième barres conductrices 16, 18. Par exemple, l’ épaisseur de la deuxième barre conductrice 17 est égale au double de l’ épaisseur de chacune des première et troisième barres conductrices 16, 18.
Ainsi, la température des barres conductrices 16, 17, 18 en contact avec les cellules 1 1 , 12 est homogénéisée, ce qui permet d’homogénéiser la température des cellules 1 1 , 12.
Les première, deuxième et troisième barres 16, 17 , 18 ont une forme configurée pour relier une des languettes d’une cellule avec une des languettes d’une cellule adj acente.
Tel que l’ on peut le voir sur les figures 3 et 4 qui illustrent un exemple d’un ensemble 10 comprenant un nombre de cellules égal à huit.
Tel qu’illustré sur la figure 3 et de manière nullement limitative, les première, deuxième et troisième barres 16, 17 , 18 ont une forme en X, équivalent à la juxtaposition d’une forme en E avec une forme en E inversé.
La forme sera décrite en référence à la troisième barre 18 , étant entendu que les première et deuxième barres 16, 17 présentent une forme identique à la forme de la troisième barre 18. La troisième barre conductrice 18 comprend quatre portions d’ appui transversales 18a, 18b, 18c, 18d, chacune en appui sur la portion pliée 14b de la languette 14 de la deuxième cellule 12 et une portion de liaison 18a longitudinale reliant lesdites portions d’ appui 18a, 18b, 18c, 18d.
En variante, on pourrait prévoir un nombre différent de portions d’ appui. Le nombre de portions d’ appui est égal à la moitié du nombre de cellules.
Chacune des portions d’ appui 18a, 18b, 18c, 18d de la troisième barre conductrice 18 comprend un perçage 20a, 20b, 20c, 20d traversant coopérant avec une vis 19, formant un moyen de fixation reversible.
De manière similaire, chacune des portions d’ appui des première et deuxième barre conductrice 16, 17 comprend un perçage traversant, dont seuls deux perçages 17a, 17b sont visibles sur la figure 3, coopérant avec la vis 19. Les perçages pratiqués sur les première, deuxième et troisième barres 16, 17, 18 sont coaxiaux.
La portion de liaison 18a de la troisième barre 18 comprend en outre une deuxième série de perçage 21 débouchant dans un taraudage (non visible sur les figures) pratiqué dans le support 15.
En variante, on pourrait prévoir que le support 15 comprenne une extension filetée, par exemple un goujon, s’ étendant dans les perçages des barres conductrices 16, 17, 18 et coopérant avec un écrou.
La fixation de l’ empilement successif du support 15, de la première barre conductrice 16, de la portion pliée 13b de la languette de connexion 13 de la première cellule 1 1 , de la deuxième barre conductrice 17, de la portion pliée 14b de la languette de connexion 14 de la deuxième cellule 12, et de la troisième barre conductrice 18 est réalisé par vissage des vis 19 dans le taraudage correspondant pratiqué dans le support 15.
La pression appliquée lors du serrage des vis 19 permet le passage du courant nécessaire entre les barres conductrices 16, 17, 18 et les languettes 13, 14 par déformation desdites barres conductrices 16, 17, 18 sur les languettes 13, 14.
Ainsi, en cas de remplacement d’une cellule de l’ ensemble 10 de cellules, il suffit de retirer la troisième barre conductrice 18 puis la deuxième barre conductrice 17 dans le cas où il s’ agit de remplacer la première cellule 1 1. Les portions pliées 13b, 14b des languettes 13, 14 de la cellule à remplacer sont dépliées.
Le démontage unitaire de chaque cellule permet de réduire le coût de maintenance réduit.
Les languettes ont une épaisseur faible, par exemple de 0.15mm, ce qui génère une contrainte électrique. Le pliage et le dépliage des portions pliées des languettes est ainsi facilité.
La figure 5 illustre un autre mode de réalisation, dans lequel les mêmes éléments portent les mêmes références et qui diffère du mode de réalisation illustré sur les figures 2 à 4 uniquement par le fait que l’ ensemble 10 comprend un moyen de ressort 22, sous la forme d’une lame ressort.
La lame ressort 22 est monté entre deux moyens de visseries 19 (vis ou écrou) et la troisième barre conductrice 18.
Ainsi, la lame ressort 22 comprend une première portion 22a fixée à un premier moyen de visserie 19 solidaire des portions d’ appui des barres conductrices 16, 17, 18, une deuxième portion 22b fixée à un deuxième moyen de visserie 19 solidaire des portions de liaison des barres conductrices 16, 17 , 18 et une portion centrale 22c reliant la première et la deuxième portion 22a, 22b. La portion centrale 22c est en appui sur la troisième barre conductrice 18.
La figure 6 illustre un autre mode de réalisation, dans lequel les mêmes éléments portent les mêmes références et qui diffère du mode de réalisation illustré sur les figures 2 à 4 uniquement par le fait que les portions pliées 13b, 14b des languettes 13, 14 des cellules 1 1 , 12 de l’ ensemble 10 comprennent chacune un trou débouchant (non visible) coopérant avec le moyen de visserie 19. Ledit trou débouchant est coaxial avec les perçages pratiqués sur les première, deuxième et troisième barres 16, 17, 18 et avec le taraudage ou le goujon fileté du support 15.
La figure 7 illustre un procédé 30 d’ assemblage de l’ ensemble 10 de cellules de la figure 2 dans lequel, à l’ étape 31 , on positionne la première barre conductrice 16 sur le support 15, puis, à l’ étape 32, on plie la languette 13 de la première cellule 1 1 sur la première barre conductrice 16 jusqu’ à ce que la portion pliée 13b soit en appui sur ladite première barre conductrice 16. Ensuite, à l’ étape 33, on positionne la deuxième barre conductrice 17 sur la portion pliée 13b de la languette 13 de la première cellule 1 1 et on plie, à l’ étape 34, la languette 14 de la deuxième cellule 12, adj acente à la première cellule 1 1 , sur la deuxième barre conductrice 17 jusqu’ à ce que la portion pliée 14b soit en appui sur ladite deuxième barre conductrice 17.
On vient ensuite positionner, à l’ étape 35, la troisième barre conductrice 18 sur la portion pliée 14b de la languette 14 de la deuxième cellule 12.
A la fin de l’ étape 35, on obtient un empilement successif du support 15, de la première barre conductrice 16, de la portion pliée 13b de la languette de connexion 13 de la première cellule 1 1 , de la deuxième barre conductrice 17, de la portion pliée 14b de la languette de connexion 14 de la deuxième cellule 12, et de la troisième barre conductrice 18.
On vient ensuite, à l’étape 36, procéder à la fixation dudit empilement par l’ intermédiaire de moyens de fixation réversible, tels que les moyens de visseries 19 configurés pour appliquer un effort de serrage audit empilement.
Le raccordement des cellules est ici décrit en référence à un raccordement des cellules en parallèles avec la connexion des électrodes négatives d’une part et des électrodes positives d’ autre part. En variante, on pourrait prévoir un tel raccordement pour raccorder des cellules en série avec la connexion des électrodes négatives avec les électrodes positives d’une cellule adjacente.
Grâce à l’ invention, il est aisé de remplacer unitairement les cellules d’un ensemble de cellule sans dégrader le reste de l’ ensemble.

Claims

REVENDICATIONS
1. Ensemble (10) de cellules (11, 12) d’un élément accumulateur d’énergie comprenant au moins une première et une deuxième cellules adjacentes (11, 12) comprenant chacune deux languettes de connexion électrique (13, 14), respectivement de polarité positive et de polarité négative, caractérisé en ce que chacune des languettes (13) de la première cellule comprend une portion pliée (13b) s’étendant depuis ladite première cellule (11) vers la deuxième cellule (12) et chacune des languettes (14) de la deuxième cellule comprend une portion pliée (14b) s’étendant depuis la deuxième cellule (12) vers la première cellule (11), et en ce que l’ensemble (10) comprend un empilement successif comprenant un support (15), une première barre conductrice (16), la portion pliée (13b) d’une des languettes de connexion (13) de la première cellule (11), une deuxième barre conductrice (17), la portion pliée (14b) d’une des languettes de connexion (14) de la deuxième cellule (12), et une troisième barre conductrice (18), l’ensemble (10) comprenant des moyens de fixation réversible (19, 22) dudit empilement configurés pour appliquer un effort de serrage audit empilement.
2. Ensemble (10) selon la revendication 1, dans lequel le support (15) isolant électriquement est disposé entre les deux cellules adjacentes (11, 12) et dans lequel la première barre conductrice (16) est disposée sur le support (15).
3. Ensemble (10) selon la revendication 1, dans lequel le support (15) comprend une largeur inférieure à la distance longitudinale entre deux cellules (11, 12) adjacentes.
4. Ensemble (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les première, deuxième et troisième barres conductrices (16, 17, 18) sont réalisées dans un même matériau.
5. Ensemble (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la deuxième barre conductrice (17) présente une épaisseur supérieure à l’épaisseur de chacune des première et troisième barres conductrices (16, 18).
6. Ensemble (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chacune des première, deuxième et troisième barres (16, 17, 18) comprend un perçage coopérant avec les moyens de fixation (19), lesdits perçages étant coaxiaux.
7. Ensemble (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de fixation réversible comprennent au moins un moyen de visserie (19) coopérant avec le support (15).
8. Ensemble (10) selon la revendication 7, dans lequel les moyens de fixation réversible comprennent au moins deux moyens de visserie (19) coopérant chacun avec le support (15).
9. Ensemble (10) selon la revendication 8, comprenant un moyen de ressort (22) monté entre les deux moyens de visseries (19) et la troisième barre conductrice (18).
10. Ensemble (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les portions pliées (13b, 14b) des languettes (13, 14) des cellules (11, 12) comprennent chacune un trou débouchant coopérant les moyens de visserie (19).
11. Procédé d’assemblage d’un ensemble (10) de cellules (11, 12) d’un élément accumulateur d’énergie comprenant au moins une première et une deuxième cellules adjacentes (11, 12) comprenant chacune deux languettes de connexion électrique (13, 14), respectivement de polarité positive et de polarité négative, dans lequel :
- on positionne une première barre conductrice (16) sur un support (15) ;
- on plie une des languettes (13) de la première cellule (11) sur la première barre conductrice (16) jusqu’à ce qu’une portion pliée (13b) de ladite languette (13) soit en appui sur ladite première barre conductrice (16) ; on positionne une deuxième barre conductrice (17) sur la portion pliée (13b) de ladite languette (13) de la première cellule (11) ;
- on plie une des languettes (14) de la deuxième cellule (12) sur la deuxième barre conductrice (17) jusqu’à ce qu’une portion pliée (14b) de ladite languette (14) soit en appui sur ladite deuxième barre conductrice (17) ;
- on positionne une troisième barre conductrice (18) sur la portion pliée (14b) de ladite languette (14) de la deuxième cellule (12) ; et
- on fixe par des moyens de fixation réversible (19, 22) l’empilement successif du support (15), de la première barre conductrice (16), de la portion pliée (13b) de la languette de connexion (13) de la première cellule (11), de la deuxième barre conductrice (17), de la portion pliée (14b) de la languette de connexion (14) de la deuxième cellule (12), et de la troisième barre conductrice (18), lesdits moyens de fixation réversible étant configurés pour appliquer un effort de serrage audit empilement.
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KR20120136542A (ko) * 2011-06-09 2012-12-20 인셀(주) 파우치형 이차전지의 단자 연결 구조
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