WO2025202074A1 - Module de batterie électrique de véhicule automobile - Google Patents
Module de batterie électrique de véhicule automobileInfo
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- WO2025202074A1 WO2025202074A1 PCT/EP2025/057880 EP2025057880W WO2025202074A1 WO 2025202074 A1 WO2025202074 A1 WO 2025202074A1 EP 2025057880 W EP2025057880 W EP 2025057880W WO 2025202074 A1 WO2025202074 A1 WO 2025202074A1
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Definitions
- the invention relates to an electric battery module for a motor vehicle, a battery cell kit used in the manufacture of such a module, and a method for manufacturing such a battery module.
- a motor vehicle battery module generally results from an assembly of prismatic cells, juxtaposed to each other and connected in series or in parallel within the same container made up of casings assembled to each other, which forms the envelope of the module.
- soldered connections are an obstacle to recycling battery modules for a second life, as dismantling them involves destroying their terminations.
- Document WO2012/096844 describes a motor vehicle battery module in which prismatic cells are arranged side by side in housings formed in a holding rack. The cells are connected to each other via an interconnection element resting on an upper face of the rack, whose series-connected contacts are arranged in contact with the battery cell terminations. This type of assembly requires prior disassembly of the interconnection element in order to be able to extract one of the cells from the holding rack, and therefore does not allow individual extraction of specific cells without removing the entire interconnection element.
- the invention meets this need by proposing an electric battery module for a motor vehicle in which the cells are connected to each other by a simple plug-in.
- the invention proposes an electric battery module, in particular for a motor vehicle, comprising a juxtaposition of cells oriented parallel to an axial direction A, said module comprising electrical connection means capable of connecting together one, called the first, of the cells with at least one other of the cells, characterized in that the electrical connection means comprise: - a connection panel,
- first electrically conductive connection element comprising an elastically deformable female member, fixed to one of said first cell and said panel and,
- the battery module according to the invention is particularly advantageous in that it can be obtained by a very simple assembly of cells which are simply plugged into the connection panel, which allows a considerable saving of time during the assembly of the battery module.
- this design advantageously allows rapid extraction of the cells, in groups or individually, allowing in particular the replacement of defective individual cells without causing destruction of the battery module.
- the disassembly of the battery cells which are simply plugged into the connection panel does not cause damage to their terminations, and allows their reuse, as is often the case for motor vehicle battery cells, in stationary energy storage units.
- the other cell is a neighboring cell of the first cell
- connection elements which are fixed to said panel each further comprise a member for connection to a terminal of the battery module
- each cell has at least one terminal oriented in the connection direction, and:
- connection element fixed to the cell comprises a first end comprising the male or female member corresponding and a second opposite end which is fixed and connected to said terminal of the cell,
- connection element fixed to the panel comprises a first end comprising the corresponding female or male member and a second end which is shaped into another identical female or male member or into one of the connecting members,
- connection element is fixed to the cell and the second connection element is fixed to the panel
- connection means further comprise a spacer interposed between the cell and the panel, said spacer comprising:
- the panel and the spacer also include means for indexing the position of the spacer relative to the panel
- the means for indexing the spacer relative to the panel comprise bores in the panel and the spacer which are arranged opposite each other, which open respectively into the first face of the panel and into the second support face of the spacer, and which are capable of receiving complementary pins allowing the positioning of the spacers relative to the panel,
- the first connection element consists of a first cut and stamped or folded plate capable of being in contact with a face of the cell comprising its terminal, said first connection element comprising: • at the first end, a claw comprising two jaws elastically deformable in a transverse direction, forming the female member, the first end of the second connection element forming the male member is capable of being inserted into and of being kept pinched by said jaws,
- the second connection element consists of a second cut and stamped or folded plate which is capable of being fitted into a complementary housing opening into the first face of the panel, said second connection element comprising at least:
- the spacer includes, at the level of the jaws of the first connection element, a slot allowing the passage of the first leg of the second connection element,
- each cell comprises two terminals arranged on its face, the means for indexing the spacer relative to the cell being obtained by the means for holding the first connection elements associated with the two terminals in the complementary housings of the spacer and the cooperation of said two first connection elements with said two terminals,
- the panel comprises a network of communicating grooves opening into its second face and an electrical control harness connected to the third legs, said harness being housed in said network,
- the module comprises a frame bordering the panel and topped with a cover, the panel, the frame and the cover delimiting a container for battery cells,
- an external side face of the frame receives a connector connected to the electrical harness and a control computer housing connected to said connector
- said cells are prismatic and in contact with each other and/or in contact with said frame by plane-to-plane contact without play.
- the invention also relates to a battery cell kit which can be used directly with a connection panel according to the invention for the constitution of the battery module described above, this kit comprising one of the battery cells and at least one male or female connection element fixed to said terminal of said cell and capable of establishing an electrical connection between said cell and a similar cell of the module.
- the kit further includes the spacer, fixed to the cell.
- the invention finally relates to a method of assembling a battery module of the type described above, characterized in that it comprises at least the steps of:
- step i) prismatic cells are provided having lateral flanks parallel to the axial direction and during step iv) their axial direction is made to coincide with a vertical connection direction and the cells are arranged on the panel by lowering them by gravity, juxtaposing them so that they are in contact with each other by their lateral flanks.
- Figure 1 is a first exploded perspective view of a battery cell kit comprising first connection elements and a spacer according to the invention
- Figure 2 is a second exploded perspective view of the battery cell kit of Figure 1;
- Figure 5 is a perspective view of a first embodiment of a second connection element for an electric battery module according to the invention.
- Figure 6 is a perspective view of a second embodiment of a second connection element for an electric battery module according to the invention.
- Figure 8 is an exploded perspective view of a connection panel, second connection elements, terminals, and indexing pins for a battery module according to the invention
- Figure 9 is an exploded perspective view illustrating the plugging of the cells on the connection panel
- Figure 10 is a perspective view of one of the cells plugged into the connection panel
- Figure 1 1 is a sectional view of one of the cells plugged into the connection panel;
- Figure 12 is a perspective view of the cells plugged into the connection panel, and of an electrical harness arranged opposite a network of communicating grooves in the connection panel;
- Figure 13 is a perspective view illustrating the electrical harness received in the network of communicating grooves of the connection panel
- Figure 14 is a perspective detail view illustrating the connection of the electrical harness with a third leg of a second connection element;
- Figure 15 is an exploded perspective view of the cells plugged into the connection panel and a lower closure plate of the connection panel;
- Figure 16 is an exploded perspective view of the cells plugged into the connection panel, a frame and a cover of the battery module according to the invention
- FIG. 17 is a perspective view of the battery module according to the invention shown assembled
- Figure 18 is a block diagram illustrating the steps of a method of assembling a battery module according to the invention.
- the module 10 comprises electrical connection means capable of connecting together one, called the first, of the cells 12 with at least one other of the cells 12.
- electrical connection means are known from the state of the art, such as welding or screwing connection means. All these means have the disadvantage of requiring time-consuming, or even destructive, operations on the cells 12 when it is a question of replacing all of these cells 12 or extracting some of them to replace them individually.
- the electrical connection means according to the invention comprise, as generally illustrated in Figures 9 to 11:
- first electrically conductive connection element 16 comprising a female member 18, better visible in figure 4, elastically deformable, fixed to the first cell 12 or panel 14 and,
- the other cell which is connected to the first cell 12 is a cell neighboring the first cell 12.
- This characteristic is obviously not limiting of the invention, and it will be understood that the electrical connection established between the first connection element 16 and the second connection element 18 could extend between two non-neighboring cells 12 separated by a space and/or by another cell or another member of the battery module 12.
- the battery module 10 which is the subject of the present description comprises neighboring cells 12 which, as has been seen, are prismatic and are in contact with each other by their lateral faces 13 and 15 according to a plane-to-plane contact without play, as shown in figure 9.
- connection elements which are fixed to the panel 14, that is to say two of the second connection elements 20, each further comprise a connecting member to a terminal 28 of the battery module 10.
- the connecting member of the second connection element 20 could be specific to the connection with the terminal 28 of the battery module 10.
- the connection member with the terminal 28 of the battery module 10 could consist of a braid welded to the second connection element 20.
- the connection member is part of the second connection element 20 and preferably consists of a male member 22 similar to the male member 22 generally intended to be complementary to the female member 18 of the first connection element 16.
- the terminal 26 of the battery module 10 comprises at one of its ends 30 a female member 32 which is complementary to this male member 22, and which will be described later in the remainder of this description.
- the first and second connection elements 16, 20 will now be described in more detail.
- each cell 12 has at least one terminal 26 oriented in the connection direction B.
- the first connection element 16 consists of a first plate, cut and stamped or folded, which is capable of being in contact with a face of the cell comprising the corresponding terminal 26, that is to say with the face 24 from which the terminals 26 extend.
- the latter At the first end 34 of the first connection element 16, the latter comprises a claw 18, forming the female member 18, which comprises two jaws 38 elastically deformable in the transverse direction.
- the female member could take another form such as for example a female socket capable of receiving a complementary cylindrical male member.
- the latter comprises a hole 43 formed in the plate 16, which is capable of cooperating with the terminal 26 of the cell 12.
- the battery cell 12 and its first connection elements 16 attached to the terminals 26 of the cell 12 form the simplest expression of a battery cell kit that can be used directly with the panel 14 to establish an electrical connection between the cell 12 and a similar cell 12 of the module 10.
- the second connection element 20 consists of a second cut and stamped or folded plate which is capable of being fitted into the panel 14.
- Each second plate 20 is in particular capable of being fitted into a complementary housing 48 which opens into a first face 50 of the panel 14.
- each second connection element 20 comprises at least, at its first end 44, a first tab 22 extending substantially axially from the second plate and forming the male member 22 capable of being inserted between the jaws 38 of the first connection element 16.
- the first tab 22 is inserted into the jaws 38 of the first connection element 16 and is held pinched there, so that it ensures a reliable electrical connection between the first connection element 16 and the second connection element 20.
- connection element 20 may comprise another first leg 22 forming another of the male members 22.
- connection element allows the connection between two cells 12.
- this tab 22 is capable of being inserted or welded to the end 30 of one of the terminals 28 of the battery module 10.
- the end 30 may comprise a slot 32 forming a female member which is complementary to the tab 22.
- the second connection element 20 comprises a third tab 52 extending substantially axially from the second plate 22 and passing through the panel 14.
- This third tab 52 is flush with a second face 54 of the panel 14. It is therefore possible by means of this third tab 52, which is electrically connected to each of the terminals of the cells 12, to carry out a voltage measurement at the terminals of these cells 12, and more generally, as will be seen in the remainder of this description, to measure the voltage at various points of the juxtaposition of cells and therefore to control the state of the module 10.
- the cell kit 47 further comprises a spacer 56 fixed to the cell 12. This spacer 56 allows on the one hand the maintenance of the first connection elements 16 and, on the other hand, the positioning of the cell 12 relative to the panel 14.
- the spacer 56 is part of the connection means and is intended to be between the cell 12 and the panel 14. It comprises firstly, as illustrated in figures 1 and 2, a first bearing face 58 capable of bearing on the cell 12, in the connection direction B. It comprises secondly a second bearing face 60 capable of bearing on the first face 50 of the panel 14 in said connection direction B, as shown in figures 10 and 11.
- each connection element 16 it also comprises means for holding each connection element 16 in a complementary housing 62 of the spacer 56.
- the spacer 56 is made of a plastic material, it comprises two housings 62 complementary to the first connection elements 16.
- the first connection elements 16 can be snapped into these housings 62 so as to be firmly immobilized relative to the spacer 56.
- the spacer 56 comprises, at the right of each pair of jaws 38 fixed to the first end 34 of the first connection element 16, a slot 64 allowing the passage of the first tab of the second connection element 20 inside the housing 62 of the spacer 56, to be able to reach the jaws 38.
- the spacer 56 comprises, at the right of the second end 36 of each first connection element 16, an opening 66 allowing the passage of a tool 68 for fixing said second end 36 of the first connection element to the terminal of the cell.
- the terminals 26 of each cell 12 are shaped in the form of threaded rods, and the second end 36 of the first connection element 16 comprises, as has been seen, a bore 43 intended to cooperate with the strip 26.
- each terminal in the form of threaded rods passes through the bore 43 of the second end 36 of the first connection element 16, and the threaded rod is fixed to the plate 16 by a nut 70.
- the tool 68 can therefore be a simple tubular key.
- the spacer 56 includes indexing means relative to the cell 12.
- each cell 12 comprises two terminals 26 arranged on the same face 24, the means for indexing the spacer 56 relative to the cell 12 are obtained by the means for holding the first connection elements 16, that is to say the cooperation of the housings 62 with the first connection elements 16, and the cooperation of said first connection elements 16 with the terminals 26.
- the spacer 56 is immobilized relative to the first connection elements 16, since they are received in the housings 62, and these first connection elements 16 are immobilized relative to the terminals 26 by means of the nuts 70.
- this configuration is not limiting of the invention and that the indexing of the spacer 56 could be ensured by other means, for example example of the legs extending from the spacer 56 in the direction A and cooperating with the walls 13 or 15 of the cells 12.
- the role of the spacer 56 was to facilitate the positioning of the cell 12 relative to the panel 14.
- the positioning of the spacer 56 being, as has been seen, ensured in a univocal manner relative to the cell 12, it is also important to ensure in a univocal manner the positioning of the spacer 56 relative to the panel 14 to guarantee the positioning of the cell 12 relative to the panel 14.
- the panel 14 and the spacer 56 comprise means for indexing the position of the spacer 56 relative to the panel 14. These indexing means can take any form known from the state of the art. However, in the preferred embodiment of the invention, these comprise, as illustrated in FIGS.
- the pins 76 thus allow the positioning of the spacers 56 relative to the panel 14.
- the figures show bores 72 and 74 of the same diameter. This configuration makes it possible to use pins 76 of a single diameter that does not require any particular positioning. However, it will be understood that the bores 72 and 74 may be of different diameters, with pins 76 having two sections of different diameters.
- the second connection elements 20 comprise third legs 52 which open into the face 54 of the panel 14, and which allow measurement of the voltage at the terminals of the cells 12.
- the measurement of the voltage and the control can be entrusted to an electrical system making it possible to control all of the cells 12.
- the second face 54 of the panel 14 comprises a network of communicating grooves 78 which open into this second face 54 and an electrical control harness 80 which is connected to the third legs 52, as shown in FIG. 14.
- the harness 80 is housed in the network of grooves 78.
- the harness 80 is connected to a connector 82.
- the module 10 comprises a frame 84 bordering the panel 14 and which is covered with a cover 86.
- the panel 14, the frame 84 and the cover 86 delimit a container of the battery cells 12.
- the panel 14 thus forms a substantially flat base of the container.
- the cover 86 is crossed by the terminals 28 of connection of the module 10 previously described.
- the connector 82 of the harness 80 is for example applied to an external lateral face 88 of the frame 84. This same external lateral face 88 receives a housing 90 of a control computer connected to the connector 82.
- Said computer is possibly configured to balance the cells in series during electrical charging and discharging of said cells, in particular with a view to balancing their voltage level regardless of the state of charge. Alternatively or cumulatively, it is configured to measure the voltages and/or temperatures. It is also called BMS according to the English acronym for “Battery Management System”.
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Abstract
L'invention concerne un module (10) de batterie électrique de véhicule automobile, comportant une juxtaposition de cellules (12) orientées parallèlement les unes aux autres selon une direction axiale A, ledit module (10) comportant des moyens de connexion électrique aptes à connecter ensemble l'une, dite première, des cellules (12) avec au moins une autre des cellules (12), ces moyens de connexion électrique comportant : - un panneau (14) de connexion, - un premier élément de connexion, électriquement conducteur, comportant un organe femelle déformable élastiquement, fixé à l'un parmi ladite première cellule (12) et ledit panneau (14) et, - un deuxième élément de connexion (20), comportant au moins un organe mâle (22) apte à être enfiché dans l'organe femelle (18) selon une direction de connexion (B) pour établir une liaison électrique entre lesdits premier (16) et deuxième (20) éléments, fixé à l'autre parmi ladite première cellule (12) et ledit panneau (14).
Description
Module de batterie électrique de véhicule automobile
Domaine technique de l'invention
L’invention concerne un module de batterie électrique de véhicule automobile, un kit de cellule de batterie mis en œuvre dans la fabrication d’un tel module, et un procédé de fabrication d’un tel module de batterie.
Arrière-plan technique
Il est largement connu de l’état de la technique de proposer des batteries de véhicule automobile constituées d’un assemblage de modules de batterie, eux-mêmes formés d’un assemblage de cellules de batterie reliées électriquement les unes aux autres selon des montages en série ou en parallèles ou selon des combinaisons de ces deux montages. La batterie résultant de l’assemblage des modules et des cellules au sein de ces modules présente des caractéristiques de voltage et d’ampérage cumulés aptes à alimenter un moteur électrique de véhicule automobile.
Plus particulièrement, un module de batterie de véhicule automobile résulte généralement d’un assemblage de cellules de formes prismatiques, juxtaposées les unes aux autres et connectées en série ou en parallèle au sein d’un même contenant constitué de carters assemblés les uns aux autres, qui forme l’enveloppe du module.
Dans la majorité des modules de batterie actuels, les connexions des cellules de batterie sont réalisées par soudage de leurs terminaisons, ou par vissage de celles-ci avec des pattes de connexion. Ces deux types de connexion posent de nombreux problèmes lors d’opérations de maintenance du module, ou de son recyclage. En effet, dans les deux cas, il est nécessaire de pouvoir démonter soit des cellules de batterie défectueuses pour les remplacer, soit d’en démonter la totalité à des fins de recyclage.
Dans les deux cas, la séparation des connexions est un processus long, qui complique les opérations de recyclage des modules ou leur remplacement ponctuel.
En outre, les connexions soudées sont un obstacle au recyclage des modules de batterie en vue de leur conférer une deuxième vie, car leur démontage implique la destruction de leurs des terminaisons.
Le document WO2012/096844 décrit un module de batterie de véhicule automobile dans lequel des cellules prismatiques sont rangées côte à côte dans des logements formés dans un rack de maintien. Les cellules sont connectées les unes aux autres par l’intermédiaire d’un élément d’interconnexion reposant sur une face supérieure du rack, dont des contacts reliés en série sont agencés au contact des terminaisons des cellules de batterie. Ce type de montage implique un démontage préalable de l’élément d’interconnexion pour pouvoir extraire une des cellules du rack de maintien, et ne permet donc pas d’extraire individuellement des cellules déterm inées sans déposer l’ensemble de l’élément d’interconnexion.
Il existe donc un réel besoin pour un module de batterie électrique de véhicule automobile permettant une extraction et un remplacement rapide des cellules qui le composent.
Résumé de l'invention
L’invention répond à ce besoin en proposant un module de batterie électrique de véhicule automobile dans lequel les cellules sont connectées les unes aux autres par un simple enfichage.
Dans ce but, l’invention propose un module de batterie électrique, notamment de véhicule automobile, comportant une juxtaposition de cellules orientées parallèlement à une direction axiale A, ledit module comportant des moyens de connexion électrique aptes à connecter ensemble l’une, dite première, des cellules avec au moins une autre des cellules, caractérisé en ce que les moyens de connexion électrique comportent :
- un panneau de connexion,
- un premier élément de connexion, électriquement conducteur, comportant un organe femelle déformable élastiquement, fixé à l’un parm i ladite première cellule et ledit panneau et,
- un deuxième élément de connexion, comportant au moins un organe mâle apte à être enfiché dans l’organe femelle selon une direction de connexion en le déformant pour établir une liaison électrique entre lesdits premier et deuxième éléments, fixé à l’autre parm i ladite prem ière cellule et ledit panneau.
Le module de batterie selon l’invention est particulièrement avantageux en ce qu’il peut être obtenu par un assemblage très simple de cellules qui sont simplement enfichées dans le panneau de connexion, ce qui permet un gain de temps considérable lors de l’assemblage du module de batterie. En outre, cette conception permet avantageusement une extraction rapide des cellules, de manière groupée ou individuelle, permettant notamment le remplacement de cellules individuelles défectueuses sans entraîner de destruction du module de batterie. Enfin, le démontage des cellules de batterie qui sont simplement enfichées dans le panneau de connexion n’induit pas de détérioration de leurs terminaisons, et permet leur réutilisation, comme c’est souvent le cas pour les cellules de batterie de véhicule automobile, dans des unités de stockage d’énergie stationnaires.
Selon d’autres caractéristiques de l’invention :
- l’autre des cellules est une cellule voisine de la première cellule,
- deux desdits éléments de connexion qui sont fixés audit panneau comportent en outre chacun un organe de liaison à une borne du module de batterie,
- chaque cellule comporte au moins une borne orientée suivant la direction de connexion, et:
• l’élément de connexion fixé à la cellule comporte une première extrémité comportant l’organe mâle ou femelle
correspondant et une seconde extrémité opposée qui est fixée et connectée à ladite borne de la cellule,
• l’élément de connexion fixé au panneau comporte une première extrémité comportant l’organe femelle ou mâle correspondant et une seconde extrémité qui est conformée en un autre organe femelle ou mâle identique ou en un des organes de liaison,
- le prem ier élément de connexion est fixé à la cellule et le deuxième élément de connexion est fixé au panneau,
- les moyens de connexion comportent en outre une entretoise interposée entre la cellule et le panneau, ladite entretoise comportant :
• une prem ière face d’appui apte être en appui sur la cellule, selon ladite direction de connexion,
• des moyens d’indexation de l’entretoise par rapport à la cellule,
• des moyens de maintien du premier élément de connexion dans un logement complémentaire de l’entretoise, et
• une seconde face d’appui apte à prendre appui sur une première face du panneau selon ladite direction de connexion,
- le panneau et l’entretoise comportent en outre des moyens d’indexation de la position de l’entretoise par rapport au panneau,
- les moyens d’indexation de l’entretoise par rapport au panneau comportent des alésages du panneau et de l’entretoise qui sont agencés l’un en regard de l’autre, qui débouchent respectivement dans la première face du panneau et dans la seconde face d’appui de l’entretoise, et qui sont aptes à recevoir des pions complémentaires permettant le positionnement des entretoises par rapport au panneau,
- le premier élément de connexion est constitué d’une première plaque découpée et emboutie ou pliée apte à être en contact avec une face de la cellule comportant sa borne, ledit premier élément de connexion comportant :
• à la prem ière extrémité, une griffe comportant deux mors déformables élastiquement selon une direction transversale, formant l’organe femelle, la prem ière extrémité du deuxième élément de connexion formant l’organe mâle est apte à être insérée dans et à être maintenue pincée par lesdits mors,
• à la seconde extrém ité, un perçage formé dans la plaque, et apte à coopérer avec la borne de la cellule,
- chaque mors comporte :
• une première aile qui s’étend perpendiculairement à la plaque,
• une seconde aile, jointive avec la prem ière aile, qui est recourbée vers l’intérieur des mors.
- le deuxième élément de connexion est constitué d’une seconde plaque découpée et emboutie ou pliée qui est apte à être emboîtée dans un logement complémentaire débouchant dans la prem ière face du panneau, ledit deuxième élément de connexion comportant au moins :
• à la prem ière extrémité, une première patte s’étendant sensiblement axialement à partir de la seconde plaque et formant l’organe mâle, apte à être insérée entre lesdits mors,
• à la seconde extrém ité, une autre prem ière patte formant un autre des organes mâles ou une deuxième patte d’orientation transversale, apte à être insérée ou soudée à une extrémité d’une des bornes du module de batterie,
• une troisième patte, s’étendant sensiblement axialement à partir de la seconde plaque et traversant le panneau, ladite patte affleurant dans une seconde face du panneau,
- l’entretoise comporte, au droit des mors du premier élément de connexion, une fente permettant le passage de la première patte du deuxième élément de connexion,
- l’entretoise comporte, au droit de la seconde extrém ité de chaque premier élément de connexion, une ouverture permettant le passage d’un outil de fixation de ladite seconde extrémité du premier élément de connexion à la borne de la cellule,
- chaque borne de la cellule est conformée sous la forme d’une tige filetée traversant le perçage de la seconde extrémité du prem ier élément de connexion, ladite tige étant fixée à la plaque par un écrou,
- chaque cellule comporte deux bornes agencées sur sa face, les moyens d’indexation de l’entretoise par rapport à la cellule étant obtenus par les moyens de maintien des premiers éléments de connexion associés aux deux bornes dans les logements complémentaires de l’entretoise et la coopération desdits deux premiers éléments de connexion avec lesdites deux bornes,
- le panneau comporte un réseau de gorges communicantes débouchant dans sa seconde face et un faisceau électrique de contrôle connecté aux troisièmes pattes, ledit faisceau étant logé dans ledit réseau,
- le module comporte un cadre bordant le panneau et coiffé d’un couvercle, le panneau, le cadre et le couvercle délimitant un contenant des cellules de batterie,
- une face latérale extérieure du cadre reçoit un connecteur relié au faisceau électrique et un boîtier d’un calculateur de contrôle branché audit connecteur,
- ledit panneau forme une base sensiblement plane pour ledit contenant,
- lesdites cellules sont prismatiques et au contact les unes des autres et/ou au contact dudit cadre par un contact plan sur plan sans jeu.
L’invention concerne aussi un kit de cellule de batterie pouvant être utilisé directement avec un panneau de connexion selon l’invention pour la constitution du module de batterie précédemment décrit, ce kit comportant une des cellules de batterie et au moins un élément de connexion mâle ou femelle fixé à ladite borne de ladite cellule et apte à établir une liaison électrique entre ladite cellule et une cellule analogue du module.
Selon une caractéristique du kit, le kit comporte en outre l’entretoise, fixée à la cellule.
L’invention concerne enfin un procédé d’assemblage d’un module de batterie du type décrit précédemment, caractérisé en ce qu’il comporte au moins les étapes de :
- i) fournir un nombre déterminé de cellules,
- ii) fixer et connecter au moins un premier élément de connexion à chacune des bornes des cellules,
- iii) fixer des seconds éléments de connexion au panneau,
- iv) disposer les cellules de batterie sur le panneau suivant la direction de connexion de manière à connecter toutes les cellules aux seconds éléments de connexion.
Selon une autre caractéristique du procédé, au cours de l’étape i) on fournit des cellules prismatiques ayant des flancs latéraux parallèles à la direction axiale et au cours de l’étape iv) on fait coïncider leur direction axiale avec une direction de connexion verticale et on dispose les cellules sur le panneau en les faisant descendre par gravité en les juxtaposant de manière qu’elles soient au contact les unes des autres par leurs flancs latéraux.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
[Fig. 1 ] La figure 1 est une prem ière vue en perspective éclatée d’un kit de cellule de batterie comprenant des prem iers éléments de connexion et une entretoise selon l’invention ;
[Fig. 2] La figure 2 est une deuxième vue en perspective éclatée du kit de cellule de batterie de la figure 1 ;
[Fig. 3] La figure 3 est une vue en perspective de l’assemblage du kit de cellule de batterie de la figure 1 ;
[Fig. 4] La figure 4 est une vue en coupe du kit de cellule de batterie de la figure 1 ;
[Fig. 5] La figure 5 est une vue en perspective d’un premier mode de réalisation d’un deuxième élément de connexion pour un module de batterie électrique selon l’invention ;
[Fig. 6] La figure 6 est une vue en perspective d’un second mode de réalisation d’un deuxième élément de connexion pour un module de batterie électrique selon l’invention ;
[Fig. 7] La figure 7 est une vue en perspective éclatée du second mode de réalisation du deuxième élément de connexion et d’une borne du module de batterie ;
[Fig. 8] La figure 8 est une vue en perspective éclatée d’un panneau de connexion, des deuxièmes éléments de connexion, des bornes, et des pions d’indexation pour un module de batterie selon l’invention ;
[Fig. 9] La figure 9 est une vue en perspective éclatée illustrant l’enfichage des cellules sur le panneau de connexion ;
[Fig. 10] La figure 10 est une vue en perspective d’une des cellules enfichées sur le panneau de connexion ;
[Fig. 1 1 ] La figure 1 1 est une vue en coupe d’une des cellules enfichée sur le panneau de connexion ;
[Fig. 12] La figure 12 est une vue en perspective des cellules enfichées sur le panneau de connexion, et d’un faisceau électrique agencé en regard d’un réseau de gorges communicantes du panneau de connexion ;
[Fig. 13] La figure 13 est une vue en perspective illustrant le faisceau électrique reçu dans le réseau de gorges communicantes du panneau de connexion ;
[Fig. 14] La figure 14 est une vue de détail en perspective illustrant la connexion du faisceau électrique avec une troisième patte d’un deuxième élément de connexion ;
[Fig. 15] La figure 15 est une vue en perspective éclatée des cellules enfichées sur le panneau de connexion et d’une plaque de fermeture inférieure du panneau de connexion ;
[Fig. 16] La figure 16 est une vue en perspective éclatée des cellules enfichées sur le panneau de connexion, d’un cadre et d’un couvercle du module de batterie selon l’invention ;
[Fig. 17] La figure 17 est une vue en perspective du module de batterie selon l’invention représenté assemblé ;
[Fig. 18] La figure 18 est un diagramme-bloc illustrant les étapes d’un procédé d’assemblage d’un module de batterie selon l’invention.
Description détaillée de l'invention
Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires.
On a représenté aux figures 16 et 17 un module de batterie 10 électrique de véhicule automobile réalisé conformément à l’invention. Le module de batterie 10 et ses constituants seront décrits en référence aux directions du trièdre "X", "Y", "Z", ou "X" désigne la direction transversale, "Y" désigne la direction longitudinale et "Z" désigne la direction verticale.
De manière connue, comme l’illustre plus particulièrement la figure 16, le module 10 comporte une juxtaposition de cellules 12 orientées parallèlement les unes aux autres selon une direction axiale A qui est ici parallèle à la direction verticale Z. Cette configuration n’est pas limitative de l’invention et les cellules 12 pourraient être orientées parallèlement les unes aux autres selon une direction axiale et qui serait autre que parallèle à la direction verticale Z.
De manière connue, le module 10 comporte des moyens de connexion électrique aptes à connecter ensemble l’une, dite première, des cellules 12 avec au moins une autre des cellules 12.
De nombreux moyens de connexion électrique sont connus de l’état de la technique telle que des moyens de connexion par soudage ou par vissage. Tous ces moyens présentent l’inconvénient de nécessiter des opérations chronophages, voire destructrices, sur les cellules 12 dès lors qu’il s’agit de remplacer l’ensemble de ces cellules 12 ou d’en extraire certaines pour les remplacer individuellement.
Dans ce but, les moyens de connexion électrique selon l’invention comportent, comme l’illustrent d’une manière générale les figures 9 à 1 1 :
- un panneau de connexion 14,
- un premier élément de connexion 16, électriquement conducteur, comportant un organe femelle 18, mieux visible figure 4, déformable élastiquement, fixé à la première cellule 12 ou panneau 14 et,
- un deuxième élément de connexion 20, comportant au moins un organe mâle 22 apte à être enfiché dans l’organe femelle 18 selon une direction de connexion B en le déformant pour établir une liaison électrique entre les premier et deuxième éléments 16, 20, fixé à l’autre des cellules 12 ou panneau 14.
D’une manière générale, l’invention trouve à s’appliquer à tous type de cellule, de quelque forme qu’elle soit. Dans l’exemple de réalisation présent, comme l’illustre la figure 1 , l’invention s’applique à des cellules 12 prismatiques orientées suivant la direction axiale A et comportant une face 24 d’extrém ité axiale porteuse de deux bornes 26 positive et négative faisant saillie à partir de cette face 24. La direction B selon laquelle les cellules 12 sont ici destinées à être enfichées correspond avec la direction verticale Z.
Il sera compris que cette disposition n’est pas limitative de l’invention et que l’invention trouve à s’appliquer à des cellules non prismatiques, par exemple des cellules cylindriques ou de forme quelconque, orientées les unes parallèlement aux autres suivant une direction différente de la direction verticale Z (par exemple la direction transversale X), ne comportant pas nécessairement de face d’extrém ité axiale porteuse de borne(s), ou comportant des bornes sur des faces différentes, sans lim itation de l’invention.
Dans la suite de la présente description, on considérera des cellules prismatiques 12 de forme sensiblement parallélépipédique orientées parallèlement les unes aux autres suivant une direction A qui est parallèle à la direction Z et qui sont enfichées sur le panneau 14 suivant une direction de connexion B qui est également parallèle à la direction Z, sans que cette caractéristique soit lim itative de l’invention.
Dans le mode de réalisation préféré de l’invention, l’autre cellule qui est connectée à la prem ière cellule 12 est une cellule voisine de la prem ière cellule 12. Cette caractéristique n’est évidemment pas limitative de l’invention, et il sera compris que la connexion électrique établie entre le premier élément de connexion 16 et le deuxième élément de connexion 18 pourrait s’étendre entre deux cellules 12 non voisines et séparées par un espace et/ou par une autre cellule ou un autre organe du module de batterie 12.
Toutefois, par souci d’optimisation du volume occupé par les cellules 12 dans le module de batterie, le module de batterie 10 faisant l’objet de la présente description comporte des cellules 12 voisines qui, comme on l’a vu, sont prismatiques et sont au contact les unes des autres par leurs faces latérales 13 et 15 selon un contact plan sur plan sans jeu, comme représenté à la figure 9.
Dans le mode de réalisation préféré de l’invention qui a été représenté sur les figures, le premier élément de connexion 16, comportant l’organe femelle 18 déformable élastiquement est fixé à la cellule 12 et le deuxième élément de connexion 20, comportant l’organe mâle 22 complémentaire de l’organe femelle 18 et apte à être enfiché dans cet organe femelle 18, est fixé au panneau 14. Il sera compris que cette configuration n’est pas limitative de l’invention et que par une simple inversion mécanique les organes femelle 18 pourraient être portés par le panneau 14 et les organes mâles 22 pourraient être portés par les cellules 12.
Dans cette configuration, deux des éléments de connexions qui sont fixés au panneau 14, c’est-à-dire deux des deuxièmes éléments de connexion 20, comportent en outre chacun un organe de liaison à une borne 28 du module de batterie 10. L’organe de liaison du deuxième
élément de connexion 20 pourrait être spécifique à la liaison avec la borne 28 du module de batterie 10. Par exemple, l’organe de liaison avec la borne 28 du module de batterie 10 pourrait être constitué d’une tresse soudée au deuxième élément de connexion 20. Toutefois, comme l’illustrent les figures 7 et 8, l’organe de liaison fait partie du deuxième élément de connexion 20 et est constitué de préférence d’un organe mâle 22 analogue à l’organe mâle 22 généralement prévu pour être complémentaire de l’organe femelle 18 du premier élément de connexion 16. Pour établir la connexion, la borne 26 du module de batterie 10 comporte à une de ses extrémités 30 un organe femelle 32 qui est complémentaire de cet organe mâle 22, et qui sera décrit ultérieurement dans la suite de la présente description.
On va à présent décrire plus en détail les premiers et deuxièmes éléments de connexion 16, 20.
Comme on l’a vu, chaque cellule 12 comporte au moins une borne 26 orientée suivant la direction de connexion B.
Dans l’exemple de réalisation qui représenté sur les figures tel qu’on peut le voir aux figures 1 et 2, chaque cellule prismatique 12 comporte sur sa face d’extrém ité 24 les deux bornes positive et négative 26. Le premier élément de connexion 16 comporte une première extrémité 34 comportant l’organe femelle 18 et une seconde extrém ité opposée 36 qui est fixée et connectée à la borne 26 correspondante de la cellule 12. 14. Chaque borne 26 de la cellule 12 est conformée sous la forme d’une tige filetée, qui s’étend par exemple, mais de manière non lim itative de l’invention, suivant la direction axiale A selon laquelle les cellules 12 sont orientées parallèlement les unes aux autres.
Plus particulièrement, le premier élément de connexion 16 est constitué d’une prem ière plaque, découpée et emboutie ou pliée, qui est apte à être en contact avec une face de la cellule comportant la borne correspondante 26, c’est-à-dire avec la face 24 à partir de laquelle les bornes 26 s’étendent.
A la première extrém ité 34 du premier élément de connexion 16 celui-ci comporte une griffe 18, formant l’organe femelle 18, qui comporte deux mors 38 déformables élastiquement selon la direction transversale
X. Il sera compris que cette disposition n’est pas lim itative de l’invention et que l’organe femelle pourrait prendre une autre forme comme par exemple une douille femelle apte à recevoir un organe mâle cylindrique complémentaire.
Comme l’illustre plus en détail le premier élément de connexion 16 représenté sur la droite de la figure 1 , chaque mors 38 comporte une première aile 40 qui s’étend perpendiculairement à la plaque 16 et une seconde aile 42, jointive avec la première aile 40, qui est recourbée vers l’intérieur des mors 38. L’élasticité du matériau métallique des premières ailes 40 permet l’écartement des secondes ailes 42 lorsque le deuxième élément de connexion 20 est introduit entre les mors 38.
À la seconde extrémité 36 du premier élément de connexion 16, celui-ci comporte un perçage 43 formé dans la plaque 16, qui est apte à coopérer avec la borne 26 de la cellule 12.
La cellule 12 de batterie et ses premiers éléments de connexion 16 fixés aux bornes 26 de la cellule 12 forment la plus simple expression d’un kit kit de cellule de cellule de batterie qui peut être utilisé directement avec le panneau 14 pour établir une liaison électrique entre la cellule 12 et une cellule 12 analogue du module 10.
Comme l’illustrent les figures 5 et 6, l’élément de connexion 20 fixé au panneau 14, pour sa part, comporte une prem ière extrémité comportant l’organe mâle 22 correspondant et une seconde extrémité qui est conformée en un autre organe mâle 22 identique ou en un des organes de liaison permettant la liaison à la borne 28 du module. Dans le cas présent, chaque organe de liaison permettant la liaison à la borne 28 du module étant configuré sous la forme d’un organe mâle 22 identique à celui permettant la connexion aux organes femelles 18, l’élément de connexion 20 comporte donc en tout état de cause deux organes mâles 22 identiques.
Plus particulièrement, comme l’illustrent les figures 8 et 9, le deuxième élément de connexion 20 est constitué d’une seconde plaque découpée et emboutie ou pliée qui est apte à être emboîtée dans le panneau 14. Chaque seconde plaque 20 est en particulier apte à être emboitée dans un logement complémentaire 48 qui débouche dans une première face 50 du panneau 14.
Comme l’illustrent les figures 5 et 6, chaque deuxième élément de connexion 20 comporte au moins, à sa première extrém ité 44, une première patte 22 s’étendant sensiblement axialement à partir de la seconde plaque et formant l’organe mâle 22 apte à être inséré entre les mors 38 du premier élément de connexion 16. La prem ière patte 22 est insérée dans les mors 38 du premier élément de connexion 16 et y est maintenue pincée, de sorte qu’elle assure une connexion électrique fiable entre le premier élément de connexion 16 et le deuxième élément de connexion 20.
A sa seconde extrémité 46, comme l’illustre la figure 5, l’élément de connexion 20 peut comporter une autre prem ière patte 22 formant un autre des organes mâles 22. En ce cas, l’élément de connexion permet la connexion entre deux cellules 12.
En variante, à sa seconde extrémité 46, comme l’illustre la figure 6, le deuxième élément de connexion 20 peut comporter une deuxième patte 22 d’orientation transversale formant un organe de liaison permettant la liaison à la borne 28 du module 10. Sans que cela soit limitatif de l’invention, on a vu précédemment que dans l’exemple de réalisation représenté ici, l’organe de liaison est identique à l’organe mâle 22, et donc à une patte 22. Dans cette variante, les deux pattes 22 peuvent de plus s’étendre d’une extrémité à l’autre de l’élément de connexion 20 pour ne former qu’une patte, comme représenté à la figure 6.
Comme l’illustre la figure 7, cette patte 22 est apte à être insérée ou soudée à l’extrémité 30 d’une des bornes 28 du module 10 de batterie. Notamment, l’extrémité 30 peut comporter une fente 32 formant un organe femelle qui est complémentaire de la patte 22.
Avantageusement, comme l’illustrent les figures 5, 6, 10, 1 1 et 14, le deuxième élément de connexion 20 comporte une troisième patte 52 s’étendant sensiblement axialement à partir de la seconde plaque 22 et traversant le panneau 14, Cette troisième patte 52 affleure dans une seconde face 54 du panneau 14. Il est donc possible au moyen de cette troisième patte 52, qui est reliée électriquement à chacune des bornes des cellules 12, d’effectuer une mesure de tension aux bornes de ces cellules 12, et plus généralement, comme on le verra dans la suite de la présente
description, de mesurer la tension en divers points de la juxtaposition de cellules et donc de contrôler l’état du module 10.
Pour permettre un montage rapide du kit 47 de cellule de batterie sur le panneau 14 afin d’établir des liaisons électriques entre les cellules 12, le kit 47 de cellule de comporte en outre une entretoise 56 fixée à la cellule 12. Cette entretoise 56 permet d’une part le maintien des premiers éléments de connexion 16 et, d’autre part, le positionnement de la cellule 12 par rapport au panneau 14.
Plus particulièrement, l’entretoise 56 est partie des moyens de connexion et est destiné à être entre la cellule 12 et le panneau 14. Elle comporte en premier lieu, comme l’illustrent les figures 1 et 2, une première face d’appui 58 apte être en appui sur la cellule 12, selon la direction de connexion B. Elle comporte en second lieu une seconde face d’appui 60 apte à prendre appui sur la première face 50 du panneau 14 selon ladite direction de connexion B, comme représenté aux figures 10 et 1 1 .
Elle comporte également des moyens de maintien de chaque élément de connexion 16 dans un logement complémentaire 62 de l’entretoise 56. Par exemple, dans le cas ici présent, l’entretoise 56 est réalisée en un matériau plastique, elle comporte deux logements 62 complémentaires des prem iers éléments de connexion 16. Notamment, les premiers éléments de connexion 16 peuvent être encliquetés dans ces logements 62 de manière à être immobilisés fermement par rapport à l’entretoise 56.
Pour permettre la connexion des prem iers éléments de connexion 16 aux deuxièmes éléments de connexion 20, comme l’illustre la figure 1 , l’entretoise 56 comporte, au droit de chaque paire de mors 38 fixés à la prem ière extrém ité 34 du prem ier élément de connexion 16, une fente 64 permettant le passage de la prem ière patte du deuxième élément 20 de connexion à l’intérieur du logement 62 de l’entretoise 56, pour pouvoir atteindre les mors 38.
En outre, l’entretoise 56 comporte, au droit de la seconde extrémité 36 de chaque premier élément de connexion 16, une ouverture 66
permettant le passage d’un outil 68 de fixation de ladite seconde extrémité 36 du premier élément de connexion à la borne de la cellule.
Dans le mode de réalisation préféré de l’invention, les bornes 26 de chaque cellule 12 sont conformées sous la forme de tiges filetées, et la deuxième extrémité 36 du prem ier élément de connexion 16 comporte, comme on l’a vu, un perçage 43 destiné à coopérer avec la bande 26. De la sorte, chaque borne en forme de tiges filetée traverse le perçage 43 de la seconde extrémité 36 du premier élément de connexion 16, et la tige filetée est fixée à la plaque 16 par un écrou 70. L’outil 68 peut donc être une simple clé tubulaire.
Enfin, l’entretoise 56 comporte des moyens d’indexation par rapport à la cellule 12.
À cet effet, l’invention tire avantageusement parti du fait que chaque cellule 12 comporte deux bornes 26 agencées sur une même face 24, les moyens d’indexation de l’entretoise 56 par rapport à la cellule 12 sont obtenus par les moyens de maintien des prem iers éléments de connexion 16, c’est-à-dire la coopération des logements 62 avec les premiers éléments de connexion 16, et la coopération desdits des premiers éléments de connexion 16 avec les bornes 26. Ainsi, l’entretoise 56 est immobilisée par rapport aux premiers éléments de connexion 16, puisqu’ils sont reçus dans les logements 62, et ces prem iers éléments de connexion 16 sont immobilisés par rapport aux bornes 26 par l’intermédiaire des écrous 70. Il sera compris que cette configuration n’est pas lim itative de l’invention et que l’indexation de l’entretoise 56 pourrait être assurée par d’autres moyens, par exemple des pattes s’étendant à partir de l’entretoise 56 suivant la direction A et coopérant avec les parois 13 ou 15 des cellules 12.
On a vu que le rôle de l’entretoise 56 était de faciliter le positionnement de la cellule 12 par rapport au panneau 14. Le positionnement de l’entretoise 56 étant, comme on l’a vu, assuré de manière univoque par rapport à la cellule 12, il importe également d’assurer de manière univoque le positionnement de l’entretoise 56 par rapport au panneau 14 pour garantir le positionnement de la cellule 12 par rapport au panneau 14.
À cet effet, le panneau 14 et l’entretoise 56 comportent des moyens d’indexation de la position de l’entretoise 56 par rapport au panneau 14. Ces moyens d’indexation peuvent prendre toute forme connue de l’état de la technique. Toutefois, dans le mode de réalisation préférée de l’invention, ceux-ci comportent, comme l’illustrent les figures 1 , 8, 9, et 1 1 des alésages 72 du panneau 14 et des alésages 74 formés dans la face de l’entretoise qui sont agencés l’un en regard de l’autre, qui débouchent respectivement dans la prem ière face 50 du panneau 14 et dans la seconde face d’appui 60 de l’entretoise 56, et qui sont aptes à recevoir des pions 76 complémentaires qui sont reçus dans les deux alésages 72,74. Les pions 76permettent ainsi le positionnement des entretoises 56 par rapport au panneau 14.
Sur les figures, on a représenté des alésages 72 et 74 de même diamètre. Cette configuration permet d’utiliser des pions 76 d’un diamètre unique ne nécessitant pas de positionnement particulier. Toutefois, il sera compris que les alésages 72 et 74 peuvent être de diamètres différents, avec des pions 76 présentant deux tronçons de diamètres différents.
Comme on l’a vu précédemment, les deuxièmes éléments de connexion 20 comportent des troisièmes pattes 52 qui débouchent dans la face 54 du panneau 14, et qui permettent une mesure de la tension aux bornes des cellules 12. Avantageusement, la mesure de la tension et le contrôle peut être confié à un système électrique permettant de contrôler l’ensemble des cellules 12. À cet effet, comme l’illustrent les figures 12 à 15, la seconde face 54 du panneau 14 comporte un réseau de gorges communicantes 78 qui débouchent dans cette seconde face 54 et un faisceau électrique 80 de contrôle qui est connecté au troisièmes pattes 52, comme présenté à la figure 14. Le faisceau 80 est logé dans le réseau de gorges 78. Le faisceau 80 est relié à un connecteur 82.
Comme l’illustrent les figures 16 et 17, pour permettre la protection des cellules 12, le module 10 comporte un cadre 84 bordant le panneau 14 et qui est coiffé d’un couvercle 86. Le panneau 14, le cadre le cadre 84 et le couvercle 86 délimite un contenant des cellules 12 de batterie. Le panneau 14 forme ainsi une base sensiblement plane du contenant. Avantageusement, le couvercle 86 est traversé par les bornes 28 de
connexion du module 10 précédemment décrite. Comme l’illustre la figure 15, le connecteur 82 du faisceau 80 est par exemple appliqué sur une face latérale extérieure 88 du cadre 84. Cette même face latérale extérieure 88 reçoit un boîtier 90 d’un calculateur de contrôle branché au connecteur 82. Ledit calculateur est éventuellement configuré pour équilibrer les cellules en série lors de charge et décharge électriques desdites cellules, notamment en vue d’équilibrer leur niveau de tension quel que soit l'état de charge. De façon alternative ou cumulative, il est configuré pour mesurer les tensions et/ou températures. Il est aussi appelé BMS selon l’acronyme anglo-saxon de « Battery Management Sytem » (pour système de management de batterie).
Enfin, on remarquera que le faisceau 80 peut être protégé par l’ajout d’une plaque 92 de protection qui est appliquée sous la seconde face du panneau 14.
Dans cette configuration le module 10 de batterie selon l’invention peut être assemblé de manière très simple selon un procédé comportant en premier lieu une étape i) consistant à fournir une nombre déterminé de cellules 12. Puis s’ensuit une étape ii) au cours de laquelle on fixe et connecte au moins un prem ier élément de connexion 16 à chacune des bornes 26 des cellules 12, si besoin au moyen de l’entretoise 56. Puis on fixe les seconds éléments 20 de connexion au panneau 14 au cours d’une étape iii). Enfin, au cours d’une étape iv), on dispose les cellules de batterie 10 sur le panneau 14 suivant la direction de connexion B de manière à connecter toutes les cellules 12 aux seconds éléments de connexion.
Ce procédé trouve tout son sens lorsqu’il est mis en œuvre avec des cellules 12 prismatique. En effet, en fournissant des cellules 12 prismatiques ayant des flancs 13, 15 latéraux parallèles à la direction axiale A en, au cours de l’étape iv), en faisant coïncider leur direction axiale A avec une direction de connexion verticale Z, on peut disposer les cellules 12 sur le panneau 14 en les faisant simplement descendre par gravité sous l’effet de leur poids et en les guidant les unes par rapport aux autres en les juxtaposant de manière qu’elles soient au contact les unes des autres par leurs flancs latéraux 13, 15. Le même contact des cellules
12 entre leurs flancs latéraux 13, 15 permet également de les guider en cas d’extraction de cellules 12 individuelles.
L’invention permet donc de rationaliser considérablement le montage d’un module de batterie 10 et de permettre le démontage et/ou le remplacement de ses cellules 12 de manière individuelle avec des temps d’intervention réduits.
Claims
1 . Module (10) de batterie électrique, notamment de véhicule automobile, comportant une juxtaposition de cellules (12) orientées parallèlement les unes aux autres selon une direction axiale A, ledit module (10) comportant des moyens de connexion électrique aptes à connecter ensemble l’une, dite première, des cellules (12) avec au moins une autre des cellules (12), caractérisé en ce que les moyens de connexion électrique comportent :
- un panneau (14) de connexion,
- un premier élément (16) de connexion, électriquement conducteur, comportant un organe femelle (18) déformable élastiquement, fixé à l’un parmi ladite première cellule (12) et ledit panneau (14) et,
- un deuxième élément de connexion (20), comportant au moins un organe mâle (22) apte à être enfiché dans l’organe femelle (18) selon une direction de connexion (B) en le déformant pour établir une liaison électrique entre lesdits premier (16) et deuxième (20) éléments, fixé à l’autre parm i ladite prem ière cellule (12) et ledit panneau (14).
2. Module (10) de batterie selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’autre des cellules (12) est une cellule voisine de la première cellule (12).
3. Module (10) de batterie selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que deux desdits éléments (16, 20) de connexion qui sont fixés audit panneau (14) comportent en outre chacun un organe de liaison à une borne (28) du module de (10) batterie.
4. Module (10) de batterie électrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque cellule (10) comporte au moins une borne (26) orientée suivant la direction de connexion (B), et en ce que :
- l’élément de connexion (16) fixé à la cellule (12) comporte une première extrémité (34) comportant l’organe mâle ou femelle correspondant et une seconde extrém ité opposée qui est fixée et connectée à ladite borne de la cellule,
- l’élément de connexion fixé au panneau comporte une prem ière extrémité (44) comportant l’organe femelle ou mâle correspondant (18) et une seconde extrém ité (36) qui est conformée en un autre organe femelle ou mâle (18) identique ou en un des organes de liaison.
5. Module (10) de batterie électrique selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier élément de connexion (16) est fixé à la cellule (12) et en ce que le deuxième élément de connexion (20) est fixé au panneau (14).
6. Module (10) de batterie électrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de connexion comportent en outre une entretoise (56) interposée entre la cellule (12) et le panneau (14), ladite entretoise (56) comportant :
- une prem ière face d’appui (58) apte être en appui sur la cellule (12), selon ladite direction de connexion (B),
- des moyens d’indexation de l’entretoise (56) par rapport à la cellule (12),
- des moyens de maintien du premier élément de connexion (16) dans un logement (62) complémentaire de l’entretoise (56), et
- une seconde face d’appui (60) apte à prendre appui sur une première face (50) du panneau (14) selon ladite direction (B) de connexion.
7. Module de batterie (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le panneau (14) et l’entretoise (56) comportent en outre des moyens d’indexation de la position de l’entretoise (56) par rapport au panneau (14).
8. Module de batterie (10) selon l’une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le premier élément de connexion (18) est constitué d’une prem ière plaque découpée et emboutie ou pliée apte à être en contact avec une face (24) de la cellule (12) comportant sa borne (26), ledit premier élément de connexion (18) comportant :
- à la prem ière extrémité (34), une griffe comportant deux mors (38) déformables élastiquement selon une direction transversale (X), formant l’organe femelle (18), la prem ière extrémité (44) du deuxième élément de
connexion (20) formant l’organe mâle (22) est apte à être insérée dans et à être maintenue pincée par lesdits mors (38),
- à la seconde extrémité (36), un perçage (43) formé dans la plaque, et apte à coopérer avec la borne (26) de la cellule (12).
9. Module de batterie (10) selon l’une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le deuxième élément de connexion (20) est constitué d’une seconde plaque découpée et emboutie ou pliée qui est apte à être emboîtée dans un logement (48) complémentaire débouchant dans la première face (50) du panneau (14), ledit deuxième élément (20) de connexion comportant au moins :
- à la première extrém ité (44), une première patte s’étendant sensiblement axialement à partir de la seconde plaque et formant l’organe mâle (22) apte à être insérée entre lesdits mors,
- à la seconde extrém ité, une autre première patte formant un autre des organes mâles (22) ou une deuxième patte d’orientation transversale apte à être insérée ou soudée à une extrémité(30) d’une des bornes (28) du module de batterie,
- une troisième patte (52), s’étendant sensiblement axialement à partir de la seconde plaque (22) et traversant le panneau (14), ladite patte (52) affleurant dans une seconde face (54) du panneau (14).
10. Module de batterie (10) selon les revendications 8 et 9 prises en combinaison, caractérisé en ce que l’entretoise (14) comporte, au droit des mors (38) du premier élément (16) de connexion, une fente (64) permettant le passage de la première patte (22à du deuxième élément de connexion (20).
1 1 . Module de batterie (10) selon l’une des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que l’entretoise (14) comporte, au droit de la seconde extrém ité (36) de chaque premier élément (16) de connexion, une ouverture (66) permettant le passage d’un outil (68) de fixation de ladite seconde extrém ité (36) du prem ier élément (16) de connexion à la borne (26) de la cellule (12).
12. Module de batterie (10) selon l’une des revendications 6 à 1 1 , caractérisé en ce que chaque cellule (12) comporte deux bornes (26) agencées sur une même face (24), les moyens d’indexation de l’entretoise
(56) par rapport à la cellule (10) étant obtenus par les moyens de maintien des premiers éléments de connexion (16) associés aux deux bornes (26) dans les logements (62) complémentaire de l’entretoise (56) et la coopération desdits deux premiers éléments de connexion (16) avec lesdites deux bornes (26).
13. Module (10) de batterie selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte un cadre (84) à bordant le panneau (14) et coiffé d’un couvercle (86), le panneau (14), le cadre (84) et le couvercle (86) délimitant un contenant des cellules (12) de batterie.
14. Module (10) de batterie selon l’une des revendications 9 à 12 prises en combinaison avec la revendication 13, caractérisé en ce que le panneau (14) comporte un réseau de gorges communicantes (78) débouchant dans sa seconde face (54) et un faisceau électrique de contrôle (80) connecté aux troisièmes pattes (52), ledit faisceau étant logé dans ledit réseau, et en ce qu’une face latérale extérieure (88) du cadre reçoit un connecteur (82) relié audit faisceau électrique (80) et un boîtier (90) d’un calculateur de contrôle branché audit connecteur (82).
15. Kit (47) de cellule de batterie pour un module (10) de batterie selon l’une des revendications précédentes, comportant une des cellules (12) de batterie et au moins un élément de connexion mâle (22) ou femelle (18) fixé à ladite borne (26) de ladite cellule (12) et apte à établir une liaison électrique entre ladite cellule (12) et une cellule (12) analogue du module (10).
16. Procédé d’assemblage d’un module (10) de batterie selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte au moins les étapes de :
- i) fournir une nombre déterminé de cellules (12),
- ii) fixer et connecter au moins un premier élément de connexion (16) à chacune des bornes (26) des cellules,
- iii) fixer des seconds éléments de connexion (20) au panneau (14),
- iv) disposer les cellules (12) de batterie sur le panneau (14) suivant la direction de connexion (B) de manière à connecter toutes les cellules (10) aux seconds éléments (20) de connexion.
17. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce qu’au cours de l’étape i) on fournit des cellules (12) prismatiques ayant des flancs latéraux (13, 15) parallèles à la direction axiale (A) en ce qu’au cours de l’étape iv) on fait coïncider leur direction axiale (A) avec une direction de connexion verticale (Z) et on dispose les cellules (12) sur le panneau (14) en les faisant descendre par gravité et en les juxtaposant de manière qu’elles soient au contact les unes des autres par leurs flancs latéraux (13, 15) selon un contact plan sur plan sans jeu.
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| PCT/EP2025/057880 Pending WO2025202074A1 (fr) | 2024-03-26 | 2025-03-21 | Module de batterie électrique de véhicule automobile |
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| US20110229754A1 (en) * | 2010-03-19 | 2011-09-22 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Reversible battery assembly and tooling for automated high volume production |
| WO2012096844A1 (fr) | 2011-01-10 | 2012-07-19 | Cobasys, Llc | Module de pile ou de batterie adaptable pour cellules prismatiques |
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- 2024-03-26 FR FR2403017A patent/FR3160821A1/fr active Pending
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2025
- 2025-03-21 WO PCT/EP2025/057880 patent/WO2025202074A1/fr active Pending
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3160821A1 (fr) | 2025-10-03 |
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