WO2025238143A1 - Module de batterie destiné à être disposé dans un conteneur de transport, système, méthode et procédé associés - Google Patents

Module de batterie destiné à être disposé dans un conteneur de transport, système, méthode et procédé associés

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WO2025238143A1
WO2025238143A1 PCT/EP2025/063368 EP2025063368W WO2025238143A1 WO 2025238143 A1 WO2025238143 A1 WO 2025238143A1 EP 2025063368 W EP2025063368 W EP 2025063368W WO 2025238143 A1 WO2025238143 A1 WO 2025238143A1
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main partition
longitudinal wall
battery module
electrochemical elements
receiving volume
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PCT/EP2025/063368
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Arnaud COLLIGNAN
Maxime BELTRAN
Florian RAIMBAULT
Quentin LIEVOUX
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SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Original Assignee
SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • TITLE Battery module intended to be placed in a transport container, associated system, method and process
  • the present invention relates to a battery module intended to be placed in a transport container, comprising:
  • first main partition and a second main partition parallel to each other and to a longitudinal axis, the first main partition and the second main partition delimiting between them a volume for receiving electrochemical elements
  • first longitudinal wall and a second longitudinal wall extending perpendicularly to a transverse axis and connecting the first main partition to the second main partition and the front face to the rear face, the area of the first main partition being greater than the area of the first longitudinal wall;
  • Such battery modules are intended to be placed, for example, in an electrical power storage system which includes a parallelepiped container suitable for transport and electrical and thermal management systems for the battery modules.
  • the storage system is easily movable, particularly by road, rail or sea transport.
  • Such storage systems contain numerous battery modules themselves comprising stacks of electrochemical elements (or “electrochemical cells”), for example lithium-ion elements, as well as electronic and electrotechnical components.
  • Battery modules typically have a parallelepiped-shaped casing. They are used on-site in a horizontal configuration, in which the main partitions of the maximum casing area are arranged horizontally, with the side walls of the casing being arranged vertically. Such an electrical power storage system is very practical for supplying or receiving significant electrical power as a supplement to or replacement for an electrical grid.
  • this type of electrical power storage system can still be improved, by maximizing the energy density stored by the storage system, while minimizing its footprint.
  • US20150300321 describes a wind turbine system in which the wind turbine components are transported in a container in a horizontal configuration to the installation site. Once at the installation site, the container is unloaded of its contents and then tilted into a vertical configuration before the wind turbine is mounted on it.
  • One aim of the invention is to provide a battery module which, for a given footprint of an electrical power storage system equipped with a container receiving the battery modules, enables a significant increase in the amount of electrical power stored, the battery module being robust to allow easy transport and reliable installation of the system on site.
  • the invention relates to a battery module of the aforementioned type, characterized in that the first longitudinal wall forms at least part of a structural beam configured to support the weight of the electrochemical elements contained in the receiving volume applying to the first longitudinal wall in a transport position of the battery module in which the transverse axis is arranged vertically, the first longitudinal wall being located under the second longitudinal wall.
  • the battery module according to the invention may comprise one or more of the following features, taken individually or in any technically feasible combination:
  • the structural beam includes a profile extending parallel to the longitudinal axis.
  • the profile has a U-shaped cross-section, or in the shape of at least one polygon, in particular a rectangular shape.
  • the first main partition has a lip that projects beyond the reception volume along the first longitudinal wall
  • the second main partition also having a lip that projects beyond the interior reception volume
  • the first longitudinal wall comprising a plate perpendicular to the transverse axis and a dropped edge which protrudes outside the receiving volume, opposite the first main partition, the U-shaped section profile having the plate as its base, and having, perpendicular to the plate, two legs formed on one side by the edge of the first main partition and on the other side by the dropped edge and by the edge of the second main partition assembled on the dropped edge;
  • the first longitudinal wall is configured to undergo a deformation of less than 1% along the transverse axis under the effect of a surface mass between 180 kg/ m2 and 1820 kg/ m2 of electrochemical elements contained in the receiving volume applied to the first longitudinal wall in the transport position of the battery module.
  • the structural beam includes a plurality of reinforcements parallel to an elevation axis perpendicular to the longitudinal axis and the transverse axis.
  • the electrochemical elements comprise at least one block of electrochemical elements wedged in the receiving volume against the first longitudinal wall, advantageously at least one row of blocks of electrochemical elements wedged in the receiving volume against the first longitudinal wall.
  • -it includes a transverse bracing system, interposed between at least one block of electrochemical elements and the second longitudinal wall, advantageously, between the row of blocks of electrochemical elements and the second longitudinal wall.
  • the battery module includes at least one heat shield separating two adjacent blocks of electrochemical elements along the transverse axis, advantageously between each pair of adjacent blocks in a row of blocks of electrochemical elements.
  • the second longitudinal wall is movable in conjunction with the second main partition to form a movable cover between an open position for access to the receiving volume, and a closed position for sealing the receiving volume.
  • the first longitudinal wall is assembled on the first main partition to form a base, the lid being movable relative to the base between the open and closed positions.
  • the first longitudinal wall has a dropped edge which receives support from a lip of the second main partition in the closed position.
  • the first main partition forms or is connected to a heat exchange plate configured to evacuate outside the receiving volume thermal power generated by the electrochemical elements in the receiving volume.
  • each of the area of the first main partition and of the area of the second main partition is greater than each of the area of the first longitudinal wall and of the area of the second longitudinal wall.
  • the invention also relates to an electrical power storage system comprising:
  • -a transport container comprising a self-supporting structure delimiting an internal volume
  • the transport container being movable between a horizontal transport configuration, in which each battery module is in its transport position and a vertical use configuration, in which each battery module is in a use position, the transverse axis extending horizontally, the weight of the electrochemical elements being applied to the first main partition, the first main partition being located below the second main partition.
  • the invention also relates to a method for assembling a battery module comprising the following steps:
  • the method comprising, before the installation of at least one of the second main partition, the second longitudinal wall, the front face and the rear face, the arrangement of electrochemical elements in the receiving volume, supported against the first longitudinal wall; the assembly of the housing comprising the installation of at least one of the second main partition, the second longitudinal wall, the front face and the rear face to seal the receiving volume containing the electrochemical elements, the first longitudinal wall forming at least part of a structural beam configured to support the weight of the electrochemical elements contained in the receiving volume applying to the first longitudinal wall in a transport position of the battery module in which the transverse axis is arranged vertically, the first longitudinal wall being located under a second longitudinal wall.
  • the method according to the invention may include the following feature:
  • the first main partition when arranging the electrochemical elements in the receiving volume, is inclined relative to a horizontal plane, with the first longitudinal wall directed downwards;
  • the structural beam includes a profile extending parallel to the longitudinal axis
  • the profile has a U-shaped cross-section, or a cross-section in the shape of at least one polygon, in particular a rectangular shape;
  • the first main partition has a lip that projects beyond the receiving volume along the first longitudinal wall
  • the second main partition also has a lip that projects beyond the internal receiving volume
  • the first longitudinal wall has a plate perpendicular to the transverse axis and a dropped edge that projects outside the receiving volume, opposite the first main partition, the U-shaped section profile having the plate as its base, and having, perpendicular to the plate, two legs formed on one side by the lip of the first main partition and on the other side by the dropped edge and by the lip of the second main partition assembled on the dropped edge.
  • the invention also relates to a method for setting up an electrical power storage system, comprising the following steps:
  • Figure 1 is a three-quarter front perspective view of a first battery module according to the invention, in a position of use for electrical power storage;
  • Figure 2 is an elevation view of the battery module of Figure 1, in a transport position of the battery module;
  • Figure 3 is a side view of the module of Figure 1, illustrating the structural longitudinal beam intended to support the weight of the electrochemical elements applied to it in the transport position;
  • Figure 4 is a perspective view of the battery module of Figure 1, with a cover of the module removed, as well as a block of electrochemical elements;
  • Figure 5 is an elevation view of an electrical power storage system comprising a plurality of battery modules, in a horizontal transport configuration, in which the battery modules extend vertically in their transport position;
  • Figure 6 is a view analogous to Figure 5, in which the container has been tilted into a vertical configuration, with the battery modules extending horizontally into their position of use.
  • a first battery module 10 according to the invention is illustrated by figures 1 to 4.
  • the battery module 10 is intended to be placed within a transport container 14, in an electrical power storage system 12, schematically illustrated by figures 5 and 6.
  • the battery module 10 comprises a housing 16, internally delimiting a receiving volume 18, and a plurality of electrochemical elements 20, in particular a plurality of blocks 22 of electrochemical elements 20, arranged in the receiving volume 18 (see Figure 4).
  • the battery module 10 also includes, in this example, at least one system 24 for transversely positioning the blocks 22 of electrochemical elements 20, and thermal shields 26 intended to thermally isolate each block 22 of electrochemical elements 20 from the transversely adjacent block(s) 22.
  • the battery module 10 In a usage position, shown in Figure 1, the battery module 10 has a longitudinal axis A-A' which extends horizontally.
  • the battery module 10 also has a transverse axis B-B', perpendicular to the longitudinal axis A-A', which is horizontal in the usage position, and an elevation axis C-C', perpendicular to the axes A-A' and B-B', which is vertical in the usage position.
  • the battery module 10 is configured to be rotated from a transport position shown in Figure 2, to its use position shown in Figure 1.
  • the elevation axis CC' of the battery module 10 extends horizontally, while the transverse axis BB' extends vertically.
  • the housing 16 is illustrated in more detail in figures 1 to 4. It has a first main partition 30 and a second main partition 32 parallel to the first main partition 30, each of the partitions 30, 32 being parallel to the plane formed by the longitudinal axis A-A' and the transverse axis B-B' to close the receiving volume 18 perpendicular to the elevation axis C-C'.
  • the housing 16 further defines a front face 34 and a rear face 36 which extend transversely with respect to the longitudinal axis A-A' to close the receiving volume 18, perpendicular to the longitudinal axis A-A'.
  • the housing 16 further includes, perpendicular to the transverse axis B-B', a first longitudinal wall 38 and a second longitudinal wall 40 which close the receiving volume 18 perpendicular to the transverse axis B-B', on either side of the longitudinal axis A-A'.
  • the first main partition 30 is a structural partition, configured to support the weight of the electrochemical elements 20 applied to it in the position of use.
  • the first main partition 30 advantageously has a greater thickness than the second main partition 32
  • the first main partition 30, for example, has a thickness greater than 2 mm, and in particular between 5 mm and 20 mm. It is made of metal, in particular aluminum alloy, steel, or stainless steel.
  • the first main partition 30 closes off the receiving volume 18 downwards in the operating position. It is preferably a heat exchange plate, configured to dissipate thermal power produced by the electrochemical elements 20 out of the receiving volume 18.
  • the first main partition 30 is configured to undergo a deformation of less than 1% along the elevation axis C-C', under the effect of a surface mass between 57 kg/ m2 and 570 kg/ m2 of electrochemical elements 20 contained in the receiving volume 18 applying to the first main partition 30 in the operating position of the battery module 10.
  • the first main partition 30 has a lip 42 which projects beyond the interior reception volume 18.
  • the rim 42 extends in particular in projection along the first longitudinal wall 38.
  • the second main partition 32 is for example formed of a sheet of metal, less thick than the first main partition 30.
  • the second main partition 32 also has a lip 44 which protrudes beyond the interior reception volume 18.
  • the rim 44 extends in particular in projection along the first longitudinal wall 38 opposite the rim 42.
  • the front face 34 and the rear face 36 are also here formed by metal sheets of a thickness less than the thickness of the first main partition 30.
  • the front face 34 connects a front edge of the first main partition 30 to a front edge of the second main partition 32.
  • the rear face 36 connects a rear edge of the first main partition 30 to a rear edge of the second main partition 32.
  • the front face 34 and the rear face 36 are assembled, for example by screwing, onto the first main partition 30.
  • the front face 34 and/or the rear face 36 carry(s) electrical connection terminals to the electrochemical elements 20, hydraulic connections, electronic components for monitoring parameters of the battery module 10, for example temperature and pressure within the battery module 10, and voltage and/or current delivered to the terminals of the battery module 10, and optionally a gas evacuation system out of the receiving volume 18.
  • the area occupied by each of the first main partition 30 and the second main partition 32, taken in projection in a plane perpendicular to the elevation axis C-C’, is greater than the area occupied by each of the front face 34 and the rear face 36, taken in projection in a plane perpendicular to the longitudinal axis A-A’.
  • the first longitudinal wall 38 is also assembled on the first main partition 30, parallel to the plane defined by the elevation axis C-C' and by the longitudinal axis A-A' to close off the receiving volume 18 perpendicular to the axis B-B'.
  • the first longitudinal wall 38 forms at least part of a structural beam 50, configured to support the weight of the electrochemical elements 20 which are applied to it when the battery module 10 occupies its transport position. This is the case when the elevation axis CC' is horizontal, the transverse axis B-B' is vertical and when the first longitudinal wall 38 is arranged under the second longitudinal wall 40.
  • the first longitudinal wall 38 has a plate 52, perpendicular to the transverse axis B-B', and a dropped edge 54 which projects outside the receiving volume 18, opposite the first main partition 30, to receive the rim 44 of the second main partition 32 as support.
  • the plate 52 is advantageously made of metal.
  • the structural beam 50 thus comprises a U-shaped profile having as its base the plate 52, and having, perpendicular to the plate 52, two legs formed, on one side by the rim 42 of the first main partition 30, and on the other side by the dropped edge 54, and by the rim 44 of the second main partition 32 assembled on the dropped edge 54.
  • Plate 52 is assembled to partitions 30 and 32, for example, by welding, bolting, screwing, or riveting. If these parts need to be disassembled during the life of the battery module 10, several of these methods can be used simultaneously.
  • the structural beam 50 also includes reinforcements 56 arranged outside the plate 52 between the legs.
  • the reinforcements 56 are arranged perpendicular to the longitudinal axis A-A’, parallel to the elevation axis C-C’.
  • Each reinforcement 56 connects the legs to each other, and is connected to the plate 52 between the legs.
  • the structural beam 50 is configured to undergo a deformation of less than 1% along the transverse axis B-B' under the effect of a surface mass of between 180 kg/ m2 and 1820 kg/ m2 of electrochemical elements 20 contained in the receiving volume 18 applied to the first longitudinal wall 38 in the transport position of the battery module 10.
  • the structural beam 50 carries the weight of the electrochemical elements 20 contained in the receiving volume 18 without significant deformation.
  • the second longitudinal wall 40 extends parallel to the first longitudinal wall 38. It connects the first main partition 30 to the second main partition 32 along a second side of the partitions 30, 32, parallel to the axis A-A'.
  • the area occupied by each of the first main partition 30 and the second main partition 32, taken in projection in a plane perpendicular to the elevation axis C-C', is greater than the area occupied by each of the first longitudinal wall 38 and the second longitudinal wall 40, taken in projection on a plane perpendicular to the transverse axis B-B'.
  • the second longitudinal wall 40 is formed of a sheet of metal attached to the second main partition 32.
  • it has a Young's modulus that is at least 10% lower than the Young's modulus of structural beam 50.
  • the second main partition 32 and the second longitudinal wall 40 are formed in one piece by being made from material, for example by folding a metal sheet.
  • the first main partition 30, the front face 34, the rear face 36, and the first longitudinal wall 38 assembled on the first main partition 30 form a base 60 intended to receive the electrochemical elements 20 and to support them in the receiving volume 18.
  • the second main partition 32 and the second longitudinal wall 40 form a cover 62 intended to close the receiving volume 18, while securing the electrochemical elements 20 in the base 60.
  • the cover 62 is movable between an open position providing access to the receiving volume 18, visible in Figure 4, and a closed position sealing the receiving volume 18, visible in Figure 1.
  • Each of the 20 electrochemical elements comprises either a prismatic outer casing, a cylindrical outer casing, or a pouch.
  • Each 20 electrochemical element (referred to as an "electrochemical cell” in English) includes anodes, cathodes, and separators (not shown), between which electrochemical reactions take place.
  • the electrochemical element 20 is, for example, rechargeable. It is, for example, of the lithium-ion type, the sodium-ion type, or the alkaline electrolyte type. It also includes terminals, which are connected to the terminals of the battery module 10 by an electrical connection system (not shown).
  • the electrochemical elements 20 are arranged in the form of a plurality of blocks 22 of electrochemical elements 20, in which the electrochemical elements 20 of the same block 22 are held together by a chassis so that they can be moved together with each other.
  • Each block 22 thus comprises a plurality of electrochemical elements 20 arranged parallel to each other, and the chassis allows the electrochemical elements 20 of the block 22 to be held and moved together.
  • Each block 22 is here generally parallelepiped in shape.
  • the receiving volume 18 contains at least one column 64 of successive blocks 22 arranged end to end along an axis parallel to the longitudinal axis A-A'.
  • the receiving volume 18 also contains at least one row 66 of adjacent blocks 22 extending side by side along an axis parallel to the transverse axis B-B'.
  • each electrochemical element 20 extends perpendicularly to the longitudinal axis A-A'.
  • the successive blocks 22 are in longitudinal contact with each other along each column 64.
  • the blocks 22 are also wedged transversely with each other along each row 66.
  • a thermal shield 26 is interposed between each pair of adjacent blocks 22 in a row 66 of blocks 22. This thermally isolates the electrochemical elements 20 located in a block 22 within a row 66 and in the or each adjacent block 22 of the same row 66.
  • the shimming system 24 includes at least one deformable shim.
  • the deformable shim is interposed between the second longitudinal wall 40 and the blocks 22 adjacent to the second longitudinal wall 40.
  • the deformable wedge is for example formed from a block of foam applied against the second longitudinal wall 40.
  • each row 66 of blocks 22 the block 22 adjacent to the first longitudinal wall 38 is arranged in contact with the first longitudinal wall 38.
  • the block 22 adjacent to the second longitudinal wall 40 is wedged relative to the second longitudinal wall 40, by the interposition of a deformable wedge of the wedge system 24.
  • the intermediate block 22 between the blocks 22 adjacent to the longitudinal walls 38, 40 is wedged between the blocks 22 adjacent to the intermediate block 22, with interposition of a thermal shield 26 between each pair of adjacent blocks 22.
  • the columns of successive blocks 22 are arranged end to end along an axis parallel to the transverse axis B-B', the successive electrochemical elements 20 in each block 22 extending perpendicularly to the transverse axis B-B'.
  • Each battery module 10 according to the invention is received in a storage container 14 shown in figures 5 and 6.
  • the storage container 14 is generally parallelepiped in shape. It is mobile between a horizontal transport configuration shown in Figure 5, in which the battery modules 10 are in their transport position, the first longitudinal wall 38 supporting the weight of the electrochemical elements 20, and a vertical use configuration shown in Figure 6, in which the battery modules 10 are in their use position, the first main partition 30 supporting the weight of the electrochemical elements 20.
  • the storage container 14 has a self-supporting structure 70, with dimensions governed by transport standards, for example by ISO1496-1 dated 19 September 2015 or ISO668 dated 1 May 2020 and its amendment 1 of 2022. It has, in the self-supporting structure 70, a plurality of bays 72 for supporting battery modules 10.
  • the self-supporting structure 70 defines an internal volume 74 containing the bays 72. It allows the joint transport of the battery modules 10 contained in the bays 72 and, advantageously, of an electrical management system and a security system (not shown) to a site of use.
  • the storage container 14 further includes electrical terminals 76 intended to connect to an electrical power consumer (not shown) for the supply of electrical energy stored in the battery modules 10 to the consumer or, alternatively, to an electrical power supplier, for the recharging of the battery modules 10.
  • the electrical management system (not shown) is configured to control the voltage and current delivered by each battery module 10 when supplying electrical power by the battery module 10, and the voltage and current delivered to each battery module 10 when recharging the battery module 10.
  • the self-supporting structure 70 is here of polyhedral form, in particular in the form of a rectangular parallelepiped with a longitudinal axis D-D’.
  • the longitudinal axis D-D' is kept horizontal during transport of the storage container 14 in the horizontal configuration, with the storage container 14 containing the battery modules 10 in the transport position.
  • the longitudinal axis D-D' is configured to tilt vertically when the storage container 14 is used in the vertical configuration, with the battery modules 10 then occupying their operating position.
  • the dimensions of the self-supporting structure 70 are governed by transport standards, in particular by the ISO1496 or ISO668 standards mentioned above.
  • the transport container 14 In its horizontal configuration, the transport container 14 thus has, for example, a length greater than 2 m, specifically between 2.5 m and 15 m, a width greater than 1 m, in particular between 2 m and 4 m, and a height greater than 1 m, in particular between 2 m and 4 m.
  • Transport container 14 is in particular a 20-foot container known as a "high cube” measuring 6.058 m in length, 2.438 m in width, and 2.896 m in height during its transport.
  • the transport container 14 has protruding corners 80 (often called "ISO corners") at each of the corners of the self-supporting structure 70.
  • the self-supporting structure 70 includes a structural framework comprising on each face of the container two longitudinal beams 90 connected to each other by two end crossbeams 92 and possibly, by a plurality of intermediate crossbeams 94.
  • the self-supporting structure 70 may include additional longitudinal beams and/or crossbeams inside the internal volume 74.
  • the bays 72 are mounted on the structural frame of the self-supporting structure 70 to be supported by the structural frame.
  • the battery modules 10 are mounted in each support bay 72 parallel to each other.
  • first main partition 30, the front face 34, the rear face 36 and the first longitudinal wall 38 are supplied to be assembled together to form a base 60, as illustrated in Figure 4.
  • the reinforcements 56 are also supplied and are assembled between the dropped edge 54 of the plate 52 and the rim 42 of the first main partition 30.
  • the first main partition 30 of the base 60 is inclined with respect to the horizontal to direct the first longitudinal wall 38 downwards.
  • a block 22 is placed adjacent to the first longitudinal wall 38, in contact with it. Then, a thermal shield 26 is interposed on one face of the block 22 opposite the first longitudinal wall 38, and another block 22 is applied against the thermal shield 26.
  • the second longitudinal partition 32 is arranged to rest on a free edge of the front face 34, on a free edge of the rear face 36, and on the dropped edge 54 of the plate 52.
  • the second longitudinal wall 40 compresses the shimming system 24 to ensure the immobilization of the blocks 22 parallel to the transverse axis B-B'.
  • each battery module 10 is loaded into transport position in a bay 72 of the transport container 14 arranged in a horizontal configuration (see figure 5).
  • the electrochemical elements 20 within each battery module 10 then rest on the structural beam 50 defined at least in part by the first longitudinal wall 38.
  • the structural beam 50 provides robust support for the electrochemical elements 20.
  • the transport container 14 containing the battery modules 10 is tilted into the vertical configuration.
  • Each battery module 10 contained in the transport container 14 then switches from its transport position to its use position.
  • the electrochemical elements 20 finally rest against the first main partition 30.
  • the battery module 10 is therefore configured to occupy two different positions, while adequately supporting the electrochemical elements 20 it contains, in particular a large number of electrochemical elements 20 with a surface mass greater than 100 kg/ m2 .
  • first longitudinal wall 38 perpendicular to the first main partition 30 forming at least part of a structural beam 50 ensures that the battery module 10 can be held on its edge, while retaining its integrity.
  • the battery module 10 is also configured to be tilted into its operating position by passing through any inclined position between the transport position and the operating position, without damage to the housing 16 under the weight of the electrochemical elements 20.
  • the profile has other shapes, for example a parallelepiped shape, in particular a rectangular parallelepiped, or a shape comprising a plurality of parallelepipeds.
  • plate 50 is perforated.

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Abstract

Le module comprend un boîtier (16) comportant : • une première cloison principale (30) et une deuxième cloison principale (32) délimitant entre elles un volume de réception (18) d'éléments électrochimiques (20); • une face avant (34) et une face arrière (36) pour obturer le volume de réception (18) perpendiculairement à un axe longitudinal; • une première paroi longitudinale (38) et une deuxième paroi longitudinale (40) s'étendant perpendiculairement à un axe transversal. Le module comprend des éléments électrochimiques (20) contenus dans le volume de réception (18). La première paroi longitudinale (38) forme au moins une partie d'une poutre structurelle (50) configurée pour supporter le poids des éléments électrochimiques (20) contenus dans le volume de réception (18) s'appliquant sur la première paroi longitudinale (38) dans une position de transport du module dans laquelle l'axe transversal est disposé verticalement.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Module de batterie destiné à être disposé dans un conteneur de transport, système, méthode et procédé associés
La présente invention concerne un module de batterie destiné à être disposé dans un conteneur de transport, comprenant :
-un boitier comportant :
-une première cloison principale et une deuxième cloison principale parallèles entre elles et à un axe longitudinal, la première cloison principale et la deuxième cloison principale délimitant entre elles un volume de réception d’éléments électrochimiques ;
-une face avant et une face arrière raccordant chacune la première cloison principale à la deuxième cloison principale pour obturer le volume de réception perpendiculairement à l’axe longitudinal ;
-une première paroi longitudinale et une deuxième paroi longitudinale s’étendant perpendiculairement à un axe transversal et raccordant la première cloison principale à la deuxième cloison principale et la face avant à la face arrière, l’aire de la première cloison principale étant supérieure à l’aire de la première paroi longitudinale ;
-des éléments électrochimiques contenus dans le volume de réception.
De tels modules de batterie sont destinés à être disposés par exemple dans un système de stockage de puissance électrique qui comporte un conteneur parallélépipédique propre à être transporté et des systèmes de gestion électrique et thermique des modules de batterie.
Le système de stockage est facilement déplaçable, notamment par transport routier, ferroviaire ou maritime.
De tels systèmes de stockage contiennent de nombreux modules de batterie eux- mêmes comprenant des empilements d’éléments électrochimiques (ou « cellules électrochimiques »), par exemple des éléments lithium-ion, ainsi que des composants électroniques et électrotechniques.
Les modules de batterie présentent généralement un boitier de forme parallélépipédique. Ils sont utilisés sur site dans une configuration horizontale, dans laquelle les cloisons principales d’aires maximales du boitier sont disposées horizontalement, les parois latérales du boitier étant disposées verticalement. Un tel système de stockage de puissance électrique est très pratique pour fournir ou recevoir une puissance électrique significative en complément ou en remplacement d’un réseau électrique.
Néanmoins, ce type de système de stockage de puissance électrique peut encore être amélioré, en maximisant la densité d’énergie stockée par le système de stockage, tout en minimisant son empreinte au sol.
US20150300321 décrit un système d’éolienne dans lequel les composants de l’éolienne sont transportés dans un conteneur en configuration horizontale jusqu’au site d’installation. Une fois arrivé au site d’installation, le conteneur est déchargé de son contenu, puis est basculé en configuration verticale, avant que l’éolienne ne soit montée dessus.
Un tel procédé de transport et d’installation serait fastidieux et peu économique à mettre en œuvre pour un conteneur contenant des modules de batterie, puisqu’il nécessiterait de décharger les modules de batterie avant le pivotement du conteneur, puis de recharger tous les modules de batterie, une fois le conteneur pivoté.
Un but de l’invention est de fournir un module de batterie qui permette, pour une empreinte au sol donnée d’un système de stockage de puissance électrique muni d’un conteneur recevant les modules de batterie, une augmentation significative de la quantité de puissance électrique stockée, le module de batterie étant robuste pour permettre un transport facile et une installation fiable du système sur site.
A cet effet, l’invention a pour objet un module de batterie du type précité, caractérisé en ce que la première paroi longitudinale forme au moins une partie d’une poutre structurelle configurée pour supporter le poids des éléments électrochimiques contenus dans le volume de réception s’appliquant sur la première paroi longitudinale dans une position de transport du module de batterie dans laquelle l’axe transversal est disposé verticalement, la première paroi longitudinale étant située sous la deuxième paroi longitudinale.
Le module de batterie selon l’invention peut comprendre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes combinaisons techniquement possibles :
- la poutre structurelle comporte un profilé s’étendant parallèlement à l’axe longitudinal.
- le profilé présente une section en forme de U, ou en forme d’au moins un polygone, notamment une forme rectangulaire.
- la première cloison principale comporte un rebord qui fait saillie au-delà du volume de réception le long de la première paroi longitudinale, la deuxième cloison principale comportant aussi un rebord qui fait saillie au-delà du volume intérieur de réception, la première paroi longitudinale comportant une plaque perpendiculaire à l'axe transversal et un bord tombé qui fait à saillie à l'extérieur du volume de réception, à l'opposé de la première cloison principale, le profilé de section en forme de U ayant pour base la plaque, et ayant, perpendiculairement à la plaque, deux jambes formées d'un côté par le rebord de la première cloison principale et d'un autre côté par le bord tombé et par le rebord de la deuxième cloison principale assemblé sur le bord tombé ;
- la première paroi longitudinale est configurée pour subir une déformation inférieure à 1 % le long de l’axe transversal sous l’effet d’une masse surfacique comprise entre 180 kg/m2 et à 1820 kg/m2 d’éléments électrochimiques contenus dans le volume de réception s’appliquant sur la première paroi longitudinale dans la position de transport du module de batterie.
- la poutre structurelle comporte une pluralité de renforts parallèles à un axe d’élévation perpendiculaire à l’axe longitudinal et à l’axe transversal.
-les éléments électrochimiques comprennent au moins un bloc d’éléments électrochimiques calé dans le volume de réception contre la première paroi longitudinale, avantageusement au moins une rangée de blocs d’éléments électrochimiques calée dans le volume de réception contre la première paroi longitudinale.
-il comprend un système de calage transversal, interposé entre au moins un bloc d’éléments électrochimiques et la deuxième paroi longitudinale, avantageusement, entre la rangée de blocs d’éléments électrochimiques et la deuxième paroi longitudinale.
- le module de batterie comprend au moins un bouclier thermique séparant deux blocs d’éléments électrochimiques adjacents le long de l’axe transversal, avantageusement entre chaque paire de blocs adjacents d’une rangée de blocs d’éléments électrochimiques.
- la deuxième paroi longitudinale est déplaçable conjointement avec la deuxième cloison principale pour former un couvercle déplaçable entre une position ouverte d’accès au volume de réception, et une position fermée d’obturation du volume de réception.
- première paroi longitudinale est assemblée sur la première cloison principale pour former un socle, le couvercle étant déplaçable par rapport au socle entre la position ouverte et la position fermée.
- la première paroi longitudinale présente un bord tombé recevant en appui un rebord de la deuxième cloison principale dans la position fermée.
- la première cloison principale forme ou est raccordée à une plaque d’échange thermique configurée pour évacuer hors du volume de réception une puissance thermique engendrée par les éléments électrochimiques dans le volume de réception. - chacune de l’aire de la première cloison principale et de l’aire de la deuxième cloison principale est supérieure à chacune de l’aire de la première paroi longitudinale et de l’aire de la deuxième paroi longitudinale.
L’invention a également pour objet un système de stockage de puissance électrique comprenant :
-un conteneur de transport comprenant une structure autoportante délimitant un volume interne ;
-une pluralité de modules de batterie tels que définis plus haut, reçus dans le volume interne ; le conteneur de transport étant déplaçable entre une configuration horizontale de transport, dans laquelle chaque module de batterie est dans sa position de transport et une configuration verticale d’utilisation, dans laquelle chaque module de batterie est dans une position d’utilisation, l’axe transversal s’étendant horizontalement, le poids des éléments électrochimiques s’appliquant sur la première cloison principale, la première cloison principale étant située sous la deuxième cloison principale.
L’invention a aussi pour objet un procédé d’assemblage d’un module de batterie comprenant les étapes suivantes :
-assemblage d’un boitier comprenant :
* une première cloison principale et une deuxième cloison principale parallèles entre elles et à un axe longitudinal, la première cloison principale et la deuxième cloison principale délimitant entre elles un volume de réception d’éléments électrochimiques ;
* une face avant et une face arrière raccordant chacune la première cloison principale à la deuxième cloison principale pour obturer le volume de réception perpendiculairement à l’axe longitudinal ;
* une première paroi longitudinale et une deuxième paroi longitudinale s’étendant perpendiculairement à un axe transversal et raccordant la première cloison principale à la deuxième cloison principale et la face avant à la face arrière, l’aire de la première cloison principale étant supérieure à l’aire de la première paroi longitudinale ; le procédé comprenant, avant la mise en place d’au moins une parmi la deuxième cloison principale, la deuxième paroi longitudinale, la face avant et la face arrière, la disposition d’éléments électrochimiques dans le volume de réception, en appui contre la première paroi longitudinale ; l’assemblage du boitier comprenant la mise en place de l’au moins une parmi la deuxième cloison principale, la deuxième paroi longitudinale, la face avant et la face arrière pour obturer le volume de réception contenant les éléments électrochimiques, la première paroi longitudinale formant au moins une partie d’une poutre structurelle configurée pour supporter le poids des éléments électrochimiques contenus dans le volume de réception s’appliquant sur la première paroi longitudinale dans une position de transport du module de batterie dans laquelle l’axe transversal est disposé verticalement, la première paroi longitudinale étant située sous la une deuxième paroi longitudinale.
Le procédé selon l’invention peut comprendre la caractéristique suivante :
- lors de la disposition des éléments électrochimiques dans le volume de réception, la première cloison principale est inclinée par rapport à un plan horizontal, la première paroi longitudinale étant dirigée vers le bas ;
- la poutre structurelle comporte un profilé s’étendant parallèlement à l’axe longitudinal ;
- le profilé présente une section en forme de U, ou en forme d’au moins un polygone, notamment une forme rectangulaire ;
- la première cloison principale comporte un rebord qui fait saillie au-delà du volume de réception le long de la première paroi longitudinale, la deuxième cloison principale comportant aussi un rebord qui fait saillie au-delà du volume intérieur de réception, la première paroi longitudinale comportant une plaque perpendiculaire à l'axe transversal et un bord tombé qui fait à saillie à l'extérieur du volume de réception, à l'opposé de la première cloison principale, le profilé de section en forme de U ayant pour base la plaque, et ayant, perpendiculairement à la plaque, deux jambes formées d'un côté par le rebord de la première cloison principale et d'un autre côté par le bord tombé et par le rebord de la deuxième cloison principale assemblé sur le bord tombé.
L’invention a également pour objet une méthode de mise en place d’un système de stockage de puissance électrique, comprenant les étapes suivantes :
-fourniture d’un système de stockage de puissance électrique tel que défini plus haut, le conteneur de transport occupant la configuration horizontale de transport ;
-basculement du conteneur de transport depuis la configuration horizontale de transport, dans laquelle chaque module de batterie est dans sa position de transport vers la configuration verticale d’utilisation, dans laquelle chaque module de batterie est dans la position d’utilisation, les modules de batterie restant contenus dans le conteneur de transport lors du basculement du conteneur de transport.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- [Fig. 1] la figure 1 est une vue en perspective de trois-quarts face d’un premier module de batterie selon l’invention, dans une position d’utilisation pour le stockage de puissance électrique ; - [Fig.2] la figure 2 est une vue en élévation du module de batterie de la figure 1 , dans une position de transport du module de batterie ;
- [Fig.3] la figure 3 est une vue de côté du module de la figure 1 , illustrant la poutre longitudinale structurelle destinée à supporter le poids des éléments électrochimiques s’appliquant sur elle dans la position de transport ;
- [Fig.4] la figure 4 est une vue en perspective du module de batterie de la figure 1 , un couvercle du module ayant été retiré, ainsi qu’un bloc d’éléments électrochimiques ;
- [Fig.5] la figure 5 est une vue en élévation d’un système de stockage de puissance électrique comprenant une pluralité de modules de batteries, dans une configuration horizontale de transport, dans laquelle les modules de batterie s’étendent verticalement dans leur position de transport ;
- [Fig.6] la figure 6 est une vue analogue à la figure 5, dans laquelle le conteneur a été basculé dans une configuration verticale, les modules de batterie s’étendant horizontalement dans leur position d’utilisation.
Un premier module de batterie 10 selon l’invention est illustré par les figures 1 à 4.
Le module de batterie 10 est destiné à être disposé au sein d’un conteneur de transport 14, dans un système de stockage de puissance électrique 12, illustré schématiquement par les figures 5 et 6.
Comme visible sur les figures 1 à 4, le module de batterie 10 comprend un boitier 16, délimitant intérieurement un volume de réception 18, et une pluralité d’éléments électrochimiques 20, en particulier une pluralité de blocs 22 d’éléments électrochimiques 20, disposés dans le volume de réception 18 (voir figure 4).
Toujours en référence à la figure 4, le module de batterie 10 comporte en outre, dans cet exemple, au moins un système 24 de calage transversal des blocs 22 d’éléments électrochimiques 20, et des boucliers thermiques 26 destinés à isoler thermiquement chaque bloc 22 d’éléments électrochimiques 20 du ou des blocs 22 adjacents transversalement.
Dans une position d’utilisation, représentée sur la figure 1 , le module de batterie 10 présente un axe longitudinal A-A' qui s’étend horizontalement. Le module de batterie 10 présente également un axe transversal B-B', perpendiculaire à l’axe longitudinal A-A’, qui est horizontal dans la position d’utilisation, et un axe d’élévation C-C', perpendiculaire aux axes A-A’ et B-B’, qui est vertical dans la position d’utilisation.
Selon l’invention, le module de batterie 10 est configuré pour être pivoté depuis une position de transport représentée sur la figure 2, vers sa position d’utilisation visible sur la figure 1. Dans la position de transport, visible sur la figure 2, l’axe d’élévation C-C' du module de batterie 10 s’étend horizontalement, alors que l’axe transversal B-B' s’étend verticalement.
Le boitier 16 est illustré plus en détail sur les figures 1 à 4. Il présente une première cloison principale 30 et une deuxième cloison principale 32 parallèle à la première cloison principale 30, chacune des cloisons 30, 32 étant parallèle au plan formé par l’axe longitudinal A-A' et l’axe transversal B-B' pour obturer le volume de réception 18 perpendiculairement à l’axe d’élévation C-C'.
Le boitier 16 définit en outre une face avant 34 et une face arrière 36 qui s’étendent transversalement par rapport à l’axe longitudinal A-A' pour obturer le volume de réception 18, perpendiculairement à l’axe longitudinal A-A'.
Le boitier 16 comprend en outre, perpendiculairement à l’axe transversal B-B', une première paroi longitudinale 38 et une deuxième paroi longitudinale 40 qui obturent le volume de réception 18 perpendiculairement à l’axe transversal B-B', de part et d’autre de l’axe longitudinal A-A’.
La première cloison principale 30 est une cloison structurelle, configurée pour supporter le poids des éléments électrochimiques 20 s’appliquant sur elle dans la position d’utilisation.
La première cloison principale 30 présente avantageusement une épaisseur supérieure à l’épaisseur de la deuxième cloison principale 32
La première cloison principale 30 présente par exemple une épaisseur supérieure à 2 mm, et notamment comprise entre 5 mm et 20 mm. Elle est formée de métal, en particulier d’alliage d’aluminium, d’acier, ou d’acier inoxydable.
La première cloison principale 30 obture le volume de réception 18 vers le bas dans la position d’utilisation. Elle est préférentiellement une plaque d’échange thermique, configurée pour évacuer une puissance thermique produite par les éléments électrochimiques 20 hors du volume de réception 18.
La première cloison principale 30 est configurée pour subir une déformation inférieure à 1% le long de l’axe d’élévation C-C’, sous l’effet d’une masse surfacique comprise entre 57 kg/m2 et à 570 kg/m2 d’éléments électrochimiques 20 contenus dans le volume de réception 18 s’appliquant sur la première cloison principale 30 dans la position d’utilisation du module de batterie 10.
La première cloison principale 30 comporte un rebord 42 qui fait saillie au-delà du volume intérieur de réception 18.
Dans l’exemple représenté sur les figures 1 à 4, le rebord 42 s’étend en particulier en saillie le long de la première paroi longitudinale 38. La deuxième cloison principale 32 est par exemple formée d’une feuille de métal, d’épaisseur inférieure à l’épaisseur de la première cloison principale 30.
Elle s’étend parallèlement à la première cloison principale 30, au-dessus de celle-ci dans la position d’utilisation. Elle obture le volume de réception 18 vers le haut dans la position d’utilisation.
La deuxième cloison principale 32 comporte aussi un rebord 44 qui fait saillie au-delà du volume intérieur de réception 18.
Dans l’exemple représenté sur les figures 1 à 4, le rebord 44 s’étend en particulier en saillie le long de la première paroi longitudinale 38 à l’opposé du rebord 42.
La face avant 34 et la face arrière 36 sont également ici formées par des feuilles métalliques d’épaisseur inférieure à l’épaisseur de la première cloison principale 30.
La face avant 34 raccorde un bord avant de la première cloison principale 30 à un bord avant de la deuxième cloison principale 32.
La face arrière 36 raccorde un bord arrière de la première cloison principale 30 à un bord arrière de la deuxième cloison principale 32.
La face avant 34 et la face arrière 36 sont assemblées, par exemple par vissage, sur la première cloison principale 30.
Avantageusement, la face avant 34 ou/et la face arrière 36 porte(nt) des bornes de raccordement électrique aux éléments électrochimiques 20, des raccordements hydrauliques, des composants électroniques de suivi de paramètres du module de batterie 10, par exemple de la température et de la pression au sein du module de batterie 10, et de la tension et/ou du courant délivré aux bornes du module de batterie 10, et éventuellement un système d’évacuation de gaz hors du volume de réception 18.
L’aire occupée par chacune de la première cloison principale 30 et de la deuxième cloison principale 32, prise en projection dans un plan perpendiculaire à l’axe d’élévation C-C’, est supérieure à l’aire occupée par chacune de la face avant 34 et de la face arrière 36, prise en projection dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal A-A’.
Dans cet exemple, la première paroi longitudinale 38 est également assemblée sur la première cloison principale 30, parallèlement au plan défini par l’axe d’élévation C-C' et par l’axe longitudinal A-A' pour obturer le volume de réception 18 perpendiculairement à l’axe B-B'.
Elle raccorde la première cloison principale 30 à la deuxième cloison principale 32 le long d’un premier côté de ces cloisons 30, 32 parallèlement à l’axe A-A'.
Selon l’invention, la première paroi longitudinale 38 forme au moins une partie d’une poutre structurelle 50, configurée pour supporter le poids des éléments électrochimiques 20 qui s’appliquent sur elle lorsque le module de batterie 10 occupe sa position de transport. Ceci est le cas lorsque l’axe d’élévation C-C' est horizontal, l’axe transversal B-B’ étant vertical et lorsque la première paroi longitudinale 38 est disposée sous la deuxième paroi longitudinale 40.
Dans l’exemple représenté sur les figures 1 à 4, la première paroi longitudinale 38 comporte une plaque 52, perpendiculaire à l’axe transversal B-B', et un bord tombé 54 qui fait saillie à l’extérieur du volume de réception 18, à l’opposé de la première cloison principale 30, pour recevoir en appui le rebord 44 de la deuxième cloison principale 32. La plaque 52 est avantageusement formée de métal.
La poutre structurelle 50 comporte ainsi un profilé en U ayant pour base la plaque 52, et ayant, perpendiculairement à la plaque 52, deux jambes formées, d’un côté par le rebord 42 de la première cloison principale 30, et d’un autre côté par le bord tombé 54, et par le rebord 44 de la deuxième cloison principale 32 assemblé sur le bord tombé 54.
La plaque 52 est assemblée aux cloisons 30 et 32 par exemple par un procédé de soudage, de boulonnage, de vissage ou encore de rivetage. Si ces pièces doivent être désassemblées durant la vie du module de batterie 10, plusieurs de ces procédés peuvent être employés simultanément.
Dans l’exemple représenté sur les figures 1 à 4, la poutre structurelle 50 comporte en outre des renforts 56 disposés à l’extérieur de la plaque 52 entre les jambes.
Les renforts 56 sont disposés perpendiculaires à l’axe longitudinal A-A’, parallèlement à l’axe d’élévation C-C’.
Ils sont par exemple formés de membrures espacées les unes des autres. Chaque renfort 56 raccorde les jambes entre elles, et est raccordé à la plaque 52 entre les jambes.
La poutre structurelle 50 est configurée pour subir une déformation inférieure à 1 % le long de l’axe transversal B-B’ sous l’effet d’une masse surfacique comprise entre 180 kg/m2 et à 1820 kg/m2 d’éléments électrochimiques 20 contenus dans le volume de réception 18 s’appliquant sur la première paroi longitudinale 38 dans la position de transport du module de batterie 10.
Ainsi, lorsque le module de batterie 10 occupe sa position de transport représentée sur la figure 2, avec l’axe transversal B-B’ vertical et la première paroi longitudinale 38 disposée en dessous de la deuxième paroi longitudinale 40, la poutre structurelle 50 porte le poids des éléments électrochimiques 20 contenus dans le volume de réception 18 sans déformation significative.
La deuxième paroi longitudinale 40 s’étend parallèlement à la première paroi longitudinale 38. Elle raccorde la première cloison principale 30 à la deuxième cloison principale 32 le long d’un deuxième côté des cloisons 30, 32, parallèlement à l’axe A-A'. L’aire occupée par chacune de la première cloison principale 30 et de la deuxième cloison principale 32, prise en projection dans un plan perpendiculaire à l’axe d’élévation C-C’, est supérieure à l’aire occupée par chacune de la première paroi longitudinale 38 et de la deuxième paroi longitudinale 40, prise en projection sur un plan perpendiculaire à l’axe transversal B-B’.
Dans l’exemple représenté dans les figures 1 à 4, la deuxième paroi longitudinale 40 est formée d’une feuille de métal solidaire de la deuxième cloison principale 32.
Elle présente par exemple un module d’Young inférieur d’au moins 10% au module d’Young de la poutre structurelle 50.
Avantageusement, comme illustré par la figure 4, la deuxième cloison principale 32 et la deuxième paroi longitudinale 40 sont formées d’un seul tenant en étant venues de matière, par exemple par pliage d’une feuille métallique.
La première cloison principale 30, la face avant 34, la face arrière 36, et la première paroi longitudinale 38 assemblés sur la première cloison principale 30 forment un socle 60 destiné à recevoir les éléments électrochimiques 20 et à les supporter dans le volume de réception 18.
La deuxième cloison principale 32 et la deuxième paroi longitudinale 40 forment un couvercle 62 destiné à fermer le volume de réception 18, tout en calant les éléments électrochimiques 20 dans le socle 60. Le couvercle 62 est déplaçable entre une position ouverte d’accès au volume de réception 18, visible sur la figure 4, et une position fermée d’obturation du volume de réception 18 visible sur la figure 1.
Les éléments électrochimiques 20 comprennent chacun un boitier extérieur prismatique, un boitier extérieur cylindrique ou une poche. Chaque élément électrochimique 20 (désigné par le terme « electrochemical cell » en anglais) comporte des anodes, des cathodes et des séparateurs (non représentés), entre lesquels se déroulent des réactions électrochimiques.
L’élément électrochimique 20 est par exemple rechargeable. Il est par exemple de type lithium-ion, de type sodium ion ou de type à électrolyte alcalin. Il comprend en outre des bornes, qui sont raccordées aux bornes du module de batterie 10 par un système de raccordement électrique (non représenté).
Dans le module de batterie 10 représenté sur la figure 4, les éléments électrochimiques 20 sont agencés sous forme d’une pluralité de blocs 22 d’éléments électrochimiques 20, dans lequel les éléments électrochimiques 20 d’un même bloc 22 sont maintenus ensemble par un châssis pour être déplaçables conjointement les uns avec les autres. Chaque bloc 22 comporte ainsi une pluralité d’éléments électrochimiques 20 disposés parallèlement les uns aux autres, et le châssis permettant de maintenir et de déplacer conjointement les éléments électrochimiques 20 du bloc 22. Chaque bloc 22 est ici de forme générale parallélépipédique.
Dans l’exemple représenté sur la figure 4, le volume de réception 18 contient au moins une colonne 64 de blocs 22 successifs agencés bout à bout le long d’un axe parallèle à l’axe longitudinal A-A'. Le volume de réception 18 contient en outre au moins une rangée 66 de blocs 22 adjacents s’étendant les uns à côté des autres le long d’un axe parallèle à l’axe transversal B-B'.
Dans cet exemple, chaque élément électrochimique 20 s’étend perpendiculairement à l’axe longitudinal A-A'. Les blocs 22 successifs sont en contact longitudinal les uns avec les autres suivant chaque colonne 64.
Les blocs 22 sont également calés transversalement les uns avec les autres le long de chaque rangée 66.
De préférence, un bouclier thermique 26 est interposé entre chaque paire de blocs 22 adjacents d’une rangée 66 de blocs 22. Ceci isole thermiquement les éléments électrochimiques 20 situés dans un bloc 22 au sein d’une rangée 66 et dans le ou chaque bloc 22 adjacent de la même rangée 66.
Le système de calage 24 comporte par exemple au moins une cale déformable. La cale déformable est interposée entre la deuxième paroi longitudinale 40 et les blocs 22 adjacents à la deuxième paroi longitudinale 40.
La cale déformable est par exemple formée d’un bloc de mousse appliqué contre la deuxième paroi longitudinale 40.
Ainsi, dans chaque rangée 66 de blocs 22, le bloc 22 adjacent à la première paroi longitudinale 38 est disposé en contact avec la première paroi longitudinale 38.
Sur cette même rangée 66, le bloc 22 adjacent à la deuxième paroi longitudinale 40 est calé par rapport à la deuxième paroi longitudinale 40, par l’interposition d’une cale déformable du système de calage 24.
Le ou chaque bloc 22 intermédiaire entre les blocs 22 adjacents aux parois longitudinales 38, 40 est calé entre les blocs 22 adjacents au bloc intermédiaire 22, avec interposition d’un bouclier thermique 26 entre chaque paire de blocs 22 adjacents.
En variante, les colonnes de blocs 22 successifs sont agencés bout à bout le long d’un axe parallèle à l’axe transversal B-B', les éléments électrochimiques 20 successifs dans chaque bloc 22 s’étendant perpendiculairement à l’axe transversal B-B'.
Chaque module de batterie 10 selon l’invention est reçu dans un conteneur de stockage 14 représenté sur les figures 5 et 6. Le conteneur de stockage 14 est de forme générale parallélépipédique. Il est mobile entre une configuration horizontale de transport représentée sur la figure 5, dans laquelle les modules de batterie 10 sont dans leur position de transport, la première paroi longitudinale 38 soutenant le poids des éléments électrochimiques 20, et une configuration verticale d’utilisation représentée sur la figure 6, dans laquelle les modules de batterie 10 sont dans leur position d’utilisation, la première cloison principale 30 supportant le poids des éléments électrochimiques 20.
Dans cet exemple, le conteneur de stockage 14 comporte une structure autoportante 70, de dimensions régies par les normes de transport, par exemple par les Normes ISO1496-1 datée du 19 septembre 2015 ou ISO668 datée du 1er mai 2020 ainsi que son avenant 1 de 2022. Il comporte, dans la structure autoportante 70, une pluralité de baies 72 de support de modules de batterie 10.
Comme illustré par la figure 6, la structure autoportante 70 définit un volume intérieur 74 contenant les baies 72. Elle permet le transport conjoint des modules de batterie 10 contenus dans les baies 72 ainsi qu’avantageusement, d’un système de gestion électrique et d’un système de sécurité (non représentés) jusqu’à un site d’utilisation.
Le conteneur de stockage 14 comprend en outre des bornes électriques 76 destinées à se connecter à un consommateur de puissance électrique (non représenté) pour la fourniture d’énergie électrique stockée dans les modules de batterie 10 vers le consommateur ou en alternance, à fournisseur de puissance électrique, pour le rechargement des modules de batterie 10.
Le système de gestion électrique (non représenté) est configuré pour piloter la tension et l’intensité délivrées par chaque module de batterie 10 lors de la fourniture de puissance électrique par le module de batterie 10, et la tension et de l’intensité du courant électrique délivrées à chaque module de batterie 10, lors du rechargement du module de batterie 10.
La structure autoportante 70 est ici de forme polyédrique, en particulier sous forme d’un parallélépipède rectangle présentant un axe longitudinal D-D’.
L’axe longitudinal D-D’ est maintenu horizontal lors du transport du conteneur de stockage 14 en configuration horizontale, le conteneur de stockage 14 contenant les modules de batterie 10 en position de transport. L’axe longitudinal D-D’ est configuré pour basculer verticalement, lors de l’utilisation du conteneur de stockage 14 en configuration verticale, les modules de batterie 10 occupant alors leur position d’utilisation.
Les dimensions de la structure autoportante 70 sont régies par les standards de transport, notamment par les Normes ISO1496 ou ISO668 mentionnées plus haut.
Dans sa configuration horizontale, le conteneur de transport 14 présente ainsi par exemple une longueur supérieure à 2 m, notamment comprise entre 2,5 m et 15 m, une largeur supérieure à 1 m, notamment comprise entre 2 m et 4 m, et une hauteur supérieure à 1 m, notamment comprise entre 2 m et 4 m.
Le conteneur de transport 14 est en particulier un conteneur 20 pieds dit « high cube » de 6,058 m de longueur, 2,438 m de largeur, 2,896 m de hauteur lors de son transport.
Le conteneur de transport 14 présente des coins en saillie 80 (souvent appelés « coins ISO ») à chacun des coins de la structure autoportante 70.
La structure autoportante 70 comporte une armature structurelle comprenant sur chaque face du conteneur deux poutres longitudinales 90 raccordées entre elles par deux traverses d’extrémité 92 et éventuellement, par une pluralité de traverses intermédiaires 94.
La structure autoportante 70 comporte éventuellement des poutres longitudinales ou/et des traverses supplémentaires à l’intérieur du volume interne 74.
Les baies 72 sont montées sur l’armature structurelle de la structure autoportante 70 pour être soutenues par l’armature structurelle. Les modules de batterie 10 sont montés dans chaque baie de support 72 parallèlement les uns aux autres.
Le montage d’un module de batterie 10 selon l’invention va maintenant être décrit.
Initialement, la première cloison principale 30, la face avant 34, la face arrière 36 et la première paroi longitudinale 38 sont fournies pour être assemblées entre elles et former un socle 60, tel qu’illustré sur la figure 4.
Les renforts 56 sont également fournis et sont assemblés entre le bord tombé 54 de la plaque 52 et le rebord 42 de la première cloison principale 30.
Puis, avantageusement, la première cloison principale 30 du socle 60 est inclinée par rapport à l’horizontale pour diriger la première paroi longitudinale 38 vers le bas.
Pour chaque rangée 66, un bloc 22 est placé de manière adjacente à la première paroi longitudinale 38, en contact avec celle-ci. Ensuite, un bouclier thermique 26 est interposé sur une face du bloc 22 opposée à la première paroi longitudinale 38, et un autre bloc 22 est appliqué contre le bouclier thermique 26.
Ces étapes sont répétées jusqu’à ce que le bloc 22 destiné à être adjacent à la deuxième paroi longitudinale 40 soit placé dans le volume de réception 18.
Lorsque tous les blocs 22 de chaque rangée 66 ont été placés dans le volume de réception 18, le système de calage 24 est mis en place, et le couvercle 62 est assemblé sur le socle 60.
La deuxième cloison longitudinale 32 est disposée en appui sur un bord libre de la face avant 34, sur un bord libre de la face arrière 36, et sur le bord tombé 54 de la plaque 52. La deuxième paroi longitudinale 40 comprime le système de calage 24 pour assurer l’immobilisation des blocs 22 parallèlement à l’axe transversal B-B'.
Ceci étant fait, chaque module de batterie 10 est chargé en position de transport dans une baie 72 du conteneur de transport 14 disposé en configuration horizontale (voir figure 5).
Comme décrit précédemment, les éléments électrochimiques 20 au sein de chaque module de batterie 10 s’appuient alors sur la poutre structurelle 50 définie au moins en partie par la première paroi longitudinale 38. La poutre structurelle 50 assure un support robuste pour les éléments électrochimiques 20.
Puis, lorsque le système de stockage 12 de puissance électrique atteint son lieu d’utilisation, le conteneur de transport 14 contenant les modules de batterie 10 est basculé dans la configuration verticale.
Chaque module de batterie 10 contenu dans le conteneur de transport 14 bascule alors de sa position de transport à sa position d’utilisation. Les éléments électrochimiques 20 s’appuient finalement sur la première cloison principale 30.
Le module de batterie 10 est donc configuré pour occuper deux positions différentes, tout en supportant de manière adéquate les éléments électrochimiques 20 qu’il contient, en particulier un grand nombre d’éléments électrochimiques 20 avec une masse surfacique supérieure à 100 kg/m2.
La présence d’une première paroi longitudinale 38 perpendiculaire à la première cloison principale 30 formant au moins une partie d’une poutre structurelle 50 garantit que le module de batterie 10 peut être maintenu sur sa tranche, tout en conservant son intégrité.
Le module de batterie 10 est également configuré pour être basculé vers sa position d’utilisation en passant dans toute position inclinée entre la position de transport et la position d’utilisation, sans détérioration du boitier 16 sous le poids des éléments électrochimiques 20.
Ceci est obtenu de manière simple, par une modification limitée de la première paroi longitudinale 38 pour la renforcer et former une poutre structurelle 50, présentant par exemple un profilé en forme de U.
En variante, le profilé présente d’autres formes, par exemple une forme de parallélépipède, en particulier de parallélépipède rectangle, ou une forme comprenant une pluralité de parallélépipèdes.
En variante encore, la plaque 50 est ajourée.

Claims

REVENDICATIONS
1. Module de batterie (10), destiné à être disposé dans un conteneur de transport (14), comprenant : un boitier (16) comportant :
• une première cloison principale (30) et une deuxième cloison principale (32) parallèles entre elles et à un axe longitudinal (A-A’), la première cloison principale (30) et la deuxième cloison principale (32) délimitant entre elles un volume de réception (18) d’éléments électrochimiques (20) ;
• une face avant (34) et une face arrière (36) raccordant chacune la première cloison principale (30) à la deuxième cloison principale (32) pour obturer le volume de réception (18) perpendiculairement à l’axe longitudinal (A-A’) ;
• une première paroi longitudinale (38) et une deuxième paroi longitudinale (40) s’étendant perpendiculairement à un axe transversal (B-B’) et raccordant la première cloison principale (30) à la deuxième cloison principale (32) et la face avant (34) à la face arrière (36), l’aire de la première cloison principale (30) étant supérieure à l’aire de la première paroi longitudinale (38) ; des éléments électrochimiques (20) contenus dans le volume de réception (18) ; caractérisé en ce que la première paroi longitudinale (38) forme au moins une partie d’une poutre structurelle (50) configurée pour supporter le poids des éléments électrochimiques (20) contenus dans le volume de réception (18) s’appliquant sur la première paroi longitudinale (38) dans une position de transport du module de batterie (10) dans laquelle l’axe transversal (B-B’) est disposé verticalement, la première paroi longitudinale (38) étant située sous la deuxième paroi longitudinale (40).
2. Module de batterie (10) selon la revendication 1 , dans lequel la poutre structurelle (50) comporte un profilé s’étendant parallèlement à l’axe longitudinal (A-A’).
3. Module de batterie (10) selon la revendication 2, dans lequel le profilé présente une section en forme de U, ou en forme d’au moins un polygone, notamment une forme rectangulaire.
4. Module de batterie (10) selon la revendication 3, dans lequel la première cloison principale (30) comporte un rebord (42) qui fait saillie au-delà du volume de réception (18) le long de la première paroi longitudinale (38), la deuxième cloison principale (32) comportant aussi un rebord (44) qui fait saillie au-delà du volume intérieur de réception (18), la première paroi longitudinale (38) comportant une plaque (52) perpendiculaire à l'axe transversal (B-B’) et un bord tombé (54) qui fait à saillie à l'extérieur du volume de réception (18), à l'opposé de la première cloison principale (30), le profilé de section en forme de U ayant pour base la plaque (52), et ayant, perpendiculairement à la plaque (52), deux jambes formées d'un côté par le rebord (42) de la première cloison principale (30) et d'un autre côté par le bord tombé (54) et par le rebord (44) de la deuxième cloison principale (32) assemblé sur le bord tombé (54).
5. Module de batterie (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première paroi longitudinale (38) est configurée pour subir une déformation inférieure à 1 % le long de l’axe transversal (B-B’) sous l’effet d’une masse surfacique comprise entre 180 kg/m2 et à 1820 kg/m2 d’éléments électrochimiques (20) contenus dans le volume de réception (18) s’appliquant sur la première paroi longitudinale (38) dans la position de transport du module de batterie (10).
6. Module de batterie (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la poutre structurelle (50) comporte une pluralité de renforts parallèles à un axe d’élévation (C-C’) perpendiculaire à l’axe longitudinal (A-A’) et à l’axe transversal (B-B’).
7. Module de batterie (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments électrochimiques (20) comprennent au moins un bloc (22) d’éléments électrochimiques (20) calé dans le volume de réception (18) contre la première paroi longitudinale (38), avantageusement au moins une rangée (66) de blocs (22) d’éléments électrochimiques (20) calée dans le volume de réception (18) contre la première paroi longitudinale (38).
8. Module de batterie (10) selon la revendication 7, comprenant un système (24) de calage transversal, interposé entre au moins un bloc (22) d’éléments électrochimiques (20) et la deuxième paroi longitudinale (40), avantageusement, entre la rangée (66) de blocs (22) d’éléments électrochimiques (20) et la deuxième paroi longitudinale (40).
9. Module de batterie (10) selon l’une quelconque des revendications 7 à 8, dans lequel le module de batterie (10) comprend au moins un bouclier thermique séparant deux blocs (22) d’éléments électrochimiques (20) adjacents le long de l’axe transversal (B- B’), avantageusement entre chaque paire de blocs (22) adjacents d’une rangée (66) de blocs (22) d’éléments électrochimiques (20).
10. Module de batterie (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la deuxième paroi longitudinale (40) est déplaçable conjointement avec la deuxième cloison principale (32) pour former un couvercle (62) déplaçable entre une position ouverte d’accès au volume de réception (18), et une position fermée d’obturation du volume de réception (18).
11. Module de batterie (10) selon la revendication 10, dans lequel la première paroi longitudinale (38) est assemblée sur la première cloison principale (30) pour former un socle (60), le couvercle (62) étant déplaçable par rapport au socle (60) entre la position ouverte et la position fermée.
12. Module de batterie (10) selon l’une des revendications 10 ou 11 , dans lequel la première paroi longitudinale (38) présente un bord tombé (54) recevant en appui un rebord (44) de la deuxième cloison principale (32) dans la position fermée.
13. Module de batterie (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première cloison principale (30) forme ou est raccordée à une plaque d’échange thermique configurée pour évacuer hors du volume de réception (18) une puissance thermique engendrée par les éléments électrochimiques (20) dans le volume de réception (18).
14. Module de batterie (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chacune de l’aire de la première cloison principale (30) et de l’aire de la deuxième cloison principale (32) est supérieure à chacune de l’aire de la première paroi longitudinale (38) et de l’aire de la deuxième paroi longitudinale (40).
15. Système (12) de stockage de puissance électrique, comprenant : un conteneur de transport (14) comprenant une structure autoportante (70) délimitant un volume interne (74) ; une pluralité de modules de batterie (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, reçus dans le volume interne (74) ; le conteneur de transport (14) étant déplaçable entre une configuration horizontale de transport, dans laquelle chaque module de batterie (10) est dans sa position de transport et une configuration verticale d’utilisation, dans laquelle chaque module de batterie (10) est dans une position d’utilisation, l’axe transversal (B-B’) s’étendant horizontalement, le poids des éléments électrochimiques (20) s’appliquant sur la première cloison principale (30), la première cloison principale (30) étant située sous la deuxième cloison principale (32).
16. Procédé d’assemblage d’un module de batterie (10), comprenant les étapes suivantes : assemblage d’un boitier (16) comprenant :
* une première cloison principale (30) et une deuxième cloison principale (32) parallèles entre elles et à un axe longitudinal (A-A’), la première cloison principale (30) et la deuxième cloison principale (32) délimitant entre elles un volume de réception (18) d’éléments électrochimiques (20) ; * une face avant (34) et une face arrière (36) raccordant chacune la première cloison principale (30) à la deuxième cloison principale (32) pour obturer le volume de réception (18) perpendiculairement à l’axe longitudinal (A-A’) ;
* une première paroi longitudinale (38) et une deuxième paroi longitudinale (40) s’étendant perpendiculairement à un axe transversal (B-B’) et raccordant la première cloison principale (30) à la deuxième cloison principale (32) et la face avant (34) à la face arrière (36), l’aire de la première cloison principale (30) étant supérieure à l’aire de la première paroi longitudinale (38) ; le procédé comprenant, avant la mise en place d’au moins une parmi la deuxième cloison principale (32), la deuxième paroi longitudinale (40), la face avant (34) et la face arrière (36), la disposition d’éléments électrochimiques (20) dans le volume de réception (18), en appui contre la première paroi longitudinale (38) ; l’assemblage du boitier comprenant la mise en place de l’au moins une parmi la deuxième cloison principale (32), la deuxième paroi longitudinale (40), la face avant (34) et la face arrière (36) pour obturer le volume de réception (18) contenant les éléments électrochimiques, la première paroi longitudinale (38) formant au moins une partie d’une poutre structurelle (50) configurée pour supporter le poids des éléments électrochimiques (20) contenus dans le volume de réception (18) s’appliquant sur la première paroi longitudinale (38) dans une position de transport du module de batterie (10) dans laquelle l’axe transversal (B-B’) est disposé verticalement, la première paroi longitudinale (38) étant située sous la une deuxième paroi longitudinale (40).
17. Procédé selon la revendication 16, dans lequel, lors de la disposition des éléments électrochimiques (20) dans le volume de réception (18), la première cloison principale (30) est inclinée par rapport à un plan horizontal, la première paroi longitudinale (38) étant dirigée vers le bas.
18. Méthode d’installation d’un système de stockage de puissance électrique, comprenant les étapes suivantes : fourniture d’un système (12) de stockage de puissance électrique selon la revendication 15, le conteneur de transport (14) occupant la configuration horizontale de transport ; basculement du conteneur de transport (14) depuis la configuration horizontale de transport, dans laquelle chaque module de batterie (10) est dans sa position de transport vers la configuration verticale d’utilisation, dans laquelle chaque module de batterie (10) est dans la position d’utilisation, les modules de batterie (10) restant contenus dans le conteneur de transport (14) lors du basculement du conteneur de transport (14).
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