FR2981536A1 - Assemblage d'un ensemble-batterie - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de réalisation d'un ensemble-batterie comportant une carte électronique, destinée à être rapportée contre une première face d'une batterie (14), dans lequel : la carte présente un orifice traversant (52) en regard d'une première électrode (144) de la batterie présente sur sa première face ; et une première soudure par points est réalisée, à travers ledit orifice depuis une première face de la carte électronique, opposée à la première face de la batterie.

Description

B11126 1 ASSEMBLAGE D'UN ENSEMBLE-BATTERIE Domaine de l'invention La présente invention concerne de façon générale les ensembles-batteries (généralement désignés packs-batteries), c'est-à-dire les dispositifs intégrant, dans un boîtier, une batterie et un ou plusieurs circuits électroniques assemblés à celle-ci. L'invention concerne plus particulièrement les ensembles-batteries utilisés dans des équipements portatifs (par exemple, des téléphones mobiles, des assistants personnels, des ordinateurs portables, etc).

Exposé de l'art antérieur Auparavant, les batteries ne comportaient que les éléments de stockage d'énergie (rechargeables ou non) et la gestion ces éléments de stockage étaient intégralement assurée par l'équipement dans lequel la batterie était insérée.

De plus en plus, les batteries sont associées à un ou plusieurs circuits électroniques pouvant avoir des rôles multiples comme, par exemple, surveiller le niveau de charge des éléments de stockage d'énergie de la batterie, réguler le courant de charge dans les périodes de recharge, réguler le courant de décharge, etc. Cela conduit à assembler, avec la batterie proprement dite, une carte électronique, généralement un circuit imprimé B11126 2 sur lequel ont été montés des circuits électroniques (discrets et intégrés). L'ensemble est alors logé dans un boîtier dont un bornier accessible depuis l'extérieur comporte au moins deux contacts reprenant directement ou indirectement les électrodes de la batterie et, le plus souvent, d'autres contacts représentant des entrées-sorties de la carte électronique destinées à des circuits électroniques de l'équipement dans lequel l'ensemble batterie est inséré. Pour minimiser l'encombrement de l'ensemble-batterie, la carte électronique porte généralement les contacts vers l'extérieur et est généralement rapportée contre une face de la batterie. Il est alors nécessaire de reporter les contacts des électrodes au niveau de la carte électronique. Or, de par la constitution des éléments de la batterie, ses électrodes sont généralement sur des faces opposées. Cela complique les reprises de contact. Le document EP-A-1 349 238 décrit plusieurs solutions dans lesquelles des bandes métalliques relient les électrodes de la batterie à des contacts sur une seule des faces. La carte électronique est de surface inférieure à celle de la face de la batterie contre laquelle elle est rapportée. Une telle solution est difficilement adaptable à des ensembles-batteries de petite taille. Une autre technique connue consiste à souder des 25 contacts de face arrière (opposée aux composants) de la carte électronique à des contacts de la surface de la batterie. Se pose alors le problème de réaliser cette soudure. Quelle que soit la technique utilisée, l'assemblage de la carte électronique à la batterie requiert aujourd'hui des 30 étapes difficiles à automatiser. Résumé Un objet d'un mode de réalisation de la présente invention est de proposer un procédé d'assemblage d'un ensemble-batterie qui pallie tout ou partie des inconvénients des 35 procédés connus.

B11126 3 Un autre objet d'un mode de réalisation de la présente invention est de proposer une structure d'ensemble-batterie adaptée à une automatisation du procédé d'assemblage. Un autre objet d'un mode de réalisation de la présente 5 invention est de proposer une carte électronique adaptée à une automatisation de l'assemblage d'un ensemble batterie. Pour atteindre tout ou partie de ces objets ainsi que d'autres, on prévoit un procédé de réalisation d'un ensemble-batterie comportant une carte électronique, destinée à être 10 rapportée contre une première face d'une batterie, dans lequel : la carte présente un orifice traversant en regard d'une première électrode de la batterie présente sur sa première face ; et une première soudure par points est réalisée, à 15 travers ledit orifice depuis une première face de la carte électronique, opposée à la première face de la batterie. Selon un mode de réalisation de la présente invention : un premier élément métallique reporte une seconde 20 électrode présente sur une deuxième face de la batterie contre une troisième face de la batterie reliant ses première et deuxième faces ; un second élément métallique reporte un plot de reprise de contact présent sur une seconde face de la carte 25 contre ladite troisième face ; et les premier et second éléments sont soudés l'un à l'autre. Selon un mode de réalisation de la présente invention, lesdits éléments sont soudés par une soudure par points. 30 Selon un mode de réalisation de la présente invention, lesdits éléments ont des formes d'équerres. Selon un mode de réalisation de la présente invention, une bande métallique est rapportée sur l'orifice depuis la seconde face de la carte.

B11126 4 On prévoit également une carte électronique destinée à un ensemble-batterie, dans laquelle un orifice traversant est ménagé à travers la carte électronique, la position de cet orifice étant destinée à être en regard d'une première électrode d'une batterie. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la carte comporte, sur une face destinée à être en regard de la batterie, au moins deux contacts. On prévoit également, un ensemble-batterie réalisé par 10 la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. Brève description des dessins Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif 15 en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 est une représentation en perspective schématique d'un ensemble-batterie du type auquel s'applique les modes de réalisation qui vont être décrits ; la figure 2 illustre un exemple usuel d'assemblage 20 d'un ensemble-batterie ; la figure 3 est une représentation schématique en perspective d'une étape d'un mode de réalisation du procédé d'assemblage d'un ensemble-batterie ; les figure 4A, 4B et 4C sont des représentations 25 schématique d'une autre étape du mode de réalisation du procédé d'assemblage ; et la figure 5 est une vue de face représentant partiellement un ensemble-batterie et illustrant une autre étape du mode de réalisation du procédé d'assemblage. 30 Description détaillée De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures qui ont été tracées sans respect d'échelle. De plus, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits seront 35 représentés et détaillés. En particulier, la constitution de la B11126 batterie en un ou plusieurs éléments de stockage d'énergie n'a pas été illustrée, les modes de réalisation étant compatibles avec les batteries usuelles. De plus, la réalisation des circuits électroniques de la carte électronique n'a pas non plus 5 été détaillée, les modes de réalisation décrits étant là encore compatibles avec les circuits électroniques usuels destinés à des ensembles-batteries. En outre, on fera référence à des positions (supérieure, inférieure, latérale, etc.) et à des orientations (horizontale, verticale, etc.) en se basant de façon arbitraire sur l'orientation des figures. La figure 1 est une vue en perspective d'un exemple d'ensemble-batterie (pack-batterie) du type auquel s'applique la présente invention. Cet ensemble 1 est destiné à être inséré dans un équipement à alimenter. L'ensemble 1 comporte un boîtier externe 11 dans lequel sont logés au moins une batterie et au moins une carte électronique (non visibles en figure 1). Plusieurs contacts 12 destinés à être connectés à l'équipement à alimenter sont accessibles depuis l'extérieur du boîtier 11. Parmi ces contacts 12, se trouvent au moins les reprises de contact des électrodes ou bornes de la batterie et, le plus souvent, des contacts d'accès à des entrées-sorties des circuits électroniques inclus dans l'ensemble-batterie. La figure 2 est une vue en perspective éclatée des 25 éléments inclus dans le boîtier 11 selon un procédé d'assemblage usuel. Ces éléments comportent une batterie 14 formée d'un ou plusieurs éléments (non détaillés) de stockage d'énergie et d'une ou plusieurs cartes électroniques 2 rapportées sur une 30 face 142 (arbitrairement supérieure) de la batterie. La carte 2 (par exemple une plaquette de circuit imprimé 22) porte un ou plusieurs circuits électroniques 24 (intégrés ou discrets) selon les fonctions qu'elle remplit. Dans l'exemple de la figure 2, les contacts 12 sont portés par la face supérieure de la carte 2 35 (de la plaquette 22) et sont accessibles à travers le boîtier 1 B11126 6 (non visible en figure 2) par des ouvertures dans ce dernier. Dans d'autres cas, des pattes de reprise de contact portées par la carte 2 relient les contacts de la carte 2 à des contacts du boîtier 11.

Une première électrode 144 (par exemple l'anode) de la batterie est en face supérieure 142 tandis que son autre électrode 146 (par exemple, la cathode) est en face opposée 148 (inférieure). Le contact de cathode 146 est alors ramené en face supérieure 142 au moyen d'une bande conductrice 16 logée dans le boîtier 1 et dont l'extrémité libre 146' doit être soudée à la carte 2. L'assemblage d'un ensemble-batterie tel qu'illustré par la figure 2 pose des problèmes en terme de raccordement des contacts 144 et 146' à la carte 2. En particulier, lorsque les reprises de contacts sont prévues en face inférieure de la carte, ils sont donc difficilement accessibles pour réaliser des soudures. On aurait pu penser réaliser des soudures à l'aide d'un flux de soudure en s'inspirant des techniques utilisées dans l'industrie microélectronique. Toutefois, la batterie étant présente lors de l'assemblage, les températures de plusieurs centaines de degrés (typiquement de 200 à 300°) mises en jeu lors d'une soudure par flux sont trop élevées. Il en découle que le procédé d'assemblage comporte généralement des étapes manuelles pour qu'un opérateur vienne souder au moins l'un des contacts. Selon les modes de réalisation qui vont être décrits, on prévoit de modifier la structure de l'ensemble-batterie et notamment la carte électronique, de façon à faciliter l'assemblage et son automatisation. En particulier, on propose une solution permettant d'utiliser des procédés de soudure par points. De tels procédés de soudure autogène sont en eux-mêmes connus et consistent à faire traverser la région à souder par un courant à l'aide de deux électrodes connectées aux pièces métalliques à assembler.

B11126 7 La figure 3 est une vue en perspective d'une étape préparatoire à l'assemblage selon un mode de réalisation du procédé. La figure 3 représente une batterie 14 et un premier élément 32 de report de contact.

On suppose, comme précédemment, que la batterie 14 comporte deux électrodes 144 et 146 sur deux faces opposées 142 et 148. Les électrodes sont, arbitrairement et par exemple, approximativement au centre de ces faces. L'élément 32 est une bande métallique rigide rapportée contre une des électrodes (par exemple 146) de la batterie et s'étendant jusqu'à une autre face de la batterie que celle de l'électrode 146. Dans l'exemple de la figure 3, la batterie est rectangulaire et l'élément 32 a donc une forme d'équerre. Son rôle est de reporter le contact de la face inférieure 148 sur une (145) des faces latérales de la batterie 14. Lors de cette étape préparatoire, la branche 322, parallèle à la face 148, est soudée à l'électrode 146 et la branche 324, parallèle à la face 145, est plaquée contre cette dernière. La rigidité de l'élément 32 le maintien plaqué contre les faces 148 et 145 grâce à la soudure sur l'électrode 146. Cette soudure peut être une soudure par points ou toute autre soudure compatible avec la présence de la batterie. L'échauffement local et temporaire lié à la soudure par points reste négligeable par rapport à l'échauffement de plus de 200°C pendant plusieurs secondes, voire dizaines de secondes, typiquement de 10 à 20 secondes, obtenu avec un fer à souder. Les figures 4A, 4B et 4C illustrent schématiquement une autre étape préparatoire de l'assemblage, mais cette fois côté carte électronique. La figure 4A est une vue en perspective de la carte 2. La figure 4B est une vue en coupe de la carte 2 et en perspective d'un élément 42 de report de contact. La figure 4C est une vue de dessous de la carte 2. Pour simplifier, les circuits électroniques rapportés sur la plaquette 22 de la carte 2 n'ont pas été illustrés.

B11126 8 L'élément conducteur 42 (figure 4B) est, comme pour l'élément 32, une bande métallique de préférence rigide. Son rôle est de connecter, à l'élément 32, un plot ou contact 262 présent sous la carte 22. Dans l'exemple représenté, l'élément 5 42 est en forme d'équerre dont une branche horizontale 422 est destinée à être soudée au contact 262 et dont une branche verticale 424 est destinée à être plaquée contre la face 145 pour rejoindre la branche verticale 324 de l'élément 32. Les dimensions respectives des branches 424 et 324 sont telles 10 qu'elles puissent se chevaucher lorsque la plaque 22 est rapportée sur la batterie. Par ailleurs, un orifice traversant 52 est ménagé dans la carte 2 (plus précisément dans la plaquette 22) en regard de la position de l'électrode 144 de la batterie 14. Une bande 15 conductrice 54 est rapportée en face arrière 26 (inférieure) de la plaquette 22 devant l'orifice 52. Dans l'exemple de la figure 4C, les dimensions de l'orifice 52 et de la bande 54 sont telles que la bande n'obture pas complètement l'orifice 52. Cela n'est toutefois pas indispensable. Par exemple, la bande traverse 20 diamétralement l'orifice 52 en étant soudée, par ses deux extrémités, à des plots 542 de reprise de contact ménagés en face arrière 26 de la plaquette 22. Les soudures de la bande 54 et de l'élément 42 peuvent être effectuées y compris par une soudure par flux. En effet, la 25 batterie n'est pas encore présente et ne risque donc pas de surchauffe. Les plots 542 et 262 sont reliés en face supérieure de la plaquette 22 par exemple au moyen de nias conducteurs (non représentés) pour reprendre des contacts de face avant et 30 notamment certains des contacts 12 destinés à être accessibles depuis l'extérieur de l'ensemble-batterie. La figure 5 illustre l'assemblage des sous-ensembles résultant des figures 3 et 4B. La plaquette 22 (donc la carte 2) est rapportée en 35 face supérieure 142 de la batterie et les deux zones destinées à B11126 9 être soudées sont désormais accessibles pour une soudure par points 6. Latéralement, la branche 424 de l'élément 42 vient recouvrir la partie supérieure 324' de la branche 324 de 5 l'élément 32. Dans l'exemple préféré de la figure 5, cette partie supérieure 324' est moins épaisse que le reste de la branche 324 pour absorber, au moins partiellement, la surépaisseur liée à la branche 424. Les extrémités libres des branches 424 et 324 sont soudées par points. Par ailleurs, la 10 borne 144 se trouve sous l'orifice 52 et la bande 52 est donc accessible depuis la face supérieure. Les techniques de soudure par points sont en elles-mêmes connues et présentent l'avantage d'être automatisables et rapides. Les températures engendrées par une soudure par point 15 peuvent excéder localement les 70°-100° que supporte généralement une batterie. Toutefois, la soudure étant rapide et locale, elle n'endommage pas la batterie. Divers modes de réalisation ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En 20 particulier, les dimensions à donner aux éléments de reprise de contact ainsi qu'à l'orifice de la carte électronique dépendent de l'application et entre autres de la taille de la batterie et de ses électrodes. Par exemple, bien que les modes de réalisation décrits fassent référence à une batterie 25 rectangulaire, on peut prévoir une batterie ayant une autre forme pourvu d'adapter les formes des bandes métalliques 32 et 42. De plus, la notion de rigidité des bandes métalliques illustre le fait qu'elles ont une tenue suffisante pour conserver leur forme d'équerre pendant l'assemblage et ne pas se 30 déplier sous l'effet de leur poids pour redevenir planes. Par ailleurs, on peut éviter l'utilisation d'une plaque 32 dans le cas où l'enveloppe de la batterie définit la cathode. On peut alors souder la plaque 42 directement sur l'enveloppe de la batterie.

B11126 10 Enfin, la mise en oeuvre pratique du procédé d'assemblage est à la portée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus en utilisant des techniques générales d'automatisation en elles-mêmes connues.

Claims (8)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de réalisation d'un ensemble-batterie comportant une carte électronique (2), destinée à être rapportée contre une première face (142) d'une batterie (14), dans lequel : la carte présente un orifice traversant (52) en regard d'une première électrode (144) de la batterie présente sur sa première face ; et une première soudure par points est réalisée, à travers ledit orifice depuis une première face de la carte 10 électronique, opposée à la première face de la batterie.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel : un premier élément métallique (32) reporte une seconde électrode (146) présente sur une deuxième face de la batterie contre une troisième face (145) de la batterie reliant ses 15 première et deuxième faces ; un second élément métallique (42) reporte un plot de reprise de contact (262) présent sur une seconde face de la carte (2) contre ladite troisième face ; et les premier et second éléments sont soudés l'un à 20 l'autre.
3. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel lesdits éléments (32, 42) sont soudés par une soudure par points.
4. 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel 25 lesdits éléments (32, 42) ont des formes d'équerres.
5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel une bande métallique (54) est rapportée sur l'orifice (52) depuis la seconde face de la carte.
6. 6. Carte électronique (2) destinée à un ensemble- 30 batterie, dans laquelle un orifice traversant (52) est ménagé à travers la carte électronique, la position de cet orifice étant destinée à être en regard d'une première électrode (144) d'une batterie (14).B11126 12
7. 7. Carte selon la revendication 6, comportant, sur une face destinée à être en regard de la batterie, au moins deux contacts (542, 262).
8. 8. Ensemble-batterie réalisé par la mise en oeuvre du 5 procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5.