WO2023126386A1 - Batterie électrique de véhicule - Google Patents

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WO2023126386A1
WO2023126386A1 PCT/EP2022/087845 EP2022087845W WO2023126386A1 WO 2023126386 A1 WO2023126386 A1 WO 2023126386A1 EP 2022087845 W EP2022087845 W EP 2022087845W WO 2023126386 A1 WO2023126386 A1 WO 2023126386A1
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printed circuit
circuit board
battery
cells
edge connector
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Alexandre VALLETTE
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    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/548—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on opposite sides of the cell

Definitions

  • the invention relates to the field of electric vehicle batteries. More specifically, the invention relates to the field of electrical interconnection of electrical load cells of an electrical battery.
  • Electric batteries particularly in the case of electric vehicles, generally consist of an assembly of electric load cells, also called accumulators. When they are interconnected, in series or in parallel, these accumulators make it possible to deliver electrical power, for example intended to electrically supply the equipment of the vehicle or even its engine.
  • BMS Battery Management System
  • This system can also perform functions for controlling the charging and/or discharging of the charging cells of the battery, for example in order to protect these cells against overvoltages or undervoltages during their charging or even against overcurrents or significant temperature variations during charging or discharging.
  • This system can also perform a so-called load cell balancing function.
  • the electric load cells are intended to undergo a plurality of charge and discharge cycles. However, the dispersion of the characteristics of the cells causes, as these cycles progress, load imbalances. Thus, in order to maintain the capacity of the battery while extending its life, it is thus necessary to balance the various cells constituting the battery, so that they all have substantially the same state of charge and the same voltage level.
  • the invention relates to an electric battery, comprising: a. a plurality of electrical load cells, each cell having end faces located on opposite sides of the cell, each end face being provided with a contact terminal; b. at least a first printed circuit board arranged in line with the end faces located on one of the sides of the cells, the printed circuit board being provided with a plurality of first electrical connection elements, each of the first connection elements electric being located opposite one of the contact terminals of the cells; vs. a second printed circuit board supporting an electrical load cell control system.
  • the invention is characterized in that one of the first and second printed circuit boards includes a first board edge connector and in that the other of the first and second printed circuit boards includes a connection portion s inserting into said first card edge connector.
  • the load cells can be interconnected by means of a first printed circuit board, to then be connected to the battery control system by a second printed circuit board, these two boards being connected to each other by a card edge connector.
  • the interconnection of the cells between them can be carried out without soldering, by means of simple and standard contact elements, which makes it possible to simplify the design of the battery, to reduce its cost and to authorize the replacement of one or more cells when worn out.
  • the use of a card edge type connector makes it easy to separate the battery management system from all the load cells without the risk of damaging them, which makes it easy to replace or repair the battery. 'either.
  • the term "electric load cell” means an elementary device, for example electrochemical, for storing electricity, which can be discharged and charged.
  • Each cell can be of the lithium type, for example of the lithium-ion type or of the lithium-polymer type.
  • Each cell can for example be of generally cylindrical shape, the contact terminals being provided on each end face delimiting the cylinder, one of these terminals being a so-called positive terminal and the other being a negative terminal.
  • first printed circuit board means a printed circuit board, or PCB (English Printed Circuit Board), provided with electrical tracks interconnecting the connection elements. Provision may be made for all the cells of the battery to be interconnected in series or in parallel by means of the first printed circuit board or for the cells to be interconnected, by means of the first printed circuit board, to form groups of interconnected cells in series or in parallel, the groups being interconnected in series or in parallel by means of the first printed circuit board.
  • PCB International Printed Circuit Board
  • second printed circuit board means a printed circuit board, or PCB (English Printed Circuit Board), on which is mounted a set of electronic components, forming the load cell control system , and provided with electrical tracks interconnecting the load cell control system to the first card edge connector or to one or more output terminals provided on the connection portion.
  • PCB International Printed Circuit Board
  • the first card edge connector may comprise a plurality of pairs of connection pins, the connection pins of the same pair of pins facing each other and each of these pins of the same pair of pins forming a spring whose the restoring force is directed towards the other of the pins of this pair.
  • the first board edge connector and the connection portion may be arranged so that the first printed circuit board and the second printed circuit board extend at an angle between them, in particular of 90° , when the connection portion is inserted into the first card edge connector.
  • the first board edge connector may be arranged on a surface of the printed circuit board which supports it, identical to or opposite the surface of the printed circuit board supporting the electrical load cell control system, and in particular at an edge of said surface. If necessary, the connection portion may protrude from an edge of the printed circuit board which includes it, while being coplanar with the rest of this board.
  • An electrical load cell control system is understood to mean a system capable of carrying out one or more of the following functions, namely a function for monitoring the state of the electrical load cells, a function for controlling the discharge of all or part of the electric load cells, a function of controlling the load of all or part of the electric load cells and a function of balancing the load of the electric load cells.
  • control system may be arranged to measure or estimate at least one parameter of each cell of the battery or of a group of cells, such as in particular the voltage across the terminals of each cell or each group of cells of the battery or the temperature and/or the state of charge or SOC (“State Of Charge”) and/or the state of health or SOH (“State of Health”) of each cell or of each group of battery cells.
  • the control system may include a memory in which said parameter is stored and/or a communication unit capable of transmitting said parameter to an external terminal.
  • control system can be connected, by means of tracks provided on the second printed circuit board, to dedicated complementary pins of the card edge connector or to dedicated complementary terminals provided on the connection portion, intended to come into contact with said dedicated terminals or with said dedicated pins when the connection portion is inserted into the card edge connector, the control system measuring or estimating said parameter via this second network of tracks.
  • control system may be arranged to authorize or prohibit or control the charging and/or discharging of the electrical load cells as a function of said measured or estimated parameter.
  • the control system may be arranged to balance, actively or passively, the charge of the battery charge cells and in particular to charge or discharge one or more of the charge cells whose voltage, or the state of charge, differs substantially from that of the other charging cells of the battery so that this or these charging cells then have a voltage, or a state of charge, close to that of the other charging cells of the battery .
  • the first printed circuit board or the second printed circuit board may comprise one or more resistors which can be switched by the control system to allow a discharge in this or these resistors of the load cells whose voltage, or state of charge, is significantly higher than that of other battery charge cells.
  • the first printed circuit board comprises a main portion in which a plurality of notches are formed, each notch defining an elastically deformable tongue with respect to the main portion, each first electrical connection element being arranged on the one of the tabs of the first printed circuit board.
  • the first printed circuit board is arranged with respect to the cells so that each cell creates a mechanical force on each tab directed towards the outside of the battery, and in which each tab of the first printed circuit board forms a spring with a restoring force directed towards the inside of the battery.
  • each notch of the first printed circuit board may have a U-shape. The tongue defined by each notch is thus connected to the main portion of the first printed circuit board by only one of its edges. If desired, the notches can be made by cutting out the main portion of the first printed circuit board, prior to assembling the battery.
  • each first connection element is provided with a bump made of an electrically conductive material coming into contact with the contact terminal of one of the cells.
  • This bump can for example be made by depositing the molten electrically conductive material, for example tin, at the level of an end of an electrical track located on the tongue. This embodiment makes it possible to facilitate contact between the electrical track and the contact terminal in the case where the contact terminal is flat.
  • the contact terminal of each cell intended to come into contact with one of the first connection elements protrudes from the end face of the cell.
  • the first connection element can be plane.
  • the battery comprises a spacing member arranged to keep the cells at a distance from each other, the spacing member and the first printed circuit board being arranged to hold the cells and the first printed circuit board so that each of the first electrical connection elements is located opposite one of the contact terminals of the cells.
  • the battery may comprise a single spacer member.
  • the spacing member is arranged to maintain the cells in a matrix arrangement, one beside the other. If necessary, the first connection elements are distributed on the first printed circuit board according to an arrangement corresponding to that of the cells.
  • the spacer consists of a single plate having a plurality of primary through passages, each cell being engaged through one of the primary through passages.
  • each through passage may have a profile substantially corresponding, in shape and in dimensions, to that of the cell it receives.
  • the battery comprises a third printed circuit board arranged in line with the end faces located on the other side of the cells, the third printed circuit board being provided with a plurality of second electrical connection elements , each of the second electrical connection elements being located opposite one of the contact terminals of the cells.
  • one of the second and third printed circuit boards may include a second board edge connector and the other of the second and third printed circuit boards may include a connection portion fitting into said second edge connector. map.
  • the first and second board edge connectors and the connection portions may be arranged so that the first printed circuit board and the third printed circuit board extend parallel to each other, when these connection portions are inserted into the first and second board edge connectors.
  • the second printed circuit board comprises the first and second board edge connectors and each of the first and third printed circuit boards comprises a connection portion fitting into one first and second card edge connectors.
  • the first and second board edge connectors may be arranged on the same surface of the second printed circuit board while being parallel to each other, in particular at two opposite edges. of said surface. If necessary, the second printed circuit board may come against an edge of each of the first and third printed circuit boards.
  • the first printed circuit board includes the first board edge connector
  • the third printed circuit board includes the second board edge connector
  • the second printed circuit board includes two connection portions each inserting into one of the first and second card edge connectors.
  • the connection portions could each project from opposite edges of the second printed circuit board.
  • the second printed circuit board may come between opposite surfaces of the first and third printed circuit boards.
  • said printed circuit board comprising the first card edge connector comprises a locking member arranged in line with this card edge connector and said printed circuit board comprising the connection portion comprises a complementary element arranged in line with the connection portion, the locking member and the complementary element being arranged to cooperate with each other so as to maintain the connection portion in the card edge connector.
  • the locking member comprises a base via which it is mounted on said printed circuit board comprising the first card edge connector and a movable part mounted on the base. If necessary, said part is capable of borrowing a locking configuration in which it cooperates with the complementary element to oppose removal of the connection portion of the card edge connector and an unlocking configuration in which it allows a removal of the connection portion of the card edge connector.
  • the complementary element may include an oblong hole formed in the connection portion and the locking member to include a lug pivotally mounted on a base, the lug being able to pivot between the unlocking configuration in which the protruding part of the lug is aligned with the oblong hole, and can therefore pass through to allow removal of the connection portion of the card edge connector, and the locking configuration in which the protruding part of the lug is offset vis à vis of the oblong hole, and comes against the connection portion to thus oppose the removal of the connection portion of the card edge connector.
  • the battery may include an output connector for charging and/or discharging electrical load cells.
  • the output connector may be arranged on the first printed circuit board and the first printed circuit board may comprise a set of electrical tracks connecting the first electrical connection elements to one or more connection terminals provided on the portion connector or to one or more connection pins provided on the first board edge connector and at least one additional electrical track connecting an additional connection terminal provided on the connection portion or an additional connection pin provided on the first board edge connector card to the output connector.
  • the battery comprises a fixing member arranged to hold the first printed circuit board to the third printed circuit board.
  • the fixing member can be arranged to exert a force on each of the first and third printed circuit boards directed towards the interior of the battery. This puts the printed circuit boards under stress, so that the cells create a mechanical force on the tongues.
  • the fixing member may comprise one or more connecting rods fixed to the first printed circuit board, and optionally to the third printed circuit board.
  • each printed circuit board has one or more orifices, each connecting rod being intended to be engaged through one of these orifices.
  • the spacing member may comprise one or more secondary through passages, each disposed opposite one of the orifices of the first and/or third printed circuit boards, each connecting rod being intended to be entered through one of the secondary through-passages.
  • the fixing member may comprise a housing to which the first and third printed circuit boards are fixed.
  • the case may include protuberances, each arranged opposite a zone of the main portion of the first and/or of the third printed circuit board located at the right of the tabs, so as to exert a force on this first and/or third printed circuit board directed towards the interior of the battery.
  • the battery comprises a casing arranged to receive the plurality of cells and the first printed circuit board, the casing comprising means for assembly to an element of a vehicle, in particular to a chassis of an electric vehicle. or a frame of a bicycle.
  • FIG. 1 represents, partially and schematically, an exploded view of a battery according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 represents, schematically and partially, a front view of a first printed circuit board of the battery of [Fig. 1];
  • FIG. 3 represents, schematically and partially, a perspective view of a second printed circuit board of the battery of [Fig. 1];
  • FIG. 4 represents, schematically and partially, a side view of the battery of [Fig. 1] after assembly
  • FIG. 5 represents, schematically and partially, a side view of a battery assembled according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 1 Illustrated in [Fig. 1] an exploded view of an electric battery 1 of an electric vehicle according to a first embodiment of the invention. Also shown in [Fig. 2] a section of battery 1 of [Fig. 1] when assembled.
  • the battery 1 comprises a plurality of electrical load cells 2, each cell 2 being a lithium-ion type accumulator of cylindrical shape and having a upper end face 21 and a lower end face 22 each provided with a planar contact terminal.
  • the cells 2 are arranged next to each other, in a matrix arrangement.
  • the battery 1 comprises six cells 2 distributed over two superimposed rows of three cells 2, it being understood that a number and/or distribution of different cells may be envisaged.
  • the battery 1 comprises a single spacer plate 3 provided with a plurality of primary cylindrical through passages 31 distributed on the plate in a matrix fashion and whose dimensions correspond to those of the cells 2. Each cell 2 is engaged in the one of the passages 31, so that the spacing plate 3 maintains the cells 2 at a distance from each other.
  • the battery 1 comprises a first printed circuit board 41, arranged above the cells 2, on the side of the upper end faces 21, a second printed circuit board 5, and a third printed circuit board 42, arranged below the cells 2, on the side of the lower end faces 22.
  • Each of the first and third printed circuit boards 41 and 42 comprises a plurality of electrical connection elements 43, interconnected by electrical tracks. Thanks to the spacing plate 3, the cells 2 are held so that each of their contact terminals is opposite one of the electrical connection elements 43 of the printed circuit boards 41 and 42.
  • Each of the first and third printed circuit boards 41 and 42 comprises a main portion 44, in which U-shaped notches 45 have been cut.
  • Each of the notches 45 defines a tongue 46, connected to the main portion by a only of its edges.
  • Each tongue 46 is thus elastically deformable with respect to the main portion 44 and forms a spring having a return force bringing the tongue 46 towards the main portion 44 when a force is exerted on this tongue 46.
  • each electrical connection element 43 is formed on one of the tabs 46 of the printed circuit boards 41 and 42, and comprises for this effect a pewter bump placed at the level of an end of an electrical track extending over this tab 46.
  • the battery 1 comprises several connecting rods (not shown), intended to be inserted between the printed circuit boards 41 and 42, being engaged in secondary through passages 32 of the spacer plate 3, provided between the primary through passages 31 .
  • Orifices 47 are formed in the main portions 44 of the printed circuit boards 41 and 42, facing the primary through passages 31, so that these connecting rods can pass through them.
  • Each connecting rod is provided with clamping members at these ends, for example of the washer and bolt type in order to be able to clamp the first and third printed circuit boards 41 and 42 towards each other.
  • the cells 2 are inserted into the primary through passages 31 of the spacer plate 3 and the connecting rods are inserted into the secondary through passages 32.
  • the first and third boards printed circuit boards 41 and 42 are arranged on either side of the assembled cells 2, so that the contact terminals 23 come face to face with the connection elements 43.
  • the first and third printed circuit boards 41 and 42 are clamped towards each other by means of the clamping members of the connecting rods, to generate a force on the tabs 46 towards the inside of the battery. This effort thus maintains the cells 2 in position between the first and third printed circuit boards 41 and 42.
  • each of the cells 2 exerts, at its upper end face 21, respectively lower end 22, a force on the tab 46 of the first printed circuit board 41, respectively of the third printed circuit board 42, opposite which it is arranged.
  • Each tongue 46 is thus elastically deformed by one of the cells 2 by being pushed towards the outside of the battery 1.
  • the second printed circuit board 5 supports a control system 6 of the cells 2, also called BMS.
  • the second printed circuit board 5 comprises first and second card edge connectors 61, arranged on the same surface of the second printed circuit board 5 opposite the surface supporting the control system 6. This surface is shown in [Fig. 3],
  • the connectors 61 are arranged on the second printed circuit board 5 being parallel to each other at two opposite edges of the second printed circuit board 5. These connectors 61 are identical, and each connector has a so-called portion 61a power, and a so-called signal portion 61b, each portion 61a and 61b being provided with a plurality of pairs of connection pins, the pins of the same pair facing each other and each pin of a pair each forming a spring whose restoring force is directed towards the other pin of this pair.
  • the second printed circuit board 5 also comprises two locking members 62, each arranged in line with one of the connectors 61.
  • Each locking member 62 includes a base 62a, mounted on the board 5, and a part 62b provided with a lug and mounted on a side wall of the base 62a extending from the side of the edge of the card 5 to the right of which the base 62a and the adjacent connector 61 are mounted.
  • part 62b is pivotally mounted on base 62a. Note that the locking members 62 are not shown in [Fig. 2],
  • each of the first and third printed circuit boards 41 and 42 includes a connection portion 48 projecting from its main portion 44 from one of its edges.
  • the connection portions 48 of the first and third printed circuit boards 41 and 42 are identical and have been shown in [Fig. 4], Each connection portion 48 includes a so-called power plug 48a and a so-called signal plug 48b, these plugs being equipped with connection terminals (not shown in [Fig. 4]). Each connection portion 48 is thus intended to be inserted into a board edge connector 61 to mechanically and electrically connect the printed circuit boards 41, 42 and 5 to each other.
  • connection portion 48 Upon insertion of a connection portion 48 into a connector 61, the power plug 48a enters the power portion 61a and the signal plug 48b enters the signal portion 61b, each plug spreading the pairs of pins connection of the portion in which it penetrates, and these pins being held in contact with the connection terminals due to their restoring force.
  • the arrangement of the board edge connectors 61 on the second printed circuit board and the connection portions 48 on the first and third printed circuit boards 41 and 42 orients the first and third printed circuit boards 41 and 42 so that they are parallel to each other and perpendicular to the second printed circuit board 5 when the connection portions 48 are inserted into the board edge connectors 61.
  • connection portion 48 further comprises a plug 48c, forming a complementary element of the locking member 62 adjacent to the card edge connector 61 into which it is inserted.
  • This plug 48c has an oblong hole 48d.
  • connection portion 48 When inserting a connection portion 48 into a card edge connector 61, the pin 62d is positioned in an unlocking configuration in which the projecting part of the pin 62d is aligned with the oblong hole 48d. Pin 62d can therefore pass through pin 62d.
  • the lug 62d can be pivoted towards a locking configuration in which the projecting part of the lug 62d is offset with respect to the oblong hole 48d. The lug 62d thus comes against the plug 48c and thus opposes the withdrawal of the connection portion 48 of the card edge connector 61.
  • This control system 6 is capable of performing functions of monitoring the state of the cells 2, controlling the charge and the discharge of the cells 2 and balancing the charge of the cells 2.
  • each of the first and third printed circuit boards 41 and 42 comprises a first network of electrical tracks (not shown), interconnecting the electrical connection elements 43 between them, and therefore the cells 2 between them, to the connection terminals of the power plug 48a. Furthermore, each of the first and third printed circuit boards 41 and 42 comprises a second network of electrical tracks (not shown), connecting each of the electrical connection elements 43, and therefore one of the cells 2, to one of the signal plug connection terminals 48b.
  • the control system 6 is connected, by electrical tracks of the second printed circuit board 5, to the connection pins of the power 61a and signal 61b portions of the connectors 61. In this way, the control system 6 can measure or estimate a parameter of each cell 2 of the battery 1, such as the voltage across the terminals of each cell 2, via the connection pins of the signal portion 61b, and monitor the electric power delivered to the cells 2 during their charging or the electric power delivered by the cells 2 during their discharge, via the connection pins of the power portion 61a.
  • the first printed circuit board 41 comprises an output connector 7 connected to the connection terminals of the power plug 48a of this printed circuit board 41, this connector being able to receive electrical power delivered by a source of external power supply and relaying this power to the second printed circuit board 5 in order to charge the cells 2, via the board edge connectors 61 and the connection portions 48 or capable of receiving electrical power delivered by the cells 2 to the second printed circuit board 5, via the board edge connectors 61 and the connection portions 48, in order to power or electrically charge an external electronic device.
  • FIG. 5 Shown in [Fig. 5] a section of a battery 10 according to a second embodiment of the invention.
  • the card edge connectors 61 are arranged on the first and third printed circuit boards 41 and 42 and the connection portions 48 are arranged on two opposite edges of the second printed circuit board 5. Once the connection portions 48 inserted into the board edge connectors 61, the second printed circuit board 5 thus extends between the first and third printed circuit boards 41 and 42.
  • connection elements of the first and/or of the third printed circuit board may be flat and for each contact terminal of each cell to protrude from the end face of the cell.
  • connection topology of the cell control system that is not centralized, but also modular, in which groups of cells are individually connected to the control system.

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Abstract

L'invention concerne une batterie électrique (1, 10), comportant : une pluralité de cellules de charge électrique (2), au moins une première carte de circuit imprimé (41) disposée contre des faces d'extrémités (21, 22) des cellules et pourvue d'une pluralité de premiers éléments de connexion électrique (43) avec les cellules; une deuxième carte de circuit imprimé (5) supportant un système de contrôle (6) des cellules; caractérisée en ce que l'une des première et deuxième cartes de circuit imprimé comporte un premier connecteur bord de carte (61) et en ce que l'autre des première et deuxième cartes de circuit imprimé comporte une portion de connexion (48) s'insérant dans ledit premier connecteur bord de carte.

Description

DESCRIPTION
TITRE : BATTERIE ÉLECTRIQUE DE VÉHICULE
[0001] L'invention concerne le domaine des batteries électriques des véhicules. Plus spécifiquement, l'invention concerne le domaine de l'interconnexion électrique des cellules de charge électrique d'une batterie électrique.
[0002] Les batteries électriques, notamment dans le cas des véhicules électriques, consistent généralement en un assemblage de cellules de charge électrique, également appelées accumulateurs. Lorsqu'ils sont interconnectés, en série ou en parallèles, ces accumulateurs permettent de délivrer une puissance électrique, par exemple destinée à alimenter électriquement les équipements du véhicule ou encore son moteur.
[0003] Il est connu d'associer aux cellules de charge électrique d'une batterie un système de gestion ou de contrôle de la batterie, également nommé BMS (de l'anglais « Battery Management System »). Ce système réalise de façon classique une fonction de surveillance de l'état des cellules de charge, et notamment de leur tension, de leur température ou encore de leur état de charge, également nommé SOC (de l'anglais « State of Charge »).
[0004] Ce système peut également réaliser des fonctions de contrôle de la charge et/ou de la décharge des cellules de charge de la batterie, par exemple afin de protéger ces cellules contre des surtensions ou des sous-tensions lors de leur charge ou encore contre des surintensités ou des variations importantes de température lors de leur charge ou de leur décharge.
[0005] Ce système peut encore réaliser une fonction dite d'équilibrage des cellules de charge. Les cellules de charge électrique sont destinées à subir une pluralité de cycles de charge et de décharge. Or, la dispersion des caractéristiques des cellules provoque, au fur et à mesure de ces cycles, des déséquilibres de charge. Ainsi, afin de maintenir la capacité de la batterie tout en prolongeant sa durée de vie, il s'avère ainsi nécessaire d'équilibrer les différentes cellules constituant la batterie, de sorte qu'elles aient toutes sensiblement le même état de charge et le même niveau de tension.
[0006] Pour que le système de contrôle de la batterie puisse réaliser ces différentes fonctions, il est indispensable de l'interconnecter avec les différentes cellules de la batterie. A ces fins, il est connu de monter le système de contrôle de la batterie sur une carte de circuit imprimé, laquelle est équipée d'une pluralité de fils ou de bornes de connexion que l'on peut ainsi souder aux bornes de chacune des cellules ou aux bornes de groupes de cellules. Cette solution n'est toutefois pas satisfaisante, dans la mesure où elle impose un grand nombre d'opérations de soudage. En outre, une fois la batterie assemblée, ces soudures rendent complexe le démontage de la batterie et empêchent de séparer la carte de circuit imprimé des cellules de charge. Or, il existe un besoin de pouvoir remplacer seulement le système de contrôle de la batterie s'il est défaillant ou au contraire de remplacer seulement des cellules usagées dans le cadre d'une opération de maintenance ou de reconditionnement de la batterie.
[0007] Il existe ainsi un besoin pour une batterie simple à assembler et à reconditionner et dans laquelle les cellules de charge électrique et la carte de circuit imprimé supportant le système de gestion de la batterie peuvent être séparées facilement. L'invention s'inscrit dans ce contexte et vise à répondre à ce besoin.
[0008] A ces fins, l'invention a pour objet une batterie électrique, comportant : a. une pluralité de cellules de charge électrique, chaque cellule présentant des faces d'extrémités situées sur des côtés opposés de la cellule, chaque face d'extrémité étant pourvue d'une borne de contact ; b. au moins une première carte de circuit imprimé disposée au droit des faces d'extrémités situées de l'un des côtés des cellules, la carte de circuit imprimé étant pourvue d'une pluralité de premiers éléments de connexion électrique, chacun des premiers éléments de connexion électrique étant situé en vis-à-vis d'une des bornes de contact des cellules; c. une deuxième carte de circuit imprimé supportant un système de contrôle des cellules de charge électrique.
[0009] L'invention est caractérisée en ce que l'une des première et deuxième cartes de circuit imprimé comporte un premier connecteur bord de carte et en ce que l'autre des première et deuxième cartes de circuit imprimé comporte une portion de connexion s'insérant dans ledit premier connecteur bord de carte. [0010] On comprend ainsi que les cellules de charge peuvent être interconnectées entre elles au moyen d'une première carte de circuit imprimé, pour ensuite être reliée au système de contrôle de la batterie par une deuxième carte de circuit imprimé, ces deux cartes étant reliées l'une à l'autre par un connecteur bord de carte. En d'autres termes, l'interconnexion des cellules entre elles peut être réalisée sans soudure, au moyen d'éléments de contact simples et standard, ce qui permet de simplifier la conception de la batterie, de diminuer son coût et d'autorise le remplacement d'une ou plusieurs cellules lorsqu'elles sont usagées. De même, l'utilisation d'un connecteur de type bord de carte permet de séparer aisément le système de gestion de la batterie de l'ensemble des cellules de charge sans risque de les détériorer, ce qui permet de remplacer ou de réparer facilement l'un ou l'autre.
[0011] On entend par « cellule de charge électrique » un dispositif élémentaire, par exemple électrochimique, de stockage d'électricité, pouvant se décharger et être chargé. Chaque cellule peut être de type lithium, par exemple de type lithium-ion ou de type lithium- polymère. Chaque cellule peut par exemple être de forme globalement cylindrique, les bornes de contact étant prévues sur chaque face d'extrémité délimitant le cylindre, l'une de ces bornes étant une borne dite positive et l'autre étant une borne négative.
[0012] On entend par « première carte de circuit imprimé » une carte de circuit imprimé, ou PCB (de l'anglais Printed Circuit Board), pourvue de pistes électriques interconnectant les éléments de connexion. On pourra prévoir que toutes les cellules de la batterie soient interconnectées en série ou en parallèle au moyen de la première carte de circuit imprimé ou que les cellules soient interconnectées, au moyen de la première carte de circuit imprimé, pour former des groupes de cellules interconnectées en série ou en parallèle, les groupes étant interconnectés entre eux en série ou en parallèle au moyen de la première carte de circuit imprimé.
[0013] On entend par « deuxième carte de circuit imprimé » une carte de circuit imprimé, ou PCB (de l'anglais Printed Circuit Board), sur laquelle est monté un ensemble de composants électroniques, formant le système de contrôle des cellules de charge, et pourvue de pistes électriques interconnectant le système de contrôle des cellules de charge au premier connecteur bord de carte ou à une ou plusieurs bornes de sorties prévues sur la portion de connexion. [0014] Avantageusement, on pourra prévoir que le premier connecteur bord de carte et la portion de connexion soient agencés de sorte que des bornes de connexion prévues sur la portion de connexion soient maintenues en contact sans soudure, lorsque la portion de connexion est insérée dans le premier connecteur bord de carte, avec des broches de connexion du premier connecteur bord de carte. Par exemple, le premier connecteur bord de cartes pourra comporter une pluralité de paires de broches de connexion, les broches de connexion d'une même paire de broches se faisant face et chacune de ces broches d'une même paire de broches formant un ressort dont la force de rappel est orientée vers l'autre des broches de cette paire.
[0015] De préférence, le premier connecteur bord de carte et la portion de connexion pourront être agencés de sorte que la première carte de circuit imprimé et la deuxième carte de circuit imprimé s'étendent en faisant un angle entre elles, notamment de 90°, lorsque la portion de connexion est insérée dans le premier connecteur bord de carte. Par exemple, le premier connecteur bord de carte pourra être agencé sur une surface de la carte de circuit imprimé qui le supporte, identique ou opposée à la surface de la carte de circuit imprimé supportant le système de contrôle des cellules de charge électrique, et notamment au niveau d'un bord de ladite surface. Le cas échéant, la portion de connexion pourra faire saillie depuis un bord de la carte de circuit imprimé qui la comporte, en étant coplanaire au reste de cette carte.
[0016] On entend par un système de contrôle des cellules de charge électrique un système capable de réaliser l'une ou plusieurs des fonctions suivantes, à savoir une fonction de surveillance de l'état des cellules de charge électrique, une fonction de contrôle de la décharge de tout ou partie des cellules de charge électrique, une fonction de contrôle de la charge de tout ou partie des cellules de charge électrique et une fonction d'équilibrage de la charge des cellules de charge électrique.
[0017] Par exemple, le système de contrôle pourra être agencé pour mesurer ou estimer au moins un paramètre de chaque cellule de la batterie ou d'un groupe de cellules, comme notamment la tension aux bornes de chaque cellule ou chaque groupe de cellules de la batterie ou encore la température et/ou l'état de charge ou SOC (de l'anglais « State Of Charge ») et/ou l'état de santé ou SOH (de l'anglais « State of Health ») de chaque cellule ou de chaque groupe de cellules de la batterie. Le cas échéant, le système de contrôle pourra comporter une mémoire dans laquelle ledit paramètre est stocké et/ou une unité de communication apte à transmettre ledit paramètre à un terminal externe.
[0018] On pourra notamment prévoir que la première carte de circuit imprimé comporte un premier réseau de pistes interconnectant les cellules de charge pour collecter la puissance électrique stockée dans chacune des cellules électriques de charge vers une ou plusieurs broches du premier connecteur bord de carte ou vers une ou plusieurs bornes de sorties prévues sur la portion de connexion et un deuxième réseau de pistes reliant chacune des cellules de charge ou chaque groupe de cellules de charge à une broche dédiée du premier connecteur bord de carte ou à une borne de sortie dédiée prévue sur la portion de connexion. Le cas échéant, le système de contrôle pourra être relié, au moyen de pistes prévues sur la deuxième carte de circuit imprimé, à des broches complémentaires dédiées du connecteur bord de carte ou à des bornes complémentaires dédiées prévue sur la portion de connexion, destinées à venir en contact avec lesdites bornes dédiées ou avec lesdites broches dédiées lorsque la portion de connexion est insérée dans le connecteur bord de carte, le système de contrôle mesurant ou estimant ledit paramètre via ce deuxième réseau de pistes.
[0019] Par exemple toujours, le système de contrôle pourra être agencé pour autoriser ou interdire ou contrôler la charge et/ou la décharge des cellules de charge électrique en fonction dudit paramètre mesuré ou estimé.
[0020] Par exemple, le système de contrôle pourra être agencé pour équilibrer, de façon active ou passive, la charge des cellules de charge de la batterie et notamment pour charger ou décharger l'un ou plusieurs des cellules de charge dont la tension, ou l'état de charge, diffère sensiblement de celle des autres cellules de charge de la batterie de sorte que cette ou ces cellules de charge présentent ensuite une tension, ou un état de charge, voisine de celle des autres cellules de charge de la batterie. Par exemple, la première carte de circuit imprimé ou la deuxième carte de circuit imprimé pourra comporter une ou plusieurs résistances pouvant être commutées par le système de contrôle pour permettre une décharge dans cette ou ces résistances des cellules de charge dont la tension, ou l'état de charge, est sensiblement supérieure à celle des autres cellules de charge de la batterie. [0021] Avantageusement, la première carte de circuit imprimé comporte une portion principale dans laquelle sont formées une pluralité d'encoches, chaque encoche définissant une languette élastiquement déformable par rapport à la portion principale, chaque premier élément de connexion électrique étant disposé sur l'une des languettes de la première carte de circuit imprimé. Ces languettes élastiquement déformables permettent de maintenir un contact sans soudure entre les premiers éléments de connexion électrique de la première carte de circuit imprimé et les bornes de contact des cellules, notamment afin de pouvoir remplacer isolément chacune des cellules lorsqu'elles sont usagées.
[0022] Avantageusement, la première carte de circuit imprimé est agencée par rapport aux cellules de sorte que chaque cellule crée un effort mécanique sur chaque languette dirigé vers l'extérieur de la batterie, et dans laquelle chaque languette de la première carte de circuit imprimé forme un ressort présentant une force de rappel dirigée vers l'intérieur de la batterie. Le cas échéant, chaque encoche de la première carte de circuit imprimé peut présenter une forme en U. La languette définie par chaque encoche est ainsi reliée à la portion principale de la première carte de circuit imprimée par une seule de ses arêtes. Si on le souhaite, les encoches peuvent être réalisées par découpe de la portion principale de la première carte de circuit imprimé, au préalable de l'assemblage de la batterie.
[0023] Dans un mode de réalisation de l'invention, chaque premier élément de connexion est pourvu d'une bosse réalisée dans un matériau conducteur d'électricité venant en contact avec la borne de contact d'une des cellules. Cette bosse peut par exemple être réalisée par dépôt du matériau conducteur d'électricité en fusion, par exemple de l'étain, au niveau d'une terminaison d'une piste électrique située sur la languette. Ce mode de réalisation permet de faciliter le contact entre la piste électrique et la borne de contact dans le cas où la borne de contact est plane.
[0024] Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la borne de contact de chaque cellule destinée à venir en contact avec l'un des premiers éléments de connexion fait saillie de la face d'extrémité de la cellule. Dans ce cas, le premier élément de connexion peut être plan.
[0025] Avantageusement, la batterie comporte un organe d'espacement agencé pour maintenir les cellules à distance les unes des autres, l'organe d'espacement et la première carte de circuit imprimé étant agencés pour maintenir les cellules et la première carte de circuit imprimé de sorte que chacun des premiers éléments de connexion électrique soit situé en vis-à-vis d'une des bornes de contact des cellules. Par exemple, la batterie peut comporter un unique organe d'espacement. De préférence, l'organe d'espacement est agencé pour maintenir les cellules dans un agencement matriciel, les unes à côtés des autres. Le cas échéant, les premiers éléments de connexion sont distribués sur la première carte de circuit imprimé selon un agencement correspondant à celui des cellules.
[0026] De préférence, l'organe d'espacement consiste en une plaque unique présentant une pluralité de passages traversants primaires, chaque cellule étant engagée au travers de l'un des passages traversants primaires. Le cas échéant, chaque passage traversant peut présenter un profil correspondant sensiblement, en forme et en dimensions, à celui de la cellule qu'il reçoit.
[0027] Avantageusement, la batterie comporte une troisième carte de circuit imprimé disposée au droit des faces d'extrémités situées de l'autre des côtés des cellules, la troisième carte de circuit imprimé étant pourvue d'une pluralité de deuxièmes éléments de connexion électrique, chacun des deuxièmes éléments de connexion électrique étant situé en vis-à-vis d'une des bornes de contact des cellules. Le cas échéant, l'une des deuxième et troisième cartes de circuit imprimé peut comporter un deuxième connecteur bord de carte et l'autre des deuxième et troisième cartes de circuit imprimé peut comporter une portion de connexion s'insérant dans ledit deuxième connecteur bord de carte.
[0028] De préférence, les premier et deuxième connecteurs bord de carte et les portions de connexion pourront être agencés de sorte que la première carte de circuit imprimé et la troisième cartes de circuit imprimé s'étendent parallèlement entre elles, lorsque ces portions de connexion sont insérées dans les premier et deuxième connecteurs bord de carte.
[0029] Selon un exemple de réalisation de l'invention, la deuxième carte de circuit imprimé comporte les premier et deuxième connecteurs bord de carte et chacune des première et troisième cartes de circuit imprimé comporte une portion de connexion s'insérant dans l'un des premier et deuxième connecteurs bord de carte. Par exemple, les premier et deuxième connecteurs bord de carte pourront être agencés sur une même surface de la deuxième carte de circuit imprimé en étant parallèles entre eux, notamment au niveau de deux bords opposés de ladite surface. Le cas échéant, la deuxième carte de circuit imprimé pourra venir contre un rebord de chacune des première et troisième cartes de circuit imprimé.
[0030] Selon un autre exemple de réalisation de l'invention, la première carte de circuit imprimé comporte le premier connecteur bord de carte la troisième carte de circuit imprimé comporte le deuxième connecteur bord de carte, et la deuxième carte de circuit imprimé comporte deux portions de connexion s'insérant chacune dans l'un des premier et deuxième connecteurs bord de carte. Par exemple, les portions de connexion pourront faire chacune saillie depuis des bords opposés de la deuxième carte de circuit imprimé. Le cas échéant, la deuxième carte de circuit imprimé pourra venir entre des surfaces opposées des première et troisième cartes de circuit imprimé.
[0031] Avantageusement, ladite carte de circuit imprimé comportant le premier connecteur bord de carte comporte un organe de verrouillage agencé au droit de ce connecteur bord de carte et ladite carte de circuit imprimé comportant la portion de connexion comporte un élément complémentaire agencé au droit de la portion de connexion, l'organe de verrouillage et l'élément complémentaire étant agencés pour coopérer entre eux de sorte à maintenir la portion de connexion dans le connecteur bord de carte.
[0032] Avantageusement toujours, l'organe de verrouillage comporte un socle via lequel il est monté sur ladite carte de circuit imprimé comportant le premier connecteur bord de carte et une pièce montée mobile sur le socle. Le cas échéant, ladite pièce est apte à emprunter une configuration de verrouillage dans laquelle elle coopère avec l'élément complémentaire pour s'opposer à un retrait de la portion de connexion du connecteur bord de carte et une configuration de déverrouillage dans laquelle elle autorise un retrait de la portion de connexion du connecteur bord de carte.
[0033] Par exemple, l'élément complémentaire pourra comporter un trou oblong formé dans la portion de connexion et l'organe de verrouillage pour comporter un ergot monté pivotant sur un socle, l'ergot pouvant pivoter entre la configuration de déverrouillage dans laquelle la partie saillante de l'ergot est alignée avec le trou oblong, et peut donc passer au travers pour permettre le retrait de la portion de connexion du connecteur bord de carte, et la configuration de verrouillage dans laquelle la partie saillante de l'ergot est désaxée vis-à-vis du trou oblong, et vient contre la portion de connexion pour s'oppose ainsi au retrait de la portion de connexion du connecteur bord de carte.
[0034] Si on le souhaite, la batterie peut comporter un connecteur de sortie destiné à la charge et/ou à la décharge des cellules de charge électrique. Le cas échéant, le connecteur de sortie peut être agencé sur la première carte de circuit imprimé et la première carte de circuit imprimé peut comporter un ensemble de pistes électriques reliant les premiers éléments de connexion électrique à une ou plusieurs bornes de connexion prévues sur la portion de connexion ou à une ou plusieurs broches de connexion prévues sur le premier connecteur bord de carte et au moins une piste électrique supplémentaire reliant une borne de connexion supplémentaire prévue sur la portion de connexion ou une broche de connexion supplémentaire prévue sur le premier connecteur bord de carte au connecteur de sortie.
[0035] Avantageusement encore, la batterie comporte un organe de fixation agencé pour maintenir la première carte de circuit imprimé à la troisième carte de circuit imprimé. Le cas échéant, l'organe de fixation peut être agencé pour exercer un effort sur chacune des première et troisième cartes de circuit imprimé dirigé vers l'intérieur de la batterie. On met ainsi les cartes de circuit imprimé sous contrainte, de sorte que les cellules créent un effort mécanique sur les languettes.
[0036] Par exemple, l'organe de fixation peut comprendre une ou plusieurs tiges de liaisons fixées à la première carte de circuit imprimé, et éventuellement à la troisième carte de circuit imprimé. Le cas échéant, chaque carte de circuit imprimé comporte un ou plusieurs orifices, chaque tige de liaison étant destinée à être engagée au travers de l'un de ces orifices. Avantageusement, l'organe d'espacement peut comporter un ou plusieurs passages traversants secondaires, chacun disposé en vis-à-vis de l'un des orifices des première et/ou troisième cartes de circuit imprimé, chaque tige de liaison étant destinée à être engagée au travers de l'un des passages traversants secondaires.
[0037] De façon alternative ou cumulative, l'organe de fixation peut comporter un boîtier auquel sont fixées les première et troisième cartes de circuit imprimé. Le cas échéant, le boîtier peut comporter des protubérances, chacune agencée en vis-à-vis d'une zone de la portion principale de la première et/ou de la troisième cartes de circuit imprimé située au droit des languettes, de sorte à exercer un effort sur cette première et/ou troisième cartes de circuit imprimé dirigé vers l'intérieur de la batterie.
[0038] Avantageusement, la batterie comporte un boîtier agencé pour recevoir la pluralité de cellules et la première carte de circuit imprimé, le boîtier comportant un moyen d'assemblage à un élément d'un véhicule, notamment à un châssis d'un véhicule électrique ou à un cadre d'un vélo.
[0039] La présente invention est maintenant décrite à l'aide d'exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l'invention, et à partir des illustrations jointes, dans lesquelles :
[0040] [Fig. 1] représente, partiellement et schématiquement, une vue en éclaté d'une batterie selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
[0041] [Fig. 2] représente, schématiquement et partiellement, une vue de face d'une première carte de circuit imprimé de la batterie de la [Fig. 1] ;
[0042] [Fig. 3] représente, schématiquement et partiellement, une vue en perspective d'une deuxième carte de circuit imprimé de la batterie de la [Fig. 1] ;
[0043] [Fig. 4] représente, schématiquement et partiellement, une vue de côté de la batterie de la [Fig. 1] après assemblage ; et
[0044] [Fig. 5] représente, schématiquement et partiellement, une vue de côté d'une batterie assemblée selon un deuxième mode de réalisation de l'invention .
[0045] Dans la description qui suit, les éléments identiques, par structure ou par fonction, apparaissant sur différentes figures conservent, sauf précision contraire, les mêmes références.
[0046] On a illustré en [Fig. 1] un éclaté d'une batterie électrique 1 d'un véhicule électrique selon un premier mode de réalisation de l'invention. On a en outre représenté en [Fig. 2] une coupe de la batterie 1 de la [Fig. 1] lorsqu'elle est assemblée.
[0047] La batterie 1 comporte une pluralité de cellules de charges électriques 2, chaque cellule 2 étant un accumulateur de type lithium-ion de forme cylindrique et présentant une face d'extrémité supérieure 21 et une face d'extrémité inférieure 22 pourvues chacune d'une borne de contact plane.
[0048] Les cellules 2 sont disposées à côté les unes des autres, dans un agencement matriciel. Dans l'exemple décrit, la batterie 1 comporte six cellules 2 réparties sur deux lignes superposées de trois cellules 2, étant entendu qu'on pourra envisager un nombre et/ou une répartition de cellules différentes.
[0049] La batterie 1 comporte une unique plaque d'espacement 3 pourvue d'une pluralité de passages traversants cylindriques primaires 31 distribués sur la plaque de façon matricielle et dont les dimensions correspondent à celles des cellules 2. Chaque cellule 2 est engagée dans l'un des passages 31, de sorte que la plaque d'espacement 3 maintienne les cellules 2 à distance les unes des autres.
[0050] La batterie 1 comporte une première carte de circuit imprimé 41, disposée au-dessus des cellules 2, du côté des faces d'extrémité supérieures 21, une deuxième carte de circuit imprimé 5, et une troisième carte de circuit imprimé 42, disposée en dessous des cellules 2, du côté des faces d'extrémité inférieures 22.
[0051] Chacune des première et troisième cartes de circuit imprimé 41 et 42 comporte une pluralité d'éléments de connexion électrique 43, interconnectés par des pistes électriques. Grâce à la plaque d'espacement 3, les cellules 2 sont maintenues de sorte que chacune de leurs bornes de contact soit en vis-à-vis de l'un des éléments de connexion électrique 43 des cartes de circuit imprimé 41 et 42.
[0052] Chacune des première et troisième cartes de circuit imprimé 41 et 42 comporte une portion principale 44, dans laquelle ont été découpées des encoches 45 en forme de U. Chacune des encoches 45 définit une languette 46, reliée à la portion principale par une seule de ses arêtes. Chaque languette 46 est ainsi élastiquement déformable par rapport à la portion principale 44 et forme un ressort présentant une force de rappel ramenant la languette 46 vers la portion principale 44 lorsqu'un effort est exercé sur cette languette 46.
[0053] Dans l'exemple des [Fig. 1] et [Fig. 2], chaque élément de connexion électrique 43 est formé sur l'une des languettes 46 des cartes de circuit imprimé 41 et 42, et comporte à cet effet une bosse en étain disposée au niveau d'une terminaison d'une piste électrique s'étendant sur cette languette 46.
[0054] Par ailleurs, la batterie 1 comporte plusieurs tiges de liaison (non représentées), destinées à être insérées entre les cartes de circuit imprimé 41 et 42, en étant engagées dans des passages traversants secondaires 32 de la plaque d'espacement 3, prévus entre les passages traversants primaires 31 . Des orifices 47 sont formés dans les portions principales 44 des cartes de circuit imprimé 41 et 42, en vis-à-vis des passages traversants primaires 31, pour pouvoir être traversés par ces tiges de liaison. Chaque tige de liaison est munie d'organes de serrage au niveau de ces extrémités, par exemple de type rondelle et boulon pour pouvoir serrer les première et troisième cartes de circuit imprimé 41 et 42 l'une en direction de l'autre.
[0055] Pour réaliser l'assemblage de la batterie 1, les cellules 2 sont insérées dans les passages traversants primaires 31 de la plaque d'espacement 3 et les tiges de liaison sont insérées dans les passages traversants secondaires 32. Les première et troisième cartes de circuit imprimé 41 et 42 sont disposées de part et d'autre des cellules 2 assemblées, de sorte que les bornes de contact 23 viennent en vis-à-vis des éléments de connexion 43. Les première et troisième cartes de circuit imprimé 41 et 42 sont serrées l'une vers l'autre au moyens des organes de serrage des tiges de liaison, pour générer un effort sur les languettes 46 vers l'intérieur de la batterie. Cet effort vient ainsi maintenir les cellules 2 en position entre les première et troisième cartes de circuit imprimé 41 et 42. En contrepartie, chacune des cellules 2 exerce, au niveau de sa face d'extrémité supérieure 21, respectivement inférieure 22, un effort sur la languette 46 de la première carte de circuit imprimé 41, respectivement de la troisième carte de circuit imprimé 42, en vis-à-vis de laquelle elle est disposée. Chaque languette 46 est ainsi déformée élastiquement par l'une des cellules 2 en étant poussée vers l'extérieur de la batterie 1.
[0056] L'effort créé par la cellule 2 sur chaque languette 46 étant orienté vers l'extérieur de la batterie 1, la force de rappel du ressort formé par cette languette 46 s'exerce donc vers l'intérieur de la batterie 1, ce qui vient maintenir un contact entre la bosse de l'élément de connexion 43 situé sur cette languette 46 et la borne de contact plane de la cellule 2. Dès lors, on garantit que le contact entre l'élément de connexion 43 et la borne de contact peut être maintenu. En outre, l'assemblage de la batterie 1 ainsi que le remplacement des cellules 2 lorsqu'elles sont usagées, peuvent être réalisés simplement et rapidement, sans opération de brasage ou de soudage.
[0057] La deuxième carte de circuit imprimé 5 supporte un système de contrôle 6 des cellules 2, également nommé BMS.
[0058] Afin de pouvoir relier la deuxième carte de circuit imprimé 5 aux première et troisième cartes de circuit imprimé 41 et 42, la deuxième carte de circuit imprimé 5 comporte des premier et deuxième connecteurs bord de carte 61, agencés sur une même surface de la deuxième carte de circuit imprimé 5 opposée à la surface supportant le système de contrôle 6. Cette surface est représentée en [Fig. 3],
[0059] Les connecteurs 61 sont agencés sur la deuxième carte de circuit imprimé 5 en étant parallèles entre eux au niveau de deux bords opposés de la deuxième carte de circuit imprimé 5. Ces connecteurs 61 sont identiques, et chaque connecteur comporte une portion 61a dite de puissance, et une portion 61b dite de signal, chaque portion 61a et 61b étant munie d'une pluralité de paires de broches de connexion, les broches d'une même paire se faisant face et chaque broche d'une paire formant chacune un ressort dont la force de rappel est orientée vers l'autre broche de cette paire.
[0060] La deuxième carte de circuit imprimé 5 comporte par ailleurs deux organes de verrouillage 62, agencés chacun au droit de l'un des connecteurs 61. Chaque organe de verrouillage 62 comporte un socle 62a, monté sur la carte 5, et une pièce 62b munie d'un ergot et montée sur une paroi latérale du socle 62a s'étendant du côté du bord de la carte 5 au droit duquel le socle 62a et le connecteur 61 adjacent sont montés. En outre, la pièce 62b est montée pivotante sur le socle 62a. On notera que les organes de verrouillage 62 ne sont pas représentés en [Fig. 2],
[0061] Par ailleurs, chacune des première et troisième cartes de circuit imprimé 41 et 42 comporte une portion de connexion 48, faisant saillie de sa portion principale 44 depuis l'un de ses bords. Les portions de connexion 48 des première et troisième cartes de circuit imprimé 41 et 42 sont identiques et ont été représentées en [Fig. 4], [0062] Chaque portion de connexion 48 comporte une fiche 48a dite de puissance et une fiche 48b dite de signal, ces fiches étant équipée de bornes de connexion (non représentées en [Fig. 4]). Chaque portion de connexion 48 est ainsi destinée à être insérée dans un connecteur bord de carte 61 pour relier mécaniquement et électriquement les cartes de circuit imprimé 41, 42 et 5 entre elles. Lors de l'insertion d'une portion de connexion 48 dans un connecteur 61, la fiche de puissance 48a pénètre dans la portion de puissance 61a et la fiche de signal 48b pénètre dans la portion de signal 61b, chaque fiche écartant les paires de broches de connexion de la portion dans laquelle elle pénètre, et ces broches étant maintenues au contact des bornes de connexion du fait de leur force de rappel.
[0063] On notera que l'agencement des connecteurs bord de carte 61 sur la deuxième carte de circuit imprimé et des portions de connexion 48 sur les première et troisième cartes de circuit imprimé 41 et 42 oriente les première et troisième cartes de circuit imprimé 41 et 42 de sorte qu'elles soient parallèles entre elles et perpendiculaire à la deuxième carte de circuit imprimé 5 lorsque les portions de connexion 48 sont insérées dans les connecteurs bord de carte 61.
[0064] Chaque portion de connexion 48 comporte en outre une fiche 48c, formant un élément complémentaire de l'organe de verrouillage 62 adjacent au connecteur bord de carte 61 dans lequel elle s'insère. Cette fiche 48c comporte un trou oblong 48d.
[0065] Lors de l'insertion d'une portion de connexion 48 dans un connecteur bord de carte 61, l'ergot 62d est positionné dans une configuration de déverrouillage dans laquelle la partie saillante de l'ergot 62d est alignée avec le trou oblong 48d. L'ergot 62d peut donc passer au travers de l'ergot 62d. Une fois la portion de connexion 48 insérée, on peut pivoter l'ergot 62d vers une configuration de verrouillage dans laquelle la partie saillante de l'ergot 62d est désaxée vis-à-vis du trou oblong 48d. L'ergot 62d vient ainsi contre la fiche 48c et s'oppose ainsi au retrait de la portion de connexion 48 du connecteur bord de carte 61.
[0066] Ce système de contrôle 6 est apte à réaliser des fonctions de surveillance de l'état des cellules 2, de contrôle de la charge et de la décharge des cellules 2 et d'équilibrage de la charge des cellules 2.
[0067] A cet effet, chacune des première et troisième cartes de circuit imprimé 41 et 42 comporte un premier réseau de pistes électriques (non représentées), interconnectant les éléments de connexion électrique 43 entre eux, et donc les cellules 2 entre elles, aux bornes de connexion de la fiche de puissance 48a. Par ailleurs, chacune des première et troisième cartes de circuit imprimé 41 et 42 comporte un deuxième réseau de pistes électriques (non représentées), reliant chacun des éléments de connexion électrique 43, et donc l'une des cellules 2, à l'une des bornes de connexion de la fiche de signal 48b.
[0068] Le système de contrôle 6 est relié, par des pistes électriques de la deuxième carte de circuit imprimé 5, aux broches de connexion des portions de puissance 61a et de signal 61b des connecteurs 61. De la sorte, le système de contrôle 6 peut mesurer ou estimer un paramètre de chaque cellule 2 de la batterie 1, comme la tension aux bornes de chaque cellule 2, via les broches de connexion de la portion de signal 61b, et surveiller la puissance électrique délivrée aux cellules 2 lors de leur charge ou la puissance électrique délivrée par les cellules 2 lors de leur décharge, via les broches de connexion de la portion de puissance 61a.
[0069] On notera que la première carte de circuit imprimé 41 comporte un connecteur de sortie 7 relié aux bornes de connexion de la fiche de puissance 48a de cette carte de circuit imprimé 41, ce connecteur pouvant recevoir une puissance électrique délivrée par une source d'alimentation électrique externe et relayant cette puissance vers la deuxième carte de circuit imprimé 5 afin de charger les cellules 2, via les connecteurs bord de carte 61 et les portions de connexion 48 ou pouvant recevoir une puissance électrique délivrée par les cellules 2 à la deuxième carte de circuit imprimé 5, via les connecteurs bord de carte 61 et les portions de connexion 48, afin d'alimenter ou de charger électriquement un dispositif électronique externe.
[0070] On pourra notamment prévoir la présence d'un commutateur sur la deuxième carte de circuit imprimé 5, contrôlé par le système de contrôle 6 et permettant d'interrompre une charge ou une décharge des cellules 2, en fonction des paramètres des cellules 2 mesurés ou estimés par le système de contrôle 6 ou de la puissance électrique de charge ou de décharge surveillée par le système de contrôle 6.
[0071] On pourra encore prévoir la présence d'une résistance ou d'un ensemble de résistances sur la deuxième carte de circuit imprimé 5, pouvant être commuté par le système de contrôle 6 pour réaliser une fonction d'équilibrage passif des cellules 2. [0072] On pourra encore prévoir la présence d'une ou plusieurs thermistances sur la première et/ou la troisième carte de circuit imprimé 41 et 42 permettant au système de contrôle 6 de surveiller la température des cellules 2.
[0073] On a représenté en [Fig. 5] une coupe d'une batterie 10 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.
[0074] Contrairement au premier mode de réalisation de l'invention des [Fig. 1] à [Fig. 4], les connecteurs bord de carte 61 sont agencés sur les première et troisième cartes de circuit imprimé 41 et 42 et les portions de connexion 48 sont agencées sur deux bords opposés de la deuxième carte de circuit imprimé 5. Une fois les portions de connexion 48 insérées dans les connecteurs bord de carte 61, la deuxième carte de circuit imprimé 5 s'étend ainsi entre les première et troisième cartes de circuit imprimé 41 et 42.
[0075] La description qui précède explique clairement comment l'invention permet d'atteindre les objectifs qu'elle s'est fixée, et notamment en proposant une batterie dont les cellules sont interconnectées entre elles via une première carte de circuit imprimé, dont le système de gestion ou de contrôle de ces cellules est agencé sur un deuxième carte de circuit imprimé, les première et deuxième cartes de circuit imprimé étant reliées l'une à l'autre par un connecteur bord de carte. On comprend ainsi, au vu de la description, que les cellules et le système de contrôle sont prévus sur deux cartes distinctes pouvant être assemblées ou désassemblées de façon rapide et simple, ce qui permet de procéder au remplacement indépendamment du système de contrôle ou des cellules.
[0076] En tout état de cause, l'invention ne saurait se limiter aux modes de réalisation spécifiquement décrits dans ce document, et s'étend en particulier à tous moyens équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de ces moyens. En particulier, on pourra prévoir d'autres profils d'encoches et de languettes, voire d'autres modes de fixation des cartes de circuit imprimé que ceux décrits. On pourra notamment prévoir que les éléments de connexion de la première et/ou de la troisième carte de circuit imprimé soient plans et que chaque borne de contact de chaque cellule fasse saillie de la face d'extrémité de la cellule. On pourra encore prévoir que les première et troisième cartes de circuit imprimé soient contraintes l'une vers l'autre au moyen d'un autre élément que des tiges de liaison, par exemple au moyen d'un boîtier équipé de nervures ou de protubérances exerçant un effort sur ces cartes de circuit imprimé entre les éléments de connexion. On pourra encore prévoir une topologie de connexion du système de contrôle des cellules non pas centralisée, mais également modulaire, dans laquelle des groupes de cellules sont connectés de façon individuelle au système de contrôle.

Claims

REVENDICATIONS
[Revendication 1] Batterie électrique (1, 10), comportant : a. une pluralité de cellules de charge électrique (2), chaque cellule présentant des faces d'extrémités (21, 22) situées sur des côtés opposés de la cellule, chaque face d'extrémité étant pourvue d'une borne de contact ; b. au moins une première carte de circuit imprimé (41) disposée au droit des faces d'extrémités situées de l'un des côtés des cellules, la carte de circuit imprimé étant pourvue d'une pluralité de premiers éléments de connexion électrique (43), chacun des premiers éléments de connexion électrique étant situé en vis-à-vis d'une des bornes de contact des cellules; c. une deuxième carte de circuit imprimé (5) supportant un système de contrôle (6) des cellules de charge électrique; caractérisée en ce que l'une des première et deuxième cartes de circuit imprimé comporte un premier connecteur bord de carte (61) et en ce que l'autre des première et deuxième cartes de circuit imprimé comporte une portion de connexion (48) s'insérant dans ledit premier connecteur bord de carte.
[Revendication 2] Batterie (1, 10) selon la revendication précédente, dans laquelle la première carte de circuit imprimé comporte une portion principale (44) dans laquelle sont formées une pluralité d'encoches (45), chaque encoche définissant une languette (46) élastiquement déformable par rapport à la portion principale, chaque premier élément de connexion électrique étant disposé sur l'une des languettes de la première carte de circuit imprimé.
[Revendication 3] Batterie (1, 10) selon la revendication précédente, dans laquelle la première carte de circuit imprimé (41) est agencée par rapport aux cellules (2) de sorte que chaque cellule créé un effort mécanique sur chaque languette (46) dirigé vers l'extérieur de la batterie, et dans laquelle chaque languette de la première carte de circuit imprimé forme un ressort présentant une force de rappel dirigée vers l'intérieur de la batterie.
[Revendication 4] Batterie (1, 10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte une troisième carte de circuit imprimé (42) disposée au droit des faces d'extrémités (21, 22) situées de l'autre des côtés des cellules (2), la troisième carte de circuit imprimé étant pourvue d'une pluralité de deuxièmes éléments de connexion électrique (43), chacun des deuxièmes éléments de connexion électrique étant situé en vis-à-vis d'une des bornes de contact des cellules, et en ce que l'une des deuxième et troisième cartes de circuit imprimé (5, 42) comporte un deuxième connecteur bord de carte (61) et en ce que l'autre des deuxième et troisième cartes de circuit imprimé comporte une portion de connexion (48) s'insérant dans ledit deuxième connecteur bord de carte.
[Revendication 5] Batterie (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la deuxième carte de circuit imprimé (5) comporte les premier et deuxième connecteurs bord de carte (61) et en ce que chacune des première et troisième cartes de circuit imprimé (41, 42) comporte une portion de connexion (48) s'insérant dans l'un des premier et deuxième connecteurs bord de carte.
[Revendication 6] Batterie (10) selon la revendication 4, caractérisée en ce que la première carte de circuit imprimé (41) comporte le premier connecteur bord de carte (61), en ce que la troisième carte de circuit imprimé (42) comporte le deuxième connecteur bord de carte (61), et en ce que la deuxième carte de circuit imprimé (5) comporte deux portions de connexion (48) s'insérant chacune dans l'un des premier et deuxième connecteurs bord de carte.
[Revendication 7] Batterie (1, 10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite carte de circuit imprimé (41, 42, 5) comportant le premier connecteur bord de carte (61) comporte un organe de verrouillage (62) agencé au droit du connecteur bord de carte prévu et en ce que ladite carte de circuit imprimé (41, 42, 5) comportant la portion de connexion (48) comporte un élément complémentaire (48c) agencé au droit de la portion de connexion, l'organe de verrouillage et l'élément complémentaire étant agencés pour coopérer entre eux de sorte à maintenir la portion de connexion dans le connecteur bord de carte.
[Revendication 8] Batterie (1, 10) selon la revendication précédente, dans lequel l'organe de verrouillage (62) comporte un socle (62a) via lequel il est monté sur ladite carte de circuit imprimé (41, 42, 5) comportant le premier connecteur bord de carte (61) et une pièce (62b) montée mobile sur le socle et apte à emprunter une configuration de verrouillage dans laquelle elle coopère avec l'élément complémentaire (48c) pour s'opposer à un retrait de la portion de connexion (48) du connecteur bord de carte et une configuration de déverrouillage dans laquelle elle autorise un retrait de la portion de connexion du connecteur bord de carte.
[Revendication 9] Batterie (1, 10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un connecteur de sortie (7) destiné à la charge et/ou à la décharge des cellules de charge électrique (2), en ce que le connecteur de sortie est agencé sur la première carte de circuit imprimé (41) et en ce que la première carte de circuit imprimé comporte un ensemble de pistes électriques reliant les premiers éléments de connexion électrique (43) à une ou plusieurs bornes de connexion prévues sur la portion de connexion (48) ou à une ou plusieurs broches de connexion prévues sur le premier connecteur bord de carte (61) et au moins une piste électrique supplémentaire reliant une borne de connexion supplémentaire prévue sur la portion de connexion ou une broche de connexion supplémentaire prévue sur le premier connecteur bord de carte au connecteur de sortie.
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