FR2938710A1 - Dispositif de contournement electrique - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à un dispositif de contournement d'un module (30) d'accumulateurs électrochimiques (31). Le module présente au moins deux paires de bornes de sortie électrique (32, 33, 34, 35). Le dispositif comprend : - un premier actionneur (20) comportant une première et une deuxième borne (21, 22) raccordées électriquement à une première paire de bornes (32, 33) des accumulateurs et une troisième borne (23) commutable électriquement entre les première et deuxième bornes (21, 22), - un deuxième actionneur (40) comportant une première et une deuxième borne (41, 42) raccordées électriquement à une deuxième paire de bornes (34, 35) des accumulateurs et une troisième borne (43) commutable électriquement entre les première et deuxième bornes (41, 42). La commutation de la troisième borne du premier actionneur, respectivement du second actionneur, déclenche la commutation de la troisième borne du second actionneur, respectivement du premier actionneur.

Description

DISPOSITIF DE CONTOURNEMENT ELECTRIQUE

La présente invention concerne un dispositif de contournement électrique servant à contourner et à isoler un module de batterie défaillant.

Typiquement, une batterie comprend une pluralité de modules reliés en série, chaque module comprenant une pluralité d'accumulateurs électrochimiques reliés en série et/ou en parallèle. Une batterie est généralement conçue pour fonctionner dans des conditions dites nominales, c'est-à-dire dans des gammes de puissance, tension et courant donnés. Lorsqu'un des modules de la batterie est défaillant, par exemple en raison du vieillissement de certains accumulateurs ou à cause d'une utilisation hors des conditions nominales, la résistance interne augmente. Lorsqu'un module défaillant est en série avec d'autres modules opérationnels, la résistance interne élevée du module défaillant conduit à une mise hors service de la batterie entière, même si le nombre de modules non défaillants est suffisant pour maintenir la batterie dans un mode de fonctionnement légèrement dégradé. Pour les batteries de grande puissance dont le coût est élevé et dont le remplacement est difficile, il est nécessaire d'isoler le module défaillant. Il est connu d'utiliser des actionneurs pour isoler et contourner un module défaillant afin que la batterie puisse continuer à fonctionner. Un module défaillant ne pouvant généralement pas être réparé, de tels actionneurs sont généralement des actionneurs à une direction et à usage unique. Les figures la et lb représentent un schéma de principe d'un actionneur sécable tel que décrit dans le document FR-A-2 776 434 respectivement en position non actionnée et en position actionnée. Les schémas des figures la et lb sont volontairement simplifiés pour faciliter la compréhension du principe de la commutation des contacts. L'actionneur 10 comprend un premier, un deuxième et un troisième plot de puissance respectivement référencé 1, 2, 3. L'actionneur 10 comprend aussi un piston 4 comprenant une portion de commutateur 14. Le piston 4 est mobile entre deux positions extrêmes, une première position dans laquelle les plots de puissances 2 et 3 sont reliés électriquement par le commutateur 14, désignée par la suite "position de connexion", et une seconde position dans laquelle les plots de puissances 1 et 3 sont reliés électriquement par le commutateur 14, désignée par la suite "position d'isolation". L'actionneur 10 est représenté dans la position de connexion sur la figure 1 a et est représenté dans la position d'isolation sur la figure lb. L'actionneur 10 comprend aussi un déclencheur sécable 5 qui retient le piston 4 en position de connexion. Le déclencheur 5 est retenu fermé par un fil fusible qui fond lorsque le module d'accumulateurs est défaillant. L'actionneur 10 comprend en outre un ressort 6 comprimé dans la position de connexion et qui sollicite le piston 4 vers la position d'isolation. Lorsque le fil fusible R Brevets`2 76002 7696--08 1 03 1-texte pour depôt doc - 13 I I'08 - 17 1 1 - 1,17 fond, le déclencheur 5 se sépare et ne retient plus le piston 4, le piston 4 glisse alors vers la position d'isolation sous l'action du ressort 6. Dans la position de connexion, le commutateur 14 réalise un contact électrique 2-3 entre le deuxième plot 2 et le troisième plot 3. Dans la position d'isolation, le 5 commutateur 14 réalise un contact électrique 1-3 entre le premier plot 1 et le troisième plot 3. Lorsque l'actionneur est connecté à un module, la position de connexion correspond à une connexion du module en série aux autres modules et la position d'isolation correspond à une isolation d'une borne du module et à un contournement 10 du module. La connexion de l'actionneur à un module est réalisée en connectant électriquement le premier plot 1 et le deuxième plot 2 de l'actionneur aux bornes des accumulateurs et en connectant le troisième plot 3 de l'actionneur à une borne du module suivant ou précédent. La figure 2a et la figure 2b sont des schémas électriques représentant un 15 module 7 connecté à un actionneur tel que décrit ci-dessus. Le premier plot 1 est relié à une première borne (positive sur le schéma 2a, négative sur le schéma 2b) du module 7 mais aussi à une borne de polarité inverse (négative sur le schéma 2a, positive sur le schéma 2b) d'un module suivant (sur le schéma 2a) ou précédent (sur le schéma 2b) relié au module 7 en série. Le deuxième plot 2 est relié à l'autre borne 20 (négative sur le schéma 2a, positive sur le schéma 2b) du module 7. Le troisième plot 3 est relié à une borne de polarité inverse à la borne reliée au deuxième plot 2 d'un module précédent ou suivant. Le module précédent ou suivant relié au troisième plot 3 est relié en série au module 7 par le contact 2-3. Si le module 7 est le premier module ou le dernier module de la batterie, la troisième borne 3 ou la première borne 25 1 de l'actionneur est reliée à une des bornes de la batterie. La polarité des bornes du module 7 reliées à la première et seconde borne de l'actionneur peut aussi être inversée. La figure 2a représente un schéma électrique dont le contact 2-3 est monté en série entre la borne négative du module 7 et la borne positive du module précédent 8 alors que la figure 2b représente un schéma 30 électrique dont le contact 2-3 est monté en série entre la borne positive du module 7 et la borne négative du suivant 9. Ainsi, sur le schéma 2a, lorsque le piston est en position de connexion, le contact normalement fermé 2-3 est en série entre le module 7 et le module précédent 8. De la même manière, le contact normalement ouvert 1-3 est monté en parallèle au 35 montage en série du module 7 et du contact normalement fermé 2-3. Par conséquent, lorsque le piston 4 est en position de connexion, le module 7 est en série entre le module précédent 8 et le module suivant 9 par le biais du contact 2-3 de l'actionneur. Lorsque le module 7 est défaillant, le déclencheur 5 se sépare et R Brevets'27600 27696--OS 10 I-texte pour depôt doc - I 3, 1 108 - 17 11 - 2'17 le piston 4 se déplace de la position de connexion à la position d'isolation sous l'action du ressort 6. De ce fait, le contact 2-3 s'ouvre et isole la borne (négative sur le schéma 2a, positive sur le schéma 2b) du module 7 relié au deuxième plot 2. Le déplacement du piston 4 et du commutateur 14 ferme aussi le contact 1-3. Le module 7 est alors isolé et les modules suivant et précédent sont raccordés en série par le contact 1-3 de l'actionneur. L'actionneur tel que décrit ci-dessus permet donc d'isoler et contourner dans une batterie un module défaillant en créant un circuit électrique qui contourne et isole ce module. 11 existe un besoin croissant pour des batteries fournissant une puissance plus importante, par exemple pour les applications dans le domaine des satellites. Afin de réaliser des batteries fournissant un courant plus élevé, on augmente le nombre d'accumulateurs en parallèle dans chaque module. Comme illustré sur les figures 2a et 2b, chaque borne positive et négative des accumulateurs est connectée, soit à la première borne 1, soit à la deuxième borne 2, de l'actionneur par des câbles toronnés. Or, de façon connue en soi, plus le courant parcourant les câbles dans un toron augmente, plus la chaleur dégagée par le toron augmente. Des normes, telles que la norme européenne ECSS Q 30 11 A (European Cooperation on Space Stadardization) relative au déclassement des composants électriques, électroniques et électromécaniques utilisés pour des applications dans le domaine des satellites, imposent une section minimale de toron pour une valeur de courant maximale traversant le toron. Ces normes sont de plus en plus strictes, c'est-à-dire qu'un toron doit avoir une section de plus en plus importante pour un même courant le traversant.

L'augmentation de la taille des sections de torons entraîne une augmentation de la taille et du poids des batteries qui sont des facteurs discriminants pour des applications dans le domaine des satellites. De plus, l'augmentation de la taille des sections de torons entraîne une augmentation de la raideur du toron ce qui accentue la difficulté du câblage et diminue la compacité des batteries.

On peut envisager de dédoubler le câblage, c'est-à-dire de raccorder chaque borne des accumulateurs à deux câbles toronnés séparément. Le module comporterait alors deux paires de bornes comportant chacune une borne positive et une borne négative. Un tel dédoublage nécessite cependant d'installer deux actionneurs pour isoler et contourner un module en cas de défaillance.

Cependant, si l'un des actionneurs se déclenche de façon intempestive ou par erreur sans que l'autre actionneur ne soit déclenché, un court-circuit se crée aux bornes du module. En effet, dans un tel cas, le courant pourra circuler entre une borne (par exemple positive) reliée au contact normalement fermé de l'actionneur R `Brevets 2'60027696--081031-texte pour dépôt doc - 1311 1/08 - 17 Il - 3117 non déclenché et l'autre borne (par exemple négative) reliée au contact fermé de l'actionneur déclenché en passant par une borne du module précédent ou suivant, formant ainsi un court-circuit entre la borne positive et la borne négative du module. Un tel court-circuit peut entraîner un incendie.

Il existe donc un besoin pour un dispositif de contournement et d'isolation d'un module d'accumulateurs qui soit adapté à un câblage dédoublé. A cet effet, l'invention propose un dispositif comprenant deux actionneurs, le déclenchement (volontaire ou intempestif) de l'un des actionneurs entraînant automatiquement le déclenchement du deuxième actionneur.

On empêche ainsi l'apparition d'un court-circuit qui peut entraîner un incendie même si un seul actionneur est déclenché de façon intempestive. Pour cela, l'invention propose un dispositif de contournement d'un module d'accumulateurs électrochimiques, le module présentant au moins deux paires de bornes de sortie électrique, le dispositif comprenant: - un premier actionneur comportant trois bornes de puissances, une première et une deuxième borne raccordées électriquement à une première paire de bornes de sortie des accumulateurs et une troisième borne commutable électriquement entre les première et deuxième bornes, - un deuxième actionneur comportant trois bornes de puissances, une première et une deuxième borne raccordées électriquement à une deuxième paire de bornes de sortie des accumulateurs et une troisième borne commutable électriquement entre les première et deuxième bornes, dans lequel une commutation de la troisième borne du premier actionneur, respectivement du second actionneur, déclenche la commutation de la troisième 25 borne du second actionneur, respectivement du premier actionneur. Selon les modes de réalisation, l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - la troisième borne et la première borne de chaque actionneur forment un contact de contournement normalement ouvert, et la troisième borne et la deuxième 30 borne de chaque actionneur forment un contact d'isolation normalement fermé ; - chaque actionneur comprend en outre une commande de commutation de la troisième borne ; - chaque commande de commutation comporte un fusible ; - chaque actionneur comprend un contact de commande qui commute lorsque 35 la troisième borne est commutée et actionne la commutation de la troisième borne de l'autre actionneur : - chaque contact de commande est un contact normalement ouvert qui se ferme lorsque la troisième borne est commutée ; R \Brevets.27600\7696--081031-texte pour dépôt doc - 13'11/08 - 7 1 1 - - 4/17 - la commande de commutation du premier actionneur, respectivement du deuxième actionneur, est montée en parallèle au contact d'isolation du deuxième actionneur, respectivement du premier actionneur. L'invention propose aussi un actionneur comportant : -un corps; - un déclencheur, - un piston retenu dans une première position dans laquelle il assure un contact entre un premier plot et un deuxième plot et sollicité vers une deuxième position dans laquelle il assure un contact entre le deuxième plot et un troisième plot, - un quatrième plot et un cinquième plot formant un contact qui commute lorsque le piston passe de la première position à la deuxième position. Selon un mode de réalisation, l'actionneur comprend aussi une plaque de contact montée sur le piston et adaptée à fermer le contact entre les quatrième et cinquième plots lorsque le piston est dans la deuxième position.

Selon un mode de réalisation, l'actionneur comprend aussi une plaque isolante montée sur le piston entre la plaque de contact et les premier, deuxième et troisième plots. L'invention propose aussi une batterie comportant des modules reliés en série et au moins un dispositif de contournement selon l'invention.

Selon un mode de réalisation, le premier actionneur peut être logé d'un côté de la batterie et le deuxième actionneur peut être logé de l'autre côté de la batterie.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre 25 d'exemple uniquement et en référence aux dessins qui montrent : - figure l a, déjà décrite, une vue en coupe d'un actionneur de l'art antérieur, dans une première position de connexion; figure lb, déjà décrite, une vue en coupe d'un actionneur de l'art antérieur, dans une deuxième position d'isolation; 30 figure 2a, déjà décrite, un schéma électrique d'un actionneur, non déclenché et relié à un module; figure 2b déjà décrite, un schéma électrique d'un actionneur, non déclenché et relié à un module; figure 3a, un schéma électrique d'un dispositif de contournement non 35 déclenché, relié à un module selon un premier mode de réalisation de l'invention; R 'J3revet '276000 7 696--08 103 1-texte pour dépôt doc - 13111/08 - 17 1 1 - 5117 figure 3b, un schéma électrique d'un dispositif de contournement selon le premier mode de l'invention, avec un des actionneurs déclenché volontairement ; figure 3c, un schéma électrique d'un dispositif de contournement 5 déclenché, selon le premier mode de l'invention; figure 4, une vue en coupe d'un actionneur selon le premier mode de réalisation de l'invention en position de connexion; figure 5a, un schéma électrique d'un dispositif de contournement non déclenché, relié à un module selon un deuxième mode de réalisation; 10 figure 5b, un schéma électrique d'un dispositif de contournement, selon le deuxième mode de réalisation, avec un des actionneurs déclenché volontairement. - figure 5c, un schéma électrique d'un dispositif de contournement déclenché, selon le deuxième mode de réalisation. 15 Le dispositif de contournement d'un module d'accumulateurs selon l'invention comprend un premier actionneur et un deuxième actionneur qui se déclenchent lorsque le module est défaillant. Les actionneurs comprennent chacun une première, une deuxième et une troisième borne de puissance. La première et la deuxième borne 20 sont raccordées électriquement aux bornes de sortie des accumulateurs et la troisième borne est commutable entre la première et la deuxième borne. La commutation de la troisième borne d'un actionneur est réalisée lorsque l'actionneur se déclenche. Le déclenchement d'un actionneur entraîne le déclenchement de l'autre actionneur si celui-ci n'est pas déclenché. Ainsi, lorsque la troisième borne d'un des actionneurs 25 commute, cette commutation entraîne aussitôt la commutation de la troisième borne de l'autre actionneur. De ce fait, si un actionneur se déclenche, l'autre actionneur est aussi déclenché en une durée très courte, inférieure à 60 millisecondes. Durant cette très courte période transitoire, l'électricité fournie aux bornes du module est court-circuitée par le premier actionneur déclenché et le second actionneur non déclenché, 30 tel que cela a été expliqué plus haut. Mais la durée du court-circuit est assez courte (environ 90 millisecondes sur le total de la séquence) pour empêcher le départ d'un incendie et la détérioration de la batterie. Le dispositif de contournement peut avantageusement être prévu pour que chaque actionneur soit raccordé électriquement à un module ayant un dédoublage du 35 câblage qui relie les accumulateurs aux bornes du module. Ce dédoublage permet d'augmenter la puissance des batteries tout en câblant des câbles toronnés qui ont une section suffisamment faible pour garder une facilité de câblage et une bonne compacité de la batterie. En effet, en respectant les normes actuelles, un seul câble R `3revets12 760012 7696--0 8 1 0 3 1-texte pour dépôt doe - 13/11:08 - 17.11- 6/ 17 toronné pour un courant donné a une section active plus importante que la somme des sections actives des deux câbles toronnés (dédoublés) montés en parallèle. Le dispositif de contournement a aussi pour avantage d'installer deux actionneurs de petite taille à la place d'un seul actionneur de grande taille pour un module donné. L'avantage d'une telle installation est de garder la même implantation des actionneurs dans une batterie. En effet, plus l'intensité passant dans un actionneur est importante plus son volume augmente; à partir d'une certaine taille, l'installation d'un gros actionneur dans une batterie implique une modification de l'implantation.

Dans la suite, différents modes de réalisation vont être décrits en référence aux figures. Les éléments identiques ou similaires des différentes figures portent les mêmes numéros de référence. Les figures 3a, 3b, 3c représentent un schéma électrique d'un dispositif de contournement relié à un module 30 dans différentes étapes de fonctionnement selon 15 un premier mode de réalisation. Le module 30 comporte des accumulateurs 31 montés en parallèle et une première et une seconde paire de borne de sortie qui sont raccordées à un dispositif de contournement. La première paire de borne comprend une borne négative 32 et une borne positive 33 qui sont raccordées à un premier actionneur 20. La seconde 20 paire de borne comprend une borne négative 34 et une borne positive 35 qui sont raccordées à un deuxième actionneur 40. Les accumulateurs 31 comportent chacun une borne positive et une borne négative qui sont respectivement raccordées par des câbles toronnés aux deux bornes positives et aux deux bornes négatives du module. De cette façon, un dédoublage du câblage est réalisé entre les bornes des 25 accumulateurs et les bornes du module. Le dédoublage permet d'augmenter la puissance des batteries tout en câblant des câbles toronnés qui ont une section suffisamment faible pour garder une facilité de câblage et une bonne compacité de la batterie. En fonctionnement normal, les bornes positives du module sont reliées à des bornes négatives d'un module suivant relié en série (non représenté) et les bornes 30 négatives sont reliées par le biais des actionneurs 20, 40 aux bornes positives d'un module précédent relié en série représenté sur la figure 3b. Le premier actionneur 20 comprend une première borne 21, une deuxième borne 22 et une troisième borne 23. La première borne 21 et la deuxième borne 22 sont respectivement raccordées à la borne positive 33 et à la borne négative 32 de la 35 première paire de bornes de sortie des accumulateurs. La troisième borne 23 est raccordée à une borne positive du module précédent visible sur la figure 3b. La première borne 21 et la troisième borne 23 forment un contact de contournement 21-23 qui est normalement ouvert lorsque l'actionneur n'est pas déclenché. La troisième R .A Bres'ets\27600l27696--08 1 03 1-texte pour dépôt doc - 1 3 : 1 1 l U 8 - 1 7 I I - 7,17 borne 23 et la deuxième borne 22 forment un contact d'isolation 22-23 normalement fermé. Le second actionneur 40 comporte aussi une première 41, une deuxième 42 et une troisième 43 borne de puissance qui sont reliées électriquement au module 30 de la même façon que le premier actionneur 20 à la différence que la première borne 41 et la deuxième borne 42 sont raccordées à la deuxième paire de bornes des accumulateurs. De la même manière les bornes du second actionneur forment un contact de contournement 41-43 normalement ouvert et un contact d'isolation 42-43 normalement fermé, Ainsi, tant que l'un des deux actionneurs n'est pas déclenché, les contacts d'isolation 22-23 et 42-43 raccordent électriquement les bornes négatives du module 30 aux bornes positives du module précédent permettant ainsi de raccorder le module 30 au module précédent en série. Les actionneurs sont dans une position de connexion telle que définie plus haut.

En outre, chaque actionneur comprend une commande de commutation 27, 47. La commande de commutation permet de commander la commutation de la troisième borne de l'actionneur dans une position d'isolation telle que définie plus haut. On entend par commutation d'un contact le fait de changer l'état d'origine du contact, par exemple fermer un contact normalement ouvert.

Chaque actionneur comporte aussi un contact de commande 26, 46 normalement ouvert. Chaque contact de commande 26, 46, lorsqu'il est fermé, raccorde une des bornes de puissance de la batterie (V batterie (+) sur les figures 3a-3c) à une borne de la commande de commutation 27, 47 de l'autre actionneur. L'autre borne de la commande de commutation 27, 47 est raccordée à l'autre borne de puissance de la batterie (V batterie (-) sur les figures 3a-3c). Ainsi chaque commande de commutation 27, 47 est d'une part raccordée à un système de détection décrit ci-dessous et d'autre part raccordée à l'alimentation de la batterie lorsque le contact de commande 26, 46 de l'autre actionneur est fermé. Une autre source d'alimentation que celle de la batterie peut être choisie pour actionner la commande de commutation 27, 47. Chaque contact de commande 26, 46 commute lorsque l'actionneur se déclenche. Ainsi, lorsqu'un seul des actionneurs se déclenche, par exemple de façon intempestive, son contact de contournement et d'isolation commute et son contact de commande se ferme. Le contact de commande fermé a pour effet de raccorder la commande de commutation de l'autre actionneur à l'alimentation de la batterie qui fournit une puissance électrique supérieure à une valeur prédéterminée pour le déclenchement de la commande de commutation. Ainsi, le contact de commande de l'actionneur déclenché simule, aux bornes de la commande de commutation de R VBrevets12 7600 27696ù081031-texte pour depôt doc - I1+ II "08 - 17 Il - 8,17 l'actionneur non déclenché, une commande de déclenchement comme si le module était défaillant. Le contact de commande 26, 46 d'un actionneur permet de faire commuter les contacts de l'autre actionneur en simulant un module défaillant aux bornes de la commande de commutation de l'autre actionneur. Le contact de commande permet ainsi, lorsqu'un actionneur est déclenché intempestivement, la commutation de la troisième borne de l'actionneur non déclenché. Les bornes de la commande de commutation 27 de l'actionneur 20 sont raccordées à un système de détection (non représenté). Ce système de détection est raccordé à la commande de commutation en parallèle. Ce système de détection vérifie l'état de chaque module de la batterie et lorsqu'il détecte un module défaillant, il commande l'actionnement des actionneurs connectés au module défaillant. Le système de détection peut commander le déclenchement d'un actionneur en connectant les bornes des commandes de commutation 27 de l'actionneur à une alimentation électrique qui fournit une puissance électrique supérieure à une valeur prédéterminée. Ainsi, lorsqu'un module 30 est défaillant, le premier actionneur 20 est déclenché par le système de détection. Le déclenchement du premier actionneur 20 entraîne la commutation de ses contacts de contournement 21-23 et d'isolation 22-23. La commutation des contacts d'isolation 22-23 et de contournement 21-23 entraîne respectivement un isolement des bornes négatives 32, 34 des accumulateurs du module 30 défaillant, et une connexion des bornes positives 33, 35 dudit module 30 aux bornes positives du module précédent. Selon le mode de réalisation illustré, seule la commande de commutation 27 du premier actionneur 20 est reliée au système de détection. Ainsi, lorsque le premier actionneur est déclenché par le système de détection, le deuxième actionneur 40 est actionné par le contact de commande 26 fermé du premier actionneur 20. Par conséquent, les deux actionneurs sont déclenchés et entraînent l'isolation et le contournement du module défaillant. Le fait de commander un seul actionneur permet de réduire le nombre de câbles dans la batterie. On pourrait cependant envisager de raccorder la commande de commutation 27, 47 de chaque actionneur à un système de détection. Dans ce premier mode de réalisation, la commande de commutation des actionneurs comporte chacune un fusible qui fond sous l'effet de la puissance électrique supérieure à la valeur prédéterminée. La fusion du fusible permet d'actionner la fermeture du contact de commande afin d'assurer la commutation du second actionneur. Il est donc important que le système de détection applique une tension aux bornes du fusible permettant la fusion de ce fusible. R '. 13revets.776002?696--08103 I-texte pour dépôt dot. - 13/11/08 - 17 11 - 9/17 Lorsque le contact de commande 26, 46 se ferme et relie les deux bornes de la batterie au fusible de la commande de commutation 27, 47, un court-circuit se crée. La fusion du fusible permet le déclenchement de l'actionneur et l'ouverture du circuit entre les deux bornes de la batterie ce qui met fin au court-circuit entre les bornes de la batterie. Le fusible est choisi de telle façon que la fusion du fusible sous l'effet du court-circuit est effectuée dans un laps de temps très court, de l'ordre de 60 millisecondes. Le court-circuit aux bornes de la batterie est donc interrompu avant la possibilité d'un départ d'incendie ou d'une détérioration. La figure 3b représente le schéma électrique durant ce laps de temps, en particulier lorsque seul le premier actionneur 20 est déclenché. Il est entendu que la figure 3b ne représente pas un état du dispositif de l'invention mais illustre seulement une situation transitoire. Lorsqu'un seul actionneur est déclenché, un court-circuit est créé entre la borne négative 34 de la seconde paire de bornes du module 30 et la borne positive 33 de la première paire de bornes du module 30. En effet, le courant peut circuler entre ces deux bornes en passant par le contact d'isolation 42-43 de l'actionneur non déclenché, par la borne positive du module précédent et par le contact de contournement 21-23 de l'actionneur déclenché. Lorsque le contact d'isolation 42-43 du deuxième actionneur s'ouvre, il coupe le court-circuit. Ce court-circuit est actif durant un temps très court (de l'ordre de 80 ms) empêchant tout départ d'incendie ou détérioration. La figure 3c représente le schéma électrique après ce laps de temps, c'est-à-dire lorsque le fusible du second actionneur a fondu et lorsque ses contacts ont commutés. Les deux actionneurs du dispositif de l'invention sont dans un état actionnés (position d'isolation). L'ouverture du contact d'isolation 42-43 du deuxième actionneur isole la borne négative 34 de la deuxième paire d'alimentation du module. La fermeture du contact de contournement 41-43 a pour effet de contourner le module défaillant en connectant directement la borne négative du module suivant à la borne positive du module précédent mettant ainsi ces deux modules suivant et précédent en série. Le premier actionneur et le second actionneur peuvent être identiques. La figure 4 représente un schéma de principe d'un actionneur selon un mode de réalisation de l'invention. Le schéma de principe est volontairement simplifié pour faciliter la compréhension de la commutation des contacts. Pour faciliter la compréhension, les références de l'actionneur de la figure 4 reprennent des références du premier actionneur référencé sur les figures 3a, 3b et 3c.

L'actionneur comprend un corps 50 isolé électriquement sur lequel sont montées en saillie les trois bornes de puissance 21, 22, 23. L'actionneur comprend à l'intérieur de son corps 50, un premier plot 51, un deuxième plot 52 et un troisième plot 53 de puissance respectivement raccordés à la première borne 21, deuxième R 'Brevets'2760027690--081031-texte pour dépôt doc. 13'11!08- 17 1 1 - 10/17 borne 22 et troisième borne 23 de puissance. Le troisième plot 23 est situé entre le premier plot 21 et le deuxième plot 22. L'actionneur comprend aussi un piston 54. Le piston 54 est mobile entre deux positions extrêmes, une première position correspondant à l'actionneur dans l'état non déclenché (position de connexion) et une deuxième position correspondant à l'actionneur dans l'état déclenché (position d'isolation). Le piston 54 comprend une portion de commutateur 55 conductrice électriquement, qui glisse à l'intérieur des plots de puissance entre la première et la deuxième position. Le temps du glissement du commutateur 55 (à partir du moment où le fusible a fondu et libère le déplacement du piston) est d'environ 20 ms. Sur la figure 4 l'actionneur est représenté dans la position de connexion. Dans la position de connexion, le commutateur 55 réalise un contact électrique entre le deuxième plot 52 et le troisième plot 53. Dans la position d'isolation, le commutateur 55 réalise un contact électrique entre le troisième plot 53 et le premier plot 51. Durant le glissement du piston 54, le commutateur 55 peut se retrouver durant un laps de temps très court d'environ 10 ms en contact avec les trois plots 51, 52, 53. Durant ce laps de temps très court, lorsque l'actionneur est monté aux bornes d'un module, un court-circuit appelé court-circuit de bornes se crée entre la borne positive et négative du module. Le court-circuit de bornes est interrompu lorsque le commutateur 55 a glissé suffisamment pour ne plus être en contact avec le deuxième plot 52.

La durée du court-circuit entre les bornes positive et négative du module est égale à la somme de la durée du court-circuit de bornes (10 ms), de la durée de la fusion du fusible du deuxième actionneur (60 ms) et de la durée du glissement du commutateur du deuxième actionneur (20 ms) soit environs 90 ms. L'actionneur comprend aussi la commande de commutation 27. La commande de commutation comprend le fusible précédemment décrit et un déclencheur sécable 65 qui retient le piston 54 en position de connexion. L'actionneur comprend en outre un ressort 56, lequel est comprimé dans la position de connexion entre le plot 51 et une plaque 57 isolante électriquement fixée sur le piston 54 entre le plot 51 et le déclencheur 65. Le ressort 56 en compression sollicite le piston 54 vers la position d'isolation. Le déclencheur 65 comprend deux demi-cylindres pressés l'un contre l'autre pour former un ensemble cylindrique. Les demi-cylindres sont maintenus en contact par un enroulement d'un fil de retenue dont une extrémité est attachée au fusible. Lorsque le déclencheur 65 est actionné, c'est-à-dire lorsque le fusible a fondu 35 et que le fil de retenue ne retient plus les demi-cylindres, le piston 54 glisse vers la position d'isolation sous l'action du ressort 56. L'actionneur comporte en outre une plaque de contact 58, conductrice électriquement, fixée sur le piston 54 entre la plaque isolante 57 et le déclencheur 65. R \Brevet s12 7600A27696--081031-texte pour dépôt doc - 13,11 08 - 17 Il - II/17 L'actionneur comporte aussi un quatrième plot 59 et un cinquième plot 60 qui forment un contact de commande de l'actionneur. Lorsque le piston 54 est dans la position d'isolation, la plaque de contact 58 ferme le contact entre le quatrième plot 59 et le cinquième plot 60 ; les quatrième et cinquième plots 59, 60 avec la plaque de contact 58 forment ainsi le contact de commande 26. De fait, lorsque le piston 54 est en position de connexion, le contact de commande 26 est ouvert et lorsque le piston 54 est en position d'isolation, le contact de commande 26 est fermé par le biais de la plaque de contact 58. La plaque isolante 57 protège les plots de puissance 51, 52, 53 d'une connexion avec la plaque de contact 58. La plaque de contact 58 peut être accolée à la plaque isolante 57. Cette disposition permet de réduire la longueur de l'actionneur. Dans ce mode de réalisation, le câblage des bornes du contact de commande peut être redondant afin d'améliorer la fiabilité du dispositif de contournement. Les figures 5a, 5b, 5c représentent un schéma électrique d'un dispositif de contournement dans différentes positions, selon un deuxième mode de réalisation. La description faite du premier mode de réalisation vaut également pour ce deuxième mode de réalisation, pour les parties communes. Selon ce deuxième mode de réalisation, les contacts de commande ne sont plus nécessaires et les bornes des commandes de commutation 27, 47 sont raccordées différemment au premier mode de réalisation. En effet, le dispositif de contournement comprend deux actionneurs conçus, par exemple, de la même façon que celui décrit dans le brevet FR-A-2 776 434 représenté sur la figure 2. Ils peuvent être aussi conçus de la même manière que d'autres actionneurs de l'art antérieur. Chaque actionneur comporte une première borne 21, 41, une deuxième borne 22, 42 et une troisième borne 23, 43. La description faite en référence au premier mode de réalisation concernant les première, deuxième et troisième bornes vaut pour ce deuxième mode de réalisation, notamment en ce qui concerne le câblage des bornes des actionneurs aux bornes du module. En revanche, dans ce deuxième mode de réalisation, la commande de commutation 27, 47 de chaque actionneur est raccordée en parallèle aux bornes formant le contact d'isolation de l'autre actionneur. Ainsi, selon l'exemple illustré sur les figures 5a à 5c, la commande de commutation 27 du premier actionneur 20 est raccordée à la deuxième borne 42 et à la troisième borne 43 du deuxième actionneur 40 et la commande de commutation 47 du deuxième actionneur est raccordée à la deuxième borne 22 et à la troisième borne 23 du premier actionneur. Ainsi, en fonctionnement normal, c'est-à-dire lorsque aucun des actionneurs ne s'est déclenché, le courant passe en grande partie par les contacts d'isolation 22-23 et 42-43 fermés. En effet, le courant passant par le contact d'isolation est égal au courant R •Brevets'27600r2 7696--08 1 03 1-texte pour depât doc - 13'11 08 - 1 7 I I - 12'17 débité par le module multiplié par la résistance du fusible divisé par la somme des résistances du contact d'isolation et du fusible, donc plus la résistance du fusible est supérieure à celle du contact d'isolation plus le courant passe par le contact d'isolation (effet du pont diviseur).

Comme décrit en référence au premier mode de réalisation, lorsque le système de détection détecte un module défaillant, les contacts d'isolation 22-23 et de contournement 21-23 du premier actionneur 20 commutent. Comme la commande de commutation 47 du deuxième actionneur 40 est montée en parallèle avec le contact d'isolation 22-23 du premier actionneur 20, il se crée un circuit de contournement qui contourne le contact d'isolation 22-23. Ce circuit empêche d'isoler la borne négative 32 du module et crée un court-circuit entre la borne négative 32 et la borne positive 33 du module. Le court-circuit est illustré sur la figure 5b par des flèches. Ce court-circuit engendre aux bornes de la commande de commutation 47 une puissance supérieure à la valeur prédéterminée qui fait fondre le fusible. La fusion du fusible entraîne une commutation des contacts du deuxième actionneur 40 et interrompt le court-circuit en isolant la borne négative 42 du module. Ainsi, comme exposé en référence au premier mode de réalisation, la durée du court-circuit entre la borne positive et la borne négative du module est égale à la somme de la durée du court-circuit de bornes du premier actionneur (10 ms), de la durée de la fusion du fusible du deuxième actionneur (60 ms) et de la durée du temps de glissement du commutateur du deuxième actionneur (20 ms) soit une durée totale de mise en court-circuit d'environ 90 ms, ou inférieure à cette durée dans le cas où le fusible commencerait à fondre pendant le court-circuit de bornes. De la même façon, si un actionneur se déclenche de façon intempestive, la commande de commutation de l'autre actionneur contourne le contact d'isolation de l'actionneur déclenché, créant un court-circuit entre les bornes raccordées à l'actionneur qui s'est déclenché. Le court-circuit provoque la fusion du fusible de la commande de commutation de ('actionneur non déclenché. En conséquence, les deux commandes de commutation sont actionnées et les deux actionneurs sont déclenchés.

Dans ce deuxième mode de réalisation, le contact d'isolation a de préférence une très faible résistance soit inférieure à 300 Ohm et la résistance du circuit de contournement est au moins 2500 fois supérieure à la résistance du contact d'isolation afin que le courant traversant le fusible soit suffisamment faible pour ne pas fondre le fusible durant un état de fonctionnement normal.

Bien entendu, une résistance peut être montée en série avec la commande de commutation entre le contact d'isolation d'un actionneur et la commande de commutation de l'autre actionneur. Cette résistance permet d'augmenter la résistance du circuit de contournement et donc de réduire le risque que la commande de R 'Brevets27600'27696--081031-texte pour dep& doc - 13!1108 - 17 Il - 13/17 commutation soit actionnée de façon intempestive. Cependant, il est important de ne pas choisir une résistance trop grande car elle réduit aussi le courant traversant le fusible de la commande de commutation de l'actionneur non déclenché. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et aux modes de réalisation décrits et représentés. En particulier, selon les modes de réalisation, la polarité des bornes des modules reliées aux actionneurs du dispositif de contournement peut être inversée. Par exemple, le premier plot de chaque actionneur peut être raccordé à une borne négative du module et le deuxième plot de chaque actionneur peut être raccordé à une borne positive du module.

Selon les différents modes de réalisation, le module relié au dispositif de contournement peut être raccordé à d'autres modules reliés chacun à un dispositif de contournement. Les dispositifs de contournement raccordés aux modules d'une batterie peuvent être identiques ou différents. Selon les différents modes de réalisation, la borne du module précédent ou la borne du module suivant peut être une des bornes de la batterie si le module 30 est le premier ou le dernier module en série. Selon les différents modes de réalisation, le dispositif de contournement peut comporter plus de deux actionneurs. Le nombre d'actionneur dépend du nombre de redondance du câblage. Par exemple, dans le cas d'un câblage triplé des accumulateurs d'un module, le dispositif de contournement comporterait trois actionneurs. Selon les différents modes de réalisation, les câbles toronnés peuvent être posés le long de deux faces latérales opposées de la batterie et le premier actionneur est logé d'un côté de la batterie et le deuxième actionneur est logé de l'autre côté de la batterie. Ce positionnement permet d'équilibrer dans la batterie la chaleur créée par effet Joule dans les câbles. Selon les différents modes de réalisation, le fusible peut être remplacé par tout autre moyen de détection. Par exemple, le fusible peut être remplacé par un bilame avec un système anti-retour pour garantir un fonctionnement irréversible de l'actionneur. R Brevetsÿ7600'.27696--081031-lette pour dépôt doc - 13/11.'08 - 17.11 - 14/17

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de contournement d'un module (30) d'accumulateurs électrochimiques (31), le module (30) présentant au moins deux paires de bornes de sortie électrique (32, 33, 34, 35), le dispositif comprenant: - un premier actionneur (20) comportant trois bornes de puissances (21, 22, 23), une première et une deuxième borne (21, 22) raccordées électriquement à une première paire de bornes de sortie (32, 33) des accumulateurs et une troisième borne l0 (23) commutable électriquement entre les première et deuxième bornes (21, 22), - un deuxième actionneur (40) comportant trois bornes de puissances (41, 42, 43), une première et une deuxième borne (41, 42) raccordées électriquement à une deuxième paire de bornes de sortie (34, 35) des accumulateurs et une troisième borne (43) commutable électriquement entre les première et deuxième bornes (41, 42), 15 dans lequel une commutation de la troisième borne du premier actionneur, respectivement du second actionneur, déclenche la commutation de la troisième borne du second actionneur, respectivement du premier actionneur.
2. 2. Dispositif de contournement selon la revendication 1, dans lequel la troisième borne et la première borne de chaque actionneur forment un contact de 20 contournement normalement ouvert, et dans lequel la troisième borne et la deuxième borne de chaque actionneur forment un contact d'isolation normalement fermé.
3. 3. Dispositif de contournement selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque actionneur comprend en outre une commande de commutation (27, 47) de la troisième borne (23, 43). 25
4. 4. Dispositif de contournement selon la revendication 3, dans lequel chaque commande de commutation (27, 47) comporte un fusible.
5. 5. Dispositif de contournement selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel chaque actionneur comprend un contact de commande (26, 46) qui commute lorsque la troisième borne (23, 43) est commutée et actionne la commutation de la troisième 30 borne (43, 23) de l'autre actionneur.
6. 6. Dispositif de contournement selon la revendication 5, dans lequel chaque contact de commande (26, 46) est un contact normalement ouvert qui se ferme lorsque la troisième borne est commutée (23, 43). R Brevets'27600A27696--081031-tette pour dépôt doc - 13/11'08 - 17 II - 15/17
7. 7. Dispositif de contournement selon l'une des revendications 3 ou 4, dans lequel la commande de commutation du premier actionneur, respectivement du deuxième actionneur, est montée en parallèle au contact d'isolation du deuxième actionneur, respectivement du premier actionneur.
8. 8. Actionneur comportant : - un corps (50), - un déclencheur (65), - un piston (54) retenu dans une première position dans laquelle il assure un contact entre un premier plot (51) et un deuxième plot (52) et sollicité vers une deuxième position dans laquelle il assure un contact entre le deuxième plot (52) et un troisième plot (53), - un quatrième plot (59) et un cinquième plot (60) formant un contact qui commute lorsque le piston passe de la première position à la deuxième position.
9. 9. Actionneur selon la revendication 8, comprenant une plaque de contact (58) montée sur le piston (54) et adaptée à fermer le contact entre les quatrième et cinquième plots (59, 60) lorsque le piston est dans la deuxième position.
10. 10. Actionneur selon la revendication 9, comprenant une plaque isolante (57) montée sur le piston (54) entre la plaque de contact (58) et les premier, deuxième et troisième plots (51, 52, 53).
11. 11. Batterie comportant des modules reliés en séries et au moins un dispositif de contournement selon les revendications 1 à 7.
12. 12. Batterie selon la revendication 11 dans lequel le premier actionneur est logé d'un côté de la batterie et le deuxième actionneur est logé de l'autre côté de la batterie. R `Brevets\2 7600 27696ù081031-texte pour dépôt doc - 13/11/08 - 17 Il - 16/17