EP4616477A1 - Ensemble batterie - Google Patents

Ensemble batterie

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EP4616477A1
EP4616477A1 EP23802254.5A EP23802254A EP4616477A1 EP 4616477 A1 EP4616477 A1 EP 4616477A1 EP 23802254 A EP23802254 A EP 23802254A EP 4616477 A1 EP4616477 A1 EP 4616477A1
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EP
European Patent Office
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battery
battery module
gas
battery assembly
assembly according
Prior art date
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Pending
Application number
EP23802254.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Nicolas DERANGERE
Pierre OSZWALD
Philippe Georis
Antoine GEOFFROY
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Plastic Omnium Clean Energy Systems Research SAS
Original Assignee
Plastic Omnium Clean Energy Systems Research SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Plastic Omnium Clean Energy Systems Research SAS filed Critical Plastic Omnium Clean Energy Systems Research SAS
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Pending legal-status Critical Current

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    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/35—Gas exhaust passages comprising elongated, tortuous or labyrinth-shaped exhaust passages
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • a battery assembly configured to manage the escape of gases generated by thermal runaway within a battery cell of the battery assembly. More particularly, the invention relates to a battery assembly comprising at least one battery module, said battery module comprising an alignment of a plurality of battery cells and being provided with a channel for evacuating gases generated by thermal runaway within a battery cell of the battery assembly.
  • Thermal runaway in a battery system occurs when the temperature of one or more battery cells increases such that it initiates chain reactions that accelerate chemical reactions within the battery. the cell or battery cells, further contributing to the rapid release of thermal energy.
  • Thermal runaway can be triggered by insufficient cooling of the battery cell(s) during operation of the battery pack.
  • Thermal runaway can also be triggered by other events such as for example a short circuit, mechanical shock, exposure to extreme temperature or a manufacturing defect.
  • hot gases and other flammable materials may escape from the battery cell or cells. If not properly managed, the gases generated can result in fire or explosion.
  • NMC Nickel, Manganese, Cobalt
  • the invention aims in particular to provide a battery assembly making it possible to minimize the propagation of thermal runaway from one battery cell to other battery cells.
  • the battery module is provided with a gas evacuation channel disposed in its upper part, said evacuation channel being common for the plurality of battery cells and comprising a lower wall constituted by a plate configured to form a heat shield, a top wall consisting of a plate configured to form a heat shield and two side edges comprising a polymer-based material.
  • a gas evacuation channel disposed in its upper part, said evacuation channel being common for the plurality of battery cells and comprising a lower wall constituted by a plate configured to form a heat shield, a top wall consisting of a plate configured to form a heat shield and two side edges comprising a polymer-based material.
  • an evacuation channel having such a structure makes it possible to have an evacuation channel configured to reduce the propagation of the heat generated within the battery assembly while having flexibility of said channel capable of withstanding significant constraints temperature and pressure linked to the evacuation of gases generated by thermal runaway.
  • the upper wall constituted by a plate configured to form a heat shield is a stainless steel or ceramic plate.
  • the presence of a compression system provided with at least one gas outlet in fluid connection with the gas evacuation channel makes it possible to improve the durability as well as the safety of the battery assembly due to the possible swelling of the cells battery life.
  • the compression applied to the battery cells by the compression system is linked to the battery cell technology but also to the battery cell format.
  • the lower wall of the evacuation channel is constituted by a metal or ceramic plate, preferably by a metal plate covered by a ceramic coating on its part exposed to the gases generated by thermal runaway.
  • the upper wall of the evacuation channel is constituted by a metal plate covered by a ceramic coating on its part exposed to the gases generated by thermal runaway.
  • the presence of a polymeric foam makes it possible, due to the height tolerance of the cells which constitute the foam, to create a given level of sealing and to limit the volume of gas which could escape from the evacuation channel. gases arranged in the upper part of the battery module.
  • the notion of “upper” relating to the battery module is taken with the ground as a reference for a battery assembly in the operating position.
  • the battery assembly according to the invention is such that the gas evacuation channel is located in the center of the upper part of the battery module.
  • an evacuation channel located in the center of the upper part of the battery module makes it possible to optimize the evacuation of gases generated by thermal runaway in the battery module.
  • the expression “in the center of the upper part of the battery module” we mean the fact that the gas evacuation channel is located on a straight line cutting the upper part of the battery module into two approximately equal parts according to the direction of alignment of the plurality of battery cells.
  • the battery assembly according to the invention is such that the compression system provided with at least one gas outlet in fluid connection with the gas evacuation channel comprises at least two compression plates located on either side of the battery module in the direction of alignment of the plurality of battery cells, at least one of the two plates, preferably the two plates, comprising a gas outlet in the form of a pipe perpendicular to the direction of alignment of the plurality of battery cells, said conduit being directed towards the bottom of the battery module.
  • a compression system comprising a gas outlet in the form of a pipe perpendicular to the direction of alignment of the plurality of battery cells allows control of the outlet of gases generated by a thermal runaway from the bottom of the module. battery.
  • the battery assembly is such that said at least one of the two compression plates comprises a compression panel and a thermal protection panel comprising the gas outlet in the form of a pipe perpendicular to the direction of alignment of the plurality of battery cells, said thermal protection panel being based on a material selected from a ceramic material and a metallic material, preferably the thermal panel is made of steel.
  • the compression panel is based on Polyphthalamide (PPA).
  • thermal protection panel based on a material selected from a ceramic material and a metallic material makes it possible to minimize propagation of the thermal energy of the gases generated by thermal runaway within the battery assembly.
  • a thermal protection panel being based on a material we mean the fact that the thermal protection panel is made up of at least 50% by weight of said material.
  • the battery assembly is such that it comprises a support frame for at least one battery module, said support frame comprising a gas exhaust line in the central part and an exhaust zone gases on the outer edges of the support frame, the gas exhaust line in the central part and the gas exhaust zone on the outer edges of the support frame being in fluid connection with the gas outlet of the compression system , preferably the gas outlet from the compression system is in the form of a pipe within a compression plate of the battery module, said pipe being perpendicular to the direction of alignment of the plurality of battery cells.
  • a battery assembly comprising a support frame for at least one battery module, said support frame comprising a gas exhaust line in the central part and a gas exhaust zone on its outer edges, makes it possible to ensure optimum evacuation of gases generated by thermal runaway while optimizing their cooling when said support frame is close to a cooling plate.
  • the battery assembly according to the invention is such that the gas exhaust line in the central part and the gas exhaust zone on the outer edges of the support frame are provided with an outlet including a safety valve.
  • the safety valve is a membrane valve, preferably a membrane based on Polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • the evacuation channel arranged in the upper part of the battery module has several deflectors configured to guide gases generated by thermal runaway.
  • baffles help protect the vents by preventing gases generated by thermal runaway moving in the exhaust channel from approaching them.
  • the battery assembly comprises a cooling plate common to the entire battery module, or even common to all the battery modules.
  • Said cooling plate is in thermal connection with the support frame, preferably is contiguous to the support frame, more preferably the cooling plate constitutes the support frame.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising a battery assembly according to the invention.
  • FIG. 1 is an exploded view of a battery module of a battery assembly according to the invention.
  • FIG. 1 is a bottom view of the upper part of the battery module of a battery assembly shown in .
  • FIG. 1 is a cross section of the upper part of the battery module of a battery assembly shown in .
  • FIG. 1 is a side view of part of a compression system of the battery module of a battery assembly shown in .
  • FIG. 1 is an exploded view of part of a compression system of the battery module of a battery assembly shown in .
  • FIG. 1 is a longitudinal section of the battery module of a battery assembly shown in .
  • FIG. 1 is a partial section of the top of the battery module support frame of a battery assembly shown in .
  • FIG. 1 is a top view of the battery module support frame of a battery assembly shown in .
  • FIG. 1 is a bottom view of the upper part of the battery module of a battery assembly shown in according to a variant embodiment of the invention.
  • FIGS 1 to 9 show a battery assembly according to one embodiment according to the invention. In these Figures 1 to 9, similar elements are designated by identical references.
  • the battery module 1 comprises an alignment of a plurality of battery cells 2, each battery cell 2 being placed in an individual battery cell chamber 2 and separated from each other by a separation plate, each individual chamber of battery cell comprising a vent 30 communicating with a gas evacuation channel 5 disposed in an upper part 6 of the battery module 1, said evacuation channel 5 being common for the plurality of battery cells 2 and being located in the center 60 of the upper part 6 of the battery module 1.
  • the battery module 1 also comprises a compression system 7 provided with at least one gas outlet in fluid connection with the gas evacuation channel 5.
  • the battery module 1 comprises two metal locking plates 10, preferably made of aluminum, screwed to the compression system 7 and to a cooling plate. The locking plates 10 make it possible to increase the heat exchange surface between the battery cells 2 and the cooling plate.
  • the upper part 6 of the battery module 1 comprises the upper wall 52 of the gas evacuation channel, said wall comprising a plate configured to form a thermal shield and constituting the upper wall 52 of the gas evacuation channel. It is observed that folds of the upper wall constituted by the plate configured to form a thermal shield form at least part of two lateral edges 54 of the gas evacuation channel generated by a thermal runaway, these folds being in the form of a groove or angle.
  • the upper part 6 also includes means for positioning and fixing electrical conduit or “Busbar” 55 as well as means for positioning and fixing flexible printed circuits (not shown).
  • the upper part 6 of the battery module 1 comprises a channel 5 for evacuating the gases generated by a thermal runaway, said channel being formed by a lower wall 50 constituted by a plate configured to form a thermal shield 51, by an upper wall 52 consisting of a plate configured to form a heat shield 53 and two side edges 54.
  • the side edges 54 of the gas evacuation channel 5 being constituted on the one hand by a fold of the upper wall 52 constituted by the configured plate to form a heat shield 53 and on the other hand by a material based on a polymer 56. It is observed that the lateral edges 54 are such that the material based on a polymer 56 is inserted in a groove or an angle present in the upper wall 52 constituted by the plate configured to form a thermal shield 53.
  • FIGS 4 and 5 illustrate one of the two plates 70 of the compression system.
  • the plate 70 comprises a compression panel 700, preferably made of polyphthalamide (PPA) and a thermal protection panel 701, preferably made of steel, provided with a gas outlet 71.
  • a compression panel 700 preferably made of polyphthalamide (PPA)
  • a thermal protection panel 701 preferably made of steel, provided with a gas outlet 71.

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Abstract

L'invention concerne un ensemble batterie comprenant au moins un module de batterie (1). Selon l'invention, ledit module de batterie (1) comprenant un alignement d'une pluralité de cellules de batterie (2), chaque cellule de batterie (2) étant placée dans une chambre individuelle (3) de cellule de batterie (2) et séparée les unes des autres par une plaque de séparation (4), chaque chambre individuelle de cellule de batterie (3) comprenant un évent (30) communiquant avec un canal d'évacuation (5) des gaz généré par un emballement thermique disposé dans une partie supérieure (6; 6') du module de batterie (1), ledit canal d'évacuation (5) étant commun pour la pluralité de cellules de batterie (2) et comprenant une paroi inférieure (50 constituée par une plaque configurée pour former un bouclier thermique (51), une paroi supérieure (52) constituée par une plaque configurée pour former un bouclier thermique (53) et de deux bords latéraux (54) comprenant un matériau à base d'un polymère (56), le module de batterie (1) comprenant un système de compression (7) muni d'au moins une sortie des gaz (8) en connexion fluidique avec le canal d'évacuation (5) des gaz.

Description

    Ensemble batterie
  • L’invention concerne un ensemble batterie configuré pour gérer l'échappement de gaz générés par un emballement thermique au sein d’une cellule de batterie de l’ensemble batterie. Plus particulièrement, l’invention concerne un ensemble batterie comprenant au moins un module de batterie, ledit module de batterie comprenant un alignement d’une pluralité de cellules de batterie et étant muni d’un canal d’évacuation de gaz générés par un emballement thermique au sein d’une cellule de batterie de l’ensemble batterie.
  • Un emballement thermique, ou "thermal runaway" en langue anglaise, dans un ensemble batterie se produit lorsque la température d’une ou plusieurs cellules de batterie augmente de manière telle qu’elle initie des réactions en chaîne qui accélèrent les réactions chimiques au sein de la cellule ou des cellules de batterie, contribuant en outre à la libération rapide d'énergie thermique. L'emballement thermique peut être déclenché par un refroidissement insuffisant de la cellule de batterie ou des cellules de batterie pendant le fonctionnement de l’ensemble batterie. L'emballement thermique peut également être déclenché par d'autres événements tels que par exemple un court-circuit, un choc mécanique, une exposition à une température extrême ou un défaut de fabrication. Pendant un emballement thermique, des gaz chauds et d'autres matériaux inflammables peuvent s'échapper de la cellule de batterie ou des cellules de batterie. S’ils ne sont pas correctement gérés, les gaz générés peuvent entraîner un incendie ou une explosion. Ainsi, un emballement thermique sur une ou des cellules de batterie à haute capacité, plus particulièrement avec la technologie NMC (Nickel, Manganèse, Cobalt), peut conduire à la libération de gaz ayant une température supérieure à 900°C au sein de l’ensemble batterie.
  • On connaît déjà dans l'état la technique, notamment d'après le document US 2019/0173068 A1, mais également d’après les documents EP 2 637 235 A1, US 2015/214525 A1 et EP 2 538 470 A1, un ensemble batterie comprenant un module de batterie comprenant un alignement d’une pluralité de cellules de batterie, ledit module de batterie étant muni d’un canal d’évacuation de gaz. Dans le module divulgué, le canal d’évacuation est en connexion fluidique avec la pluralité de cellules de batterie au moyen d’une fente s’étendant le long du canal d‘évacuation, cette fente étant commune à la pluralité des cellules de batterie. Une telle disposition permet d’assurer une évacuation des gaz générés par un emballement thermique au sein d’une cellule de batterie. Toutefois, un tel dispositif d’évacuation des gaz générés par un emballement thermique au sein d’une cellule de batterie ne permet pas de réduire fortement le risque d’emballement thermique des autres cellules de batterie.
  • L'invention a notamment pour but de fournir un ensemble batterie permettant de minimiser la propagation d’un emballement thermique d’une cellule de batterie aux autres cellules de batterie.
  • A cet effet l’invention a pour objet un ensemble batterie comprenant au moins un module de batterie. Selon l’invention, le module de batterie comprend un alignement d’une pluralité de cellules de batterie, chaque cellule de batterie étant placée dans une chambre individuelle de cellule de batterie et séparée les unes des autres par une plaque de séparation, chaque chambre individuelle de cellule de batterie comprenant un évent communiquant avec un canal d’évacuation des gaz générés par un emballement thermique disposé dans une partie supérieure du module de batterie, ledit canal d’évacuation étant commun pour la pluralité de cellules de batterie et comprenant une paroi inférieure constituée par une plaque configurée pour former un bouclier thermique, une paroi supérieure constituée par une plaque configurée pour former un bouclier thermique et de deux bords latéraux comprenant un matériau à base d’un polymère, le module de batterie comprenant un système de compression muni d’au moins une sortie des gaz en connexion fluidique avec le canal d’évacuation des gaz.
  • Ainsi, un module de batterie tel que chaque cellule de batterie est située dans une chambre individuelle de cellule de batterie comprenant un évent communiquant avec un canal d’évacuation des gaz générés par un emballement thermique disposé dans la partie supérieure du module de batterie permet de réduire le risque de propagation de l’emballement thermique d’une cellule de batterie de la pluralité de cellules de batterie aux autres cellules de batterie. La présence d’un évent par chambre de cellule de batterie permet de diminuer le risque d’un contact entre les gaz générés par un emballement thermique d’une cellule de batterie et les autres cellules de batterie. En outre, le module de batterie est muni d’un canal d’évacuation des gaz disposé dans sa partie supérieure, ledit canal d’évacuation étant commun pour la pluralité de cellules de batterie et comprenant une paroi inférieure constituée par une plaque configurée pour former un bouclier thermique, une paroi supérieure constituée par une plaque configurée pour former un bouclier thermique et de deux bords latéraux comprenant un matériau à base d’un polymère. Ainsi un canal d’évacuation présentant une telle structure permet de disposer d’un canal d’évacuation configuré pour réduire la propagation de la chaleur générée au sein de l’ensemble batterie tout en ayant une flexibilité dudit canal apte à encaisser d’importantes contraintes de température et de pression liées à l’évacuation des gaz générés par un emballement thermique. Préférentiellement, la paroi supérieure constituée par une plaque configurée pour former un bouclier thermique est une plaque en acier inoxydable ou en céramique. La présence d’un système de compression muni d’au moins une sortie des gaz en connexion fluidique avec le canal d’évacuation des gaz permet d’améliorer la durabilité ainsi que la sécurité de l’ensemble batterie du fait du gonflement possible des cellules de batterie en cours de vie. La compression appliquée aux cellules de batterie par le système de compression est liée à la technologie des cellules de batterie mais aussi au format des cellules de batterie. Préférentiellement, la paroi inférieure du canal d’évacuation est constituée par une plaque métallique ou en céramique, préférentiellement par une plaque métallique recouverte par un revêtement en céramique sur sa partie exposée aux gaz générés par un emballement thermique. Préférentiellement, la paroi supérieure du canal d’évacuation est constituée par une plaque métallique recouverte par un revêtement en céramique sur sa partie exposée aux gaz générés par un emballement thermique Les notions de « supérieure » et « inférieure » relatives au canal d’évacuation des gaz sont prises avec le sol comme référence pour un ensemble batterie en position de fonctionnement. Par l’expression « un matériau à base d’un polymère », on entend désigner le fait que le matériau comprend au moins 50% en poids dudit polymère.
  • Selon un mode de réalisation préféré, l’ensemble batterie selon l’invention est tel que le matériau à base d’un polymère comprend une mousse polymérique.
  • Ainsi, la présence d’une mousse polymérique permet, du fait de la tolérance de hauteur des alvéoles qui constituent la mousse, de créer un niveau d'étanchéité donné et de limiter le volume de gaz qui pourrait s'échapper du canal d’évacuation des gaz disposé dans la partie supérieure du module de batterie. La notion de « supérieure » relative au module de batterie est prise avec le sol comme référence pour un ensemble batterie en position de fonctionnement.
  • Selon un mode de réalisation préféré, l’ensemble batterie selon l’invention est tel que le matériau à base d’un polymère constituant les deux bords latéraux est recouvert d’un film métallique ou d’un film céramique sur au moins ses parties exposées aux gaz générés par un emballement thermique.
  • Ainsi, la présence d’un film métallique ou d’un film céramique sur au moins les parties des bords latéraux exposées aux gaz générés par un emballement thermique permet d’éviter une dégradation du matériau à base d’un polymère par un effet de dissipation de la chaleur ou bien par un effet de bouclier thermique.
  • Selon un mode de réalisation préféré, l’ensemble batterie selon l’invention est tel qu’au moins un des deux bords latéraux du canal d’évacuation des gaz générés par un emballement thermique est constitué en partie par un repli de la paroi supérieure constituée par la plaque configurée pour former un bouclier thermique. Préférentiellement, les deux bords latéraux du canal d’évacuation des gaz générés par un emballement thermique sont constitués en partie par un repli de la paroi supérieure constituée par la plaque configurée pour former un bouclier thermique. Plus préférentiellement, le ou les bords latéraux en matériau à base d’un polymère sont insérés dans une gorge ou une cornière présente dans la paroi supérieure constituée par la plaque configurée pour former un bouclier thermique.
  • Ainsi, un repli de la paroi supérieure constituée par la plaque configurée pour former un bouclier thermique constituant au moins un des deux bords latéraux du canal d’évacuation des gaz générés par un emballement thermique, préférentiellement les deux bords latéraux du canal d’évacuation des gaz générés par un emballement thermique, permet de réduire les risques de dégradation du matériau à base de polymère. Avantageusement, la plaque configurée pour former un bouclier thermique intègre également une forme spécifique qui permet de protéger le matériau à base de polymère, cette forme spécifique est constituée par un repli de la paroi supérieure constituée par la plaque configurée pour former un bouclier thermique, préférentiellement ledit repli se présente sous la forme d’une gorge ou d’une cornière.
  • Selon un mode de réalisation préféré, l’ensemble batterie selon l’invention est tel que le canal d’évacuation des gaz est situé au centre de la partie supérieure du module de batterie.
  • Ainsi, un canal d’évacuation situé au centre de la partie supérieure du module de batterie permet d’optimiser l’évacuation des gaz générés par un emballement thermique dans le module de batterie. Par l’expression « au centre de la partie supérieure du module de batterie », on entend désigner le fait que le canal d’évacuation des gaz est localisé sur une droite coupant la partie supérieure du module de batterie en deux parties approximativement égales selon le sens de l’alignement de la pluralité de cellules de batterie.
  • Selon un mode de réalisation préféré, l’ensemble batterie selon l’invention est tel que le système de compression muni d’au moins une sortie des gaz en connexion fluidique avec le canal d’évacuation des gaz comprend au moins deux plaques de compression situées de part et d’autre du module de batterie dans le sens de l’alignement de la pluralité de cellules de batterie, au moins une des deux plaques, préférentiellement les deux plaques, comprenant une sortie des gaz sous forme d’une conduite perpendiculaire au sens de l’alignement de la pluralité de cellules de batterie, ladite conduite étant dirigée vers le bas du module de batterie.
  • Ainsi, un système de compression comprenant une sortie des gaz sous forme d’une conduite perpendiculaire au sens de l’alignement de la pluralité de cellules de batterie permet un contrôle de la sortie des gaz générés par un emballement thermique par le bas du module de batterie.
  • Selon un mode de réalisation préféré du mode de réalisation précédent, l’ensemble batterie est tel que ladite au moins une des deux plaques de compression comprend un panneau de compression et un panneau de protection thermique comprenant la sortie des gaz sous forme d’une conduite perpendiculaire au sens de l’alignement de la pluralité de cellules de batterie, ledit panneau de protection thermique étant à base d’un matériau sélectionné parmi un matériau en céramique et un matériau métallique, préférentiellement le panneau thermique est en acier. Préférentiellement, le panneau de compression est à base de Polyphtalamide (PPA).
  • Ainsi, l’utilisation d’un panneau de protection thermique à base d’un matériau sélectionné parmi un matériau en céramique et un matériau métallique permet de minimiser une propagation de l’énergie thermique des gaz générés par un emballement thermique au sein de l’ensemble batterie. Par l’expression « un panneau de protection thermique étant à base d’un matériau », on entend désigner le fait que le panneau de protection thermique est constitué d’au moins 50% en poids dudit matériau.
  • Selon un mode de réalisation préféré, l’ensemble batterie est tel qu’il comprend un cadre de support pour au moins un module de batterie, ledit cadre de support comprenant une ligne d’échappement des gaz en partie centrale et une zone d’échappement des gaz sur les bords extérieurs du cadre de support, la ligne d’échappement des gaz en partie centrale et la zone d’échappement des gaz sur les bords extérieurs du cadre de support étant en connexion fluidique avec la sortie des gaz du système de compression, préférentiellement la sortie des gaz du système de compression se présente sous forme d’une conduite au sein d’une plaque de compression du module de batterie, ladite conduite étant perpendiculaire au sens de l’alignement de la pluralité de cellules de batterie.
  • Ainsi, un ensemble batterie comprenant un cadre de support pour au moins un module de batterie, ledit cadre de support comprenant une ligne d’échappement des gaz en partie centrale et une zone d’échappement des gaz sur ses bords extérieurs, permet d’assurer une évacuation optimum des gaz générés par un emballement thermique tout en optimisant leur refroidissement lorsque ledit cadre de support est proche d’une plaque de refroidissement.
  • Selon un mode de réalisation préféré, l’ensemble batterie selon l’invention est tel que la ligne d’échappement des gaz en partie centrale et la zone d’échappement des gaz sur les bords extérieurs du cadre de support sont munies d’une sortie comprenant une vanne de sécurité. Préférentiellement, la vanne de sécurité est une vanne à membrane, préférentiellement une membrane à base de Polytétrafluoroéthylène (PTFE).
  • Ainsi, la présence d’une vanne de sécurité permet un échappement contrôlé des gaz générés par un emballement thermique.
  • Selon un mode de réalisation préféré, le canal d’évacuation disposé dans la partie supérieure du module de batterie présente plusieurs déflecteurs configurés pour guider des gaz générés par un emballement thermique.
  • Ainsi, on évacue plus efficacement les gaz générés par un emballement thermique. En outre, les déflecteurs permettent de protéger les évents en empêchant les gaz générés par un emballement thermique se déplaçant dans le canal d’évacuation de s’en approcher.
  • Selon un mode de réalisation préféré, l’ensemble batterie comprend une plaque de refroidissement commune à l’ensemble du module de batterie, voire commune à l’ensemble des modules de batterie. Ladite plaque de refroidissement est en connexion thermique avec le cadre de support, préférentiellement est jointive au cadre de support, plus préférentiellement la plaque de refroidissement constitue le cadre de support.
  • Suivant d’autres caractéristiques optionnelles de l’ensemble batterie selon l’invention prises seules ou en combinaison :
    • Les cellules de batterie du module de batterie sont connectées en série ou en parallèle.
    • Le module de batterie comprend une plaque de verrouillage métallique, préférentiellement en aluminium, vissée au système de compression et à la plaque de refroidissement. Une telle plaque de verrouillage permet d’augmenter la surface d'échanges thermiques entre les cellules de batterie et la plaque de refroidissement.
    • La partie supérieure du module de batterie intègre :
      • des moyens de positionnement et de fixation de canalisation électrique ou « Busbar » en langue anglaise ;
      • des moyens de positionnement et de fixation de circuits imprimés flexibles.
  • L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant un ensemble batterie selon l’invention.
    • Brève description des figures
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
  • est une vue explosée d’un module de batterie d’un ensemble batterie selon l’invention.
  • est une vue de dessous de la partie supérieure du module de batterie d’un ensemble batterie représenté à la .
  • est une coupe transversale de la partie supérieure du module de batterie d’un ensemble batterie représenté à la .
  • est une vue latérale d’une partie d’un système de compression du module de batterie d’un ensemble batterie représenté à la .
  • est une vue explosée d’une partie d’un système de compression du module de batterie d’un ensemble batterie représenté à la .
  • est une coupe longitudinale du module de batterie d’un ensemble batterie représenté à la .
  • est une coupe partielle du dessus du cadre de support du module de batterie d’un ensemble batterie représenté à la .
  • est une vue du dessus du cadre de support du module de batterie d’un ensemble batterie représenté à la .
  • est une vue de dessous de la partie supérieure du module de batterie d’un ensemble batterie représenté à la selon une variante de réalisation de l’invention.
    •  Description détaillée
  • On a représenté sur les figures 1 à 9 un ensemble batterie selon un mode de réalisation selon l’invention. Sur ces figures 1 à 9, les éléments analogues sont désignés par des références identiques.
  • La représente un module de batterie 1 de l’ensemble batterie selon l’invention. Le module de batterie 1 comprend un alignement d’une pluralité de cellules de batterie 2, chaque cellule de batterie 2 étant placée dans une chambre individuelle de cellule de batterie 2 et séparée les unes des autres par une plaque de séparation, chaque chambre individuelle de cellule de batterie comprenant un évent 30 communiquant avec un canal d’évacuation 5 des gaz disposé dans une partie supérieure 6 du module de batterie 1, ledit canal d’évacuation 5 étant commun pour la pluralité de cellules de batterie 2 et étant situé au centre 60 de la partie supérieure 6 du module de batterie 1. Le module de batterie 1 comprend également un système de compression 7 muni d’au moins une sortie des gaz en connexion fluidique avec le canal d’évacuation 5 des gaz. Le module de batterie 1 comprend deux plaques de verrouillage métallique 10, préférentiellement en aluminium, vissées au système de compression 7 et à une plaque de refroidissement. Les plaques de verrouillage 10 permettent d’augmenter la surface d'échanges thermiques entre les cellules de batterie 2 et la plaque de refroidissement.
  • La divulgue la partie supérieure 6 en vue du dessous du module de batterie représenté à la . La partie supérieure 6 du module de batterie 1 comprend la paroi supérieure 52 du canal d’évacuation des gaz, ladite paroi comprenant une plaque configurée pour former un bouclier thermique et constituant la paroi supérieure 52 du canal d’évacuation des gaz. On observe que des replis de la paroi supérieure constituée par la plaque configurée pour former un bouclier thermique forment au moins une partie de deux bords latéraux 54 du canal d’évacuation des gaz générés par un emballement thermique, ces replis se présentant sous forme d’une gorge ou cornière. La partie supérieure 6 comprend également des moyens de positionnement et de fixation de canalisation électrique ou « Busbar » 55 ainsi que des moyens de positionnement et de fixation de circuits imprimés flexibles (non représentés).
  • La représente une coupe transversale de la partie supérieure 6 du module de batterie 1 représenté à la . La partie supérieure 6 du module de batterie 1 comporte un canal d’évacuation 5 des gaz générés par un emballement thermique, ledit canal étant formé par une paroi inférieure 50 constituée par une plaque configurée pour former un bouclier thermique 51, par une paroi supérieure 52 constituée d’une plaque configurée pour former un bouclier thermique 53 et de deux bords latéraux 54. Les bords latéraux 54 du canal d’évacuation 5 des gaz étant constitués d’une part par un repli de la paroi supérieure 52 constituée par la plaque configurée pour former un bouclier thermique 53 et d’autre part par un matériau à base d’un polymère 56. On observe que les bords latéraux 54 sont tels que le matériau à base d’un polymère 56 est inséré dans une gorge ou une cornière présente dans la paroi supérieure 52 constituée par la plaque configurée pour former un bouclier thermique 53.
  • Les figures 4 et 5 illustrent une des deux plaques 70 du système de compression. La plaque 70 comprend un panneau de compression 700, préférentiellement en polyphtalamide (PPA) et un panneau de protection thermique 701, préférentiellement en acier, muni d’une sortie des gaz 71. La représente une vue du panneau de protection thermique 701 comprenant une sortie de gaz 71.
  • La représente une coupe longitudinale selon un plan A du module de batterie 1 d’un ensemble batterie représenté à la . Le module de batterie 1 comprend un alignement d’une pluralité de cellules de batterie (non représentées), chaque cellule de batterie étant placée dans une chambre individuelle 3 de cellule de batterie 2 et séparée les unes des autres par une plaque de séparation 4, chaque chambre individuelle 3 de cellule de batterie 2 comprenant un évent 30 communiquant avec un canal d’évacuation 5 des gaz disposé dans une partie supérieure 6 du module de batterie 1, ledit canal d’évacuation 5 étant commun pour la pluralité de cellules de batterie. Le module de batterie 1 comprend un système de compression 7 muni d’au moins une sortie des gaz 8 en connexion fluidique avec le canal d’évacuation 5 des gaz. Les flèches indiquent le sens d’évacuation des gaz générés par un emballement thermique au sein du module de batterie 1.
  • La représente une coupe partielle du dessus du cadre de support 9 d’un module de batterie 1 d’un ensemble batterie représenté à la . Le cadre de support 9 supporte les chambres individuelles 3 de cellule de batterie séparées les unes des autres par des plaques de séparation 4. La plaque de verrouillage métallique 10 est en connexion thermique avec le cadre de support 9. La sortie des gaz 8 du système de compression est également représentée. La flèche indique le sens de l’écoulement des gaz générés par un emballement thermique.
  • La représente une vue du dessus du cadre de support 9 du module de batterie 1 d’un ensemble batterie représenté à la . Le cadre de support 9 comprend une ligne d’échappement des gaz en partie centrale 90 dudit cadre de support 9, une zone d’échappement des gaz sur les bords extérieurs 91 du cadre de support 9, des sorties 92 de la ligne d’échappement des gaz en partie centrale 90 et de la zone d’échappement des gaz sur les bords extérieurs 91 du cadre de support 9. Chaque sortie 92 est munie d’une vanne de sécurité 93. Le cadre de support 9 comprend une plaque froide 94. Les flèches indiquent le sens d’évacuation des gaz générés par un emballement thermique au sein du module de batterie.
  • La représente une vue de dessous d’une partie supérieure 6’, du module de batterie 1, selon une variante de réalisation de l’invention. La partie supérieure 6’ du module de batterie 1 diffère de celle présentée dans ce qui précède en ce que le canal d’évacuation 5 disposé dans la partie supérieure 6' du module de batterie 1 présente plusieurs déflecteurs 57 configurés pour guider des gaz générés par un emballement thermique, afin de les évacuer plus efficacement. Chaque déflecteur 57 se présente sous la forme d’une nervure droite en forme générale de « V » de sorte que le gaz rencontrant un des déflecteurs arrive au niveau du sommet du « V » de ce déflecteur et le contourne de part et d’autre de celui-ci, de sorte que l’intérieur du « V » est abrité du gaz. En d’autres termes, les déflecteurs forment un motif fléché dont la direction est opposée à la direction d’évacuation des gaz dans le canal d’évacuation 5. Les déflecteurs 57 peuvent être disposés dans le canal d’évacuation 5 de manière à se situer au-dessus de certains des évents 30, voire de tous les évents 30, de manière à ce que ceux-ci débouchent dans le canal d’évacuation 5 à l’intérieur du « V » d’un des déflecteurs 57. De la sorte, les évents 30 sont abrités des gaz pouvant provenir de l’emballement thermique d’une autre cellule de batterie 2, ce qui permet d’éviter que ces gaz puissent endommager les évents 30.
    • Liste de références
  • 1 : module de batterie
    2 : cellule(s) de batterie
    3 : chambre individuelle de cellule de batterie
    4 : plaque de séparation
    5 : canal d’évacuation des gaz
    6 ; 6’ : partie supérieure du module de batterie
    7 : système de compression
    8 : sortie des gaz du système de compression
    9 : cadre de support
    10 : plaque de verrouillage métallique
    30 : évent d’une chambre individuelle de cellule de batterie
    50 : paroi inférieure du canal d’évacuation des gaz
    51 : plaque configurée pour former un bouclier thermique constituant la paroi inférieure du canal d’évacuation des gaz
    52 : paroi supérieure du canal d’évacuation des gaz
    53 : plaque configurée pour former un bouclier thermique constituant la paroi supérieure du canal d’évacuation des gaz
    54 : deux bords latéraux du canal d’évacuation des gaz
    55 : moyens de positionnement et de fixation de canalisation électrique ou « Busbar »
    56 : matériau à base d’un polymère
  • 57 : déflecteur
    60 : centre de la partie supérieure du module
    70 : plaques de compression du système de compression
    71 : sortie des gaz d’une plaque de compression
    90 : ligne d’échappement des gaz en partie centrale du cadre de support
    91 : zone d’échappement des gaz sur les bords extérieurs du cadre de support
    92 : sortie de la ligne d’échappement des gaz en partie centrale et de la zone d’échappement des gaz sur les bords extérieurs du cadre de support
    93 : vanne de sécurité
    94 : plaque froide
    700 : panneau de compression
    701 : panneau de protection thermique
    •

Claims (11)

  1. Ensemble batterie comprenant au moins un module de batterie (1), ledit module de batterie (1) comprenant un alignement d’une pluralité de cellules de batterie (2), chaque cellule de batterie (2) étant placée dans une chambre individuelle (3) de cellule de batterie (2) et séparée les unes des autres par une plaque de séparation (4), chaque chambre individuelle de cellule de batterie (3) comprenant un évent (30) communiquant avec un canal d’évacuation (5) des gaz générés par un emballement thermique disposé dans une partie supérieure (6 ; 6’) du module de batterie (1), ledit canal d’évacuation (5) étant commun pour la pluralité de cellules de batterie (2) et comprenant une paroi inférieure (50) constituée par une plaque configurée pour former un bouclier thermique (51), une paroi supérieure (52) constituée par une plaque configurée pour former un bouclier thermique (53) et de deux bords latéraux (54) comprenant un matériau à base d’un polymère (56), le module de batterie (1) comprenant un système de compression (7) muni d’au moins une sortie des gaz (8) en connexion fluidique avec le canal d’évacuation (5) des gaz.
  2. Ensemble batterie selon la revendication 1, tel que le matériau à base d’un polymère (56) constituant les deux bords latéraux (54) est recouvert d’un film métallique ou d’un film céramique sur au moins ses parties exposées aux gaz générés par un emballement thermique.
  3. Ensemble batterie selon l’une quelconque des revendications précédentes, tel qu’au moins un des deux bords latéraux (54) du canal d’évacuation (5) des gaz générés par un emballement thermique est constitué en partie par un repli de la paroi supérieure (52) constituée par la plaque configurée pour former un bouclier thermique (53).
  4. Ensemble batterie selon l’une quelconque des revendications précédentes, tel que le canal d’évacuation (5) des gaz est situé au centre (60) de la partie supérieure (6 ; 6’) du module de batterie (1).
  5. Ensemble batterie selon l’une quelconque des revendications précédentes, tel que le système de compression (7) muni d’au moins une sortie des gaz (8) en connexion fluidique avec le canal d’évacuation des gaz comprend au moins deux plaques de compression (70) situées de part et d’autre du module de batterie (1) dans le sens de l’alignement de la pluralité de cellules de batterie (2), au moins une des deux plaques (70) comprenant une sortie des gaz (71) sous forme d’une conduite perpendiculaire au sens de l’alignement de la pluralité de cellules de batterie (2), ladite conduite étant dirigée vers le bas du module de batterie (1).
  6. Ensemble batterie selon la revendication précédente, tel que ladite au moins une des deux plaques de compression (70) comprend un panneau de compression (700) et un panneau de protection thermique (701) comprenant la sortie des gaz (71) sous forme d’une conduite perpendiculaire au sens de l’alignement de la pluralité de cellules de batterie (2), ledit panneau de protection thermique (701) étant à base d’un matériau sélectionné parmi un matériau en céramique et un matériau métallique.
  7. Ensemble batterie selon l’une quelconque des revendications précédentes, tel qu’il comprend un cadre de support (9) pour au moins un module de batterie (1), ledit cadre de support (9) comprenant une ligne d’échappement des gaz en partie centrale (90) et une zone d’échappement des gaz sur les bords extérieurs (91) du cadre de support (9), la ligne d’échappement des gaz en partie centrale (90) et la zone d’échappement des gaz sur les bords extérieurs (91) du cadre de support (9) étant en connexion fluidique avec la sortie des gaz (8) du système de compression (7)
  8. Ensemble batterie la revendication précédente, tel que la ligne d’échappement des gaz en partie centrale (90) et la zone d’échappement des gaz sur les bords extérieurs (91) du cadre de support (9) sont munies d’une sortie (92) comprenant une vanne de sécurité (93).
  9. Ensemble batterie la revendication précédente, tel que la vanne de sécurité (93) est une vanne à membrane.
  10. Ensemble batterie selon l’une quelconque des revendications précédentes, tel que le canal d’évacuation (5) disposé dans la partie supérieure (6') du module de batterie (1) présente plusieurs déflecteurs (57) configurés pour guider des gaz générés par un emballement thermique.
  11. Véhicule automobile comprenant un ensemble batterie selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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