FR2558650A1 - Batterie d'elements electrochimiques fonctionnant a haute temperature avec moyens supports pour le chauffage des elements - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UNE BATTERIE D'ELEMENTS ELECTROCHIMIQUES RECHARGEABLES INTERCONNECTES FONCTIONNANT A HAUTE TEMPERATURE 32, UNE METHODE D'EXPLOITATION DE LA BATTERIE ET DES MOYENS SUPPORTS 20, 70 POUR SUPPORTER ET CHAUFFER LA BATTERIE. LE MOYEN SUPPORT AGIT POUR PORTER LES ELEMENTS ET POUR CHAUFFER LES ELEMENTS DEPUIS LE DESSOUS, LE CHAUFFAGE DES ELEMENTS DEPUIS LE DESSOUS ETANT EFFECTUE ELECTRIQUEMENT ETOU PAR CIRCULATION DE GAZ CHAUFFE A TRAVERS UN SOCLE SUR LEQUEL REPOSENT LES ELEMENTS, LES GAZ ETANT PRODUITS PAR LA CONVERSION CATALYTIQUE D'UN HYDROCARBURE COMBUSTIBLE. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX BATTERIES POUR TRACTION ELECTRIQUES CONSTITUEES PAR DES ELEMENTS AVEC ANODE A BASE D'UN METAL ALCALIN ET ELECTRODE EN SEL FONDU.

Description

Batterie d'éléments électrochimiques fonctionnant à haute

température avec moyens supports Dour le chaffage des éléments.

La présente invention concerne une batterie. Elle concerne en particulier une batterie constituée par une pluralité d'éléments électrochimiques rechargeables interconnectés fonctionnant à haute température laquelle convient, mais non exclusivement, pour l'utilisation comme source motrice pour un véhicule électrique et un procédé d'exploitation d'une

telle batterie.

Conformément à l'invention, la batterie comporte une pluralité

d'éléments électrochimiques rechargeables interconnectés fonc-

tionnant à haute température et des moyens supports sur lesquels reposent les éléments, ces moyens supportant et maintenant

les éléments, le moyen support comportant des moyens de chauf-

fage pour chauffer par le dessous les éléments.

Des éléments du type en cause comportent de façon typique des anodes contenant un métal alcalin, telles que des anodes

en sodium, et des électrolytes en sel fondu tels que des élec-

trolytes en chloro-aluminate de sodium, les éléments fonc-

tionnant dans la gamme de température d'environ 100-500 C et ayant des températures de fonctionnement normales dans la gamme d'environ 150-400 C. Une batterie constituée par de tels éléments peut être conçue pour conserver sa température de fonctionnement normale durant sa charge et sa décharge du fait de la chaleur produite lorsque le courant de charge ou de décharge circule à travers la résistance interne de l'élément. Toutefois, lorsque la batterie est démarrée depuis l'état froid ou est maintenue dans une condition sensiblement inactive pendant un certain temps, une source calorifique est nécessaire pour maintenir la batterie à ou au-dessus de sa température de fonctionnement minimale. Cette situation peut se produire fréquemment par exemple lorsque la batterie est utilisée pour la propulsion électrique d'un véhicule et

lorsque le véhicule est à l'arrêt.

Le moyen support peut comporter un socle sur lequel reposent les éléments, le socle étant creux pour permettre la circulation des gaz de chauffage à l'intérieur du socle. Ainsi, conformément à l'invention, le socle a, à la fois, une fonction de support de charge pour supporter,maintenir en place et retenir ensemble les éléments sous forme d'une batterie qui peut, par exemple, être mise en place dans ou retirée d'un véhicule électrique sous forme d'un tout et le socle contribue à la conduite thermique de la batterie en jouant le rôle de source de chaleur

pour les éléments.

Pour l'usage dans un véhicule électrique, le socle doit être aussi léger et aussi bon marché que possible tout en ayant les qualités de support de charge et de fourniture de chaleur nécessaires. On estime qu'une construction métallique creuse, poreuse ou en nid d'abeilles, du socle assurera la combinaison de propriétés recherchées, en assurant une conductibilité thermique rapide vers les éléments et une circulation rapide de l'air chaud ou des gaz de combustion à l'intérieur du socle pour assurer une distribution de température égale dans le

socle et vers les éléments.

Le socle peut former le fond d'une enceinte pour les éléments, le socle comportant un élément de chauffage électrique relié aux éléments. Le moyen de chauffage peut ainsi être électrique et peut en fait comporter plusieurs éléments de chauffage disposés dans le socle. L'enceinte peut être placée dans un

carter pour la batterie tel qu'un logement avec un couvercle.

Ce logement peut comporter une enveloppe externe, assurant le support de la charge en un matériau en feuille tel qu'en tôle métallique et il peut comporter un matériau isolant tel qu'un matériau isolant particulaire entre ladite enveloppe externe et la paroi interne qui délimite l'espace pour le

logement des éléments.

Au lieu de ou en supplément de l'élément de chauffage électrique, le moyen de chauffage peut comporter un catalyseur assurant

la combustion catalytique sans flamme d'un hydrocarbure combus-

tible. Ainsi, dans un mode de réalisation, la batterie peut comporter un caloduc faisant saillie depuis l'extérieur du socle à l'intérieur de celui-ci, le caloduc conduisant depuis le socle jusqu'à un convertisseur catalytique contenant ledit catalyseur pour la combustion catalytique sans flamme d'un hydrocarbure combustible et le socle ayant un ventilateur interne pour faire circuler l'air chauffé à l'intérieur du socle. Dans ce mode de réalisation, le socle peut former le fond de l'enceinte comme décrit ci-dessus et cette enceinte peut être logée dans l'espace intérieur d'un carter contenant

le matériau isolant comme décrit ci-dessus.

Pour un véhicule électrique, le carter ou logement de la bat-

terie peut constituer une partie unitaire solidaire du véhicule électrique, le logement de batterie ayant un couvercle comme décrit cidessus pour permettre le chargement ou le retrait de celui-ci des éléments fixés sur leur socle. Le carter ou logement de batterie peut en conséquence avoir une construction à double paroi avec une paroi interne espacée, par exemple au moyen d'espaceurs convenablement distribués, de la paroi externe ou peau de manière qu'il existe entre elles un volume d'air thermiquement isolant pour réduire la perte calorifique entre parois, celui-ci contenant éventuellement un matériau isolant comme décrit ci-dessus et la paroi externe formant de façon convenable une partie de la caisse du véhicule. Un matériau isolant additionnel, particulaire ou sous forme de blocs, peut être prévu entre l'enceinte dans laquelle sont

logés les éléments et le carter ou logement de batterie exté-

rieur. Des supports thermiquement isolants peuvent être prévus sur la paroi interne du carter ou logement, pour maintenir en place et supporter les éléments en position sur leur socle à l'intérieur du logement, les supports agissant pour maintenir lesdits éléments et le socle espacés de la paroi interne de logement. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la paroi interne du carter ou logement peut être sous la forme d'une chemise creuse délimitant l'enceinte pour les éléments, la chemise englobant le socle qui forme le fond de l'enceinte et comportant des parois autour des éléments. Dans ce mode de réalisation, l'intérieur creux de la chemise peut délimiter une chambre de combustion contenant le catalyseur ci-dessus mentionné qui sera de façon typique sous forme particulaire ou au moins poreux, la chemise ayant au moins une entrée pour le combustible, l'air et l'oxygène et au moins une sortie,

espacée de l'entrée ou des entrées, pour les gaz de combustion.

Le catalyseur peut ainsi être enfermé dans l'espace intérieur creux du socle, le socle ayant une entrée pour un hydrocarbure combustible et l'oxygène et une sortie, espacée de l'entrée, pour les gaz de combustion, les éléments et le socle étant de façon préférentielle logés dans un carter isolant externe

comme décrit ci-dessus.

Il est envisagé à ce sujet que le carter ou le logement peuvent être sous la forme d'un plateau en cuvette ayant un espace interne ou cavité qui s'ouvre vers le haut pour le socle et les éléments et un couvercle supérieur, la chemise s'étendant sur l'ensemble et formant le fond et les parois latérales de la cavité. Dans ce mode de réalisation, les éléments supports isolants s'étendent entre la chemise et la paroi externe du

carter ou logement, en dessous du socle.

D'une manière typique, l'espace ou cavité sera circulaire ou de préférence rectangulaire, par exemple aura un tracé en plan carré et une profondeur suffisante pour recevoir un

socle de forme correspondante sur lequel sont portés les élé-

ments. En ce qui concerne cette forme, les éléments ou les parties les plus chaudes de ceux-ci se trouvent généralement, du fait de la conduction et de la convexion, dans la partie centrale au sommet des éléments; la partie ou les parties les plus froides des éléments seront généralement le long de la périphérie du socle, à la base des éléments périphériques ou externes. Il sera de ce fait souhaitable de fournir plus de chaleur aux parties les plus froides des éléments qu'aux parties les plus chaudes et l'invention envisage ainsi une distribution inégale du catalyseur dans la chemise, par exemple plus le long de la périphérie du socle ou du plancher de la

chemise qu'en les autres points. La chemise permettra l'écou-

lement à travers elle de l'hydrocarbure combustible, de l'air et des gaz de combustion et elle contiendra un catalyseur poreux, l'intérieur de la chemise étant à nouveau, de façon préférentielle, de construction métallique poreuse ou en nid d'abeilles, le fond de la chemise agissant comme et formant le socle support de charge pour supporter les éléments et

leur fournir de la chaleur.

L'invention s'étend à une méthode d'exploitation d'une batterie d'éléments électrochimiques rechargeables interconnectés fonctionnant à haute température qui consiste à supporter les éléments sur un moyen support qui comporte des moyens de chauffage et à utiliser le moyen de chauffage, au moins de façon intermittente, pour chauffer les éléments depuis

le dessous.

Le support des éléments peut être assuré par un moyen support constitué par un socle creux, le chauffage des éléments étant assuré par circulation de gaz de chauffage à l'intérieur du socle. La circulation des gaz de chauffage à l'intérieur du

socle peut être assurée en alimentant un hydrocarbure combus-

tible et de l'oxygène, par une entrée, à l'intérieur du socle pour les amener en contact avec un catalyseur se trouvant à l'intérieur dudit socle, de manière à assurer la combustion catalytique sans flamme du combustible et à produire des gaz de combustion chauds qui quittent le socle par une sortie

espacée de l'entrée.

Selon une autre méthode, la circulation des gaz de chauffage à l'intérieur du socle peut être assurée par un ventilateur logé à l'intérieur du socle lequel fait circuler l'air chauffé à l'intérieur du socle, la méthode consistant à chauffer ledit air au moyen d'un caloduc faisant saillie à l'intérieur du socle et reliant le socle à un convertisseur catalytique contenant un catalyseur pour la combustion catalytique sans

flamme d'un hydrocarbure combustible, l'hydrocarbure combus-

tible étant alimenté dans le convertisseur catalytique pour assurer la combustion dudit combustible et pour fournir de la chaleur qui est transportée par l'intermédiaire du caloduc

à l'intérieur du socle.

De plus le chauffage des éléments peut être assuré en faisant passer un courant électrique à travers un élément de chauffage

électrique logé dans le socle et connecté aux éléments.

L'invention s'étend de plus à un moyen support pour supporter et chauffer une batterie comportant une pluralité d'éléments électrochimiques rechargeables interconnectés fonctionnant à haute température, le moyen support comportant un socle pour porter les éléments, le socle étant creux pour permettre la circulation des gaz de chauffage à l'intérieur du socle

et comportant des moyens de chauffage pour chauffer les élé-

ments depuis le dessous.

L'invention sera maintenant décrite, à titre d'exemple, avec référence aux dessins schématiques ci-annexés dans lesquels: La figure 1 représente une vue en élévation latérale et coupe schématique à travers le carter ou logement de batterie externe d'une batterie conforme à l'invention; la figure 2 représente à une échelle agrandie un détail selon une vue en coupe semblable à la figure 1 des éléments et du socle de la batterie de figure 1 et la figure 3 représente en coupe schématique et en élévation latérale une autre batterie conforme

à l'invention.

Dans la figure 1 des dessins la référence 10 désigne d'une manière générale un carter ou logement de batterie formant une partie d'une batterie conforme à l'invention, le reste de cette batterie étant illustré dans la figure 2. Le logement de la figure 1 est un carter de batterie pour un véhicule électrique tel qu'une automobile de tourisme, le logement étant placé dans la position normalement occupée par le

coffre ou la malle du véhicule. Le logement 10 a une consti-

tution à double paroi, avec une paroi externe ou peau 12 espacée d'une paroi interne 14 par des espaceurs 15 pour réaliser

un espace d'air thermiquement isolant 16 entre celles-ci.

La batterie comporte de plus un assemblage d'éléments 18 (voir également figure 2) monté sur un socle support 20 dans le carter 10. Le socle 20 est espacé de la paroi interne 14 du carter 10 par des supports de charge thermiquement isolants 22 qui agissent comme espaceurs. Les panneaux supérieurs des parois interne et externe 14, 12 se combinent pour former un couvercle ouvrant ou amovible 24 pour le carter 10 lequel assure l'accès à l'assemblage d'éléments 18 et au socle 20, par exemple au moyen d'une grue, d'un chariot élévateur ou similaire. Si désiré, cependant, une porte d'accès peut, à la place, être prévue d'une façon semblable pour le même but,

à travers une paroi latérale du carter ou logement 10.

L'assemblage 18 et le socle 20 sont entourés, à l'intérieur du logement, par un matériau granulaire thermiquement isolant 26. Le matériau 26 est contenu dans plusieurs sacs ou pochettes flexibles 28 qui peuvent être empilés autour de l'ensemble 18 et de son socle 20 et entre les supports 22 pour isoler thermiquement l'ensemble 18 et le socle 20 de la paroi interne 14.

Avec référence à la figure 2, les mêmes références sont uti-

lisées pour les mêmes parties sauf si autrement spécifié, l'assemblage 18 et le socle 20 étant représentés plus en détail

à une échelle agrandie. L'ensemble 18 est représenté à l'in-

térieur d'une enceinte 30 comprenant des parois latérales et un toit, cette enceinte étant solidaire du socle 20 et

contenant une pluralité d'éléments électro-chimiques rechar-

geables fonctionnant à haute température interconnectés élec-

triquement, chacun ayant son extrémité inférieure ou fond reposant dans une cavité de forme correspondante dans la surface supérieure du socle 20, chaque cavité étant garnie d'un matériau

34 qui est un isolant électrique mais un bon conducteur ther-

mique. L'intérieur du socle 20, délimité par une peau 35 en un matériau semblable à celui de l'enceinte 30, est constitué par une construction métallique creuse, ouverte, poreuse en nid d'abeilles,

ce par quoi la circulation d'air est possible à travers l'en-

semble de son volume. Un ventilateur 36 pour la circulation d'air est prévu à l'intérieur du socle (ventilateur qui peut être entrainé depuis l'ensemble 18 comme représenté schématiquement ou depuis une source d'électricité externe) et le socle 20 comporte également un élément de chauffage électrique sous forme d'une bobine de chauffage 38 disposée à l'intérieur, laquelle est également reliée à l'ensemble 18 comme illustré ou à une source d'alimentation électrique externe. Un caloduc 40 est prévu pour conduire la chaleur à l'intérieur du socle depuis une source de chaleur 42. Le caloduc a l'une de ses extrémités à l'intérieur du socle 20, extrémité qui est munie d'ailettes 44, et il assure la conduction entre le socle 20 et la source de chaleur 42 dans laquelle est logée

son extrémité opposée, la source de chaleur 42 étant un con-

vertisseur catalytique contenant un catalyseur pour la com-

bustion catalytique sans flamme d'un hydrocarbure combustible.

Ce convertisseur catalytique contient du palladium, du platine ou un catalyseur similaire 46 sur un substrat poreux, le

convertisseur ayant une entrée de combustible 48 pour l'hy-

drocarbure combustible et l'air ou l'oxygène et une sortie

de gaz de combustion 50.

En cours d'utilisation, le véhicule électrique dans lequel est montée la batterie aura sa propulsion assurée par les éléments 32 constituant l'assemblage 18. La propulsion du

véhicule entraîne une décharge des éléments qui seront re-

chargés de temps en temps. Cette recharge peut être effectuée avec les éléments 32 en position dans le carter 10, comme illustré dans la figure 1, ou l'ensemble 18 sur son socle 20 peut être retiré physiquement du logement 10 pour effectuer la charge à l'extérieur du véhicule. Un nouvel assemblage 18 d'éléments 32 ou un assemblage rechargé sur son socle 20 est inséré à la place des éléments déchargés dans le carter 10.

Normalement, durant la décharge des éléments 32 en cours d'uti-

lisation, ou durant la charge de ceux-ci lorsqu'ils sont logés dans le carter 10, le courant apparaissant au cours de la charge ou de la décharge assurera, en raison de la résistance interne des éléments 32, leur maintien à la température de fonctionnement désirée ou au moins au- dessus de leur température de fonctionnerment minimale, de sorte que l'usage ultérieur normal du véhicule peut maintenir les éléments à leur température de fonctionnement normale. Cependant, lorsque le véhicule est à l'arrêt, en particulier pendant de longues périodes de temps avec des températures ambiantes faibles,

il est envisagé qu'une certaine forme de maintien de la tempé-

rature sera nécessaire pour maintenir les éléments à leur température de fonctionnement minimale et de préférence à leur température de fonctionnement normale. Ce chauffage est, conformément à l'invention, assuré par l'intermédiaire du socle 20. Lorsqu'une source d'alimentation en électricité externe est disponible, le chauffage, pendant que le véhicule est à l'arrêt, s'effectue de préférence par l'intermédiaire de la bobine 38, l'alimentation en électricité externe étant de façon convenable utilisée simultanément pour charger les

éléments 32 ou au moins les maintenir à leur charge maximale.

Cependant, lorsque le véhicule est éloigné d'une source d'ali-

mentation électrique externe, le convertisseur catalytique 42 et le caloduc 40 sont utilisés, soit pour maintenir les éléments 32 au-dessus de leur température de fonctionnement minimale, soit, si nécessaire, pour les chauffer à partir

du démarrage à froid, si les éléments 32 sont tombés en tem-

pérature jusqu'à la température ambiante. Naturellement, un tel refroidisssement complet des éléments 32 sera à éviter dans toute la mesure du possible pour éviter les endommagements causés par les contraintes sur les constituants de l'élément se produisant lors de toute solidification des constituants de l'élément normalement à l'état fondu. L'utilisation du convertisseur catalytique 42 avec un catalyseur au platine ou au palladium 46 nécessitera l'utilisation d'un hydrocarbure combustible de haute pureté, avec les dépenses correspondantes

possibles, mais il est envisagé qu'avec une utilisation conve-

nable du véhicule, l'utilisation du convertisseur 42 pourra ne pas être nécessaire plus que quelquefois par an de sorte

que la dépense en ce combustible sera négligeable par compa-

raison avec les dépenses d'exploitation globale du véhicule. Il est en principe possible d'utiliser l'électricité provenant des éléments 32 euxmêmes pour maintenir la température de la batterie lorsque le véhicule est à l'arrêt en un point éloigné d'une alimentation en puissance électrique externe mais une telle utilisation de l'électricité des éléments 32 constitue un gaspillage et, naturellement, ce moyen ne peut être utilisé pour chauffer la batterie depuis un démarrage à froid lorsque les éléments sont en dessous de leur température

de fonctionnement minimale.

Que la bobine 38 ou le caloduc 40 soit utilisé pour chauffer la partie intérieure creuse poreuse du socle 20, il est envisagé que le ventilateur 36 sera utilisé pour faire circuler l'air chauffé à travers l'intérieur du socle 20 pour assurer une distribution uniforme de la chaleur vers les différents éléments 32, par l'intermédiaire du matériau 34 se trouvant dans les cavités dans lesquelles les éléments sont logés. Le ventilateur peut être entraîné depuis une alimentation d'électricité externe, si celle-ci est disponible, ou, si nécessaire, le ventilateur peut être entraîné par le courant provenant des

éléments 32 si ils sont au-dessus de leur température de fonc-

tionnement minimale.

Conformément à l'invention, la paroi externe 12 du carter de la figure 1 constitue d'une façon convenable une partie de la caisse, telle que la malle ou le coffre du véhicule en cause. Dans ce mode de réalisation, le couvercle ouvrant 24 peut être semblable au couvercle ouvrant usuel d'une malle ou coffre d'un véhicule. Cette construction (ou un moyen d'accès similaire à travers la paroi latérale du logement 10) rend possible, lorsque cela est souhaitable, le remplacement complet

de l'ensemble 18 et du socle 20 lorsque les éléments 32 néces-

sitent d'être rechargés mais lorsque le temps nécessaire pour

la recharge est inacceptable et lorsqu'un ensemble de rempla--

cement 18 complètement chargé à pleine charge est disponible sur son socle 20, il est envisagé que l'ensemble 18 sur son socle 20 sera retiré du logement 10 au moyen d'une grue ou d'un chariot élévateur ou similaire convenable. A ce sujet, il sera noté que le matériau isolant 26 dans ses sacs ou ses sachets 28 se prête lui-même à un retrait simple, propre et facile durant le remplacement de l'ensemble sur son socle et à une recharge facile, rapide et simple de celui-ci en

position lorsque l'ensemble de remplacement a été mis en place.

Ce matériau isolant, ensemble avec les supports isolés 22 et l'espace d'air 16, réalisent un logement externe isolant pour les éléments et assurent un maintien efficace et effectif de la température des éléments 32, en nécessitant un minimum

de chauffage lorsque le véhicule est à l'arrêt.

Le logement 10, en tant que partie du véhicule, agit physique-

ment pour aider l'enceinte 30 à maintenir l'ensemble des éléments en place et assure une caractéristique de sécurité dans le cas d'un endommagement d'éléments. Les substances contenues dans l'élément, qui s'échappent, sont isolées du reste du véhicule électrique par le logement et le matériau

granulaire 26 peut être choisi pour avoir des propriétés absor-

bantes, ce par quoi il peut agir pour absorber et maintenir

captives les substances contenues dans l'élément qui s'échap-

pent, ce qui assure une sécurité accrue, eu égard à la nature éventuellement chaude, toxique et corrosive des substances

qui s'échappent de l'élément, dans les éléments à haute tempé-

rature du type en cause.

Le logement 10 étant solidaire de la caisse du véhicule, ceci présente l'avantage supplémentaire que le logement de l'élément est normalement un poids mort qui ne contribue en aucune manière

électrochimiquement au fonctionnement de l'élément mais, con-

formément à la présente invention,il peut former une partie de la caisse du véhicule en intervenant mécaniquement pour renforcer et rigidifier la carrosserie du véhicule et le châssis comme fonction secondaire. En particulier, le positionnement du logement dans la position o se trouve normalement la malle

ou coffre d'un véhicule de tourisme, présente la caractéris-

tique de sécurité supplémentaire qu'en général les acci-

dents par l'arrière des véhicules sont moins fréquents et, en règle générale, moins destructeurs que les accidents frontaux et les éléments avec les substances qu'ils contiennent se trouvent dans une position o ils sont relativement isolés

physiquement du reste de l'intérieur du véhicule.

Outre la réduction du poids total et du coQt du véhicule résul-

tant du fait que le logement est solidaire de la caisse du véhicule, l'espace d'air prévu dans le logement entre les parois 12, 14 peut être utilisé comme carter pour le mécanisme de ventilation, pour le convertisseur catalytique et pour

différents détecteurs, moyens de contr8le et circuits élec-

triques etc. pour la batterie. Cet espace peut également être utilisé pour le refroidissement de la batterie, par exemple en prévoyant des volets, des ouies ou similaires agissant comme entrées ou sorties d'air vers l'espace environnant, ce par quoi l'admission et la circulation de l'air à travers

l'espace d'air peuvent être contr8ôlées en fonction du dépla-

cement du véhicule pour assurer le degré de refroidissement désiré. Ce refroidissement peut de préférence être assuré par un refroidissement forcé à l'aide d'un ventilateur logé dans l'espace d'air. Si désiré, un matériau isolant tel qu'un matériau isolant granulaire peut cependant être prévu à la place dans cet espace quoique l'on comprendra que, dans les

situations 6o le maintien de la température n'est pas un pro-

blème sérieux, le logement peut au moins pour partie avoir une paroi simple (par opposition à une paroi double). Il doit également être noté que le couvercle ouvrant du logement peut

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assurer un accès facile et direct pour des conducteurs de puissance électrique, par exemple ceux assurant une alimentation d'électricité externe, et la caractéristique du socle assure un support efficace des éléments 32 et aide pour le contrôle thermique et le chauffage de ceux-ci. L'utilisation d'une structure en nid d'abeilles assure à la fois la résistance et la circulation d'air et agit positivement pour supporter

et maintenir en place les éléments 32 dans le logement 10.

Dans la figure 3, la référence 52 désigne d'une façon générale

une autre batterie d'éléments électrochimiques à haute tempéra-

ture 32 conforme à l'invention. La batterie 52 convient à nouveau, par exemple, pour être utilisée dans un véhicule électrique et est destinée à être contenue dans le coffre ou la malle du véhicule. La batterie 52 comporte un logement de batterie 54 qui a un tracé en plan rectangulaire et comporte une cavité interne s'ouvrant vers le haut 56 pour les éléments 32 et un couvercle supérieur 58. Le logement 54 et son couvercle 58 sont creux et contiennent un matériau isolant granulaire 60, par exemple une zéolite ou un tectosilicate sembiable qui convient pour l'absorption, dans un but de sécurité, des substances fuyant de la batterie dans le cas d'un accident ou d'un endommagement similaire. Le couvercle a une construction à double paroi comportant des tôles métalliques interne et externe 62 et le logement 54 comporte de façon similaire une

enveloppe en tôle métallique externe 64.

la paroi interne du logement 54 est sous la forme d'une chemise

creuse étanche à double paroi 66 ayant une construction métal-

lique interne en nid d'abeilles poreuse pour accroître la résistance. La chemise 66 est supportée sur le fond du logement 12 par un matériau isolant 60 disposé sous le fond de la chemise 66 et par plusieurs éléments supports espacés 68 en un matériau isolant. La chemise 66 comporte un fond 70 qui agit comme socle pour supporter les éléments 32 et qui agit comme moyen de chauffage pour les chauffer depuis le dessous. La construction en nid d'abeilles dudit fond permet la circulation des gaz de chauffage à travers l'intérieur du fond et des parois de la chemise 66. La chemise 66contient un catalyseur particulaire 71 pour

la combustion catalytique sans flamme d'un hydrocarbure combus-

tible. Le catalyseur 71 est disposé de façon inégale dans la chemise 66 en étant plus concentré en 72, le long de la périphérie du fond ou socle de la chemise, dans le fond et les parois latérales de la chemise 66 dans les coins entre lesdites parois latérales et le fond. La concentration du catalyseur décroît progressivement sur la surface du socle ou fond de la chemise jusqu'à un minimum en 74, au milieu ou partie centrale du socle et jusqu'à un autre minimum en

76 au droit des bords supérieurs des parois de la chemise.

La concentration du catalyseur peut être modifiée de toute

manière convenable, par exemple en le diluant de façon appro-

priée avec-un matériau inerte dans les points o sa concentra-

tion doit être réduite.

La chemise 66 est représentée avec une entrée 78 pour l'air

et le combustible et une sortie 80 espacée de l'entrée 78.

Si nécessaire des chicanes peuvent être prévues à l'intérieur de la chemise 66 pour contrôler l'écoulement du combustible, de l'air et/ou des gaz de combustion à travers l'intérieur de la chemise 66, le long de différents trajets d'écoulement

depuis l'entrée 78 jusqu'à la sortie 80, ce qui évite l'appa-

rition de zones mortes dans la chemise o aucune circulation ou combustion ne s'effectue et favorise la dispersion et la multiplicité des flux d'écoulement des gaz à travers l'intérieur

ou la chemise.

En cours d'utilisation les éléments 32 sont connectés ensemble en un ensemble formant batterie ayant sensiblement la même forme que la cavité 56, ledit ensemble formant batterie occupant la cavité. En cours d'utilisation, les éléments ne nécessiteront en général aucun chauffage et pourront même nécessiter un refroidissement qui peut être effectué en forçant de l'air à travers la chemise. Cependant, lors du démarrage ou pendant ou après les périodes o la batterie n'a pas été utilisée, les éléments peuvent nécessiter un chauffage jusqu'à leur

température de fonctionnement minimale.

La majeure partie du chauffage sera nécessaire sur les zones

de surface les plus froides de l'ensemble des éléments, c'est-

à-dire dans les coins périphériques les plus bas de la cavité 56 et le chauffage le plus faible sera nécessaire dans les zones les plus chaudes de l'ensemble d'éléments, dans la partie

centrale supérieure de ceux-ci.

En cours d'utilisation, le chauffage de la batterie 52 est

effectué en introduisant de l'air (de l'oxygène) et un hydro-

carbure combustible dans la chemise 66 à travers l'entrée

78. La combustion catalytique sans flamme du combustible s'ef-

fectue dans la chemise sur la surface du catalyseur pour fournir à la batterie de la chaleur à température relativement faible (150 C à 450 C). La distribution du catalyseur, la manière

selon laquelle il est chargé dans la chemise, l'usage de chi-

canes, etc. sont choisis de manière que la production de chaleur dans les différentes parties de la chemise soit au moins en gros proportionnelle à la concentration du catalyseur, la production de chaleur maximale s'effectuant en 72 et décroissant progressivement à travers l'intérieur de la chemise jusqu'à

un minimum aux points 74 et 76.

Comme dans le cas des figures 1 et 2, la batterie 52 de la figure 3 comporte un socle sur lequel sont montés les éléments

32, lesdits éléments et socle étant logés dans un carter d'iso-

lation extérieur. Le carter est creux et comporte une entrée pour l'hydrocarbure combustible et l'oxygène et une sortie, espacée de l'entrée, pour les gaz de combustion. L'alimentation du combustible et de l'oxygène (de l'air) à travers l'entrée 78 agit, en combinaison avec les chicanes, pour amener une circulation des gaz chauds à travers l'intérieur du socle,

jusqu'à la sortie 80.

Dans les éléments des figures 1 et 2 et également de la figure 3, le fonctionnement de la batterie dans chaque cas consiste à supporter les éléments sur un moyen support, le moyen support comportant des moyens de chauffage et les moyens de chauffage étant utilisés au moins de façon intermittente pour chauffer les éléments depuis le dessous. Les gaz de chauffage sont

mis en circulation à travers le socle creux, soit par le venti-

lateur qui fait circuler l'air chaud chauffé par le caloduc des figures 1 et 2 ou simplement par le mouvement des gaz durant la combustion de ceuxci, depuis l'entrée jusqu'à la sortie, dans le cas de la figure 3. Lorsque celà est nécessaire, le chauffage électrique peut également être utilisé de façon intermittente, particulièrement lorsqu'une source d'alimentation électrique externe est disponible. A ce sujet on notera que la batterie 52 de la figure 3 comporte un élément de chauffage électrique 38, semblable à la bobine 38 de la figure 2, logé dans le socle formant le fond de la chemise 66 et les éléments 32 sont, dans chaque cas, interconnectés par des conducteurs électriques 82, conducteurs 82 qui sont connectés à l'élément de chauffage 38 et qui conduisent également à des bornes de

batterie externes 84.

Comme dans le cas des figures 1 et 2, un avantage du logement de batterie de la figure 3 pour l'utilisation dans un véhicule électrique est qu'il assure un chauffage propre et peu coûteux d'une batterie fonctionnant à haute température. Un chauffage sûr à basse température est assuré avec des gaz d'échappement propres. En raison de l'isolation prévue, il est espéré qu' en cours d'utilisation normale, le chauffage en un endroit o le chauffage électrique n'est pas disponible sera seulement nécessaire occasionnellement mais lorsqu'il est nécessaire il sera essentiel pour un usage satisfaisant du véhicule et de la batterie. Pour un usage conventionnel, l'emmagasinage de combustible nécessaire ne sera pas sensible et ne posera

aucun problème de volume ou d'emmagasinage.

Claims (13)

Revendications

1. Une batterie comprenant une pluralité d'éléments électro-

chimiques rechargeables interconnectés fonctionnant à haute

température (32) et un moyen support (20, 70) sur lequel re-

posent les éléments pour supporter et maintenir les éléments, caractérisée en ce que le moyen support comporte des moyens de chauffage (38, 42, 71) pour chauffer les éléments depuis

le dessous.

2. Une batterie selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen support est constitué par un socle (20, 70) sur lequel reposent les éléments, le socle étant creux pour permettre la circulation des gaz de chauffage

à l'intérieur du socle.

3. Une batterie selon la revendication 2, caractérisée en ce que le socle forme le fond d'une enceinte (30, 54) pour les éléments et renferme un moyen de chauffage

électrique-(38) connecté aux éléments.

4. Une batterie selon l'une quelconque des revendications

2 ou 3, caractérisée en ce que le moyen de chauffage est constitué par un catalyseur (46, 71) assurant une combustion catalytique sans flamme d'un hydrocarbure combustible._

5. Une batterie selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'il comporte un caloduc (40) faisant

saillie depuis l'extérieur du socle à l'intérieur de celui-

ci, le caloduc conduisant depuis le socle jusqu'à un conver-

tisseur catalytique (42) contenant ledit catalyseur pour la

combustion catalytique sans flamme d'un hydrocarbure combus-

tible et le socle comportant un ventilateur (36) logé à l'inte-

rieur pour faire circuler l'air chauffé à l'intérieur du socle.

6. Une batterie selon la revendication 4, caractérisée en ce que le catalyseur est contenu à l'intérieur du socle, le socle ayant une entrée (78) pour l'hydrocarbure

combustible et l'oxygène et une sortie (80), espacée de l'en-

trée, pour les gaz de combustion.

7. Une batterie selon l'une quelconque des revendications

1 à 6,

caractérisée en ce que les éléments et le socle sont logés

dans un carter isolant externe (10, 54).

8. Une méthode d'exploitation d'une batterie d'éléments électro-

chimiques rechargeables interconnectés fonctionnant à haute température (32), caractérisée en ce qu'elle consiste à monter les éléments

sur un moyen support (20, 70) qui comporte des moyens de chauf-

fage (38, 42, 71) et à utiliser les moyens de chauffage au moins de façon intermittente pour chauffer les éléments depuis

le dessous.

9. Une méthode selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'on fait supporter les éléments par

un moyen support comportant un socle creux (20, 70), le chauf-

fage des éléments étant assuré par des gaz de chauffage qui

circulent à l'intérieur du socle.

10. Une méthode selon la revendication 9, caractérisée en ce que la circulation des gaz de chauffage à l'intérieur du socle s'effectue en alimentant un hydrocarbure combustible et de l'oxygène, à travers une entrée (78), à

l'intérieur du socle et à les amener en contact avec un ca-

talyseur (71) à l'intérieur du socle pour effectuer la combus-

tion catalytique sans flamme du combustible et pour produire des gaz de combustion chauds qui quittent le socle par une

sortie (80) espacée du moyen d'entrée.

11. Une méthode selon la revendication 9, caractérisée en ce que la circulation des gaz de chauffage à l'intérieur du socle s'effectue au moyen d'un ventilateur (36) situé à l'intérieur du socle qui fait circuler l'air

chauffé à l'intérieur du socle, la méthode consistant à chauf-

fer ledit air au moyen d'un caloduc (40) faisant saillie à l'intérieur du socle et reliant le socle à un convertisseur catalytique (42) contenant un catalyseur (46) pour la combustion catalytique sans flamme d'un hydrocarbure combustible, un hydrocarbure combustible étant alimenté dans le convertisseur catalytique pour effectuer la combustion dudit combustible

et pour fournir de la chaleur qui est transportée par l'intermé-

diaire du caloduc à l'intérieur du socle.

12. Une méthode selon l'une quelconque des revendications

8 à 11,

caractérisée en ce que le chauffage des éléments consiste à faire passer un courant électrique à travers un élément de chauffage électrique (38) logé dans le socle et connecté

aux éléments.

13. Un moyen support (20, 70) pour supporter et chauffer une

batterie constituée par une pluralité d'éléments électrochi-

miques rechargeables interconnectés fonctionnant à haute tem-

pérature (32), caractérisé en ce que le moyen support est constitué par un socle (20, 70) pour porter les éléments, le socle étant creux

pour permettre la circulation des gaz de chauffage à l'inté-

rieur du socle et comportant des moyens de chauffage (38,

42, 71) pour chauffer les éléments depuis le dessous.