DISPOSITIF D'EVACUATION DES GAZ GENERES PAR DES ACCUMULATEURS ELECTRIQUES D'UN VEHICULE HYBRIDE GAS EXHAUST DEVICE GENERATED BY ELECTRICAL ACCUMULATORS OF A HYBRID VEHICLE
La présente invention concerne un dispositif d'évacuation de gaz générés par des accumulateurs électriques sur un véhicule hybride, ainsi qu'un véhicule équipé d'un tel dispositif. Les véhicules hybrides comportent généralement un moteur thermique, et une machine électrique qui peut générer un couple moteur ou un couple de freinage, reliée à des accumulateurs d'énergie électrique basés sur un principe électrochimique. Suivant la demande du conducteur et les conditions de roulage, l'une ou l'autre de ces motorisations est sélectionnée pour réduire la consommation de carburant et les émissions polluantes. En cas de défaillance grave de certaines cellules disposées en batterie dans les accumulateurs électriques, ces cellules peuvent émettre une quantité importante de gaz chauds et inflammables. Notamment même avec le contact du véhicule coupé, une cellule unitaire d'un accumulateur peut exceptionnellement subir une défaillance à n'importe quel moment, et libérer des gaz toxiques ou inflammables. A titre d'exemple, un accumulateur au lithium-ion peut libérer sous forme gazeuse de l'hydrogène, du monoxyde d'azote, du dioxyde d'azote ou du méthane, à une température maximum de 450°C, avec un volume pouvant atteindre 3001 délivré pendant une durée de 1,5s. Il est nécessaire de prévoir une évacuation de ces gaz qui évite tous risques d'inflammation ou d'explosion, en les éloignant notamment des sources chaudes du véhicule. Un dispositif connu présenté notamment dans le document JP2006-182264, comporte une canalisation d'évacuation des gaz reliant un réceptacle étanche contenant les accumulateurs électriques, à la ligne d'échappement du moteur thermique. De cette manière en cas de défaillance d'une cellule d'accumulateur électrique, les gaz récupérés dans le réceptacle étanche sont conduits par la canalisation vers la ligne d'échappement, pour être évacués vers l'arrière du véhicule et en direction du sol, où ils sont éloignés des sources chaudes de ce véhicule. Un problème qui se pose est que la ligne d'échappement étant reliée au moteur thermique monté sur des supports élastiques, pour filtrer ses vibrations par rapport à caisse du véhicule, elle subit les débattements de ce moteur thermique. De plus la ligne d'échappement peut chauffer fortement, et sa longueur peut s'accroitre de plusieurs centimètres. Les accumulateurs électriques étant fixés sur la caisse du véhicule, il peut donc y avoir des mouvements importants entre eux et la ligne d'échappement, qui doivent être compensés par un système fiable de déplacement disposé sur la canalisation d'évacuation des gaz générés par les accumulateurs électriques. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et de garantir sur un véhicule hybride pendant sa durée de vie, une bonne évacuation des gaz pouvant être générés par des accumulateurs électriques. Elle propose à cet effet un dispositif d'évacuation des gaz générés par des accumulateurs électriques d'un véhicule hybride comprenant un moteur thermique, et une machine électrique alimentée par ces accumulateurs électriques comportant un réceptacle de recueillement des gaz, relié par le dispositif d'évacuation des gaz à la ligne d'échappement du moteur thermique, caractérisé en ce que le dispositif d'évacuation des gaz comprend une canalisation d'évacuation comportant successivement en partant du réceptacle, un moyen de compensation des mouvements de la ligne d'échappement, et un moyen d'isolation thermique des gaz d'échappement. Un avantage de ce dispositif d'évacuation de gaz générés par les accumulateurs électriques, est que la combinaison des deux moyens de compensation et d'isolation permet notamment de prévoir un raccord souple et économique de compensation des mouvements de la ligne d'échappement, qui ne subit pas les températures élevées des gaz d'échappement grâce au moyen d'isolation thermique disposé vers cette ligne d'échappement. Le dispositif d'évacuation des gaz générés par les accumulateurs selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, le moyen de compensation des mouvements comporte un tube souple comprenant un élastomère. Avantageusement, le tube souple comporte un élastomère à base de silicone. The present invention relates to a gas evacuation device generated by electric accumulators on a hybrid vehicle, and a vehicle equipped with such a device. Hybrid vehicles generally comprise a heat engine, and an electric machine that can generate an engine torque or a braking torque, connected to accumulators of electrical energy based on an electrochemical principle. Depending on the driver's request and the driving conditions, one or the other of these engines is selected to reduce fuel consumption and polluting emissions. In case of serious failure of some cells arranged in battery in the electric accumulators, these cells can emit a large amount of hot and flammable gases. In particular even with the ignition of the vehicle cut, a unit cell of an accumulator can exceptionally fail at any time, and release toxic or flammable gases. For example, a lithium ion battery can release hydrogen, nitric oxide, nitrogen dioxide or methane gas in a gaseous form at a maximum temperature of 450 ° C, with a volume of reach 3001 issued for a period of 1.5s. It is necessary to provide an evacuation of these gases which avoids any risk of ignition or explosion, away from the hot springs of the vehicle. A known device presented in particular in document JP2006-182264 comprises a gas evacuation pipe connecting a sealed receptacle containing the electric accumulators, to the exhaust line of the engine. In this way, in the event of failure of an electric accumulator cell, the gases recovered in the sealed receptacle are led through the pipe towards the exhaust line, to be evacuated toward the rear of the vehicle and towards the ground, where they are away from the hot springs of this vehicle. A problem that arises is that the exhaust line being connected to the heat engine mounted on resilient supports, to filter its vibrations from the vehicle body, it undergoes the deflections of the engine. In addition the exhaust line can heat up strongly, and its length can increase by several centimeters. The electric accumulators being fixed on the body of the vehicle, there can therefore be significant movements between them and the exhaust line, which must be compensated by a reliable displacement system disposed on the gas evacuation pipe generated by the electric accumulators. The present invention is intended in particular to avoid these drawbacks of the prior art, and to guarantee on a hybrid vehicle during its lifetime, a good evacuation of the gases that can be generated by electric accumulators. To this end, it proposes a device for evacuating the gases generated by electric accumulators of a hybrid vehicle comprising a heat engine, and an electric machine powered by these electric accumulators comprising a gas collection receptacle, connected by the device of FIG. evacuation of the gases at the exhaust line of the engine, characterized in that the gas evacuation device comprises a discharge pipe comprising successively starting from the receptacle, a means of compensation of the movements of the exhaust line, and means for thermal insulation of the exhaust gases. An advantage of this gas evacuation device generated by the electric accumulators is that the combination of the two compensation and isolation means makes it possible in particular to provide a flexible and economical coupling for compensating the movements of the exhaust line, which does not undergo the high temperatures of the exhaust gases by means of thermal insulation disposed towards this exhaust line. The device for evacuating the gases generated by the accumulators according to the invention may also comprise one or more of the following characteristics, which may be combined with one another. Advantageously, the motion compensation means comprises a flexible tube comprising an elastomer. Advantageously, the flexible tube comprises a silicone-based elastomer.
Le tube souple peut être serré à ses extrémités, par des colliers sur des embouts tubulaires formant des raccordements. Avantageusement, le moyen d'isolation thermique des gaz d'échappement comporte un clapet anti-retour qui empêche les gaz d'échappement de remonter de la ligne d'échappement, vers le moyen de compensation des mouvements. Selon un mode de réalisation, le dispositif d'évacuation des gaz est relié à une boîte de raccordement fermée qui entoure une section longitudinale d'un tube de la ligne d'échappement, cette section comportant des perçages. La boîte de raccordement peut comprendre deux demi-coquilles venant de part et d'autre du tube d'échappement et assemblées entre elles, une étanchéité étant assurée entre cette boîte de raccordement et chaque extrémité de la section longitudinale de ce tube d'échappement. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif d'évacuation des gaz est relié sur la ligne d'échappement, à un élément de dépollution, à un silencieux ou à un récupérateur thermique. L'invention a aussi pour objet un véhicule hybride comprenant un moteur thermique, une machine électrique alimentée par des accumulateurs électriques comportant un réceptacle de recueillement des gaz générés par ces accumulateurs, et un dispositif d'évacuation des gaz vers la ligne d'échappement du moteur thermique, le dispositif d'évacuation des gaz comportant de plus l'une quelconque des caractéristiques précédentes. The flexible tube can be clamped at its ends by collars on tubular ends forming connections. Advantageously, the thermal insulation means of the exhaust gas comprises a non-return valve which prevents the exhaust gas from rising from the exhaust line to the movement compensation means. According to one embodiment, the gas evacuation device is connected to a closed connection box which surrounds a longitudinal section of a tube of the exhaust line, this section comprising bores. The junction box may comprise two half-shells coming from both sides of the exhaust tube and assembled together, a seal being provided between this junction box and each end of the longitudinal section of the exhaust tube. According to another embodiment, the gas evacuation device is connected to the exhaust line, a depollution element, a silencer or a heat recovery unit. The subject of the invention is also a hybrid vehicle comprising a heat engine, an electric machine powered by electric accumulators comprising a receptacle for collecting gases generated by these accumulators, and a device for evacuating gases towards the exhaust line of the fuel cell. thermal engine, the gas evacuation device further comprising any of the preceding features.
Avantageusement, les accumulateurs électriques comportent des cellules électrochimiques au lithium-ion. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un dispositif d'évacuation des gaz générés par des accumulateurs électriques sur un véhicule hybride, selon l'invention ; et - la figure 2 est un schéma d'un dispositif d'évacuation des gaz suivant une variante. La figure 1 présente sur un véhicule hybride comprenant un moteur thermique M ainsi qu'une machine électrique de traction, des accumulateurs électriques 2 reliés à cette machine électrique, comprenant une batterie de cellules électrochimiques. Les accumulateurs électriques 2 sont enfermés dans un réceptacle 4 pouvant recueillir des gaz éventuellement émis par les cellules composant ces accumulateurs. Avantageusement dans l'accumulateur électrique 2 chaque cellule est isolée des autres pour éviter des risques de propagation de la défaillance vers d'autres cellules. Le réceptacle 4 ainsi que les accumulateurs 2 compris dedans, sont fixés sur la caisse 6 du véhicule hybride. Une sortie 8 du réceptacle fermé 4, traverse le plancher de la caisse 6 du véhicule, et constitue le départ d'une canalisation 1 qui conduit les gaz émis par les accumulateurs 2 vers la ligne d'échappement du moteur thermique. On trouve ensuite sur la canalisation 1 un tube de liaison en élastomère 10, qui est relié à une boîte de raccordement 14 fixée sur un tube 16 de la ligne d'échappement. Le tube de liaison souple 10 vient enserrer une partie tubulaire de la sortie 8 du réceptacle 4, et une autre d'entrée de la boîte de raccordement 14, des colliers de serrage 12 disposés sur les parties enserrées de ce tube souple venant sécuriser ces liaisons. Advantageously, the electric accumulators comprise lithium-ion electrochemical cells. The invention will be better understood and other features and advantages will emerge more clearly on reading the following description given by way of example, with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 is a diagram of a device for evacuating gases generated by electric accumulators on a hybrid vehicle, according to the invention; and FIG. 2 is a diagram of a variant gas evacuation device. FIG. 1 shows on a hybrid vehicle comprising a heat engine M and an electric traction machine, electric accumulators 2 connected to this electrical machine, comprising a battery of electrochemical cells. The electric accumulators 2 are enclosed in a receptacle 4 capable of collecting gases possibly emitted by the cells making up these accumulators. Advantageously in the electric accumulator 2 each cell is isolated from the others to avoid risks of propagation of the failure to other cells. The receptacle 4 and the accumulators 2 included therein are fixed on the body 6 of the hybrid vehicle. An outlet 8 of the closed receptacle 4, passes through the floor of the body 6 of the vehicle, and is the start of a pipe 1 which leads the gases emitted by the accumulator 2 to the exhaust line of the engine. Then there is on the pipe 1 an elastomeric connecting tube 10, which is connected to a junction box 14 attached to a tube 16 of the exhaust line. The flexible connecting tube 10 encloses a tubular portion of the outlet 8 of the receptacle 4, and another inlet of the junction box 14, clamps 12 arranged on the gripped portions of this flexible tube from securing these links .
La ligne d'échappement est reliée vers l'avant au moteur thermique M du véhicule, et comporte vers l'arrière une sortie 18 qui rejette les gaz d'échappement émis par ce moteur thermique, et éventuellement les gaz émis par les accumulateurs électriques 2, vers le sol à l'arrière du véhicule. Les gaz rejetés sont ainsi bien éloignés des sources chaudes du véhicule, et ne peuvent s'enflammer. The exhaust line is connected forwardly to the engine M of the vehicle, and has a rearward outlet 18 which rejects the exhaust gas emitted by the engine, and possibly the gases emitted by the electric accumulators 2 , towards the ground at the rear of the vehicle. The rejected gases are well away from the hot springs of the vehicle, and can not ignite.
La boîte de raccordement 14 est formée d'une tôle qui entoure une section longitudinale du tube d'échappement 16, avec une étanchéité 22 aux extrémités de cette section, pour former un petit volume fermé autour de cette section longitudinale qui est relié à la partie d'entrée tubulaire de la boîte de raccordement. The junction box 14 is formed of a sheet which surrounds a longitudinal section of the exhaust tube 16, with a seal 22 at the ends of this section, to form a small closed volume around this longitudinal section which is connected to the part tubular inlet of the junction box.
La section longitudinale du tube d'échappement 16 se trouvant dans la boîte de raccordement 14, comporte une série de perçages régulièrement répartis autour de ce tube, pour permettre une libre communication sans perte de charge notable des gaz pouvant être émis par les accumulateurs 2 avec un fort débit, de la canalisation 1 vers le tube d'échappement 16. The longitudinal section of the exhaust tube 16 located in the junction box 14, comprises a series of holes regularly distributed around this tube, to allow free communication without significant loss of charge of the gases that can be emitted by the accumulators 2 with a high flow, from the pipe 1 to the exhaust pipe 16.
En particulier la boîte de raccordement 14 peut comprendre deux demi-coquilles symétriques venant de part et d'autre de la section du tube d'échappement 16 ayant reçu les perçages 20, pour être soudées entre elles. L'étanchéité 22 peut comprendre des joints souples, ou des soudures de la boîte de raccordement 14 sur le tube d'échappement 16. In particular the junction box 14 may comprise two symmetrical half-shells coming from either side of the section of the exhaust tube 16 having received the bores 20, to be welded together. The seal 22 may comprise flexible seals, or welds of the connection box 14 on the exhaust tube 16.
On notera que la boîte de raccordement 14 constitue un renforcement du tube d'échappement 16, à un endroit où il reçoit les perçages 20 qui l'affaiblissent. On notera aussi que cette disposition comprenant des perçages du tube d'échappement 16 disposés dans la boîte de raccordement 14, peut de plus constituer un silencieux complémentaire qui atténue les bruits des gaz d'échappements. La partie d'entrée tubulaire de la boîte de raccordement 14 reçoit à l'intérieur un clapet 24 qui ne laisse passer les gaz que du réceptacle 4 vers le tube d'échappement 16, de manière à éviter pendant un fonctionnement normal une remontée des gaz d'échappement émis par le moteur thermique M vers le tube de liaison souple 10, pour protéger les accumulateurs électriques 2 de ces gaz. De plus le clapet 24 constitue un moyen d'isolation thermique du tube souple 10, des gaz d'échappement. De cette manière les gaz d'échappement ne viennent pas chauffer le tube souple 10 disposé en amont du clapet 24, ce qui permet d'utiliser notamment pour réaliser ce tube souple, un élastomère au silicone pouvant tenir en pointe à des températures de l'ordre de 200 à 250°C. De plus, une protection complémentaire comme un écran thermique peut être disposée entre le tube souple 10 et le tube d'échappement 16, de manière à éviter une exposition de ce tube souple au rayonnement thermique émis par ce tube. En cas de défaillance d'un accumulateur électrique 2, les gaz émis par la cellule peuvent atteindre 450°C, mais pendant une durée très courte inférieure à deux secondes qui fait que le tube souple 10 n'a pas le temps de chauffer et de se dégrader. Le tube souple 10 réalisé en élastomère forme un découplage simple et économique, qui permet d'isoler de manière efficace les vibrations du tube d'échappement venant du moteur thermique M, et de compenser les dilatations de la ligne d'échappement sans transmettre de contrainte mécanique sur le réceptacle 4 des accumulateurs 2. Ce système permet d'assurer la fiabilité du dispositif d'évacuation des gaz 1 pouvant être émis par les accumulateurs 2. La figure 2 présente en variante une canalisation 1 venant du réceptacle 4 contenant les accumulateurs électriques 2, qui débouche dans la face avant d'un silencieux 30 disposé sur la ligne d'échappement du véhicule hybride, autour de perçages 32 du tube d'échappement 16. La face transversale avant du silencieux 30 comprend une partie tubulaire tournée vers l'avant, qui contient le clapet 24. Le tube souple 10 enserre la partie tubulaire, pour former une liaison sécurisée par un collier de serrage 12. Note that the junction box 14 is a reinforcement of the exhaust tube 16 at a location where it receives holes 20 which weaken it. Note also that this arrangement comprising bores of the exhaust tube 16 disposed in the junction box 14 may further constitute a complementary silencer which attenuates the noise of the exhaust gas. The tubular inlet portion of the junction box 14 receives inside a valve 24 which only allows the gas to pass from the receptacle 4 to the exhaust tube 16, so as to avoid during a normal operation a rise of the gases exhaust from the heat engine M to the flexible connecting tube 10, to protect the electric accumulator 2 of these gases. In addition, the valve 24 constitutes a means of thermal insulation of the flexible tube 10, exhaust gas. In this way the exhaust gases do not come to heat the flexible tube 10 disposed upstream of the valve 24, which allows to use in particular to achieve this flexible tube, a silicone elastomer can hold in peak at temperatures of 200 to 250 ° C. In addition, a complementary protection such as a heat shield may be arranged between the flexible tube 10 and the exhaust tube 16, so as to avoid exposure of this flexible tube to the thermal radiation emitted by this tube. In the event of failure of an electric accumulator 2, the gases emitted by the cell can reach 450 ° C., but for a very short period of less than two seconds, which means that the flexible tube 10 does not have time to heat and degrade. The flexible tube 10 made of elastomer forms a simple and economical decoupling, which makes it possible to effectively isolate the vibrations of the exhaust pipe coming from the heat engine M, and to compensate for the expansions of the exhaust line without transmitting stress. This system makes it possible to ensure the reliability of the device for evacuating the gases 1 that can be emitted by the accumulators 2. FIG. 2 alternatively presents a pipe 1 coming from the receptacle 4 containing the electric accumulators. 2, which opens into the front face of a silencer 30 disposed on the exhaust line of the hybrid vehicle, around holes 32 of the exhaust tube 16. The front transverse face of the silencer 30 comprises a tubular portion facing the before, which contains the valve 24. The flexible tube 10 encloses the tubular portion, to form a secure connection by a clamping collar 12.
D'une manière générale, la ligne d'échappement du moteur thermique M comportant successivement des boîtes formant des éléments de dépollution ou des silencieux, traversées par le flux des gaz d'échappement, il est possible de prévoir un raccordement de la canalisation 1 d'évacuation de gaz, sur l'une quelconque de ces boîtes. Pour un véhicule hybride comprenant un moteur thermique de traction disposé à l'avant, la ligne d'échappement parcourt toute la longueur du véhicule d'avant en arrière, et il est toujours possible de prévoir quelque soit la position des accumulateurs électriques 2 dans ce véhicule, un raccordement à proximité suivant l'invention, avec une canalisation 1 qui reste courte. Le dispositif d'évacuation des gaz suivant l'invention peut être utilisé avantageusement avec des accumulateurs au lithium-ion qui peuvent générer des gaz en quantité importante, mais aussi avec tous types d'accumulateurs électriques susceptibles de générer des gaz. Generally speaking, since the exhaust line of the heat engine M comprises, successively, boxes forming depollution elements or silencers, through which the flow of the exhaust gases flows, it is possible to provide a connection for the pipe 1 evacuation of gas, on any of these boxes. For a hybrid vehicle comprising a traction engine arranged at the front, the exhaust line runs the entire length of the vehicle back and forth, and it is always possible to predict whatever the position of the electric accumulator 2 in this vehicle, a close connection according to the invention, with a pipe 1 which remains short. The gas evacuation device according to the invention can advantageously be used with lithium-ion accumulators which can generate gases in large quantities, but also with all types of electric accumulators capable of generating gases.