9944 80 1 DISPOSITIF DE DÉTECTION DE LIQUIDE DANS UN BOÎTIER, AU MOYEN DE PHOTONS INJECTÉS DANS UN PRISME L'invention concerne certains boîtiers susceptibles de contenir temporairement un liquide non souhaité. Comme le sait l'homme de l'art, certains boîtiers logent des éléments qui doivent demeurer dans une atmosphère aussi sèche que possible, par exemple du fait qu'ils font partie d'un circuit électrique et donc ne doivent pas la faire l'objet d'un court-circuit, et/ou qui comportent un produit chimiquement réactif (comme par exemple un électrolyte) qui ne doit pas s'échapper de leur conteneur. C'est par exemple le cas de certaines batteries rechargeables de type multicellulaire, et en particulier celles qui comportent des composants de puissance électrique (tels que des câbles électriques (ou busbars), des relais, 15 ou encore des shunts). Afin de détecter la présence d'un liquide dans un boîtier d'une pile à combustible, il a été proposé, notamment dans le document brevet DE 102007053165, d'installer un dispositif optique sur l'anode ou la cathode d'au moins une branche. Un inconvénient de cette solution réside dans le fait que 20 chaque dispositif optique ne peut assurer qu'une détection locale, et donc un contrôle complet du boîtier nécessite l'utilisation de plusieurs dispositifs optiques. En outre, cette solution s'avère mal adaptée à un boîtier comportant des éléments électrochimiques tels que des cellules d'une batterie rechargeable. 25 Il a également été proposé, notamment dans le document brevet DE 102007025513, d'installer dans une cavité d'un boîtier un dispositif optique permettant de détecter la présence d'un liquide par réflexion d'un faisceau de photons sur un prisme. Hélas, une telle solution ne peut signaler la présence d'un liquide qu'à condition que la cavité dans laquelle est installé le prisme soit 30 totalement remplie de ce liquide, ou bien que le faisceau de photons puisse être déplacé. On comprendra en effet que cette solution ne présente pas d'intérêt lorsque l'on veut détecter rapidement la présence d'une petite quantité de liquide dans un boîtier et/ou lorsque l'on ne dispose pas de suffisamment de place dans le boîtier pour déplacer le faisceau de photons et/ou lorsque l'on est limité par une contrainte budgétaire. L'invention a donc notamment pour but d'améliorer la situation.
Elle propose plus précisément à cet effet un dispositif de détection destiné à équiper un boîtier et comprenant : - une source de photons propre à délivrer des photons, - un prisme présentant un premier indice de réfraction et comportant au moins une première paroi placée à proximité immédiate d'une face 1 o inférieure du boîtier et comprenant une face externe et une face interne propre à réfléchir totalement vers l'intérieur, sensiblement dans une première direction prédéfinie, des photons délivrés arrivant sensiblement sous un premier angle d'incidence prédéfini, lorsqu'un fluide contactant la face externe présente sensiblement un second indice de réfraction 15 prédéfini, et - des moyens de détection agencés pour détecter des photons réfléchis totalement par la face interne sensiblement dans la première direction prédéfinie, et pour délivrer un signal de sortie représentatif de ces photons détectés. 20 Grâce à un tel dispositif, les moyens de détection ne peuvent détecter des photons qu'à condition que la face interne de la première paroi du prisme soit dans des conditions d'interface permettant une réflexion totale. Par conséquent, dès que cette condition de réflexion totale n'est plus satisfaite, il n'y a quasiment plus de détection de photons, ce qui permet de détecter la 25 présence d'un liquide sur la face inférieure du boîtier qui est très proche de la première paroi. Le dispositif de détection selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : 30 - ses moyens de détection peuvent être agencés pour produire un signal intermédiaire à partir des photons détectés, puis pour délivrer le signal de sortie lorsque ce signal intermédiaire présente une valeur inférieure à un seuil choisi ; il peut comprendre au moins une première lentille comprenant un plan focal objet sur lequel est installée sensiblement la source de photons, et propre à diriger sensiblement les photons délivrés suivant une direction d'incidence qui fait le premier angle d'incidence prédéfini avec la face interne ; le premier indice de réfraction peut être sensiblement égal à 1,52 ; la face interne de la première paroi peut être propre à réfléchir totalement les photons délivrés lorsque leur premier angle d'incidence est strictement 1 o supérieur à un angle critique qui est fonction du rapport entre le second indice de réfraction et le premier indice de réfraction ; le premier angle d'incidence peut être sensiblement égal à 45°; - son prisme peut comporter une seconde paroi placée en regard de la première paroi et à proximité immédiate de la face inférieure du boîtier, et 15 comprenant une face externe et une face interne propre à réfléchir totalement vers l'intérieur, sensiblement dans une deuxième direction prédéfinie, des photons réfléchis totalement par la face externe sensiblement suivant la première direction prédéfinie, lorsque le fluide contactant la face externe présente sensiblement le second indice de 20 réfraction prédéfini. Dans ce cas, les moyens de détection peuvent être agencés pour détecter les photons réfléchis totalement par la face interne de la seconde paroi sensiblement dans la deuxième direction prédéfinie, et pour délivrer un signal de sortie qui est représentatif des photons détectés ; il peut comprendre une seconde lentille de focalisation comprenant un plan 25 focal image, sur lequel est installé sensiblement un détecteur de photons des moyens de détection, et propre à focaliser les photons ayant subi au moins une réflexion totale vers les moyens de détection. L'invention propose également une batterie comprenant un boîtier logeant au moins un dispositif de détection du type de celui présenté ci-avant. 30 Une telle batterie peut, par exemple, comporter des cellules dont le type est choisi parmi (au moins) le type Li-ion, le type Ni-Mh, le type LithiumMétal-Polymère et le type plomb.
L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant au moins une batterie du type de celle présentée ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 illustre, de façon schématique, dans une vue en coupe dans un plan vertical, une partie d'un boîtier de batterie équipé d'un exemple de réalisation d'un dispositif de détection selon l'invention en l'absence de 1 o liquide, et la figure 2 illustre, de façon schématique, dans une vue en coupe dans un plan vertical, la partie du boîtier de batterie de la figure 1 en présence de liquide. L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif de 15 détection D destiné à équiper un boîtier BB dans le but de détecter la présence d'un liquide non souhaité. Dans ce qui suit, on considère à titre d'exemple non limitatif que le boîtier BB fait partie d'une batterie BA rechargeable multicellulaire, éventuellement destinée à équiper un véhicule. Mais l'invention n'est pas 20 limitée à cette application. Elle concerne en effet tout boîtier logeant des éléments devant demeurer dans une atmosphère sèche et/ou comportant un produit chimique agressif (comme par exemple un électrolyte). Par ailleurs, le boîtier peut faire partie de n'importe quel système, et notamment d'un véhicule terrestre, fluvial (ou maritime), ou aéronautique (avion, fusée, engin 25 spatial, drone), ou d'un bâtiment ou d'une installation industrielle, public ou privé, ou encore d'un satellite ou d'un missile. Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que les cellules (de stockage d'énergie électrique) de la batterie BA sont de type Li-ion (ou lithium-ion). Mais les cellules pourraient être d'un autre 30 type, comme par exemple de type Ni-Mh, ou LMP (ou Lithium-Métal- Polymère), ou encore plomb. On a schématiquement illustré sur les figures 1 et 2 une partie d'un boîtier BB d'une batterie BA équipé d'un exemple de réalisation d'un dispositif de détection D selon l'invention. Comme illustré, un dispositif de détection D, selon l'invention, comprend au moins une source de photons SP, un prisme PR et des moyens de détection MD.
La source de photons SP est par exemple et comme illustré non limitativement, solidarisée à une embase ES qui est elle-même solidarisée à la face interne d'un capot ou couvercle du boîtier BB de la batterie BA. Cette source de photons SP est agencée pour délivrer des photons vers l'intérieur du boîtier BB en direction d'une face inférieure FIB de ce dernier (BB). A cet effet, la source de photons SP peut, par exemple, comprendre au moins une diode laser ou au moins une diode électroluminescente (ou DEL) alimentée par une source autonome (c'est-à-dire indépendante de la batterie BA, comme par exemple une pile) ou par un circuit d'alimentation connecté en interne à la batterie BA.
Le prisme PR présente un premier indice de réfraction n1, par exemple égal à 1,52 s'il est réalisé en verre. Comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, il est par exemple solidarisé à l'embase ES via une tige T. Par ailleurs, ce prisme PR comporte au moins une première paroi P1, placée à proximité immédiate de la face inférieure FIB du boîtier BB et comprenant une face externe FE1 et une face interne F11. De préférence, et comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, la face inférieure FIB du boîtier BB comprend une zone de collection ZC concave de manière à collecter un éventuel liquide LQ devant être détecté, comme par exemple de l'eau résultant d'une condensation, d'une fuite de liquide de refroidissement (par exemple de type eau-glycol ou liquide de refroidissement du circuit de climatisation), ou un électrolyte échappé d'une cellule de la batterie BA. Dans ce cas, et comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, la première paroi P1 est logée dans la zone de collection ZC, de préférence sensiblement intégralement.
La face externe FE1 (de la première paroi P1) est au contact soit de l'air présent à l'intérieur du boîtier BB (figure 1), soit d'un liquide LQ ici collecté dans la zone de collection ZC (figure 2). La face interne FI1 (de la première paroi P1) est propre à réfléchir 2 9944 80 6 totalement vers l'intérieur du prisme PR, sensiblement dans une première direction prédéfinie dr1, des photons délivrés par la source de photons SP et arrivant sensiblement sous un premier angle d'incidence prédéfini E)1, lorsqu'un fluide (ici de l'air) qui contacte la face externe FE1 présente 5 sensiblement un second indice de réfraction prédéfini n2. Le premier angle d'incidence prédéfini E)1 est défini par rapport à la direction verticale. Il est par exemple sensiblement égal à 45°. On comprendra que lorsque le fluide précité est de l'air (n2 = 1) et que les photons délivrés arrivent sensiblement sous le premier angle la d'incidence prédéfini 01, on se retrouve dans une situation dans laquelle le premier angle d'incidence prédéfini E)1 est supérieur à l'angle critique E)c existant à l'interface entre la face externe FE1 et la face interne FI1 de la première paroi P1, et donc les photons incidents sont réfléchis totalement par la face interne FI1 dans la première direction prédéfinie dr1, comme illustré 15 sur la figure 1. Il est rappelé que cet angle critique E)c est égal à arcsin(n2/n1), et donc lorsque n1 = 1,52 et n2 = 1, E)c est égal à 41,14°, ce qui est effectivement inférieur à 01 lorsque ce dernier est sensiblement égal à 45°. On notera que lorsque 01 = 45°, la première direction prédéfinie dr1 fait un angle de 90° par rapport à la direction verticale.
20 En revanche, lorsque le fluide précité est un liquide, comme par exemple de l'eau (n2 = 1,33) et que les photons délivrés arrivent sensiblement sous le premier angle d'incidence prédéfini 01, on se retrouve dans une situation dans laquelle le premier angle d'incidence prédéfini 01 est inférieur à l'angle critique E)c, et donc les photons incidents sont réfléchis vers l'extérieur 25 du prisme par la face interne FI1 dans une troisième direction prédéfinie dr3, comme illustré sur la figure 1. En effet, lorsque n1 = 1,52 et n2 = 1,33, E)c est égal à 61,04° et donc supérieur à 01 lorsque ce dernier est sensiblement égal à 45°. Les moyens de détection MD sont agencés pour détecter les photons 30 qui ont été réfléchis totalement par la face interne FI1 de la première paroi P1 sensiblement dans la première direction prédéfinie dr1, et pour délivrer un signal de sortie qui est représentatif de ces photons détectés. Par exemple, ces moyens de détection MD peuvent être agencés pour produire un signal intermédiaire à partir des photons détectés, puis pour délivrer le signal de sortie lorsque ce signal intermédiaire présente une valeur qui est inférieure à un seuil choisi. Dans ce cas, la délivrance d'un signal de sortie signifie qu'il y a du liquide dans le boîtier BB et donc qu'il faut procéder à son extraction. Dans un véhicule, le signal de sortie peut être transmis à un ordinateur de bord, par exemple via un réseau de communication (éventuellement multiplexé), qui se charge ensuite d'alerter le conducteur du véhicule par affichage d'un message textuel sur un écran du véhicule et/ou diffusion d'un message audio via un haut-parleur du véhicule. la On notera que le signal intermédiaire peut être un courant électrique (et donc un signal analogique) proportionnel au nombre de photons détectés, ou bien un signal numérique représentatif du nombre de photons détectés. On notera également que dans une variante de réalisation, les moyens de détection MD pourraient être agencés pour produire un signal 15 intermédiaire à partir des photons détectés, puis pour délivrer le signal de sortie lorsque ce signal intermédiaire présente une valeur qui est supérieure à un seuil choisi. Dans ce cas, en l'absence de réception d'un signal de sortie, cela signifie qu'il y a du liquide dans le boîtier BB et donc qu'il faut procéder à son extraction.
20 On notera également que le seuil de détection des moyens de détection MD peut être choisi en fonction du niveau de liquide que l'on est prêt à accepter dans le boîtier BB. En effet, lorsqu'une face externe FE1 est partiellement au contact d'un liquide, sa portion qui demeure au contact de l'air va être en mesure de réfléchir totalement les photons, et donc les moyens 25 de détection MD pourront détecter des photons réfléchis totalement. Dans ce cas, lorsque le seuil de détection est relativement élevé (par exemple le quart ou la moitié d'une détection maximale en l'absence de liquide), on ne délivre pas de signal de sortie lorsque la quantité de liquide dans le boîtier est relativement faible. En revanche, lorsque le seuil de détection est relativement 30 faible (par exemple le dixième d'une détection maximale en l'absence de liquide), on peut délivrer un signal de sortie lorsque la quantité de liquide dans le boîtier est relativement faible. Comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, le prisme PR peut comporter une seconde paroi P2 placée en regard de la première paroi P1, à proximité immédiate de la face inférieure du boîtier BB, et comprenant une face externe FE2 et une face interne F12. Comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, la seconde paroi P2 peut être logée dans la zone de collection ZC, de préférence sensiblement intégralement. La face externe FE2 (de la seconde paroi P2) est au contact soit de l'air présent à l'intérieur du boîtier BB (figure 1), soit d'un liquide LQ ici collecté dans la zone de collection ZC (figure 2). La face interne FI2 (de la seconde paroi P2) est propre à réfléchir totalement vers l'intérieur du prisme PR, sensiblement dans une deuxième direction prédéfinie dr2 (ici la direction verticale), des photons réfléchis totalement par la face externe FE1 sensiblement suivant la première direction prédéfinie dr1 et donc arrivant sensiblement sous un second angle d'incidence prédéfini 02, lorsqu'un fluide (ici de l'air) qui contacte la face externe FE2 présente sensiblement le second indice de réfraction prédéfini n2. Le second angle d'incidence prédéfini 02 est défini par rapport à la direction verticale. Il est par exemple sensiblement égal à 45°. On comprendra que lorsque le fluide précité est de l'air (n2 = 1) et que les photons délivrés arrivent sensiblement sous le second angle d'incidence prédéfini 02, on se retrouve dans une situation dans laquelle le second angle d'incidence prédéfini 02 est supérieur à l'angle critique ec existant à l'interface entre la face externe FE2 et la face interne FI2 de la seconde paroi P2, et donc les photons incidents sont réfléchis totalement par la face interne FI2 dans la deuxième direction prédéfinie dr2, comme illustré sur la figure 1. En revanche, lorsque le fluide précité est un liquide, comme par exemple de l'eau (n2 = 1,33), la face interne FI2 ne reçoit (quasiment) pas de photons en provenance de la face interne F11, et donc elle n'a (quasiment) pas de photons à réfléchir. Dans le cas illustré, les moyens de détection MD sont agencés pour détecter les photons qui ont été réfléchis totalement par la face interne FI2 de la seconde paroi P2 sensiblement dans la deuxième direction prédéfinie dr2, et pour délivrer un signal de sortie représentatif de ces photons détectés. Les moyens de détection MD, et en particulier leur détecteur de photons, est, par exemple et comme illustré non limitativement, solidarisé à l'embase ES, de façon sensiblement diamétralement opposée à l'endroit où est installée la source de photons SP par rapport à la tige T. On notera, comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, que le dispositif de détection D peut également et avantageusement comprendre au moins une première lentille L1 comprenant un plan focal objet sur lequel est installée sensiblement la source de photons SP. Cette première 1 o lentille L1 est ici agencée de manière à diriger sensiblement les photons délivrés par la source de photons SP (placée en amont) suivant la première direction d'incidence di1 qui fait le premier angle d'incidence prédéfini E)1 avec la face interne FI1 de la première paroi P1. Elle transforme ainsi des photons sensiblement divergents en un faisceau de photons sensiblement parallèles à 15 la première direction d'incidence di1. On notera également, comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, que le dispositif de détection D peut également et avantageusement comprendre une seconde lentille de focalisation L2 comprenant un plan focal image sur lequel est installée sensiblement le 20 détecteur de photons des moyens de détection MD. Cette seconde lentille de focalisation L2 est agencée de manière à focaliser les photons, ayant subi une réflexion totale sur la face interne FI2 de la seconde paroi P2, vers les moyens de détection MD (placés en aval). Elle transforme ainsi des photons sensiblement parallèles à la deuxième direction prédéfinie dr2 en des photons 25 convergents vers le détecteur de photons. L'invention présente plusieurs avantages, parmi lesquels : la détection de liquide, même en faible quantité, au sein d'un boîtier, au moyen d'un seul dispositif de détection peu onéreux et peu encombrant, l'avertissement en cas de nécessité d'une intervention pour évacuer un 30 liquide détecté et éventuellement pour remplacer un élément défectueux à l'intérieur du boîtier, - une minimisation des risques de court-circuit et ainsi une amélioration de la fiabilité et de la sécurité de certains systèmes tels que des batteries, par exemple.