FR3136116A1 - Pack batterie avec dispositif de retardement de propagation d’incendie - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un pack batterie (1) destiné à alimenter un moteur électrique d’un véhicule mû au moins partiellement par de l’énergie électrique et comprenant au moins un module de batterie (2) logé dans un carter (4). Le pack batterie (1) comprend au moins un réservoir de mousse métallique (3) positionné dans le carter (4), le réservoir de mousse métallique (3) étant configuré pour libérer de la mousse métallique dans le pack batterie (1) sous l’effet d’une augmentation de température, la mousse métallique remplissant au moins partiellement le carter (4). Figure 1
Description
L'invention concerne, de façon générale, le domaine technique des dispositifs de retardement de propagation d’incendie pour packs batterie d’un véhicule mû au moins partiellement par de l’énergie électrique.
Ces packs batteries sont utilisés dans des véhicules électriques ou hybrides, c’est-à-dire mus au moins partiellement par de l’énergie électrique.
On entend par véhicules hybrides, des véhicules tractés ou propulsés par un moteur thermique classique et un moteur électrique (ou machine électrique).
Les véhicules automobiles à traction ou propulsion électrique ou hybride, comportent un ou plusieurs modules de batteries (ou de puissance) reliés à un réseau de puissance pour alimenter un moteur électrique (de traction ou de propulsion).
Les modules de batteries sont regroupés dans un carter et forment alors un bloc batterie aussi souvent désigné par l’expression anglaise « pack batterie », ce carter contenant généralement une interface de montage, et des bornes de raccordement.
On comprendra donc par pack batterie, dans tout le texte de ce document, un ensemble comprenant au moins un module de batterie contenant au moins une cellule électrochimique générant du courant par réaction chimique, par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion), de type Ni-Mh, ou Ni-Cd ou plomb.
Cependant, ce type de cellules électrochimiques est sujet à des problèmes de gestion thermique qui se produisent lorsque des températures anormalement élevées déclenchent des réactions exothermiques dans les cellules électrochimiques. Les réactions exothermiques peuvent faire augmenter la température des cellules électrochimiques de l’ordre de 850°C ou plus et entrainer un incendie dans le pack batterie qui peut se propager rapidement à l’ensemble du véhicule, ne laissant pas le temps aux passagers de descendre du véhicule.
On connaît le document US20220081529 qui décrit un pack batterie pour véhicules électriques et hybrides comprenant une mousse de silicone remplissant l’espace entre la batterie et son enveloppe afin d’isoler thermiquement le bloc batterie et minimiser la propagation d’un emballement thermique.
Cependant, cette solution empêche d’accéder aux modules de batteries pour les remplacer et gêne le refroidissement des modules de batteries.
L’invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique en proposant notamment une solution permettant de stopper ou de ralentir la propagation d’un incendie plus efficacement dans un pack batterie de véhicule mû au moins partiellement par de l’énergie électrique, tout en facilitant la maintenance et le refroidissement des modules de batteries.
Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention, un pack batterie destiné à alimenter un moteur électrique d’un véhicule mû au moins partiellement par de l’énergie électrique. Le pack batterie comprend au moins un module de batterie logé dans un carter et au moins un réservoir de mousse métallique positionné dans le carter. Le réservoir de mousse métallique est configuré pour libérer de la mousse métallique dans le pack batterie sous l’effet d’une augmentation de température, la mousse métallique remplissant au moins partiellement le carter.
Selon un mode de réalisation, le pack batterie comprend plusieurs modules de batterie. Le réservoir de mousse métallique est positionné entre deux modules de batterie.
Selon un autre mode de réalisation, le pack batterie comprend plusieurs réservoirs de mousse métallique. Chaque réservoir de mousse métallique est positionné entre deux modules de batterie.
Cette répartition des réservoirs de mousse métallique permet d’assurer un remplissage complet du pack batterie par la mousse métallique en cas d’incendie.
Selon un autre mode de réalisation, le réservoir de mousse métallique comprend une substance chimique à base de métal apte à générer une mousse métallique lorsqu’elle est libérée du réservoir de mousse métallique.
De préférence, la mousse métallique est une mousse d’aluminium.
Selon un autre mode de réalisation, le réservoir de mousse métallique comprend une enveloppe contenant la substance chimique configurée pour s’ouvrir à partir d’un seuil de température.
De préférence, le seuil de température est compris entre 800°C et 900°C.
Selon un autre aspect de l’invention, celle-ci a trait à un véhicule mû au moins partiellement par de l’énergie électrique comprenant un pack batterie tel que défini précédemment.
Selon un autre aspect de l’invention, celle-ci a trait à un procédé de retardement de la propagation d’un incendie dans un pack batterie tel que défini précédemment. Le procédé comprend les étapes de :
- positionnement d’au moins un réservoir de mousse métallique dans un carter du pack batterie logeant au moins un module de batterie,
- libération d’une mousse métallique par le réservoir de mousse métallique sous l’effet d’une augmentation de température dans le pack batterie, et
- remplissage au moins partiel du carter par la mousse métallique pour priver le module de batterie d’oxygène.
L’invention fournit ainsi un pack batterie de véhicule mû au moins partiellement par de l’énergie électrique comprenant un dispositif de retardement de propagation d’incendie permettant de stopper ou de ralentir la propagation d’un incendie plus efficacement, tout en facilitant la maintenance et le refroidissement des modules de batteries.
En cas d’incendie dans le pack batterie, le réservoir de mousse métallique libère de la mousse métallique qui s’étend dans le pack batterie, chassant ainsi l’oxygène présent dans le pack batterie. La propagation de l’incendie dans le pack batterie est ainsi stoppée ou ralentie, permettant aux passagers de quitter le véhicule en toute sécurité.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent :
: une vue schématique d’un pack batterie comprenant deux réservoirs de mousse métallique, avant dispersion de la mousse métallique dans le pack batterie ;
: une vue schématique du pack batterie après dispersion de la mousse métallique dans le pack batterie.
Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.
La et la illustrent une vue schématique d’un pack batterie 1 destiné à alimenter un moteur électrique d’un véhicule mû au moins partiellement par de l’énergie électrique.
Le pack batterie 1 comprend au moins un module de batterie 2 logé dans un carter 4.
Dans l’exemple de la et de la , le pack batterie 1 comprend trois modules de batterie 2.
Chaque module de batterie 2 contient au moins une cellule électrochimique apte à générer du courant par réaction chimique, par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion), de type Ni-Mh, ou Ni-Cd ou plomb.
Les modules de batterie 2 sont alignés ou empilés.
Selon l’invention, le pack batterie 1 comprend au moins un réservoir de mousse métallique 3 positionné dans le carter 4.
Dans l’exemple de la et de la , le pack batterie 1 comprend deux réservoirs de mousse métallique 3.
Le pack batterie 1 peut comprendre plus de deux réservoirs de mousse métallique 3.
Chaque réservoir de mousse métallique 3 est positionné entre deux modules de batterie 2.
D’autres configurations sont possibles, les réservoirs de mousse métallique 3 peuvent être positionnées le long du carter 4, par exemple.
Chaque réservoir de mousse métallique 3 est configuré pour libérer de la mousse métallique dans le pack batterie 1 sous l’effet d’une augmentation de température.
Les réservoirs de mousse métallique 3 comprennent une substance chimique à base de métal apte à générer une mousse métallique 6 lorsqu’elle est libérée du réservoir de mousse métallique 3.
Les réservoirs de mousse métallique 3 comprennent une enveloppe 7 contenant la substance chimique qui est configurée pour s’ouvrir ou se percer à partir d’un seuil de température. L’élévation de température crée une réaction chimique à l’intérieur des réservoirs de mousse métallique 3, générant une augmentation de volume de la substance chimique entrainant la déchirure de l’enveloppe 7.
En variante, les réservoirs de mousse métallique 3 peuvent comprendre une ou plusieurs ouvertures ou zones de faiblesses aptes à libérer la mousse métallique 6.
Le seuil de température est d’environ 800°C, par exemple. Le seuil de température peut être compris entre 800°C et 900°C.
Les réservoirs de mousse métallique 3 se présentent sous la forme de berlingots, de poche, de capsule ou de boîte, par exemple.
Une mousse métallique 6 est une structure alvéolaire constituée d'un métal solide contenant un volume important de gaz (des pores remplis). Les pores peuvent être scellés (mousse à cellules fermées) ou former un réseau interconnecté (mousse à cellules ouvertes). La principale caractéristique des mousses métalliques est une porosité très élevée, en général 75-95 % du volume, ce qui rend ces matériaux ultralégers. La stabilité de la mousse métallique est inversement proportionnelle à sa densité, ainsi un matériau dense à 20 % est plus de deux fois plus robuste que le même matériau dense à 10 %.
Lorsque l’enveloppe 7 du réservoir de mousse métallique 3 cède ou se déchire, la substance chimique se transforme en mousse expansive qui s’étend et se répand dans les espaces libres à l’intérieur du pack batterie 1, comme dans l’espace 5 formé entre l’enveloppe 7 et les modules de batterie 2, par exemple. La mousse métallique 6 remplit alors au moins partiellement et de préférence complètement le carter 4 et chasse l’oxygène du pack batterie 1, comme illustré sur la
La illustre une vue schématique du pack batterie 1 après dispersion de la mousse métallique 6 dans le pack batterie 1.
Connaissant, le triangle du feu, il est connu d’agir sur l’un des trois éléments parmi le combustible, la chaleur ou l’oxygène pour ralentir ou arrêter un incendie.
L’invention permet de priver le feu d’oxygène et ainsi de ralentir ou d’arrêter l’incendie.
De préférence, la mousse métallique 6 et une mousse d’aluminium.
En général, les mousses métalliques 6 conservent certaines propriétés physiques de leur matériau de base. Les mousses à base de métal non inflammable restent non inflammables, ce qui permet de retarder la propagation d’un incendie à l’intérieur du pack batterie 1.
L’invention concerne également un procédé de retardement de la propagation d’un incendie dans un pack batterie 1 comprenant les étapes de :
- positionnement d’au moins un réservoir de mousse métallique 3 dans un carter du pack batterie 1 logeant au moins un module de batterie 2,
- libération d’une mousse métallique 6 par le réservoir de mousse métallique 3 sous l’effet d’une augmentation de température dans le pack batterie 1, et
- remplissage au moins partiel du carter 4 par la mousse métallique pour priver le module de batterie 2 d’oxygène.
Naturellement, l’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple. Il est entendu que l’homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention sans pour autant sortir du cadre de l’invention.
Claims (9)
- Pack batterie (1) destiné à alimenter un moteur électrique d’un véhicule mû au moins partiellement par de l’énergie électrique, le pack batterie (1) comprenant au moins un module de batterie (2) logé dans un carter (4), caractérisé en ce qu’il comprend au moins un réservoir de mousse métallique (3) positionné dans le carter (4), le réservoir de mousse métallique (3) étant configuré pour libérer de la mousse métallique dans le pack batterie (1) sous l’effet d’une augmentation de température, la mousse métallique remplissant au moins partiellement le carter (4).
- Pack batterie (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend plusieurs modules de batterie (2), le réservoir de mousse métallique (3) étant positionné entre deux modules de batterie (2).
- Pack batterie (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’il comprend plusieurs réservoirs de mousse métallique (3), chaque réservoir de mousse métallique (3) étant positionné entre deux modules de batterie (2).
- Pack batterie (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le réservoir de mousse métallique (3) comprend une substance chimique à base de métal apte à générer une mousse métallique (6) lorsqu’elle est libérée du réservoir de mousse métallique (3).
- Pack batterie (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la mousse métallique (6) est une mousse d’aluminium.
- Pack batterie (1) selon l’une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le réservoir de mousse métallique (3) comprend une enveloppe (7) contenant la substance chimique et configurée pour s’ouvrir à partir d’un seuil de température.
- Pack batterie (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le seuil de température est compris entre 800°C et 900°C.
- Véhicule mû au moins partiellement par de l’énergie électrique caractérisé en ce qu’il comprend un pack batterie (1) tel que défini selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.
- Procédé de retardement de la propagation d’un incendie dans un pack batterie (1) tel que défini selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu’il comprend les étapes de :
- positionnement d’au moins un réservoir de mousse métallique (3) dans un carter (4) du pack batterie (1) logeant au moins un module de batterie (2),
- libération d’une mousse métallique (6) par le réservoir de mousse métallique (3) sous l’effet d’une augmentation de température dans le pack batterie (1), et
- remplissage au moins partiel du carter (4) par la mousse métallique (6) pour priver le module de batterie (2) d’oxygène.
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