FR3139298A1 - Tuyau d’alimentation relie au circuit de refroidissement d’un vehicule electrique - Google Patents

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Marc Peru
Patricia Lembert
Richard Zeitouni
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Abstract

L'invention concerne un véhicule (2) mû au moins partiellement par de l’énergie électrique et comprenant un circuit de refroidissement de véhicule (6) et un pack batterie (1) comprenant un circuit de refroidissement de batterie (3) destiné à être relié au circuit de refroidissement de véhicule (6) pour refroidir le pack batterie (1). Le véhicule comprend un tuyau d’alimentation (5) comportant une première extrémité (7) reliée au circuit de refroidissement de batterie (3) et une deuxième extrémité (8) configurée pour recevoir un fluide externe au véhicule (2) afin d’alimenter le circuit de refroidissement de batterie (3) en fluide pour refroidir le pack batterie (1). Figure 1

Description

TUYAU D’ALIMENTATION RELIE AU CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT D’UN VEHICULE ELECTRIQUE Domaine technique de l’invention
L'invention concerne, de façon générale, le domaine technique des circuits de refroidissement de batterie 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).
 État de la technique antérieure
Les véhicules automobiles à traction ou propulsion électrique ou hybride, comportent un ou plusieurs modules de batteries 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.
Chaque module de batterie contient 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 d’emballement thermique qui se produisent lorsque des réactions exothermiques se déclenchent dans les cellules électrochimiques après un court-circuit par exemple. Les réactions exothermiques peuvent faire augmenter la température des cellules électrochimiques de l’ordre de 680°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.
De même, un choc sur le véhicule peut entraîner une déformation mécanique des cellules électrochimiques, provocant un emballement thermique puis un incendie du véhicule.
Pour éviter cet emballement thermique, le pack batterie comprend un circuit de refroidissement comportant un circuit de refroidissement relié à un circuit de refroidissement principal du véhicule, généralement placé à l’avant du pack batterie, c’est-à-dire du côté du bloc avant du véhicule.
La seule solution pour refroidir le pack batterie est de le noyer d’eau. Pour cela, les pompiers utilisent leur lance à eau.
Cependant, cela nécessite d’aménager un accès ou une canalisation à l’intérieur du pack batterie pour que l’eau refroidisse le cœur du pack batterie.
On connaît d’ailleurs le document KR102367529 qui décrit un dispositif pour véhicule électrique destiné à éteindre un incendie comprenant une entrée d’eau prévue sur le couvercle du bloc batterie et un tuyau d’eau pour l’extinction d’incendie prévu à l’extérieur du bloc batterie. Une extrémité du tuyau d’eau est connectée à l’entrée d’eau et l’autre extrémité est connectée à un tuyau d’incendie inséré dans la carrosserie du véhicule.
Cependant, ce type de solution entraine une évolution majeure de conception car il est nécessaire de modifier le carter du pack batteries et des pièces du véhicule.
De plus, cette solution nécessite d’évacuer les occupants du véhicule puis d’enlever la banquette de siège arrière, ce qui demande un temps d’intervention trop important.
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 et plus rapidement dans un pack batterie de véhicule mû au moins partiellement par de l’énergie électrique, tout en évitant un effort de conception du véhicule.
Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention, un véhicule mû au moins partiellement par de l’énergie électrique et comprenant un circuit de refroidissement de véhicule et un pack batterie comprenant un circuit de refroidissement de batterie destiné à être relié au circuit de refroidissement de véhicule pour refroidir le pack batterie. Le véhicule comprend un tuyau d’alimentation comportant une première extrémité reliée au circuit de refroidissement de batterie et une deuxième extrémité configurée pour recevoir un fluide externe au véhicule afin d’alimenter le circuit de refroidissement de batterie en fluide pour refroidir le pack batterie.
L’invention fournit ainsi une solution permettant de stopper ou de ralentir la propagation d’un incendie plus efficacement et plus rapidement dans un pack batterie d’un véhicule mû au moins partiellement par de l’énergie électrique.
L’invention fournit un gain de temps pour les pompiers et facilite leur intervention. Les pompiers peuvent intervenir dès le début de l’emballement thermique du pack batterie ou du moins au tout début de l’incendie pour raccorder leur lance à incendie rapidement au tuyau d’alimentation.
La solution est facilement adaptable à un pack batterie existant. En utilisant le circuit de refroidissement existant, il n’est même pas nécessaire de modifier le pack batterie existant, évitant un effort de conception du véhicule et donc permettant une économie importante (jusqu’à 30% du coût du véhicule).
En cas d’utilisation d’une nouvelle technologie de pack batterie ultérieurement, comme un pack batterie à base de cellules polymère solides plus stables, il suffit de retirer le tuyau d’alimentation, sans modifier la conception du pack batterie.
L’invention génère un gain de sureté de fonctionnement de la batterie et permet d’augmenter sa durée de vie.
Elle améliore la sécurité des occupants et retarde l’emballement thermique dans le cas où le véhicule subi un choc violent endommageant le pack batterie ou dans le cas d’un court-circuit dans le pack batterie.
Selon un mode de réalisation, la première extrémité du tuyau d’alimentation est connectée au circuit de refroidissement de batterie par un raccord en T.
Selon un autre mode de réalisation, le tuyau d’alimentation est connecté à une valve anti-retour destinée à s’ouvrir lorsque le fluide externe est envoyé dans le tuyau d’alimentation.
Selon un autre mode de réalisation, la valve anti-retour est positionnée en regard du raccord en T, entre la première extrémité et le raccord en T.
Selon un autre mode de réalisation, la deuxième extrémité du tuyau d’alimentation comprend un embout de fixation destiné à être connecté à une lance d’incendie.
Ceci permet une connexion rapide à une lance d’incendie.
Selon un autre mode de réalisation, le circuit de refroidissement de batterie est relié au circuit de refroidissement de véhicule par un circuit de refroidissement intermédiaire comprenant un conduit d’entrée de fluide et un conduit de sortie de fluide. La première extrémité du tuyau d’alimentation est reliée au conduit d’entrée de fluide.
Selon un autre mode de réalisation, le véhicule comprend un bloc avant. Le tuyau d’alimentation est positionné dans le bloc avant.
Selon un autre mode de réalisation, la deuxième extrémité du tuyau d’alimentation débouche à l’extérieur du véhicule par une grille d’auvent du véhicule positionnée entre une extrémité arrière d’un capot du véhicule et une vitre avant du véhicule.
L’embout de fixation est facilement accessible pour être raccordé à une lance à incendie, tout en étant discret, sans porter préjudice à l’esthétique du véhicule.
Selon un autre mode de réalisation, le véhicule comprend un bloc arrière. Le tuyau d’alimentation est positionné dans le bloc arrière.
Selon un autre mode de réalisation, le tuyau d’alimentation est un tuyau extensible replié à l’intérieur du véhicule lorsqu’il n’est pas utilisé. Le tuyau d’alimentation est apte à être déplié partiellement à l’extérieur du véhicule pour être connecté à une source d’alimentation en fluide externe.
Cette solution permet aux pompiers de raccorder leur lance à incendie à une distance suffisamment éloignée du véhicule afin d’éviter d’être blessés par un incendie.
 Brève description des figures
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 du dessous d’un véhicule comprenant un pack batterie muni d’un circuit de refroidissement de batterie ;
  • : une vue schématique d’un tuyau d’alimentation ;
  • : une vue schématique d’une valve anti-retour à soupape en position ouverte ;
  • : une vue schématique d’une valve anti-retour à déchirement en position fermée ;
  • : une vue schématique d’une valve anti-retour à déchirement en position ouverte ;
  • : une vue schématique d’un tuyau d’alimentation positionné dans un bloc avant du véhicule ;
  • : une vue schématique du tuyau d’alimentation de la débouchant par un auvent ;
  • : une vue schématique du tuyau d’alimentation de la débouchant par une aile du véhicule ;
  • : une vue schématique d’un tuyau d’alimentation positionné dans un bloc arrière du véhicule ;
  • : une vue schématique plus détaillé du passage du tuyau d’alimentation de la ;
  • : une vue schématique d’un tuyau d’alimentation extensible replié à l’intérieur du véhicule ;
  • : une vue schématique du tuyau d’alimentation extensible de la déplié à l’extérieur du véhicule.
Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.
Description détaillée d’un mode de réalisation
La illustre une vue schématique d’un véhicule 2 mû au moins partiellement par de l’énergie électrique comprenant un pack batterie 1 destiné à alimenter un moteur électrique.
Le pack batterie 1 comprend au moins un module de batterie logé dans un carter 18.
Chaque module de batterie 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 sont alignés ou empilés.
Le véhicule 2 comprend un bloc avant 12 positionné à l’avant du véhicule 2 et un bloc arrière 17 positionné à l’arrière du véhicule 2. Les notion « avant » et « arrière » sont définies par rapport à la direction d’avancement normale du véhicule 2. Le bloc avant 12 comprend habituellement un moteur électrique et le bloc arrière 17 comprend un coffre 38, également appelé coffre de rangement.
Le pack batterie 1 comprend un circuit de refroidissement de batterie 3, pour refroidir le ou les modules de batterie, qui est relié à un circuit de refroidissement de véhicule 6 par un circuit de refroidissement intermédiaire 4. Le circuit de refroidissement de véhicule 6 comprend, entre autres, un radiateur positionné à l’avant du bloc avant du véhicule 2.
Le circuit de refroidissement intermédiaire 4 comprend un conduit d’entrée de fluide 22, par lequel rentre le fluide de refroidissement et un conduit de sortie de fluide 23 par lequel ressort le fluide de refroidissement.
Le circuit de refroidissement intermédiaire 4 est connecté au circuit de refroidissement de véhicule 6 par le conduit d’entrée de fluide 22 et le conduit de sortie de fluide 23.
Le circuit de refroidissement intermédiaire 4 comprend une pompe 19 permettant de faire circuler le fluide de refroidissement dans le circuit de refroidissement de batterie 3 depuis le circuit de refroidissement de véhicule 6. La pompe 19 est reliée au conduit d’entrée de fluide 22.
Le circuit de refroidissement de batterie 3 comprend une entrée par laquelle rentre le fluide de refroidissement qui est reliée au conduit d’entrée de fluide 22 et une sortie par laquelle ressort le fluide de refroidissement qui est reliée au conduit de sortie de fluide 23.
Selon l’invention, le véhicule 2 comprend un tuyau d’alimentation 5 relié au circuit de refroidissement de batterie 3.
Le tuyau d’alimentation 5 peut être rigide, semi-rigide ou de préférence flexible. Le tuyau d’alimentation 5 peut être en polymère.
Le tuyau d’alimentation 5 comporte une première extrémité 7 connectée au conduit d’entrée de fluide 22 du circuit de refroidissement intermédiaire 4 et une deuxième extrémité 8 configurée pour pouvoir être connectée à une source d’alimentation en fluide externe afin d’alimenter le circuit de refroidissement de batterie 3 en fluide pour refroidir le ou les modules de batterie du pack batterie 1.
Le fluide externe est de préférence de l’eau provenant d’une lance à incendie.
La première extrémité 7 du tuyau d’alimentation 5 est reliée au conduit d’entrée de fluide, entre le circuit de refroidissement de véhicule 6 et la pompe 19.
Comme illustré sur la , la première extrémité 7 du tuyau d’alimentation 5 est connectée au circuit de refroidissement intermédiaire 4 par un raccord en T 9 comprenant une première voie 20 connectée à une première portion 40 du conduit d’entrée de fluide 22, une deuxième voie 21 connectée à une deuxième portion 41 du conduit d’entrée de fluide 22 et une troisième voie 24 connectée à la première extrémité 7 du tuyau d’alimentation 5.
Le tuyau d’alimentation 5 est relié à une valve anti-retour 10 destinée à s’ouvrir lorsque le fluide externe est envoyé dans le tuyau d’alimentation 5.
De préférence, la valve anti-retour 10 est positionnée en regard du raccord en T 9, entre la première extrémité 7 et le raccord en T 9.
La valve anti-retour 10 peut être une valve à soupape 26a comprenant une soupape 25 qui ferme un passage 42 si un seuil de pression dans le tuyau d’alimentation 5 n’est pas atteint ou qui ouvre le passage 42 lorsque le seuil de pression est suffisamment élevé pour déplacer la soupape 25 vers la troisième voie 24 du raccord en T 9 et créer une ouverture dans la valve anti-retour 10 permettant le passage du fluide externe du raccord en T 9 vers le circuit de refroidissement de batterie 3, comme illustré sur la .
La pression dans le tuyau d’alimentation 5 doit être supérieure à la pression à l’intérieur du circuit de refroidissement de batterie 3 pour déplacer la soupape 25.
Ainsi, le fluide externe sous pression injecté à travers la deuxième extrémité 8 est envoyé dans le circuit de refroidissement de batterie 3 pour refroidir le pack batterie 1.
Lorsque la soupape 25 est fermée, le fluide de refroidissement à l’intérieur du circuit de refroidissement de batterie 3 et du circuit de refroidissement intermédiaire 4 ne peut pas pénétrer dans le tuyau d’alimentation 5.
Selon une variante, la valve anti-retour 10 peut être une valve déchirable 26b qui se déchire à partir d’un seuil de pression atteint.
La illustre la valve déchirable 26b comprenant un obturateur 27 bouchant ou fermant un canal 28 de la valve déchirable 26b lorsqu’aucun fluide externe n’est envoyé dans le tuyau d’alimentation 5.
La illustre la valve déchirable 26b avec l’obturateur 27 déchiré lorsqu’un fluide externe est envoyé dans le tuyau d’alimentation 5 avec une pression supérieure à la pression à l’intérieur du circuit de refroidissement de batterie 3.
D’autres types de valve anti-retour 10 sont utilisables.
La deuxième extrémité 8 du tuyau d’alimentation 5 comprend un embout de fixation 11 destiné à être connecté à une lance d’incendie de pompier comprenant un embout de lance. L’embout de fixation 11 peut être un embout de fixation rapide.
Pour envoyer de l’eau sous pression dans le circuit de refroidissement de batterie 3, l’embout de lance est connecté rapidement à l’embout de fixation 11.
Selon une variante représentée sur les figures 1 et 6, le tuyau d’alimentation 5 est positionné dans le bloc avant 12 du véhicule 2.
Comme illustré sur la , le tuyau d’alimentation 5 traverse un premier orifice 29 puis un deuxième orifice 30 positionnés à l’arrière du bloc avant 12. Ces orifices 29, 30 sont initialement présents dans un véhicule classique sans tuyau d’alimentation 5.
Comme illustré sur la , la deuxième extrémité 8 du tuyau d’alimentation 5 débouche à l’extérieur du véhicule 2 par une grille d’auvent 13 du véhicule 2 positionnée entre une extrémité arrière 14 d’un capot 15 du véhicule et une vitre avant 16 du véhicule 2.
L’embout de fixation 11 est facilement accessible pour être raccordé à une lance à incendie, tout en étant discret, sans porter préjudice à l’esthétique du véhicule 3.
La illustre une variante dans laquelle la deuxième extrémité 8 du tuyau d’alimentation 5 débouche à l’extérieur du véhicule 2 par une ouverture 31 réalisée sur une aile avant 32 du véhicule 2.
Selon une autre variante, le tuyau d’alimentation 5 est positionné dans le bloc arrière 17 du véhicule 2, comme illustré sur la .
La première extrémité 7 du tuyau d’alimentation 5 est connectée à l’arrière du circuit de refroidissement de batterie 3. Une découpe 33 est prévue dans un bord tombé 34 d’un passage de roue arrière 35, comme illustré sur la .
Le tuyau d’alimentation 5 longe ensuite le passage de roue arrière 35, comme illustrée sur la .
La deuxième extrémité 8 du tuyau d’alimentation 5 débouche à l’extérieur du véhicule 2 par une cavité 36 initialement dédiée à une prise de recharge du pack batterie 1. La deuxième extrémité 8 du tuyau d’alimentation 5 et l’embout de fixation 11 sont contigus à la prise de recharge et logés dans la même cavité 36.
Selon une autre variante illustrée sur les figures 11 et 12, la première extrémité 7 du tuyau d’alimentation 5 est connectée à l’arrière du circuit de refroidissement 4. Le tuyau d’alimentation 5 traverse ensuite un passage 37 formé dans un corps creux de renfort 39 du bloc arrière 17. La deuxième extrémité 8 du tuyau d’alimentation 5 débouche à l’intérieur du véhicule 2, au-dessus du passage de roue arrière 35 et du corps creux de renfort 39, dans le coffre 38 du véhicule 2. Le tuyau d’alimentation 5 est masqué à l’intérieur du corps creux de renfort 39.
Les figures 11 et 12 illustrent une variante dans laquelle le tuyau d’alimentation 5 est un tuyau extensible pouvant être replié à l’intérieur du véhicule 2 lorsqu’il n’est pas utilisé ( ) ou déplié à l’extérieur du véhicule 2 pour être connecté à une source d’alimentation en fluide externe ( ).
Plus précisément, le tuyau d’alimentation 5 est replié à l’intérieur du passage 37 du véhicule 2 qui longe le coffre 38. La deuxième extrémité 8 du tuyau d’alimentation 5 et l’embout de fixation 11 sont accessibles depuis le coffre 38.
Lorsqu’il est replié, le tuyau d’alimentation 5 peut former une succession de boucles 43.
Lorsqu’il est déplié, le tuyau d’alimentation 5 présente une longueur suffisante pour s’étendre hors du coffre 38 et être facilement connecté à une lance d’incendie.
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 (10)

  1. Véhicule (2) mû au moins partiellement par de l’énergie électrique et comprenant un circuit de refroidissement de véhicule (6) et un pack batterie (1) comprenant un circuit de refroidissement de batterie (3) destiné à être relié au circuit de refroidissement de véhicule (6) pour refroidir le pack batterie (1), caractérisé en ce qu’il comprend un tuyau d’alimentation (5) comportant une première extrémité (7) reliée au circuit de refroidissement de batterie (3) et une deuxième extrémité (8) configurée pour recevoir un fluide externe au véhicule (2) afin d’alimenter le circuit de refroidissement de batterie (3) en fluide pour refroidir le pack batterie (1).
  2. Véhicule (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première extrémité (7) du tuyau d’alimentation (5) est connectée au circuit de refroidissement de batterie (3) par un raccord en T (9).
  3. Véhicule (2) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tuyau d’alimentation (5) est connecté à une valve anti-retour (10) destinée à s’ouvrir lorsque le fluide externe est envoyé dans le tuyau d’alimentation (5).
  4. Véhicule (2) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la valve anti-retour (10) est positionnée en regard du raccord en T (9), entre la première extrémité (7) et le raccord en T (9).
  5. Véhicule (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la deuxième extrémité (8) du tuyau d’alimentation (5) comprend un embout de fixation (11) destiné à être connecté à une lance d’incendie.
  6. Véhicule (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le circuit de refroidissement de batterie (3) est relié au circuit de refroidissement de véhicule (6) par un circuit de refroidissement intermédiaire (4) comprenant un conduit d’entrée de fluide (22) et un conduit de sortie de fluide (23), la première extrémité (7) du tuyau d’alimentation (5) étant reliée au conduit d’entrée de fluide (22).
  7. Véhicule (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il comprend un bloc avant (12), le tuyau d’alimentation (5) étant positionné dans le bloc avant (12).
  8. Véhicule (2) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la deuxième extrémité (8) du tuyau d’alimentation (5) débouche à l’extérieur du véhicule (2) par une grille d’auvent (13) du véhicule (2) positionnée entre une extrémité arrière (14) d’un capot (15) du véhicule (2) et une vitre avant (16) du véhicule (2).
  9. Véhicule (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il comprend un bloc arrière (17), le tuyau d’alimentation (5) étant positionné dans le bloc arrière (17).
  10. Véhicule (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le tuyau d’alimentation (5) est un tuyau extensible replié à l’intérieur du véhicule (2) lorsqu’il n’est pas utilisé, le tuyau d’alimentation (5) étant apte à être déplié partiellement à l’extérieur du véhicule (2) pour être connecté à une source d’alimentation en fluide externe.
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Citations (6)

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