WO2020182953A1 - Boîtier pour une batterie et procédé d'introduction d'un fluide d'extinction dans un tel boîtier - Google Patents

Boîtier pour une batterie et procédé d'introduction d'un fluide d'extinction dans un tel boîtier Download PDF

Info

Publication number
WO2020182953A1
WO2020182953A1 PCT/EP2020/056683 EP2020056683W WO2020182953A1 WO 2020182953 A1 WO2020182953 A1 WO 2020182953A1 EP 2020056683 W EP2020056683 W EP 2020056683W WO 2020182953 A1 WO2020182953 A1 WO 2020182953A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
housing
rupture
battery
casing
cap
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/056683
Other languages
English (en)
Inventor
Aurelie Debart
Mathieu Legrand
Masato Origuchi
Natalie RAT
Original Assignee
Renault S.A.S
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault S.A.S filed Critical Renault S.A.S
Priority to US17/438,233 priority Critical patent/US11916259B2/en
Priority to EP20709224.8A priority patent/EP3939101A1/fr
Priority to KR1020217033052A priority patent/KR20210138062A/ko
Priority to JP2021552129A priority patent/JP2022522831A/ja
Priority to CN202080020659.7A priority patent/CN113557629A/zh
Publication of WO2020182953A1 publication Critical patent/WO2020182953A1/fr

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/16—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in electrical installations, e.g. cableways
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/148—Lids or covers characterised by their shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/155—Lids or covers characterised by the material
    • H01M50/157—Inorganic material
    • H01M50/159—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/202—Casings or frames around the primary casing of a single cell or a single battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/609—Arrangements or processes for filling with liquid, e.g. electrolytes
    • H01M50/627—Filling ports
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/609—Arrangements or processes for filling with liquid, e.g. electrolytes
    • H01M50/627—Filling ports
    • H01M50/636—Closing or sealing filling ports, e.g. using lids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/20—Pressure-sensitive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • TITLE Housing for a battery and method of introducing an extinguishing fluid into such a housing.
  • the invention relates to a housing for a battery.
  • the invention also relates to a battery pack comprising such a housing.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising such a housing.
  • the invention also relates to a method of manufacturing such a housing.
  • the invention relates to a method of introducing an extinguishing fluid into such a housing.
  • Certain motor vehicles in particular vehicles with electric or hybrid engines, include a power supply battery for supplying electric energy to the electric motor, in particular the drive.
  • a power supply battery for an electric or hybrid motor vehicle is, for example, of the Lithium-ion (Li-ion) type.
  • a battery comprises electrochemical cells comprising an electrolyte.
  • Such a battery generally comprises several battery modules or sets of electrochemical cells. The battery is surrounded by a case.
  • electric or hybrid powertrains can catch fire, especially in the event of a vehicle fire, for example following a road accident or an act of vandalism, or very highly improbably following an internal failure of the battery.
  • the very strong heat release near the battery can trigger a thermal runaway phenomenon inside the electrochemical cells.
  • electrochemical cells can emit toxic and flammable liquids and / or gases.
  • Document FR2987701 discloses a device for filling a traction battery of an electric or hybrid motor vehicle by the fire brigade, which makes it possible to introduce an extinguishing fluid into the battery as soon as the hatch closure means have been removed or melted.
  • the opening of the shutter shutter means is often carried out under the effect of heat without being able to precisely control the opening moment.
  • being able to precisely control the opening instant can be useful in certain situations to prevent premature opening, leading to the entry of smoke and fire into the passenger compartment, which are no longer confined in the battery.
  • the aim of the invention is to provide a housing for a battery and a method of introducing an extinguishing fluid into such a housing which overcomes the above drawbacks and improves the devices and methods for extinguishing fire.
  • a battery known from the prior art a battery known from the prior art.
  • the invention makes it possible to produce a housing for a battery of a motor vehicle and a method for introducing an extinguishing fluid into such a housing making it possible to preserve the safety of the passengers of the vehicle by preventing entry. smoke and fire in the passenger compartment as long as possible, and by withstanding the high temperatures resulting from a battery fire.
  • a housing for a battery comprises a casing and at least one rupture device provided with a rupture cover, the rupture device being mounted at the location of an opening made in the envelope, the rupture seal being configured to rupture when an overpressure is exerted on its external surface located on the external side of the housing.
  • the rupture cap may be concave on the inside of the case and convex on the outside of the case.
  • the rupture cap for example, has the shape of a disc.
  • the rupture cap is for example steel, for example type 316 stainless steel.
  • the rupture device may further comprise an internal support and an external support, the rupture membrane being interposed between the internal support and the external support, the internal support being disposed against a peripheral portion of the internal surface of the sealing membrane. rupture and the outer support being disposed against a peripheral portion of the outer surface of the rupture cover, the internal support and the outer support being perforated so as to expose a central portion of the rupture cover.
  • the internal support is for example made of steel, for example of type 316 stainless steel.
  • the external support is for example made of steel, for example of type 316 stainless steel.
  • the housing may further include a means for fixing the breaking device to the casing of the housing.
  • the fixing means may comprise a fixing piece obtained by a stamping-type process.
  • Said fixing part is for example made of steel, for example of steel of DX56 type.
  • the housing may further include a seal, in particular of the O-ring type, intended to be disposed between said fixing part and the casing of the housing.
  • the fixing means may further comprise, for fixing the fixing part to the casing of the housing:
  • At least one fastening system comprising a stud and a nut, for example a sealed fastening system of the RIVKLE type; or
  • the invention also relates to a battery pack, in particular for supplying power to an electric or hybrid motor vehicle, comprising a housing as defined above.
  • the invention also relates to a motor vehicle, in particular with an electric or hybrid engine, comprising a power supply battery pack as defined above or a box as defined above.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a housing as defined above, comprising a welding step, in particular by laser, of the internal support and the external support on the rupture cap of the rupture device.
  • the process may include:
  • the invention finally relates to a method of introducing an extinguishing fluid into a housing as defined above, comprising a step of applying an overpressure on the rupture device so as to cause the rupture of the seal. a break.
  • the overpressure can be achieved by a force exerted by water ejected from a fire hose and directed towards the rupture device.
  • Fig. 1 is a perspective and sectional view showing part of an embodiment of a housing for a battery.
  • Fig. 2 is a top view showing part of an embodiment of a housing for a battery.
  • the invention proposes to provide the housing of a battery with a rupture seal configured to rupture when an overpressure is exerted on its surface located on the outer side of the housing.
  • the invention makes it possible, in the event of a battery fire, to use a force exerted by water ejected from a fire hose and directed towards the rupture cap to break it and introduce an extinguishing fluid inside the case.
  • the housing 1 is intended to surround and / or serve as a casing, in particular as a protection, for a battery.
  • a battery is for example a power supply battery of an electric or hybrid motor vehicle.
  • Such a battery is for example of the Lithium-ion (Li-ion) type.
  • battery is meant a battery or a set of battery modules.
  • battery pack an assembly comprising a housing and at least one battery disposed inside the housing.
  • internal surface or wall is meant a surface or wall located, or facing, inside the housing 1.
  • outer surface or wall is meant a surface or wall located outside the housing 1.
  • normal use or “normal use” of the housing 1 is meant use or use of the housing 1 in the absence of fire or fire, especially in normal operation of a battery.
  • the housing 1 comprises a casing 2, or casing.
  • the casing 2 is for example the upper casing of a battery.
  • the housing 1 comprises a breaking device 5 intended to be mounted at the location of an opening 3 made in the casing 2.
  • the rupture device 5 In normal use of the housing 1, the rupture device 5 is intended to seal or hermetically close the opening 3 of the casing 2. In the event of fire, the rupture device 5 is intended to rupture, in a controlled manner. and at a well-chosen moment, under the effect of a force exerted by an extinguishing fluid, in particular water, ejected from a fire hose, which makes it possible to release the opening 3 and to introduce the extinguishing fluid inside the housing 1.
  • the opening 3 can be circular in shape. Other shapes could also be provided for the opening 3, for example oblong or rectangular.
  • the diameter of the opening 3 can be chosen so as to correspond substantially to the diameter of the water jet of a fire hose.
  • the casing 2 has a portion 4 in the form of a chimney at the location of the opening 3.
  • the portion 4 is preferably substantially perpendicular to the surface of the portion of the casing 2 from which it s' extends.
  • the rupture device 5 comprises a rupture cap 7.
  • the rupture cap 7 comprises an internal surface 6 facing the interior of the housing 1 or located on the interior side of the housing 1.
  • the rupture cap 7 comprises an external surface 8 opposite the internal surface 6.
  • the external surface 8 of the rupture membrane 7 is located on the outside of the housing 1.
  • the rupture cover 7 In normal use of the housing 1, the rupture cover 7 is intended to close the opening 3.
  • the rupture cover 7 also corresponds to the portion of the rupture device 5 intended, in the event of fire, to break, to controlled manner and at a well chosen moment, under the effect of overpressure exerted on its outer surface 8 located on the outer side of the housing.
  • the rupture cap 7 is configured to rupture when an overpressure is exerted on its outer surface 8 located on the outer side of the housing.
  • the rupture cap 7 has, for example, the shape of a disc.
  • disc is meant a flat disc or a domed disc.
  • the rupture cap 7 has the shape of a dome.
  • the rupture cap 7 is of concave shape on the inside of the case 1 and of convex shape on the outside of the case 1.
  • the rupture cap 7 is mounted so as to rupture when an overpressure is exerted on its external surface 8.
  • a material resistant to high temperatures resulting from a fire in a battery will be chosen.
  • the rupture cap 7 is for example made of stainless steel, for example of type 316 stainless steel.
  • the diameter of the rupture cap 7 is for example between 25 mm and 200 mm.
  • the thickness of the rupture cap 7 is for example between 1 micrometer and 10 mm.
  • diameter of the rupture cover 7 is meant the dimension of the internal 6 and external 8 surfaces.
  • thickness of the rupture cover 7 is meant the dimension of the rupture cover 7 in a direction substantially perpendicular to the surfaces. internal 6 and external 8.
  • the material (s) and the dimensions of the rupture cover 7 will in particular be chosen so that the rupture cover 7 can break in the event of a force exerted on the external surface 8 of the cover rupture 7 by the water jet from a fire hose of firefighters, corresponding for example to a pressure of the order of 6 bars at the level of the fire truck.
  • the rupture cap 7 may be made of stainless steel, and have a diameter of the order of 60 mm and a thickness of the order of 5 micrometers, and be calibrated to rupture or open under a pressure of the order of 700 mBar, that is to say when the difference between the pressure external to the housing and the pressure internal to the housing exceeds a threshold of the order of 700 mBar.
  • the rupture cap 7 comprises at least one groove 20, called median, and / or at least one groove 22, called
  • the grooves 20, 22 correspond to lines of weakness of the rupture cap 7.
  • the rupture membrane 7 is intended in particular to fracture or to break along the groove or grooves 20, 22.
  • the groove 22 is for example a groove along the periphery or the periphery of the rupture cap 7.
  • the groove 20 extends for example substantially along a middle portion of the rupture cover 7, between two diametrically opposed points of the periphery or close to the periphery of the rupture cover 7.
  • a middle groove 20 extends between two diametrically opposed points of a peripheral groove 22.
  • the rupture device 5 may further comprise an internal support 9 and an external support 1 1, the rupture seal 7 being interposed between the internal support 9 and the external support 1 1.
  • the internal support 9 is disposed against a peripheral portion or edge or periphery of the internal surface 6 of the rupture seal 7.
  • the external support 1 1 is disposed against a peripheral portion or edge or periphery of the external surface 8 of the rupture operculum 7.
  • the internal support 9 and the external support 11 of the rupture device 5 are preferably perforated so as to expose a central portion of the rupture cap 7 and to allow the introduction of an extinguishing fluid inside of the housing 1 once the rupture cover 7 has been fractured.
  • the internal support 9 is for example of annular shape.
  • the outer support 1 1 preferably has a central opening for directly exposing a central portion of the rupture cap 7 to a pressurized extinguishing fluid, in case of fire.
  • the outer support 1 1 of the breaking device 5 has for example a chimney shape.
  • the exposed portion of the rupture cap 7 is intended to rupture when an excess pressure exerted by an extinguishing fluid on its surface external 8 has a predetermined threshold or minimum value.
  • the predetermined threshold or minimum value of the overpressure can be chosen according to the application, the opening means available and the internal backpressure to which the device must withstand. According to an exemplary embodiment, the predetermined threshold or minimum value of the overpressure may be of the order of 700 mBar.
  • the internal support 9 and the external support 1 1 are fixed in a hermetic or leaktight manner on either side of the rupture cover 7.
  • the rupture device 5, comprising the rupture cover 7 and the internal 9 and external 1 1 supports has a confinement function, in particular of fluids, inside the housing 1.
  • the internal support 9 and the external support 1 1 are for example made of the same material, for example in the same material as the rupture cap 7.
  • the internal support 9 and the external support 1 1 will be chosen one (or more) material (s) resistant to high temperatures resulting from a battery fire and having electromagnetic shielding properties.
  • the internal support 9 and the external support 1 1 are for example stainless steel, for example stainless steel 316 type.
  • the housing 1 may further include a means for fixing the breaking device 5 on the casing 2.
  • the fixing means comprises for example a fixing part 13.
  • the fixing part 13 is for example obtained by a stamping-type process.
  • the fixing part 13 is intended in particular to ensure the seal between the breaking device 5 and the casing 2 of the housing 1.
  • the shape of the fixing part 13 can be
  • the fixing part 13 is disposed against the outer surface of the chimney 4.
  • the fixing part 13 is for example annular in shape.
  • the shape of the fixing part 13 can be any shape of the fixing part 13.
  • the seal 15 is arranged between the fastener 13 and the chimney 4 of the casing 2 .
  • the seal 15 is for example an O-ring.
  • the seal 15 is for example ethylene-propylene-diene monomer, commonly referred to by the acronym EPDM, or
  • the breaking device 5 and the fixing part 13 make it possible in particular to close the opening 3 of the casing 2 of the housing 1 in a hermetic manner, in use or normal use of the housing 1.
  • the fixing part 13 is for example made of steel, for example of steel of the DX56 type.
  • the fixing part 13 can be mounted via a system comprising at least one welded stud and a nut, for example via a sealed system of the RIVKLE type, or else via one or more screws 17, depending on the possibilities, on the casing 2 housing 1.
  • a stud is for example welded to the fastening part 13 or directly integrated into the housing 1.
  • An advantage of a housing of the type described above is linked to the fact that the breaking device 5 forms, in normal use of the housing 1, an effective electromagnetic shielding which is simple to use.
  • the breaking device 5 makes it possible to access the interior of the housing 1 in the event of a fire while playing an insulating role against electromagnetic disturbances emitted or suffered by the internal elements of the housing 1 in normal use.
  • the invention also relates to a battery pack 30 comprising a housing 1 of the type described above.
  • the battery pack 30 further comprises for example at least one battery, in particular for supplying power to an electric or hybrid motor vehicle.
  • the invention further relates to a motor vehicle 40, in particular with an electric or hybrid engine, comprising a housing 1 of the type described above or a battery pack 30 of the type described above.
  • Another advantage of a box of the type of that described above lies in the fact that it makes it possible, in the event of a battery fire, to prevent smoke and fire from entering the passenger compartment by resistant to
  • a box of the type of that described above makes it possible, for example, to prevent smoke and fire from entering the passenger compartment for at least 5 minutes after detection of thermal runaway of a battery. This allows passengers to exit or be extracted from the vehicle before smoke and fire enter the passenger compartment.
  • a housing of the type described above resides in the fact that it makes it possible to provide an effective device for introducing an extinguishing fluid into a housing of a battery, useful for firefighters in case of fire, while improving the efficiency of the electromagnetic shielding in normal use, compared to the fire extinguishing devices of a battery known from the prior art.
  • An opening 3 is formed in the casing 2 of the housing 1, in particular by drilling.
  • the internal support 9 and the external support 11 are fixed on either side of the rupture cap 7 of the rupture device 5, for example by welding, in particular by a laser-type process.
  • An advantage associated with a welding step, in particular by laser, of the internal support 9 and of the external support 1 1 on the rupture cover 7 of the rupture device 5 lies in the fact that the internal supports 9 and external 1 1 are fixed tightly to the rupture cap 7.
  • the fixing part 13 is fixed for example by welding, in particular by a laser type process, on the breaking device 5, comprising the assembly of the rupture cap 7 and the internal 9 and external supports 1 1.
  • a paint deposition for example by electrophoresis, in particular by cataphoresis or cationic electrodeposition, can be carried out at least on the fixing part 13, and optionally on the breaking device 5.
  • a cataphoresis step is particularly advantageous in the case where the fixing part 13 is made of steel of the DX56 type.
  • a paint deposition for example by electrophoresis, in particular by cataphoresis or cationic electrodeposition, can also be carried out on at least part of the breaking device 5, for example simultaneously with the deposition on the fixing part 13.
  • An advantage of a method of manufacturing a housing for a battery of the type described above is that it is simple to implement and has a reduced cost.
  • the invention proposes a method making it possible, in the event of a battery fire, to use the force exerted by the jet of a fire hose to cause the rupture of the rupture cap 7 of the rupture device 5 and thus release the opening 3 of the casing 2 of the housing 1. This results in the release of direct access to the interior of the box 1 so that the firefighters can fill the box 1 with an extinguishing fluid, in particular water, and "flood" the battery to extinguish the fire. .
  • the method comprises a step of applying an overpressure on the rupture device 5 so as to cause the rupture of the rupture membrane 7.
  • the overpressure is for example obtained by a force exerted by water ejected from a fire hose and directed towards the rupture device 5.
  • the exposed portion of the rupture cap 7 breaks when the pressure of the extinguishing fluid has a threshold or minimum value
  • the predetermined threshold or minimum value of the overpressure can be chosen according to the application, the means of openings available and the internal backpressure to which the device must withstand. According to an exemplary embodiment, the predetermined threshold or minimum value of the overpressure may be of the order of 700 mBar.
  • the rupture cap 7 which has ruptured makes it possible to release at least a portion of the opening 3, which allows the introduction of the extinguishing fluid into the housing 1.
  • the extinguishing fluid can be introduced into the housing 1 as soon as the rupture cap 7, which formed the means of sealing the opening 3 of the casing 2 of the housing 1, has been broken.
  • a pressure is exerted by the extinguishing fluid on the outer surface 8, of convex shape, of the rupture cover 7.
  • the rupture cover 7 breaks or tears or is fractured under the effect of its reversal, as described in document EP1710479.
  • the rupture cap 7, of convex shape turns over under the effect of the pressure and tears along a pre-weakened line in contact with a cutting element.
  • Other variants exist, in particular by simple calibration of the thickness of the rupture seal to resist a predefined pressure, and could be used.
  • An advantage of a method of introducing an extinguishing fluid into a housing for a battery of the type described above is that firefighters can extinguish a fire from a battery while remaining at a safe distance. certain distance from the vehicle or the box. As a result, the intervention of the fire brigade is less risky.
  • Another advantage of a method of introducing an extinguishing fluid of the type described above lies in the fact that it makes it possible to use the force exerted by a jet of water from a lance to fire in its most commonly used state, for example corresponding to a pressure of the order of 6 bars at the level of the fire engine.
  • a water jet from a fire hose with such pressure is commonly used by firefighters around the world. The result is that such a method does not require any particular arrangement of the firefighters' equipment.
  • Another advantage of a method for introducing an extinguishing fluid of the type described above lies in the fact that the release of the opening 3 of the casing 2 of the housing 1 is carried out in a controlled manner. . Such control of the instant of release of the opening helps prevent the entry into the passenger compartment of smoke and / or fire confined in the battery, before any passengers have been able to exit the vehicle.
  • a case 1 comprising a breaking device 5 has been described in relation to FIGS. 1 and 2.
  • breaking devices 5, and several associated openings 3, could be provided for the same case 1. This would make it possible to optimize rapid and simple access for firefighters to at least one breaking device 5, for example in the event of a road accident.
  • a box 1 for a battery of the type described above could also include other devices, called “Fireman Access” devices, making it possible to give access to the interior of the box 1 for the introduction of batteries.
  • “Fireman Access” devices designate both the concept of rupture cover presented here and devices comprising a heat-fusible zone, in particular arranged on the side of the interface with the vehicle chassis.
  • a housing 1 has been described in relation with FIGS. 1 and 2, in particular intended to surround a power supply battery for a motor vehicle, in particular a lithium-ion (Li-ion) type battery.
  • a power supply battery for a motor vehicle in particular a lithium-ion (Li-ion) type battery.
  • a box 1 could be used for all applications comprising a battery with a flammable electrolyte, in particular in the automotive, stationary energy storage and aviation fields.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)

Abstract

Boîtier (1) pour une batterie, comprenant une enveloppe (2) et au moins un dispositif de rupture (5) muni d'un opercule de rupture (7), le dispositif de rupture étant monté à l'emplacement d'une ouverture (3) ménagée dans l'enveloppe, l'opercule de rupture (7) étant configuré pour rompre lorsqu'une surpression s'exerce sur sa surface externe (8) située du côté extérieur du boîtier.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Boîtier pour une batterie et procédé d’introduction d’un fluide d’extinction dans un tel boîtier.
L’invention concerne un boîtier pour une batterie. L’invention porte aussi sur un pack batterie comprenant un tel boîtier. L’invention porte encore sur un véhicule automobile comprenant un tel boîtier. L’invention porte également sur un procédé de fabrication d’un tel boîtier. L’invention porte enfin sur procédé d’introduction d’un fluide d’extinction dans un tel boîtier.
Certains véhicules automobiles, notamment les véhicules à motorisation électrique ou hybride, comprennent une batterie d’alimentation de puissance pour alimenter en énergie électrique le moteur électrique, notamment d’entraînement.
Une batterie d’alimentation de puissance d’un véhicule à motorisation électrique ou hybride est par exemple de type Lithium-ion (Li-ion). Une telle batterie comprend des cellules électrochimiques comprenant un électrolyte. Une telle batterie comprend généralement plusieurs modules batterie ou ensembles de cellules électrochimiques. La batterie est entourée par un boîtier.
De telles batteries d’alimentation de puissance d’un véhicule à
motorisation électrique ou hybride peuvent prendre feu, notamment en cas d’incendie du véhicule, par exemple suite à un accident de la route ou à un acte de vandalisme, ou de façon très hautement improbable suite à une défaillance interne de la batterie. Le très fort dégagement de chaleur à proximité de la batterie peut déclencher un phénomène d’emballement thermique à l’intérieur des cellules électrochimiques.
Celles-ci peuvent alors s’enflammer à leur tour à l’intérieur de la batterie. Un tel feu d’origine chimique est très difficile à éteindre, surtout s’il est confiné dans le boîtier de la batterie. Il en résulte un risque d’explosion de la batterie. En outre, les cellules électrochimiques peuvent émettre des liquides et/ou des gaz toxiques et inflammables.
Pour éteindre un feu d’une telle batterie, une solution consiste à
« noyer » la batterie en injectant un fluide d'extinction, notamment de l’eau, à l'intérieur du boîtier de la batterie.
On connaît du document FR2987701 un dispositif de remplissage par les pompiers d’une batterie de traction d’un véhicule automobile électrique ou hybride, qui permet d’introduire un fluide d’extinction dans la batterie dès que des moyens d’obturation de trappes ont été enlevés ou fondus.
Toutefois, cette solution présente des inconvénients. En particulier, l’ouverture des moyens d’obturation des trappes est souvent réalisée sous l’effet de la chaleur sans pouvoir contrôler précisément l’instant d’ouverture. Le fait de pouvoir contrôler précisément l’instant d’ouverture peut pourtant être utile dans certaines situations afin d’éviter une ouverture prématurée, entraînant l’entrée dans l’habitacle de fumées et de feu, qui ne sont plus confinés dans la batterie.
Le but de l’invention est de fournir un boîtier pour une batterie et un procédé d’introduction d’un fluide d’extinction dans un tel boîtier remédiant aux inconvénients ci-dessus et améliorant les dispositifs et procédés d’extinction de feu d’une batterie connus de l’art antérieur. En particulier, l’invention permet de réaliser un boîtier pour une batterie d’un véhicule automobile et un procédé d’introduction d’un fluide d’extinction dans un tel boîtier permettant de préserver la sécurité des passagers du véhicule en empêchant l’entrée de fumées et du feu dans l’habitacle le plus longtemps possible, et en résistant aux températures élevées résultant d'un feu d’une batterie. Selon l’invention, un boîtier pour une batterie comprend une enveloppe et au moins un dispositif de rupture muni d’un opercule de rupture, le dispositif de rupture étant monté à l’emplacement d’une ouverture ménagée dans l’enveloppe, l’opercule de rupture étant configuré pour rompre lorsqu’une surpression s’exerce sur sa surface externe située du côté extérieur du boîtier.
L’opercule de rupture peut être de forme concave du côté intérieur du boîtier et de forme convexe du côté extérieur du boîtier.
L’opercule de rupture présente par exemple la forme d’un disque.
L’opercule de rupture est par exemple en acier, par exemple en acier inoxydable de type 316.
Le dispositif de rupture peut comprendre en outre un support interne et un support externe, l’opercule de rupture étant interposé entre le support interne et le support externe, le support interne étant disposé contre une portion périphérique de la surface interne de l’opercule de rupture et le support externe étant disposé contre une portion périphérique de la surface externe de l’opercule de rupture, le support interne et le support externe étant ajourés de sorte à exposer une portion centrale de l’opercule de rupture.
Le support interne est par exemple en acier, par exemple en acier inoxydable de type 316.
Le support externe est par exemple en acier, par exemple en acier inoxydable de type 316.
Le boîtier peut comprendre en outre un moyen de fixation du dispositif de rupture sur l’enveloppe du boîtier. Le moyen de fixation peut comprendre une pièce de fixation obtenue par un procédé de type emboutissage.
Ladite pièce de fixation est par exemple en acier, par exemple en acier de type DX56.
Le boîtier peut comprendre en outre un joint d’étanchéité, notamment de type joint torique, destiné à être disposé entre ladite pièce de fixation et l’enveloppe du boîtier.
Le moyen de fixation peut comprendre en outre, pour la fixation de la pièce de fixation sur l’enveloppe du boîtier :
- au moins un système de fixation comprenant un goujon et un écrou, par exemple un système de fixation étanche de type RIVKLE ; ou
- au moins une vis.
L’invention concerne aussi un pack batterie, notamment d’alimentation de puissance d’un véhicule automobile électrique ou hybride, comprenant un boîtier tel que défini précédemment.
L’invention concerne encore un véhicule automobile, notamment à motorisation électrique ou hybride, comprenant un pack batterie d’alimentation de puissance tel que défini précédemment ou un boîtier tel que défini précédemment.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un boîtier tel que défini précédemment, comprenant une étape de soudure, notamment par laser, du support interne et du support externe sur l’opercule de rupture du dispositif de rupture.
Le procédé peut comprendre :
- une étape de soudure, notamment par laser, de la pièce de fixation sur le dispositif de rupture ; et/ou
- une étape de cataphorèse d’au moins la pièce de fixation et
optionnellement du dispositif de rupture.
L’invention concerne enfin un procédé d’introduction d’un fluide d’extinction dans un boîtier tel que défini précédemment, comprenant une étape d’application d’une surpression sur le dispositif de rupture de sorte à entraîner la rupture de l’opercule de rupture.
La surpression peut être obtenue par une force exercée par de l’eau éjectée d’une lance à incendie et dirigée vers le dispositif de rupture.
Les dessins annexés représentent, à titre d’exemple, un mode de réalisation d’un boîtier selon l’invention.
[Fig. 1 ] La figure 1 est une vue en perspective et en coupe représentant de façon partielle un mode de réalisation d’un boîtier pour une batterie. [Fig. 2] La figure 2 est une vue de dessus représentant de façon partielle un mode de réalisation d’un boîtier pour une batterie.
L’invention propose de munir le boîtier d’une batterie d’un opercule de rupture configuré pour rompre lorsqu’une surpression s’exerce sur sa surface située du côté extérieur du boîtier. L’invention permet, en cas d’incendie de la batterie, d’utiliser une force exercée par de l’eau éjectée d’une lance à incendie et dirigée vers l’opercule de rupture pour le rompre et introduire un fluide d’extinction à l’intérieur du boîtier.
Un mode de réalisation d’un boîtier 1 pour une batterie est décrit ci-après en référence aux figures 1 et 2.
Le boîtier 1 est destiné à entourer et/ou à servir d’enveloppe, notamment de protection, pour une batterie. Une telle batterie est par exemple une batterie d’alimentation de puissance d’un véhicule à motorisation électrique ou hybride. Une telle batterie est par exemple de type Lithium- ion (Li-ion).
Par « batterie », on entend une batterie ou un ensemble de modules batterie.
Par « pack batterie », on entend un ensemble comprenant un boîtier et au moins une batterie disposée à l’intérieur du boîtier.
Par surface ou paroi « interne » ou « intérieure », on entend une surface ou paroi située, ou faisant face, à l’intérieur du boîtier 1 . Par surface ou paroi « externe » ou « extérieure », on entend une surface ou paroi située à l’extérieur du boîtier 1 .
Par « utilisation normale » ou « usage normal » du boîtier 1 , on entend une utilisation ou un usage du boîtier 1 en l’absence de feu ou d’incendie, notamment en fonctionnement normal d’une batterie.
Le boîtier 1 comprend une enveloppe 2, ou carter. L’enveloppe 2 est par exemple le carter supérieur d’une batterie.
Le boîtier 1 comprend un dispositif de rupture 5 destiné à être monté à l’emplacement d’une ouverture 3 ménagée dans l’enveloppe 2.
En usage normal du boîtier 1 , le dispositif de rupture 5 est destiné à obturer ou fermer de façon hermétique l’ouverture 3 de l’enveloppe 2. En cas d’incendie, le dispositif de rupture 5 est destiné à rompre, de façon contrôlée et à un instant bien choisi, sous l’effet d’une force exercée par un fluide d’extinction, notamment de l’eau, éjecté d’une lance à incendie, ce qui permet de dégager l’ouverture 3 et d’introduire le fluide d’extinction à l’intérieur du boîtier 1 . De préférence, l’ouverture 3 peut être de forme circulaire. D’autres formes pourront également être prévues pour l’ouverture 3, par exemple oblongue ou rectangulaire.
Le diamètre de l’ouverture 3 pourra être choisi de sorte à correspondre sensiblement au diamètre du jet d’eau d’une lance à incendie.
Avantageusement, l’enveloppe 2 présente une portion 4 en forme de cheminée à l’emplacement de l’ouverture 3. La portion 4 est de préférence sensiblement perpendiculaire à la surface de la portion de l’enveloppe 2 à partir de laquelle elle s’étend.
Avantageusement, le dispositif de rupture 5 et l’ouverture 3
correspondante sont situés à un emplacement de l’enveloppe 2 directement accessible depuis l’extérieur du véhicule. Il en résulte que les pompiers, en cas d’incendie, peuvent remplir le boîtier 1 avec un fluide d’extinction sans avoir à trop s’approcher du véhicule.
Le dispositif de rupture 5 comprend un opercule de rupture 7.
L’opercule de rupture 7 comprend une surface interne 6 faisant face à l’intérieur du boîtier 1 ou située du côté intérieur du boîtier 1 . L’opercule de rupture 7 comprend une surface externe 8 opposée à la surface interne 6. La surface externe 8 de l’opercule de rupture 7 est située du côté extérieur du boîtier 1 .
En usage normal du boîtier 1 , l’opercule de rupture 7 est destiné à obturer l’ouverture 3. L’opercule de rupture 7 correspond également à la portion du dispositif de rupture 5 destinée, en cas d’incendie, à rompre, de façon contrôlée et à un instant bien choisi, sous l’effet d’une surpression exercée sur sa surface externe 8 située du côté extérieur du boîtier.
L’opercule de rupture 7 est configuré pour rompre lorsqu’une surpression s’exerce sur sa surface externe 8 située du côté extérieur du boîtier.
L’opercule de rupture 7 présente par exemple la forme d’un disque.
Par « disque », on entend un disque plan ou un disque bombé.
Avantageusement, l’opercule de rupture 7 présente une forme de dôme.
Avantageusement, l’opercule de rupture 7 est de forme concave du côté intérieur du boîtier 1 et de forme convexe du côté extérieur du boîtier 1 . L’opercule de rupture 7 est monté de sorte à rompre lorsqu’une surpression s’exerce sur sa surface externe 8.
De préférence, on choisira pour l’opercule de rupture 7 un matériau résistant aux températures élevées résultant d'un feu d’une batterie.
Avantageusement, on choisira pour l’opercule de rupture 7 un matériau ayant des propriétés isolantes vis-à-vis des perturbations
électromagnétiques émises ou subies par les éléments internes au boîtier 1 . Il en résulte qu’un tel opercule de rupture 7, outre son rôle de moyen d’obturation de l’ouverture 3 et donc de confinement à l’intérieur du boîtier 1 , présente également le rôle de blindage électromagnétique en usage normal du boîtier 1 .
L’opercule de rupture 7 est par exemple en acier inoxydable, par exemple en acier inoxydable de type 316. Le diamètre de l’opercule de rupture 7 est par exemple compris entre 25 mm et 200 mm. L’épaisseur de l’opercule de rupture 7 est par exemple comprise entre 1 micromètre et 10 mm.
Par diamètre de l’opercule de rupture 7, on entend la dimension des surfaces interne 6 et externe 8. Par épaisseur de l’opercule de rupture 7, on entend la dimension de l’opercule de rupture 7 dans une direction sensiblement perpendiculaire aux surfaces interne 6 et externe 8.
Le (ou les) matériau(x) et les dimensions de l’opercule de rupture 7 seront notamment choisis de sorte que l’opercule de rupture 7 puisse rompre dans le cas d’une force exercée sur la surface externe 8 de l’opercule de rupture 7 par le jet d’eau d’une lance à incendie de pompiers, correspondant par exemple à une pression de l’ordre de 6 bars au niveau du camion des pompiers.
Selon un exemple de réalisation, l’opercule de rupture 7 peut être en acier inoxydable, et présenter un diamètre de l’ordre de 60 mm et une épaisseur de l’ordre de 5 micromètres, et être calibré pour rompre ou s’ouvrir sous une pression de l’ordre de 700 mBar, c’est-à-dire lorsque la différence entre la pression externe au boîtier et la pression interne au boîtier dépasse un seuil de l’ordre de 700 mBar.
Avantageusement, l’opercule de rupture 7 comprend au moins une rainure 20, dite médiane, et/ou au moins une rainure 22, dite
périphérique. Les rainures 20, 22 correspondent à des lignes de fragilisation de l’opercule de rupture 7. L’opercule de rupture 7 est notamment destiné à se fracturer ou à rompre le long de la ou des rainures 20, 22.
La rainure 22 est par exemple une rainure longeant la périphérie ou le pourtour de l’opercule de rupture 7. La rainure 20 s’étend par exemple sensiblement le long d’une portion médiane de l’opercule de rupture 7, entre deux points diamétralement opposés du pourtour ou proches du pourtour de l’opercule de rupture 7.
Avantageusement, une rainure médiane 20 s’étend entre deux points diamétralement opposés d’une rainure périphérique 22.
Le dispositif de rupture 5 peut comprendre en outre un support interne 9 et un support externe 1 1 , l’opercule de rupture 7 étant interposé entre le support interne 9 et le support externe 1 1 .
Le support interne 9 est disposé contre une portion périphérique ou bord ou pourtour de la surface interne 6 de l’opercule de rupture 7. Le support externe 1 1 est disposé contre une portion périphérique ou bord ou pourtour de la surface externe 8 de l’opercule de rupture 7.
Le support interne 9 et le support externe 1 1 du dispositif de rupture 5 sont de préférence ajourés de sorte à exposer une portion centrale de l’opercule de rupture 7 et à permettre l’introduction d’un fluide d’extinction à l’intérieur du boîtier 1 une fois l’opercule de rupture 7 fracturé.
Le support interne 9 est par exemple de forme annulaire.
Le support externe 1 1 présente de préférence une ouverture centrale permettant d’exposer directement une portion centrale de l’opercule de rupture 7 à un fluide d’extinction sous pression, en cas d’incendie.
Le support externe 1 1 du dispositif de rupture 5 présente par exemple une forme de cheminée.
La portion exposée de l’opercule de rupture 7 est destinée à rompre lorsqu’une surpression exercée par un fluide d’extinction sur sa surface externe 8 présente une valeur seuil ou minimale prédéterminée. La valeur seuil ou minimale prédéterminée de la surpression peut être choisie selon l’application, les moyens d’ouvertures à disposition et la contrepression interne à laquelle le dispositif doit résister. Selon un exemple de réalisation, la valeur seuil ou minimale prédéterminée de la surpression peut être de l’ordre de 700 mBar.
Avantageusement, le support interne 9 et le support externe 1 1 sont fixés de façon hermétique ou étanche de part et d’autre de l’opercule de rupture 7. Il en résulte que le dispositif de rupture 5, comprenant l’opercule de rupture 7 et les supports interne 9 et externe 1 1 , présente une fonction de confinement, notamment de fluides, à l’intérieur du boîtier 1 .
Le support interne 9 et le support externe 1 1 sont par exemple en un même matériau, par exemple dans le même matériau que l’opercule de rupture 7.
De préférence, on choisira pour le support interne 9 et le support externe 1 1 un (ou des) matériau(x) résistant aux températures élevées résultant d'un feu d’une batterie et présentant des propriétés de blindage électromagnétique.
Le support interne 9 et le support externe 1 1 sont par exemple en acier inoxydable, par exemple en acier inoxydable de type 316.
Le boîtier 1 peut comprendre en outre un moyen de fixation du dispositif de rupture 5 sur l’enveloppe 2.
Le moyen de fixation comprend par exemple une pièce de fixation 13. La pièce de fixation 13 est par exemple obtenue par un procédé de type emboutissage. La pièce de fixation 13 est notamment destinée à assurer l’étanchéité entre le dispositif de rupture 5 et l’enveloppe 2 du boîtier 1 . Avantageusement, la forme de la pièce de fixation 13 peut être
configurée de sorte à entourer la paroi extérieure de la cheminée 4 de l’enveloppe 2. La pièce de fixation 13 est disposée contre la surface externe de la cheminée 4. La pièce de fixation 13 est par exemple de forme annulaire.
Avantageusement, la forme de la pièce de fixation 13 peut être
configurée de sorte à pouvoir disposer un joint d’étanchéité 15 entre la pièce de fixation 13 et l’enveloppe 2. De préférence, le joint d’étanchéité 15 est disposé entre la pièce de fixation 13 et la cheminée 4 de l’enveloppe 2.
Le joint d’étanchéité 15 est par exemple un joint torique. Le joint d’étanchéité 15 est par exemple en éthylène-propylène-diène monomère, couramment désigné par l’acronyme EPDM, ou en
caoutchouc nitrile butadiène, couramment désigné par l’acronyme d’origine anglo-saxonne NBR pour « Nitrile-butadiene rubber ». Le dispositif de rupture 5 et la pièce de fixation 13 permettent notamment de fermer l’ouverture 3 de l’enveloppe 2 du boîtier 1 de façon hermétique, en usage ou utilisation normale du boîtier 1 .
De préférence, on choisira pour la pièce de fixation 13 un matériau résistant aux températures élevées résultant d'un feu d’une batterie. La pièce de fixation 13 est par exemple en acier, par exemple en acier de type DX56.
La pièce de fixation 13 peut être montée via un système comprenant au moins un goujon soudé et un écrou, par exemple via un système étanche de type RIVKLE, ou bien via une ou plusieurs vis 17, en fonction des possibilités, sur l’enveloppe 2 du boîtier 1 . Un goujon est par exemple soudé sur la pièce de fixation 13 ou directement intégré au boîtier 1.
Un avantage d’un boîtier du type de celui décrit ci-dessus est lié que fait que le dispositif de rupture 5 forme, en utilisation normale du boîtier 1 , un blindage électromagnétique efficace et simple à mettre en oeuvre. Le dispositif de rupture 5 permet de rendre possible l’accès à l’intérieur du boîtier 1 en cas d’incendie tout en jouant un rôle d’isolation contre les perturbations électromagnétiques émises ou subies par les éléments internes au boîtier 1 en usage normal.
L’invention concerne également un pack batterie 30 comprenant un boîtier 1 du type de celui décrit ci-dessus. Le pack batterie 30 comprend par exemple en outre au moins une batterie, notamment d’alimentation de puissance d’un véhicule automobile électrique ou hybride.
L’invention concerne en outre un véhicule automobile 40, notamment à motorisation électrique ou hybride, comprenant un boîtier 1 du type de celui décrit ci-dessus ou un pack batterie 30 du type de celui décrit ci- dessus.
Un autre avantage d’un boîtier du type de celui décrit ci-dessus réside dans le fait qu’il permet, en cas d’incendie d’une batterie, d’empêcher l’entrée de fumées et du feu dans l’habitacle en résistant aux
températures élevées des fumées et du feu. Il en résulte une sécurité accrue des passagers. Un boîtier du type de celui décrit ci-dessus permet par exemple d’empêcher l’entrée de fumées et du feu dans l’habitacle pendant au moins 5 minutes après une détection d'emballement thermique d’une batterie. Ceci permet aux passagers de sortir ou d’être extraits du véhicule avant l’entrée de fumées et du feu dans l’habitacle.
Un autre avantage d’un boîtier du type de celui décrit ci-dessus réside dans le fait qu’il permet de fournir un dispositif efficace d’introduction d’un fluide d’extinction dans un boîtier d’une batterie, utile aux pompiers en cas de feu, tout en améliorant l'efficacité du blindage électromagnétique en usage normal, par rapport aux dispositifs d’extinction de feu d’une batterie connus de l’art antérieur.
Un mode d’exécution d’un procédé de fabrication ou de montage d’un boîtier 1 pour une batterie du type de celui décrit ci-dessus est décrit ci- après.
Une ouverture 3 est formée dans l’enveloppe 2 du boîtier 1 , notamment par perçage.
Le support interne 9 et le support externe 1 1 sont fixés de part et d’autre de l’opercule de rupture 7 du dispositif de rupture 5 par exemple par soudure, notamment par un procédé de type laser.
Un avantage lié à une étape de soudure, notamment par laser, du support interne 9 et du support externe 1 1 sur l’opercule de rupture 7 du dispositif de rupture 5 réside dans le fait que les supports interne 9 et externe 1 1 sont fixés de façon étanche à l’opercule de rupture 7.
La pièce de fixation 13 est fixée par exemple par soudure, notamment par un procédé de type laser, sur le dispositif de rupture 5, comprenant l’assemblage de l’opercule de rupture 7 et des supports interne 9 et externe 1 1 .
Un dépôt d’une peinture, par exemple par électrophorèse, notamment par cataphorèse ou électrodéposition cationique, peut être réalisé au moins sur la pièce de fixation 13, et de façon optionnelle sur le dispositif de rupture 5.
Une étape de cataphorèse est notamment particulièrement avantageuse dans le cas où la pièce de fixation 13 est en acier de type DX56.
Un dépôt d’une peinture, par exemple par électrophorèse, notamment par cataphorèse ou électrodéposition cationique, peut également être réalisé sur au moins une partie du dispositif de rupture 5, par exemple simultanément au dépôt sur la pièce de fixation 13.
Un avantage d’un procédé de fabrication d’un boîtier pour une batterie du type de celui décrit ci-dessus est lié que fait qu’il est simple à mettre en oeuvre et présente un coût réduit.
Un mode d’exécution d’un procédé d’introduction d’un fluide d’extinction dans un boîtier pour une batterie du type de celui décrit ci-dessus est décrit ci-après. Un tel procédé peut par exemple être utilisé par des pompiers pour éteindre un incendie d’une batterie.
L’invention propose un procédé permettant, en cas d’incendie d’une batterie, d’utiliser la force exercée par le jet d’une lance à incendie pour entraîner la rupture de l’opercule de rupture 7 du dispositif de rupture 5 et ainsi dégager l’ouverture 3 de l’enveloppe 2 du boîtier 1 . Il en résulte le dégagement d’un accès direct à l'intérieur du boîtier 1 pour que les pompiers puissent remplir le boîtier 1 d'un fluide d’extinction, notamment de l’eau, et « noyer » la batterie pour éteindre le feu. Le procédé comprend une étape d’application d’une surpression sur le dispositif de rupture 5 de sorte à entraîner la rupture de l’opercule de rupture 7.
La surpression est par exemple obtenue par une force exercée par de l’eau éjectée d’une lance à incendie et dirigée vers le dispositif de rupture 5.
La portion exposée de l’opercule de rupture 7 rompt lorsque la pression du fluide d’extinction présente une valeur seuil ou minimale
prédéterminée. La valeur seuil ou minimale prédéterminée de la surpression peut être choisie selon l’application, les moyens d’ouvertures à disposition et la contrepression interne à laquelle le dispositif doit résister. Selon un exemple de réalisation, la valeur seuil ou minimale prédéterminée de la surpression peut être de l’ordre de 700 mBar.
L’opercule de rupture 7 qui a rompu permet de dégager au moins une portion de l’ouverture 3, ce qui permet l’introduction du fluide d’extinction dans le boîtier 1 .
Le fluide d’extinction peut être introduit dans le boîtier 1 dès lors que l’opercule de rupture 7, qui formait le moyen d’obturation de l’ouverture 3 de l’enveloppe 2 du boîtier 1 , a été rompu.
Une pression est exercée par le fluide d’extinction sur la surface externe 8, de forme convexe, de l’opercule de rupture 7. Il en résulte que l’opercule de rupture 7 rompt ou se déchire ou se fracture sous l’effet de son retournement, comme cela est décrit dans le document EP1710479. L’opercule de rupture 7, de forme convexe, se retourne sous l’effet de la pression et vient se déchirer le long d’une ligne pré-affaiblie au contact d’un élément coupant. D’autres variantes existent, notamment par simple calibration de l’épaisseur de l’opercule de rupture pour résister à une pression prédéfinie, et pourraient être utilisées.
Un avantage d’un procédé d’introduction d’un fluide d’extinction dans un boîtier pour une batterie du type de celui décrit ci-dessus réside dans le fait que les pompiers peuvent éteindre un incendie d’une batterie tout en restant à une certaine distance du véhicule ou du boîtier. Il en résulte que l’intervention des pompiers est moins risquée.
Un autre avantage d’un procédé d’introduction d’un fluide d’extinction du type de celui décrit ci-dessus réside dans le fait qu’il permet d’utiliser la force exercée par un jet d'eau d’une lance à incendie dans son état le plus couramment utilisé, par exemple correspondant à une pression de l’ordre de 6 bars au niveau du camion des pompiers. Un jet d'eau d’une lance à incendie présentant une telle pression est couramment utilisé par tous les pompiers du monde. Il en résulte qu’un tel procédé ne requiert aucun aménagement particulier des équipements des pompiers.
Un autre avantage d’un procédé d’introduction d’un fluide d’extinction du type de celui décrit ci-dessus réside dans le fait que le dégagement de l’ouverture 3 de l’enveloppe 2 du boîtier 1 est réalisé de façon contrôlée. Un tel contrôle de l’instant de dégagement de l’ouverture permet d’éviter l’entrée dans l’habitacle de fumées et/ou du feu confinés dans la batterie, avant que d’éventuels passagers aient pu sortir du véhicule.
Il a été décrit en relation avec les figures 1 et 2 un boîtier 1 comprenant un dispositif de rupture 5. Bien entendu, plusieurs dispositifs de rupture 5, et plusieurs ouvertures 3 associées, pourront être prévus pour un même boîtier 1 . Ceci permettrait d’optimiser pour les pompiers l’accès rapide et simple à au moins un dispositif de rupture 5, par exemple en cas d’accident de la route. En variante, un boîtier 1 pour une batterie du type de celui décrit ci- dessus pourrait en outre comprendre d’autres dispositifs, dits dispositifs de « Fireman Access », permettant de donner accès à l’intérieur du boîtier 1 pour l’introduction d’un fluide d’extinction par les pompiers, par exemple les dispositifs « Fireman access » désignent à la fois le concept d’opercule de rupture présenté ici et des dispositifs comprenant une zone thermo-fusible, notamment disposés du côté de l’interface avec le châssis du véhicule.
Il a été décrit en relation avec les figures 1 et 2 un boîtier 1 notamment destiné à entourer une batterie d’alimentation de puissance d’un véhicule automobile, notamment une batterie de type Lithium-ion (Li-ion). Un tel boîtier 1 pourra être utilisé pour toutes applications comportant une batterie à électrolyte inflammable, notamment dans les domaines de l’automobile, du stockage d'énergie stationnaire et de l’aviation.
Un procédé d’introduction d’un fluide d’extinction dans un boîtier 1 pour une batterie a été décrit ci-dessus dans le cas de l’utilisation d’eau comme fluide d’extinction. Bien entendu, d’autres fluides d’extinction que l’eau pourront être utilisés.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Boîtier (1 ) pour une batterie, comprenant une enveloppe (2) et au moins un dispositif de rupture (5) muni d’un opercule de rupture (7), le dispositif de rupture étant monté à l’emplacement d’une ouverture (3) ménagée dans l’enveloppe, l’opercule de rupture (7) étant configuré pour rompre lorsqu’une surpression s’exerce sur sa surface externe (8) située du côté extérieur du boîtier.
2. Boîtier selon la revendication précédente, dans lequel l’opercule de rupture (7) est de forme concave du côté intérieur du boîtier et de forme convexe du côté extérieur du boîtier.
3. Boîtier selon l’une des revendications précédentes, dans lequel :
- l’opercule de rupture (7) présente la forme d’un disque ; et/ou
- l’opercule de rupture (7) est en acier, par exemple en acier inoxydable de type 316.
4. Boîtier selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de rupture (5) comprend en outre un support interne (9) et un support externe (1 1 ), l’opercule de rupture (7) étant interposé entre le support interne (9) et le support externe (1 1 ), le support interne étant disposé contre une portion périphérique de la surface interne (6) de l’opercule de rupture et le support externe étant disposé contre une portion périphérique de la surface externe (8) de l’opercule de rupture, le support interne et le support externe étant ajourés de sorte à exposer une portion centrale de l’opercule de rupture.
5. Boîtier selon la revendication précédente, dans lequel le support interne (9) est en acier, par exemple en acier inoxydable de type 316, et/ou le support externe (1 1 ) est en acier, par exemple en acier inoxydable de type 316.
6. Boîtier selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un moyen de fixation du dispositif de rupture (5) sur l’enveloppe (2) du boîtier.
7. Boîtier selon la revendication précédente, dans lequel le moyen de fixation comprend une pièce de fixation (13) obtenue par un procédé de type emboutissage.
8. Boîtier selon la revendication précédente, dans lequel ladite pièce de fixation (13) est en acier, par exemple en acier de type DX56.
9. Boîtier selon la revendication 7 ou 8, comprenant en outre un joint d’étanchéité (15), notamment de type joint torique, destiné à être disposé entre ladite pièce de fixation (13) et l’enveloppe (2) du boîtier.
10. Boîtier selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel le moyen de fixation comprend en outre, pour la fixation de la pièce de fixation (13) sur l’enveloppe (2) du boîtier :
- au moins un système de fixation comprenant un goujon et un écrou, par exemple un système de fixation étanche de type
RIVKLE ; ou
- au moins une vis (17).
1 1 . Pack batterie (30), notamment d’alimentation de puissance d’un véhicule automobile électrique ou hybride, comprenant un boîtier (1 ) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
12. Véhicule automobile (40), notamment à motorisation électrique ou hybride, comprenant un pack batterie (30) d’alimentation de puissance selon la revendication précédente ou un boîtier (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10.
13. Procédé de fabrication d’un boîtier (1 ) selon l’une quelconque des revendications 4 à 10, comprenant une étape de soudure, notamment par laser, du support interne (9) et du support externe (1 1 ) sur l’opercule de rupture (7) du dispositif de rupture (5).
14. Procédé selon la revendication précédente pour la fabrication d’un boîtier (1 ) selon l’une quelconque des revendications 7 à 10, comprenant :
- une étape de soudure, notamment par laser, de la pièce de fixation (13) sur le dispositif de rupture (5) ; et/ou - une étape de cataphorèse d’au moins la pièce de fixation (13) et optionnellement du dispositif de rupture (5).
15. Procédé d’introduction d’un fluide d’extinction dans un boîtier (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, comprenant une étape d’application d’une surpression sur le dispositif de rupture (5) de sorte à entraîner la rupture de l’opercule de rupture (7).
16. Procédé d’introduction d’un fluide d’extinction dans un boîtier (1 ) selon la revendication précédente, dans lequel la surpression est obtenue par une force exercée par de l’eau éjectée d’une lance à incendie et dirigée vers le dispositif de rupture (5).
PCT/EP2020/056683 2019-03-13 2020-03-12 Boîtier pour une batterie et procédé d'introduction d'un fluide d'extinction dans un tel boîtier WO2020182953A1 (fr)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/438,233 US11916259B2 (en) 2019-03-13 2020-03-12 Housing for a battery, and method for introducing an extinguishing fluid into such a housing
EP20709224.8A EP3939101A1 (fr) 2019-03-13 2020-03-12 Boîtier pour une batterie et procédé d'introduction d'un fluide d'extinction dans un tel boîtier
KR1020217033052A KR20210138062A (ko) 2019-03-13 2020-03-12 배터리용 하우징 및 소화 유체를 하우징으로 도입하는 방법
JP2021552129A JP2022522831A (ja) 2019-03-13 2020-03-12 バッテリ用ハウジング、およびそのようなハウジングに消火液を導入する方法
CN202080020659.7A CN113557629A (zh) 2019-03-13 2020-03-12 用于电池的壳体及用于将灭火流体引入这种壳体中的方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1902568 2019-03-13
FR1902568A FR3093864B1 (fr) 2019-03-13 2019-03-13 Boîtier pour une batterie et procédé d’introduction d’un fluide d’extinction dans un tel boîtier.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020182953A1 true WO2020182953A1 (fr) 2020-09-17

Family

ID=67742574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/056683 WO2020182953A1 (fr) 2019-03-13 2020-03-12 Boîtier pour une batterie et procédé d'introduction d'un fluide d'extinction dans un tel boîtier

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11916259B2 (fr)
EP (1) EP3939101A1 (fr)
JP (1) JP2022522831A (fr)
KR (1) KR20210138062A (fr)
CN (1) CN113557629A (fr)
FR (1) FR3093864B1 (fr)
WO (1) WO2020182953A1 (fr)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220181732A1 (en) * 2019-04-05 2022-06-09 Scio Technology Gmbh Battery cell macromodule housing, contacting device for a battery cell macromodule housing, housing cover for a contacting device for a battery cell macromodule housing and a battery cell macromodule
FR3138932A1 (fr) * 2022-08-17 2024-02-23 Psa Automobiles Sa Obturateur À valve sÉcable sous pression

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4383408A1 (fr) * 2021-12-23 2024-06-12 LG Energy Solution, Ltd. Bloc-batterie présentant une sécurité améliorée

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1710479A2 (fr) 1999-05-13 2006-10-11 BS & B Safety Systems Limited Ensemble disque de rupture
JP2013136266A (ja) * 2011-12-28 2013-07-11 Mitsubishi Motors Corp 電動車両の消火構造
EP2624332A1 (fr) * 2012-02-06 2013-08-07 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Structure de versement pour bloc-batterie
FR2987701A1 (fr) 2012-03-02 2013-09-06 Renault Sa Dispositif de remplissage par les pompiers d'une batterie de traction d'un vehicule automobile electrique ou hybride
EP3352243A1 (fr) * 2015-12-09 2018-07-25 LG Chem, Ltd. Bloc de batteries et véhicule doté du bloc de batteries

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03226963A (ja) * 1990-01-31 1991-10-07 Seiko Electronic Components Ltd 有機電解質電池
JPH0531207A (ja) * 1991-08-01 1993-02-09 Ngk Insulators Ltd ナトリウム−硫黄電池における消火装置
JP3678373B2 (ja) * 1996-01-05 2005-08-03 能美防災株式会社 消火装置
JP3108360B2 (ja) * 1996-02-15 2000-11-13 福田金属箔粉工業株式会社 電池用安全弁素子および安全弁付き電池ケース蓋
JP4374861B2 (ja) * 2003-02-04 2009-12-02 パナソニック株式会社 角形リチウム二次電池
US6907940B1 (en) * 2003-09-11 2005-06-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fast response fluid flow control valve/nozzle
JP4622268B2 (ja) * 2004-03-02 2011-02-02 パナソニック株式会社 密閉型円筒電池用安全弁およびその製造方法
JP2007027011A (ja) * 2005-07-20 2007-02-01 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置
US8517042B2 (en) * 2009-08-27 2013-08-27 Oklahoma Safety Equipment Company, Inc. Rupture disk
WO2012014348A1 (fr) * 2010-07-28 2012-02-02 パナソニック株式会社 Module d'accumulateurs et conditionnement d'accumulateurs
DE102011015071A1 (de) * 2011-03-24 2012-09-27 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Verbundwerkstoff und Strukturbauteil für ein Kraftfahrzeug
EP2711052A1 (fr) * 2012-09-21 2014-03-26 Autoliv Development AB Agencement de soupape pour système d'extinction d'incendie de véhicule à moteur
CN103474599B (zh) * 2013-09-15 2018-08-31 宁德新能源科技有限公司 具有理想安全性能的锂离子电池和电池包
JP6577328B2 (ja) * 2015-03-13 2019-09-18 古河電池株式会社 リチウムイオン電池用注液部の密閉構造
JP6636775B2 (ja) * 2015-11-04 2020-01-29 株式会社エンビジョンＡｅｓｃジャパン 電池パック

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1710479A2 (fr) 1999-05-13 2006-10-11 BS & B Safety Systems Limited Ensemble disque de rupture
JP2013136266A (ja) * 2011-12-28 2013-07-11 Mitsubishi Motors Corp 電動車両の消火構造
EP2624332A1 (fr) * 2012-02-06 2013-08-07 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Structure de versement pour bloc-batterie
FR2987701A1 (fr) 2012-03-02 2013-09-06 Renault Sa Dispositif de remplissage par les pompiers d'une batterie de traction d'un vehicule automobile electrique ou hybride
EP3352243A1 (fr) * 2015-12-09 2018-07-25 LG Chem, Ltd. Bloc de batteries et véhicule doté du bloc de batteries

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220181732A1 (en) * 2019-04-05 2022-06-09 Scio Technology Gmbh Battery cell macromodule housing, contacting device for a battery cell macromodule housing, housing cover for a contacting device for a battery cell macromodule housing and a battery cell macromodule
FR3138932A1 (fr) * 2022-08-17 2024-02-23 Psa Automobiles Sa Obturateur À valve sÉcable sous pression

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022522831A (ja) 2022-04-20
FR3093864A1 (fr) 2020-09-18
US11916259B2 (en) 2024-02-27
FR3093864B1 (fr) 2021-03-19
US20220216577A1 (en) 2022-07-07
CN113557629A (zh) 2021-10-26
EP3939101A1 (fr) 2022-01-19
KR20210138062A (ko) 2021-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3939101A1 (fr) Boîtier pour une batterie et procédé d'introduction d'un fluide d'extinction dans un tel boîtier
EP2820689B1 (fr) Dispositif de remplissage par les pompiers d'une batterie de traction d'un vehicule electrique ou hybride
WO2011114045A1 (fr) Interrupteur electrique a actionnement pyrotechnique
EP1960238B1 (fr) Dispositif de generation de gaz pour systeme de securite
CA3105863C (fr) Ensemble event de securite de batterie
EP3838655A1 (fr) Boîtier pour une batterie et procédé d'introduction d'un fluide d extinction dans un tel boîtier
EP3880314B1 (fr) Tuyau extincteur pour un compartiment batterie ou un véhicule à moteur
EP2861441B1 (fr) Véhicule automobile comportant un système d'accès rapide a la batterie en cas d'incendie
FR3137843A1 (fr) Pack batterie avec dispositif d’extinction de feu
EP3991803A1 (fr) Système d'extinction d'un feu et/ou d'empêchement de prise ou reprise d'un feu de véhicule électrique, procédé de fonctionnement associé
FR2564247A1 (fr) Soupape de decharge de gaz pour accumulateur electrique etanche
FR3144780A1 (fr) Vehicule automobile comportant une batterie electrique avec securite thermique
WO2024132481A1 (fr) Module d'accumulateurs apte à la gestion d'une surpression interne
FR3117880A1 (fr) Bouchon thermofusible
FR3146547A1 (fr) Dispositif de dégazage s’étendant au sein d’une enceinte de batterie.
FR3116240A1 (fr) Systeme de batterie comprenant un ecran de protection
FR3116239A1 (fr) Capuchon destructible pour un ecran de protection d’une batterie
EP4353329A1 (fr) Extincteur d'incendie de moteur
FR3126065A1 (fr) Agencement de compensation de pression pour boîtier de batterie(s) et procede d’assemblage
FR3138932A1 (fr) Obturateur À valve sÉcable sous pression
FR3139541A1 (fr) Bouchon destine a l’obturation d’un trou traversant une paroi.
EP4189715A1 (fr) Dispositif a chambre interieure etanche
WO2022112728A1 (fr) Borne anti-deflagration pour terminaison exterieure a haute tension
FR2498283A1 (fr) Dispositif de securite a liberation de pression
FR3122357A1 (fr) Boitier de batterie de stockage d’électricité pour véhicule, batterie et procédé associés

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20709224

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021552129

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20217033052

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020709224

Country of ref document: EP

Effective date: 20211013