Brevet FR3009440A1 — publié le 20150206

Système renforcé de décharge d'un module de batterie électrique Domaine technique La présente invention se rapporte à un système de décharge d'une batterie électrique, à une batterie comportant un tel système de décharge et à un procédé pour décharger une telle batterie. Etat de la technique Les batteries électriques prévues pour la motorisation de véhicules électriques sont de très grande capacité. Il arrive malheureusement que de telles batteries soient accidentées ou détériorées et qu'il faille envisager leur destruction complète en vue d'un recyclage. Si une telle batterie est encore chargée, elle peut poser des problèmes de sécurité. Tout d'abord, la tension qu'elle délivre dépasse 60V, ce qui comporte des risques de choc électrique. Par ailleurs, la mise en court-circuit de certaines parties de la batterie générerait des courants très importants, avec des échauffements conséquents, ce qui est susceptible de causer un incendie et des dégagements de fumées très toxiques. Il est donc nécessaire de prévoir la décharge préalable de la batterie avant toute autre opération. On peut craindre par ailleurs que les bornes principales de connexion de la batterie ne soient pas accessibles, de telle sorte que la décharge directe ne soit pas possible. On a proposé dans le document JP 2005-347162 d'immerger la batterie dans une solution aqueuse contenant du carbonate de sodium afin d'établir des courants de décharge entre les parties conductrices à travers la solution aqueuse. Il se produit alors un phénomène d'électrolyse, la solution aqueuse jouant le rôle d'un électrolyte entre les parties conductrices. Une batterie est constituée par exemple de modules couplés en série, chaque module étant formé par l'assemblage de cellules. Les cellules sont connectées entre elles par des parties conductrices, par exemple par des barres métalliques en cuivre ou en aluminium. L'ensemble des modules est assemblé à l'intérieur d'une enveloppe afin de maintenir le tout en un ensemble et d'assurer une protection contre les chocs électriques autour des parties conductrices. Si l'on met en oeuvre la méthode selon JP2005-347162, les parties conductrices soumises aux potentiels supérieurs se corrodent et disparaissent progressivement sous l'effet de l'électrolyse. Lorsqu'elles sont trop réduites, la surface d'échange avec l'électrolyte devient trop faible et ne permet plus la circulation du courant de décharge dans des proportions satisfaisantes. La batterie peut donc rester trop chargée. L'invention vise donc à fournir un système de décharge d'une batterie électrique qui permette de garantir le niveau de décharge. Elle vise également à fournir une batterie comportant un tel système de décharge et un procédé pour décharger une telle batterie. Description de l'invention Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un système de décharge d'un module de batterie électrique dans lequel le module comporte une borne positive principale et une borne négative principale pour alimenter un circuit électrique, et une pluralité de cellules comportant chacune une borne positive secondaire et une borne négative secondaire, la borne positive secondaire d'une cellule étant reliée par un connecteur à la borne négative secondaire d'une cellule adjacente pour relier les cellules en série, le système étant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'isolation électrique de chaque connecteur et des bornes secondaires associées sur toute la longueur d'un chemin électrique entre les cellules, et des moyens de remplissage pour noyer les bornes principales et secondaires avec un électrolyte. Les moyens d'isolation électrique sur les connecteurs protègent ceux-ci de la corrosion par l'électrolyse qui se met en place lorsque de l'électrolyte entoure le module afin de le décharger. La corrosion est déportée, ce qui permet au moins de prolonger la durée de vie des connecteurs. On garantit de cette manière que la décharge du module ne sera pas interrompue par la rupture du circuit électrique au niveau des connecteurs. Un chemin électrique est une zone qui s'étend en continu entre les deux cellules qui, quand il est préservé, permet d'assurer la conduction électrique entre les cellules. De manière complémentaire, le module a une charge nominale et la borne positive principale a une masse métallique suffisante pour être corrodée par électrolyse avec le courant fourni par au moins une décharge partielle du module supérieure à un pourcentage prédéterminé de la charge nominale, par exemple 80%. La corrosion se produit de manière préférentielle au niveau de la borne positive qui est prévue suffisamment massive pour supporter la décharge quasi complète du module. On peut par le calcul, en fonction de la nature du matériau de la borne, de la charge nominale du module et du taux de décharge auquel on considère que le module est suffisamment déchargé, déterminer la masse de la borne qui sera corrodée. La masse de la borne devra être supérieure ou égale à cette masse corrodée afin de rester opérationnelle pendant toute la décharge. Selon un mode de réalisation particulier, les moyens d'isolation couvrent entièrement chaque connecteur. On évite ainsi toute corrosion de la connexion entre les cellules. De plus l'isolation totale peut être plus simple à réaliser qu'une isolation partielle, selon le mode de réalisation choisi. A titre d'exemple, les moyens d'isolation sont choisis parmi un vernis de type acrylique, un vernis de type silicone, une gaine, un ruban adhésif et une partie en matière synthétique en surmoulage sur le connecteur. Les vernis peuvent être appliqués une fois le module monté et les connecteurs fixés, par pulvérisation ou à l'aide d'un applicateur. La gaine est par exemple une gaine thermorétractable ou élastique qui crée une enveloppe autour du connecteur après son montage. Une partie en matière synthétique peut aussi être moulée par-dessus le connecteur conducteur et adhérer à au moins une partie du connecteur afin d'isoler électriquement la partie recouverte. L'invention a aussi pour objet une batterie comportant au moins un module de batterie, caractérisée en ce que chaque module comporte un système de décharge tel que défini précédemment. Selon une disposition constructive, la batterie comporte une enveloppe entourant les modules, l'enveloppe comportant au moins une ouverture pour laisser entrer l'électrolyte et former les moyens de remplissage. L'invention a aussi pour objet un procédé de décharge d'une batterie telle que définie précédemment, caractérisé en ce qu'on plonge la batterie dans un bain d'électrolyte de manière à entourer d'électrolyte les bornes principales et à établir ainsi un courant de décharge au moins entre les bornes principales. Brève description des figures L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une vue d'une batterie conforme à un mode de réalisation de l'invention, une coque supérieure d'une enveloppe n'étant pas représentée ; - la figure 2 est une vue schématique de deux cellules d'un module de la batterie de la figure 1, mettant en évidence la connexion entre les cellules, les cellules étant représentées l'une en regard de l'autre ; - la figure 3 est une vue schématique de dessus d'un module de la batterie de la figure 1. DESCRIPTION DETAILLEE Une batterie comportant un système de décharge conforme à un mode de réalisation de l'invention est montré sur la figure 1. La batterie comporte une pluralité de modules 1 juxtaposés dans une enveloppe. Sur la figure, seule une coque inférieure 2 de l'enveloppe est représentée, une coque supérieure étant prévue pour fermer la batterie. Les modules 1 sont connectés entre eux en série en reliant une borne positive principale 13 d'un module 1 à une borne négative principale 14 d'un module 1 adjacent. Un module 1, tel que montré sur la figure 2, comporte un empilement de cellules 10 de forme générale parallélépipédique rectangle. Une face principale 11 du module 1 comporte la borne positive principale 13 et la borne négative principale 14 du module 1. Le long de la face principale 11 et d'une face arrière 16, opposée à la face principale 11, les cellules 10 sont connectées entre elles en série par des connecteurs 12. Comme on le voit sur la figure 3, les connecteurs 12 ont une forme en U, mais ils sont représentés à plat sur la figure 2 afin de mieux comprendre l'invention. Les connecteurs 12 sont par exemple des feuilles métalliques pliées en forme de U. Ils sont fixés à chaque extrémité par recouvrement sur des bornes secondaires 101, 102 de cellules 10 adjacentes. La fixation peut être assurée par divers moyens tels que par boulonnage, par rivetage ou par soudure autogène ou hétérogène. Une borne positive secondaire 101 d'une cellule 10 est reliée à la borne négative secondaire 102 de l'autre cellule 10, afin que les cellules 10 soient connectées en série. Conformément à l'invention, le connecteur 12 et les bornes secondaires 101, 102 auxquelles il est relié sont recouverts partiellement par des moyens d'isolation électrique 15. En l'occurrence, les moyens d'isolation électrique sont formés par une bande de vernis 15 qui recouvre environ un tiers de la hauteur du connecteur 12 et qui s'étend en continu d'une cellule 10 à l'autre, comme montré sur la figure 2. Une bande de vernis est également déposée sur la face opposée du connecteur 12, non visible sur la figure 2, de manière sensiblement symétrique par rapport au plan du connecteur 12. Dans le cas d'un connecteur 12 en feuille, les deux faces opposées de la feuille ne sont pas nécessairement protégées puisque la protection d'une face suffit à retarder la réduction d'épaisseur de la feuille et à maintenir au moins un chemin de courant plus longtemps que sur les parties non protégées. La borne positive principale 13 est dans un matériau choisi dans un groupe comportant le graphite, le manganèse, l'aluminium, le titane, le magnésium, le fer, le cuivre, le nickel et le zinc. Le choix du matériau de la borne négative principale 14 n'est pas déterminant et tout matériau conducteur est adapté. La taille de la borne positive principale 13 est déterminée pour que sa corrosion ne soit pas complète avant la décharge d'une part substantielle de la charge nominale du module 1. L'enveloppe comporte des passages faisant fonction de moyens de remplissage pour que la batterie puisse être immergée dans un bain d'électrolyte, de manière à ce que l'électrolyte emplisse l'intérieur de l'enveloppe, et en particulier les bornes principales. Lorsque l'électrolyte est présent entre les bornes principales, un courant passe entre elles de manière à décharger le module 1. Avec un électrolyte aqueux, on provoque une réaction d'électrolyse de l'eau, qui nécessite un potentiel de 1,23 V. Le module 1 a par exemple une tension nominale de 33,2 V et est donc à même de provoquer la réaction d'électrolyse. En prenant comme exemple un module 1 dont la capacité est de 72 Ah, on considère que la décharge à 80% permet la mise en sécurité, soit 57,6 Ah. Le matériau constituant la borne positive principale 13 est corrodé par l'effet de l'électrolyse. Le tableau 1 ci-après montre la masse de matériau qui est dissoute, selon le matériau, pour une charge de 57,6 Ah à décharger. La dernière ligne du tableau indique la masse que devrait avoir au minimum la borne positive principale 13 pour ne pas être consommée entièrement avant la fin de la décharge. Matériau C Mg Al Ti Mn Fe Cu Ni Zn (graphite) Masse volumique (g/cm3) 2,1 1,74 2,7 5 7,2 7,9 8,9 8,9 7,1 M (g/mol) 12 24 27 47,9 54,9 56 63,5 58,7 65,4 ne- (e-/mol) 4 2 3 4 4 3 2 2 2 Masse (g) 6,45 25,8 19,3 25,7 29,5 40,1 68,2 63,1 70,3 Tableau 1 Les parties non protégées des connecteurs 12 sont en immersion dans l'électrolyte et participent ainsi à la décharge de la batterie en étant également corrodées. Cependant les parties protégées ont des surfaces qui ne participent pas à l'électrolyse et qui restent en place, préservant ainsi un chemin de conduction entre les cellules 10. REVENDICATIONS1. Système de décharge d'un module (1) de batterie électrique dans lequel le module (1) comporte une borne positive principale (13) et une borne négative principale (14) pour alimenter un circuit électrique, et une pluralité de cellules (10) comportant chacune une borne positive secondaire (101) et une borne négative secondaire (102), la borne positive secondaire (101) d'une cellule (10) étant reliée par un connecteur (12) à la borne négative secondaire (102) d'une cellule (10) adjacente pour relier les cellules (10) en série, le système étant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'isolation électrique (15) de chaque connecteur (12) et des bornes secondaires (101, 102) associées sur toute la longueur d'un chemin électrique entre les cellules (10), et des moyens de remplissage pour noyer les bornes principales (13, 14) et secondaires (101, 102) avec un électrolyte. 2. Système de décharge selon la revendication 1, dans lequel le module (1) a une charge nominale et la borne positive principale (13) a une masse métallique suffisante pour n'être corrodée par électrolyse qu'avec le courant fourni par au moins une charge partielle du module (1) supérieure à un pourcentage prédéterminé de la charge nominale. 3. Système de décharge selon la revendication 1, dans lequel les moyens d'isolation (15) couvrent entièrement chaque connecteur (12). 4. Système selon la revendication 1, dans lequel les moyens d'isolation (15) sont choisis parmi un vernis de type acrylique, un vernis de type silicone, une gaine, un ruban adhésif et une partie en matière synthétique en surmoulage sur le connecteur (12). 5. Batterie comportant au moins un module (1) de batterie, caractérisée en ce que chaque module (1) comporte un système de décharge selon l'une des revendications 1 à 4. 6. Batterie selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte une enveloppe entourant les modules (1), l'enveloppe (2) comportant au moins une ouverture (20) pour laisser entrer l'électrolyte et former les moyens de remplissage. 7. Procédé de décharge d'une batterie selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'on plonge la batterie dans un bain d'électrolyte de manière à entourer d'électrolyte les bornes principales (13, 14) et à établir ainsi un courant de décharge au moins entre les bornes principales (13, 14).10