Brevet FR3027169A1 — publié le 20160415

DISPOSITIF DE STOCKAGE D'ENERGIE ELECTRIQUE POUR VEHICULE AUTOMOBILE L'invention a trait au domaine du stockage d'énergie électrique. Plus particulièrement l'invention a trait au domaine du stockage d'énergie électrique dans un véhicule automobile. Un dispositif de stockage d'énergie électrique, ou batterie, à base de lithium, plus particulièrement selon la technologie Lithium Ion, est communément utilisé dans l'industrie de par son avantage en masse et en volume. Il est connu d'utiliser une batterie Lithium Ion notamment pour l'alimentation électrique de la chaine de traction d'un véhicule hybride ou électrique ; une telle batterie étant apte à délivrer une puissance importante, elle peut être aussi utilisée pour le démarrage d'un moteur thermique, comme peut le faire une batterie au plomb, tout en ayant un avantage en terme de masse. Une batterie Lithium Ion peut être en revanche sujette à un emballement thermique, à savoir qu'en cas de surcharge, surchauffe et/ou court- circuit interne, sa température interne augmente jusqu'à déclencher des réactions chimiques internes produisant elles même de la chaleur. Un tel emballement thermique peut aboutir à des dégagements de gaz, et dans les cas extrêmes à un départ de feu. Un endommagement de la batterie suite par exemple à un crash du véhicule ou bien la formation de courts-circuits internes sévères peuvent conduire à un tel emballement thermique. A titre d'exemple la croissance de dendrites, formations métalliques entre les électrodes, peut être une cause de courts-circuits internes sévères et conduire à un emballement thermique. Le document de brevet US 2013/0200855 Al divulgue un dispositif de stockage d'énergie électrique de véhicule automobile comprenant un système configuré pour décharger rapidement la batterie en cas de choc du véhicule. Cet enseignement est intéressant en ce que le système est apte à minimiser le risque d'emballement par une réduction de la charge de la batterie. Il se limite cependant à une réduction du risque d'emballement thermique en cas de détection d'un choc. L'invention a pour objectif de proposer une solution palliant au moins un des inconvénients susmentionnés de l'état de la technique. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif de proposer une solution simple de réduction du risque 3027169 2 d'emballement thermique d'un dispositif de stockage d'énergie électrique, notamment au lithium. L'invention a pour objet un système électrique comprenant : une batterie électrique destinée à alimenter au moins un récepteur, ladite batterie ayant une capacité de 5 charge nominale; un générateur électrique connecté à la batterie et configuré pour recharger ladite batterie ; un dispositif de contrôle de la charge de la batterie par le générateur ; remarquable en ce que le dispositif de contrôle est configuré pour limiter le taux de charge de la batterie à un taux de charge partiel de la capacité nominale de la batterie, ledit taux de charge partiel étant inférieur à 80%, 10 préférentiellement 70%, plus préférentiellement 65%, de ladite capacité nominale. La limitation du taux de charge partiel de la capacité nominale de la batterie est permanente ou dans un mode de fonctionnement de secours suite à la détection d'une avarie ou d'un crash du véhicule. Selon un mode avantageux de l'invention, le dispositif de contrôle est configuré pour 15 moduler la tension et/ou le courant de charge en fonction du taux de charge de la batterie. Selon un mode avantageux de l'invention, la modulation de la tension et/ou le courant de charge comprend l'ouverture et la fermeture de la connexion électrique entre le générateur et la batterie en fonction du taux de charge de la batterie. 20 Selon un mode avantageux de l'invention, la modulation de la tension et/ou le courant de charge comprend la variation de ladite tension et/ou dudit courant, préférentiellement au niveau du générateur, en fonction du taux de charge de la batterie. Selon un mode avantageux de l'invention, le système comprend, en outre, un 25 interrupteur disposé électriquement entre la batterie et le générateur ainsi que le récepteur. Selon un mode avantageux de l'invention, le système comprend, en outre, une diode autorisant l'alimentation par la batterie du récepteur. 3027169 3 Selon un mode avantageux de l'invention, le dispositif de contrôle est configuré pour limiter la tension à une valeur maximale, ladite valeur correspondant au taux de charge partiel. Selon un mode avantageux de l'invention, le système comprend, en outre, un 5 dispositif de mesure du taux de charge de la batterie. Selon un mode avantageux de l'invention, la batterie est au lithium et comprend une ou plusieurs cellules, la ou chacune desdites cellules comprenant deux électrodes, le taux de charge de la batterie étant ajusté pour rendre la batterie apte à éliminer l'énergie produite par un court-circuit de la paire ou d'au plus toutes les paires 10 d'électrodes de manière à éviter tout emballement thermique. Selon un mode avantageux de l'invention, le générateur est destiné à, en outre, alimenter le véhicule en électricité. Selon un mode avantageux de l'invention, le générateur est un convertisseur de tension dédié à la recharge de la batterie. 15 L'invention a également pour objet un véhicule automobile, remarquable en ce qu'il comprend un système électrique conforme à l'invention, la batterie dudit système électrique étant préférentiellement située dans une zone susceptible d'être exposée à un écrasement lors d'un crash du véhicule. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux 20 compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : - La figure 1 est une vue schématique d'un véhicule comprenant un système électrique conforme à l'invention ; - La figure 2 est un graphe représentant la variation du taux de charge de la batterie du système de la figure 1 selon la variation de la tension du 25 générateur dudit système ; - La figure 3 est une vue schématique d'un système électrique conforme à l'invention et dans un premier mode alternatif de réalisation ; - La figure 4 est une vue schématique d'un système électrique conforme à l'invention et dans un deuxième mode alternatif de réalisation ; 3027169 4 - La figure 5 est un graphe représentant un premier mode de limitation du taux de charge de la batterie d'un des systèmes des figures 1, 3 ou 4 ; - La figure 6 est un graphe représentant un deuxième mode de limitation du taux de charge de la batterie du système des figures 1, 3 ou 4 ; 5 La figure 1 est une vue schématique d'un système électrique 2 conforme à l'invention. Le système électrique 2 comprend une batterie électrique 4, un générateur électrique 6 connecté à la batterie 4. La batterie 4 a une capacité de charge nominale et est destinée à alimenter au moins un récepteur, le générateur 6 est configuré pour recharger la batterie 4. Le système électrique 2 comprend 10 également un dispositif de contrôle 8 de la charge de la batterie 4 par le générateur 6 ; le dispositif de contrôle 8 est configuré pour limiter le taux de charge de la batterie 4 à un taux de charge partiel de la capacité nominale de la batterie. Ce taux de charge partiel est inférieur à 80% de la capacité nominale de la batterie, le taux de charge partiel peut être inférieur à 70% ou encore 65% de la capacité nominale. 15 Le dispositif de contrôle peut, par ailleurs, être configuré pour moduler la tension « U » et/ou le courant de charge « i » délivré par le générateur 6 en fonction du taux de charge de la batterie 4 ; la modulation de la tension U et/ou le courant de charge pouvant comprendre : l'ouverture et la fermeture de la connexion électrique A entre le générateur 6 et la batterie 4 ou bien la variation de la tension U et/ou du courant i 20 par exemple au niveau du générateur 6, en fonction du taux de charge de la batterie 4. La batterie 4 peut être une batterie au lithium, ou autrement appelée « Lithium-ion » avec une ou plusieurs cellules comprenant une paire d'électrodes baignant dans un liquide électrolytique, lieu d'échange des ions « lithium ». Le système électrique conforme à l'invention peut être particulièrement avantageux pour ce type 25 de batterie qui est sujette à emballement thermique comme discuté dans l'exposé de l'état de la technique, le taux de charge partiel de la batterie 4 permettant de réduire l'intensité de décharge en cas de court-circuit et la réactivité des composants interne de la batterie. Le taux de charge partiel permet donc de réduire l'échauffement de la batterie 4 et la possibilité d'atteindre les seuils de l'emballement thermique de façon 30 à ce qu'un échauffement incontrôlé soit évité. La limitation du taux de charge de la batterie 4 à un taux de charge partiel de la capacité nominale peut être une solution permanente. La batterie est en l'occurrence celle d'un véhicule automobile 10, la limitation du taux de charge de la batterie 4 à un taux partiel pouvant être réalisé 3027169 5 dans un mode de fonctionnement de secours suite à la détection d'une avarie ou d'un crash du véhicule. Cette mesure est intéressante dans le cas où la batterie est située dans une zone susceptible d'être exposée à un écrasement lors d'un crash du véhicule, ou bien une zone confinée. 5 Le générateur 6 peut être un convertisseur de tension dédié à la recharge de la batterie 4, il peut dans un autre mode de réalisation être un moyen destiné à, en outre, alimenter le véhicule 10 en électricité. Le système peut comprendre, en outre, un dispositif de mesure (non représenté) du taux de charge de la batterie. La figure 2 est une vue schématique d'un graphe représentant la variation du taux 10 de charge de la batterie du système électrique conforme à l'invention et selon la variation de la tension du générateur. Le dispositif de contrôle du système électrique peut être configuré pour limiter la tension « U » du générateur, vue en relation avec la figure précédente, à une valeur maximale « Tension Max de charge », ladite valeur correspondant au taux de charge partiel de la batterie. Sur le graphe 15 présenté, le taux de charge partiel de la batterie est de 60% de la capacité nominale de la batterie. La figure 3 est une vue schématique d'un système électrique 102 conforme à l'invention et dans un premier mode alternatif de réalisation. On peut reconnaître le système électrique présenté en relation avec la figure 1, le système 102 20 comprenant, en outre, un interrupteur 12 disposé électriquement entre la batterie 4 et le générateur 6 ainsi qu'un récepteur 14. Le dispositif de contrôle comme présenté en relation avec la figure 1 peut limiter le taux de charge de la batterie 4 par ouverture et fermeture de l'interrupteur 12. Cette mesure est intéressante pour simplifier la réalisation du générateur 6. 25 La figure 4 est une vue schématique d'un système électrique 202 conforme à l'invention et dans un deuxième mode alternatif de réalisation. On peut reconnaître le système électrique présenté en relation avec la figure 3, le système 202 comprenant, en outre, une diode 16 autorisant l'alimentation par la batterie 4 du récepteur 14 : La diode 16 est située électriquement entre la batterie 4 et le 30 récepteur 14, en parallèle avec l'interrupteur 12 présenté en relation avec la figure précédente, la cathode de la diode 16 étant en regard avec le générateur 6. La diode 16 dans cette disposition n'autorise pas la recharge de la batterie alors qu'elle 3027169 6 autorise l'alimentation du récepteur 14 par la batterie 4. Cette mesure est intéressante pour augmenter la durée de vie de la batterie, en effet, la performance dans le temps de la batterie 4 peut être améliorée par la qualité de ses cycles de recharge et/ou de décharge. 5 La figure 5 est un graphe représentant un premier mode de limitation du taux de charge de la batterie du système électrique conforme à l'invention. On peut voir le taux de charge limité à 60% de la capacité nominale de la batterie. On peut également voir la limitation progressive réalisée par la tension et/ou le courant de charge délivré par le générateur. 10 La figure 6 est un graphe représentant un deuxième mode de limitation du taux de charge de la batterie du système électrique conforme à l'invention. On peut voir le taux de charge limité à 60% de la capacité nominale de la batterie. On peut également voir la limitation brutale réalisée par la tension et/ou le courant de charge délivré par le générateur. Cette mesure de l'invention peut être intéressante pour 15 simplifier la réalisation du dispositif de contrôle du système. REVENDICATIONS1. Système électrique (2 ; 102 ; 202) comprenant : une batterie électrique (4) destinée à alimenter au moins un récepteur (14), ladite batterie (4) ayant une capacité de charge nominale ; - un générateur électrique (6) connecté à la batterie (4) et configuré pour recharger ladite batterie (4) ; un dispositif de contrôle (8) de la charge de la batterie (4) par le générateur (6) ; caractérisé en ce que le dispositif de contrôle (8) est configuré pour limiter le taux de charge de la batterie (4) à un taux de charge partiel de la capacité nominale de la batterie (4), ledit taux de charge partiel étant inférieur à 80%, préférentiellement 70%, plus préférentiellement 65%, de ladite capacité nominale. 2. Système (2 ; 102 ; 202) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle (8) est configuré pour moduler la tension et/ou le courant de charge en fonction du taux de charge de la batterie (4). 3. Système (2 ; 102 ; 202) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la modulation de la tension et/ou le courant de charge comprend l'ouverture et la fermeture de la connexion électrique entre le générateur (6) et la batterie (4) en fonction du taux de charge de la batterie. 4. Système (2 ; 102 ; 202) selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la modulation de la tension et/ou le courant de charge comprend la variation de ladite tension et/ou dudit courant, préférentiellement au niveau du générateur (6), en fonction du taux de charge de la batterie (4). 5. Système (102 ; 202) selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, un interrupteur (12) disposé électriquement entre la batterie (4) et le générateur (6) ainsi que le récepteur (14). 6. Système (202) selon-la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une diode (16) autorisant l'alimentation par la batterie (4) du récepteur (14). 3027169 7. Système (2 ; 102 ; 202) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle (8) est configuré pour limiter la tension à une valeur maximale, ladite valeur correspondant au taux de charge partiel. 8. Système (2 ; 102 ; 202) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce 5 qu'il comprend, en outre, un dispositif de mesure du taux de charge de la batterie (4). 9. Système (2 ; 102 ; 202) selon l'une des re.vendications 1 à 8, caractérisé en ce que la batterie (4) est au lithium et comprend une ou plusieurs cellules, la ou chacune desdites cellules comprenant deux électrodes, le taux de charge 10 partiel de la batterie (4) étant ajusté pour rendre la batterie apte à éliminer l'énergie produite par un court circuit de la paire ou d'au plus toutes les paires d'électrodes, de manière à éviter tout emballement thermique. 10.Véhicule automobile (10), caractérisé en ce qu'il comprend un système électrique (2 ; 102 ; 202) conforme à l'une des revendications 1 à 9, la 15 batterie(4) dudit système électrique étant préférentiellement située dans une zone susceptible d'être exposée à un écrasement lors d'un crash du véhicule.