Brevet FR3027003A1 — publié le 20160415

SYSTEME DE BATTERIES POUR VEHICULE COMPORTANT DES PENTES DE REPARTITION DE L'EAU DE REFROIDISSEMENT La présente invention concerne un système de batteries prévu pour faciliter l'extinction des incendies, ainsi qu'un véhicule automobile hybride ou électrique équipé d'un tel système de batteries. Les véhicules hybrides ou électriques comportent pour la traction des accumulateurs d'énergie comprenant des cellules électrochimiques délivrant une haute tension, appelés par la suite batteries, qui peuvent être réalisées suivant différentes technologies connues. Les batteries permettent de récupérer une énergie produite lors des freinages du véhicule, pour délivrer un courant à un moteur électrique de traction. Sur certains véhicules, les batteries peuvent aussi être rechargées directement à partir d'un réseau extérieur de distribution d'électricité. Les batteries de traction disposées dans un compartiment fermé, comportent habituellement un système de refroidissement pour assurer les performances, la durée de vie ainsi que la sécurité. En particulier les cellules au lithium-ion disposant d'une forte densité d'énergie en fonction de la masse, nécessitent un suivi particulier de leurs conditions de fonctionnement, comme la tension ou la température, et un système de refroidissement pour les maintenir dans une plage de température réduite. Cependant suivant la technologie utilisée, en cas de forte élévation accidentelle de la température, les cellules électrochimiques peuvent émettre des fluides chauds sous pression qui sont toxiques et inflammables. On peut obtenir ainsi un départ d'incendie dans le compartiment comportant les batteries, qui peut se propager ensuite au véhicule. Par ailleurs compte-tenu de leurs dimensions et de leurs masses, les batteries sont généralement installées sous le plancher du véhicule, et entourées par des éléments de renfort comme des traverses ou des longerons afin de les supporter et de les protéger lors des chocs. En cas de départ d'incendie, l'accès à ces batteries dans leur compartiment par les 3027003 2 pompiers pour les arroser d'eau afin de les refroidir et d'éteindre le feu, est généralement difficile. Pour éteindre un tel incendie, un système connu d'accès rapide, présenté notamment par le document FR-A1-2991258, comporte un conduit 5 débouchant dans le compartiment des batteries, présentant vers l'extérieur du véhicule une entrée d'eau qui est fermée par un système d'obstruction s'ouvrant automatiquement en fonction des conditions provoquées par cet incendie, comme la chaleur. Un autre système connu pour éteindre un départ d'incendie, présenté 10 notamment par le document FR-A1-2991923, comporte un système d'accès rapide aux batteries comprenant un orifice situé sur le dessus du compartiment de ces batteries, qui est équipé d'un opercule thermo-fusible. En cas de départ d'incendie l'opercule fond sous la chaleur dégagée, ce qui permet aux pompiers en arrosant la zone contenant l'orifice, qui peut être 15 en particulier situé sur un plancher à l'arrière, d'obtenir un débit d'eau qui rentre dans le compartiment et coule sur les batteries. Il est connu aussi d'alimenter en eau le compartiment des batteries par d'autres canaux d'alimentation, comme des longerons de la structure du véhicule. 20 Cependant si ces différents systèmes permettent un accès au compartiment des batteries par un débit d'eau de refroidissement, ils peuvent laisser en fonction des possibilités d'écoulement dans ce compartiment, certaines zones chaudes qui risquent alors d'entraîner de nouveau départs d'incendie. 25 La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un système de batteries pour véhicule hybride ou électrique, comportant des cellules électrochimiques disposées dans un compartiment fermé, ce système étant prévu pour recevoir un débit d'eau 30 venant d'un point d'alimentation extérieur afin de refroidir les cellules en cas d'échauffement ou d'incendie, caractérisé en ce qu'il comporte sur le dessus du compartiment ou à l'intérieur, des pentes de répartition assurant une 3027003 3 répartition de l'eau venant du point d'alimentation sur l'ensemble des cellules. Un avantage de ce système de batteries est que de manière simple et économique, avec des formes disposées judicieusement pour recevoir le 5 débit d'eau, on dirige ce flux sur toutes les cellules ce qui permet de refroidir chacune d'elles, en particulier les plus éloignées de cet orifice, afin d'éviter un point chaud et une reprise d'incendie venant de l'une quelconque de ces cellules. Le système de batteries selon l'invention peut de plus comporter une ou 10 plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Selon un mode de réalisation, les pentes de répartition sont formées sur la face supérieure du compartiment fermé. Dans ce cas, les pentes de répartition peuvent comporter des zones 15 prédisposées au-dessus des cellules électrochimiques, formant automatiquement des perçages avec la chaleur. Selon un autre mode de réalisation, les pentes de répartition sont formées à l'intérieur du compartiment. Dans ce cas, le compartiment fermé peut comporter à l'intérieur un 20 capot disposé au-dessus des cellules électrochimiques, ce capot présentant les pentes de répartition. En variante, les pentes de répartition peuvent être formées directement sur les couvercles des cellules électrochimiques. Avantageusement, les pentes de répartition sont entourées de rebords 25 réalisant une rétention d'eau sur ces pentes. L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile hybride ou électrique comportant un système de batteries alimentant des machines de traction, qui présente l'une quelconque des caractéristiques précédentes. En particulier, le véhicule peut comporter un plancher recouvrant le 30 système de batteries, présentant un orifice d'alimentation en eau des pentes de répartition. 3027003 4 Avantageusement, l'orifice d'alimentation en eau est équipé d'un opercule thermo-fusible. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après 5 donnée à titre d'exemple et de manière non limitative, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 présente une vue de dessus du plancher arrière d'un véhicule hybride, recevant en dessous un système de batteries selon l'invention ; 10 - la figure 2 est un schéma en coupe transversale de ce système de batteries ; - la figure 3 est un schéma en coupe longitudinale de ce système de batteries ; - la figure 4 est un schéma en coupe longitudinale de ce système de 15 batteries suivant une variante ; - la figure 5 est un schéma en coupe transversale d'un système de batteries suivant une variante ; et - la figure 6 est un schéma en coupe transversale d'un système de batteries suivant une autre variante. 20 Les figures 1 et 2 présentent un système de batteries 12 formant un ensemble sensiblement parallélépipédique fixé à plat sous un plancher arrière du véhicule 2, comprenant des cellules électrochimiques 22 contenues dans un compartiment fermé 20. Le compartiment fermé 20 permet de protéger les cellules 22 et leurs contacts électriques, en particulier 25 des projections extérieures d'eau ou de poussière, et de l'air ambiant, pour assurer leur intégrité ainsi que la sécurité. Le plancher arrière 2 comporte vers l'avant une traverse 4 et vers l'arrière un rebord de ce plancher 6, qui constituent des renforts encadrant le système de batteries 12 se trouvant en dessous. Le plancher est renforcé de 30 plus par deux renforts 8 longitudinaux fixés en dessous, venant au-dessus du système de batteries 12. 3027003 5 Les différents renforts 4, 8 encadrant le système de batteries 12 présentant une masse importante, constituent des moyens rigides qui permettent la fixation de ce système tout en résistant aux contraintes de tenue en endurance et aux vibrations, et qui assure une protection entourant 5 ce système afin d'éviter ou de limiter sa déformation en cas d'accident. En variante il est connu de fixer le système de batterie sur un support entourant et protégeant ce système, qui est lui-même fixé sous le plancher du véhicule. Le plancher 2 comporte au-dessus du système de batteries 12 un 10 orifice latéral 10 débouchant dans l'habitacle, qui permet un débit d'eau important en cas d'incendie. Dans ce cas les pompiers dirigent leur lance à incendie directement sur l'orifice 10, ou dans l'habitacle en général pour que l'eau descende dans cet orifice par gravité. La face supérieure du compartiment fermé 20 comporte des formes 15 particulières comprenant des pentes 24 et des rebords extérieurs 26, qui reçoivent en partie haute le débit d'eau venant de l'orifice du plancher 10, et laissent ce débit s'écouler par gravité suivant les pentes pour le répartir sur toute la surface des cellules électrochimiques 22. Les pentes 24 comportent des zones prédisposées au-dessus des 20 cellules électrochimiques 22, formant automatiquement des perçages 28 avec la chaleur en cas d'incendie, par exemple par fusion d'un matériau de fermeture, présentant des sections de passage ajustées de manière à répartir le débit d'eau sur chacune de ces cellules afin d'assurer le refroidissement de toutes les cellules. 25 Les rebords extérieurs 26 de la face supérieure du compartiment 20, permettent de stocker une certaine quantité d'eau sur les pentes 24 afin de s'assurer du débit par tous les perçages 28. Les figures 3 et 4 présentent en coupe longitudinale un arrangement des pentes 24, formant respectivement un seul canal central 30 ou deux 30 canaux latéraux 32, de manière à répartir le débit d'eau de manière sensiblement régulière sur l'ensemble de la surface du système de batteries 12. 3027003 6 La figure 5 présente le compartiment fermé 20 comportant un perçage d'entrée 40 disposé en-dessous de l'orifice 10 du plancher 2, qui fait déboucher le débit d'eau sur un capot intérieur de répartition 42 recouvrant l'ensemble des cellules électrochimiques 22. 5 Le capot 42 comporte des pentes 24 répartissant le débit d'eau sur l'ensemble de la surface du système de batteries 12, des perçages de ce capot de section ajustée 44 permettant de faire couler l'eau sur chacune des cellules électrochimiques 22 afin de toutes les refroidir individuellement. De la même manière des rebords extérieurs 26 assurent une certaine rétention 10 d'eau sur le capot 42. La figure 6 présente le compartiment fermé 20 comportant un perçage d'entrée 40 disposé en-dessous de l'orifice 10 du plancher 2, qui fait déboucher le débit d'eau directement sur le couvercle supérieur 50 des cellules électrochimiques 22. 15 L'ensemble des couvercles supérieurs 50 des cellules électrochimiques 22 forme des pentes 24 assurant un écoulement et une répartition du débit d'eau venant du perçage d'entrée 40, sur l'ensemble de ces cellules. Des rebords extérieurs 26 sur l'ensemble des cellules 22, permettent aussi une rétention d'eau sur ces cellules pour améliorer leur refroidissement. 20 On obtient ainsi une arrivée d'eau venant directement sur les cellules électrochimiques 22, avec un flux réparti sur toutes les cellules. D'une manière générale pour ces différentes solutions on obtient de manière simple et économique, en réalisant seulement des formes particulières directement sur les cellules électrochimiques 22 ou sur le 25 dessus du compartiment fermé 20, ou avec l'ajout d'un capot intérieur de répartition 42, une sécurité qui permet de garantir le refroidissement des cellules les plus éloignées de l'entrée d'eau dans ce compartiment. On peut avantageusement disposer sur l'orifice 10 percé sur le plancher 2 du véhicule, un opercule thermo-fusible qui se percera automatiquement 30 sous l'effet de la chaleur dégagée par les cellules électrochimiques défaillantes, ce qui permet d'obtenir quand les pompiers arrosent l'intérieur du véhicule, un débit d'eau qui s'écoule sur les pentes de répartition 24. 3027003 7 Le système de batteries selon l'invention peut être utilisé avantageusement avec des accumulateurs au lithium-ion comportant des risques plus importants, mais aussi avec tous types de cellules électrochimiques susceptibles de s'échauffer et de produire des fluides 5 inflammables. REVENDICATIONS1 - Système de batteries pour véhicule hybride ou électrique, comportant des cellules électrochimiques (22) disposées dans un compartiment fermé (20), ce système étant prévu pour recevoir un débit d'eau venant d'un point d'alimentation extérieur (10) afin de refroidir les cellules en cas d'échauffement ou d'incendie, caractérisé en ce qu'il comporte sur le dessus du compartiment ou à l'intérieur, des pentes de répartition (24) assurant une répartition de l'eau venant du point d'alimentation (10) sur l'ensemble des cellules (22). 2 - Système de batteries selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pentes de répartition (24) sont formées sur la face supérieure du compartiment fermé (22). 3 - Système de batteries selon la revendication 2, caractérisé en ce que les pentes de répartition (24) comportent des zones prédisposées au-dessus des cellules électrochimiques (22), formant automatiquement des perçages (28) avec la chaleur. 4 - Système de batteries selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pentes de répartition (24) sont formées à l'intérieur du compartiment (22). 5 - Système de batteries selon la revendication 4, caractérisé en ce que le compartiment fermé (20) comporte à l'intérieur un capot disposé au-dessus des cellules électrochimiques (22), ce capot présentant les pentes de répartition (24). 6 - Système de batteries selon la revendication 4, caractérisé en ce que les pentes de répartition (24) sont formées directement sur les couvercles (50) des cellules électrochimiques (22). 7 - Système de batteries selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pentes de répartition (24) sont entourées de rebords (26) réalisant une rétention d'eau sur ces pentes. 8 - Véhicule automobile hybride ou électrique comportant un système de batteries alimentant des machines de traction, caractérisé en ce que ces 3027003 9 systèmes de batteries sont réalisés suivants l'une quelconque des revendications précédentes. 9 - Véhicule automobile selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un plancher (2) recouvrant le système de batteries (20), présentant 5 un orifice (10) d'alimentation en eau des pentes de répartition (24). 10 - Véhicule automobile selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'orifice d'alimentation en eau (10) est équipé d'un opercule thermofusible.