Brevet FR3062522A1 — publié le 20180803

-1 - « Batterie refroidie et système comportant une telle batterie » Domaine technique L'invention se rapporte à une batterie et plus précisément à une batterie comportant une pluralité d'accumulateurs électriques, par exemple du type 5 VLCA (pour l'anglais « Very Large Cell Array »). Etat de la technique On connaît des batteries du type VLCA comportant une pluralité d'accumulateurs électriques. L'utilisation de ces batteries peut nécessiter de prévoir un circuit de 10 refroidissement pour refroidir les accumulateurs électriques. Une solution de refroidissement connue comporte une installation d'un serpentin dans la batterie, le serpentin étant disposé de sorte à être au contact de chacune des accumulateurs électriques de la batterie pour le refroidir. Un liquide de refroidissement circule dans le serpentin. 15 Un inconvénient de ces serpentins réside dans la possibilité de fuite du liquide de refroidissement. Pour parer à cet inconvénient, on peut choisir d'augmenter l'épaisseur du serpentin. Toutefois, cela conduit à diminuer la capacité du serpentin à refroidir la batterie. En outre, l'utilisation d'un serpentin n'empêche pas un départ de flamme 20 depuis l'un des éléments. Un but de l'invention est de proposer une batterie comportant un dispositif de refroidissement plus efficace que celui selon l'art antérieur. Un but de l'invention est de proposer une batterie dont la conception interdit un départ de feu depuis l'un des accumulateurs électriques. 25 Exposé de l'invention On atteint au moins un but de l'invention avec une batterie comprenant un boîtier, le boîtier comprenant une chambre remplie par un fluide liquide caloporteur diélectrique, la chambre comportant : - une pluralité d'accumulateurs électriques immergés dans le fluide, 30 chacun des accumulateurs électriques présentant deux électrodes, l'une des deux électrodes étant reliée électriquement à un premier élément conducteur, 3062522 - 2 - l'autre des deux électrodes étant reliée électriquement à un deuxième élément conducteur, - un moyen de raccordement électrique agencé pour permettre le raccordement électrique des premier et deuxième éléments conducteurs à un élément extérieur à la batterie. Dans la présente description, une batterie désigne un ensemble d'accumulateurs électriques reliés entre eux. Ces accumulateurs sont parfois appelés élément de la batterie ou cellule. Avec la batterie selon l'invention, les accumulateurs sont immergés dans un 10 fluide de refroidissement. Tout départ de feu est empêché et la surface d'échange de chaleur est maximisée. Avantageusement, les deux électrodes de chacun des accumulateurs électriques sont immergées dans le fluide. Selon une particularité, la batterie peut comporter une électronique de 15 contrôle de la batterie, de préférence immergée dans le fluide. Par électronique de puissance, la présente demande vise un système de contrôle des batteries d'accumulateurs (Battery Management System ou BMS en anglais) qui est un système électronique permettant la surveillance et le contrôle de la charge des différents éléments d'une batterie d'accumulateurs. 20 Selon un mode de réalisation, la batterie peut comporter un moyen d'échange de fluide agencé pour permettre un échange de fluide entre l'intérieur de la chambre de fluide et l'extérieur de la batterie. De préférence, la batterie peut être équipée d'un échangeur de chaleur agencé pour refroidir le fluide. 25 Selon une variante, l'échangeur de chaleur peut être agencé de sorte à permettre un échange de chaleur entre le fluide de la chambre et un fluide externe à la batterie. La batterie peut comporter un dispositif permettant un échappement à l'extérieur de la batterie de gaz provenant de la chambre. 30 Avantageusement, un fluide caloporteur peut présenter une capacité thermique massique comprise entre 0,1 et 15 J.g-1.K-1, de préférence entre 0,5 et 2 J.g-1.K-1. 3062522 - 3 - Avantageusement, un fluide diélectrique peut présenter une rigidité diélectrique comprise entre 1 et 100 kV.mm-1, de préférence entre 5 et 20 kV.mm-1. Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un système comportant 5 une batterie selon l'invention, et un échangeur de chaleur, l'échangeur de chaleur étant raccordé au moyen d'échange de fluide et agencé pour refroidir le fluide reçu dans la chambre de fluide. Description des figures D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mise en oeuvre et de mode de réalisation nullement limitatif, au regard de figures annexées sur lesquelles : - la figure 1 illustre un mode de réalisation d'une batterie 1 selon l'invention, - la figure 2 illustre un deuxième mode de réalisation d'une batterie 1 selon l'invention. Description de l'invention Ce mode de réalisation n'étant nullement limitatif, on pourra notamment réaliser des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite, telles que décrites ou généralisées, isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique. Sur la figure 1, il est illustré un mode de réalisation d'une batterie 1 selon l'invention. De préférence, la présente invention vise les batteries du type connu sous le 25 nom VLCA. La batterie 1 comprend un boîtier 2. Dans ce mode de réalisation, le boîtier est de forme parallélépipédique. Le boîtier 2 comprend une chambre 3. Dans ce mode de réalisation, la chambre est de forme parallélépipédique. 30 La chambre 3 est remplie par un fluide 4 liquide caloporteur diélectrique. Le fluide 4 choisi est un fluide connu sous le nom de « fluide Envirotemp FR3 ». Ce fluide est un ester naturel dérivé d'huiles végétales 3062522 -4 renouvelables. Alternativement, d'autres fluides pourraient être utilisés, tels qu'huile minérale, végétale ou silicone. La chambre 3 de la batterie renferme une pluralité d'accumulateurs électriques, référencés 10, 11, 12, immergés dans le fluide 4. 5 Sur la figure 1, chacun des accumulateurs électriques, respectivement 10, 11, et 12, est de forme cylindrique allongée et présente deux électrodes, disposées de part et d'autre du cylindre, sur les surfaces d'extrémité du cylindre. Dans l'exemple représenté, les accumulateurs électriques sont d'un type référencé 18650, qui désigne un format cylindrique de 18 mm de diamètre 10 et de 65 mm de hauteur. Alternativement tous autres formats d'accumulateurs pourraient être utilisés, cylindriques, prismatiques ou plats. Les batteries sont disposées parallèles entre elles, du point de vue de leur axe longitudinal. Les accumulateurs électriques, respectivement 10, 11, et 12, sont choisis 15 étanches par rapport au fluide 4. Toujours sur la figure 1, il est représenté deux plaques de structures 15, 16, immergées dans le fluide 4. Les plaques 15, 16 sont réalisées en mica ou composite mica. Toutefois, d'autres matériaux, tels que les plastiques ou composites sont envisagés. Le matériau utilisé est un isolant électrique. 20 Chacune de ces plaques de structures comporte des orifices traversant, formant des logements ou drageoirs qui reçoivent les différents cylindres, de préférence, leurs extrémités, par exemple avec un accident de forme tel qu'un lamage pour former une butée axiale pour les cylindres. Les différents accumulateurs électriques, référencés 10, 11, 12 sont maintenus parallèles entre eux entre ces plaques de structures. Selon le mode de réalisation de la batterie 1, la première électrode (non visible) de l'accumulateur électrique 10 est électriquement reliée à une première plaque conductrice d'électricité 101. De même, la deuxième électrode (non visible) de l'accumulateur électrique 10 est électriquement reliée à une deuxième plaque électrique conductrice d'électricité 102. Toujours selon le mode de réalisation de la batterie 1, chacun des accumulateurs électriques, respectivement 11, 12, présente une première 3062522 -5 électrode (non visible) raccordée à une plaque conductrice d'électricité, respectivement 111, 121, associée à ladite première électrode dudit accumulateur électrique et une deuxième électrode (non visible) raccordée à une plaque conductrice d'électricité, associée à ladite deuxième électrode dudit 5 accumulateur électrique. Dans le mode de réalisation ici décrit, chacune des plaques conductrices d'électricité est constituée par une feuille de nickel. D'autres matériaux ou combinaison de matériaux sont utilisables. Chacune des première et deuxième plaques conductrices d'électricité est 10 maintenue dans une plaque de structure, respectivement 15, 16. Chacune des première et deuxième plaques conductrices d'électricité est raccordée électriquement à un élément extérieur à la batterie au moyen d'un moyen de raccordement électrique 30, 31 en partie réalisé dans une ouverture du boîtier 3. 15 Dans l'exemple représenté, le fluide 4 reste confiné dans la chambre 3. En référence à la figure 2, il est maintenant illustré un deuxième mode de réalisation d'une batterie 100 selon l'invention. La batterie 100 comprend un boîtier 200. Dans ce mode de réalisation, le boîtier est de forme parallélépipédique. 20 Le boîtier 200 comprend une chambre 300. Dans ce mode de réalisation, la chambre est de forme parallélépipédique. La chambre 300 est remplie par un fluide 304 qui peut être choisi parmi les fluides précédemment énumérés. La chambre 300 comporte deux sous-systèmes 400 et 500, électriquement 25 raccordés entre eux par un élément de connexion 600 appelé « busbar ». Chacun des éléments 400 et 500 comporte deux plaques de structure, respectivement 415, 416 et 515, 516, immergées dans le fluide 400. Chacune de ces plaques de structure 415, 416, 515, 516 comporte des orifices traversant, formant des logements ou drageoirs qui reçoivent différents 30 cylindres, de préférence, leurs extrémités, par exemple avec un accident de forme tel qu'un lamage pour former une butée axiale pour les cylindres. 3062522 -6 Chacune des plaques de structure 415, 416 et 515, 516 comporte une plaque conductrice d'électricités, respectivement 450, 460 et 550, 560. Dans le mode de réalisation ici décrit, chacune des plaques conductrices d'électricité est constituée par une feuille de nickel. 5 Les cylindres reçus sont des accumulateurs électriques de forme cylindrique allongée et présentant deux électrodes, disposées de part et d'autre du cylindre, sur les surfaces d'extrémité du cylindre. Dans l'exemple représenté, les accumulateurs électriques sont d'un type référencé 18650, qui désigne un format cylindrique de 18 mm de diamètre et de 65 mm de hauteur. 10 Chacun des accumulateurs électriques présente une première électrode raccordée à l'une des plaques 450, 550, respectivement 460, 560, associée à ladite première électrode dudit accumulateur électrique et une deuxième électrode raccordée à une autre plaque conductrice d'électricité 460, 560, respectivement 450, 550, associée à ladite deuxième électrode dudit 15 accumulateur électrique. L'élément de connexion 600 assure le raccordement électrique des plaques 560 et 560. La chambre 300 comprend un moyen de raccordement électrique 330 agencé pour permettre le raccordement de chacune des plaques 450, 460, 550, 20 560 à un élément extérieur à la batterie 100. La batterie 100 comporte en outre deux moyens d'échanges de fluides 340, 350. Les deux moyens d'échanges de fluides sont deux conduits d'amenée de fluide traversant la paroi du boîtier 200 pour faire communiquer la chambre de fluide 300 et l'extérieur de la batterie 100. 25 La batterie 100 comporte aussi une électronique de contrôle de la batterie 360 qui est immergée dans le fluide. Dans un mode de réalisation non représenté, uniquement décrit pour ses différences avec le premier ou le deuxième mode de réalisation, la batterie est équipée d'un échangeur de chaleur pour refroidir le fluide, qui équipe, par 30 exemple, le boîtier. Dans un mode de réalisation non représenté, uniquement décrit pour ses différences avec le premier ou le deuxième mode de réalisation, la batterie est 3062522 -7 équipée d'un dispositif permettant un échappement à l'extérieur de la batterie de gaz provenant de la chambre. L'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du 5 cadre de l'invention. De plus, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associés les uns avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des autres. REVENDICATIONS1. Batterie (1, 100) comprenant un boîtier (2, 200), le boîtier comprenant une chambre (3, 300) remplie par un fluide (4, 304) liquide caloporteur diélectrique, ladite chambre comportant : - une pluralité d'accumulateurs électriques (10, 11, 12) immergés dans le fluide, chacun des accumulateurs électriques présentant deux électrodes, l'une des deux électrodes étant reliée électriquement à un premier élément conducteur (111, 121), l'autre des deux électrodes étant reliée électriquement à un deuxième élément conducteur (102), - un moyen de raccordement électrique (30, 31) agencé pour permettre le raccordement électrique des premier et deuxième éléments conducteurs à un élément extérieur à la batterie. 2. Batterie selon la revendication 1, dans laquelle les deux électrodes de chacun des accumulateurs électriques sont immergées dans le fluide. 3. Batterie selon la revendication 1 ou 2, comportant une électronique de contrôle de la batterie immergée dans le fluide. 4. Batterie selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un moyen d'échange de fluide (340, 350) agencé pour permettre un échange de fluide entre l'intérieur de la chambre de fluide et l'extérieur de la batterie. 5. Batterie selon l'une quelconque des revendications précédentes, équipée d'un échangeur de chaleur agencé pour refroidir le fluide. 6. Batterie selon la revendication précédente, dans laquelle l'échangeur de 30 chaleur est agencé de sorte à permettre un échange de chaleur entre le fluide de la chambre et un fluide externe à la batterie. 25 3062522 -9 7. Batterie selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un dispositif permettant un échappement à l'extérieur de la batterie de gaz provenant de la chambre. 5 8. Batterie selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le fluide présente une capacité thermique massique comprise entre 0,5 et 2 J/g/K. 9. Batterie selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 10 lequel le fluide présente une rigidité diélectrique comprise entre 1 et 100 kV.mm-1, de préférence entre 5 et 20 kV.mm-1. 10. Système comportant une batterie selon l'une quelconque des revendications précédentes, et un échangeur de chaleur, ledit échangeur 15 de chaleur étant raccordé à un moyen d'échange de fluide de ladite batterie et agencé pour refroidir le fluide reçu dans la chambre de fluide de ladite batterie.