Brevet FR3084322A1 — publié le 20200131

DISPOSITIF DE PROTECTION D'UNE BATTERIE DE VÉHICULE, À DÉTECTION DE DOMMAGE L'invention concerne les véhicules comprenant au moins une batterie exposée aux chocs du fait de leur solidarisation à leur soubassement. Les véhicules à groupe motopropulseur (ou GMP) de type tout électrique ou hybride (thermique/électrique), généralement de type automobile, comprennent au moins une machine électrique motrice qui est alimentée en énergie électrique par au moins une batterie. Lorsque cette batterie est installée fixement dans une partie centrale et/ou une partie arrière du soubassement du véhicule, elle se retrouve exposée aux chocs avec des objets qui sont situés à l'extérieur de ce véhicule, et donc peut être endommagée. Comme le sait l'homme de l'art, certains modules de stockage d'une batterie, impliquée dans certains au moins des déplacements d'un véhicule, _5 deviennent souvent instables consécutivement à un dommage subi, ce qui peut induire un incendie soudainement et de façon imprévisible dans un intervalle de temps après le choc dont la durée est très variable, typiquement entre quelques minutes et quelques mois. Un tel incendie peut s'avérer très dangereux lorsque le véhicule comprend au moins un passager et/ou est situé zo dans un garage, un bateau ou un train, par exemple. Afin de protéger la batterie, il est possible d'augmenter la garde au sol du véhicule et d'utiliser un boîtier (logeant les modules de stockage) dépourvu d'éléments saillants et renforcé, notamment dans sa partie inférieure la plus exposée, et/ou de solidariser fixement sous la face externe inférieure de son 25 boîtier un écran de protection, comme décrit dans le document brevet EP-A1- 1251062. Ce renforcement induit une augmentation de la masse du véhicule qui nuit à sa consommation d'énergie, et augmente les émissions polluantes de son éventuel moteur thermique. En outre, cela augmente le coût des études. De plus, l'augmentation de la résistance du boîtier, pour qu'il encaisse sa de nombreux types de choc sans que cela n'induise d'instabilité des modules 2 de stockage, nécessite qu'il soit surdimensionné. Or, ce surdimensionnement s'avère excessif au regard de l'usage que la plupart des conducteurs font de leur véhicule. Cette protection passive ne permet cependant pas de détecter un endommagement au moins potentiel de la batterie. Pour effectuer une telle détection, on peut, comme décrit dans le document brevet EP-A1-2887446, installer à l'intérieur d'un circuit de refroidissement de la batterie, en plusieurs endroits, des capteurs chargés de mesurer la pression exercée par le fluide de refroidissement circulant. Lorsque la pression est supérieure à un seuil, o cela signifie que le circuit de refroidissement a été au moins partiellement écrasé, et donc que la batterie a subi un dommage. Dans ce cas un signal d'alerte est généré. Hélas, ce type de détection présente plusieurs inconvénients. En effet, il nécessite que la batterie comprenne un circuit de refroidissement, ce qui n'est pas toujours le cas. Ensuite, l'installation de s capteurs à l'intérieur du circuit de refroidissement complexifie notablement l'assemblage de la batterie et pose des problèmes d'étanchéité, ce qui peut nuire à sa fiabilité et induit une augmentation notable de son coût. De plus, la batterie peut subir un choc dans une partie qui est éloignée du circuit de refroidissement, et donc peut être endommagée sans que ce dernier ne soit 20 endommagé et par conséquent sans qu'un signal d'alerte ne soit généré. L'invention a donc notamment pour but d'améliorer la situation. Elle propose notamment à cet effet un dispositif de protection, d'une part, destiné à équiper une batterie comprenant un boîtier propre à être installé dans un soubassement d'un véhicule, et, d'autre part, comprenant un 25 écran de protection destiné à être installé sous une face externe inférieure de ce boîtier. Ce dispositif de protection se caractérise par le fait : que son écran de protection comprend une chambre comportant un gaz sous une pression connue, et 30 qu'il comprend également, d'une part, un capteur de pression installé au moins partiellement dans la chambre et mesurant une pression régnant dans cette chambre, et, d'autre part, un circuit d'analyse comparant chaque pression mesurée à la pression connue, et générant un signal d'alerte lorsqu'au moins une pression mesurée est inférieure à la pression connue. Ainsi, lorsque l'écran de protection subit un endommagement induisant une diminution de la pression régnant dans sa chambre, on génère un signal d'alerte afin d'alerter d'un risque d'endommagement du boîtier de la batterie. Le dispositif de protection selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - son circuit d'analyse peut générer le signal d'alerte lorsqu'au moins une pression mesurée est inférieure à la pression connue d'une valeur qui est supérieure à un seuil de pression choisi ; le seuil de pression choisi peut être compris entre 50 millibars et 300 millibars ; 15 - son circuit d'analyse peut générer un signal d'alerte qui est destiné à déclencher la transmission par voie d'ondes par le véhicule d'un message d'alerte à destination d'au moins un équipement électronique communiquant et/ou la diffusion d'un message d'alerte sonore par au moins un haut-parleur du véhicule et/ou l'affichage d'un message textuel zo sur au moins un écran du véhicule ; - son circuit d'analyse peut générer un signal d'alerte lorsqu'au moins deux pressions mesurées successivement sont inférieures à la pression connue ; - son circuit d'analyse peut générer un signal d'alerte qui est représentatif 25 d'une différence entre la pression mesurée et la pression connue. L'invention propose également une batterie comprenant un boîtier, d'une part, propre à être installé dans un soubassement d'un véhicule, et, d'autre part, comprenant une face externe inférieure à laquelle est solidarisé fixement un dispositif de protection du type de celui présenté ci-avant. so Par exemple, cette batterie peut être propre à stocker de l'énergie électrique destinée à alimenter au moins une machine électrique motrice équipant le véhicule et participant à des déplacements de ce dernier. 4 L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant un soubassement auquel est solidarisée fixement au moins une batterie du type de celle présentée ci-avant. Par exemple, ce véhicule peut aussi comprendre au moins une 5 machine électrique motrice couplée à la batterie afin d'être alimentée en énergie électrique lorsqu'elle participe à des déplacements du véhicule. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en coupe longitudinale, un exemple de véhicule comprenant un soubassement auquel est solidarisée fixement une batterie équipée d'un exemple de réalisation d'un dispositif de protection selon l'invention, et la figure 2 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en _5 coupe dans un plan horizontal, un exemple de réalisation d'un dispositif de protection selon l'invention. L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif de protection DP destiné à équiper une batterie BV, devant alimenter en énergie électrique une machine électrique motrice d'un groupe motopropulseur (ou 20 GMP) GM de type tout électrique ou hybride (thermique/électrique) d'un véhicule V, afin de protéger cette batterie BV et de détecter un potentiel dommage subi par cette batterie BV en cas de choc. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le véhicule V est de type automobile. Il s'agit par exemple d'une voiture. Mais 25 l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout véhicule comportant un soubassement auquel est solidarisée fixement une batterie devant alimenter en énergie électrique une machine électrique motrice d'un GMP. Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non so limitatif, que le groupe motopropulseur GM du véhicule V est de type tout électrique. Mais il pourrait être de type hybride (thermique/électrique). On a schématiquement illustré sur la figure 1 un exemple de véhicule V comprenant un groupe motopropulseur GM (ici tout électrique) et un soubassement SV auquel est solidarisée fixement une batterie BV, équipée d'un exemple de réalisation d'un dispositif de protection DP selon l'invention et couplée au groupe motopropulseur GM. On notera que le véhicule V s pourrait comprendre plusieurs (au moins deux) batteries BV solidarisées fixement à son soubassement SV. Le groupe motopropulseur GM comprend notamment une machine électrique motrice et des moyens de couplage. La machine électrique motrice est chargée de produire du couple moteur pour déplacer le véhicule V, à partir de l'énergie électrique qui est stockée dans la batterie BV, par exemple en basse tension (typiquement 220 V ou 400 V ou encore 600 V). Les moyens de couplage sont ici chargés de coupler/découpler la machine électrique motrice à un/d'un arbre de transmission couplé à un train 15 de roues, sur ordre d'un calculateur de supervision (non représenté). Par exemple, ce train de roues peut être situé à l'arrière du véhicule V. Ces moyens de couplage peuvent, par exemple, être un mécanisme à crabots ou un embrayage ou encore un convertisseur de couple hydraulique. La batterie BV comprend un boîtier BB définissant un espace interne 20 contenant, par exemple, au moins deux modules de stockage d'énergie électrique MS. Ces modules peuvent, par exemple, comprendre chacun au moins une cellule électrochimique de stockage d'énergie électrique, par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou Ni-Cd ou encore plomb. Le boîtier BB de la batterie BV est solidarisé fixement au 25 soubassement SV du véhicule V. Comme illustré, le dispositif de protection DP est destiné à équiper la batterie BV et comprend au moins un écran de protection EP, un capteur de pression CP et un circuit d'analyse CA. L'écran de protection EP est destiné à être installé (et solidarisé fixement) sous la face externe inférieure FEI du boîtier BB, laquelle est orientée vers la surface sur laquelle est situé le véhicule V (et donc opposée à l'habitacle de ce dernier (V)). Cet écran de protection EP comprend des parois qui délimitent une chambre CE interne, hermétiquement fermée (pour 6 ne pas présenter de micro-fuite en l'absence d'endommagement), et comportant un gaz sous une pression connue pc. D'une manière générale, le matériau utilisé doit être suffisamment robuste pour résister aux chocs avec des gravillons et des petites pierres. Par exemple, l'écran de protection EP s peut être réalisé en acier ou en matériau composite. On notera que l'écran de protection EP a de préférence une forme aérodynamique afin de limiter les frottements avec l'air et donc avoir une incidence minimale sur la consommation énergétique du véhicule V. Afin de renforcer la résistance aux chocs de l'écran de protection EP, elle comprend, de préférence et comme illustré non limitativement sur la figure 2, des cloisons internes qui définissent dans sa chambre CE des canaux communiquant entre eux de sorte que la pression du gaz contenu dans cette chambre CE soit sensiblement uniforme partout. Ces cloisons internes peuvent, par exemple, être définies dans des plans verticaux _5 parallèles à la direction longitudinale ou transversale du véhicule V. Mais cela n'est pas obligatoire. Par exemple, ce gaz peut être de l'air, de l'azote ou de l'hélium. Il est injecté dans la chambre CE, jusqu'à atteindre la pression connue pc, via une valve de remplissage VR solidarisée fixement à l'écran de protection EP et zo communiquant avec cette dernière (CE). Cette valve de remplissage VR peut, par exemple, être de type Schrader. Par ailleurs, cette valve de remplissage VR est installée de préférence dans une zone bénéficiant de la meilleure protection, comme par exemple sur un côté. Par exemple, la pression connue pc peut être comprise entre 500 25 millibars et 2 bars. Ainsi, elle (pc) peut, par exemple, être choisie égale à 1 bar. Le capteur de pression CP est installé au moins partiellement dans la chambre CE, de préférence dans une zone bénéficiant de la meilleure protection. Ce capteur de pression CP est agencé de manière à mesurer la sa pression pm qui règne à l'intérieur de la chambre CE. Le circuit d'analyse CA est agencé de manière à comparer chaque pression pm mesurée par le capteur de pression CP à la pression connue pc, et à générer un signal d'alerte lorsqu'au moins une pression mesurée pm est 7 inférieure à cette pression connue pc. En d'autres termes, lorsque l'écran de protection EP subit un endommagement qui induit une diminution de la pression régnant dans sa chambre CE, le circuit d'analyse CA génère un signal d'alerte afin d'alerter 5 d'un risque d'endommagement du boîtier BB de la batterie BV. On comprendra en effet qu'un endommagement de l'écran de protection EP qui provoque une fuite du gaz contenu dans sa chambre CE résulte d'un choc important qui a pu aussi endommager le boîtier BB. L'écran de protection EP assure donc, avantageusement, non seulement une fonction de protection, mais également une fonction de détection de dommage. Cela permet aussi de détecter un endommagement potentiel du boîtier BB qu'il comprenne ou non un circuit de refroidissement. De plus, le capteur de pression CP faisant partie de l'écran de protection EP, cela évite de complexifier l'assemblage de la batterie BV et de poser des problèmes 15 d'étanchéité. Par ailleurs, la possibilité de détecter tout endommagement potentiel du boîtier BB peut permettre de moins (voire pas du tout) sur-dimensionner ce dernier (BB), et en particulier sa résistance, et donc de réduire son poids et son coût. On notera qu'afin d'éviter qu'une très faible baisse de pression dans 20 la chambre CE, éventuellement due à une légère modification de la sensibilité du capteur de pression CP, provoque immédiatement la génération d'un signal d'alerte, le circuit d'analyse CA peut être agencé de manière à ne générer un signal d'alerte que lorsqu'au moins une pression mesurée pm est inférieure à la pression connue pc d'une valeur supérieure à un seuil de 25 pression sp choisi. On comprendra que cette option permet de définir un seuil de déclenchement du signal d'alerte. Par exemple, ce seuil de pression sp choisi peut être compris entre 50 millibars et 300 millibars. Ainsi, il (sp) peut, par exemple, être choisi égal à 100 millibars. 30 On notera également que le signal d'alerte généré peut être analogique ou numérique. On notera également que le circuit d'analyse CA peut être agencé de manière à générer un signal d'alerte destiné à déclencher la transmission par voie d'ondes par le véhicule V d'un message d'alerte à destination d'au moins un équipement électronique communiquant et/ou la diffusion d'un message d'alerte sonore par au moins un haut-parleur du véhicule V et/ou l'affichage 5 d'un message textuel sur au moins un écran du véhicule V (par exemple celui du combiné central CC implanté dans ou sur la planche de bord, ou celui du tableau de bord). L'équipement électronique communiquant peut-être un serveur de service, appartenant éventuellement au réseau de service après-vente du constructeur du véhicule V, ou bien un téléphone mobile ou fixe utilisé par le conducteur du véhicule V ou un réseau de service après-vente du constructeur du véhicule V. D'une manière générale, chaque équipement électronique communiquant concerné par le message d'alerte est joignable à une adresse de communication qui est connue du circuit d'analyse CA et _5 stockée dans ce dernier (CA). Lorsque l'équipement électronique communiquant appartient au conducteur du véhicule V, le message d'alerte peut, par exemple, signaler le dommage détecté au niveau de l'écran de protection EP ainsi que de préférence le besoin d'aller rapidement dans le réseau de service après-vente pour faire examiner la batterie BV. Lorsque zo l'équipement électronique communiquant appartient au réseau de service après-vente du constructeur du véhicule V, c'est ensuite ce réseau qui se charge de joindre le conducteur du véhicule V pour l'alerter du dommage détecté au niveau de l'écran de protection EP et lui demander de venir rapidement dans le réseau pour faire examiner la batterie BV (au moins un 25 rendez-vous peut éventuellement lui être proposé). La génération du signal d'alerte ou du message d'alerte ne se fait pas obligatoirement immédiatement après la détection d'un endommagement potentiel du boîtier BB. Elle peut en effet se faire quelques secondes ou quelques minutes après cette détection. so On notera également que le circuit d'analyse CA peut être éventuellement agencé de manière à ne générer un signal d'alerte que lorsque plusieurs (au moins deux) pressions pm mesurées successivement par le capteur de pression CP sont inférieures à la pression connue pc. Cette 9 option est destinée à éviter d'alerter en cas de fourniture d'une mesure de pression pm erronée par le capteur de pression CP. A cet effet, on peut, par exemple, réaliser un filtrage, éventuellement électronique. On notera également que le circuit d'analyse CA peut être agencé de 5 manière à générer un signal d'alerte qui est représentatif de la différence entre la pression pm mesurée par le capteur de pression CP et la pression connue pc. Dans ce cas, on peut, par exemple et éventuellement, définir plusieurs (au moins deux) niveaux d'alerte associés respectivement à différents intervalles de différences. Par exemple, on peut associer un premier signal d'alerte d'un premier niveau (faible) à un premier intervalle de différences partant d'une valeur tout juste supérieure au seuil de pression sp et allant jusqu'à une première différence de pressions (de valeur moyenne et supérieure à sp), et un second signal d'alerte d'un second niveau (fort) à un second intervalle de différences partant de la première différence de _5 pressions et allant jusqu'à une seconde différence de pressions (de forte valeur). Dans cet exemple, lorsque le circuit d'analyse CA détecte une différence de pressions appartenant au premier intervalle de différences, il génère un premier signal d'alerte représentatif du premier niveau d'alerte (faible), et lorsque le circuit d'analyse CA détecte une différence de pressions zo appartenant au second intervalle de différences, il génère un second signal d'alerte représentatif du second niveau d'alerte (fort). Le premier signal d'alerte peut, par exemple, déclencher la génération d'un premier message demandant d'aller relativement rapidement dans le réseau de service après-vente pour faire examiner la batterie BV, tandis que le second signal d'alerte 25 peut, par exemple, déclencher la génération d'un second message demandant d'aller urgemment dans le réseau de service après-vente pour faire examiner la batterie BV. On notera également que dans l'exemple illustré non limitativement sur les figures 1 et 2 le circuit d'analyse CA est solidarisé fixement à l'écran so de protection EP. Mais cela n'est pas obligatoire. On peut en effet envisager de solidariser le circuit d'analyse CA à une face externe du boîtier BB, ou d'installer le circuit d'analyse CA dans le boîtier BB, ou encore de déporter le circuit d'analyse CA à distance de l'écran de protection EP et du boîtier BV, par exemple dans un calculateur embarqué dans le véhicule V. On notera également que sur les figures 1 et 2 le circuit d'analyse CA est très schématiquement illustré. Ce circuit d'analyse CA peut prendre la forme d'un boitier comprenant des circuits imprimés, ou bien de plusieurs circuits imprimés reliés par des connections filaires ou non filaires. On entend par circuit imprimé tout type de dispositif apte à effectuer au moins une opération électrique ou électronique. Par conséquent, le circuit d'analyse CA pourra éventuellement comprendre au moins un processeur de signal numérique (ou DSP (Digital Signal Processor)), une mémoire vive pour o stocker des instructions de fonctionnement et/ou le seuil choisi, et une mémoire de masse pour le stockage des pressions pm mesurées successivement. Un tel processeur de signal numérique reçoit au moins les pressions pm mesurées successivement pour les utiliser dans ses calculs, éventuellement après les avoir mises en forme et/ou démodulées et/ou amplifiées, de façon connue en soi. Le circuit d'analyse CA peut également comporter une interface d'entrée pour la réception d'au moins les pressions pm mesurées successivement, et une interface de sortie pour la transmission du signal d'alerte. On notera également que le circuit d'analyse CA peut être zo éventuellement agencé de manière à adapter la valeur de la pression connue pc et/ou du seuil de pression sp en fonction de la température régnant dans l'environnement de l'écran de protection EP. La température peut en effet faire varier la pression à l'intérieur de la chambre CE. La mesure de température peut être fournie par un capteur de température qui fait partie 25 de l'écran de protection EP ou par un calculateur embarqué dans le véhicule V et qui l'a reçue d'un capteur de température installé dans le véhicule V (et indépendant de l'écran de protection EP). On notera également que l'écran de protection EP peut éventuellement être réalisé dans un matériau permettant d'amortir REVENDICATIONS1. Dispositif de protection (DP) pour une batterie (BV) comprenant un boîtier (BB) propre à être installé dans un soubassement (SV) d'un véhicule (V), ledit dispositif (DP) comprenant un écran de protection (EP) destiné à être installé sous une face externe inférieure (FEI) dudit boîtier (BB), caractérisé en ce que ledit écran de protection (EP) comprend une chambre (CE) comportant un gaz sous une pression connue, et en ce qu'il comprend en outre i) un capteur de pression (CP) installé au moins partiellement dans ladite chambre (CE) et mesurant une pression régnant dans cette chambre o (CE), et ii) un circuit d'analyse (CA) comparant chaque pression mesurée à ladite pression connue, et générant un signal d'alerte lorsqu'au moins une pression mesurée est inférieure à ladite pression connue. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit d'analyse (CA) génère ledit signal d'alerte lorsqu'au moins une pression is mesurée est inférieure à ladite pression connue d'une valeur supérieure à un seuil de pression choisi. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit seuil de pression choisi est compris entre 50 millibars et 300 millibars. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que 20 ledit circuit d'analyse (CA) génère un signal d'alerte destiné à déclencher la transmission par voie d'ondes par ledit véhicule (V) d'un message d'alerte à destination d'au moins un équipement électronique communiquant et/ou la diffusion d'un message d'alerte sonore par au moins un haut-parleur dudit véhicule (V) et/ou l'affichage d'un message textuel sur au moins un écran 25 dudit véhicule (V). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit circuit d'analyse (CA) génère un signal d'alerte lorsque plusieurs pressions mesurées successivement sont inférieures à ladite pression connue. so 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit circuit d'analyse (CA) génère un signal d'alerte représentatif d'une 22 différence entre ladite pression mesurée et ladite pression connue. 7. Batterie (BV) comprenant un boîtier (BB) propre à être installé dans un soubassement (SV) d'un véhicule (V), caractérisée en ce que ledit boîtier (BB) comprend une face externe inférieure (FEI) à laquelle est solidarisé fixement un dispositif de protection (DP) selon l'une des revendications précédentes. 8. Batterie selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle est propre à stocker de l'énergie électrique destinée à alimenter au moins une machine électrique motrice équipant ledit véhicule (V) et participant à des déplacements de ce dernier (V). 9. Véhicule (V) comprenant un soubassement (SV), caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une batterie (BV) selon l'une des revendications 7 et 8, et solidarisée fixement audit soubassement (SV). 10. Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend 15 au moins une machine électrique motrice couplée à ladite batterie (BV) afin d'être alimentée en énergie électrique lorsqu'elle participe à des déplacements dudit véhicule (V).