Brevet FR3088593A1 — publié le 20200522

L'invention concerne un dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, comprenant un boîtier et au moins une cellule de stockage d'énergie électrique reçue dans le boîtier. L'invention se rapporte également à un compartiment 5 pour dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile. Dans le domaine automobile, il est connu de mettre en oeuvre des batteries électriques sous forme de modules. Chaque module comporte une pluralité de cellules de stockages d'énergie électrique reçues dans un boîtier. Il est ainsi plus aisé de combiner les batteries électriques pour obtenir une capacité de charge souhaitée. Il est également 10 plus aisé, de la sorte, de monter la batterie sur le véhicule automobile, les cellules de stockage étant protégées par le boîtier. La demande US 2011/0206967 A décrit un exemple de telle batterie. Dans cette demande, les cellules sont stockées dans des containers ayant des logements de réception des cellules. Une paroi des containers, destinées à être en contact avec une paroi d'un 15 container voisin, présente des renfoncements formant une partie de conduit de circulation d'un fluide de refroidissement. Par ailleurs le boîtier de la batterie, boiticr qui loge les modules de batterie, se doit de protéger les cellules de la batterie en cas d'accident et / ou d'exposition au feu. Les boîtiers de batterie actuels sont principalement constitués de métaux, par 20 exemple acier ou aluminium. Les solutions métalliques sont lourdes et conductrices de la chaleur, ce qui peut poser un problème pour maintenir des températures internes basses pendant les tests réglementaires et éviter le risque d'emballement des cellules de batterie. Par ailleurs, les composites thermodurcissables (SMC) résistent bien au feu. Néanmoins, ils restent coûteux et ne sont pas adaptés à la production en série en raison 25 du temps de cycle de production long. Le but de l'invention est de proposer un dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile qui soit. amélioré, notamment à l'exposition à un feu. 2 L'invention a ainsi pour objet. un compartiment pour dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, ce compartiment étant agencé pour recevoir moins une cellule (14) de stockage d'énergie électrique, cc compartiment étant réalisé au moins partiellement en matériau composite, notamment ce matériau composite étant formée par une structure multicouches comprenant par exemple des feuilles dc fibres de verre ou de carbone imprégnées notamment dc résine thermoplastique, cc matériau composite comprenant une barrière anti-feu en matériau ignifuge. L'invention permet d'avoir un compartiment qui répond aux exigences anti-feu, 10 de manière relativement économique tout en permettant de ne pas augmenter la masse du compartiment car de la matière thermoplastique peut être utilisée. Ce compartiment forme avantageusement la partie inferieure d'un boiticr qui, avec un couvercle, reçoit des cellules de batterie Ce compartiment et le couvercle sont par exemple réalisés chacun à partir d'une 15 feuille en matériau composite, notamment comprenant des fibres de verre, éventuellement en variante des fibres de carbone ou d'une autre nature, pré-imprégnées d'une résine thermoplastique. Selon l'un des aspects de l'invention, la barrière anti-feu est une couche extérieure du compartiment, notamment une couche tournée vers le fond du véhicule. 20 Selon l'un des aspects de l'invention, une deuxième barrière anti-feu est prévue sous la forme d'une couche intérieure du compartiment, notamment une couche tournée vers les modules de batterie à loger dans le compartiment. Ainsi deux barrières peuvent être prévues sur les deux faces, intérieur et extérieur, du compartiment dc sorte à renforcer la protection au feu du compartiment. 25 Selon l'un des aspects dc l'invention, la barrière anti-feu est formée par l'un des éléments suivants : - un film anti-feu, notamment en plastique, notamment thermoplastique, avec des adjuvants appropriés, 30 - une couche comportant de l'aramide, par exemple couche en tissé, 3 - une couche ou film en métal. Selon l'un des aspects de l'invention, le compartiment comporte une paroi de fond en regard des modules de batterie, la barrière anti-feu s'étendant sur toute la paroi de fond, notamment sur l'extérieur de celle-ci. 5 Selon l'un des aspects de l'invention, le compartiment comporte une paroi latérale ct la barrière anti-feu s'étend également sur cette paroi latérale. Selon l'un des aspects de l'invention, la barrière anti-feu est une couche intégrée dans une structure multicouche du matériau composite. L'invention concerne encore un procédé pour réaliser un compartiment selon l'une 10 des revendications précédentes, dans lequel la barrière ami- feu est formée en même temps que les autres couches de la structure multicouches. Selon l'un des aspects de l'invention, la barrière anti-feu est formé postérieurement à la structure multicouche, par assemblage de la couche avec la structure multicouche déjà formée. 15 Selon l'un des aspects de l'invention, la structure multicouche est formée par pression et mise en température des différentes couches entre elles, la résine, notamment la résine thermoplastique, s'infiltrant dans les feuilles notamment des feuilles de fibres de verre ou de carbone. 20 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : - les figures 1 à 5 sont des vues d'un exemple de mise en oeuvre de l'invention, - la figure 6 est une vue en coupe d'une paroi de fond d'un compartiment selon 25 un exemple dc l'invention Les figures 1 et 2 illustrent un premier exemple 10 de dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile. Le véhicule automobile peut notamment être une voiture, un camion, un bus. 4 Le dispositif de stockage d'énergie électrique 10 comporte un boîtier 12 et des cellules 14 de stockage d'énergie électrique. Les cellules 14 sont par exemple montées électriquement en série. Le boîtier 12 est formé, comme cela est plus visible sur la figure 1, d'un 5 compartiment 16 infericur et d'une pièce rapportée 18 destinée à fermer le boîtier 12 pour protéger les cellules 14. La pièce rapportée 18 est ici un couvercle, qui vient recouvrir un logement 20 défini par la partie 16. Le compartiment 16 a une forme de cuvette, avec une paroi fond 26, des parois latérales 28 et une collerette 30. Le compartiment 16 qui est agencé pour recevoir les cellules de stockage d'énergie électrique, comporte : - la paroi de fond 26, la paroi de fond comportant un matériau composite, - des parois latérales 28 se raccordant la paroi de fond 26, - des canaux 50 pour une circulation d'un fluide de refroidissement, chaque canal 50 étant au moins partiellement formé par la paroi de fond 26, - des éléments de connexion fluidique 100 agencés pour permettre de relier les canaux 50 avec un circuit externe de fluide de refroidissement non représenté, chaque élément de connexion 100 étant au moins partiellement surmoulé avec la paroi de fond ou la paroi latérale. Ce compartiment 16 forme la partie inférieure du hoitier 12 qui, avec un couvercle, reçoit des cellules de batterie. Cc compartiment 16 et le couvercle 18 sont par exemple réalisés chacun à partir 25 d'une feuille en matériau composite, notamment comprenant des fibres de verre, éventuellement en variante des fibres de carbone ou d'une autre nature, pré-imprégnées d'une résine thermoplastique. Comme visible sur les figures 4 et 5, chaque élément de connexion fluidique 100 du type à connexion rapide, ou en anglais « Quick connect », et comporte un embout 101 30 avec une gorge annulaire 102 agencée pour recevoir un relief complémentaire d'un 5 élément de connexion complémentaire non représenté de sorte que, lorsque les deux éléments de connexion sont assemblés, ils forment une connexion permettant au fluide de refroidissement de circuler entre le canal 50 et le circuit externe. Comme visible suries ligures 4 et 5, l'embout 101 comporte un flanc tronconique 5 104 pour faciliter la coopération avec l'élément dc connexion complémentaire. L'embout 101 cst réalisé cn aluminium par exemple. L'embout comporte une rainure 105 dans laquelle se trouve de la matière surmoulée de la paroi 28. L'embout est agencé à travers un orifice 105 formé dans la paroi latérale 28. 10 Les éléments de connexion sont agencés pour être connectés l'un à l'autre par encliquetage. Le compartiment 16 comporte un canal 50 de distribution de fluidc de refroidissement, ou Iluide réfrigérant, et un canal 50 de collecte de fluide de refroidissement, chaque canal communiquant avec un élément de connexion associé, tel 15 que décrit ci-dessus, pour respectivement permettre l'alimentation du canal de distribution par le circuit externe et l'évacuation de fluide réfrigérant par le circuit externe. Chaque canal 50 comporte un sillon 51 formé par la paroi de fond 26 et un capot 55 agencé pour fermer ce sillon 51 et former ainsi le canal 50, la fermeture se faisant 20 notamment par soudure de ce capot sur la paroi de fond, comme illustré sur la figure 3. Chaque capot 55 est de forme longiligne et est sensiblement plan. Chaque capot 55 comporte, pour épouser un coude du canal, notamment deux coudes 56. L'une des extrémités du capot du canal 50 est en regard de l'élément de connexion 100. Lc sillon 51 communique avec une pluralité d'orifices 65, pour faire communiquer le fluide de refroidissement avec un ou plusieurs échangeurs thermiques 60. Ces échangeurs thermiques 60 sont notamment chacun une plaque 61 avec des canaux intérieurs pour la circulation de fluide de refroidissement. 6 Chaque capot 55couvre moins de 10%, notamment 5%, de la superficie de la paroi de fond 26. Selon l'un des aspects de l'invention, chaque capot 55 est réalisé en matière plastique. 5 Le liquide de refroidissement mis en oeuvre dans ce cas peut notamment être un réfrigérant liquide à base de dioxyde de carbone, comme du R744 par exemple, du 2, 3, 3, 3-tétrafluoropropène (ou HF0-123434) ou du 1, 1, 1, 2-tétrafluoroéthane (ou R-134a). Le liquide de refroidissement peut également être un nanofluide. Le liquide de refroidissement peut encore être de l'eau, incluant éventuellement des additifs. 10 Comme illustré sur la figure 6 à titre d'exemple, le compartiment 16 est réalisé en matériau composite, ce matériau composite étant formée par une structure multicouches comprenant par exemple des feuilles 79 de fibres de verre ou de carbone imprégnées de résine thermoplastique, ce matériau composite comprenant une barrière anti-feu 80 en matériau ignifuge. 15 Cc compartiment forme la partie inférieure du boitier 12 qui, avec le couvercle, reçoit des cellules de batterie. La barrière anti-feu 80 est une couche extérieure du compartiment 16, notamment une couche tournée vers le fond du véhicule. Selon l'un des aspects de l'invention non illustré, une deuxième barrière anti-feu 20 est prévue sous la forme d'une couche intérieure du compartiment, notamment une couche tournée vers les modules de batterie à loger dans le compartiment. Ainsi deux barrières peuvent être prévues sur les deux faces, intérieur et extérieur, du compartiment de sorte à renforcer la protection au feu du compartiment. Selon l'un des aspects de l'invention, la barrière anti-feu 80 est formée par l'un 25 des éléments suivants : - un film anti-feu, notamment en plastique, notamment thermoplastique, avec des adjuvants appropriés, - une couche comportant de l'aramide, par exemple couche en tissé. - une couche ou film en métal. 7 La barrière anti-feu 80 s'étendant sur toute la paroi de fond, notamment sur l'extérieur de celle-ci. Scion l'un des aspects de l'invention, le compartiment comporte une paroi latérale et la barrière anti-feu 80 s'étend également sur cette paroi latérale 28. 5 Selon l'un des aspects de l'invention, la barrière and-feu est une couche intégrée dans une structure multicouche du matériau composite. La barrière anti- feu est formée en même temps que les autres couches de la structure multicouches, REVENDICATIONS1. Compartiment pour di sposi ti f (16) de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, ce compartiment étant agencé pour recevoir moins une cellule (14) de stockage d'énergie électrique, ce compartiment étant réalisé au moins partiellement en matériau composite, notamment ce matériau composite étant formée par une structure multicouches comprenant par exemple des feuilles (79) de fibres de verre ou de carbone imprégnées notamment de résine thermoplastique, ce matériau composite compremmt 10 une barrière anti-feu (80) notamment en matériau ignifuge. 2. Compartiment selon la revendication précédente, dans lequel la barrière anti-feu est une couche extérieure du compartiment (16), notamment une couche tournée vers le fond du véhicule. 15 3. Compartiment selon la revendication précédente, dans lequel une deuxième barrière anti-feu est prévue sous la forme d'une couche intérieure du compartiment, notamment une couche tournée vers les modules de batterie à loger dans le compartiment. 20 4. Compartiment selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la barrière anti-feu est formée par l'un des éléments suivants : - un film anti-feu, notamment en plastique, notamment thermoplastique, avec des adjuvants appropriés, 25 - une couche comportant de l'aramide, par exemple couche en tissé, - une couche ou film en métal. 9 5. Compartiment selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le compartiment comporte une paroi de fond en regard des modules de batterie, la barrière anti-feu s'étendant sur toute la paroi de fond, notamment sur l'extérieur de celle-ci. 5 6. Compartiment selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le compartiment comporte une paroi latérale et la barrière anti-feu s'étend également sur cette paroi latérale. 7. Compartiment selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la barrière 10 anti-feu est. une couche intégrée dans une structure multicouche du matériau composite. 8. Procédé pour réaliser un compartiment selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la barrière anti- feu est formée en même temps que les autres couches dc la structure multicouches 15 9. Procédé pour réaliser un compartiment selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel la banière anti-feu est formé postérieurement à la structure multicouche, par assemblage de la couche avec la structure multicouche déjà formée. 20 10. Procédé selon l'une des deux revendications précédentes, dans lequel la structure multicouche est. formée par pression et mise en température des différentes couches entre elles, la résine, notamment la résine thermoplastique, s'infiltrant dans les feuilles notamment des feuilles dc fibres de verre ou dc carbone.