Brevet FR3103760A1 — publié le 20210604

Dispositif de mise en court-circuit d’ une batterie pour véhicule en cas de choc. L’invention porte sur un dispositif (10) destiné à mettre en court-circuit une batterie (30) pour un véhicule en cas de choc comprenant un premier élément (11) connecté électriquement à la borne positive (21) de la batterie (30), un deuxième élément (12) connecté électriquement à la borne négative (22) de la batterie (30), un cache destiné à être impacté en cas de choc subi par un tel véhicule, un moyen de connexion s’étendant à distance des premier et deuxième éléments (11, 12) dans une première position, le moyen de connexion s’étendant au contact du premier élément et du deuxième élément dans une deuxième position, le passage de la première position à la deuxième position étant généré par un choc sur le véhicule, la deuxième position connectant électriquement le premier élément (11) et le deuxième élément (12) de sorte à mettre la batterie (30) en court-circuit. Figure d’abrégé : fig. 1 Dispositif de mise en court-circuit d’une batterie pour véhicule en cas de choc. L’invention concerne un dispositif de mise en court-circuit d’une batterie de véhicule en cas de choc. L’invention porte aussi sur un système comprenant un tel dispositif. L’invention porte aussi sur un véhicule comprenant un tel système et/ou un tel dispositif. L’invention porte encore sur un procédé de mise en sécurité d’une batterie lors d’un choc sur un tel véhicule. Etat de la technique antérieure Un véhicule automobile hybride ou électrique comprend généralement une batterie de traction et/ou de propulsion ayant une tension de l’ordre de 400V à ses bornes. Une telle batterie peut être dangereuse en cas d’accident. En effet, après un choc, un conducteur, même parfaitement conscient, met un certain délai à couper le contact. Evidemment, en cas d’occupant(s) blessé(s) ce délai pour couper le contact du véhicule peut durer jusqu’à l’arrivée des secours. Or durant ce délai, une telle batterie reste connectée à tout le véhicule et peut générer un incendie et/ou un choc électrique. Une telle situation n’est pas acceptable. Il conviendrait d’éviter tout risque d’incendie et/ou de choc électrique suite à un accident survenu sur un véhicule automobile électrique ou hybride. Présentation de l'invention Le but de l’invention est de fournir un dispositif remédiant aux inconvénients ci-dessus. En particulier, l’invention permet de court-circuiter rapidement la batterie en cas de choc subi par un véhicule hybride ou électrique et d’activer la coupure du courant rapidement. Pour atteindre cet objectif, l’invention porte sur un dispositif destiné à mettre en court-circuit une batterie pour un véhicule en cas de choc sur un tel véhicule, notamment une batterie de traction et/ou de propulsion pour un véhicule électrique ou hybride, le dispositif comprenant : - un premier élément connecté électriquement à la borne positive de la batterie, notamment un premier élément de type busbar, - un deuxième élément connecté électriquement à la borne négative de la batterie, notamment un deuxième élément de type busbar, - un cache, notamment un cache destiné à être impacté en cas de choc subi par un tel véhicule, - un moyen de connexion s’étendant à distance des premier et deuxième éléments dans une première position, le moyen de connexion s’étendant au contact du premier élément et du deuxième élément dans une deuxième position, le passage de la première position à la deuxième position étant généré par un choc sur un tel véhicule, notamment un choc au niveau du cache, la deuxième position connectant électriquement le premier élément et le deuxième élément de sorte à mettre une telle batterie en court-circuit. Le dispositif peut comprendre un moyen de maintien en première position du moyen de connexion. Le moyen de maintien peut comprendre un moyen de tarage du moyen de maintien. Le moyen de tarage peut comprendre au moins un ressort. Le moyen de connexion peut comprendre une bille et/ou une plaque et/ou un cône et/ou un tronc de cône. L’invention porte encore sur un système comprenant une batterie, notamment une batterie de traction et/ou de propulsion de véhicule électrique ou hybride, un coupe circuit, notamment de type fusible, et un dispositif tel que défini précédemment. L’invention porte encore sur un véhicule, notamment un véhicule automobile électrique ou hybride, comprenant un système tel que défini précédemment et/ou un dispositif tel que défini précédemment. L’invention porte encore sur un procédé de mise en sécurité d’une batterie, notamment d’une batterie de traction et/ou de propulsion, pour un véhicule tel que défini précédemment, le procédé comprenant simultanément ou sensiblement simultanément à un choc sur un tel véhicule et/ou au niveau d’un cache: - une étape de passage de la première position à la deuxième position du moyen de connexion de sorte à court-circuiter la batterie, - immédiatement suivie d’une étape de coupe-circuit de la batterie due à une surintensité générée par le court-circuit, notamment par claquage du fusible, de sorte à empêcher toute transmission de courant électrique de la batterie vers une partie d’un tel véhicule. Présentation des figures Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d’un mode de réalisation et de variantes faits à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : La figure 1 est une vue schématique d’un véhicule comprenant un dispositif selon un mode de réalisation. La figure 2 est une vue schématique du dispositif selon un mode de réalisation, en première position. La figure 3 est une vue schématique du dispositif selon le mode de réalisation, en deuxième position. La figure 4 est une vue schématique du dispositif selon une première variante du mode de réalisation, en première position. La figure 5 est une vue schématique du dispositif selon la première variante du mode de réalisation, en deuxième position. La figure 6 est une vue schématique du dispositif selon une deuxième variante du mode de réalisation, en première position. La figure 7 est une vue schématique du dispositif selon la deuxième variante du mode de réalisation, en deuxième position. Description détaillée La figure 1 illustre schématiquement un véhicule automobile 1, en particulier un véhicule hybride ou électrique, selon un mode de réalisation. Le véhicule comprend un système 40 selon un mode de réalisation de l’invention. Le système 40 comprend une batterie 30, de préférence une batterie de traction et/ou de propulsion du véhicule 1. Le système 40 comprend encore un dispositif 10 destiné à mettre en court-circuit la batterie 30 en cas de choc sur le véhicule. Le système 40 comprend encore un coupe-circuit de la batterie 30. Le coupe-circuit est par exemple de type fusible 31. Une batterie 30 de traction et/ou de propulsion du véhicule 1 délivre par exemple une haute tension de l’ordre de 400 V. La batterie 30 comprend par exemple plusieurs modules connectés entre eux. La batterie 30 comprend une borne positive 21 et une borne négative 22. Plus précisément, le dispositif 10 comprend un premier élément 11 connecté électriquement à la borne positive 21 de la batterie 30. Le premier élément 11 est de préférence de type barre omnibus ou barre conductrice de courant généralement nommée par l’un des termes anglo-saxon « busbar » ou « bus bar ». Le dispositif 10 comprend un deuxième élément 12 connecté électriquement à la borne négative 22 de la batterie 30. Le deuxième élément 12 est également de préférence de type busbar. Ainsi les busbars font partie du circuit haute tension. Des consommateurs haute tension tels qu’une capacité, un onduleur et un moteur électrique de traction et/ou propulsion font bien sûr également partie du circuit haute tension, bien que non représentés. Le dispositif 10 comprend encore un cache 20. Le cache 20 est destiné à être impacté en cas de choc et/ou force F subi par le véhicule 1 comme il sera expliqué par la suite. Le dispositif 10 est de préférence placé dans l’électronique de puissance moteur et/ou charge et/ou ailleurs, par exemple au niveau de la batterie 30. Alternativement, le dispositif 10, et par conséquent le cache 20, sont de préférence agencés dans une zone largement susceptible d’être impactée en cas d’accident du véhicule. Alternativement encore, plusieurs dispositifs 10 sont prévus pour une même batterie 30 de sorte à pouvoir court-circuiter la batterie à partir d’un choc impactant le véhicule ou un choc impactant le véhicule à l’arrière 3 ou un choc impactant le bas de caisse 4 côté droit ou un choc impactant le bas de caisse 4 côté gauche ou encore un choc impactant plusieurs parties du véhicule. Dans ce cas, les dispositifs 10 sont agencés de préférence au niveau du véhicule à l’avant 2 et à l’arrière 3 du véhicule et du bas de caisse 4 côté gauche et du bas de caisse 4 côté droit. Le dispositif 10 comprend encore un moyen de connexion 13. Le moyen de connexion 13 s’étend à distance des premier et deuxième éléments 11, 12 dans une première position P1. La première position P1, illustrée en particulier sur les figures 2, 4 et 6, correspond à une position de repos ou de fonctionnement normal, c’est-à-dire à une position dans laquelle le dispositif, et par conséquent le cache 20, ne sont pas impactés par un choc. Dans la première position P1, le moyen de connexion 13 étant éloigné des premier et deuxième éléments 11, 12, le moyen de connexion n’assure pas de connexion électrique entre les premiers et deuxième éléments 11, 12. Le moyen de connexion 13 s’étend au contact du premier élément 11 et du deuxième élément 12 dans une deuxième position P2. La deuxième position P2, illustrée en particulier sur les figures 3, 5 et 7, correspond à une position active, c’est-à-dire à une position dans laquelle le dispositif, et par conséquent le cache 20, sont impactés par un choc F. Dans la deuxième position P2, le moyen de connexion 13 étant en appui sur les premier et deuxième éléments 11, 12, le moyen de connexion assure une connexion électrique entre les premier et deuxième éléments 11, 12, le moyen de connexion étant conducteur électrique, par exemple métallique. De préférence, le dispositif 10 comprend un moyen de maintien 30 en première position P1 du moyen de connexion 13. De préférence encore, le moyen de maintien 30 comprend un moyen de tarage 31 du moyen de maintien 30. Par exemple, le moyen de tarage 31 comprend au moins un ressort 32. Plus précisément, le passage de la première position P1 à la deuxième position P2 est généré ou engendré ou enclenché par le choc F sur le véhicule, en particulier un choc F au niveau du cache 20 comme il sera expliqué par la suite. Ainsi, de préférence, pour dimensionner le niveau d’effort ou de choc ou de crash ou d’accident faisant basculer de la première position P1 à la deuxième position P2, le moyen de maintien est lui-même dimensionné ou calibré. Le moyen de maintien assure que le dispositif ne se déclenche que pour le niveau de choc choisi et non intempestivement. Autrement dit, le moyen de maintien 30 permet d’éviter un passage involontaire de la première position P1 vers la deuxième position P2. Par exemple, comme illustré sur les figures 2 et 3, le moyen de connexion 13 comprend une plaque 15. De préférence, le capot 20 comprend deux tiges 33, 34 s’étendant à partir de leurs premières extrémités depuis une face intérieure 23 du capot 20. Par face intérieure 23 du capot 20, on entend une face opposée à une face 24 du capot 20 sur laquelle l’effort F est appliqué. De préférence encore, chaque tige 33, 34 comprend une butée respective 35, 36. La plaque 15 comprend de préférence deux orifices destinés à permettre le passage des deux tiges 33, 34. Ainsi, les tiges 33, 34 traversent la plaque 15 et assurent éventuellement une fonction de guidage à la plaque 15 par rapport au capot 20. Avantageusement, un ressort de maintien en première position P1, de préférence un ressort de compression, est agencé autour de chaque tige. Le ressort s’étendant autour de la tige 33 est positionné entre la butée 35 et une face 13’ de la plaque 15. Le ressort s’étendant autour de la tige 34 est positionné entre la butée 36 et la face 13’ de la plaque 15. Grâce à ces ressorts il est possible d’ajuster l’effort et/ou la décélération à ne pas dépasser pour éviter le basculement de la première position P1 du dispositif 10 vers la deuxième position P2 du dispositif 10. Comme évoqué précédemment, la deuxième position P2 connecte électriquement le premier élément 11 et le deuxième élément 12. Ainsi, dans cette deuxième position, le premier élément 11 étant connecté à la borne positive 21 de la batterie et le deuxième élément 12 étant connecté à la borne négative 22 de la batterie, la batterie 30 est court-circuitée. Comme illustré sur la figure 3, suite à un effort F engendré par un choc sur le capot 20, le capot 20 est plié et/ou déformé et/ou poussé et par conséquent rapproché des éléments 11, 12. Le capot 20 pousse donc la plaque 15 qui vient au contact des premiers et deuxièmes éléments 11, 12 et crée une connexion électrique entre les premiers et deuxièmes éléments 11, 12. Par exemple, comme illustré sur les figures 4 et 5, selon une première variante du mode de réalisation, le moyen de connexion 13 comprend la plaque 15 articulée par exemple au niveau d’une arête 15A ou d’une extrémité inférieure par exemple. Une articulation comprenant par exemple un moyen de type rotule et/ou pivot 18 coopère avec l’arête ou extrémité inférieure 15A de la plaque 15. L’articulation est de préférence fixée sur une fixation indépendante du capot 20 de sorte à ne pas être impactée par une déformation subie par le capot 20 suite à l’effort ou choc F. De préférence encore, un ressort de maintien 32, aisé à tarer, est agencé pour maintenir le dispositif en première position P1. Par exemple, le ressort 32 s’étend depuis une languette 38 coopérant avec la plaque 15 pour maintenir la plaque 15 en première position P1. Comme illustré sur la figure 5, suite à un effort F engendré par un choc sur le capot 20, le capot 20 est plié et/ou déformé et/ou poussé et par conséquent rapproché des éléments 11, 12. Le capot 20 pousse donc la plaque 15 qui vient pivoter autour de son articulation 18 et créer une connexion électrique entre les premier et deuxième éléments 11, 12. Par exemple, comme illustré sur les figures 6 et 7, selon une deuxième variante du mode de réalisation, le moyen de connexion 13 comprend une bille 14. Par exemple, la bille 14 est percée et traversée au niveau de son alésage par une tige 37 rectiligne ou sensiblement rectiligne de sorte à permettre à la bille de coulisser et/ou se translater sur au moins une partie de la longueur de la tige 37. De préférence, la tige 37 s’étend perpendiculairement ou sensiblement perpendiculairement depuis la face intérieure 23 du capot 20 par une première extrémité de la tige. De préférence encore, un ressort 32, par exemple de type compression, est agencé autour de la tige 37 entre la bille et une butée 39 ménagée à une deuxième extrémité, opposée à la première extrémité, de la tige 37. Dans cette variante du mode de réalisation, le premier élément 11 et le deuxième élément 12 sont séparés par une distance d’isolement 16. La distance d’isolement 16 est inférieure au diamètre de la bille 14. L’axe de la tige 37, en particulier en première position P1 sans choc ou effort F reçu sur le capot 20, passe sensiblement au milieu de la distance d’isolement 16. Alternativement, dans cette deuxième variante, le moyen de connexion peut être un cône ou un tronc de cône. Dans ce cas la distance d’isolement 16 est inférieure au diamètre le plus grand du cône ou du tronc de cône. En cas de tronc de cône, le diamètre le plus petit du tronc de cône est inférieur à la distance d’isolement 16. Le sommet du cône ou le sommet virtuel du tronc de cône est agencé dans la direction de l’effort F. L’axe du cône ou du tronc de cône, en particulier en première position P1 sans choc ou effort F reçu sur le capot 20, passe sensiblement au milieu de la distance d’isolement 16. Comme illustré sur la figure 7, suite à un effort F engendré par un choc sur le capot 20, le capot 20 est plié et/ou déformé et/ou poussé et par conséquent rapproché des éléments 11, 12. Le capot 20 pousse donc la bille 14, ou le cône, ou le tronc de cône, qui vient se positionner au sein de l’orifice 16 et créer une connexion électrique entre les premier et deuxième éléments 11, 12. Un mode d’exécution d’un procédé de mise en sécurité de la batterie 30 va maintenant être décrit. Dans un premier temps, alors que le dispositif 10 est en première position P1, autrement dit que l’élément de connexion 13 est à distance des éléments 11, 12, un choc ou effort F se produit au niveau du cache 20 et enfonce et/ou plie et/ou pousse le cache 20 du dispositif 10. Pour qu’il y ait un choc sur le cache 20, cela engendre que le véhicule 1 subisse lui-même un choc, par exemple simultanément à un accident et/ou un accrochage et/ou une collision. Simultanément ou sensiblement simultanément au choc F, le procédé comprend une étape de passage de la première position P1 à la deuxième position P2 du moyen de connexion 13. Ce passage se produit par l’enfoncement ou le pliage ou le déplacement du cache 20 qui entre alors en contact avec le moyen de connexion 13 engendrant alors un contact du moyen de connexion 13 avec les deux busbars 11, 12. Pour rappel, la deuxième position P2 correspond à un état du dispositif 10 dans lequel il y a connexion électrique entre le premier élément 11 et le deuxième élément 12. Ainsi, dans la deuxième position P2, les premier et deuxième éléments 11, 12 étant reliés électriquement, la batterie 30 est court-circuitée. En effet, le premier élément 11 est connecté électriquement à la borne positive 21 de la batterie 30 et le deuxième élément 12 est connecté électriquement à la borne négative 22 de la batterie 30 donc la connexion électrique entre le premier élément et le deuxième élément engendre un court-circuit de la batterie. Immédiatement voire simultanément à ce court-circuit, une étape de coupe-circuit de la batterie 30 due à la surintensité générée par le court-circuit intervient. Par exemple, le coupe circuit est fait par l’intermédiaire du claquage du fusible 31. Grâce au coupe circuit, toute transmission de courant électrique de la batterie 30 vers une partie du véhicule 1 est évitée. A noter que la batterie est supposée être en fonctionnement lors d’un tel choc F survenant sur le véhicule, autrement dit que le véhicule est en traction et/ou propulsion, ou encore à l’arrêt, mais avec le contact allumé. A noter qu’en cas de choc engendrant le basculement du dispositif vers la deuxième position P2 de sécurité de la batterie, alors que le véhicule n’est pas en cours d’utilisation (contact éteint), tout risque de départ de feu et/ou choc électrique au niveau de la batterie et par conséquent du véhicule sont évités. En résumé, le procédé permet donc une déconnexion très rapide de la batterie d’un véhicule électrique ou hybride par claquage d’un fusible en cas de crash via un dispositif mécanique. A noter que le moyen de maintien (ressort 32 par exemple) permet d’éviter le court-circuit durant la première position P1, c’est-à-dire la phase normale d’utilisation, et de faire en sorte que le dispositif ne se déclenche que pour le niveau de choc choisi, à savoir une raideur en cas de ressort, dimensionnée après simulation de crash du véhicule équipé du dispositif 10. Par exemple, les accélérations en crash ou impact étant de l’ordre de 60 G, voire davantage, le moyen de connexion 13 est de préférence maintenu en utilisation hors crash par le moyen de maintien. Ainsi le moyen de maintien est dimensionné pour un niveau de crash susceptible de mettre en danger les occupants. Le dispositif 10 réagit de manière très rapide pour les crashs dangereux pouvant créer une dégradation batterie (en moins de 5 ms par exemple). Le capot est de préférence positionné de manière à être enfoncé lors du choc avec vérifications par calculs de crashs, le ressort pouvant être taré pour une déformation donnée. En résumé, la solution permet de mettre en sécurité les occupants du véhicule ainsi que les services de secours immédiatement en cas d’accident en coupant de manière fiable et rapide l’alimentation de la batterie de traction et/ou propulsion. La chaîne technologique de la solution est très courte puisque la pièce exposée, en l’occurrence le cache ou capot ou couvercle 20, par exemple métallique, est touchée par le choc. La solution offre ainsi une réaction mécanique de manière très rapide et vient mettre en court-circuit la batterie. En effet, le fusible implanté au niveau ou dans la batterie a de préférence une réactivité de moins de 1 ms, ou de cet ordre. Par exemple, le temps d’impact composant face avant est de l’ordre de 9 ms. Par exemple, le dispositif 10 met de l’ordre de 5 ms pour réagir. Ainsi, la chaîne de réactivité est très courte et le temps de réaction global, c’est à dire la somme des durées évoquées précédemment entre le choc et la coupure effective de la batterie, est par exemple de moins ou de l’ordre de 15 ms. Autrement dit la solution offre un déclenchement ou une déconnexion de la batterie de l’ordre de 15 ms. Un incendie n’a alors pas le temps de se déclarer suite au choc F et le risque de choc électrique pour les occupants et/ou les secours est grandement diminué voire nul. Le dispositif comprenant de petites pièces avec un montage simple est particulièrement fiable et ne craint pas le vieillissement. L’encombrement réduit du dispositif est compatible avec la faible place disponible pour son implantation. Le fusible 31 est de préférence aisément accessible de sorte à permettre la réparation si besoin au cours de la vie du véhicule. Ce dispositif est mécanique, simple et directement en contact avec le crash ce qui permet une réaction très rapide. Comme vu précédemment, le dispositif est de plus paramétrable. Eventuellement, le dispositif 10 ou le système 40 peut être adapté pour être appliqué pour couper le circuit de la batterie en cas de surchauffe pouvant conduire à un incendie. Eventuellement, le dispositif 10 ou le système 40 peut être adapté pour couper l’alimentation de la batterie, par exemple à distance, en cas de vol du véhicule équipé du dispositif. En remarque, la solution selon l’invention atteint donc l’objectif recherché d’éviter tout risque d’incendie et/ou de choc électrique suite à un accident survenu sur un véhicule automobile électrique ou hybride et présente les avantages suivants : - le coût est particulièrement faible, le dispositif étant simple techniquement ; - elle peut être installée dans tous types de véhicules comprenant une batterie haute tension, notamment les motocyclettes ou engins agricoles ou engins de chantier. Dispositif (10) destiné à mettre en court-circuit une batterie (30) pour un véhicule en cas de choc sur un tel véhicule, notamment une batterie (30) de traction et/ou de propulsion pour un véhicule électrique ou hybride (1), caractérisé en ce que le dispositif (10) comprend : - un premier élément (11) connecté électriquement à la borne positive (21) de la batterie (30), notamment un premier élément (11) de type busbar, - un deuxième élément (12) connecté électriquement à la borne négative (22) de la batterie (30), notamment un deuxième élément (12) de type busbar, - un cache (20), notamment un cache (20) destiné à être impacté en cas de choc subi par un tel véhicule, - un moyen de connexion (13) s’étendant à distance des premier et deuxième éléments (11, 12) dans une première position (P1), le moyen de connexion (13) s’étendant au contact du premier élément (11) et du deuxième élément (12) dans une deuxième position (P2), le passage de la première position (P1) à la deuxième position (P2) étant généré par un choc sur un tel véhicule, notamment un choc au niveau du cache (20), la deuxième position (P2) connectant électriquement le premier élément (11) et le deuxième élément (12) de sorte à mettre une telle batterie (30) en court-circuit. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif (10) comprend un moyen de maintien (30) en première position (P1) du moyen de connexion (13). Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moyen de maintien (30) comprend un moyen de tarage (31) du moyen de maintien (30). Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moyen de tarage (31) comprend au moins un ressort (32). Dispositif (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de connexion (13) comprend une bille (14) et/ou une plaque (15) et/ou un cône et/ou un tronc de cône. Système (40), caractérisé en ce qu’il comprend une batterie (30), notamment une batterie (30) de traction et/ou de propulsion de véhicule électrique ou hybride (1), un coupe circuit, notamment de type fusible (31), et un dispositif (10) selon l’une des revendications précédentes. Véhicule, notamment véhicule automobile électrique ou hybride (1), caractérisé en ce qu’il comprend un système (40) selon la revendication précédente et/ou un dispositif (10) selon l’une des revendications 1 à 5. Procédé de mise en sécurité d’une batterie (30), notamment d’une batterie de traction et/ou de propulsion, pour un véhicule selon la revendication précédente, caractérisé en ce que simultanément ou sensiblement simultanément à un choc sur un tel véhicule et/ou au niveau d’un cache (20), le procédé comprend : - une étape de passage de la première position (P1) à la deuxième position (P2) du moyen de connexion (13) de sorte à court-circuiter la batterie (30), - immédiatement suivie d’une étape de coupe-circuit de la batterie (30) due à une surintensité générée par le court-circuit, notamment par claquage du fusible (31), de sorte à empêcher toute transmission de courant électrique de la batterie (30) vers une partie d’un tel véhicule.