Brevet FR3117682A1 — publié le 20220617

Dispositif de sécurité comprenant une membrane (1) possédant une première (2) et une deuxième (3) face, cette membrane (1) comprenant : - une première zone (Z1) périphérique comprenant uniquement sur la première face (2) un revêtement adhésif, - une deuxième zone (Z2), centrale à la première zone (Z1), agencée de sorte à s’ouvrir en fonction d’un paramètre physique environnant, - une succession de plusieurs de cette membrane (1), unies les unes aux autres par la première zone périphérique (Z1) en formant une bande (4). Figure 2 DISPOSITIF DE SECURITE DE VENTILATION D’UNE BATTERIE L’invention concerne un dispositif de sécurité d’une batterie, notamment d’une batterie d’un véhicule à motricité à énergie électrique. On comprendra par batterie, dans tout le texte de ce document, un ensemble comprenant au moins un module de batterie contenant au moins une cellule électrochimique. Cette batterie comprend éventuellement des moyens électriques ou électroniques pour la gestion d’énergie électrique de ce au moins un module. Lorsqu’il y a plusieurs modules, ils sont regroupés dans un bac ou carter et forment alors un bloc batteries, ce bloc batteries étant souvent désigné par l’expression anglaise « pack batteries », ce carter contenant généralement une interface de montage, et des bornes de raccordement. Par ailleurs, on comprendra par cellule électrochimique dans tout le texte de ce document, des cellules générant du courant par réaction chimique, par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion), de type Ni-Mh, ou Ni-Cd ou plomb ou encore les piles à combustible. Dans ce domaine, les réactions chimiques internes aux cellules électrochimiques provoquent des variations de température des cellules. Ces cellules, ces modules, ou ce bac sont étanches et ces variations de température provoquent une surpression interne en cas d’échauffement, ou une dépression interne en cas de refroidissement, si bien que ces cellules, ces modules, ou ce bac sont généralement équipés de moyens de respiration. On comprendra par respiration, dans tout le texte de ce document, un débit de gaz suffisant pour compenser une faible différence de pression entre une enceinte et un environnement extérieur à cette enceinte, dans les deux sens. Par faible pression, on comprendra par exemple une pression due à la dilatation ou à la contraction de ce gaz ou de pièces à l’intérieure de cette enceinte, notamment dues à un changement de température de fonctionnement. Le terme ventilation se comprendra pour un débit de gaz supérieur, suite à un incident du type emballement thermique de la batterie. En outre, L'utilisation d'une batterie étanche hors des conditions nominales, par exemple suite à l’incident comme lors d'une surcharge accidentelle, d'un court-circuit, ou lors d'une exposition à une température supérieure à la température maximale de fonctionnement de la batterie, crée un risque d'explosion. En effet, de telles situations entraînent des réactions de l'électrochimie qui génèrent des gaz. L'accumulation de ces gaz entraîne une augmentation de la pression interne de la batterie, qui peut conduire à un éclatement violent du bac et à la projection de composés chimiques nocifs et corrosifs pour l'environnement et les personnes situées à proximité. Le débit de ces gaz est alors trop important pour le moyen de respiration. Ainsi des dispositifs de sécurité, dits de ventilation, sont rajoutés, dispositifs qui évitent l'accumulation des gaz à l'intérieur du bac ou du carter hermétique d’une batterie, et permettent leur évacuation lorsque la pression interne excède une valeur prédéterminée. On connait du document de brevet EP-A1-2244318 un dispositif de sécurité comprenant une membrane fusible au-delà d’un seuil de température et adhérisée autour d’une ouverture pratiquée au travers du bac, et masquant cette ouverture. Un premier problème de ce dispositif de sécurité est la difficulté de positionnement de ce dispositif relativement à cette ouverture, et cette difficulté se répète autant de fois qu’il y a d’ouvertures. Un mauvais positionnement de ces membranes peut diminuer voire annuler l’effet du dispositif de sécurité, à savoir permettre un débit de gaz en suppression important en cas d’emballement thermique de la batterie. Un deuxième problème est que le bac est en surpression avant que la membrane ne dépasse ce seuil de température : ainsi ce dispositif de sécurité peut être amené à libérer les gaz trop tardivement, provoquant l’explosion du bac. Le but de l’invention est de remédier à ce premier problème en proposant un dispositif de sécurité optimisé. A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de sécurité comprenant une membrane possédant une première et une deuxième face, cette membrane comprenant : - une première zone périphérique comprenant uniquement sur la première face un revêtement adhésif, - une deuxième zone, centrale à la première zone, agencée de sorte à s’ouvrir en fonction d’un paramètre physique environnant, ce dispositif comprenant une succession de plusieurs de cette membrane, unies les unes aux autres par la première zone périphérique en formant une bande. Ainsi l’entre-axe entre les deuxièmes zones est prédéfini et est figé lors de la fabrication de la bande. Lorsqu’un opérateur doit appliquer cette bande adhésive pour recouvrir une multitude d’ouvertures d’un bac tel que précédemment présenté, il n’a plus besoin de positionner les deuxièmes zones les unes par rapport aux autres pour qu’elles correspondent aux ouvertures, et n’a plus qu’une bande à positionner à la place d’une multitude de membranes adhésives. L’opérateur gagne ainsi en précision et en temps de montage. La bande est en outre plus facilement préhensible par l’opérateur que la multitude de membranes. Selon un mode de réalisation de l’invention, la bande est conditionnée enroulée sur elle-même. Selon un mode de réalisation de l’invention, la bande comprend une prédécoupe de séparation entre des ensembles comprenant au moins une succession de deux membranes. Selon un mode de réalisation de l’invention, la bande comprend des marquages de séparation entre les ensembles comprenant au moins la succession de deux membranes. Selon un mode de réalisation de l’invention, le paramètre physique environnant est une limite d’une différence de pression d’un gaz environnant entre la première et la deuxième face. Ainsi le gaz sera libéré avant la montée en température de la deuxième zone. Selon un mode de réalisation de l’invention, le paramètre physique environnant est une limite de la température de la deuxième zone. Selon un mode de réalisation de l’invention, la deuxième zone comprend une diminution d’épaisseur locale. L’invention a également pour objet une batterie de stockage d’énergie électrique comprenant un bac hermétique recevant une cellule électrochimique, ce bac comprenant plusieurs ouvertures obstruées par un dispositif de sécurité tel que précédemment décrit, les deuxièmes zones étant en correspondance des ouvertures. L’invention a également pour objet un véhicule comprenant une batterie telle que précédemment décrite. D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d’un mode particulier de réalisation, non limitatif de l’invention, faite en référence aux figures dans lesquelles : : représente une perspective schématique d’un bac de batterie selon l’invention, à partir d’une section du bac. : représente une vue d’un exemple de dispositif de sécurité selon l’invention. Il est à garder à l’esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l’invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En outre, dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sont à prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des références numériques désignées. Les références des éléments inchangés ou ayant la même fonction sont communes à toutes les figures, et les variantes de réalisation. Les figures 1 et 2 divulguent un exemple de dispositif de sécurité selon l’invention. Ce dispositif de sécurité comprenant une membrane 1 possédant une première 2 et une deuxième 3 face. Cette membrane 1 comprend : - une première zone Z1 périphérique comprenant uniquement sur la première face 2 un revêtement adhésif, - une deuxième zone Z2, centrale à la première zone Z1, agencée de sorte à s’ouvrir en fonction d’un paramètre physique environnant. Cette deuxième zone Z2 est par exemple circulaire et prend la forme d’un disque, mais on peut envisager d’autres formes comme des formes elliptiques, rectangulaires ou carrées ou triangulaires ou polygonales. Par exemple la première zone Z1 encercle entièrement la deuxième zone Z2 de façon continue, cette première zone Z1 ayant un périmètre extérieur rectangulaire par exemple. Ce dispositif est tel qu’il comprend une succession de plusieurs de cette membrane 1, unies les unes aux autres par la première zone périphérique Z1 en formant une bande 4. Dans l’exemple des premières zones Z1 rectangulaires, une première membrane 1 sera unie à une deuxième membrane 1, successive, par un bord commun des deux premières zones Z1 appartenant à la première membrane 1 et la deuxième membrane 1, de sorte que ces deux membranes 1 fassent partie d’une unique bande 4. Bien entendu cette démonstration se répète si nécessaire avec une troisième membrane 1 et ainsi de suite jusqu’à former une bande 4 d’une multitude de membranes 1. Ces membranes 1 successives sont préférentiellement identiques, mais la taille et la forme des premières et deuxièmes zones Z1, Z2 peuvent varier de l’une à l’autre des membranes 1. Cette bande 4 est par exemple conditionnée enroulée sur elle-même, ce qui facilite le stockage de ces membranes en bord d’une ligne d’assemblage par exemple, et qui facilite en outre la fabrication de ces membranes 1. Mais ce n’est pas obligatoire, et ce conditionnement peut être sous forme de bandes coupées à leur longueur définitive, et par exemple empilées à plat les unes sur les autres. Bien entendu, de sorte que cette bande enroulée puisse se dérouler, la deuxième face 3 montrera une matière dont la force d’adhésion avec le revêtement adhésif est inférieure à une force de rupture de la membrane 1 ou de la bande 4. La bande 4 comprend par exemple une prédécoupe 5 de séparation entre des ensembles comprenant au moins une succession de deux membranes 1, mais ce n’est pas obligatoire puisque cette bande 4 peut être coupée par un outil de coupe quelconque, par exemple une cisaille. La illustre cette prédécoupe 5 par un trait en pointillés, séparant deux ensembles de deux membranes 1. Selon l’invention, cet ensemble peut être un ensemble de trois membranes 1 ou plus. De même, chaque ensemble peut avoir un nombre de membranes 1 différent. Cette prédécoupe 5 est ici rectiligne et orthogonale à la bande mais ce n’est pas obligatoire : cette prédécoupe 5 peut avoir d’autres formes, et avantageusement une forme adaptée pour centrer la bande 4 par rapport à un support pour lequel elle est destinée, par exemple un bac 8 de batterie 7 comme cela sera vu par la suite. En variante ou en complément, la bande 1 comprend des marquages de séparation entre les ensembles comprenant au moins la succession de deux membranes 1. Par exemple, ce marquage sera une aide pour une découpe manuelle avec une paire de ciseaux. Le paramètre physique environnant est par exemple une limite d’une différence de pression d’un gaz environnant entre la première 2 et la deuxième 3 face. Cette limite est par exemple comprise entre 0,344 et 1,03 MPa (50 à 150 psi) pour une application sur une batterie de traction d’un véhicule électrique. Mais pour garantir l’ouverture de la deuxième zone Z2, par exemple avant qu’un joint du bac 8 de batterie 7 ne cède à une température ou à la différence de pression, cette limite peut avantageusement être de l’ordre de 0,2 MPa (29 psi), plus précisément à une valeur entre 0,1 et 0,2 MPa. Ainsi si cette limite est atteinte ou dépassée, la deuxième zone Z2 s’ouvre en se déchirant ou se découpant, sous l’effet de la pression ou dépression régnant d’un côté ou de l’autre de la deuxième zone Z2. Cette limite pourra donc prendre une valeur entre 0,1 Mpa (14,5 PSI) et 1,03 MPa (150 psi) bornes comprises. On notera que le bac 8 est hermétique, plus précisément il doit rester étanche à une pression externe d’immersion dans l’eau à une profondeur de 1m, soit l’équivalent de 0,1 MPa. Une limite strictement supérieure à 0,1 MPa sera donc préférable, de l’ordre de 0,2 MPa (29 psi). En variante ou en complément, le paramètre physique environnant est une limite de la température de la deuxième zone Z2, par exemple entre 100 et 300 °C, notamment entre 150 et 300 °C, notamment 200°C. La deuxième zone Z2 de la membrane 1 est par exemple une zone thermo-fusible qui fondera lorsque la limite de la température de la deuxième zone Z2 sera atteinte ou dépassée. Par exemple, si cette deuxième zone Z2 a été préalablement déchirée sous l’effet de la pression, il peut encore subsister des parties de la membrane 1 de la deuxième zone Z2 qui gênent le passage du gaz. Dans ce cas, si après ce déchirement la température atteint cette limite en température, ces parties de la membrane 1 seront fondues libérant ainsi la totalité de la deuxième zone Z2 pour le passage du gaz. La deuxième zone Z2 comprend par exemple une diminution d’épaisseur locale 6, repérée sur la par des traits en pointillés. La illustre en particulier une diminution en forme de croix ou d’étoile, et qui forme en fait une prédécoupe en forme de crois ou d’étoile, permettant le déchirement de la deuxième zone Z2 lorsque la limite de la différence de pression est atteinte ou dépassée. Le terme « locale » se comprend comme local à la deuxième zone Z2, c’est-à-dire que cette diminution d’épaisseur est par exemple une diminution entre 50% et 80% de l’épaisseur de la deuxième zone Z2, hors zone diminuée, cette diminution pouvant prendre n’importe quelle valeur entre 50% et 80%. Mais en variante, c’est par exemple toute la deuxième zone Z2 qui a une épaisseur plus mince que la première zone Z1. Dans ce cas cette diminution d’épaisseur est par exemple une diminution entre 50% et 80% de l’épaisseur de la première zone Z1, cette diminution pouvant prendre n’importe quelle valeur entre 50% et 80%. Cette diminution permet de maitriser précisément la limite de la différence de pression du gaz environnant entre la première 2 et la deuxième 3 face. Cette invention s’applique en particulier à la batterie de stockage d’énergie électrique 7 comprenant le bac hermétique 8 recevant une cellule électrochimique, ce bac 8 comprenant plusieurs ouvertures 9 obstruées par un dispositif de sécurité 1 tel que précédemment décrit, les deuxièmes zones Z2 étant en correspondance des ouvertures 9. Bien entendu, ces ouvertures 9 font correspondre un espace interne hermétique du bac hermétique 8 avec l’environnement extérieur de la batterie 7, notamment avec l’air ambiant, l’obstruction des ouvertures 9 par le dispositif de sécurité 1 garantissant l’étanchéité du bac 8 sauf lorsque la deuxième zone Z2 se déchire ou fond. On remarquera que le bac illustré comprend un fond et un couvercle reliés sur leurs côtés par un ou des profilés creux fermant l’espace interne. Les ouvertures 9 sont avantageusement disposés au travers d’une paroi du profilé creux, de sorte que le gaz s’échappant par les ouvertures 9 soit canalisé vers l’une des extrémités de ce profilé creux par le creux lui-même, ce creux débouchant « à l’air libre » soit dans l’air ambiant par exemple. Cet espace interne reçoit au moins une cellule électrochimique et / ou un module de batterie. Les ouvertures 9 sont avantageusement alignées, et préférentiellement dans un même plan, mais ce n’est pas obligatoire et peuvent être désalignées. Ce désalignement sera alors reproduit sur la bande 4, en décalant les deuxièmes zones Z2 de la même manière pour que, une fois la bande 4 adhérisée sur le profilé creux, ces deuxièmes zones Z2 restent en correspondance des ouvertures 9. Comme vu précédemment, la forme de la bande 4 peut être adaptée pour aider l’opérateur au positionnement de la bande 4 sur les ouvertures 9, notamment en donnant une forme prédéterminée à la prédécoupe 5 de la bande 4, cette forme prédéterminée correspondant à un repère ou une contre-forme sur le support pour lequel elle est destinée, notamment dans cet exemple le profilé creux du bac 8 de batterie 7. Avantageusement cette bande 4, et notamment la deuxième zone Z2, sera transparente de sorte que l’opérateur puisse centrer visuellement les deuxièmes zones Z2 par rapport aux ouvertures 9, et/ou contrôler le bon positionnement des deuxièmes zones Z2 par rapport aux ouvertures 9. Les membranes 1 seront avantageusement réalisées en matière plastique. Ainsi ce dispositif de sécurité permet la ventilation d’une batterie, ou de tout autre organe nécessitant une telle protection. Avantageusement, la deuxième zone Z2 de la membrane 1 sera en matière à base d’EPDM, pour éthylène-propylène-diène monomère, voire en outre la première zone Z1, et donc toute la bande, de sorte que la diminution d’épaisseur et les prédécoupes soient facilement réalisables, avec précision. Cette invention s’applique tout particulièrement à un véhicule comprenant la batterie 7. En particulier la batterie 7 alimentant en énergie électrique une machine motrice électrique du véhicule, par exemple de type automobile. On notera en particulier une application pour les batteries 7 comprenant des cellules électrochimiques de type lithium-ion (ou Li-ion). Dispositif de sécurité comprenant une membrane (1) possédant une première (2) et une deuxième (3) face, cette membrane (1) comprenant : - une première zone (Z1) périphérique comprenant uniquement sur la première face (2) un revêtement adhésif, - une deuxième zone (Z2), centrale à la première zone (Z1), agencée de sorte à s’ouvrir en fonction d’un paramètre physique environnant, caractérisé en ce que ce dispositif comprend une succession de plusieurs de cette membrane (1), unies les unes aux autres par la première zone périphérique (Z1) en formant une bande (4). Dispositif selon la revendication 1, la bande (4) étant conditionnée enroulée sur elle-même. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, la bande (4) comprenant une prédécoupe (5) de séparation entre des ensembles comprenant au moins une succession de deux membranes (1). Dispositif selon l’une des revendications précédentes, la bande (1) comprenant des marquages de séparation entre des ensembles comprenant au moins une succession de deux membranes (1). Dispositif selon l’une des revendications précédentes, le paramètre physique environnant étant une limite d’une différence de pression d’un gaz environnant entre la première (2) et la deuxième (3) face. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, le paramètre physique environnant étant une limite de la température de la deuxième zone (Z2). Dispositif selon l’une des revendications précédentes, la deuxième zone (Z2) comprenant une diminution d’épaisseur locale (6). Batterie de stockage d’énergie électrique (7) comprenant un bac hermétique (8) recevant une cellule électrochimique, ce bac (8) comprenant plusieurs ouvertures (9) obstruées par un dispositif de sécurité (1) selon l’une des revendications précédentes, les deuxièmes zones (Z2) étant en correspondance des ouvertures (9). Véhicule comprenant une batterie selon la revendication 8.