Brevet FR3131456A1 — publié le 20230630

Batterie électrique (10) pour aéronef, cette batterie (10) comportant : - un boîtier (12) comportant un logement interne (14) et un évent (18) d’évacuation de gaz, et - des cellules (16) de batterie électrique situées dans le logement (14) du boîtier (12), caractérisée en ce qu’elle comprend en outre, au niveau dudit évent (18), un système optique (20) sensible à une fumée (38) susceptible d’être générée par les cellules (16) dans le logement (14) en cas de dysfonctionnement de ces cellules, ce système (20) comportant un émetteur de lumière (32) et un récepteur de lumière (34) qui sont séparés par un espace (36) libre qui peut être traversé par de la fumée (38). Figure pour l'abrégé : Figure 1 BATTERIE ELECTRIQUE POUR AERONEF Domaine technique de l'invention La présente invention concerne une batterie électrique pour aéronef ainsi qu’un aéronef comportant cette batterie. Arrière-plan technique Dans un souci de réduction de l’empreinte carbone du trafic aérien, plusieurs technologies existent pour électrifier le plus possible un aéronef en remplaçant par exemple un équipement non électrique par un équipement électrique. Ceci est rendu possible en équipant l’aéronef de batteries électriques qui permettent de stocker de l’énergie électrique et de la distribuer en fonction des besoins aux équipements électriques de l’aéronef. Une batterie électrique peut subir un emballement thermique pour différentes raisons qu’il n’est pas forcément possible de prévenir par une surveillance électronique de la batterie (comme dans le cas d’un défaut de production d’une cellule de batterie par exemple). Cet emballement thermique peut se traduire par la génération de gaz divers, certains toxiques, de flammes, de fumées, et de violentes explosions, et poser des problèmes de sécurité. Il est donc très important de détecter cet emballement thermique, de manière fiable et rapide, de façon à pouvoir isoler la batterie ou la partie de la batterie concernée, et d’avertir le dispositif de gestion de la batterie ou le pilote de l’aéronef, afin que cet aéronef interrompe son vol et se pose rapidement de manière sécurisée. Pour réaliser cette surveillance de l’emballement thermique, les solutions existantes reposent sur l’utilisation de capteurs présents dans la batterie ou dans un environnement proche (capteurs de tension, de température, de courant, etc.) et des algorithmes de détection d’emballement thermique. La difficulté de ce type de solution est de s’assurer que l’emballement thermique a effectivement lieu. Pour éviter les faux positifs, il convient de bien connaitre et caractériser l’emballement thermique. De plus, il existe une infinité de scénarii d’emballement thermique, ce qui peut conduire à sur-instrumenter la batterie pour garantir cette détection. Il existe également des solutions utilisant des capteurs de pression, de gaz, de son, etc. L’inconvénient de ces solutions est l’ajout de masse (du fait de la masse additionnelle du capteur) et de volume (du fait de l’encombrement du capteur), qui se traduisent par un surdimensionnement de la batterie, et un surcoût lié à l’utilisation de ces capteurs. De plus, ce type de capteur nécessite une carte électronique pour analyser le signal renvoyé par les capteurs. La présente invention propose ainsi un perfectionnement aux technologies existantes qui permet de détecter l’emballement thermique d’une batterie électrique pour aéronef. L’invention concerne une batterie électrique pour aéronef, cette batterie comportant : - un boîtier comportant un logement interne et un évent d’évacuation de gaz, et - des cellules de batterie électrique situées dans le logement du boîtier, caractérisée en ce qu’elle comprend en outre, au niveau dudit évent, un système optique sensible à une fumée susceptible d’être générée par les cellules dans le logement en cas de dysfonctionnement de ces cellules, ce système comportant un circuit électrique comportant des bornes d’alimentation électrique qui sont reliées à deux branches parallèles, dont une première branche comporte un émetteur de lumière et une seconde branche comporte un récepteur de lumière, le récepteur et l’émetteur de lumière étant séparés par un espace libre qui peut être traversé par de la fumée, et le récepteur de lumière étant configuré pour avoir un ratio de transfert de courant qui est fonction de la quantité de lumière reçue et qui est maximal en l’absence de fumée dans ledit espace. En cas de dysfonctionnement, heureusement peu fréquent, une batterie peut générer de la fumée. La batterie selon l’invention comporte un boîtier qui est équipé d’un évent pour évacuer la fumée et éviter par exemple une surpression à l’intérieur du boîtier. Dans la présente demande, on entend par « évent », un port ou un orifice destiné à laisser passer des gaz et de la fumée, depuis l’intérieur vers l’extérieur du boîtier. Selon l’invention, la batterie comporte un système sensible à la fumée, qui est situé à côté de l’évent et qui est destiné à réagir sous l’effet de la fumée qui passe au niveau du système et à travers l’évent. Ce système est du type optique et comprend un émetteur et un récepteur de lumière, par exemple UV ou IR. L’émetteur de lumière ou photoémetteur est configuré pour émettre de la lumière en continu et le récepteur de lumière ou photodétecteur est configuré pour capter cette lumière également en continu. Le récepteur de lumière a un ratio de transfert de courant qui dépend de la quantité de lumière reçue et donc de la concentration de fumée entre l’émetteur et le récepteur. En l’absence de fumée, le ratio de transfert est maximal, par exemple 100%, et le récepteur est donc dit « passant », c’est-à-dire que la seconde branche du circuit est fermée. En présence de beaucoup de fumée ou de fumée épaisse, le récepteur a un ratio de transfert faible voire nul, et la seconde branche peut être considérée comme ouverte ou résistive (le courant y circulant étant donc diminué significativement par rapport à l’état « passant »). Le récepteur fonctionne donc comme un interrupteur sensible à la lumière émise par l’émetteur et donc à la fumée présente entre l’émetteur et le récepteur. Le ratio de transfert du récepteur et donc la valeur de courant ou de tension qui le traverse est donc directement corrélé à la concentration de fumée dans le boîtier. Plus la concentration en fumée est importante et plus ce ratio diminue. La batterie selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres, ou en combinaison les unes avec les autres : l’émetteur est une diode du type DEL ou une tête laser, et le récepteur de lumière est une photodiode ; la seconde branche comporte une DEL indépendante du récepteur de lumière et configurée pour générer une lumière dont l’intensité dépend du courant qui traverse la seconde branche et donc du ratio de transfert du récepteur de lumière ; la batterie comprend en outre un dispositif de surveillance, ce dispositif comportant un premier module de mesure d’une valeur d’au moins un paramètre électrique aux bornes du récepteur de lumière, un deuxième module de comparaison de la valeur mesurée à une valeur seuil, et un troisième module d’émission d’un signal lorsque la valeur mesurée est supérieure ou inférieure à la valeur seuil ; le paramètre électrique est le courant ou la tension ; ledit circuit est configuré pour être alimenté avec une tension de 12 volts, et ladite valeur seuil est comprise entre 3 et 5 volts ; en variante, le circuit pourrait être configuré pour être alimenté avec une autre valeur de tension, par exemple de 5 ou 28 volts ; le dispositif de surveillance est intégré dans le boîtier ou est déporté par rapport au boîtier ; le dispositif de surveillance fait partie d’un système de gestion de la batterie. La présente invention concerne également un aéronef comportant au moins une batterie telle que décrite ci-dessus. Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d’un mode de réalisation non limitatif de l’invention en référence aux dessins annexés sur lesquels : la est une vue très schématique en perspective d’une batterie électrique pour aéronef selon un mode de réalisation de l’invention, la est une vue schématique d’un circuit électrique de système optique sensible à la fumée pour une batterie selon l’invention ; et la est un graphe montrant l’évolution au cours du temps de plusieurs paramètres au cours de l’emballement thermique d’une batterie électrique selon l’invention. Batterie électrique (10) pour aéronef, cette batterie (10) comportant : - un boîtier (12) comportant un logement interne (14) et un évent (18) d’évacuation de gaz, et - des cellules (16) de batterie électrique situées dans le logement (14) du boîtier (12), caractérisée en ce qu’elle comprend en outre, au niveau dudit évent (18), un système optique (20) sensible à une fumée (38) susceptible d’être générée par les cellules (16) dans le logement (14) en cas de dysfonctionnement de ces cellules, ce système (20) comportant un circuit électrique (22) comportant des bornes (24) d’alimentation électrique qui sont reliées à deux branches (26, 28) parallèles, dont une première branche (26) comporte un émetteur de lumière (32) et une seconde branche (28) comporte un récepteur de lumière (34), le récepteur (34) et l’émetteur (32) de lumière étant séparés par un espace (36) libre qui peut être traversé par de la fumée (38), et le récepteur de lumière (34) étant configuré pour avoir un ratio de transfert de courant qui est fonction de la quantité de lumière (40) reçue et qui est maximal en l’absence de fumée (38) dans ledit espace (36). Batterie (10) selon la revendication 1, dans laquelle l’émetteur (32) est une diode du type DEL ou une tête laser, et le récepteur de lumière (34) est une photodiode. Batterie (10) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la seconde branche (28) comporte une DEL (44) indépendante du récepteur de lumière (34) et configurée pour générer une lumière dont l’intensité dépend du courant qui traverse la seconde branche (28) et donc du ratio de transfert du récepteur de lumière (34). Batterie (10) selon l’une des revendications indépendantes, comprenant en outre un dispositif de surveillance (47), ce dispositif (47) comportant un premier module (48) de mesure d’une valeur d’au moins un paramètre électrique aux bornes du récepteur de lumière (34), un deuxième module (50) de comparaison de la valeur mesurée à une valeur seuil (S1, S2), et un troisième module (52) d’émission d’un signal lorsque la valeur mesurée est supérieure ou inférieure à la valeur seuil (S1, S2). Batterie (10) selon la revendication précédente, dans laquelle le paramètre électrique est le courant ou la tension. Batterie (10) selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle ledit circuit (22) est configuré pour être alimenté avec une tension de 12 volts, et ladite valeur seuil est comprise entre 2 et 5 volts. Batterie (10) selon l’une des revendications 4 à 6, dans laquelle le dispositif de surveillance (47) est intégré dans le boîtier (12) ou est déporté par rapport au boîtier (12). Batterie (10) selon l’une des revendications 4 à 6, dans lequel le dispositif de surveillance (47) fait partie d’un système (54) de gestion de la batterie. Aéronef, comportant au moins une batterie (10) selon l’une des revendications précédentes.