Brevet FR3139237A1 — publié le 20240301

La présente invention concerne un ensemble comportant un pack batterie (1) comprenant : une enveloppe étanche (3) comprenant un espace intérieur contenant au moins un module électrique (2), un moyen de mesure de la pression (P) à l’intérieur de l’enveloppe (3), caractérisé en ce qu’il comprend : un moyen de mesure de la température (T) à l’intérieur de l’enveloppe (3), un calculateur (6) configuré pour détecter une fuite dans le pack batterie (1) en calculant le ratio entre la pression et la température mesurées à l’intérieur de l’enveloppe (3) et en concluant à un défaut d’étanchéité de l’enveloppe (3) si ce ratio n’est pas constant durant un intervalle de temps déterminé Figure 1 ENSEMBLE PACK BATTERIE ET MOYENS DE DETECTION DE FUITE DE CE PACK La présente invention concerne le domaine du stockage d’énergie électrique. Plus particulièrement, l’invention a pour objet un ensemble comprenant un pack batterie et des moyens de détection de fuite de ce pack batterie. Les véhicules, qu'ils soient totalement électriques ou combinant l'utilisation d'un moteur thermique et d'un moteur électrique, sont équipés de dispositifs de stockage électrique, comportant généralement plusieurs modules électrochimiques. Ces modules électrochimiques comprennent plusieurs cellules électrochimiques connectées entre elles. Les modules sont généralement regroupés pour des raisons de sécurité à l’intérieur d’une enveloppe hermétique métallique pour former alors un bloc batterie encore désigné pack batterie. Cependant l’étanchéité du pack batterie peut être remise en cause, par exemple si les joints d’étanchéité des connecteurs électriques du pack batterie sont défectueux ou mal montés. Il est nécessaire de s’assurer que des fuites n’apparaissent pas car elles pourraient engendrer des problèmes graves de disfonctionnement et même de feu à l’intérieur du pack par introduction d’eau ou d’humidité. En effet, un pack batterie étant par conception quasi étanche à l’air, ce pack subit en utilisation courante des variations de température interne dues à l’échauffement des constituants électriques et électrochimiques et des variations de température externe dues à l’environnement. En cas de défaut d’étanchéité de l’enveloppe, ces variations de température interne et externe sont propices à la condensation de vapeur d’eau à l’intérieur du pack batterie. L’accumulation d’eau à l’intérieur du pack batterie peut conduire à de graves détériorations des éléments électriques présents. De plus, si une fuite est présente, l’introduction d’eau, notamment lors d’un passage de guet, devient possible à l’intérieur du pack batterie. Ce phénomène conduirait à de graves détériorations internes. Ces graves détériorations internes, compte-tenu du niveau d’énergie électrique présent, peuvent être à l’origine d’un feu interne dangereux pour le conducteur. On connait du document CN-A-105818665 un pack batterie dont la surveillance de l’étanchéité est réalisée par le suivi de la pression, cependant cette méthode n’est pas suffisamment précise, en raison notamment des variations de température que subit le pack batterie. L’invention vise à améliorer la fiabilité de la détection d’un défaut d’étanchéité par rapport à l’art antérieur. Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l’invention un ensemble comportant un pack batterie comprenant : -une enveloppe étanche comprenant un espace intérieur contenant au moins un module électrique, - un moyen de mesure de la pression à l’intérieur de l’enveloppe, caractérisé en ce qu’il comprend : -un moyen de mesure de la température à l’intérieur de l’enveloppe, -un calculateur configuré pour détecter une fuite dans le pack batterie en calculant le ratio entre la pression et la température mesurées à l’intérieur de l’enveloppe et en concluant à un défaut d’étanchéité de l’enveloppe si ce ratio n’est pas constant durant un intervalle de temps déterminé. L’effet technique est d’avoir un critère fiable pour la détection de fuite dans le pack batterie, indépendamment des variations de température que subit le pack batterie. Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaisons : Selon une réalisation, l’intervalle de temps est compris entre 1 heure et 8 heures. Selon une réalisation, le pack batterie comprend des connecteurs d’alimentation électriques et des contacteurs électriques entre ces connecteurs et le module électrique, et en ce que le calculateur est configuré pour autoriser la détection de fuite si les contacteurs électriques sont ouverts. Selon une réalisation, le calculateur est à l’intérieur de l’enveloppe du pack batterie. Selon une autre réalisation, le calculateur est à l’extérieur de l’enveloppe du pack batterie. L’invention a aussi pour objet un véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comprend un moteur électrique pour sa propulsion et un ensemble selon l’une quelconque des variantes précédemment décrites relié au moteur électrique pour son alimentation électrique. 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 : : cette figure représente schématiquement un premier mode de réalisation d’ensemble avec un pack batterie conforme à l’invention. : cette figure représente un second mode de réalisation d’ensemble avec un pack batterie conforme à l’invention. : cette figure représente une évolution de la pression et de la température dans le pack batterie sans présence de fuite. : cette figure représente une évolution de la pression et de la température dans le pack batterie avec présence de fuite. La représente un pack batterie 1. Ce pack batterie 1 comporte une enveloppe étanche 3 délimitant un volume intérieur dans lequel sont disposés au moins un module électrochimique 2. L’enveloppe étanche 3 peut être métallique. Un module électrochimique est un ensemble de cellules électrochimiques 2a, 2b connectées entre elle au moyen de liaisons électriques 4. Les cellules électrochimiques 2a, 2b peuvent être des cellules générant du courant électrique par réaction chimique, par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion), de type Ni-Mh, ou Ni-Cd ou plomb. Le pack batterie 1 comprend encore deux connecteurs d’alimentation électriques 5a, 5b pour relier ce pack batterie 1 aux éléments électriques à alimenter. Dans le pack batterie1, entre les connecteurs électriques 5a, 5b et les modules électrochimiques 2 sont prévus des contacteurs électriques, non représentés, permettant d’autoriser ou non l’alimentation électrique aux bornes des connecteurs électriques 5a, 5b. Ce pack batterie 1 peut notamment équiper un véhicule automobile doté d’un moteur électrique de traction et alimenter ce moteur électrique. Le pack batterie 1 comprend encore un moyen P de mesure de la pression à l’intérieur de l’enveloppe 3, tel qu’un capteur de pression. Le pack batterie 1 comprend encore un moyen T de mesure de la température à l’intérieur de l’enveloppe 3, tel qu’un capteur de température. Sur la , les capteurs de pression et de température P, T, sont reliés à un calculateur 6 embarqué dans le pack batterie 1. Ce calculateur 6 embarqué dans le pack batterie est encore désigné BMS (acronyme de l’expression anglaise « Battery Management System ») Le calculateur 6 comprend les moyens d’acquisition, de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire ainsi que les moyens de commande requis à mise en œuvre de la stratégie de commande de l’invention. En variante montrée sur la , le calculateur 6 peut être externe au pack batterie 1. En cas de variations de température interne ou de pression interne de l’air enfermé, dues aux conditions extérieures et/ou à l’utilisation du pack batterie 1, l’analyse des variations de pression et de température de l’air enfermé permet de détecter si une fuite est présente. A partir d’acquisition de données du capteur de pression et température, P, T un algorithme permet alors d’analyser les variations des acquisitions faites et d’en déduire la présence éventuelle d’une fuite. L’invention est guidée par le principe suivant. Le pack batterie 1 est supposé être étanche. On va donc considérer que le volume de l’air enfermé est constant. En supposant que l’air enfermé dans le pack batterie 1 est assimilable à un gaz parfait, on peut alors utiliser la loi des gaz parfait : Avec : P : la pression du gaz, V : le volume du gaz, n : nombre de mole R : constante des gaz parfaits T la température du gaz En l’absence de fuite, dans un volume fermé et constant on peut écrire : Où α est une constante. Cela signifie que le ratio pression sur température reste constant. La illustre ce comportement de la pression et de la température sans fuite dans le pack batterie 1 en fonction du temps respectivement avec la courbe 7 et la courbe 8. En présence de fuite, le ratio pression sur température n’est pas constant. La illustre le comportement de la pression et de la température avec fuite dans le pack batterie 1 en fonction du temps respectivement avec la courbe 9 et la courbe 10. La stratégie de détection de fuite comprend les étapes suivantes mise en œuvre par le calculateur 6 : Dans une première étape, on peut prévoir d’autoriser la suite de la stratégie si les conditions suivantes sont réunies : -les contacteurs électriques du pack batterie 1 sont ouverts, Si les contacteurs électriques sont ouverts alors le pack batterie n’est pas sollicité. Dans cet état la batterie n’apporte pas de chaleur supplémentaire qui pourrait perturber la mesure. Si ces conditions sont réunies, alors on peut, dans une seconde étape, lancer la phase de détection de fuite. Le calculateur effectue l’acquisition de la pression et de la température sur un horizon de temps donné. De préférence, cet horizon de temps donné correspond à un intervalle de temps compris entre 1 heure et 8 heures. Dans une troisième étape, le calculateur 6 détermine le ratio pression sur température, P/T, sur l’horizon donné, Dans une quatrième étape, -si le rapport P/T est constant sur l’horizon de temps donné, le calculateur 6 conclut que le pack batterie 1 est étanche, -si le rapport P/T n’est pas constant sur l’horizon de temps donné, le calculateur 6 conclut que le pack batterie 1 n’est pas étanche, Ainsi, l’invention permet de détecter la perte d’étanchéité d’un pack batterie et d’anticiper une introduction d’eau ou de vapeur d’eau à l’intérieur du pack batterie. Ensemble comportant un pack batterie (1) comprenant : -une enveloppe étanche (3) comprenant un espace intérieur contenant au moins un module électrique (2), - un moyen de mesure de la pression (P) à l’intérieur de l’enveloppe (3), caractérisé en ce qu’il comprend : -un moyen de mesure de la température (T) à l’intérieur de l’enveloppe (3), -un calculateur (6) configuré pour détecter une fuite dans le pack batterie (1) en calculant le ratio entre la pression et la température mesurées à l’intérieur de l’enveloppe (3) et en concluant à un défaut d’étanchéité de l’enveloppe (3) si ce ratio n’est pas constant durant un intervalle de temps déterminé. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’intervalle de temps est compris entre 1 heure et 8 heures. Ensemble selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le pack batterie (1) comprend des connecteurs d’alimentation électriques (5a, 5b) et des contacteurs électriques entre ces connecteurs (5a, 5b) et le module électrique (2), et en ce que le calculateur (6) est configuré pour autoriser la détection de fuite si les contacteurs électriques sont ouverts. Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le calculateur (6) est à l’intérieur de l’enveloppe (3) du pack batterie (1). Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le calculateur (6) est à l’extérieur de l’enveloppe (3) du pack batterie (1). Véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comprend un moteur électrique pour sa propulsion et un ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes relié au moteur électrique pour son alimentation électrique.