Brevet FR3147049A1 — publié le 20240927

Titre : Module de stockage, notamment de batterie L’invention a pour objet un module de stockage (1), notamment de batterie, comprenant : - des composants dont le fonctionnement est sensible à la température, ces composants étant notamment destinés au stockage d’énergie et pouvant être des cellules de batterie (2), - au moins une structure intercalaire (3) placée dans un espace inter-composants (4) entre deux composants (2) voisins, cette structure intercalaire étant configurée pour former un retardateur de feu de manière à ce qu’un feu sur l’un de ces composants soit empêché ou ralenti dans sa propagation vers le composant voisin. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Module de stockage, notamment de batterie Le domaine de la présente invention est celui des modules de stockage, notamment de batterie. Il est connu de nos jours d’équiper des véhicules électriques, thermiques ou hybrides de composants de stockage d’énergie électrique permettant une alimentation électrique des différents éléments du véhicule. Ces composants de stockage d’énergie électrique sont généralement composés de cellules de stockage d’énergie électrique positionnées dans un pack-batterie. Les constructeurs automobiles cherchent aujourd’hui à fournir des véhicules électriques ou hybrides plus puissants, et dont l’autonomie électrique est augmentée. Pour cela, de plus en plus de packs-batterie, et/ou des packs-batterie de plus en plus grand, sont installés sur ces véhicules électriques ou hybrides. Il est connu d’installer l’ensemble ou au moins une partie de ces packs-batterie au niveau du plancher du véhicule, sensiblement sur toute la largeur du véhicule. On comprend que, lors du fonctionnement du véhicule, les packs-batterie peuvent dégager une quantité de chaleur importante et dès lors être soumis à des hausses de température pouvant provoquer dans certains cas leur endommagement, voire leur destruction. Par conséquence, leur refroidissement est essentiel afin de les maintenir en bon état et d’assurer ainsi la fiabilité, l’autonomie et la performance du véhicule. Pour ce faire, un ou plusieurs dispositifs de régulation thermique destinés à réguler la température des packs-batterie sont mis en œuvre pour assurer les fonctions de chauffage et/ou de refroidissement des composants électriques ou électroniques à l’intérieur de ces packs-batteries et ainsi optimiser le fonctionnement des différents composants. Ces dispositifs de régulation thermique sont généralement parcourus par un fluide caloporteur qui peut selon les besoins soit absorber la chaleur émise par chaque pack-batterie afin de le refroidir soit apporter de la chaleur si la température du pack-batterie est insuffisante pour son bon fonctionnement. Il est notamment connu, dans des pack-batterie où des cellules de stockage d’énergie électrique sont disposées verticalement les unes à côté des autres de manière à former une pluralité de rangées successives de cellules, d’avoir des dispositifs de régulation thermique présentant un tube disposé entre deux rangées de cellules et au sein de laquelle du fluide caloporteur est apte à circuler. Le contact entre le tube et les cellules permet une évacuation, ou un apport, de calories via le fluide caloporteur. Par exemple, la demande de brevet US2013095359 décrit un pack-batterie comprenant un boîtier, des entretoises et des éléments de cloison intérieur formant des éléments isolants. Le boîtier loge une pluralité de cellules individuelles disposées en ligne. Chacune des entretoises est disposée entre des cellules individuelles adjacentes. La présente invention vise notamment à améliorer la sécurité des modules de stockage, notamment de batterie. L’invention a ainsi pour objet un module de stockage, notamment de batterie, comprenant : des composants dont le fonctionnement est sensible à la température, ces composants étant notamment destinés au stockage d’énergie et pouvant être des cellules de batterie, au moins une structure intercalaire placée dans un espace inter-composants entre deux composants voisins, cette structure intercalaire étant configurée pour former un retardateur de feu de manière à ce qu’un feu sur l’un de ces composants soit empêché ou ralenti dans sa propagation vers le composant voisin. La présente invention permet, grâce à la fonction de retardateur de feu, une meilleure protection contre des risques de propagation d’incendie, notamment dans un module de cellules de batterie. Selon l’un des aspects de l’invention, le module comprend une rangée de composants et une pluralité de structures intercalaires placées au moins tous les deux composants. Autrement dit, dans cette rangée de composants, notamment de cellules de batterie, il n’y a pas deux espaces inter-composants consécutifs qui soient sans structure intercalaire à retardateur de feu. Ainsi la multitude de structures intercalaires à retardateur de feu permet de confiner le feu à une ou deux cellules seulement. Ceci permet d’améliorer la sécurité en cas d’incendie. Selon l’un des aspects de l’invention, tous les espaces inter-composants de la rangée sont pourvus de structures intercalaires à retardateur de feu. En variante, un espace inter-composants sur deux de la rangée est pourvu d’une structure intercalaire à retardateur de feu. Dans ce cas, la moitié des espaces inter-composants sont ainsi pourvus de structure intercalaire à retardateur de feu. Les composants sont par exemple de pourtour sensiblement rectangulaire et, dans la rangée, les composants sont disposés de sorte que les grands côtés des pourtours sensiblement rectangulaires soient parallèles et en vis-à-vis, en ménageant l’espace inter-composants. Selon l’un des aspects de l’invention, le module comprend plusieurs rangées de composants et, dans chacune de ces rangées, les espaces inter-composants sont pourvus de structures intercalaires à retardateur de feu. Selon l’un des aspects de l’invention, la structure intercalaire comporte un matériau retardateur de feu, notamment à base de mica ou de céramique. Selon l’un des aspects de l’invention, la structure intercalaire à retardateur de feu comprend une cloison avec un matériau retardateur de feu, notamment à base de mica ou de céramique. Selon l’un des aspects de l’invention, la cloison s’étend sur toute la hauteur et/ou toute la largeur des composants. La cloison est configurée pour recouvrir toute la face du composant tournée vers l’espace inter-composants entre deux composants voisins. Selon l’un des aspects de l’invention, la cloison présente une forme plane. En variante, la cloison présente une forme ondulée. Selon l’un des aspects de l’invention, la cloison est formée par une feuille en matériau retardateur de feu, notamment à base de mica ou de céramique. Selon l’un des aspects de l’invention, l’une au moins des structures intercalaires comprend au moins un séparateur se logeant dans l’espace inter-composants pour ménager au moins un passage d’écoulement de fluide caloporteur dans l’espace inter-composants. Selon l’un des aspects de l’invention, le fluide caloporteur est un fluide diélectrique. Les séparateurs sont notamment des pièces permettant de maintenir les cellules de batterie distantes les unes des autres. Ces séparateurs peuvent avoir d’autres fonctions, comme celle de mise sous compression des cellules selon des recommandations des constructeurs automobiles, pour limiter le gonflement et assurer une capacité maximale des cellules. Selon l’un des aspects de l’invention, le passage d’écoulement de fluide caloporteur est configuré pour permettre un écoulement de fluide caloporteur entre deux extrémités opposées du composant, sur le pourtour de celui-ci. Selon l’un des aspects de l’invention, la structure intercalaire comprend un matériau retardateur de feu, notamment à base de mica ou de céramique, différent d’un matériau retardateur de feu, formant le séparateur. En variante, la structure intercalaire comprend un matériau retardateur de feu, notamment à base de mica ou de céramique, et le séparateur est formé dans ce même matériau. Selon l’un des aspects de l’invention, la structure intercalaire peut être réalisée comme une pièce monolithique, pourvu de séparateurs et formant barrière retardateur de feu. Selon l’un des aspects de l’invention, la structure intercalaire comprend une pluralité de séparateurs configurés pour ménager une pluralité de passages d’écoulement de fluide caloporteur le long du composant. Le séparateur peut présenter des formes diverses, notamment de section transversale circulaire, ou polygonale, par exemple rectangle ou carrée. Selon l’un des aspects de l’invention, le ou les séparateurs sont solidaires de la cloison à retardateur de feu. Par exemple, le ou les séparateurs sont collés à la cloison à retardateur de feu. En variante, le ou les séparateurs sont surmoulés sur la cloison à retardateur de feu. Selon l’un des aspects de l’invention, des séparateurs s’étendent de part et d’autre de la cloison à retardateur de feu. Selon l’un des aspects de l’invention, les séparateurs sont sur une face seulement de la cloison à retardateur de feu, l’autre face de la cloison à retardateur de feu étant en appui sur une face de l’un des composants. Selon l’un des aspects de l’invention, le module comprend un ou plusieurs séparateurs placés dans le creux des ondulations de la cloison. Selon l’un des aspects de l’invention, le module comprend un ou plusieurs séparateurs dans l’espace inter-composants pour ménager au moins un passage d’écoulement de fluide caloporteur dans l’espace inter-composants. Selon l’un des aspects de l’invention, certains des espaces inter-composants sont pourvus d’un ou plusieurs séparateurs, sans structure intercalaire à retardateur de feu, et d’autres des espaces inter-composants sont pourvus d’une ou plusieurs structures intercalaires à retardateur de feu, sans séparateur. Selon l’un des aspects de l’invention, les espaces inter-composants avec séparateurs et espaces inter-composants avec structures intercalaires à retardateur de feu sont alternés. L’invention a encore pour objet une structure intercalaire à retardateur de feu configurée pour être placée entre deux composants dont le fonctionnement est sensible à la température, ces composants étant notamment destinés au stockage d’énergie et pouvant être des cellules de batterie, cette structure intercalaire étant pourvue d’un ou plusieurs séparateurs configurés pour ménager au moins un passage d’écoulement de fluide caloporteur dans l’espace inter-composants. Selon l’un des aspects de l’invention, la structure intercalaire selon l’invention permet de réaliser au moins deux fonctions, à savoir une fonction de barrière anti-feu entre les cellules et une fonction d’espacement pour former des passages entre les cellules, pour mieux refroidir les cellules par le fluide caloporteur qui circule au contact des cellules. D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels : La est une représentation en perspective, partielle, d’un module de stockage selon un exemple de réalisation de l’invention ; La est une vue sur la face supérieure du module de la ; La est une représentation schématique, en vue de dessus, d’un module de stockage selon un autre exemple de réalisation de l’invention ; La est une représentation schématique, en vue de dessus, d’un module de stockage selon encore un autre exemple de réalisation de l’invention ; La est une représentation schématique, en vue de dessus, d’un module de stockage selon encore un autre exemple de réalisation de l’invention ; La est une représentation schématique, en vue de dessus, d’un module de stockage selon encore un autre exemple de réalisation de l’invention ; La est une représentation schématique, en vue de dessus, d’un module de stockage selon encore un autre exemple de réalisation de l’invention. Les caractéristiques, variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes par rapport aux autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique et/ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur. On a représenté, sur les figures 1 et 2, un module de stockage 1 comprenant des composants dont le fonctionnement est sensible à la température, ces composants étant des cellules de batterie 2 pour la propulsion électrique d’un véhicule automobile. Ces cellules de batterie 2, de forme prismatique, sont de type lithium-ion. D’autres types de batterie peuvent, bien entendu, être envisagés. Les cellules 2 sont disposées suivant des rangées parallèles. Le module de stockage 1 comporte des structures intercalaires 3 placées chacune dans un espace inter-composants 4 entre deux composants 2 voisins, chaque structure intercalaire 3 étant configurée pour former un retardateur de feu de manière à ce qu’un feu sur l’un de ces composants 2 soit empêché ou ralenti dans sa propagation vers le composant 2 voisin. Dans l’exemple décrit, le module 1 comprend une rangée de composants 2 et tous les espaces inter-composants 4 de la rangée sont pourvus de structures intercalaires 3 à retardateur de feu. Les cellules de batterie 2 sont de pourtour sensiblement rectangulaire et, dans la rangée, les cellules de batterie 2 sont disposées de sorte que les grands côtés des pourtours sensiblement rectangulaires soient parallèles et en vis-à-vis, en ménageant l’espace inter-composants 4. Chaque structure intercalaire 3 comporte un matériau retardateur de feu, à base de mica ou de céramique. En particulier, dans l’exemple décrit, la structure intercalaire 3 à retardateur de feu comprend une cloison 6 avec un matériau retardateur de feu, à base de mica ou de céramique. Chaque cloison 6 s’étend sur toute la hauteur et toute la largeur des composants 2. La cloison 6 est ainsi configurée pour recouvrir toute la face de la cellule de batterie 2, tournée vers l’espace inter-composants 4. Dans l’exemple des figues 1 et 2, la cloison 6 présente une forme plane et est formée par une feuille en matériau retardateur de feu, à base de mica ou de céramique. Chaque structure intercalaire 3 comprend des séparateurs 10 se logeant dans l’espace inter-composants 4 pour ménager des passages d’écoulement 11 de fluide caloporteur dans l’espace inter-composants 4. Le fluide caloporteur est un fluide diélectrique.2 Les séparateurs 10 sont des pièces permettant de maintenir les cellules de batterie distantes les unes des autres. Ces séparateurs 10 peuvent avoir d’autres fonctions, comme celle de mise sous compression des cellules selon des recommandations des constructeurs automobiles, pour limiter le gonflement et assurer une capacité maximale des cellules. Le passage d’écoulement 11 de fluide caloporteur est configuré pour permettre un écoulement de fluide caloporteur entre deux extrémités opposées, supérieure et inférieure, de la cellule 2, sur le pourtour de celui-ci. Chaque structure intercalaire 3 comprend un matériau retardateur de feu, à base de mica ou de céramique, différent ou non d’un matériau retardateur de feu, formant les séparateurs 10. La structure intercalaire 3 peut être réalisée comme une pièce monolithique, pourvu de séparateurs 10 et formant barrière retardateur de feu. Dans l’exemple des figures 1 et 2, chaque structure intercalaire 3 comprend une pluralité de séparateurs 10 configurés pour ménager une pluralité de passages d’écoulement 11 de fluide caloporteur le long des cellules 2. Chaque séparateur 10 présente par exemple une forme de barreau s’étendant sur la cloison plane 6 de la structure intercalaire 3, suivant la hauteur des cellules 2. On appelle hauteur de la cellule 2 la dimension mesurée depuis une face supérieure 30 de la cellule, face pourvue de bornes de connexion électrique 32, et un fond 31 de la cellule, le fond 31 étant posé sur un socle d’un boîtier non représenté. Les séparateurs 10 sont espacés entre eux, de manière régulière, avec un une inter-distance constante. En variable, cette inter-distance peut être variable. D’une manière générale, chaque séparateur 10 peut présenter des formes diverses, notamment de section transversale circulaire, ou polygonale, par exemple rectangle ou carrée. Les séparateurs10 sont collés à la cloison 6 à retardateur de feu. En variante, les séparateurs 10 sont surmoulés sur la cloison 6 à retardateur de feu. Dans l’exemple des figures 1 et 2, les séparateurs 10 sont sur une face 22 seulement de la cloison 6 à retardateur de feu, l’autre face (dépourvue de séparateurs) de la cloison 6 à retardateur de feu étant en appui direct sur une face de l’une des cellules 2. Dans une variante de l’invention illustrée à la , la structure intercalaire 3 comprend une cloison 26 qui présente une forme ondulée, au lieu d’une forme plane, et les séparateurs 10, ici de section transversale ronde, sont placés dans le creux des ondulations de la cloison 26. Dans l’exemple de la , les ondulations de la cloison 26 sont de profil en V ou, comme illustré sur la , de profil en créneau en U. Dans l’exemple de l’invention illustré à la , des séparateurs 10 s’étendent de part et d’autre de la cloison 6 à retardateur de feu. Dans l’exemple de l’invention illustré à la , certains des espaces inter-composants 4 sont pourvus de séparateurs 10, sans structure intercalaire 3 à retardateur de feu, et d’autres des espaces inter-composants 4 sont pourvus d’une structure intercalaire 3 à retardateur de feu, mais sans séparateur 10. Ainsi le fluide caloporteur circule uniquement dans les espaces inter-composants 4 qui sont pourvus de séparateurs 10. Ici, les espaces inter-composants 4 avec séparateurs 10 et espaces inter-composants avec structures intercalaires 3 à retardateur de feu sont alternés. Dans l’exemple de l’invention illustré à la , la structure intercalaire 3 à retardateur de feu comprend une cloison 6 qui intègre de manière monolithique des séparateurs 10. Module de stockage (1), notamment de batterie, comprenant : des composants dont le fonctionnement est sensible à la température, ces composants étant notamment destinés au stockage d’énergie et pouvant être des cellules de batterie (2), au moins une structure intercalaire (3) placée dans un espace inter-composants (4) entre deux composants (2) voisins, cette structure intercalaire étant configurée pour former un retardateur de feu de manière à ce qu’un feu sur l’un de ces composants soit empêché ou ralenti dans sa propagation vers le composant voisin. Module selon la revendication précédente, comprenant une rangée de composants (2) et une pluralité de structures intercalaires (3) placées au moins tous les deux composants (2). Module selon la revendication précédente, dans lequel tous les espaces inter-composants (4) de la rangée sont pourvus de structures intercalaires (3) à retardateur de feu. Module selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la structure intercalaire (3) comporte un matériau retardateur de feu, notamment à base de mica ou de céramique. Module selon la revendication précédente, dans lequel la structure intercalaire (3) à retardateur de feu comprend une cloison (6) avec un matériau retardateur de feu, notamment à base de mica ou de céramique. Module selon la revendication précédente, dans lequel la cloison (6) est configurée pour recouvrir toute la face du composant tournée vers l’espace inter-composants (4) entre deux composants voisins. Module selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’une au moins des structures intercalaires (3) comprend au moins un séparateur (10) se logeant dans l’espace inter-composants (4) pour ménager au moins un passage d’écoulement (11) de fluide caloporteur dans l’espace inter-composants. Module selon la revendication précédente, dans lequel les séparateurs (10) sont des pièces permettant de maintenir les cellules de batterie distantes les unes des autres, et permettant une mise sous compression des cellules (2) pour limiter le gonflement et assurer une capacité maximale des cellules. Module selon l’une des revendications 7 et 8, dans lequel des séparateurs (10) s’étendent de part et d’autre de la cloison (6) à retardateur de feu. Module selon l’une des revendications 7 et 8, dans lequel les séparateurs (10) sont sur une face seulement de la cloison (6) à retardateur de feu, l’autre face de la cloison à retardateur de feu étant en appui sur une face de l’un des composants. Module selon l’une des revendications 7 et 8, dans lequel certains des espaces inter-composants (4) sont pourvus d’un ou plusieurs séparateurs (10), sans structure intercalaire à retardateur de feu, et d’autres des espaces inter-composants sont pourvus d’une ou plusieurs structures intercalaires à retardateur de feu, sans séparateur. Structure intercalaire (3) à retardateur de feu configurée pour être placée entre deux composants dont le fonctionnement est sensible à la température, ces composants étant notamment destinés au stockage d’énergie et pouvant être des cellules de batterie (2), cette structure intercalaire étant pourvue d’un ou plusieurs séparateurs configurés pour ménager au moins un passage d’écoulement de fluide caloporteur dans l’espace inter-composants.