Brevet FR3152926A1 — publié le 20250314

L’invention concerne un pack batterie comprenant des cellules de batterie (C), recevant un fluide (F) de refroidissement, et comprenant un couvercle inférieur (CI) comprenant des canaux de circulation dudit fluide (F) portant des électrovannes antiretour. Le pack batterie comprend au moins un contrôleur (M) connecté aux électrovannes (E), et à au moins un moyen d’évaluation (N, I) du niveau de fluide (F) dans le pack batterie. Le contrôleur (M) commande l’ouverture ou la fermeture de chaque électrovanne (E) si le niveau de fluide (F) est respectivement à un premier ou un deuxième niveaux seuils au-dessus ou en dessous du niveau de ladite électrovanne (E). L’invention concerne également un véhicule et procédé de fabrication sur la base d’un tel pack batterie. Figure 2 PACK BATTERIE COMPRENANT DES CELLULES DE BATTERIE ET DES ELECTROVANNES SUR UN COUVERCLE INFERIEUR, VEHICULE ET PROCEDE SUR LA BASE D’UN TEL PACK BATTERIE L'invention concerne le domaine des systèmes de refroidissement de cellules de batterie de véhicule automobile, en particulier des systèmes de refroidissement par aspersion d’un fluide diélectrique. Certaines solutions de l’art antérieur illustrées en FIG. 1 , proposent d’utiliser des aspersions de fluide diélectrique F pour refroidir et contrôler la température des cellules d’un pack batterie. Le fluide F est envoyé en aspersion sur le haut des cellules C et coule ensuite le long des grandes faces des cellules C principalement, afin de rejoindre une immersion partielle en fond de pack. Les fonctions alimentation et retour fluides sont intégrées à un couvercle inférieur CI via des canaux CA, comme le montre la FIG. 1 . Le fluide sortant du pack entrera dans une boucle froide externe au pack dans laquelle ce fluide sera refroidi via un échangeur. Le fluide sera extrait du pack via des orifices dans le couvercle inférieur CI. Le fluide F est distribué dans cette boucle froide via une pompe qui risque de se désamorcer si le circuit n’est pas totalement rempli de fluide F. Or le pack batterie, solidairement lié au véhicule, subira des inclinaisons, accélérations qui pourraient désamorcer cette pompe. Un objectif de la présente invention est de remédier aux défauts de l’art antérieur, et notamment de proposer une solution limitant le risque de désamorçage de la pompe lorsque le circuit n’est pas totalement rempli de fluide. Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un pack batterie comprenant des cellules de batterie dans un repère dans l’espace comprenant un axe de longitudinal suivant une direction longitudinale du pack batterie ; un axe latéral perpendiculaire à l’axe longitudinal, et un axe vertical perpendiculaire à l’axe longitudinal et à l’axe latéral, le pack batterie étant configuré pour recevoir un fluide de refroidissement, et comprenant un couvercle inférieur disposé en dessous des cellules de batterie selon l’axe vertical, le couvercle inférieur comprenant des canaux de circulation dudit fluide, caractérisé en ce que le couvercle inférieur comprend en outre des électrovannes antiretour sur les canaux ; en ce que le pack batterie comprend au moins un contrôleur connecté aux électrovannes, et configuré pour être connecté à au moins un moyen d’évaluation du niveau de fluide dans le pack batterie, et en ce que le contrôleur commande l’ouverture de chaque électrovanne si le niveau de fluide est à un premier niveau seuil au-dessus de ladite électrovanne selon l’axe vertical ; et la fermeture de ladite électrovanne si le niveau de fluide est à un deuxième niveau seuil en dessous de ladite électrovanne selon l’axe vertical. Avantageusement, l’invention permet de limiter le risque de désamorçage de la pompe lorsque le circuit n’est pas totalement rempli de fluide. Selon une variante, le couvercle inférieur comprend quatre canaux et quatre électrovannes antiretour sur les canaux. Cela permet de disposer les électrovannes à quatre points espacés de l’espace. Selon une variante, les moyens d’évaluation du niveau de fluide comprennent au moins un capteur de niveau de fluide du pack batterie et/ou sont couplés à au moins un capteur d’inclinaison du pack batterie. En particulier, il s’agit d’un capteur d’inclinaison d’un véhicule automobile comprenant ledit pack batterie. Cela permet d’évaluer aisément de quel côté le fluide sous forme liquide, va se déplacer. Selon une variante, le pack batterie comprend deux capteurs de niveau de fluide et un capteur d’inclinaison. Cela permet d’avoir une information complète sur le niveau de fluide auprès du canal. Selon une variante, le pack batterie comprend quatre capteurs de niveau de fluide. Cela permet d’évaluer de manière précise, le niveau de fluide auprès du canal. L’invention concerne en outre un véhicule automobile comprenant un pack batterie selon l’invention. Un autre objet de l’invention concerne un procédé de fabrication d’un véhicule automobile comprenant un pack batterie selon l’invention, le procédé de fabrication comprenant les étapes suivantes : - une étape de mise en place du couvercle inférieur comprenant les canaux et les électrovannes antiretour ; - une étape de mise en place du contrôleur et une connexion du contrôleur aux électrovannes ; - une étape de connexion du contrôleur audit moyen d’évaluation du niveau de fluide. L’invention porte en outre sur un procédé de commande d’un pack batterie selon l’invention, comprenant les étapes suivantes : - une étape d’évaluation dans laquelle on évalue le niveau de fluide dans le pack batterie ; - une étape de commande dans laquelle on commande l’ouverture de chaque électrovanne si le niveau de fluide est à un premier niveau seuil au-dessus de ladite électrovanne ; et la fermeture de ladite électrovanne si le niveau de fluide est à un deuxième niveau seuil en dessous de ladite électrovanne. L’invention a en outre trait à un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de commande selon l’invention, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur. L'invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l'invention, dans lesquelles : - FIG. 1 illustre schématiquement une vue de face d’un agencement de pack batterie selon l’art antérieur ; - FIG. 2 illustre schématiquement une vue de face d’un agencement de pack batterie selon l’invention ; - FIG. 3 illustre schématiquement une vue dans l’espace du dessus d’un couvercle inférieur d’un pack batterie selon l'invention ; - FIG. 4 illustre schématiquement une vue de dessus d’un couvercle inférieur d’un pack batterie de l’invention dans une première configuration ; et - FIG. 5 illustre schématiquement la vue de dessus du couvercle inférieur de la FIG. 4 dans une deuxième configuration. L'invention concerne un pack batterie convenant à une solution de refroidissement par aspersion (ou « spray cooling » en langue anglaise), illustrée en figures 2 à 5. Cette solution propose d’utiliser des aspersions de fluide diélectrique F pour refroidir et contrôler la température des cellules d’un pack batterie. Le fluide F est envoyé en aspersion sur le haut des cellules C et coule ensuite le long des grandes faces des cellules C principalement, afin de rejoindre une immersion partielle en fond de pack. Les inventeurs ont proposé un pack batterie avec un nouvel agencement. Le pack batterie comprend des cellules de batterie C agencées les unes à côté des autres dans un repère dans l’espace comprenant un axe de longitudinal X suivant une direction longitudinale du pack batterie ; un axe latéral Y perpendiculaire à l’axe longitudinal X, et un axe vertical Z perpendiculaire à l’axe longitudinal X et à l’axe latéral Y. Les fonctions d’alimentation et de retour de fluides sont intégrées à un couvercle inférieur CI du pack batterie (via des canaux CA illustrés en FIG. 2 ). Le fluide F sortant du pack batterie entre dans une boucle froide externe au pack batterie dans laquelle ce fluide F sera refroidi via un échangeur de chaleur (non représenté). Le fluide F est extrait du pack batterie via des orifices (canaux CA) dans le couvercle inférieur CI. Le fluide F est distribué dans cette boucle froide via une pompe (non illustrée) qui risque de se désamorcer si le circuit n’est pas totalement rempli de fluide F. Or le pack batterie, solidairement lié au véhicule, subit des inclinaisons, accélérations qui pourraient désamorcer cette pompe. Pour répondre à cette problématique de désamorçage possible du circuit fluide, nous proposons de remplacer ces orifices CA par quatre électrovannes E pilotées réparties dans le fond du pack batterie qui ne sont ouvertes que lorsque du fluide F sera présent à un premier niveau seuil au-dessus de leur surface, par exemple au-dessus de 15 à 25% de la hauteur d’une cellule C, de préférence au-dessus de 20% de la hauteur d’une cellule C. La FIG. 3 montre une organisation de ces électrovannes E au fond du pack batterie. A plat, les quatre électrovannes présentent du fluide F en quantité suffisante à leur surface. En fonction du mouvement du pack batterie, une ou plusieurs électrovannes E peuvent ne plus avoir suffisamment de fluide F en surface et il faut alors le détecter et les fermer afin d’éviter tout risque de désamorçage de la pompe. Les électrovannes E peuvent être fermées lorsque le fluide F baisse à un deuxième niveau seuil inférieur au niveau seuil, par exemple en dessous de 5 à 15% de la hauteur d’une cellule C, de préférence en dessous de 10% de la hauteur d’une cellule C. Les stratégies de l’invention pour contrôler ces électrovannes E reposent sur deux possibilités : l’utilisation d’un capteur d’inclinaison du véhicule I ou l’utilisation de capteurs de niveau de fluide N. La première possibilité consiste à utiliser l’information inclinaison du véhicule pour déterminer les électrovannes E à ouvrir ou fermer. En effet, lorsque le véhicule s’incline dans une direction, le pack batterie suit la même inclinaison et l’on peut déterminer les électrovannes E où il y aura une baisse de fluide F. En effet, on peut tout d’abord effectuer des simulations afin de déterminer ces électrovannes E, puis valider ces simulations par des essais. Dans un exemple d’illustration : soit une inclinaison mesurée par le véhicule uniquement autour de l’axe X, en fonction du signe de rotation (+x) ou (-x) la stratégie consistera soit à ouvrir les deux vannes d’un côté ( FIG. 4 ) ou de l’autre ( FIG. 5 ). Ainsi, dans le cas de la FIG. 4 par exemple, tout le fluide F sera présent à la surface des deux électrovannes du côté haut qui seront pilotées en position ouvertes, tandis que les deux autres électrovannes E seront fermées pour éviter de désamorcer la pompe. En fonction de l’inclinaison véhicule, une ou plusieurs électrovannes E seront ouvertes afin de faire circuler le fluide F, les autres restant fermées. La seconde possibilité consiste à utiliser les capteurs de niveau de fluide N qui seront présents dans le pack batterie, seuls ou couplés avec l’information d’inclinaison du véhicule, pour déterminer la ou les électrovannes E à ouvrir. Ici nous pouvons proposer de coupler chaque électrovanne E à un capteur de niveau de fluide N afin d’estimer au mieux le niveau en toutes circonstances. Cela permet d’avoir un contrôle simplifié indépendant de chaque électrovanne E en fonction de la mesure du capteur de niveau N. En effet, dans cette configuration, il suffit de relever l’information de capteur de niveau N pour chaque électrovanne E afin de la piloter en position ouverte ou fermée. En revanche, cette solution amène à considérer quatre capteurs de niveau N ce qui peut être optimisé. On peut imaginer se limiter à deux capteurs de niveau au lieu de quatre, mais dans ce cas, il faudra possiblement se coupler à l’information inclinaison véhicule pour déterminer les électrovannes E à laisser ouvertes. De même, si l’on parvient à n’utiliser qu’un seul capteur de niveau N, il faudra utiliser principalement l’information inclinaison véhicule pour piloter les électrovannes E. Dans une variante, l’invention comporte un système de quatre électrovannes E pilotées grâce à une ou plusieurs informations (capteur d’inclinaison véhicule I et/ou capteur(s) de niveau fluide N dans le pack batterie) afin de s’assurer que du fluide F sera présent dans le circuit de retour de fluide, permettant ainsi d’éviter les risques de désamorçage de la pompe. Pack batterie comprenant des cellules de batterie (C) dans un repère dans l’espace comprenant un axe de longitudinal (X) suivant une direction longitudinale du pack batterie ; un axe latéral (Y) perpendiculaire à l’axe longitudinal (X), et un axe vertical (Z) perpendiculaire à l’axe longitudinal (X) et à l’axe latéral (Y), le pack batterie étant configuré pour recevoir un fluide (F) de refroidissement, et comprenant un couvercle inférieur (CI) disposé en dessous des cellules de batterie (C) selon l’axe vertical (Z), le couvercle inférieur (CI) comprenant des canaux (CA) de circulation dudit fluide (F), caractérisé en ce que le couvercle inférieur (CI) comprend en outre des électrovannes antiretour sur les canaux (CA) ; en ce que le pack batterie comprend au moins un contrôleur (M) connecté aux électrovannes (E), et configuré pour être connecté à au moins un moyen d’évaluation (N, I) du niveau de fluide (F) dans le pack batterie, et en ce que le contrôleur (M) commande l’ouverture de chaque électrovanne (E) si le niveau de fluide (F) est à un premier niveau seuil au-dessus de ladite électrovanne (E) selon l’axe vertical (Z) ; et la fermeture de ladite électrovanne (E) si le niveau de fluide (F) est à un deuxième niveau seuil en dessous de ladite électrovanne (E) selon l’axe vertical (Z). Pack batterie selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couvercle inférieur (CI) comprend quatre canaux (CA) et quatre électrovannes (E) antiretour sur les canaux (CA). Pack batterie selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les moyens d’évaluation du niveau de fluide (N, I) comprennent au moins un capteur de niveau de fluide (N) du pack batterie et/ou sont couplés à au moins un capteur d’inclinaison (I) du pack batterie. Pack batterie selon la revendication 3, caractérisé en ce qu’il comprend deux capteurs de niveau de fluide (N) et un capteur d’inclinaison (I). Pack batterie selon la revendication 3, caractérisé en ce qu’il comprend quatre capteurs de niveau de fluide (N). Véhicule automobile comprenant un pack batterie selon l’une quelconque des revendications 1 à 5. Procédé de fabrication d’un véhicule automobile comprenant un pack batterie selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, le procédé de fabrication comprenant les étapes suivantes : - une étape de mise en place du couvercle inférieur (CI) comprenant les canaux (CA) et les électrovannes (E) antiretour ; - une étape de mise en place du contrôleur (M) et une connexion du contrôleur (M) aux électrovannes (E) ; - une étape de connexion du contrôleur (M) audit moyen d’évaluation du niveau de fluide (N, I). Procédé de commande d’un pack batterie selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant les étapes suivantes : - une étape d’évaluation dans laquelle on évalue le niveau de fluide (N, I) dans le pack batterie ; - une étape de commande dans laquelle on commande l’ouverture de chaque électrovanne (E) si le niveau de fluide (F) est à un premier niveau seuil au-dessus de ladite électrovanne (E) ; et la fermeture de ladite électrovanne (E) si le niveau de fluide (F) est à un deuxième niveau seuil en dessous de ladite électrovanne (E). Programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de commande selon la revendication 8, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur.