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WO2025210073A1 - Ensemble de batterie et véhicule correspondant - Google Patents

Ensemble de batterie et véhicule correspondant

Info

Publication number
WO2025210073A1
WO2025210073A1 PCT/EP2025/058952 EP2025058952W WO2025210073A1 WO 2025210073 A1 WO2025210073 A1 WO 2025210073A1 EP 2025058952 W EP2025058952 W EP 2025058952W WO 2025210073 A1 WO2025210073 A1 WO 2025210073A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
safety
battery assembly
end piece
connection end
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2025/058952
Other languages
English (en)
Inventor
Vincent LE GOUIC
Cédric BERNARD
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Original Assignee
SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA filed Critical SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Publication of WO2025210073A1 publication Critical patent/WO2025210073A1/fr
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/317—Re-sealable arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a battery assembly, of the type comprising a battery housing adapted to contain at least one battery cell, and a safety vent adapted to vent gas from the battery housing, the safety vent comprising a connection end piece, a safety vent body connected to the connection end piece, and a safety means, the safety means having a blocking state in which the safety means fluidly separates an interior space of the battery housing from the connection end piece, and a connecting state in which the safety means fluidly connects the interior space of the battery housing and the connection end piece, and the safety means being adapted to selectively switch from the blocking state to the connecting state upon exceeding a determined pressure difference between the interior space of the battery housing and the connection end piece.
  • Battery assemblies comprising a battery housing containing a battery cell and a rupture membrane assembly adapted to vent gas from the battery housing.
  • a rupture membrane assembly adapted to vent gas from the battery housing.
  • the rupture membrane assembly comprises a membrane retainer, a rupture membrane and a mounting flange.
  • the rupture membrane is adapted to rupture when a pressure difference between the two sides of the membrane exceeds a threshold pressure difference.
  • a battery assembly is also known from WO2014131063A2 (corresponding to EP2959522).
  • the membrane retainer and a fixing flange comprise pressure equalizing openings that connect the battery housing to an environment surrounding the battery housing.
  • the aim of the invention is to provide a battery assembly which has significant reliability while being economical.
  • the invention relates to a battery assembly as indicated above, characterized in that the safety vent comprises pressure balancing means fluidly connecting the interior space of the battery casing and the connection end piece when the safety means is in the blocked state.
  • the latter may comprise one or more of the following characteristics: - the safety means comprises a shutter element and wherein the pressure balancing means comprises a pressure balancing opening;
  • the sealing element comprises a rupture disc or a rupture membrane, adapted to rupture under the effect of a determined difference in pressure between the interior space of the battery casing and the connection end piece;
  • the safety means comprises a valve, in particular a non-return valve, in which the valve is provided with a valve body and a valve shutter element, and in which the shutter element is the valve shutter element;
  • the pressure balancing opening is provided in the shutter element
  • the pressure equalization opening comprises one or more openings between the shutter element and the safety vent body
  • the battery assembly includes a gas vent hose connected to the connection tip and the gas vent hose is connected to a gas vent port.
  • the invention also relates to a vehicle, comprising an outer wall delimiting an interior of the vehicle and an exterior of the vehicle, the vehicle further comprising a battery assembly arranged inside the vehicle, characterized in that the battery assembly is a battery assembly as defined above and in that the connection end piece is connected to the outer wall of the vehicle for the purpose of evacuating the gas to the exterior of the vehicle.
  • FIG 1 schematically shows a vehicle comprising a battery assembly according to a first embodiment of the invention
  • FIG 2 shows schematically an enlarged part of the battery assembly according to the first embodiment of the invention, the safety means being in its blocking state;
  • FIG 4 Figure 4 schematically shows part of a battery assembly according to a second embodiment of the invention
  • FIG 5 Figure 5 schematically shows part of a battery assembly according to a third embodiment of the invention
  • Figure 6 Figure 6 schematically shows part of a battery assembly according to a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is schematically represented a vehicle according to the invention designated by the general reference 2.
  • the vehicle 2 can be chosen from the list consisting of an aircraft, a means of rail transport, a means of road transport, a means of maritime or river transport.
  • the vehicle 2 comprises an outer wall 4 delimiting an interior of the vehicle IV and an exterior of the vehicle EV.
  • the interior of the vehicle IV forms for example a battery compartment.
  • the battery assembly 10 is arranged in the vehicle 2.
  • the battery assembly is arranged in an electrical storage bay, for example formed by a stationary container.
  • the battery assembly 10 is advantageously arranged in a dedicated space.
  • the battery assembly 10 includes a battery housing 12 adapted to contain at least one battery cell 14.
  • the battery assembly 10 comprises two battery cells 14.
  • the battery assembly 10 may comprise more than two of these battery cells 14.
  • Each battery cell 14 or electrochemical element is for example a Lithium-Ion type battery cell.
  • the battery housing 12 is adapted to contain the flames and gases generated in the event of thermal runaway of a battery cell 14.
  • the battery housing 12 is for example made of aluminum.
  • the battery assembly 10 is provided with a safety vent 16 adapted to vent gas from the battery housing 12. In the event of thermal runaway of one or more battery cells 14, the safety vent 16 vents the generated gases from the battery housing 12.
  • the battery housing 12 comprises a housing wall 18, which is an outer wall of this battery housing, and which is provided with a through opening 20 in which the safety vent 16 is arranged (see Figure 2).
  • the battery assembly 10 includes a gas vent pipe 22 connected to the safety vent 16, for venting from the battery housing 12 the gases generated during a failure of the battery cell(s) 14.
  • the vehicle 2 also includes a gas vent port 24 disposed in the outer wall 4.
  • the gas vent pipe 22 is connected to this gas vent port 24 for the purpose of conveying gases generated during a failure of the battery cells 14, through the gas vent pipe 22, out of the vehicle.
  • the gas pipe 22 is advantageously gas-tight over its entire length and therefore comprises only the safety vent 16 and the gas discharge port 24 as inlet and outlet locations.
  • pollution of the interior of the vehicle IV or the battery compartment with gases from the battery is avoided.
  • pollution of the interior of the battery housing with moisture or other pollutants from the interior of the vehicle IV or the battery compartment surrounding the battery housing is avoided.
  • Figure 2 shows a portion of the battery assembly 10 of Figure 1 on an enlarged scale and in cross-section. More specifically, Figure 2 shows a portion of the housing wall 18 and the safety vent 16. The outer wall 4, the gas vent pipe 22 and the gas vent port 24 are only shown schematically in broken lines.
  • the safety vent 16 comprises a connection end piece 30, in this case tubular, a safety vent body 32, fixed to the connection end piece 30, and a safety means 34.
  • the safety vent 16 also comprises a fixing member 36, for example a nut.
  • connection end piece 30 and/or the safety vent body 32 is/are for example made of metal.
  • connection end piece 30 and the safety vent body 32 are in one piece, preferably in one piece.
  • the safety vent body 32 extends through the through opening 20.
  • the safety vent body 32 is fixed by the fixing member 36 to the housing wall 18.
  • the safety vent body 32 is connected to the housing wall 18 in a gas-tight manner, for example by a seal, not shown.
  • the safety vent body 32 is also provided with a fixing flange 38 which extends on the side of the casing wall 18 opposite the fixing member 36.
  • the safety means 34 has a blocking state in which the safety means 34 fluidly separates the interior space of the battery housing 12 from the connection end piece 30, and a connecting state in which the safety means 34 fluidly connects the interior space of the battery housing 12 and the connection end piece 30.
  • the tubular connection end piece 30 is connected to the outer wall 4 of the vehicle for the purpose of evacuating the gas to the outside of the vehicle, in this case via the evacuation pipe 22.
  • the safety means 34 is shown in its blocked state. In this blocked state, gases from the battery cells 14 are prevented by the safety means 34 from flowing into the connection end piece 30 and therefore towards the gas discharge pipe 22.
  • the safety means 34 is thus adapted to yield when a pressure difference equal to or greater than the determined pressure difference AP.
  • the determined pressure difference AP is for example between 1.5 bar and 3 bar.
  • the safety vent 16 further comprises pressure balancing means 40 fluidly connecting the interior space of the battery casing 12 and the connection end piece 30 when the safety means 34 is in the blocked state, and particularly permanently.
  • the safety means 34 is arranged in the safety vent body 32.
  • the pressure balancing means 40 lead to the equalization of the pressure between the interior of the battery casing 12 and the gas discharge pipe 22.
  • the gas pressure upstream and downstream of the safety means 34 is equalized and the safety means 34 is only subjected to low mechanical stresses.
  • Figure 4 shows a second embodiment of the invention.
  • Figure 4 corresponds to Figure 2. Only the differences from the first embodiment will be described. Similar elements bear the same references.
  • the pressure equalization opening 42 is not provided in the safety vent body 32, but in the closure element 46, in particular in the rupture disc or in the rupture membrane.
  • the safety vent body 32 is therefore without a pressure equalization opening 42.
  • the pressure balancing opening 42 is a through-orifice 44, and not a bypass channel.
  • the dimensions of the through-orifice 44 are chosen such that the function of the through-orifice 44 is identical to the function of the bypass channel of the first embodiment.
  • a through hole 44 is provided in the center of the shutter element 46.
  • FIG. 5 schematically shows part of a battery assembly according to a third embodiment of the invention.
  • the view corresponds to the view of Figure 2, the outer wall 4, the gas discharge pipe 22 and the gas discharge port 24 being omitted. Only the differences from the first embodiment will be described. Similar elements bear the same references.
  • the pressure balancing opening 40 comprises one or more pressure balancing openings 42 which are in this case one or more through openings formed between the shutter element 46 and the safety vent body 32.
  • the shutter element 46 is attached to the safety vent body 32 by a material connection, such as by welding, brazing or gluing.
  • Figure 6 schematically represents a part of a battery assembly according to a fourth embodiment of the invention.
  • Figure 6 corresponds to Figure 2, the outer wall 4, the gas discharge pipe 22 and the gas discharge port 24 being omitted. Only the differences from the first embodiment will be described. Similar elements bear the same references.
  • the safety means 34 comprises a valve 70, in particular a non-return valve.
  • the valve 70 is provided with a valve body 72, which forms the safety vent body 32, and a valve shutter element 74, which forms the shutter element 46.
  • the valve shutter element 74 is shown in solid lines in its position corresponding to the blocking state and in broken lines in its position corresponding to the connection state.
  • each pressure balancing opening 42 is formed by a recess arranged between the valve body 72 and the valve closure element 74 and remaining in the closed state of the valve 70. More precisely, each pressure balancing opening 42 is formed by a groove provided in the valve body 72.
  • the pressure balancing opening is provided in the valve closure element 74 and is, for example, a conduit passing through the valve closure element 74.
  • the vehicle 2 comprises a first battery assembly, which is the aforementioned battery assembly 10, and a battery assembly additional, which also includes the features of the aforementioned battery assembly 10.
  • the gas discharge pipe 22 of each of the battery assemblies 10 is connected to a gas discharge collector pipe which is in turn connected to the gas discharge port 24.
  • the invention does not relate to a vehicle, but to a stationary storage bay.
  • the vehicle 2 is replaced by a stationary storage bay.
  • This stationary storage bay comprises an outer wall, which corresponds to the outer wall 4.
  • the outer wall delimits a storage bay interior, which corresponds to the interior of the vehicle IV, and a storage bay exterior, which corresponds to the exterior of the vehicle EV.
  • the storage bay comprises a battery assembly which is identical to the battery assembly 10 described above in connection with the vehicle 2.
  • Such a battery assembly is intended to be used within an electrical power storage system, in particular when the storage system is on board a vehicle such as an aircraft, a rail transport vehicle, a road transport vehicle or a maritime or river transport vehicle.
  • the battery assembly is intended for the static storage of electrical energy, for example in the form of at least one electrical storage bay in which several battery modules are stacked.
  • the assembly according to the invention makes it possible to limit the pressure difference between the upstream and downstream of the closure element.
  • the arrangement described also makes it possible to make the triggering of the rupture disc or rupture membrane more reliable and to have it triggered at a relatively low pressure difference.
  • the invention makes it possible to eliminate or omit a pressure balancing device at the outlet of the pipe. evacuation.
  • the assembly according to the invention makes it possible to balance pressures without risk of contaminating the battery room in the event of evacuation.
  • the assembly according to the invention is therefore economical to manufacture and leads to significant reliability.
  • the preceding description contains technical characteristics of the invention.

Landscapes

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Abstract

La présente invention concerne un ensemble de batterie (10), comprenant un carter de batterie (12) adapté pour contenir au moins une cellule de batterie (14), et un évent de sécurité (16) adapté pour évacuer du gaz hors du carter de batterie. L'évent de sécurité comprend un embout de connexion (30), un corps d'évent de sécurité (32) relié à l'embout de connexion, et un moyen de sécurité (34). Le moyen de sécurité a un état de blocage dans lequel le moyen de sécurité sépare fluidiquement un espace intérieur du carter de batterie de l'embout de connexion, et un état de liaison dans lequel le moyen de sécurité relie fluidiquement l'espace intérieur du carter de batterie et l'embout de connexion. Le moyen de sécurité est adapté pour passer de manière sélective de l'état de blocage à l'état de liaison lors du dépassement d'une différence déterminée de pression entre l'espace intérieur du carter de batterie (12) et l'embout de connexion (30). L'évent de sécurité comprend des moyens d'équilibrage de pression (40) reliant fluidiquement l'espace intérieur du carter de batterie et l'embout de connexion lorsque le moyen de sécurité est à l'état de blocage.

Description

TITRE : Ensemble de batterie et véhicule correspondant
La présente invention concerne un ensemble de batterie, du type comprenant un carter de batterie adapté pour contenir au moins une cellule de batterie, et un évent de sécurité adapté pour évacuer du gaz hors du carter de batterie, l’évent de sécurité comprenant un embout de connexion, un corps d’évent de sécurité relié à l’embout de connexion, et un moyen de sécurité, le moyen de sécurité ayant un état de blocage dans lequel le moyen de sécurité sépare fluidiquement un espace intérieur du carter de batterie de l’embout de connexion, et un état de liaison dans lequel le moyen de sécurité relie fluidiquement l’espace intérieur du carter de batterie et l’embout de connexion, et le moyen de sécurité étant adapté pour passer de manière sélective de l’état de blocage à l’état de liaison lors du dépassement d’une différence déterminée de pression entre l’espace intérieur du carter de batterie et l’embout de connexion.
On connaît des ensembles de batterie comprenant un carter de batterie contenant une cellule de batterie et un assemblage de membrane de rupture adapté pour évacuer du gaz hors du carter de batterie. Un tel ensemble est connu de W02022029380A1 (correspondant à EP4014277).
L’assemblage de membrane de rupture comprend un élément de retenue de membrane, une membrane de rupture et une bride de fixation. La membrane de rupture est adaptée pour rompre lorsqu’une différence de pression entre les deux côtés de la membrane dépasse une différence de pression seuil.
Un ensemble de batterie est également connu de WO2014131063A2 (correspondant à EP2959522). Dans ce document, l’élément de retenue de membrane et une bride de fixation comprennent des ouvertures d’égalisation de pression qui relient le carter de batterie à un environnement entourant le carter de batterie.
D’autres ensembles de batteries sont connus de WO2013072468A2 (correspondant à EP2780962) et WO2014131875A1 (correspondant à EP2962340).
L’invention a pour but de proposer un ensemble de batterie qui ait une fiabilité importante tout en étant économique.
A cet effet, l’invention a pour objet un ensemble de batterie tel qu’indiqué ci-dessus caractérisé en ce que l’évent de sécurité comprend des moyens d’équilibrage de pression reliant fluidiquement l’espace intérieur du carter de batterie et l’embout de connexion lorsque le moyen de sécurité est à l’état de blocage.
Selon des modes de réalisation particuliers de l’ensemble de batterie, celui-ci peut comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le moyen de sécurité comprend un élément obturateur et dans lequel les moyens d’équilibrage de pression comprennent une ouverture d’équilibrage de pression ;
- l’élément obturateur comprend un disque de rupture ou une membrane de rupture, adapté(e) pour rompre sous l’effet d’une différence déterminée de pression entre l’espace intérieur du carter de batterie et l’embout de connexion ;
- le moyen de sécurité comprend une valve, notamment une valve anti-retour, dans lequel la valve est munie d’un corps de valve et d’un élément obturateur de valve, et dans lequel l’élément obturateur est l’élément obturateur de valve ;
- l’ouverture d’équilibrage de pression est ménagée dans l’élément obturateur ;
- le moyen de sécurité est disposé dans le corps d’évent de sécurité, et l’ouverture d’équilibrage de pression comprend un canal by-pass ménagé dans le corps d’évent de sécurité ;
- l’ouverture d’équilibrage de pression comprend une ou plusieurs ouvertures entre l’élément obturateur et le corps d’évent de sécurité ; et
- l’ensemble de batterie comprend un tuyau d’évacuation de gaz relié à l’embout de connexion et le tuyau d’évacuation de gaz est relié à un port d’évacuation de gaz.
L’invention a également pour objet un véhicule, comprenant une paroi extérieure délimitant un intérieur du véhicule et un extérieur du véhicule, le véhicule comprenant en outre un ensemble de batterie disposé à l’intérieur du véhicule, caractérisé en ce que l’ensemble de batterie est un ensemble de batterie tel que défini ci-dessus et en ce que l’embout de connexion est relié à la paroi extérieure du véhicule en vue de l’évacuation du gaz vers extérieur du véhicule.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
[Fig 1] La Figure 1 montre schématiquement un véhicule comprenant un ensemble de batterie selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
[Fig 2] La Figure 2 montre schématiquement une partie agrandie de l’ensemble de batterie selon le premier mode de réalisation de l’invention, le moyen de sécurité étant dans son état de blocage ;
[Fig 3] La Figure 3 correspond à la Figure 2, le moyen de sécurité étant dans son état de liaison ;
[Fig 4] La Figure 4 montre schématiquement une partie d’un ensemble de batterie selon un second mode de réalisation de l’invention ;
[Fig 5] La Figure 5 montre schématiquement une partie d’un ensemble de batterie selon un troisième mode de réalisation de l’invention ; et [Fig 6] La Figure 6 montre schématiquement une partie d’un ensemble de batterie selon un quatrième mode de réalisation de l’invention.
Sur la Figure 1 est représenté schématiquement un véhicule selon l’invention désigné par la référence générale 2. Le véhicule 2 peut être choisi dans la liste constituée d'un aéronef, d'un moyen de transport ferroviaire, d'un moyen de transport routier, d'un moyen de transport maritime ou fluvial. Le véhicule 2 comprend une paroi extérieure 4 délimitant un intérieur du véhicule IV et un extérieur du véhicule EV. L’intérieur du véhicule IV forme par exemple un compartiment de batterie.
Le véhicule 2 comprend un ensemble de batterie 10 disposé généralement à l’intérieur du véhicule IV, et de préférence à l’intérieur du compartiment de batterie.
Lorsqu’il est embarqué dans un véhicule, l’ensemble de batterie 10 est configuré pour fournir une puissance électrique. La puissance électrique est par exemple suffisante pour la propulsion du véhicule, par l’intermédiaire d’un moteur électrique ou hybride (non représenté). Alternativement ou en complément, la puissance électrique est utilisée pour l’alimentation des instruments de navigation ou/et pour l’alimentation des éléments de confort embarqués dans le véhicule.
Selon les modes de réalisation représentés, l’ensemble de batterie 10 est disposé dans le véhicule 2. Alternativement selon des modes de réalisation non-représentés, l’ensemble de batterie est disposé dans une baie de stockage électrique, par exemple formé par un conteneur stationnaire.
L’ensemble de batterie 10 est disposé avantageusement dans un espace dédié.
L’ensemble de batterie 10 comprend un carter de batterie 12 adapté pour contenir au moins une cellule de batterie 14.
En l’occurrence, l’ensemble de batterie 10 comprend deux cellules de batterie 14. L’ensemble de batterie 10 peut comprendre plus de deux de ces cellules de batterie 14.
Chaque cellule de batterie 14 ou élément électrochimique est par exemple une cellule de batterie du type Lithium-Ion.
Dans le présent mode de réalisation, deux cellules de batterie 14 sont logées dans le carter de batterie 12. En variante, le carter de batterie 12 loge plus de deux cellules de batterie 14, par exemple quatre cellules de batterie 14. En variante encore, le carter de batterie 12 loge une seule cellule de batterie 14.
Le carter de batterie 12 est adapté pour contenir les flammes et les gaz générés en cas d’emballement thermique d’une cellule de batterie 14. Le carter de batterie 12 est par exemple en aluminium. L’ensemble de batterie 10 est muni d’un évent de sécurité 16 adapté pour évacuer du gaz hors du carter de batterie 12. En cas d’emballement thermique d’une ou des cellules de batterie 14, l’évent de sécurité 16 évacue les gaz générés hors du carter de batterie 12.
Le carter de batterie 12 comprend une paroi de carter 18, qui est une paroi extérieure de ce carter de batterie, et qui est munie d’une ouverture traversante 20 dans laquelle est disposé l’évent de sécurité 16 (voir Figure 2).
En se référant à nouveau à la figure 1 , l’ensemble de batterie 10 comprend un tuyau d’évacuation de gaz 22 relié à l’évent de sécurité 16, en vue d’évacuer hors du carter de batterie 12 les gaz générés lors d’une défaillance de(s) cellule(s) de batterie 14.
Le véhicule 2 comprend également un port d’évacuation de gaz 24 disposé dans la paroi extérieure 4. Le tuyau d’évacuation de gaz 22 est relié à ce port d’évacuation de gaz 24 en vue d’acheminer les gaz générés lors d’une défaillance des cellules de batterie 14, à travers le tuyau d’évacuation de gaz 22, hors du véhicule.
Le tuyau de gaz 22 est avantageusement étanche au gaz sur toute sa longueur et ne comprend donc comme seuls emplacements d’entrée et de sortie l’évent de sécurité 16 et le port d’évacuation de gaz 24. Ainsi une pollution de l’intérieur du véhicule IV ou du compartiment de batterie avec des gaz issus de la batterie est évitée. Par ailleurs, une pollution de l’intérieur du carter de batterie avec de l’humidité ou autre polluant venant de l’intérieur du véhicule IV ou du compartiment de batterie entourant le carter de batterie est évitée.
La Figure 2 montre une partie de l’ensemble de batterie 10 de la Figure 1 à plus grande échelle et en coupe transversale. Plus précisément, la Figure 2 montre une portion de la paroi de carter 18 et l’évent de sécurité 16. La paroi extérieure 4, le tuyau d’évacuation de gaz 22 et le port d’évacuation de gaz 24 sont uniquement montrés schématiquement en traits interrompus.
L’évent de sécurité 16 comprend un embout de connexion 30, en l’occurrence tubulaire, un corps d’évent de sécurité 32, fixé à l’embout de connexion 30, et un moyen de sécurité 34. L’évent de sécurité 16 comprend également un organe de fixation 36, par exemple un écrou.
L’embout de connexion 30 et/ou le corps d’évent de sécurité 32 est/sont par exemple en métal. En l’occurrence, l’embout de connexion 30 et le corps d’évent de sécurité 32 sont d’un seul tenant, de préférence d’une seule pièce.
Le corps d’évent de sécurité 32 s’étend à travers l’ouverture traversante 20. Le corps d’évent de sécurité 32 est fixé par l’organe de fixation 36 sur la paroi de carter 18. Le corps d’évent de sécurité 32 est relié à la paroi de carter 18 de manière étanche au gaz, par exemple par un joint d’étanchéité, non représenté. Le corps d’évent de sécurité 32 est également muni d’une bride de fixation 38 qui s’étend du côté de la paroi de carter 18 opposé à l’organe de fixation 36.
Le moyen de sécurité 34 a un état de blocage dans lequel le moyen de sécurité 34 sépare fluidiquement l’espace intérieur du carter de batterie 12 de l’embout de connexion 30, et un état de liaison dans lequel le moyen de sécurité 34 relie fluidiquement l’espace intérieur du carter de batterie 12 et l’embout de connexion 30.
L’embout de connexion tubulaire 30 est relié à la paroi extérieure 4 du véhicule en vue de l’évacuation du gaz vers l’extérieur du véhicule, en l’occurrence via le tuyau d’évacuation 22.
Sur la Figure 2, le moyen de sécurité 34 est montré dans son état de blocage. Dans cet état de blocage, des gaz issus des cellules de batterie 14 sont empêchés par le moyen de sécurité 34 de circuler dans l’embout de connexion 30 et donc vers le tuyau d’évacuation de gaz 22.
Le moyen de sécurité 34 est adapté pour passer de manière sélective de l’état de blocage à l’état de liaison lors d’un dépassement d’une différence déterminée de pression AP=Pcarter - Ptuyau entre l’espace intérieur du carter de batterie 12 et l’embout de connexion 30, plus précisément l’intérieur de cet embout de connexion 30. Le moyen de sécurité 34 est ainsi adapté pour céder lors d’une différence de pression égale ou supérieure à la différence déterminée de pression AP.
La différence déterminée de pression AP est par exemple comprise entre 1 ,5 bar et 3 bar.
L’évent de sécurité 16 comprend par ailleurs des moyens d’équilibrage de pression 40 reliant fluidiquement l’espace intérieur du carter de batterie 12 et l’embout de connexion 30 lorsque le moyen de sécurité 34 est à l’état de blocage, et particulièrement de manière permanente.
Les moyens d’équilibrage de pression 40 ont, pour une différence de pression donnée entre l’espace intérieur du carter de batterie 12 et l’embout de connexion 30, un débit de gaz inférieur au débit de gaz du moyen de sécurité 34 à l’état de liaison. Les moyens d’équilibrage de pression 40 relient de manière fluidique l’espace intérieur du carter de batterie 12 et l’embout de connexion 30 de telle sorte qu’une différence de pression entre l’espace intérieur du carter de batterie 12 et l’intérieur de l’embout de connexion 30 est égalisée en quelques secondes, par exemple en moins de 2 secondes.
Les moyens d’équilibrage de pression 40 sont adaptés pour permettre l’établissement de la différence déterminée de pression lors d’une défaillance d’une cellule de batterie 14. Ainsi, les moyens d’équilibrage de pression 40 relient de manière fluidique l’espace intérieur du carter de batterie 12 et l’embout de connexion 30 de sorte telle que, lorsque la différence déterminée de pression AP est établie ou dépassée, cette différence de pression est égalisée en un temps supérieur au temps nécessaire pour déclencher le passage du moyen de sécurité 34 de l’état de blocage à l’état de liaison.
A titre d’exemple, pour une différence de pression donnée, le débit de gaz des moyens d’équilibrage de pression 40 est inférieur à 1/10 du débit de gaz des moyens de sécurité 34 à l’état de liaison.
Les moyens d’équilibrage de pression 40 comprennent par exemple une ouverture d’équilibrage de pression 42. L’ouverture d’équilibrage de pression 42 comprend en l’occurrence un canal by-pass 44 ménagé dans le corps d’évent de sécurité 32. Le canal by-pass 44 est en l’occurrence coudé, mais il peut également être rectiligne sur toute son étendue.
En l’occurrence, le moyen de sécurité 34 comprend un élément obturateur 46. Cet élément obturateur 46 comprend ou est constitué d’un disque de rupture ou d’une membrane de rupture 48 qui est adapté(e) pour rompre sous l’effet d’une différence déterminée de pression entre l’espace intérieur du carter de batterie et l’embout de connexion. Le disque de rupture ou la membrane de rupture 48 sont par exemple en un métal ou un alliage métallique. L’élément obturateur 46 est fixé au corps d’évent de sécurité 32, par exemple par collage ou soudage ou par complémentarité de formes. A titre d’exemple de réalisation le disque de rupture 48 peut comprendre les caractéristiques du disque 400 divulgué dans le document US9412985B2, colonne 7, lignes 34 et suivantes, et présentant une ou des zone(s) amincie(s).
En l’occurrence, le moyen de sécurité 34 est disposé dans le corps d’évent de sécurité 32.
La Figure 3 correspond à la Figure 2 et montre le moyen de sécurité 34 dans son état de liaison. Dans son état de liaison, le moyen de sécurité 34 permet à des gaz issus des cellules de batterie 14 de circuler librement à travers l’embout de connexion 30 et vers le tuyau d’évacuation de gaz 22.
Comme on le voit, le disque de rupture 48 est à l’état rompu et établit donc une liaison fluidique permettant à des gaz issus des cellules de batterie 14 de circuler librement dans l’embout de connexion 30 et donc vers et dans l’intérieur du tuyau d’évacuation de gaz 22.
En se référant à nouveau à la Figure 1 , le carter de batterie 12 est en l’occurrence muni d’un port de respiration 60, qui relie l’intérieur du carter de batterie 12 à l’intérieur du véhicule IV. La fonction du port de respiration 60 est d’équilibrer les pressions entre l’intérieur du carter de batterie et l’environnement autour du carter de batterie, c’est-à-dire l’intérieur du véhicule I . Cela permet de diminuer les contraintes mécaniques agissant sur le carter de batterie 12 et sur le moyen de sécurité 34, notamment sur le disque de rupture ou sur la membrane de rupture 48. Ce port de respiration 60 est toutefois optionnel.
L’ensemble de batterie fonctionne de la manière suivante.
Toutes les cellules de batterie 14 sont à l’état normal de fonctionnement. Le moyen de sécurité 34 est à l’état de blocage.
Lorsqu’une différence de pression de gaz est établie entre le tuyau d’évacuation de gaz 22 et l’intérieur du carter de batterie 12, cette différence de pression étant inférieure à la différence déterminée de pression, les moyens d’équilibrage de pression 40 conduisent à l’égalisation de la pression entre l’intérieur du carter de batterie 12 et le tuyau d’évacuation de gaz 22. Ainsi la pression de gaz en amont et en aval du moyen de sécurité 34 est égalisée et le moyen de sécurité 34 n’est soumis qu’à des contraintes mécaniques faibles.
Lors d’une défaillance d’une des cellules de batterie 14, par exemple lors d’un emballement thermique, du gaz est généré, ce qui fait augmenter rapidement la pression de gaz à l’intérieur du carter de batterie 12 étant donné que les moyens d’équilibrage de pression 40 ne permettent qu’un très faible débit.
Lorsque la différence de pression entre l’intérieur du carter de batterie 12 et l’intérieur du tuyau d’évacuation de gaz 22 atteint ou dépasse la différence déterminée de pression AP, le moyen de sécurité 34 cède et passe de l’état de blocage à l’état de liaison. En l’occurrence, le passage de l’état de blocage à l’état de liaison est la rupture du disque de rupture ou de la membrane de rupture 48.
Ainsi, les gaz générés par la défaillance des cellules de batterie 14 sont évacuées hors du carter de batterie 12.
Une fois la pression de gaz dans le tuyau d’évacuation 22 suffisamment élevée, le port d’évacuation de gaz 24 s’ouvre et les gaz sont évacués hors du véhicule 2.
La Figure 4 montre un second mode de réalisation de l’invention. La Figure 4 correspond à la Figure 2. Uniquement les différences par rapport au premier mode de réalisation seront décrites. Les éléments analogues portent les mêmes références.
L’ouverture d’équilibrage de pression 42 est ménagée non pas dans le corps d’évent de sécurité 32, mais dans l’élément obturateur 46, notamment dans le disque de rupture ou dans la membrane de rupture. Le corps d’évent de sécurité 32 est donc démuni d’ouverture d’équilibrage de pression 42.
En l’occurrence, l’ouverture d’équilibrage de pression 42 est un orifice traversant 44, et non pas un canal de by-pass. Les dimensions de l’orifice traversant 44 sont choisies de sorte telle que la fonction de l’orifice traversant 44 est identique à la fonction du canal de by-pass du premier mode de réalisation. En l’occurrence, un orifice traversant 44 est ménagé dans le centre de l’élément obturateur 46.
Sur la Figure 5 est représentée schématiquement une partie d’un ensemble de batterie selon un troisième mode de réalisation de l’invention. La vue correspond à la vue de la Figure 2, la paroi extérieure 4, le tuyau d’évacuation de gaz 22 et le port d’évacuation de gaz 24 étant omis. Uniquement les différences par rapport au premier mode de réalisation seront décrites. Les éléments analogues portent les mêmes références.
L’ouverture d’équilibrage de pression 40 comprend une ou plusieurs ouvertures d’équilibrage de pression 42 qui sont en l’occurrence une ou plusieurs ouvertures traversante(s) formée(s) entre l’élément obturateur 46 et le corps d’évent de sécurité 32.
L’élément obturateur 46 est fixé au corps d’évent de sécurité 32 par une liaison par matière, telle que par soudure, brasage ou collage.
Dans le cas présent, cette/ces ouverture(s) traversante(s) est/sont formée(s) par un ou des emplacement(s) à défaut d’étanchéité. En l’espèce chaque ouverture traversante est formée par un interstice entre des points de liaison par matière fixant l’élément obturateur 46 au corps d’évent de sécurité 32.
La Figure 6 représente schématiquement une partie d’un ensemble de batterie selon un quatrième mode de réalisation de l’invention. La Figure 6 correspond à la Figure 2, la paroi extérieure 4, le tuyau d’évacuation de gaz 22 et le port d’évacuation de gaz 24 étant omis. Uniquement les différences par rapport au premier mode de réalisation seront décrites. Les éléments analogues portent les mêmes références.
Selon ce quatrième mode de réalisation, le moyen de sécurité 34 comprend une valve 70, notamment une valve anti-retour. La valve 70 est munie d’un corps de valve 72, qui forme le corps d’évent de sécurité 32, et d’un élément obturateur de valve 74, qui forme l’élément obturateur 46. L’élément obturateur de valve 74 est représenté en traits pleins dans sa position correspondant à l’état de blocage et en traits interrompus dans sa position correspondant à l’état de liaison.
Dans le cas représenté, chaque ouverture d’équilibrage de pression 42 est formée par un évidement disposé entre le corps de valve 72 et l’élément obturateur de valve 74 et subsistant à l’état fermé de la valve 70. Plus précisément, chaque ouverture d’équilibrage de pression 42 est formée par une rainure ménagée dans le corps de valve 72.
Alternativement ou en complément (non représenté), l’ouverture d’équilibrage de pression est ménagée dans l’élément obturateur de valve 74 et est par exemple un conduit traversant l’élément obturateur de valve 74.
En variante non représentée, le véhicule 2 comprend un premier ensemble de batterie, qui est l’ensemble de batterie 10 précité, et un ensemble de batterie supplémentaire, qui comprend également les caractéristiques de l’ensemble de batterie 10 précité. Dans ce cas, le tuyau d’évacuation de gaz 22 de chacun des ensembles de batterie 10 est relié à un tuyau collecteur d’évacuation de gaz qui est relié à son tour au port d’évacuation de gaz 24.
En variante encore, l’invention ne concerne pas un véhicule, mais une baie de stockage stationnaire. Dans ce cas, le véhicule 2 est remplacé par une baie de stockage stationnaire. Cette baie de stockage stationnaire comprend une paroi extérieure, qui correspond à la paroi extérieure 4. La paroi extérieure délimite un intérieur de baie de stockage, qui correspond à l’intérieur du véhicule IV, et un extérieur de baie de stockage, qui correspond à l’extérieur du véhicule EV. La baie de stockage comprend un ensemble de batterie qui est identique à l’ensemble de batterie 10 décrit ci-dessus en liaison au véhicule 2.
Un tel ensemble de batterie est destiné à être utilisé au sein d’un système de stockage de puissance électrique, notamment lorsque le système de stockage est embarqué dans un véhicule tel qu’un aéronef, un véhicule de transport ferroviaire, un véhicule de transport routier ou un véhicule de transport maritime ou fluvial. En variante, l’ensemble de batterie est destiné au stockage statique d’énergie électrique, par exemple sous forme d’au moins une baie de stockage électrique dans laquelle plusieurs modules de batterie sont empilés.
La présente invention propose donc généralement de prévoir un dispositif d’équilibrage de la pression statique sur l’évent de sécurité ou sur le dispositif de soupape de sécurité, entre la batterie et le système d’évacuation de gaz, afin équilibrer la pression du tuyau d’évacuation de gaz avec la batterie.
Le dispositif d’équilibrage de la pression statique ne doit évidemment pas autoriser de débits de gaz contraires à la fonction d’herméticité mais est juste suffisant pour équilibrer la pression sur du moyen terme.
L’agencement des ouvertures d’équilibrage de pression aux emplacements divulgués dans la présente description apporte selon le cas entre autres les avantages suivants : l’absence de nécessité d’ouverture dans le carter de batterie, l’absence de nécessité de prévoir des orifices alignés dans différents composants, l’absence de nécessité de prévoir des ouvertures dans le tuyau d’évacuation de gaz.
En outre, l’ensemble selon l’invention permet de limiter la différence de pression entre l’amont et l’aval de l’élément obturateur. La disposition décrite permet également de fiabiliser le déclenchement du disque de rupture ou de la membrane de rupture et de le/la faire déclencher à une différence de pression relativement basse. L’invention permet de supprimer ou d’omettre un dispositif d’équilibrage de pression en sortie du tuyau d’évacuation. L’ensemble selon l’invention permet d’équilibrer les pressions sans risque de contaminer la salle des batteries (« battery room ») en cas d’évacuation.
L’ensemble selon l’invention est donc économique à fabriquer et conduit à une fiabilité importante. La description qui précède contient des caractéristiques techniques de l’invention.
Ces caractéristiques techniques, bien que présentées dans un contexte technique et éventuellement en combinaison avec d’autres caractéristiques techniques, peuvent être utilisées à chaque fois individuellement, sans les autres caractéristiques techniques, pour autant que ceci soit techniquement possible.

Claims

REVENDICATIONS
1. Ensemble de batterie (10), du type comprenant un carter de batterie (12) adapté pour contenir au moins une cellule de batterie (14), et un évent de sécurité (16) adapté pour évacuer du gaz hors du carter de batterie, l’évent de sécurité comprenant un embout de connexion (30), un corps d’évent de sécurité (32) relié à l’embout de connexion, et un moyen de sécurité (34), le moyen de sécurité ayant un état de blocage dans lequel le moyen de sécurité sépare fluidiquement un espace intérieur du carter de batterie de l’embout de connexion, et un état de liaison dans lequel le moyen de sécurité relie fluidiquement l’espace intérieur du carter de batterie et l’embout de connexion, et le moyen de sécurité étant adapté pour passer de manière sélective de l’état de blocage à l’état de liaison lors du dépassement d’une différence déterminée de pression (AP) entre l’espace intérieur du carter de batterie (12) et l’embout de connexion (30), caractérisé en ce que l’évent de sécurité comprend des moyens d’équilibrage de pression (40) reliant fluidiquement l’espace intérieur du carter de batterie et l’embout de connexion lorsque le moyen de sécurité est à l’état de blocage.
2. Ensemble de batterie selon la revendication 1 , dans lequel le moyen de sécurité (34) comprend un élément obturateur (46) et dans lequel les moyens d’équilibrage de pression comprennent une ouverture d’équilibrage de pression (42).
3. Ensemble de batterie selon la revendication 2, dans lequel l’élément obturateur (46) comprend un disque de rupture ou une membrane de rupture (48), adapté(e) pour rompre sous l’effet d’une différence déterminée de pression entre l’espace intérieur du carter de batterie et l’embout de connexion.
4. Ensemble de batterie selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le moyen de sécurité (34) comprend une valve (70), notamment une valve anti-retour, dans lequel la valve est munie d’un corps de valve (72) et d’un élément obturateur de valve (74), et dans lequel l’élément obturateur (46) est l’élément obturateur de valve (74).
5. Ensemble de batterie selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel l’ouverture d’équilibrage de pression est ménagée dans l’élément obturateur.
6. Ensemble de batterie selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel le moyen de sécurité (34) est disposé dans le corps d’évent de sécurité (32), et dans lequel l’ouverture d’équilibrage de pression comprend un canal by-pass (44) ménagé dans le corps d’évent de sécurité (32).
7. Ensemble de batterie selon l’une quelconque des revendications 2 à 6, dans lequel l’ouverture d’équilibrage de pression comprend une ou plusieurs ouvertures entre l’élément obturateur (46) et le corps d’évent de sécurité (32).
8. Ensemble de batterie selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l’ensemble de batterie comprend un tuyau d’évacuation de gaz (22) relié à l’embout de connexion et dans lequel le tuyau d’évacuation de gaz (22) est relié à un port d’évacuation de gaz (24).
9. Véhicule (2), notamment aéronef, du type comprenant une paroi extérieure (4) délimitant un intérieur du véhicule et un extérieur du véhicule, le véhicule comprenant en outre un ensemble de batterie disposé à l’intérieur du véhicule, caractérisé en ce que l’ensemble de batterie est un ensemble de batterie (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 et en ce que l’embout de connexion (30) est relié à la paroi extérieure du véhicule en vue de l’évacuation du gaz vers extérieur du véhicule.
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