Titre : VANNE DE SECURITE POUR ENCEINTE DE BATTERIE

Domaine Technique et état de la technique antérieure

La présente invention se rapporte à une vanne configurée pour gérer et équilibrer les différences de pression qui peuvent se produire entre un intérieur et un extérieur d'une enceinte scellée de batterie.

Une telle différence de pression peut par exemple être causée par un emballement thermique de la batterie. Une différence de pression peut aussi arriver par un refroidissement d'un environnement de l'enceinte de la batterie, un chauffage de l'enceinte par un rayonnement solaire ou durant un transport aérien.

La vanne doit ainsi gérer de fortes différences de pression qui se produisent en une période de temps courte, comme un emballement thermique, et des différences de pression moins importantes arrivant au cours d'une durée plus longue, comme des changements d'environnement. Aussi, il serait avantageux de pouvoir gérer de fortes différences de pression arrivant de manière régulière et sans destruction de la batterie, comme par exemple dans le cas d'une batterie utilisée pour alimenter un avion.

De plus, dans certains dispositifs connus, comportant 2 passages différents pour l'évacuation d'une surpression à l'intérieur de l'enceinte scellée de la batterie, certains éléments, notamment une membrane, peuvent imposer une chute de pression sur le trajet du fluide et donc ralentir le débit et l'évacuation de celui-ci ; par exemple, si la membrane se rompt, les débris de celle-ci ralentissent le débit Or, dans le cadre d'un emballement thermique de batterie, le fluide passant de l'intérieur vers l'extérieur de la batterie peut avoir une grande vitesse. EXPOSÉ DE L'INVENTION

C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir une vanne pour une enceinte scellée de batterie, qui permette de résoudre un ou plusieurs des problèmes mentionnés ci-dessus.

Ainsi, l'invention concerne d'abord une vanne, pour une, ou d'une, enceinte scellée de batterie, comportant un premier et un deuxième passage pour un fluide entrant ou sortant de l'enceinte. Le premier passage comprend un piston de fermeture et le deuxième passage comprend une membrane de fermeture perméable au fluide. La vanne peut comprendre un élément élastique, de préférence un ressort, configuré pour exercer une pression sur le piston pour fermer le premier passage.

Lorsque le piston est en position ouverte (le premier passage et alors ouvert), la première pression présente dans le premier passage est en général et/ou de préférence égale à la deuxième pression présente dans le deuxième passage et correspond à la pression à l'intérieur de l'enceinte : il n'y a pas d'élément, sur le trajet du gaz, qui réduise la pression dans l'un ou l'autre des deux passages par rapport à la pression à l'intérieur de l'enceinte. Dans un dispositif selon l'invention, le 2 ^ème passage, muni de la membrane, est de préférence fixe par rapport à au 1 ^er passage. Le 1er passage est muni du piston. Ainsi, on évite des mécanismes ou des architectures compliquées pour déplacer une partie du 2 ^ème passage et/ou la membrane. Autrement dit, tous les éléments, sauf le piston, sont fixes par rapport à la vanne, et par rapport à l'enceinte (voir ci-dessous) munie d'une telle vanne. On évite ainsi des mécanismes complexes qui peuvent nuire à l'écoulement, et notamment la vitesse de cet écoulement, d'un fluide depuis l'intérieur de l'enceinte d'une batterie.

La membrane peut disposer d'une certaine perméabilité à l'air sous une différence de pression définie: par exemple, pour une différence de pression de Ap 70 mbar, la membrane laisse de préférence passer entre 1 et 500 litres d'air par heure et par cm ² de surface de la membrane. Autrement dit, une membrane d'une surface ou taille d'un cm ² laisse passer entre 1 et 500 litres d'air à travers de la membrane dans le cas où une pression de 70 mbar est applique à travers de la membrane. Ainsi, la membrane peut disposer d'une perméabilité à l'air laissant passer, sous une différence de pression de Ap 70 mbar, entre 1 et 500 litres d'air par heure et par cm ² de surface de membrane ; cette différence de pression est choisie pour des raisons de fiabilité de mesure et de capacité du système (pour permettre une respiration importante).

Le piston de fermeture peut être configuré pour ouvrir le premier passage quand une première pression présente dans le premier passage dépasse un premier seuil. Avantageusement, la membrane est configurée pour rompre quand une deuxième pression présente dans le deuxième passage dépasse un deuxième seuil, le premier seuil étant inférieur au deuxième seuil.

La vanne peut aussi comprendre un filtre, de préférence un maillage métallique, à une sortie du premier passage.

Un capteur , configuré pour indiquer un état d'ouverture du piston, peut également être prévu, ainsi qu'un actionneur, configuré pour déplacer le piston pour ouvrir ou fermer le premier passage.

Une enceinte scellée de bloc-batterie avec une ouverture de ventilation peut comprendre une vanne tel que décrite auparavant.

Dans une telle enceinte, le 2 ^ème passage, muni de la membrane, est de préférence fixe par rapport à l'enceinte.

Ladite vanne peut être posée dans l'ouverture de ventilation de façon à ce que le premier passage et le deuxième passage établissent chacun un chemin entre un intérieur et un extérieur de l'enceinte.

Dans un bloc-batterie comprenant une telle enceinte avec ladite vanne, le piston de fermeture peut être configuré pour ouvrir le premier passage sous l'influence d'une première valeur de pression présente dans l'enceinte lors d'un emballement thermique de la batterie. De préférence la membrane est configurée pour rompre sous l'influence d'une deuxième valeur de pression présente dans l'enceinte, la première valeur de pression étant inférieure à la deuxième valeur de pression.

La bloc-batterie peut comprendre un système de management ou de contrôle de batterie connecté à l'actionneur de la vanne pour ouvrir ou fermer le premier passage. L'invention concerne également un procédé de fonctionnement d'une vanne d'une enceinte scellée de batterie, dans laquelle est ou sont disposée(s) une ou plusieurs cellule(s) de batterie, la vanne comprenant un premier et un deuxième passage pour un fluide entrant ou sortant de l'enceinte :

- le premier passage comprenant un piston de fermeture et

- le deuxième passage comprenant une membrane de fermeture perméable au fluide, procédé dans lequel, à l'état ouvert du piston, la première pression présente dans le premier passage est égale à la deuxième pression présente dans le deuxième passage et correspondant à la pression à l'intérieur de l'enceinte.

L'invention concerne également un procédé de fonctionnement d'une enceinte scellée de bloc-batterie ou d'un bloc-batterie, tel(le) que mentionné(e) ci-dessus et décrite dans la présente demande, procédé dans lequel, à l'état ouvert du piston, la première pression présente dans le premier passage est égale à la deuxième pression présente dans le deuxième passage et correspondant à la pression à l'intérieur de l'enceinte.

Dans un procédé selon l'invention, le 2 ^ème passage, muni de la membrane, est de préférence fixe par rapport au 1 ^er passage et/ou par rapport à l'enceinte, ce dont découlent les avantages déjà mentionnés ci-dessus.

Dans un bloc-batterie ou dans un procédé selon l'invention, une ou plusieurs cellules de batterie est ou sont disposée(s) dans l'enceinte qui est munie d'une vanne selon l'invention.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS

La présente invention sera mieux comprise sur la base de la description qui va suivre et des dessins en annexe sur lesquels :

La [Fig. 1] illustre une vanne pour une enceinte scellée de batterie avec un piston de fermeture en position ouverte,

La [Fig. 2a] représente une vanne pour une enceinte scellée de batterie avec un piston de fermeture en position fermée,

La [Fig. 2b] représente une vanne comprenant un déflecteur de fluide, La [Fig. 3] représente une enceinte scellée de bloc-batterie comprenant une vanne.

Exposé détaillé de modes de réalisation particuliers

La figure 1 représente une vanne (10) pour une enceinte (40) scellée de batterie. La vanne comprend un premier (20) et un deuxième (30) passage pour un fluide entrant ou sortant de l'enceinte Le premier passage de la vanne comprend un piston de fermeture (50). Le deuxième passage comprend une membrane (60). La membrane est perméable au fluide susmentionné.

La vanne est ainsi adaptée pour être positionnée dans une ouverture d'évacuation ou dans un conduit d'évacuation d'une enceinte ou d'un carter apte à recevoir une bloc- batterie. Une telle ouverture d'évacuation ou conduit d'évacuation procure de manière générale un chemin de passage pour un fluide passant entre un intérieur (130) et un extérieur (140) de l'enceinte ou du carter. De manière générale l'enceinte ou le carter est scellé en dehors de ladite ouverture. Autrement dit, ladite ouverture présente le seul chemin d'échange pour un fluide entre l'intérieur et l'extérieur de l'enceinte.

Une fois la vanne positionnée dans l'ouverture d'évacuation, le premier (20) et le deuxième (30) passage présentent un chemin pour le fluide entrant ou sortant de l'enceinte. Le fluide peut ainsi entrer ou sortir de l'enceinte par le premier ou par le deuxième passage de la vanne. La figure 1 montre le fluide passant par le premier passage (160) et le fluide passant par le deuxième passage (150).

Le deuxième passage comprend une membrane couvrant ledit deuxième passage. Pour permettre le passage du fluide la membrane est ainsi perméable au fluide.

Avantageusement, la membrane empêche uniquement des particules, par exemple de la poussière, d'entrer de l'extérieur dans l'enceinte, ce qui pourrait endommager la batterie. De préférence la membrane dispose d'une perméabilité à l'air sous une différence de pression de Ap 70 mbar comprise entre 1 et 500 L.h^.cnr ² . Autrement dit, la membrane peut disposer d'une perméabilité à l'air sous une différence de pression: Pour une différence de pression de Ap 70 mbar, la membrane laisse passer entre 1 et 500 litres (L) d'air par heure (h) et par cm ² de surface de la membrane. Autrement dit, une membrane d'une surface ou taille d'un cm ² laisse passer entre 1 et 500 litres d'air à travers de la membrane dans le cas où une pression de 70 mbar est appliquée à travers de la membrane. Par exemple, ladite perméabilité peut être déterminée selon une des méthodes définies par les normes ISO 5636-3, ISO 5636-4 ou ISO 5636-5.

Le premier passage comprend un piston de fermeture (50). Le piston de fermeture peut se déplacer entre une position d'ouverture et une position de fermeture. Dans la position d'ouverture le piston ouvre le premier passage. Ainsi le fluide peut passer par le premier passage et par le deuxième passage entre l'intérieur et l'extérieur de l'enceinte. La figure 1 montre le piston dans sa position d'ouverture et le fluide passant par le premier passage (160) ouvert par le piston.

La figure 2a représente la vanne déjà décrite ci-dessus en lien avec la figure 1. Les mêmes caractéristiques sont indiquées par les mêmes signes de référence.

Dans la figure 2a, le piston (50) est positionné dans la position de fermeture. Le fluide (150) peut toujours passer par le deuxième passage, à travers de la membrane perméable. Le premier passage est fermé par le piston et le fluide est arrêté par le piston, ne pas pouvant passer par le premier passage.

Avantageusement, le premier passage peut comprendre un filtre (100), montré en figures 1 et 2. Le filtre peut être un maillage métallique et présenter une résistance techniquement négligeable au passage du fluide. Le filtre empêche des particules d'entrer ou de sortir de l'enceinte quand le piston se trouve dans la position d'ouverture.

Les figures 1 et 2 montrent un élément élastique (70), configuré pour exercer une pression sur le piston pour fermer le premier passage. De préférence, l'élément élastique est un ressort. Comme montré en figure 2a, le ressort exerce une pression sur le piston pour l'appuyer avec un joint du piston contre un rebord. Ainsi le piston est maintenu dans la position de fermeture par la force de pression exercée par le ressort.

Le piston de fermeture peut être configuré pour ouvrir le premier passage sous l'influence d'une pression présente dans le premier passage. Par exemple, la pression présente dans le premier passage peut augmenter à cause d'un développement de chaleur dans l'enceinte de la batterie. Par exemple, quand la force exercée par la pression dans le premier passage dépasse la force exercée par l'élément élastique sur le piston, le piston se déplace en position d'ouverture. Ainsi, le piston de fermeture est configuré pour ouvrir le premier passage quand la première pression présente dans le premier passage dépasse un premier seuil de pression.

La membrane peut être configurée pour se rompre quand une deuxième pression présente dans le deuxième passage dépasse un deuxième seuil de pression. Dans ce cas, le premier seuil de pression est choisi inférieur au deuxième seuil de pression.

Autrement dit, la membrane peut être configurée pour se rompre quand une force exercée sur la membrane par la pression présente dans le deuxième passage dépasse un seuil. Par exemple une épaisseur ou un matériau de la membrane peut être choisi pour présenter une stabilité configurée de se rompre quand ladite force dépasse ledit seuil. De manière générale, quand la vanne est positionnée dans une ouverture d'évacuation d'une enceinte de batterie, la première pression présente dans le premier passage est égale à la deuxième pression présente dans le deuxième passage car lesdites deux passages communiquent tous les deux avec l'intérieur de l'enceinte. Ainsi, la pression présente dans le premier et le deuxième passage correspondent à la pression dans l'intérieur de l'enceinte.

Le choix présenté ci-dessus selon lequel le premier seuil de pression est choisi inférieur au deuxième seuil de pression assure que le piston de fermeture ouvre le premier passage avant que la membrane risque de se rompre.

Les figures 1 et 2 montrent également un capteur (80) configuré pour indiquer un état d'ouverture du piston. Le capteur peut par exemple être placé sur une tige du piston et fournir un signal électrique ou optique indiquant une position d'ouverture ou de fermeture du piston. Le capteur (80) peut également être situé sur le cylindre du piston ou sur le piston.

La vanne peut également comprendre un actionneur (90) configuré pour déplacer le piston pour ouvrir ou fermer le premier passage. L'actionneur peut par exemple être un moteur électrique, un actionneur piézo-électrique ou un aimant électrique agissant sur le piston. Ainsi, l'actionneur peut bouger le piston entre la position d'ouverture et la position de fermeture. L'actionneur peut être configuré pour forcer le piston dans une position de fermeture et/ou forcer le piston dans une position d'ouverture et/ou n'exercer aucune force sur le piston. Dans le cas où l'actionneur n'exerce aucune force sur le piston la position d'ouverture ou de fermeture est déterminée uniquement par les forces exercées par l'élément élastique et la pression présente dans le premier passage. Dans une telle vanne, le 2 ^ème passage, muni de la membrane, est de préférence fixe par rapport au premier passage, lequel est muni du piston. Ainsi, le fluide peut s'écouler par le 2 ^ème passage, sans perte de charge autre que celle imposée par la membrane.

La figure 2b montre la vanne comprenant un déflecteur (170) de fluide pourvu à une sortie du premier passage (20). Le déflecteur est configuré pour dévier un fluide passant par le premier passage (160). Des caractéristiques déjà décrites ci-dessus sont désignées sur cette figure par les mêmes signes de référence.

Le fluide passant d'un intérieur (130) vers un extérieur (140) peut avoir une grande vitesse, par exemple dans le cas d'un emballement thermique d'une batterie. Le fluide sortant de l'intérieur par le premier passage (20) heurte sur son chemin, à la sortie du premier passage (20) le déflecteur (170). Le déflecteur dévie le fluide de son chemin. Par exemple, le déflecteur peut dévier le fluide sortant d'un chemin selon un axe de la tige du piston vers un chemin radial du cylindre du piston. Avantageusement, une vitesse du fluide peut ainsi être réduite.

La figure 3 montre une enceinte (40) scellée de bloc-batterie comprenant une vanne telle que décrite auparavant positionnée dans une ouverture (120) de ventilation de l'enceinte. Telle que décrite auparavant, la vanne est disposée dans l'ouverture de ventilation de façon à ce que le premier passage et le deuxième passage de la vanne établissent chacun un chemin entre l'intérieur (130) et l'extérieur (140) de l'enceinte. La vanne peut être disposée directement dans une paroi de l'enceinte ou dans un conduit de passage entre l'intérieur et l'extérieur.

La figure 3 montre également un bloc-batterie (110) posé dans ladite enceinte. Dans le cas présenté, le bloc-batterie comprend deux cellules de batterie. Avantageusement, le piston de fermeture de la vanne (10) est configuré pour ouvrir le premier passage sous l'influence d'une première pression présente dans l'enceinte lors d'un emballement thermique de la batterie, quand cette première pression atteint ou dépasse une première valeur de pression. L'emballement thermique d'une ou de plusieurs cellules de la bloc-batterie cause une forte augmentation de chaleur au sein de l'enceinte, accompagnée d'une augmentation de la pression à l'intérieur de l'enceinte. Quand la pression causée par l'emballement thermique dépasse une première valeur, la pression exercée sur le piston de fermeture de la vanne déplace le piston dans la position d'ouverture. Le fluide peut ainsi être évacué de l'intérieur depuis l'enceinte par le premier passage de la vanne. Avantageusement, le filtre (100) de la vanne empêche des particules de la batterie de s'échapper de l'enceinte. Avantageusement, la membrane de la vanne est configurée pour rompre sous l'influence d'une deuxième valeur de pression présente dans l'enceinte. La première valeur de pression est inférieure à la deuxième valeur de pression.

En dehors de la situation d'un emballement thermique ou d'un autre événement provoquant une pression au moins égale à la première valeur de pression au sein de l'enceinte, le piston de la vanne reste dans sa position de fermeture, s'il n'est pas bougé par l'actionneur, tel que décrit par la suite. Pendant que le piston reste dans sa position de fermeture un échange de fluide peut avoir lieu par ou à travers le deuxième passage et la membrane perméable. Ainsi, une augmentation ou diminution de pression à l'intérieur de l'enceinte qui reste en dessous de ladite première valeur de pression est équilibré du fait du fluide passant ou circulant par ou à travers le deuxième passage et la membrane perméable. Par exemple, une augmentation de pression à l'intérieur de l'enceinte causée par une exposition au soleil est immédiatement équilibrée par un échange de fluide par ou à travers le deuxième passage. Avantageusement la membrane empêche des particules, comme de la poussière, d'entrer dans l'enceinte.

De préférence, la vanne est pourvue de l'actionneur configuré pour déplacer le piston de fermeture. Ainsi, le piston peut par exemple être positionné dans une position d'ouverture quand une forte augmentation de pression à l'intérieur de l'enceinte est prévisible. Par exemple, lors d'un transport aérien de la batterie, la pression à l'intérieur de l'enceinte peut augmenter fortement à cause d'une baisse de la pression à l'extérieur de l'enceinte (140), ce qui risque d'endommager la batterie. En prévision du transport aérien l'actionneur peut être commandé pour déplacer le piston dans une position d'ouverture. Dans un dispositif selon l'invention, le 2 ^ème passage, muni de la membrane, est de préférence fixe par rapport à l'enceinte de la batterie. Le 1er passage est muni du piston. Avantageusement, le block-batterie comprend un système de management ou de contrôle de la batterie qui est connecté à l'actionneur (90) pour ouvrir ou fermer le premier passage. La gestion ou le contrôle de la pression et du fonctionnement de la batterie peut ainsi être réalisé de manière efficace par le système de management ou de contrôle.