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Title:
DETECTION OF A MALFUNCTION IN AN ELECTROCHEMICAL ACCUMULATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/104603
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electrochemical accumulator (3), comprising: -a casing (301); -at least two electrodes (31, 33) and an electrolyte contained in the casing; -at least ferromagnetic material contained inside the casing, said ferromagnetic material having remanent magnetism; -a magnetic sensor arranged outside the casing and capable of measuring the variations in magnetic fields inside the casing; -a circuit configured to determine the temperature inside the casing on the basis of the magnetic field measured.

Inventors:
PERICHON PIERRE (FR)
ALCOUFFE FRANCOIS (FR)
BLANPAIN ROLAND (FR)
LEJOSNE JOHANN (FR)
Application Number:
PCT/EP2013/050188
Publication Date:
July 18, 2013
Filing Date:
January 08, 2013
Export Citation:
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Assignee:
COMMISSARIAT ENERGIE ATOMIQUE (FR)
International Classes:
H01M4/62; H01M10/0587; H01M10/42; H01M10/48; H01M10/50; H01M2/02; H01M4/136; H01M4/42; H01M4/505; H01M4/58; H01M10/04; H01M10/0525
Domestic Patent References:
WO2010091170A12010-08-12
WO2010093444A22010-08-19
WO2009146547A12009-12-10
Foreign References:
DE102009018079A12010-10-21
US20110156497A12011-06-30
EP2099112A22009-09-09
US20110199079A12011-08-18
US20120086457A12012-04-12
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
GUERIN, Jean-Philippe et al. (FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1 . Accumulateur électrochimique (3), caractérisé en ce qu'il comprend :

-un boîtier (301 ) ;

-au moins deux électrodes (31 ,33) et un électrolyte contenus dans le boîtier ; -au moins du matériau ferromagnétique contenu dans le boîtier et présentant une aimantation rémanente;

-un capteur magnétique disposé à l'extérieur du boîtier et susceptible de mesurer le champs magnétiques rémanent dudit matériau ferromagnétique ;

-un circuit configuré pour déterminer la température à l'intérieur du boîtier en fonction du champ magnétique rémanent mesuré.

2. Accumulateur électrochimique (3) selon la revendication 1 , dans lequel lesdites électrodes incluent chacune un film d'électrode respectif, lesdits films d'électrode (31 , 33) étant superposés en alternance, lesdits films d'électrode étant séparés par au moins un film séparateur isolant (32, 34).

3. Accumulateur électrochimique (3) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel lesdits films (31 , 32, 33, 34) sont enroulés autour d'un même axe.

4. Accumulateur électrochimique (3) selon la revendication 3, dans lequel ledit capteur est susceptible de mesurer la composante du champ magnétique à l'intérieur du boîtier selon une perpendiculaire audit axe. 5. Accumulateur électrochimique (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une desdites électrodes inclut du LiFeP04.

6. Accumulateur électrochimique (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une desdites électrodes inclut de la ferrite de strontium ou de la ferrite de baryum.

7. Accumulateur électrochimique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une desdites électrodes inclut un matériau présentant une polarisation à saturation supérieure à 0,4 T à 0°C.

8. Accumulateur électrochimique (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit matériau ferromagnétique présente une température de Curie inférieure à 600 °C.

9. Accumulateur électrochimique (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit capteur magnétique est un premier capteur magnétique (1 1 ), l'accumulateur incluant en outre un deuxième capteur magnétique (1 2) disposé à l'extérieur du boîtier (301 ) et présentant une sensibilité au champ magnétique de l'intérieur du boîtier inférieure à la sensibilité du premier capteur magnétique à ce même champ.

1 0. Accumulateur électrochimique (3) selon la revendication 9, dans lequel le circuit (1 3) détermine la température à l'intérieur du boîtier (301 ) en fonction de la différence entre le champ mesuré par le premier capteur (1 1 ) et le champ mesuré par le deuxième capteur (1 2).

1 1 . Accumulateur électrochimique selon l'une quelconque des revendications précédentes, incluant un dispositif d'aimantation (14) de l'intérieur du boîtier, le dispositif d'aimantation (14) incluant un bobinage configuré pour appliquer un champ magnétique à l'intérieur du boîtier (301 ) lorsque ce bobinage est alimenté électriquement, ledit circuit (1 3) étant configuré pour commander l'alimentation électrique dudit bobinage et configuré pour récupérer une mesure du capteur magnétique, le circuit (1 3) étant configuré pour commander des alimentations électriques du bobinage et récupérer des mesures du capteur magnétique de façon alternée.

1 2. Accumulateur électrochimique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit capteur magnétique est configuré pour mesurer le champ magnétique rémanent à l'intérieur du boîtier en l'absence d'application d'un champ magnétique d'aimantation à l'intérieur du boîtier.

1 3. Système d'alimentation (1 ), comprenant :

-un accumulateur électrochimique (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes ;

-un interrupteur (1 5) connectant/déconnectant sélectivement l'accumulateur électrochimique des bornes du système d'alimentation destinées à être connectées à une charge électrique (5) ;

-un circuit de supervision (1 3) du fonctionnement de l'accumulateur électrochimique commandant la déconnexion entre l'accumulateur électrochimique et les bornes du système d'alimentation lorsque la température mesurée par ledit capteur franchit un seuil.

Description:
DETECTION D'UN DYSFONCTIONNEMENT DANS UN

ACCUMULATEUR ELECTROCHIMIQUE

L'invention concerne les batteries d'accumulateurs incluant un grand nombre d'accumulateurs électrochimiques.

Certains accumulateurs se présentent sous la forme de générateurs spiralés de forme cylindrique. Un tel accumulateur inclut un faisceau électrochimique inclus dans un bobineau spiralé. Le bobineau est formé de l'enroulement d'une électrode positive et d'une électrode négative alternant avec des première et deuxième couches formant des séparateurs. Les séparateurs servent à isoler électriquement l'électrode positive de l'électrode négative. Les séparateurs servent également à isoler les parties extérieures respectivement positive et négative de l'accumulateur.

Le bobineau est généralement logé dans un godet métallique étanche cylindrique. Une face du godet métallique forme le pôle négatif. Le bobineau est baigné dans un électrolyte qui permet un échange ionique. Un couvercle est connecté, généralement par soudure, à l'électrode positive par l'intermédiaire d'une connexion et forme le pôle positif. Le couvercle est isolé électriquement du godet.

Du fait de l'utilisation de plus en plus courante de tels accumulateurs, leur processus de fabrication est de mieux en mieux contrôlé. De tels accumulateurs présentent ainsi une fiabilité élevée. L'utilisation de tels accumulateurs est donc favorisée pour des batteries nécessitant un niveau de sécurité élevé et un grand nombre d'accumulateurs. De telles batteries sont notamment produites à grande échelle pour alimenter des ordinateurs portables.

Bien que rare, un dysfonctionnement possible d'un tel accumulateur est l'apparition d'un court-circuit par percement d'un séparateur. D'après différentes études, un tel court-circuit se déclenche du fait d'un percement localisé d'un séparateur. Les principales causes à l'origine d'un tel percement sont une usure du séparateur, la création de dendrites métalliques dans certaines conditions de fonctionnement, ou la présence de débris indésirables dans l'accumulateur suite à un processus de fabrication mal contrôlé.

Les batteries, en particulier selon la technologie lithium ion, disposent d'une énergie spécifique sans cesse accrue. Technologiquement, de tels accumulateurs présentent une tension limitée à leurs bornes, de l'ordre de 2 à 4 V dans la plupart des cas. Dans des applications haute tension et forte puissance, les batteries doivent inclure un très grand nombre d'accumulateurs connectés en série. Pour faciliter la manipulation et le dimensionnement de batteries, la capacité d'une batterie est adaptée en connectant en parallèle un nombre adéquat d'accumulateurs. Par conséquent, de telles batteries multiplient les risques d'apparition d'un court-circuit, avec des conséquences d'autant plus importantes que l'énergie spécifique est élevée et que le dysfonctionnement peut se propager à un nombre élevé d'accumulateurs. Ainsi, l'accumulateur en court-circuit peut être confronté à un emballement thermique avec fusion de ses différents composants. Cet emballement thermique peut se propager à des accumulateurs adjacents et au système qui l'alimente.

Des développements techniques réalisés sur de tels accumulateurs ont essentiellement porté sur le renforcement des séparateurs et sur la composition des électrodes afin de limiter la probabilité de percement et/ou d'accroître la résistance dans un éventuel court-circuit. Les solutions proposées induisent une augmentation sensible du prix de revient de l'accumulateur, un accroissement sensible de son volume et/ou une amélioration limitée de la sécurité de l'accumulateur, ce qui peut s'avérer incompatible avec des applications grand public ou de transport.

Il est connu d'accoler une sonde de température à un accumulateur pour identifier et prévenir certains types de dysfonctionnements. En fonction de la résistance du court-circuit accidentel, on obtiendra un échauffement plus ou moins rapide de l'accumulateur. Pour un échauffement lent généré par le court- circuit, un tel échauffement est délicat à distinguer des variations de température de l'environnement ou des variations de température dues aux courants de fonctionnement traversant l'accumulateur. Pour un échauffement rapide, un échauffement rapide et important intervient initialement de façon localisée. Sur la paroi extérieure de l'accumulateur, réchauffement apparaît beaucoup plus tardivement et initialement de façon localisée. Un réchauffement global de l'accumulateur n'intervient que plus tardivement. Ainsi, lorsque la sonde de température externe permet de façon certaine de déterminer l'apparition d'un court-circuit, il est souvent trop tard pour éviter la destruction de l'accumulateur. Du fait de l'inflammabilité de certains matériaux d'accumulateurs, la destruction de l'accumulateur peut s'accompagner d'un départ de feu.

L'inclusion de sondes de température à l'intérieur d'un accumulateur s'avérerait à la fois inefficace pour la plupart des dysfonctionnements et risquerait au contraire de constituer structurellement une source supplémentaire de risques d'apparition de courts-circuits. Par conséquent, devant l'impossibilité de détecter à temps une augmentation de température dans un accumulateur, les concepteurs peuvent être amenés à choisir des chimies d'accumulateurs plus sûre mais non optimales en termes de performances. Ce choix est d'autant plus primordial pour des applications de puissance et en présence d'utilisateurs.

L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. L'invention porte ainsi sur un accumulateur électrochimique et sur un système d'alimentation tels que définis dans les revendications annexées. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

-la figure 1 est une vue en coupe d'un exemple d'accumulateur pour lequel l'invention peut être mise en œuvre ;

-la figure 2 est une vue en coupe schématique agrandie d'un court-circuit local au niveau d'un séparateur ;

-la figure 3 est une représentation schématique d'un accumulateur muni d'une première variante de dispositif de mesure de température pour une détection anticipée d'un court-circuit ;

-la figure 4 est un diagramme illustrant les températures mesurées par des sondes respectivement à l'intérieur et à l'extérieur d'un accumulateur au niveau du court-circuit lors d'essais de validation du dispositif de mesure ;

-la figure 5 illustre l'inverse de la susceptibilité magnétique du LiFeP0 4 en fonction de la température ;

-la figure 6 illustre un différentiel de champ magnétique mesuré par le dispositif de mesure durant un essai de validation ;

-la figure 7 illustre la température mesurée par la sonde à l'extérieur de l'accumulateur durant l'essai de validation ;

-la figure 8 est une représentation schématique d'une batterie incluant des accumulateurs selon l'invention ;

-la figure 9 est un exemple de cycle d'hystérésis de matériau ferromagnétique ;

-la figure 1 0 illustre le champ magnétique de saturation d'un exemple de matériau ferromagnétique en fonction de sa température ;

-la figure 1 1 illustre la polarisation à saturation et le champ d'anisotropie d'une ferrite hexagonale de baryum ;

-la figure 12 est une représentation schématique d'un accumulateur muni d'une deuxième variante de dispositif de mesure de température pour une détection anticipée d'un court-circuit.

L'invention propose de mesurer la température à l'intérieur du boîtier d'un accumulateur électrochimique incluant du matériau ferromagnétique en réalisant une mesure de champ magnétique rémanent de ce matériau ferromagnétique depuis l'extérieur du boîtier.

L'invention permet de réaliser une mesure de température sans amoindrir l'étanchéité du boîtier et avec une rapidité accrue, ce qui permet de réduire les conséquences d'un éventuel court-circuit dans l'accumulateur. Les matériaux ferromagnétiques présentent une susceptibilité magnétique sensiblement invariante et une aimantation généralement non linéaire en réponse à l'application d'un champ magnétique. La caractéristique d'aimantation d'un matériau ferromagnétique est ainsi usuellement définie par un diagramme tel qu'illustré à la figure 9. On a illustré en trait plein la courbe de première aimantation, et en pointillés le cycle d'hystérésis d'un tel matériau.

Sous l'action d'un champ magnétique croissant, l'aimantation augmente jusqu'à saturation à une valeur Ms. En supprimant le champ magnétique H, une aimantation rémanente ou résiduelle Mr est alors conservée. En appliquant un champ magnétique négatif avec une amplitude croissante, l'aimantation finit par atteindre une valeur de saturation -Ms. En supprimant le champ magnétique H, l'aimantation rémanente -Mr est alors conservée.

La figure 1 0 illustre la valeur Ms pour un exemple de matériau ferromagnétique tel que du Cobalt, en fonction d'un rapport T/Tc. T correspond à la température du matériau, Te correspond à sa température de Curie, à partir de laquelle disparaît toute aimantation rémanente. La valeur de l'aimantation rémanente Mr étant proportionnelle à la valeur Ms, elle est également fonction de la température du matériau. L'invention propose de mettre à profit l'influence de la température sur l'aimantation rémanente pour déterminer une température à l'intérieur d'un boîtier d'accumulateur à partir d'une mesure de champ magnétique rémanent depuis l'extérieur du boîtier.

Usuellement, les systèmes basés sur une mesure d'aimantation d'un matériau ferromagnétique sont basés sur la mesure de la susceptibilité magnétique du matériau et supposent ainsi le choix d'un matériau ayant un champ rémanent le plus faible possible. Au contraire, l'invention incite à utiliser un matériau pour lequel le champ magnétique rémanent est le plus élevé possible.

La figure 1 est une vue en coupe d'un accumulateur électrochimique 3. Cet accumulateur 3 est en l'occurrence un accumulateur spiralé de forme cylindrique. Un tel accumulateur 3 inclut un bobineau spiralé. L'accumulateur 3 comprend un godet ou boîtier cylindrique 301 dans lequel est logé le bobineau spiralé des électrodes. Le godet ou boîtier cylindrique 301 est typiquement conducteur. Le godet cylindrique 301 peut être réalisé en métal et être étanche. Le bobineau spiralé comporte une plaque rectangulaire souple d'électrode négative 31 , une plaque rectangulaire souple d'électrode positive 33 et deux séparateurs 32 et 34. Les séparateurs 32 et 34 peuvent être formés dans une même couche repliée à une extrémité. Les électrodes 31 et 33 et les séparateurs 32 et 34 sont enroulés autour de l'axe du godet cylindrique 301 . En l'occurrence, les électrodes 31 et 32 et les séparateurs 32 et 34 sont enroulés autour d'un arbre isolant 35. Cet arbre isolant 35 est fixé dans la partie centrale de l'accumulateur 3. L'enroulement est réalisé de façon à réaliser une alternance de couches électrode positive-séparateur-électrode négative- séparateur. Chaque séparateur 32, 34 sert à isoler électriquement l'électrode positive 33 de l'électrode négative 31 . Les séparateurs 32 et 34 peuvent également servir à isoler entre elles les parties extérieures respectivement positive et négative de l'accumulateur 3. Le bobineau est baigné dans un électrolyte qui permet un échange ionique.

Une face inférieure du godet 301 forme le pôle négatif. Un pôle positif 302 est connecté, généralement par soudure, à l'électrode positive 33 par l'intermédiaire d'une connexion 37 et d'un couvercle 38. Le pôle positif 302 et le couvercle 38 sont isolés électriquement du godet 301 .

Une partie 303 des séparateurs 32 et 34 est en saillie axialement pour éviter un contact entre les électrodes 31 et 33. A proximité de l'axe de l'accumulateur 3, des entretoises 36 sont en saillie axialement par rapport aux électrodes 31 , 33 et aux séparateurs 32, 34. Les entretoises 36 supportent la connexion 37. Les entretoises 36 peuvent être formées par des saillies des spires centrales des séparateurs 32 et 34. Ainsi, les entretoises 36 empêchent que la connexion 37 vienne accidentellement en contact avec l'électrode négative 31 .

La figure 2 est une vue en coupe agrandie d'une superposition de couches du bobineau lors d'un exemple de court-circuit local. Dans l'exemple, le séparateur 32 interposé entre l'électrode négative 31 et l'électrode positive 33 comporte un orifice traversant 39. Un courant électrique s'établit entre l'électrode 33 et l'électrode 31 à travers l'orifice 39, comme illustré par les flèches. Étant donnée la quantité d'énergie pouvant être stockée dans les électrodes 31 et 33, le courant traversant l'orifice 39 peut présenter une amplitude très élevée et conduire à un échauffement des électrodes 31 , 33 et du film 32. L'échauffement peut induire une détérioration en chaîne à l'intérieur de l'accumulateur 3. Une destruction de l'accumulateur 3 peut induire un réchauffement suffisant pour se propager à d'autres accumulateurs adjacents du reste d'une batterie ou au système à alimenter.

La figure 4 est un diagramme représentant une simulation de dysfonctionnements d'un accumulateur 3. Dans ce diagramme, la courbe en pointillés illustre la température à l'intérieur de l'accumulateur 3 au niveau d'un court-circuit et la courbe en trait plein illustre la température mesurée par un capteur de type thermocouple disposé de façon classique à l'extérieur du boîtier 301 . Le cycle simulé comprend une première phase d'échauffement, suivie d'une deuxième phase de refroidissement. Les mesures ont été effectuées en incluant une résistance chauffante commandée à l'intérieur du boîtier 301 .

On constate que la température mesurée à l'extérieur par le thermocouple ne s'élève que lentement et avec un certain retard. Par ailleurs, cette température mesurée à l'extérieur du boîtier 301 garde une amplitude relativement limitée, qu'il est délicat de dissocier d'un échauffement usuel en cours de décharge de l'accumulateur 3. Il est nécessaire d'attendre une durée conséquente avant de pouvoir déterminer que la température extérieure a atteint une amplitude anormale liée à un court-circuit. La figure 3 est une représentation schématique d'un accumulateur 3 selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention. L'accumulateur 3 peut présenter la structure illustrée à la figure 1 et ainsi comprendre un boîtier incluant deux électrodes de polarités opposées plongées dans un électrolyte. L'électrode positive et l'électrode négative peuvent ainsi chacune inclure des films conducteurs respectifs. Les films conducteurs de ces électrodes peuvent être superposés en alternance et séparés par au moins un film séparateur isolant. Comme dans l'exemple de la figure 1 , les films d'électrode et les films séparateurs peuvent être superposés en alternance dans un enroulement autour d'un axe, de façon à former un accumulateur 3 sous forme de bobineau.

Du matériau ferromagnétique est contenu dans le boîtier. Le matériau ferromagnétique est par exemple inclus dans une ou les deux électrodes, afin d'accroître l'amplitude du champ magnétique rémanent généré. Pour sa part, un accumulateur 3 de type lithium-ion contient du LiFeP0 4 qui est un matériau antiferromagnétique dont la susceptibilité est faible par rapport à celle de certains matériaux ferromagnétiques. La figure 5 illustre l'inverse de la susceptibilité magnétique du LiFeP0 4 en ordonnée en fonction de sa température en abscisse. D'une manière générale, le matériau ferromagnétique déjà présent dans une pile lithium-ion est sensible à la température, ce qui modifie son aimantation jusqu'à la rendre très faible lorsqu'on se rapproche de la température de Curie.

Si le matériau des électrodes à la base de la réaction électrochimique n'est que trop faiblement ferromagnétique, du matériau additionnel ferromagnétique peut être inclus dans l'accumulateur. Un tel matériau additionnel présentera avantageusement une température de Curie inférieure à 600 °C, de préférence inférieure à 400 °C. Avec une telle température de Curie, on disposera d'une bonne sensibilité de mesure à l'élévation de température. Par exemple, au moins l'une des deux électrodes peut inclure un matériau additionnel ferromagnétique. Ce matériau sera avantageusement choisi pour l'amplitude élevée de son champ magnétique rémanent ou de son champ coercitif Hc. L'une des deux électrodes peut ainsi inclure de la ferrite de baryum ou de la ferrite de strontium.

L'accumulateur 3 comprend un capteur magnétique 1 1 placé à l'extérieur du boîtier de l'accumulateur 3. L'implantation du capteur magnétique 1 1 ne perturbe ainsi pas l'étanchéité de l'accumulateur 3 et n'accroît pas les risques d'apparition d'un court-circuit dans le boîtier. Le capteur magnétique 1 1 est susceptible de mesurer les variations de champs magnétiques à l'intérieur du boîtier de l'accumulateur 3. Le capteur 1 1 est avantageusement accolé au boîtier de l'accumulateur 3 pour présenter une sensibilité maximale aux variations de champs magnétiques à l'intérieur du boîtier de l'accumulateur 3. En l'absence d'application d'un champ magnétique d'aimantation depuis l'extérieur, le capteur 1 1 mesure ainsi le cumul du champ magnétique ambiant et du champ magnétique rémanent de l'intérieur du boîtier.

Dans un accumulateur 3 cylindrique, le capteur 1 1 est avantageusement configuré pour mesurer essentiellement le champ magnétique perpendiculaire à l'axe de l'accumulateur et rejeter le champ magnétique selon l'axe de cet accumulateur 3. Ainsi, le capteur 1 1 est moins sensible aux courants de charge ou de décharge de l'accumulateur 3 en fonctionnement normal, à l'origine d'un champ magnétique selon l'axe de l'accumulateur 3. La variation du champ magnétique rémanent généré par le réchauffement du matériau ferromagnétique sera généralement observable selon une direction. Une telle variation de champ sera bien mesurée par un capteur 1 1 capable de mesurer la composante radiale du champ magnétique à l'intérieur du boîtier dès lors qu'il pourra s'aligner selon la direction dudit champ. Dans cet exemple, une importante aimantation de l'accumulateur 3 est réalisée préalablement à sa mise en service, afin d'obtenir un niveau significatif du champ magnétique rémanent du matériau ferromagnétique. Cette aimantation préalable peut définir un champ magnétique rémanent non isotrope du matériau ferromagnétique, avec une orientation dominante. Le capteur 1 1 est avantageusement positionné pour mesurer le champ magnétique rémanent selon cette orientation dominante.

L'accumulateur 3 inclut un circuit 1 3 configuré pour déterminer la température à l'intérieur du boîtier en fonction du champ magnétique rémanent mesuré. Cette température peut être déterminée sur la base d'une loi de température en fonction du champ magnétique rémanent mesuré qui peut être mémorisée dans le circuit 1 3. Cette loi peut être extrapolée à partir d'une courbe telle que celle illustrée à la figure 1 0. La figure 1 1 illustre également la polarisation à saturation et le champ d'anisotropie en fonction de la température pour une ferrite hexagonale de baryum. Un tel diagramme peut également être utilisé pour déterminer la température à l'intérieur du boîtier en fonction du champ magnétique rémanent mesuré.

Avantageusement, l'accumulateur 3 inclut un second capteur magnétique 1 2 également placé à l'extérieur du boîtier. Ce capteur magnétique 1 2 présente une sensibilité au champ magnétique à l'intérieur du boîtier inférieure à celle du capteur 1 1 . Cette sensibilité au champ magnétique à l'intérieur du boîtier du capteur 1 2 est avantageusement sensiblement nulle. Le capteur 1 2 mesure ainsi le champ ambiant, pour tenir compte par exemple du champ magnétique terrestre. Une telle sensibilité inférieure peut être obtenue en éloignant le capteur 1 2 de l'accumulateur 3 ou en le séparant de l'accumulateur 3 par l'intermédiaire d'un blindage. Le circuit 1 3 réalise avantageusement une mesure différentielle entre le champ magnétique mesuré par le capteur 1 1 et le champ magnétique mesuré par le capteur 1 2. En présence de certaines sources parasites plus proches avec un encombrement fréquentiel donné, le circuit 1 3 peut appliquer une fonction de transfert entre les capteurs 1 1 et 1 2, par exemple selon une technique de réduction de bruit avec références, comme le filtrage de Wiener. Ainsi, pour des champs magnétiques relativement faibles à l'intérieur du boîtier, on peut obtenir une mesure de la variation de ce champ rémanent généré par un éventuel échauffement de façon relativement précise, en rejetant l'influence du champ magnétique environnant de l'accumulateur 3. Dans cet exemple, l'accumulateur 3 comprend un unique capteur 1 1 accolé à son boîtier. Ce capteur 1 1 est avantageusement disposé à mi longueur le long de l'axe de l'accumulateur 3, afin de pouvoir détecter de façon optimale des augmentations de température dans le boîtier sur toute la longueur de l'accumulateur 3. Plusieurs capteurs magnétiques 1 1 pourront bien entendu être répartis radialement autour de l'accumulateur 3, ou le long de l'axe de l'accumulateur 3.

Afin de renforcer l'amplitude de la variation du champ magnétique rémanent généré par un échauffement du matériau ferromagnétique dans le boîtier du fait d'un éventuel court-circuit, afin de maîtriser l'orientation dudit champ vis-à-vis de l'orientation du capteur 1 1 , ou afin de permettre de recalibrer le champ magnétique rémanent, selon la deuxième variante illustrée à la figure 12, l'accumulateur 3 comprend avantageusement un dispositif d'aimantation 14 de l'intérieur du boîtier. Le dispositif d'aimantation 14 est par exemple configuré pour générer un champ magnétique orienté perpendiculairement à l'axe de l'accumulateur 3, préalablement à une mesure par le capteur 1 1 . Avantageusement, le dispositif d'aimantation 14 est configuré pour générer un champ magnétique à l'intérieur du boîtier de l'accumulateur 3 sur commande, de façon dynamique. Ainsi, le dispositif d'aimantation 14 peut inclure un bobinage configuré pour appliquer à champ magnétique à l'intérieur du boîtier seulement lorsque ce bobinage est alimenté électriquement.

Avantageusement, le circuit 1 3 est configuré pour alterner l'alimentation d'une telle bobine (et ainsi la génération du champ magnétique d'aimantation du matériau ferromagnétique) et la récupération d'une mesure de champ magnétique réalisée par le capteur 1 1 (et le cas échéant le capteur 1 2). Ainsi, la mesure de champ magnétique prise en compte par le capteur 1 1 (et le cas échéant le capteur 12) correspond bien au champ magnétique rémanent du matériau ferromagnétique à l'intérieur du boîtier, utilisée pour déterminer la température à l'intérieur de l'accumulateur 3. La figure 6 illustre la différence des champs magnétiques mesurés par les capteurs magnétiques 1 1 et 12. La figure 7 illustre la température mesurée en simultané lors du cycle illustré à la figure 4 par un thermocouple extérieur au boîtier. Les capteurs 1 1 et 1 2 utilisés sont des portes de flux (dites fluxgates en langue anglaise) commercialisées sous la référence FLC1 00 par la société Stefan Mayer Instruments.

Lors du réchauffement, le différentiel entre les champs magnétiques mesurés (correspondant au champ magnétique rémanent) augmente rapidement puis décroît progressivement au fur et à mesure du réchauffement à l'intérieur du boîtier de l'accumulateur 3. Lorsque la phase de refroidissement est initiée, le différentiel entre les champs magnétiques mesurés diminue rapidement, puis croît progressivement au fur et à mesure du refroidissement à l'intérieur du boîtier de l'accumulateur 3. À la fin du refroidissement, lorsque l'intérieur du boîtier de l'accumulateur 3 retrouve sa température initiale, le différentiel entre les champs magnétiques retrouve quasiment sa valeur d'origine, avec un écart de seulement 25nT. Ainsi, on peut considérer que la mesure de champs magnétiques permet de réaliser des mesures de température répétitives de façon très fiable.

Alors qu'il est nécessaire de plonger un thermocouple dans l'accumulateur 3 pour effectuer une mesure thermique significative et permettre d'identifier un éventuel dysfonctionnement, une mesure de température selon l'invention permet d'identifier un dysfonctionnement sans altérer l'intégrité de l'accumulateur 3 et en un temps réduit.

La figure 8 illustre un système d'alimentation électrique 1 . Dans ce système d'alimentation, une batterie 2 comprend plusieurs accumulateurs électrochimiques 3 selon l'invention. Une charge électrique 5 est connectée aux bornes de la batterie 2 par l'intermédiaire d'un interrupteur commandé 1 5.

Chaque accumulateur 3 comprend un capteur magnétique 1 1 mesurant le champ magnétique rémanent à l'intérieur de son boîtier. Les capteurs 1 1 sont connectés à un circuit de commande commun 13. Le circuit de commande commun 1 3 commande avantageusement des dispositifs d'aimantation respectifs des accumulateurs 3. Un capteur magnétique commun 1 2 mesure le champ magnétique environnant de la batterie 2. Par une mesure différentielle entre chacun des champs magnétiques rémanents mesurés par les capteurs 1 1 et par le capteur 1 2, le circuit de commande 1 3 déduit la température à l'intérieur du boîtier de chacun des accumulateurs 3.

Dans la deuxième variante, le circuit de commande commun 1 3 commande avantageusement l'application préalable d'un champ magnétique d'aimantation par l'intermédiaire du dispositif d'aimantation 14. Le circuit de commande 1 3 commande ensuite le dispositif d'aimantation 14 pour supprimer le champ magnétique appliqué par celui-ci. Le champ magnétique rémanent est alors mesuré par mesure différentielle des capteurs 1 1 et 12, en absence du champ magnétique d'aimantation.

Lorsque la température déterminée pour l'un des accumulateurs 3 dépasse un seuil, le circuit de commande 13 peut commander l'ouverture de l'interrupteur 15 afin d'interrompre la décharge de la batterie 2 dans la charge électrique 5. Le circuit de commande 13 peut ainsi limiter les conséquences d'un court-circuit à l'intérieur de l'un des accumulateurs 3. Le circuit de commande 13 assure ainsi la supervision du fonctionnement des accumulateurs 3.

Dans cet exemple, la charge électrique 5 est découplée de l'ensemble de la batterie 2 par l'intermédiaire de l'interrupteur 15. On peut également envisager d'isoler uniquement un accumulateur 3 dont un dysfonctionnement a été identifié en le déconnectant des autres accumulateurs de la batterie 2, afin d'éviter une décharge des autres accumulateurs vers celui-ci, et en garantissant la continuité de service de la batterie 2. Des interrupteurs peuvent ainsi être inclus dans la batterie 2 afin de pouvoir isoler chacun des accumulateurs 3 par une commande du circuit 13.

Pour les batteries au lithium, la température normale de fonctionnement s'étend jusqu'à 60 °C, voire 80 °C. Au-delà de la température normale de fonctionnement, les performances de la batterie se dégradent fortement et celle- ci peut devenir dangereuse. Jusqu'à une température de sécurité de 1 10°C, voire 130°C, le phénomène est cependant réversible. Au-delà de cette température de sécurité, on est confronté à un phénomène d'emballement thermique. Le circuit 13 peut ainsi être programmé pour générer un premier signal d'alerte et isoler une batterie 2 lorsque sa température est supérieure à la température normale de fonctionnement, et générer un deuxième signal d'alerte lorsque la température de cette batterie 2 est supérieure à la température de sécurité en vue par exemple d'activer un extincteur ou un noyage dans un gaz inerte. Bien que l'accumulateur 3 soit un accumulateur à bobineau dans l'exemple illustré, l'invention s'applique bien entendu également à d'autres structures d'accumulateurs, par exemple un accumulateur comportant un empilement de films d'électrode et de séparateur. Un tel accumulateur peut notamment présenter une forme non cylindrique. L'accumulateur peut par exemple être de type prismatique et inclure un empilement de couches plates d'électrodes et de séparateurs.

La mise en sécurité d'un accumulateur 3 a été décrite dans le cadre d'une décharge de celui-ci dans une charge électrique. La mise en sécurité d'un accumulateur 3 peut bien entendu également être effectuée lorsque celui-ci est connecté à un système de recharge.