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Title:
ELECTRICAL ENERGY STORAGE DEVICE FOR A MOTOR VEHICLE AND ATTACHMENT FORMING A PORTION OF THE HOUSING OF SUCH AN ENERGY STORAGE DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/104505
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electrical energy storage device (70) for a motor vehicle, comprising a housing (12) and at least one electrical energy storage cell (14) received in the housing (12), at least one portion of a wall of the housing (12) being formed by a portion (16) of the body of the motor vehicle, the housing (12) further forming at least one portion of a cooling fluid circulation channel (44; 46; 48; 62; 64; 64; 68). The invention also relates to an attachment (18), in particular a cover, intended for being fastened to a portion (16) of the body of a motor vehicle for closing a housing (12) of such an electrical energy storage device (70) for a motor vehicle.

Inventors:
IBRAHIMI, Mohamed (Lieu dit le Pré SecCS, 72210 La Suze Sur Sarthe, 72210, FR)
TUDEAU, Eric (Lieu dit le Pré SecCS, 72210 La Suze Sur Sarthe, 72210, FR)
Application Number:
EP2017/081984
Publication Date:
June 14, 2018
Filing Date:
December 08, 2017
Export Citation:
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Assignee:
VALEO SYSTEMES THERMIQUES (ZA l'Agiot, 8 rue Louis Lorman, CS 80517 La Verrière Le Mesnil Saint Denis Cedex, 78322, FR)
International Classes:
H01M2/10; B60K1/04; B60L11/18; H01M10/625; H01M10/6556
Foreign References:
DE102011114772A12013-04-04
US20120315528A12012-12-13
JP2000038035A2000-02-08
US20140338999A12014-11-20
US20110206967A12011-08-25
Attorney, Agent or Firm:
TRAN, Chi-Hai (Valeo Systèmes Thermiques, ZA L'Agiot 8 rue Louis Lorman, CS 80517 La Verrière Le Mesnil Saint-Denis Cedex, 78322, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Dispositif (10 ; 50 ; 70) de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, comprenant un boîtier (12), et au moins une cellule (14) de stockage d'énergie électrique reçue dans le boîtier (12), au moins une partie d'une paroi du boîtier (12) étant formée par une partie de la caisse du véhicule automobile (16), le boîtier (12) formant en outre au moins une partie d'un conduit (44 ; 46 ; 48 ; 62 ; 64 ; 64 ; 68) de circulation d'un fluide de refroidissement. 2. Dispositif de stockage d'énergie électrique selon la revendication 1, dans lequel le boîtier (12) comprend en outre une partie (18) rapportée sur ladite partie de la caisse du véhicule automobile (16), la partie rapportée (18) étant de préférence un couvercle ou un fond du boîtier (12). 3. Dispositif de stockage d'énergie électrique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel une plaque (40) est fixée, notamment soudée, sur la face interne d'au moins une paroi du boîtier (12), au moins un conduit de circulation d'un fluide de refroidissement étant défini entre la plaque et une paroi du boîtier, de préférence par un relief d'au moins l'un parmi la plaque et la paroi, de préférence encore par un relief de la plaque uniquement.

4. Dispositif de stockage d'énergie selon la revendication 3, dans lequel au moins l'un parmi la partie de la caisse du véhicule (16) et la pièce rapportée (18) a une forme de cuvette avec un fond (26) sensiblement plan et au moins une paroi latérale (28) s'étendant autour du fond (26), la plaque (32) étant fixée sur le fond (26) et/ou sur au moins une des parois latérales (28), la plaque (32) recouvrant en tout ou partie le fond (26) et/ou ladite au moins une des parois latérales (28), la plaque (32) formant au moins une partie d'un conduit de circulation d'un fluide de refroidissement (44 ; 46 ; 48) avec le fond (26) et/ou avec l'une des parois latérales (28).

5. Dispositif de stockage d'énergie électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel seule la partie du boîtier formée par une partie de la caisse du véhicule automobile (16) forme au moins une partie d'un conduit de circulation d'un fluide de refroidissement (44 ; 46 ; 48).

6. Dispositif de stockage d'énergie électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, la revendication 2 s 'appliquant, dans lequel seule la partie (18) rapportée sur une partie de la caisse du véhicule automobile (16), forme au moins une partie d'un conduit de circulation d'un fluide de refroidissement (62 ; 64 ; 66 ; 68).

7. Dispositif de stockage d'énergie électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, la revendication 2 s' appliquant, dans lequel chacune de la partie du boîtier formée par une partie de la caisse du véhicule automobile (16) et de la partie rapportée (18) forme au moins une partie d'un conduit de circulation d'un fluide de refroidissement (44 ; 46 ; 48 ; 62 ; 64 ; 66 ; 68).

8. Partie rapportée (18), notamment couvercle, destinée à être fixée sur une partie de la caisse d'un véhicule automobile (16) pour fermer un boîtier (12) d'un dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile (10 ; 50 ; 70), le dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile (10 ; 50 ; 70) comprenant un boîtier (12) et au moins une cellule (14) de stockage d'énergie électrique reçue dans le boîtier (12), au moins une paroi du boîtier (12) étant formée par ladite partie de la caisse du véhicule (16), le boîtier (12) formant en outre au moins une partie d'un conduit de circulation d'un fluide de refroidissement.

9. Partie rapportée selon la revendication 8, formée par deux plaques (56 ; 58) fixées ensemble, notamment par soudage.

10. Partie rapportée selon la revendication 9, dans lequel au moins l'une des deux plaques (56 ; 58) a une forme de cuvette avec un fond, le fond ayant au moins un embossage (60) pour définir au moins une partie d'un conduit de circulation d'un fluide de refroidissement (62 ; 64 ; 66 ; 68), l'une des plaques (56 ; 58) ayant de préférence un fond (22) plat.

Description:
DISPOSITIF DE STOCKAGE D'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE POUR VÉHICULE AUTOMOBILE ET PIÈCE RAPPORTÉE FORMANT UNE PARTIE DU BOÎTIER

D'UN TEL DISPOSITIF DE STOCKAGE D'ÉNERGIE

L'invention concerne un dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, comprenant un boîtier et au moins une cellule de stockage d'énergie électrique reçue dans le boîtier. L'invention se rapporte également à une pièce rapportée pour un tel dispositif de stockage, formant une partie du boîtier.

Dans le domaine automobile, il est connu de mettre en œuvre des batteries électriques sous forme de modules. Chaque module comporte une pluralité de cellules de stockages d'énergie électrique reçues dans un boîtier. Il est ainsi plus aisé de combiner les batteries électriques pour obtenir une capacité de charge souhaitée. Il est également plus aisé, de la sorte, de monter la batterie sur le véhicule automobile, les cellules de stockage étant protégées par le boîtier.

La demande US 2011/0206967 A décrit un exemple de telle batterie. Dans cette demande, les cellules sont stockées dans des containers ayant des logements de réception des cellules. Une paroi des containers, destinées à être en contact avec une paroi d'un container voisin, présente des renfoncements formant une partie de conduit de circulation d'un fluide de refroidissement.

Cependant, les modules décrits précédemment sont encombrants. Il peut donc être difficile de trouver un espace suffisant pour les recevoir dans le véhicule automobile. Ceci peut rendre la conception du véhicule automobile plus difficile.

Le but de l'invention est de proposer un dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile ne présentant pas les inconvénients susmentionnés.

À cette fin, l'invention propose un dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, comprenant un boîtier, et au moins une cellule de stockage d'énergie électrique reçue dans le boîtier, au moins une partie d'une paroi du boîtier étant formée par une partie de la caisse du véhicule automobile, le boîtier formant en outre au moins une partie d'un conduit de circulation d'un fluide de refroidissement. Ainsi, avec le dispositif de stockage d'énergie selon l'invention, les cellules sont directement reçues dans la caisse du véhicule automobile. Dès lors, une partie de la paroi du dispositif étant formé par une partie de la caisse du véhicule, le dispositif selon l'invention permet un gain de place et un gain de poids du véhicule. L'intégration dans la caisse du véhicule permet également de libérer de l'espace dans le véhicule automobile.

Enfin, le circuit de refroidissement des cellules et/ou du boîtier peut être au moins partiellement intégré dans la caisse du véhicule. Ceci contribue encore au gain de place permis par le dispositif par rapport aux dispositifs de l'art antérieur. La réalisation d'au moins une partie d'un conduit dans la caisse du véhicule permet également d'assurer une meilleure résistance aux vibrations que les conduits séparés, ceux-ci pouvant également être plus fragiles et plus exposés aux dommages.

Selon des modes de réalisation préférés, le dispositif de stockage d'énergie électrique selon l'invention présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :

le boîtier comprend en outre une partie rapportée sur ladite partie de la caisse du véhicule automobile, la partie rapportée étant de préférence un couvercle ou un fond du boîtier ;

une plaque est fixée, notamment soudée, sur la face interne d'au moins une paroi du boîtier, au moins un conduit de circulation d'un fluide de refroidissement étant défini entre la plaque et une paroi du boîtier, de préférence par un relief d'au moins l'un parmi la plaque et la paroi, de préférence encore par un relief de la plaque uniquement ;

au moins l'un parmi la partie de la caisse du véhicule et la pièce rapportée a une forme de cuvette avec un fond sensiblement plan et au moins une paroi latérale s 'étendant autour du fond, la plaque étant fixée sur le fond et/ou sur au moins une des parois latérales, la plaque recouvrant en tout ou partie le fond et/ou ladite au moins une des parois latérales, la plaque formant au moins une partie d'un conduit de circulation d'un fluide de refroidissement avec le fond et/ou avec l'une des parois latérales. seule la partie du boîtier formée par une partie de la caisse du véhicule automobile forme au moins une partie d'un conduit de circulation d'un fluide de refroidissement ;

seule la partie rapportée sur une partie de la caisse du véhicule automobile, forme au moins une partie d'un conduit de circulation d'un fluide de refroidissement ;

chacune de la partie du boîtier formée par une partie de la caisse du véhicule automobile et de la partie rapportée forme au moins une partie d'un conduit de circulation d'un fluide de refroidissement ;

Selon un autre aspect, l'invention se rapporte à une partie rapportée, notamment un couvercle, destinée à être fixée sur une partie de la caisse d'un véhicule automobile pour fermer un boîtier d'un dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, le dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile comprenant un boîtier et au moins une cellule de stockage d'énergie électrique reçue dans le boîtier, au moins une paroi du boîtier étant formée par ladite partie de la caisse du véhicule, le boîtier formant en outre au moins une partie d'un conduit de circulation d'un fluide de refroidissement.

De préférence, la partie rapportée est formée par deux plaques fixées ensemble, notamment par soudage.

De manière préférée, au moins l'une des deux plaques a une forme de cuvette avec un fond, le fond ayant au moins un embossage pour définir au moins une partie d'un conduit de circulation d'un fluide de refroidissement, l'une des plaques ayant de préférence un fond plat.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :

- la figure 1 représente schématiquement en coupe, un premier exemple de dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule,

- la figure 2 représente schématiquement en vue de dessus, le dispositif de stockage d'énergie électrique de la figure 1, dont le couvercle est retiré, - la figure 3 représente une vue schématique éclatée d'un deuxième exemple de dispositif de stockage d'énergie électrique,

- la figure 4 est une vue en coupe du dispositif de stockage d'énergie électrique de la figure 3, et

- la figure 5 est une vue en coupe analogue à celle de la figure 4, d'un troisième exemple de dispositif de stockage d'énergie électrique.

Sur les différentes figures, les éléments identiques ou de fonction identique portent les mêmes numéros de référence. À fin de concision de la présente demande, ces éléments identiques ou de fonction identique ne sont pas décrits en détails dans le cadre de chaque exemple. Au contraire, seules les différences entre les modes de réalisation sont décrites en détails.

Les figures 1 et 2 illustrent un premier exemple 10 de dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile. Le véhicule automobile peut notamment être une voiture, un camion, un bus.

Le dispositif de stockage d'énergie électrique 10 comporte essentiellement un boîtier 12 et des cellules 14 de stockage d'énergie électrique. Les cellules 14 sont par exemple montées électriquement en série.

Le boîtier 12 est formé, comme cela est plus visible sur la figure 1, d'une partie 16 de la caisse du véhicule automobile et d'une pièce rapportée 18 destinée à fermer le boîtier 12 pour protéger les cellules 14. La pièce rapportée 18 est ici un couvercle, qui vient recouvrir le logement 20 défini par la partie 16 de la caisse du véhicule automobile. La pièce rapportée 18 peut, en variante, être un fond, un capot ou toute autre pièce adaptée à être rapportée sur la partie 16 de la caisse du véhicule automobile, notamment afin de fermer le logement 20 formé par la partie 16 de la caisse du véhicule automobile et, ainsi, protéger les cellules 14.

La pièce rapportée 18 présente, ici, une forme de cuvette, avec un fond 22 sensiblement plan, et une collerette 24, également plane, s 'étendant tout autour du fond 22. La collerette 24 s'étend légèrement en saillie du fond 22, en direction de la partie 16 de la caisse du véhicule automobile. La partie 16 de la caisse du véhicule automobile a également une forme de cuvette, avec un fond 26, des parois latérales 28 et une collerette 30. La partie 16 de la caisse 16 est recouverte, sur sa face interne dirigée vers le logement 20, par une plaque 32. La plaque 32 suit sensiblement la partie 16 de la caisse du véhicule automobile. Cependant, cette plaque 32 a des premiers bossages 34, des deuxièmes bossages 36 et un troisième bossage 38.

Les bossages 34, 36, 38 communiquent ensemble et/ou débouchent sur la paroi latérale 28 et/ou le fond 26 de la partie 16 de la caisse du véhicule automobile. Les bossages 34, 36, 38 forment ainsi tout ou partie d'un ou plusieurs conduits 44, 46, 48 de circulation d'un fluide de refroidissement des cellules 14 et/ou du logement 20. Le liquide de refroidissement mis en œuvre dans ce cas peut notamment être un réfrigérant liquide à base de dioxyde de carbone, comme du R744 par exemple, du 2, 3, 3, 3- tétrafluoropropène (ou HFO-1234yf) ou du 1, 1, 1, 2-tétrafluoroéthane (ou R-134a). Le liquide de refroidissement peut également être un nanofluide. Le liquide de refroidissement peut encore être de l'eau, incluant éventuellement des additifs.

Plus précisément, tel qu'illustré, chaque premier bossage 34 est réalisé sur une paroi latérale 40 de la plaque 32, recouvrant la face interne d'une paroi latérale 28 de la partie 16 de la caisse du véhicule automobile. Chaque premier bossage 34 est ici de forme sensiblement hémicylindrique, de section semi-circulaire. Ces bossages forment ainsi au moins une partie d'un conduit 44 de circulation d'un fluide de refroidissement, visant ici à refroidir le logement 20.

Chaque deuxième bossage 36 est réalisé sur une paroi de fond 42 de la plaque 32, recouvrant la face interne du fond 26 de la partie 16 de la caisse du véhicule automobile. Chaque deuxième bossage 36 est ici de forme sensiblement hémicylindrique, de section semi-circulaire. Les deux deuxièmes bossages 36 sont réalisés de part et d'autre de l'ensemble de cellules 14. Outre la circulation de liquide de refroidissement dans les conduits 46 qu'ils définissent partiellement, les deuxièmes bossages 36 contribuent à maintenir en position l'ensemble de cellules 14.

Enfin le troisième bossage 38 est réalisé sur la paroi de fond 42 de la plaque 32, recouvrant la face interne du fond 26 de la partie 16 de la caisse du véhicule automobile. Le troisième bossage 38 s'étend sous les cellules 14, en contact avec ces cellules 14. Ce troisième bossage 38 est réalisé entre les deux deuxièmes bossages 36. Le troisième bossage 38 permet également, par sa hauteur, de contribuer au maintien en position des cellules 14 dans le logement. Surtout, par sa surface de contact étendue avec les cellules 14, le troisième bossage 38 permet un important échange de chaleur entre les cellules et un liquide de refroidissement circulant dans le conduit délimité par le bossage.

Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, seule la partie 16 de la caisse du véhicule automobile forme en tout ou partie des conduits de refroidissement des cellules 14 et/ou du logement 20.

Les figures 3 et 4 illustrent un deuxième exemple 50 de dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile.

Ce dispositif 50 de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile se distingue du dispositif 10 des figures 1 et 2, essentiellement en ce que les conduits de circulation d'un fluide de refroidissement ne sont pas réalisés, selon ce deuxième exemple, dans la partie 16 de la caisse du véhicule automobile, mais au niveau de la pièce rapportée 18. En d'autres termes, selon ce mode de réalisation, seule la pièce rapportée 18 forme en tout ou partie des conduits de refroidissement des cellules 14 et/ou du logement 20.

Pour ce faire, telle qu'illustrée, la pièce rapportée 18 est ici formée d'une plaque 56, formant la paroi extérieure de la pièce rapportée et présentant une forme de cuvette, avec un fond 22, correspondant au fond de la pièce rapportée 18, et d'une plaque 58, formant la paroi intérieure, orientée vers le logement 20. La plaque 58 suit sensiblement la première plaque 56. Cependant, cette plaque 58 a des premiers bossages 60 sur une partie recouvrant le fond 22 de la plaque 56. Les bossages 60 forment ainsi tout ou partie d'un ou plusieurs conduits 62, 64, 66, 68 de circulation d'un fluide de refroidissement des cellules 14 et/ou du logement 20. Le liquide de refroidissement mis en œuvre peut être le même que dans le cadre du premier mode de réalisation décrit. Les bossages 60 sont avantageusement réalisés de telle sorte que les conduits 62, 64, 66, 68 sont en contact avec les cellules 14. En particulier, chaque conduit 62, 64, 66, 68 est avantageusement en contact avec une cellule 14 respective. Ceci permet d'optimiser l'échange thermique entre la cellule 14 et le fluide de refroidissement coulant dans les conduits 62, 64, 66, 68. Ceci peut également permettre de caler les cellules 14 dans le logement 20.

Ici, les conduits 62, 64, 66, 68 débouchent aux deux extrémités longitudinales de la pièce rapportée 18. Ceci permet de relier les conduits 62, 64, 66, 68 à des conduits d'un autre dispositif de stockage ou à un autre dispositif adapté à permettre la mise en circulation du fluide de refroidissement dans les conduits 62, 64, 66, 68. Alternativement, au moins certains des conduits 62, 64, 66, 68 peuvent communiquer ensemble, notamment deux à deux, et/ou débouchent sur les côtés latéraux de la pièce rapportées.

La figure 5 illustre un troisième exemple 70 de dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile. Ce dispositif 70 correspond sensiblement à la combinaison de la pièce rapportée 18 du dispositif 50 des figures 3 et 4, et de la partie 16 de la caisse du dispositif 10 des figures 1 et 2.

Ainsi, le dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile 70, selon ce troisième mode de réalisation, comporte des conduits 44, 46, 48 dans le boîtier partiellement formés par une partie 16 de la caisse du véhicule automobile et des conduits 62, 64, 66, 68 dans la pièce rapportée 18.

De plus, selon la figure 5, des entretoises 72, 74, 76 sont interposées entre deux cellules voisines 14. Ces entretoises 72, 74, 76 permettent de maintenir les cellules 14 dans leur position relative. Avantageusement, ces entretoises peuvent être maintenues en position en étant logés dans deux creux 78 entre deux bossages 60 voisins. Les entretoises 72, 74, 76 sont avantageusement en un matériau bon conducteur de la chaleur pour contribuer ainsi à l'échange de chaleur entre les cellules 14 et le fluide de refroidissement traversant les conduits 62, 64, 66, 68, via la plaque 58 formant la paroi interne de la pièce rapportée.

Le dispositif 70 combine ainsi les performances de refroidissement des dispositifs 10, 50 selon les deux premiers modes de réalisation décrits. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux exemples décrits ci-avant. Au contraire, l'invention est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art.

Dans les exemples illustrés, la partie de la caisse du véhicule automobile forme cinq parois du boîtier recevant les cellules. Cependant, la partie de la caisse peut ne former qu'une paroi du boîtier, ou deux, ou trois ou quatre.

Par ailleurs, dans les exemples décrits, les conduits sont réalisés dans l'épaisseur des parois du boîtier. Plus précisément, une paroi du boîtier est formée par une double cloison. La première cloison est conservée sensiblement plane, là où l'autre cloison a des embossages, pour définir au moins une partie des conduits de circulation de fluide de refroidissement. Ceci permet de conserver un encombrement raisonnable du dispositif de stockage. Une paroi externe plane est également généralement plus facile à intégrer dans un véhicule automobile. Cependant, selon une alternative, les embossages sont présents sur la cloison externe de la paroi, uniquement, la cloison interne étant sensiblement plane. Selon encore une autre variante, les deux cloisons ont des embossages, de préférence ménagés en vis-à-vis. Ceci peut permettre d'optimiser le refroidissement des cellules. Dans le cas de la partie de la caisse, ces embossages de la cloison externe peuvent en fait être formés par des renfoncements dans la partie de la caisse.

De manière générale, dans le cadre des exemples décrits précédemment, les conduits sont formés par des bossages formés dans des plaques. Il est bien entendu possible de réaliser ces conduits au moyen d'autres reliefs. Comme dit précédemment, dans le cas d'une cloison formée par la caisse du véhicule automobile, le relief peut être un renfoncement. Dans le cas d'une plaque, le relief peut être formé par pliage, moulage ou tout autre procédé permettant d'obtenir un relief apte à former tout ou partie d'un conduit de circulation d'un fluide.

Enfin, les entretoises 72, 74, 76 évoquées dans le cadre du dernier exemple décrit, peuvent bien entendues être mises en œuvre dans les deux autres exemples.