Le domaine de l'invention est celui des échangeurs thermiques, en particulier pour véhicules automobiles.

L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des dispositifs de régulation thermique des batteries des véhicules automobiles à motorisation électrique et/ou hybride.

2. Etat de la technique

L'énergie électrique des véhicules à motorisation électrique et/ou hybride est fournie par une ou plusieurs batteries.

Dans ce type de véhicule, la batterie est généralement formée d'une pluralité de cellules de stockage d'énergie électrique disposées dans un boîtier de protection afin de former ce que l'on appelle un pack batterie.

Un problème posé réside dans le fait que durant son fonctionnement, la batterie est amenée à chauffer et risque ainsi de s'endommager.

Par ailleurs, en cas de température trop basse, l'autonomie de la batterie peut décroître fortement.

La régulation thermique de la batterie est, par conséquent, un point important.

Il est donc nécessaire d'utiliser des échangeurs thermiques afin de maintenir la batterie à une température acceptable, à savoir entre 20°C et 40°C afin d'assurer la fiabilité, l'autonomie, et la performance du véhicule, tout en optimisant la durée de vie de la batterie.

De tels échangeurs comprennent classiquement un faisceau de tubes reliant entre elles au moins deux boîtes collectrices dans lesquels sont raccordées, de façon fixe et étanche, des extrémités correspondantes des tubes.

Un fluide caloporteur, à savoir un fluide frigorigène dans le cas d'un refroidissement direct ou un fluide de refroidissement dans le cas d'un refroidissement indirect, peut alors circuler dans l'échangeur, plus précisément à travers les boîtes collectrices et les tubes qui sont en contact avec les différentes cellules électriques, de manière à réguler leur température par conduction thermique.

De façon connue, chacune des boîtes collectrices dans laquelle débouchent les tubes du faisceau comporte une plaque collectrice présentant des orifices de passage des tubes.

Cette plaque collectrice, généralement désignée "collecteur", est coiffée par un couvercle ou "boîte à fluide" de manière à ce que le collecteur et la boite à fluide définissent un volume commun dans lequel débouchent les extrémités correspondantes des tubes, et par lequel sont opérées le cas échéant l'entrée et la sortie du fluide caloporteur.

Le couvercle est, par exemple; pourvu de raccordements à des conduites d'admission et de collecte de fluide.

Son volume intérieur peut en outre être subdivisé en une pluralité de sous-volumes distincts permettant de réunir ensemble certains groupes de tubes du faisceau de manière à définir une configuration de circulation de fluide prédéterminée dans l'échangeur thermique, avec plusieurs allers et retours de fluide caloporteur dans le faisceau de tubes.

L'une des techniques d'assemblage couramment utilisée à cet effet est l'assemblage brasé, où l'ensemble des éléments de l'échangeur est passé dans un four de brasage permettant à un métal d'apport de réaliser à la fois la solidarisation des divers éléments (collecteurs, couvercles, faisceau de tubes, etc.) et leur étanchéité. Cependant, il a été constaté que le brasage des éléments du refroidisseur tend à dégrader la résistance mécanique des tubes, leur tenue à la pression et leur tenue à la corrosion interne et externe.

Cette dégradation de la résistance mécanique peut conduire à une déformation des tubes lorsque ces derniers sont parcourus par un fluide sous pression.

Par ailleurs, lorsque les tubes présentent une section circulaire, il a été observé des défauts de rectitude des génératrices du tube cylindrique suite au brasage.

De la même façon, lorsque les tubes présentent une surface plane orientée vers les batteries (ce qui est le cas des tubes de section oblongue, par exemple), de sorte à avoir une large surface d'échange de la chaleur, il a été observé des défauts de planéité de cette surface plane.

Du fait de ces défauts de rectitude ou de planéité des tubes dus au brasage, le transfert thermique entre les batteries et le refroidisseur n'est pas homogène, si bien que l'échangeur thermique n'assure pas une régulation optimale de la température des batteries.

Pour éviter ces défauts lors du brasage, il a été proposé d'augmenter le nombre de supports du châssis de brasage positionnés sous le tube à braser.

Cette solution présente toutefois l'inconvénient d'augmenter les coûts du châssis et, par conséquent, les coûts de fabrication.

3. Exposé de l'invention

L'invention a pour but d'améliorer la résistance mécanique des tubes d'un échangeur thermique dans le but d'optimiser, dans une application particulière, la régulation thermique de la ou des batteries d'un véhicule automobile à motorisation électrique et/ou hybride.

A cet effet, l'invention a pour objet un échangeur thermique pour un véhicule automobile, l'échangeur thermique comprenant au moins un tube de circulation d'un fluide caloporteur dont les extrémités pénètrent dans une boîte collectrice, chacune desdites boîtes collectrices comprenant un collecteur présentant un premier orifice de passage dudit au moins un tube, et un couvercle présentant un deuxième orifice de passage dudit au moins un tube et délimitant au moins une chambre de circulation du fluide caloporteur dans lequel ledit au moins un tube débouche.

Selon l'invention, ledit au moins un tube et ledit couvercle sont assemblés mécaniquement avec ledit collecteur, et ladite boîte collectrice comprend au moins un joint d'étanchéité disposé d'une part entre ledit couvercle et ledit au moins un tube et d'autre part entre ledit collecteur et ledit couvercle.

L'invention propose ainsi un échangeur thermique dans lequel l'ensemble des éléments de l'échangeur sont solidarisés mécaniquement et de manière étanche.

La liaison mécanique et l'étanchéité entre chaque collecteur et les tubes ou conduits de l'échangeur thermique sont assurées par la compression d'un joint d'étanchéité entre ces deux composants.

Ce même joint, assure également l'étanchéité entre le couvercle et le collecteur correspondant, et évite ainsi, ou à tout le moins minimise, le risque de fuites de fluide caloporteur.

Grâce à cet assemblage mécanique, on ne dégrade pas la résistance mécanique des tubes (contrairement à un assemblage par brasage) et on limite les éventuels défauts de planéité des tubes. On peut en outre appliquer une protection anti-corrosion sur la surface des tubes avant assemblage.

Cette solution d'étanchéité est en outre peu encombrante.

Les performances de l'échangeur thermique s'en trouvent grandement améliorées.

Un tel échangeur thermique trouve une application particulièrement avantageuse dans la régulation thermique des batteries des véhicules automobiles à motorisation électrique et/ou hybride. Il peut également être utilisé comme radiateur dans un système de climatisation d'un véhicule.

Selon un aspect particulier de l'invention, ledit au moins un joint d'étanchéité présente au moins un trou de passage dudit au moins un tube.

Selon un aspect particulier de l'invention, ledit au moins un joint d'étanchéité comprend une embase et au moins une tétine s'étendant à partir de ladite embase, ledit au moins un trou traversant ladite embase et ladite tétine.

Selon un aspect particulier de l'invention, ladite embase dudit au moins un joint d'étanchéité est logée dans un évidement dudit couvercle de sorte à être pris en sandwich entre le couvercle et ledit collecteur.

Selon un aspect particulier de l'invention, ladite tétine dudit au moins un joint d'étanchéité est logée au moins en partie dans ledit deuxième orifice dudit couvercle.

Selon un aspect particulier de l'invention, ledit au moins un tube est monté serré dans ledit trou de passage dudit joint d'étanchéité, de sorte que la tétine du joint d'étanchéité est comprimée entre la paroi intérieure dudit deuxième orifice dudit couvercle et la paroi extérieure dudit tube.

Selon un aspect particulier de l'invention, ladite tétine dudit au moins un joint d'étanchéité est de section oblongue.

Selon un aspect particulier de l'invention, le premier orifice du collecteur, le deuxième orifice du couvercle et le trou dudit au moins un joint d'étanchéité sont de section oblongue.

Selon un aspect particulier de l'invention, l'assemblage entre ledit couvercle et ledit collecteur est réalisé par des moyens d'encliquetage.

Selon un aspect particulier de l'invention, les moyens d'encliquetage comprennent des dents portées par le collecteur destinées à coopérer avec des rainures ménagées sur ledit couvercle.

Selon un aspect particulier de l'invention, l'assemblage entre ledit couvercle et ledit collecteur est réalisé par sertissage de deux bords opposés dudit collecteur autour de deux bords opposés dudit couvercle.

Selon un aspect particulier de l'invention, ledit collecteur comprend un collet traversé par le premier orifice de passage dudit au moins un tube.

Selon un aspect particulier de l'invention, la surface intérieure du premier orifice comprend au niveau du collet au moins une déformation de retenue dudit au moins un tube dans ledit collet.

Ainsi, un sertissage peut être réalisé entre les collets du collecteur et les tubes correspondants pour parer aux déplacements des composants entre eux sous l'effet de la pression interne de l'échangeur thermique et des sollicitations mécaniques exercées durant l'assemblage de l'échangeur thermique, son montage et son utilisation dans le véhicule.

Ces butées de tube sont obtenues de façon simple et permettent une tenue mécanique fiable des tubes sur le collecteur, notamment lorsqu'il s'agit de tubes extrudés.

De façon avantageuse, les liaisons mécaniques entre les composants de l'échangeur thermique sont dissociées de la zone d'étanchéité.

Dans des variantes de réalisation, la restriction du premier orifice est obtenue par un procédé d'impulsion magnétique ou par bien par déformation de la paroi du collet.

Selon un aspect particulier de l'invention, ledit au moins un tube est assemblé au collet par soudure ou collage.

Selon un aspect particulier de l'invention, ledit au moins un conduit comprend une pluralité de canaux de circulation du fluide caloporteur.

Selon un aspect particulier de l'invention, ledit couvercle comprend au moins deux chambres de circulation du fluide caloporteur.

Selon un aspect particulier de l'invention, la deuxième chambre est définie à l'intérieur de la première chambre.

Selon un aspect particulier de l'invention, la deuxième chambre est définie à l'extérieur de la première chambre.

Selon un aspect particulier de l'invention, ledit couvercle comprend au moins un orifice de communication fluidique entre la première et la deuxième chambre.

L'invention concerne également un procédé d'assemblage d'un échangeur thermique pour un véhicule automobile comprenant au moins un tube de circulation d'un fluide caloporteur dont les extrémités pénètrent dans une boîte collectrice, chacune desdites boîtes collectrices comprenant un collecteur présentant un premier orifice de passage dudit au moins un tube, et un couvercle présentant un deuxième orifice de passage dudit au moins un tube et délimitant au moins une chambre de circulation du fluide caloporteur dans lequel ledit au moins un tube débouche.

Selon l'invention, le procédé comprend les étapes suivantes :

- on positionne au moins un joint d'étanchéité présentant une embase et une tétine sur le collecteur de sorte que le premier orifice dudit collecteur est aligné avec un trou dudit joint d'étanchéité,

- on emmanche à force au moins un tube dans le premier orifice dudit collecteur et dans le trou dudit joint d'étanchéité de sorte qu'une première extrémité dudit au moins un tube dépasse de la tétine du joint d'étanchéité, - on assemble le collecteur avec au moins un tube par sertissage, soudure ou collage d'un collet du collecteur dans lequel est formé le premier orifice sur ledit au moins un tube,

- on emmanche à force le couvercle sur le joint d'étanchéité de sorte que la tétine du joint d'étanchéité vienne se positionner dans le deuxième orifice dudit couvercle,

- on assemble mécaniquement le collecteur sur le couvercle, de sorte à ce que ledit au moins un tube débouche dans la chambre de circulation du fluide caloporteur dudit couvercle,

- on répète les étapes précédentes pour solidariser ledit au moins un tube à la deuxième boîte collectrice dudit échangeur thermique.

Selon un aspect particulier de l'invention, ledit au moins un tube est solidarisé simultanément à la première et à la deuxième boîte collectrice dudit échangeur thermique.

Le procédé de fabrication d'un tel échangeur thermique ne requiert donc pas, pour l'assemblage des éléments entre eux, de brasure, c'est-à-dire d'apport de matière, puisque l'assemblage est mécanique.

Ce procédé présente en outre l'avantage de ne pas nécessiter une installation coûteuse et complexe de chauffage dans une atmosphère neutre et confinée.

Liste des figures

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés, parmi lesquels :

- la figure 1 est une vue en perspective d'un échangeur thermique selon un mode de réalisation de l'invention ;

- la figure 2 est une vue partielle et éclatée d'une boîte collectrice d'un échangeur thermique conforme à l'invention ;

- la figure 3 est une vue en coupe transversale d'une boîte collectrice d'un échangeur thermique conforme à l'invention ;

- la figure 4 est une vue en coupe longitudinale et partielle d'une boîte collectrice d'un échangeur thermique conforme à l'invention ;

- la figure 5 est une vue en coupe transversale d'une boîte collectrice d'un échangeur thermique selon un mode de réalisation particulier de l'invention ;

- la figure 6 comprend plusieurs vues en coupe schématiques A à D d'un couvercle d'échangeur thermique conforme à l'invention comprenant deux chambres de circulation du fluide caloporteur ; et - la figure 7 est une vue en perspective schématique d'un couvercle d'échangeur thermique conforme à l'invention comprenant deux chambres de circulation du fluide caloporteur et une ouverture de communication fluidique entre ces deux chambres.

Description détaillée de l'invention

La figure 1 est une vue en perspective d'un échangeur thermique 1 selon un mode de réalisation de l'invention.

Un tel échangeur thermique est destiné à équiper un véhicule automobile de type hybride ou électrique, notamment pour refroidir une ou plusieurs batteries, constituées chacune d'une pluralité de cellules de stockage d'énergie électrique, formant une source d'énergie pour l'entraînement du véhicule automobile.

L'échangeur thermique 1 est positionné directement au contact de la ou des batteries au fond d'un boîtier de protection et parcouru par un fluide caloporteur, ou indirectement au contact de la ou des batteries dans le cas d'un échangeur thermique placé à l'extérieur du boîtier de protection des batteries.

Comme illustré sur la figure 1, l'échangeur thermique 1 comprend une première boîte collectrice 41 formée d'un élément en forme de couvercle généralement désigné "boîte à fluide" 31 associé à une plaque métallique, généralement appelée collecteur, 21, et une deuxième boîte collectrice 42 formée d'un élément en forme de couvercle 32 associé à une plaque métallique ou collecteur 22, chaque boîte collectrice étant destinée à collecter et à répartir le fluide caloporteur, tel que de l'eau glycolée.

L'échangeur thermique 1 comprend en outre un faisceau de tubes ou conduits 11 rectilignes et de même longueur, s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal des collecteurs 21, 22 et des couvercles 31, 32, destiné à la circulation du fluide caloporteur. Dans ce mode de réalisation, les tubes 11 présentent une section droite de forme sensiblement oblongue.

Dans ce mode de réalisation, au moins une des partie planes des tubes 11 est destinée à être en contact mécanique ou non avec au moins une cellule de stockage d'énergie électrique (non représentée).

Chaque tube 11 est ici en aluminium extrudé et comprend une première extrémité et une deuxième extrémité.

La première extrémité du faisceau de tubes 11 est destinée à être assemblée avec le premier collecteur 21 et la deuxième extrémité du faisceau de tubes 11 est destinée à être assemblée avec le deuxième collecteur 22.

Ainsi, chaque collecteur 21, 22 réunit les extrémités des tubes 11 du faisceau, chaque couvercle 31, 32 étant relié de manière étanche au collecteur 21, 22 par son rebord périphérique.

L'ensemble constitué par le collecteur 21, 22 et le couvercle 31, 32 correspondant définit un volume dans lesquels débouchent les tubes 11 du faisceau.

Chaque boîte collectrice 41, 42 est ainsi en communication fluidique avec les tubes 11. L'échangeur thermique 1 comprend en outre une connexion fluidique d'entrée 410 et une connexion fluidique de sortie 420 du fluide caloporteur agencées sur au moins une boîte collectrice.

Dans le mode de réalisation illustré, la connexion fluidique d'entrée 410 est située à une extrémité longitudinale de la boîte collectrice 41 et la connexion fluidique de sortie 420 est située sur la boîte collectrice 42, à l'extrémité opposée de la boîte collectrice 41.

Ainsi, le fluide caloporteur est introduit dans la première boîte collectrice

41 par la connexion fluidique d'entrée 410, puis est distribué dans les tubes 11 via le premier collecteur 21. Le fluide circule dans les tubes 11 puis débouche dans la seconde boîte collectrice 42 via le second collecteur 22 pour finalement être évacué par la connexion fluidique de sortie 420 de la deuxième boîte collectrice 42.

Comme on le verra par la suite, les divers éléments (collecteurs, boîtes collectrices et tubes) de l'échangeur thermique 1 sont solidarisés ensemble mécaniquement et de manière étanche par interposition d'un joint d'étanchéité 51, 52 assurant l'étanchéité entre chaque couvercle 31, 32 et les extrémités des tubes 11, d'une part, et entre chaque collecteur 21, 22 et le couvercle 31, 32 correspondant, d'autre part.

Afin de faciliter la compréhension de l'invention, seuls les éléments constitutifs de la première boîte collectrice 41 sont décrits et illustrés ci-après.

Bien entendu, les éléments constitutifs de la deuxième boîte collectrice 42, à savoir le collecteur 22, le couvercle 32 et le joint d'étanchéité 52, sont similaires aux éléments constitutifs de la première boîte collectrice 41.

La figure 2 est une vue éclatée et partielle de la première boîte collectrice

41.

Ainsi, seul un tube 11 de l'échangeur thermique 1 est partiellement représenté. Ce dernier présente une pluralité de canaux 111 juxtaposés de circulation du fluide caloporteur (visibles sur la figure 4).

Dans ce mode de réalisation, les canaux 111 d'un tube 11 sont séparés par des jambes de renfort qui assurent la tenue mécanique du tube à la pression (c'est-à-dire qui minimisent la déformation du conduit 11 sous la pression). Une partie du collecteur 21, qui est de forme sensiblement rectangulaire, est également représentée sur la figure 2. Il comprend une paroi centrale 212 dont deux bords opposés (les bords supérieur et inférieur sur la figure 2) sont prolongés par des ailes 213, 213' recourbées depuis un premier côté de la paroi centrale 212. Ainsi, le collecteur 21 présente une section sensiblement en forme de U.

Un collet 214 de forme oblongue s'étend depuis un deuxième côté de la paroi centrale 212. Ce collet 214 définit un orifice 210 oblong d'introduction et de passage du conduit 11, qui est lui-même de section oblongue.

L'axe de l'orifice 210 oblong est perpendiculaire à l'axe longitudinal du collecteur 21, l'orifice oblong 210 débouchant dans la paroi centrale 212.

La hauteur du collet 214 peut être constante ou variable sur sa périphérie. Les deux ailes 213, 213' sont inclinées selon un angle compris entre 90° et 110°, de préférence 100°, par rapport au plan de la paroi centrale 212 et s'étendent le sens opposé du collet 214.

Chaque aile 213, 213' porte sur ses bords latéraux opposés deux dents d'encliquetage 218, 219 et 216, 217 respectivement qui font saillie en direction de l'espace situé entre les deux ailes 213, 213' (ces dents sont donc disposées en vis-à-vis).

De la même façon, une partie du couvercle 31 est également représentée sur la figure 2. Il comprend une chambre 316 de forme cylindrique dans laquelle est destiné à circuler le fluide caloporteur et une embase comprenant deux pieds 311 (supérieur et inférieur sur la figure 2) séparés par un évidement 312 central.

Les pieds 311 et l'évidement 312 s'étendent selon l'axe longitudinal du couvercle 31.

Le couvercle 31 présente en outre un orifice 310 oblong s'étendant selon l'axe longitudinal du couvercle 31 et débouchant d'une part dans la chambre 316 et d'autre part au niveau de l'évidement 312 de l'embase.

Par ailleurs, le couvercle 31 présente, au niveau des pieds 311, des rainures 313, 313' de forme complémentaire aux dents d'encliquetage 216, 217, 218, 219 portées par le collecteur 21. Ainsi, à l'état assemblé, les dents d'encliquetage 216, 217 et 218, 219 coopèrent avec les rainures 313' et 313 respectivement.

Par ailleurs, la première boîte collectrice 41 comprend au moins un joint d'étanchéité 51 qui est disposé entre le couvercle 31 et le collecteur 21.

Le joint d'étanchéité 51 est partiellement représenté sur la figure 2.

Il comprend une embase 510 de forme sensiblement rectangulaire à partir de laquelle s'étend perpendiculairement une tétine 511 d'étanchéité de forme oblongue sensiblement complémentaire à l'orifice 310 du couvercle 31.

Le joint d'étanchéité 51 présente un trou 512, de forme complémentaire au conduit 11, ménagé dans l'embase 510 et la tétine 511.

Le joint d'étanchéité 51 est avantageusement réalisé en matériau élastomère. Il peut ainsi être réalisé en EPDM (pour "éthylène-propylène-diène monomère").

Bien que ceci ne soit pas visible sur la figure 2, on comprend que le couvercle 31 comprend plusieurs orifices 310 répartis sur sa longueur, que le collecteur 21 comprend également plusieurs orifices 210 répartis sur sa longueur et que le joint d'étanchéité 51 présente plusieurs tétines 511 sur sa longueur (ou bien que plusieurs joints d'étanchéité présentant chacun une tétines soient mis en oeuvre), de sorte que chaque tube 11 de l'échangeur thermique 1 soit associé à un orifice 310 du couvercle 31, un orifice 210 du collecteur 21 et une tétine 511 du joint d'étanchéité 51.

Ceci permet d'assurer l'étanchéité de l'échangeur thermique 1 qui est assemblé mécaniquement, comme détaillé par la suite, et non pas par brasage conformément à l'art antérieur.

Les figures 3 et 4 sont des vues en coupe montrant l'assemblage d'un tube 11 sur la première boîte collectrice 41. Tel qu'illustré sur ces figures, l'embase 510 du joint d'étanchéité 51 est plaquée d'une part contre la paroi centrale 212 du collecteur 21 et d'autre part contre la surface intérieure de l'évidement 312 du couvercle 31 de sorte qu'il est maintenu comprimé entre le couvercle 31 et le collecteur 21. La tétine 511 du joint d'étanchéité 51 est logée à force dans l'orifice 310 du couvercle 31 et dépasse en partie de l'orifice 310 de sorte à s'étendre en partie dans la chambre 316 cylindrique du couvercle 31.

Le tube 11 traverse l'orifice 210 du collet 214 et le trou 512 du joint d'étanchéité 51 de sorte à déboucher dans la chambre 316 cylindrique du couvercle 31.

Le passage du tube 11 dans le joint d'étanchéité 51 permet de comprimer radialement la paroi externe de la tétine 511 contre la paroi interne de l'orifice 310 du couvercle 31 de sorte à garantir l'étanchéité de la liaison tube 11/couvercle 31.

Autrement dit, le tube 11 est monté en précontrainte dans la tétine 511 du joint d'étanchéité 51 dans la zone du couvercle 31.

Le taux de compression radiale de la tétine 511 du joint d'étanchéité 51 dans l'orifice 310 du couvercle 31 est compris de préférence entre 5 et 60%, par exemple entre 15 et 40%, et notamment entre 25 et 30%.

Ce ratio est égal à la différence entre l'épaisseur de la paroi de la tétine 511 avant montage et celle après montage, divisée par l'épaisseur de la paroi de la tétine 511 avant montage.

Autrement dit, à l'état assemblé du tube 11 sur la boîte collectrice 41, le joint d'étanchéité 51 se trouve comprimé d'une part dans l'espace compris entre la paroi extérieure du tube 11 et l'orifice 310 du couvercle 31 et d'autre part entre la paroi centrale 212 du collecteur 21 et la surface intérieure de l'évidement 312 du couvercle 31.

Ainsi, le joint d'étanchéité 51 assure l'étanchéité des liaisons tube

11/couvercle 31 et couvercle 31/collecteur 21. Par ailleurs, le tube 11 est assemblé mécaniquement avec la première boîte collectrice 41 de sorte à empêcher le glissement, sous l'effet de la mise sous pression du fluide caloporteur, de l'ensemble constitué par le joint d'étanchéité 51, le collecteur 21 et le couvercle 31 par rapport au tube 11.

En outre, un tel assemblage mécanique permet d'empêcher le déplacement du tube 11 lors du montage et l'utilisation de l'échangeur thermique 1.

Comme illustré sur la figure 4, un tel assemblage mécanique est obtenu par la mise en œuvre de plusieurs renfoncements 215 sur le pourtour de la paroi extérieure du collet 214 du collecteur 21.

De tels renfoncements 215 sont suffisamment profonds pour déformer la paroi intérieure du collet 214 et la paroi extérieure du conduit 11 sans pour autant obturer l'un des canaux 111 du conduit 11.

On diminue ainsi ponctuellement la largeur de l'orifice 210 au niveau du collet 214 de sorte à bloquer tout déplacement en translation des tubes 11 et donc d'immobiliser le positionnement longitudinal des tubes 11 dans la chambre 316 du couvercle 31.

Cette butée de tube est une solution simple et fiable pour la tenue mécanique du tube sur le collecteur.

Elle est particulièrement adaptée aux tubes extrudés.

Par ailleurs, les liaisons mécaniques entre les composants de l'échangeur thermiques sont dissociées de la zone d'étanchéité. Les figures 3 et 4 illustrent une première solution d'assemblage mécanique du collecteur 21 sur le couvercle 31.

Comme décrit précédemment, le collecteur 21 porte des dents d'encliquetage 216, 217, 218, 219 destinées à venir se loger dans les rainures 313, 313' des pieds 311 du couvercle 31. Le collecteur est ainsi fixé sur le couvercle par clipsage.

Le collecteur 21 réalise la liaison mécanique entre les tubes 11 et le couvercle 31. Il assure, par ailleurs, le maintien en position du joint d'étanchéité 51 dans le couvercle 31 et garantit l'étanchéité de la boîte collectrice 41 au niveau de la liaison couvercle 31/collecteur 21 par compression du joint 51.

La figure 5 illustre une deuxième solution d'assemblage mécanique du collecteur 21 sur le couvercle 31.

Dans ce mode de réalisation, les ailes opposées du collecteur 21 sont planes et ne portent donc pas de dents d'encliquetage.

Pour solidariser le collecteur 21 au couvercle 31, les extrémités longitudinales des ailes 213, 213' opposées du couvercle 31 sont rabattues dans les rainures 313, 313' des pieds 311 du couvercle 31. Le collecteur est ainsi fixé sur le couvercle par sertissage.

Les vues (A) à (D) de la figure 6 présentent des modes de réalisation particuliers dans lesquels le couvercle 31 comprend deux conduits de circulation du fluide caloporteur.

Sur les vues (C) et (D), une cloison séparatrice 314, qui est rectiligne ou courbe, est extrudée dans le profil du couvercle 31 pour former un premier conduit et un deuxième conduit, ce dernier pouvant servir soit de canalisation de transfert ou de retour de fluide caloporteur pour localiser l'entrée et la sortie du fluide caloporteur du même côté de l'échangeur thermique.

Sur les vues (A) et (B), un deuxième conduit 31' contigu au couvercle 31 est co-extrudé pour former une canalisation de retour, de transfert ou de by-pass.

Le diamètre et l'emplacement du deuxième conduit 31' par rapport au couvercle 31 peuvent varier. Des orifices de communication entre les canalisations peuvent être réalisés par usinage ou par découpe.

Sur la vue schématique de la figure 7, le deuxième conduit 31' est juxtaposé au couvercle 31. Un orifice 315 de communication fluidique réalisé par usinage ou par découpe permet au fluide caloporteur de circuler du premier conduit vers le deuxième conduit, et/ou inversement.

Procédé de fabrication de l'échanqeur thermique

On décrit maintenant un exemple de procédé de fabrication d'un échangeur thermique conforme à l'invention.

Au cours d'une première étape, une des extrémités du tube 11 entre en contact avec une butée réglable et amovible de sorte à délimiter la portion du tube 11 qui est destinée à s'insérer dans la boîte collectrice 41.

Lorsque l'extrémité du tube 11 entre en contact avec la butée, au moins un élément de maintien est pressé contre le tube 11 de sorte à l'immobiliser.

Au cours d'une deuxième étape, l'ensemble collecteur 21/joint d'étanchéité 51 est placé dans une tête de chaussage.

La tête de chaussage permet de positionner l'embase 510 du joint d'étanchéité 51 contre la paroi centrale 212 du collecteur 21 et d'aligner le premier orifice 210 du collecteur 21 avec le trou 520 du joint d'étanchéité 51.

Préférentiellement, l'alignement est réalisé par un poinçon s'introduisant dans le trou 520 du joint d'étanchéité 51 puis dans le premier orifice 210 du collecteur 21. Un tel moyen de positionnement permet d'éviter la chute du joint d'étanchéité 51 du collecteur 21 lors de l'étape suivante du procédé de fabrication.

Dans une troisième étape, l'ensemble collecteur 21/joint d'étanchéité 51 est inséré à force sur l'extrémité du tube 11 de sorte que l'extrémité du tube 11 traverse le premier orifice 210 du collecteur 21 puis le trou 520 du joint d'étanchéité 51, et dépasse de la tétine 510.

Dans une quatrième étape, l'ensemble collecteur 21/joint d'étanchéité 51 est solidarisé, par sertissage, soudure ou collage, au tube 11.

Par exemple, une contrainte mécanique appliquée sur le collet 214 du collecteur 21 forme une ou plusieurs déformations de la paroi interne du collet 214 vers le tube 11 de sorte à ce que la paroi interne du collet 214 pénètre dans la paroi externe du tubell.

La contrainte mécanique appliquée est déterminée de sorte que la déformation de la paroi interne du collet 214 ne provoque pas l'obturation d'un des canaux du tube 11.

Dans une cinquième étape, le couvercle 31 est inséré à force sur le joint d'étanchéité 51 de sorte que la tétine 511 pénètre dans le deuxième orifice 310 du couvercle 31 jusqu'à ce que l'embase 510 soit plaquée contre la surface intérieure de l'évidement 312 du couvercle 31.

Ainsi, la tétine 511 assure l'étanchéité entre le tube 11 et le couvercle 31, entre le couvercle 31 et le collecteur 21.

Dans une sixième étape, en fin de course, le collecteur 31 est assemblé mécaniquement (par clipsage ou sertissage) sur le couvercle 21.

Dans un mode de réalisation préférentiel, l'assemblage est réalisé par des moyens d'encliquetage 216, 217, 218, 219 portés par les ailes 213, 213' du collecteur 21 et s'insérant dans les rainures 313, 313' du couvercle 31.

Dans une alternative, l'assemblage est réalisé en rabattant les extrémités longitudinales des ailes 213, 213' opposées du collecteur 21 dans les rainures 313, 313' du couvercle 31.

Les mêmes étapes sont mises en œuvre pour assembler les autres tubes 11 à la première boîte collectrice 41, et pour assembler l'autre extrémité des tubes 11 à la deuxième boîte collectrice 42. Ces étapes sont de préférence mises en œuvre simultanément des deux côtés des tubes 11.

Ainsi, l'assemblage mécanique de l'ensemble de l'échangeur thermique 1 est relativement aisé et permet d'obtenir un bon niveau d'étanchéité à l'intérieur des boîtes collectrices 41, 42 où circule le fluide caloporteur.

Il n'est donc pas nécessaire de recourir au brasage pour assurer la tenue mécanique à la pression et l'étanchéité de l'échangeur thermique selon l'invention, ce qui garantit la planéité de la surface plane des tubes 11.

Par conséquent, les échanges thermiques entre les tubes de l'échangeur thermique et les cellules de stockage d'énergie électrique (quand l'échangeur thermique est destiné à réguler thermiquement une ou des batteries) sont optimisés.

Autres aspects et variantes

On note que dans une application, l'échangeur thermique de l'invention peut être utilisé pour chauffer ou refroidir une ou plusieurs batteries selon les conditions et les besoins, de sorte à réguler leur température.

Un fluide caloporteur parcourant l'échangeur thermique peut dans ce cas absorber la chaleur émise par la ou les batteries afin de les refroidir ou, selon les besoins, il peut leur apporter de la chaleur si la température de la ou des batteries est insuffisante pour son/leur bon fonctionnement.

Selon les besoins, un tel échangeur thermique peut également être utilisé en tant que radiateur dans un véhicule.

Outre le fait que l'assemblage mécanique des composants d'un échangeur thermique conforme à l'invention permet de ne pas dégrader les propriétés mécaniques des tubes et d'améliorer la planéité des surfaces des tubes en contact avec les batteries (ou en regard des ces dernières), une telle approche présente d'autres avantages par rapport à un échangeur thermique de l'art antérieur assemblé par brasage.

L'approche de l'invention permet ainsi d'éviter la pollution interne par le flux résiduel de brasage qui réagit avec le liquide de refroidissement en dégradant ses propriétés anti-corrosion et de gélification, ce qui peut aboutir à une perte de performance thermique du refroidisseur (échangeur thermique) par bouchage des canaux des tubes.

L'assemblage mécanique permet en outre l'utilisation de couvercles de forme complexe réalisées par moulage plastique ce qui permet la connexion aisée du couvercle à la boucle de refroidissement et sa fixation (contrairement aux échangeurs brasés qui nécessitent l'ajout de tubulures métalliques et de pattes de fixation sur les couvercles en aluminium extrudé, embouti ou roulé).

Par ailleurs, les couvercles, ou boîtes à eau, peuvent être en matière aluminium (du type 3003, par exemple) ou plastique (du type PA66GF30, par exemple). La matière aluminium permet de concevoir des pièces présentant de faibles épaisseurs.

La matière plastique permet de réaliser facilement des formes complexes, facilitant ainsi la fixation du refroidisseur sur un boîtier de batteries et le raccordement de tubulures.

Les tubes, qui sont de préférence en aluminium extrudé, peuvent être coupés à la longueur voulue.

Les tubes peuvent présenter d'autres formes de section, comme une section circulaire ou ovale, par exemple.

Dans une variante de réalisation, les tubes multicanaux sont électro-soudés mais ne présentent pas dans ce cas de jambe de renfort entre les canaux.

Les connexions fluidiques d'entrée et de sortie du fluide caloporteur peuvent être disposées respectivement sur chacune des deux boîtes collectrices (comme dans le mode de réalisation décrit précédemment) ou alors, sur la même boîte collectrice.

Dans cette variante, les connexions fluidiques sont situées sensiblement au centre, selon l'axe longitudinal, de l'une des boîtes collectrices et sont réalisées par piquage puis raccordées par brasage, collage, soudage ou tout autre moyen permettant de les solidariser tout en garantissant leur étanchéité.

L'assemblage mécanique permet, par ailleurs, de réduire les épaisseurs de matière des tubes et de diminuer le nombre de cloisons dans les canaux des tubes.

Par ailleurs, un joint d'étanchéité peut comporter une ou plusieurs tétines.

En alternative au sertissage des tubes multi-canaux dans le collecteur, il est possible d'envisager :

- un soudage par transparence des parties droites des collets du collecteur sur les tubes multi-canaux à l'aide d'un faisceau laser (les parois du tube multicanaux peuvent être épaissies localement dans la zone à souder pour faciliter cette opération) ; - une restriction des collets du collecteur sur les tubes multi-canaux par une technique d'impulsion magnétique ;

- un collage entre les collets du collecteur et les tubes multi-canaux.

En alternative à l'extrusion aluminium des couvercles, il peut être envisagé de fabriquer ceux-ci à partir d'un extrudé plastique.

Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple.

Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention et notamment toutes combinaisons des différents modes de réalisation décrits précédemment, pouvant être pris séparément ou en association.