Le domaine de la présente invention est celui du traitement thermique de composants électriques et/ou électroniques susceptibles de s’échauffer lors de leur fonctionnement. Plus particulièrement, la présente invention concerne des échangeurs de chaleur destinés au traitement thermique de composants électriques et/ou électroniques dans divers domaines d’application tels que les serveurs informatique ou les batteries de véhicules automobile, ces échangeurs de chaleur étant destinés à la fois au refroidissement de tels composants, par exemple lorsqu’ils sont en fonctionnement, qu’au préchauffage de ces composants, c’est-à- dire qu’ils peuvent également servir à chauffer ces composants pour faciliter leur démarrage.

A titre d’exemple, dans le domaine automobile, les contraintes environnementales actuelles poussent les constructeurs automobiles à développer le marché des véhicules électriques et hybrides, qui sont moins polluants que les véhicules à moteurs thermiques classiques.

Ces véhicules électriques et hybrides sont propulsés grâce à un moteur électrique alimenté par de l’énergie électrique stockées dans des batteries agencées dans le véhicule. Afin de diminuer le temps nécessaire pour recharger ces batteries, de nouveaux appareillages ont été mis en place pour permettre une charge rapide (également appelée « Fast charge » en anglais) de ces batteries, c’est-à-dire une charge complète, ou quasi-complète, en quelques dizaines de minutes.

D’une façon générale, ces batteries tendent à chauffer en cours d’utilisation et les véhicules électriques et hybrides sont ainsi équipés d’échangeurs de chaleur configurés pour opérer des échanges de chaleur avec ces batteries afin de les décharger de leurs calories. Par exemple, ces échangeurs de chaleur peuvent être formés de plaques métalliques rigides qui délimitent des conduits de circulation d’un fluide caloporteur adapté pour captées des calories issues des batteries. En phase de charge rapide des batteries, ce phénomène s’aggrave, c’est-à-dire que les batteries peuvent alors atteindre des températures excessives qui risquent de les endommager définitivement. Les appareils de régulation thermique tels que les échangeurs de chaleur cités ci-dessus sont aujourd’hui insuffisants pour pallier cet inconvénient majeur. Ces appareils de régulation thermique sont en outre peu, ou pas, efficaces lorsqu’il s’agit de traiter thermiquement des composants électriques miniaturisés tels que ceux que l’on peut trouver dans des serveurs informatiques par exemple.

De plus, les matériaux utilisés pour fabriquer ces échangeurs de chaleurs sont très lourds et les échangeurs de chaleur obtenus sont également encombrants.

La présente invention s’inscrit dans ce contexte en proposant un échangeur de chaleur plus efficace que les échangeurs de chaleur actuellement mis en œuvre, notamment en ce qu’il est capable d’épouser, au moins partiellement, les irrégularités qui peuvent être présentes à la surface des batteries, augmentant ainsi la surface d’échange de chaleur et donc améliorant le refroidissement de ces batteries. En outre, l’échangeur de chaleur selon l’invention présente un poids et un encombrement moindre par rapport aux échangeurs de chaleur actuellement mis en œuvre.

Un objet de la présente invention concerne ainsi un échangeur de chaleur destiné au traitement thermique d’au moins un composant électrique et/ou électronique. Selon l’invention, l’échangeur de chaleur comprend un réseau de microfibres configurées pour être parcourues par un fluide caloporteur et au moins une couche d’un matériau élastiquement déformable, le réseau de microfibres étant au moins partiellement entouré par la couche de matériau élastiquement déformable.

L’échangeur de chaleur selon l’invention est agencé au contact de l’au moins un composant électrique et/ou électronique et il est configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur qui circule dans les microfibres et ce composant électrique et/ou électronique. On entend par « fluide caloporteur » un fluide capable de capter, transporter et céder des calories à son environnement immédiat.

Selon l’invention, les microfibres formant le réseau de microfibres prennent la forme de tubes creux. Par exemple, ces microfibres peuvent être réalisées en un matériau polymère. Avantageusement, l’utilisation d’un tel matériau confère à ces microfibres une résistance mécanique et une résistance chimique suffisante pour supporter les contraintes auxquelles elles sont soumises. En outre, un tel matériau permet d’obtenir des microfibres souples, c’est-à-dire que ces microfibres peuvent être déformées, pliées, sans que leur intégrité ne soit impactée. Selon une caractéristique de l’invention, chacune de ces microfibres participant à former le réseau de microfibres présente une section dont une dimension principale est comprise entre ₀ ,5 mm et ₁ ,5 mm. On entend par « dimension principale » une dimension la plus longue de la section de la microfibre concernée. A titre d’exemple, lorsque la microfibre présente une section circulaire, on qualifie de « dimension principale » son diamètre. De même, lorsque la microfibre présente une section sensiblement rectangulaire, on entend par « dimension principale » une diagonale de cette section. En outre, le matériau, quel qu’il soit, formant chacune de ces microfibres présente une épaisseur comprise entre 5 ₀ pm et ₂₀₀ pm.

La couche de matériau élastiquement déformable de l’échangeur de chaleur selon l’invention permet d’épouser les formes, parfois irrégulières, que peut présenter l’au moins un composant électrique et/ou électronique, permettant alors un contact maximal entre l’échangeur de chaleur et ce composant électrique et/ou électronique. On comprend que la surface de contact entre l’échangeur de chaleur et le composant électrique et/ou électronique forme également une surface d’échange de chaleur entre ces deux éléments, de sorte que plus cette surface de contact est importante, plus l’échange de chaleur est efficace, c’est-à-dire plus le nombre de calories échangées entre ces composants est important.

L’échangeur de chaleur comprend en outre au moins une boîte collectrice d’entrée configurée pour répartir le fluide caloporteur dans les microfibres du réseau de microfibres et au moins une boîte collectrice de sortie configurée pour collecter le fluide caloporteur une fois l’échange de chaleur entre ce fluide caloporteur et le composant électrique et/ou électronique opéré. Autrement dit, on comprend que les microfibres du réseau de microfibres sont en communication fluidique avec la boîte collectrice d’entrée et également avec la boîte collectrice de sortie.

Selon un exemple de réalisation de la présente invention, le réseau de microfibres est totalement entouré par la couche de matériau élastiquement déformable.

Par exemple, le réseau de microfibres peut être noyé dans la couche de matériau élastiquement déformable. Selon cet exemple, les microfibres sont, dans un premier temps rassemblées en un ou plusieurs faisceaux, puis la couche de matériau élastiquement déformable est coulée autour de ces faisceaux de microfibres. Cette couche de matériau élastiquement déformable peut par exemple être surmoulée ou injectée sur le réseau de microfibres. Alternativement, l’échangeur de chaleur selon l’invention comprend au moins une première sous- couche du matériau élastiquement déformable et au moins une deuxième sous- couche de matériau élastiquement déformable, le réseau de microfibres étant interposé entre la première sous-couche de matériau élastiquement déformable et la deuxième sous-couche de matériau élastiquement déformable.

Selon une caractéristique de la présente invention, la couche de matériau élastiquement déformable comprend au moins une portion thermiquement conductrice. Par exemple, cette portion thermiquement conductrice peut être une portion réalisée en un mélange du matériau élastiquement déformable et d’un polymère chargé. Avantageusement la portion thermiquement conductrice du matériau élastiquement déformable est positionnée de sorte à former la partie de l’échangeur de chaleur agencée au contact de l’au moins un composant électrique et/ou électronique. Cette portion thermiquement conductrice permet d’améliorer la conductivité thermique du matériau élastiquement déformable, et donc d’améliorer les performances thermiques de l’échangeur de chaleur selon l’invention. Par exemple ce polymère chargé peut être une céramique, un matériau métallique, des fibres de carbone ou tout autre matériau connu et présentant les propriétés décrites dans le présent document en référence à ce matériau thermiquement conducteur.

Optionnellement, la couche de matériau élastiquement déformable peut comprendre au moins une portion thermiquement isolante. Le cas échéant, la portion thermiquement isolante de cette couche de matériau élastiquement déformable est tournée à l’opposé du composant électrique et/ou électronique destiné à être traité thermiquement par l’échangeur de chaleur selon l’invention. Avantageusement, cette portion thermiquement isolante permet, d’une part, de limiter les déperditions de chaleur, c’est-à-dire qu’il permet de limiter le nombre de calories qui sont transmises à l’environnement de l’échangeur de chaleur autre que le composant électrique et/ou électronique et, d’autre part, d’éviter que des calories présentes dans cet environnement de l’échangeur de chaleur ne soit transmises au composant électrique et/ou électronique, ce qui complexifierait le traitement thermique de ce composant.

Selon une caractéristique de la présente invention, le réseau de microfibres peut comprendre au moins un premier faisceau de microfibres et au moins un deuxième faisceau de microfibres, le premier faisceau de microfibres et le deuxième faisceau de microfibres étant distincts. Autrement dit, selon cette caractéristique, chaque faisceau de microfibres est alimenté indépendamment de l’autre, l’échangeur de chaleur selon l’invention comprenant alors au moins une première boîte collectrice d’entrée et une première boîte collectrice de sortie dédiées à la répartition et à la collecte du fluide caloporteur dans les microfibres formant le premier faisceau et au moins une deuxième boîte collectrice d’entrée et une deuxième boite collectrice de sortie dédiées à la répartition et à la collecte du fluide caloporteur dans les microfibres formant le deuxième faisceau. Avantageusement, un tel agencement des microfibres permet une gestion plus fine de l’échange de chaleur qui s’opère entre le fluide caloporteur qui circule dans les microfibres et l’au moins un composant électrique et/ou électronique, par exemple en prévoyant de faire circuler deux types de fluide caloporteur différents dans les premier et deuxième faisceaux de microfibre ou en prévoyant de faire circuler le fluide caloporteur à des températures différentes selon le faisceau de microfibres concerné. Alternativement, les microfibres peuvent être regroupées en un unique faisceau alors alimenté par une seule boîte collectrice. Avantageusement, un tel agencement des microfibres améliore la résistance mécanique de l’échangeur de chaleur.

Optionnellement, la couche de matériau élastiquement déformable peut comprendre au moins un élément chauffant. Autrement dit, on comprend qu’un tel élément chauffant est alors inclus dans la couche de matériau élastiquement déformable, de sorte qu’il est au contact, indirect, des microfibres qui forment le réseau de microfibres de l’échangeur de chaleur, permettant ainsi un transfert de calories entre cet élément chauffant et le fluide caloporteur qui circule dans les microfibres du réseau de microfibres.

Selon la caractéristique évoquée ci-dessus selon laquelle l’échangeur de chaleur comprend au moins deux faisceaux de microfibres, on pourra par exemple prévoir que l’élément chauffant soit agencé à proximité du premier faisceau de microfibres de sorte que ce premier faisceau de microfibres forme un premier circuit chaud, c’est-à-dire apte à céder des calories au composant électrique et/ou électronique et le deuxième faisceau de microfibres formant alors un circuit froid, c’est-à-dire un circuit configuré pour capter des calories issues de ce composant électrique et/ou électronique. Avantageusement, le premier faisceau de microfibres pourra ainsi par exemple être utilisé pour transférer des calories au composant électrique et/ou électronique, par exemple lors d’une phase de préchauffage qui peut précéder la mise en fonctionnement d’un tel composant électrique et/ou électronique, et le deuxième faisceau de microfibres pourra quant à lui, par exemple, être utilisé pour le refroidissement de ce composant électrique et/ou électronique, c’est-à-dire pour capter les calories issues de ce composant électrique et/ou électronique, par exemple lorsque celui-ci est en cours d’utilisation.

L’invention concerne également un dispositif de régulation thermique d’un composant électrique et/ou électronique susceptible de s’échauffer, le dispositif de régulation thermique comprenant au moins un boîtier adapté pour loger au moins un composant électrique et/ou électronique susceptible de s’échauffer, le dispositif de régulation thermique comprenant au moins un échangeur de chaleur tel qu’évoqué précédemment, cet au moins un échangeur de chaleur étant reçu dans le boîtier.

La présente invention concerne en outre un dispositif électrique et/ou électronique, comprenant au moins un composant électrique et/ou électronique susceptible de s’échauffer et au moins un dispositif de régulation thermique tel qu’évoqué ci-dessus, l’au moins un composant électrique et/ou électronique étant reçu dans le boîtier du dispositif de régulation thermique.

Selon une configuration de la présente invention, l’échangeur de chaleur est agencé entre une paroi de fond du boîtier et l’au moins un composant électrique et/ou électronique. Selon les différentes caractéristiques évoquées ci-dessus, on pourra par exemple prévoir que la couche de matériau élastiquement déformable comprenne une portion thermiquement isolante et une portion thermiquement conductrice. Avantageusement, la portion thermiquement isolante peut être agencée entre le réseau de microfibres et la paroi de fond du boîtier et la portion thermiquement conductrice peut quant à elle être agencée entre le réseau de microfibres et l’au moins un composant électrique et/ou électronique.

Selon une autre configuration de la présente invention, le dispositif électrique et/ou électronique comporte une pluralité de composants électriques et/ou électroniques qui sont agencés en parallèle les uns des autres, perpendiculairement à une direction d’empilement transversale, le dispositif électrique et/ou électronique comprenant un unique échangeur de chaleur qui serpente entre les composants électriques et/ou électroniques successifs. On comprend qu’une telle configuration est rendue possible, notamment grâce aux capacités de déformation que présentent, à la fois, les microfibres qui forment le réseau de microfibres de l’échangeur de chaleur et le matériau élastiquement déformable qui entoure, au moins partiellement, ce réseau de microfibres. Selon encore une autre configuration, dans laquelle le dispositif électrique et/ou électronique comprend une pluralité de composants électriques et/ou électroniques, là encore, agencés en parallèle les uns après les autres, perpendiculairement à une direction d’empilement transversale, le dispositif électrique et/ou électronique comprend une pluralité d’échangeurs de chaleur agencés en parallèle les uns après les autres, perpendiculairement à la direction d’empilement transversale, ces échangeurs de chaleur étant séparés les uns des autres par au moins un composant électrique et/ou électronique. Autrement dit, selon cette autre configuration, chaque échangeur de chaleur, à l’exception, le cas échéant, des échangeurs de chaleur agencés aux extrémités transversales de l’empilement des composants électriques et/ou électroniques, est interposé entre deux composants électriques et/ou électroniques successifs.

L’invention concerne enfin un véhicule automobile électrique ou hybride, comprenant au moins un moteur électrique et au moins un dispositif électrique et/ou électronique selon l’invention, le dispositif électrique et/ou électronique étant configuré pour alimenter électriquement l’au moins un moteur électrique. Autrement dit, on comprend que selon cet exemple d’application particulier de la présente invention, le dispositif électrique et/ou électronique est un dispositif de stockage d’énergie électrique et l’au moins un composant électrique et/ou électronique est un organe de stockage d’énergie électrique.

D’autres détails, caractéristiques et avantages ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après en relation avec les différents modes de fonctionnement illustrés, à titre indicatif, sur les figures suivantes parmi lesquelles :

[Fig. ₁ ] est une représentation schématique, selon une coupe transversale, d’un dispositif de électrique et/ou électronique selon un premier exemple de réalisation de la présente invention ;

[Fig. ₂ ] est une représentation schématique, selon une coupe transversale, du dispositif de électrique et/ou électronique selon un deuxième exemple de réalisation de la présente invention ;

[Fig. 3] est une représentation schématique, selon une coupe transversale, du dispositif de électrique et/ou électronique selon un troisième exemple de réalisation de la présente invention ;

[Fig. 4] est une représentation schématique, vu de dessus, d’un échangeur de chaleur destiné au dispositif électrique et/ou électronique selon un aspect de l’invention dans lequel un réseau de microfibres est rendu visible par transparence ;

[Fig. 5] est une représentation schématique, selon une coupe transversale, du dispositif de électrique et/ou électronique selon une variante du premier exemple de réalisation de la présente invention qui inclut un échangeur de chaleur selon l’exemple de réalisation illustré sur la figure 4 ;

[Fig. 6] est une représentation schématique, en perspective, du dispositif électrique et/ou électronique selon une première configuration de la présente invention, le dispositif électrique et/ ou électronique étant représenté dépourvu de boîtier ;

[Fig. 7] est une représentation schématique, en perspective, du dispositif électrique et/ou électronique selon une deuxième configuration de la présente invention, le dispositif de électrique et/ou électronique étant représenté dépourvu de boîtier ;

[Fig. 8] est une représentation schématique, en perspective, du dispositif électrique et/ou électronique selon une troisième configuration de la présente invention, le dispositif de électrique et/ou électronique étant représenté dépourvu de boîtier.

Les caractéristiques, variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes aux autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.

La description qui suit se rapporte à un échangeur de chaleur selon l’invention utilisé pour le traitement thermique d’un dispositif de stockage électrique destiné à un véhicule mais il est entendu qu’il ne s’agit que d’un exemple particulier d’application de la présente invention qui ne limite pas celle-ci. On pourra ainsi prévoir d’utiliser l’échangeur de chaleur selon l’invention pour le traitement thermique de n’importe quel composant électrique et/ou électronique connu. En particulier, l’échangeur de chaleur selon l’invention est par exemple également adapté au traitement thermique de composants électriques de serveurs informatique. Ainsi, les termes « dispositif électrique et/ou électronique » et « dispositif de stockage d’énergie électrique » sont utilisés sans distinction dans le présent document, tout comme les termes « composant électrique et/ ou électronique » et « organe de stockage d’énergie électrique ».

Sur les figures, les dénominations longitudinale, verticale, transversale, gauche, droite, dessus, dessous, se réfèrent à l'orientation illustré par les trièdres L, V, T. Dans ce repère, un axe longitudinal L représente une direction longitudinale, un axe transversal T représente une direction transversale, et un axe vertical V représente une direction verticale de l’objet considéré. Dans la description qui suit les termes « stockage d’énergie électrique » et « stockage » seront utilisés sans distinction, et une coupe dite « transversale » correspondra à une coupe réalisée selon un plan transversal et vertical, c’est-à-dire un plan dans lequel s’inscrivent l’axe transversal T et l’axe vertical V du trièdre.

Les figures 1 à 3 représentent, schématiquement et selon une coupe transversale, un dispositif de stockage 100 d’énergie électrique selon, respectivement, un premier, un deuxième et un troisième exemples de réalisation de la présente invention. La figure 5 illustre quant à elle une variante du premier exemple de réalisation illustré sur la figure 1.

Selon l’un quelconque de ces exemples de réalisation, le dispositif de stockage 100 d’énergie électrique comprend au moins un boîtier no, dans lequel sont logés au moins un organe de stockage 120 d’énergie électrique, et par exemple trois organes de stockage 120 sur les figures 1 à 3, et au moins un échangeur de chaleur 130.

L’au moins un échangeur de chaleur 130 comprend une pluralité de microfibres 131 dans lesquelles un fluide caloporteur est apte à circuler et une couche d’un matériau élastiquement déformable 132. Plus précisément, ces microfibres 131 sont agencées en un réseau de microfibres 131 et la couche de matériau élastiquement déformable 132 entoure, au moins partiellement, ce réseau de microfibres 131. Tel que représenté, les organes de stockage 120 sont agencés au contact de l’échangeur de chaleur 130. Cet échangeur de chaleur 130 est configuré pour opérer un échange de chaleur entre les organes de stockage 120 et le fluide caloporteur qui circule dans le réseau de microfibres 131.

Selon l’invention, les microfibres 131 formant le réseau de microfibres 131 prennent la forme de tubes creux. Par exemple, ces microfibres 131 peuvent être réalisées en un matériau polymère. Avantageusement, l’utilisation d’un tel matériau confère à ces microfibres 131 une résistance mécanique et une résistance chimique suffisante pour supporter les contraintes auxquelles elles sont soumises. En outre, un tel matériau permet d’obtenir des microfibres souples, c’est-à-dire que ces microfibres peuvent être déformées, pliées, sans que leur intégrité ne soit impactée. Par exemple, chacune de ces microfibres 131 présente une section dont une dimension principale est comprise entre 0,5 mm et 1,5 mm. On entend par « dimension principale » une dimension la plus longue de la section de la microfibre 131 concernée. A titre d’exemple, lorsque la microfibre présente une section circulaire, on qualifie de « dimension principale » son diamètre. De même, lorsque la microfibre présente une section sensiblement rectangulaire, on entend par « dimension principale » une diagonale de cette section. En outre, le matériau, quel qu’il soit, formant chacune de ces microfibres présente une épaisseur comprise entre 50 pm et 200 pm. Il est ainsi entendu que les figures qui illustrent ces microfibres ne sont pas réalisées à l’échelle et que les microfibres représentées sur ces figures sont agrandies afin d’être rendues visibles. La couche de matériau élastiquement déformable 132 peut quant à elle par exemple être une couche de silicone. Il est entendu qu’il ne s’agit que d’un exemple de mise en œuvre de l’invention qui ne limite pas cette invention. Autrement dit, tout matériau élastiquement déformable peut être envisagé pour participer à former l’échangeur de chaleur 130 selon l’invention.

On comprend donc que le boîtier no et l’échangeur de chaleur 130 reçu dans ce boîtier no forment ainsi un dispositif de régulation thermique des organes de stockage 2o reçus dans ce boîtier no.

Selon le premier exemple de réalisation illustré sur la figure r, le réseau de microfibres 131 est noyé dans la couche de matériau élastiquement déformable 132. Autrement dit, selon ce premier exemple de réalisation, les microfibres 131 sont, dans un premier temps, assemblées en réseau, puis la couche de matériau élastiquement déformable 132 est coulée sur ce réseau de microfibres 131, de manière à entourer intégralement le réseau de microfibres, d’une boîte collectrice d’entrée à une boîte collectrice de sortie, non visibles sur la figure r. L’échangeur de chaleur peut notamment être obtenu par surmoulage de la couche de matériau élastiquement déformable sur le réseau de microfibres préalablement installé dans un moule approprié.

L’échangeur de chaleur 130 ainsi formé peut ensuite être disposé dans le boîtier no du dispositif de stockage roo d’énergie électrique. Selon l’exemple illustré, cet échangeur de chaleur 130 est agencé entre une paroi de fond m du boîtier no et les organes de stockage 2o d’énergie électrique. Autrement dit, on comprend que la couche de matériau élastiquement déformable 132 est au contact à la fois du boîtier no, et plus particulièrement de la paroi de fond m de ce boîtier no, et des organes de stockage r2o.

L’élasticité de l’échangeur de chaleur 130 liée à sa conception en microfibres 131 et en matériau élastiquement déformable 132 lui permet de s’adapter parfaitement aux formes, parfois irrégulières, des cellules de stockage 2o d’énergie électrique et du boîtier no, de sorte qu’une surface de contact entre cet échangeur de chaleur 130 et les organes de stockage 120 d’énergie électrique est maximale.

Selon un deuxième exemple de réalisation illustré par la figure 2, la couche de matériau élastiquement déformable 132 comprend au moins une première sous- couche 133 et au moins une deuxième sous-couche 134 entre lesquelles est interposé le réseau de microfibres 131. Selon l’exemple illustré, la première sous- couche 133 est plus particulièrement interposée entre les organes de stockage 120 et le réseau de microfibres 131 et la deuxième sous-couche 134 est quant à elle interposée entre le réseau de microfibres 131 et la paroi de fond 111 du boîtier 110.

Par exemple, la première sous-couche 133 et la deuxième sous-couche 134 de matériau élastiquement déformable 132 peuvent être injectées indépendamment l’une de l’autre puis respectivement pressées et collées sur le réseau de microfibres 131. A cet effet, la première sous-couche 133 et/ou la deuxième sous-couche 134 de matériau élastiquement déformable 132 peuvent comprendre, chacune, une bande adhésive - non représentée ici. On comprend que ces bandes adhésives sont alors adaptées pour être collées sur le réseau de microfibres. Il est entendu qu’il ne s’agit que d’un exemple non limitant de la présente invention et que tout autre moyen de maintien de la première sous-couche 133 et de la deuxième sous-couche 134 autour du réseau de microfibres 131 est envisageable sans sortir du contexte de la présente invention.

Selon l’un quelconque des premier ou deuxième exemples de réalisation de la présente invention, la couche de matériau élastiquement déformable 132 peut en outre comprendre au moins une portion thermiquement conductrice et/ou une portion thermiquement isolante. Par exemple, la portion thermiquement conductrice de la couche de matériau élastiquement déformable 132 peut être agencée au contact des organes de stockage 120 d’énergie électrique tandis que la portion thermiquement isolante de la couche de matériau élastiquement déformable 132 peut, quant à elle, être agencée entre la paroi de fond 111 du boîtier 110 et le réseau de microfibres 131. En l’espèce, la portion thermiquement conductrice permet avantageusement d’améliorer l’échange de chaleur qui s’opère entre les organes de stockage 120 d’énergie électrique et le fluide caloporteur qui circule dans les microfibres 131 formant le réseau de microfibres 131. La portion thermiquement isolante permet quant à elle de limiter les déperditions de chaleur que l’on peut autrement observer, c’est-à-dire qu’il permet d’éviter que des calories issues du boîtier 110 ne soient captées par le fluide caloporteur, et ainsi d’éviter que l’efficacité de l’échange de chaleur entre ce fluide caloporteur et les organes de stockage 120 d’énergie électrique ne soit réduite. Avantageusement, la portion thermiquement isolante permet en outre d’éviter que des calories présentes dans l’environnement du boîtier 110 n’entrent dans le boîtier 110 et ne soient captées par les organes de stockage 120 d’énergie électrique, ce qui complexifierait le traitement thermique de ces organes de stockage 120. Autrement dit, on comprend que la portion thermiquement conductrice et la portion thermiquement isolante de la couche de matériau élastiquement déformable 132 permettent, d’une part, d’améliorer l’échange de chaleur qui s’opère entre le fluide caloporteur qui circule dans les microfibres et les organes de stockage 120 et, d’autre part, de limiter les échanges de chaleur qui pourraient autrement s’opérer entre les organes de stockage 120 et l’environnement extérieur au boîtier, permettant ainsi un échange de chaleur contrôlé.

Par exemple, la portion thermiquement conductrice peut comprendre le matériau élastiquement déformable auquel est mélangé un matériau thermiquement conducteur tel que de la céramique, un matériau métallique, ou un matériau en fibres de carbone. Il est entendu qu’il ne s’agit que d’exemples de réalisation et que tout autre matériau thermiquement conducteur peut être utilisé sans sortir du contexte de la présente invention.

Dans le cas du premier exemple de réalisation illustré sur la figure 1, la couche de matériau élastiquement déformable 132 peut présenter des propriétés d’isolation thermique variables au fur et à mesure de l’éloignement des organes de stockage 120 à traiter. Par exemple, on pourra prévoir qu’une concentration de matériau thermiquement isolant soit décroissante verticalement, c’est-à-dire le long d’une droite parallèle à l’axe vertical V du trièdre illustré, depuis une première face 150 de la couche de matériau élastiquement déformable 132 tournée vers la paroi de fond ni du boîtier no, en direction d’une deuxième face ₁ 5 ₁ de la couche de matériau élastiquement déformable ₁ 3 ₂ tournée vers les organes de stockage ₁₂₀ et/ou qu’une concentration de matériau thermiquement conducteur soit quant à elle croissante verticalement depuis la première face ₁ 5 ₀ de la couche de matériau élastiquement déformable ₁ 3 ₂ vers la deuxième face ₁ 5 ₁ de cette couche de matériau élastiquement déformable ₁ 3 ₂ .

Dans le cas du deuxième exemple de réalisation illustré sur la figure ₂ , on pourra prévoir que la première sous-couche ₁ 33 de la couche de matériau élastiquement déformable ₁ 3 ₂ présente une composition différente de la deuxième sous-couche ₁ 34 de cette couche de matériau élastiquement déformable ₁ 3 ₂ . Ainsi, la première sous-couche ₁ 33 pourra par exemple comprendre le matériau élastiquement déformable ₁ 3 ₂ auquel aura été ajouté le matériau thermiquement conducteur tandis que la deuxième sous-couche ₁ 34 pourra quant à elle comprendre le matériau élastiquement déformable ₁ 3 ₂ auquel aura été ajouté le matériau thermiquement isolant.

Il est entendu que toute combinaison des caractéristiques qui viennent d’être décrites est envisageable sans sortir du contexte de la présente invention. On pourra par exemple prévoir que la couche de matériau élastiquement déformable qui entoure, au moins partiellement, le réseau de microfibres comprenne le matériau déformable et/ou une portion thermiquement conductrice et/ou une portion thermiquement isolante sans sortir du contexte de la présente invention.

Selon un troisième exemple de réalisation de la présente invention illustré sur la figure 3, le réseau de microfibres ₁ 3 ₁ n’est que partiellement entouré de la couche de matériau élastiquement déformable ₁ 3 ₂ . Comme précédemment, chaque organe de stockage ₁₂₀ est au contact de l’échangeur thermique ₁ 3 ₀ , mais en étant dans ce cas directement au contact du réseau de microfibres ₁ 3 ₁ . Tel qu’illustré, la couche de matériau élastiquement déformable ₁ 3 ₂ est interposée entre ce réseau de microfibres ₁ 3 ₁ et la paroi de fond ₁₁₁ du boîtier ₁₁₀ .

Optionnellement, selon ce troisième exemple de réalisation, la couche de matériau élastiquement déformable 132 peut comprendre une portion thermiquement isolante telle que décrite ci-dessus.

Tel que précédemment évoqué, l’utilisation d’une couche de matériau élastiquement déformable 132 permet d’absorber les rugosités de surface du dispositif de stockage 100, c’est-à-dire les éventuelles irrégularités qui peuvent être présentes en surface du boîtier 110 ou des organes de stockage 120 eux-mêmes, de sorte qu’une surface de contact, que ce contact soit direct comme c’est par exemple le cas pour le troisième exemple de réalisation, ou indirect comme c’est par exemple le cas pour les premier et deuxième exemples de réalisation, soit maximale. On comprend en effet qu’en maximisant cette surface de contact, une surface d’échange de chaleur entre le fluide caloporteur qui circule dans les microfibres et les organes de stockage 120 est également maximale, optimisant ainsi l’échange de chaleur qui s’opère entre ce fluide caloporteur et ces organes de stockage 120. Autrement dit, l’utilisation de cette couche de matériau élastiquement déformable 132, en combinaison avec le réseau de microfibres 131, dans la conception de l’échangeur de chaleur 130 permet d’améliorer les capacités de traitement thermique de cet échangeur de chaleur 130 par rapport aux échangeurs de chaleur actuellement utilisés.

La figure 4 illustre, vu de dessus, un échangeur de chaleur 130 selon un exemple de réalisation de l’invention, dans lequel la couche de matériau élastiquement déformable 132 est représenté en transparence afin de rendre visible le réseau de microfibres 131 d’un tel échangeur de chaleur 130. Dans sa généralité, le réseau de microfibres 131 comprend au moins une boîte collectrice d’entrée 140 configurée pour répartir le fluide caloporteur dans les microfibres 131 du réseau de microfibres 131 et au moins une boîte collectrice de sortie 141 configurée pour collecter le fluide caloporteur une fois l’échange de chaleur opéré. Selon différents modes de réalisation de la présente invention, l’échangeur de chaleur 130 peut comprendre un réseau de microfibres formés par un ou plusieurs faisceaux de microfibres, alimentés, respectivement, par une ou plusieurs boîte(s) collectrice (s). Le réseau de microfibres peut ainsi par exemple comprendre un unique faisceau de microfibres alimenté par une unique boîte collectrice, une pluralité de faisceaux de microfibres alimentés par une unique boîte collectrice ou encore une pluralité de faisceaux de microfibres alimentés par autant de boîtes collectrices. On entend par « alimenté par une unique boîte collectrice », le fait que l’échangeur de chaleur concerné comprend une unique boîte collectrice d’entrée et une unique boîte collectrice de sortie. De façon analogue, on entend par « alimenté par autant de boîtes collectrices que de faisceaux de microfibres », le fait que l’échangeur de chaleur concerné comprend une pluralité de boîtes collectrices d’entrée, chacune dédiée à la répartition du fluide caloporteur dans l’un des faisceaux de microfibres et une pluralité de boîte collectrices de sorties, chacune dédiée à la collecte du fluide caloporteur issu de l’un des faisceaux de microfibres. Avantageusement, le regroupement du réseau de microfibres en un unique faisceau améliore sa résistance mécanique tandis que la répartition de ce réseau de microfibres en plusieurs faisceaux permet une gestion plus précise de l’échange de chaleur qui s’opère entre le fluide caloporteur qui circule dans ces microfibres et les organes de stockage d’énergie électrique. Par exemple, l’utilisation d’au moins deux faisceaux de microfibres pour former le réseau permet d’obtenir au moins deux circuits dans lesquels circulent au moins deux fluides différents qui présentent des propriétés de transfert de chaleur différentes.

La figure 4 illustre une configuration de l’échangeur de chaleur 130 selon l’invention, selon laquelle le réseau de microfibres 131 comprend un premier faisceau 135 de microfibres et un deuxième faisceau 136 de microfibres, les microfibres 131 formant le premier faisceau 135 étant distinctes des microfibres 131 formant le deuxième faisceau 136. Selon la représentation de la figure 4, les traits pleins représentent le premier faisceau 135 de microfibres 131 et les traits pointillés représentent le deuxième faisceau 136 de microfibres 131. Tel que représenté, les microfibres 131 formant le premier faisceau 135 s’étendent entre une première boîte collectrice d’entrée 142 et une première boîte collectrice de sortie 143 et les microfibres 131 formant le deuxième faisceau 136 s’étendent quant à elles entre une deuxième boîte collectrice d’entrée 144 et une deuxième boîte collectrice de sortie 145. Autrement dit, le réseau de microfibres 131 de l’échangeur de chaleur 130 tel qu’illustré sur la figure 4 comprend un premier circuit formé par le premier faisceau 135 de microfibres et un deuxième circuit formé par le deuxième faisceau 136 de microfibres, le fluide caloporteur circulant dans le premier circuit pouvant être distinct du fluide caloporteur qui circule dans le deuxième circuit. Tel que plus amplement décrit ci-dessous, une telle répartition des microfibres 131 permet d’améliorer la gestion de l’échange de chaleur qui s’opère entre ce fluide caloporteur et les organes de stockage d’énergie électrique.

La figure 5 illustre une mise en application, selon le premier exemple de réalisation illustré sur la figure 1, de l’échangeur de chaleur 130 illustré et décrit en référence à la figure 4. Tel qu’évoqué ci-dessus, le réseau de microfibres 131 selon cet exemple de réalisation particulier comprend le premier faisceau 135 de microfibres 131 - représenté en traits pleins - et le deuxième faisceau 136 de microfibres 131 - représenté en traits discontinus -, ces deux faisceaux 135, 136 étant distincts et alimentés indépendamment l’un de l’autre. Tel que schématiquement représenté, selon cette mise en application de l’échangeur de chaleur illustré sur la figure 4, la couche de matériau élastiquement déformable 132 peut comprendre au moins un élément chauffant 137. Cet élément chauffant 137, qui peut par exemple prendre la forme d’une bande chauffante, est avantageusement agencé à proximité de l’un des deux faisceaux de microfibres. Par exemple, cet élément chauffant 137 peut être agencé à proximité du premier faisceau 135 de microfibres 131, c’est-à-dire plus près de ce premier faisceau 135 de microfibres 131 que du deuxième faisceau 136 de microfibres 131. De la sorte, le premier faisceau 135 de microfibres 131 forme un premier circuit chaud et le deuxième faisceau 136 de microfibres 131 forme un deuxième circuit froid, c’est-à-dire que le fluide caloporteur qui circule dans le premier circuit présente une température moyenne supérieure au fluide caloporteur qui circule dans le deuxième circuit. Ces différences de température entre les deux circuits permettent avantageusement un traitement thermique des organes de stockage de l’énergie électrique plus précis qu’une gestion à un unique circuit. Par exemple, on pourra prévoir de faire chauffer le fluide qui circule dans le premier faisceau 135 de microfibres 131 afin que ce fluide caloporteur puisse transmettre les calories ainsi captées aux organes de stockage 120 et faciliter leur démarrage tandis que le fluide caloporteur qui circule dans le deuxième faisceau 136 de microfibres 131 est maintenu froid, par exemple grâce à un circuit de refroidissement dont ce deuxième faisceau 136 fait partie, de sorte à ce qu’il soit capable de capter des calories issues de ces organes de stockage 120, par exemple en cours de fonctionnement, ou pendant une phase de charge de ces organes de stockage 120, c’est-à-dire une phase au cours de laquelle ils emmagasinent de l’énergie.

Il est entendu qu’il ne s’agit que d’un exemple d’application et que l’élément chauffant pourrait être intégré à l’un quelconque des exemples de réalisation illustrés et décrits dans le présent document sans sortir du contexte de la présente invention, tout comme l’échangeur de chaleur à plusieurs faisceaux illustrés sur la figure 4.

Il est entendu que bien que les faisceaux de microfibres soient représentés, sur la figure 5, dans un agencement en quinconce, cette architecture n’est pas limitative de la présente invention.

Les figures 6 à 8 illustrent quant à elles, schématiquement et vues en perspective, une première, une deuxième et une troisième configurations d’un dispositif de stockage d’énergie électrique selon un aspect de l’invention, équipé d’un échangeur de chaleur 130 tel que précédemment évoqué. Sur ces figures, le dispositif de stockage d’énergie électrique est représenté sans le boîtier, c’est-à-dire qu’elles rendent uniquement visible les organes de stockage 120 d’énergie électrique et au moins un échangeur de chaleur 130 selon un aspect de l’invention. Selon l’une quelconque de ces configurations, les organes de stockage 120 sont agencés en parallèle les uns des autres, perpendiculairement à une direction d’empilement transversale D, c’est-à-dire une direction parallèle à l’axe transversal T.

Selon la première configuration illustrée sur la figure 6, le dispositif de stockage comprend plusieurs échangeurs de chaleur 130 selon l’invention, agencés en parallèle les uns des autres le long de la direction d’empilement transversale D, et répartis entre les organes de stockage 120. Plus particulièrement, chaque échangeur de chaleur 130 est interposé entre deux organes de stockage 120 successifs, à l’exception des deux échangeurs de chaleur 130 agencés aux extrémités transversales de l’empilement des organes de stockage 120. Selon l’exemple illustré sur cette figure 6, le dispositif de stockage comprend cinq organes de stockage 120 et six échangeurs de chaleur 130, quatre de ces échangeurs de chaleur 130 étant interposés entre deux organes de stockage 120 successifs et deux d’entre eux étant répartis aux deux extrémités transversales de l’alignement d’organes de stockage 120. Ainsi, les deux échangeurs de chaleur 130 agencés aux extrémités transversales sont respectivement dédiés au traitement thermique de l’un des organes de stockage 120 tandis que les quatre autres échangeurs de chaleur 130 sont respectivement dédiés au traitement thermique de deux organes de stockage 120 successifs. Tel que précédemment évoqué, chaque échangeur de chaleur 130 comprend une boîte collectrice d’entrée 140 et une boîte collectrice de sortie 141, l’orientation de la perspective rendant ici uniquement visible une des boîtes collectrices de sortie.

La deuxième configuration illustrée sur la figure 7 diffère de la première configuration qui vient d’être décrite en ce que les échangeurs de chaleur 130 comprennent une boîte collectrice d’entrée 140 commune et une boîte collectrice de sortie 141 commune également. Autrement dit, la boîte collectrice d’entrée 140 illustrée sur la figure 7 est configurée pour répartir le fluide caloporteur dans l’ensemble des échangeurs de chaleur 130 et la boîte collectrice de sortie 141 illustrée sur cette figure est configurée pour collecter le fluide caloporteur issu de l’ensemble de ces échangeurs de chaleur 130. Ainsi, selon l’exemple illustré, chaque échangeur de chaleur 130 comprend au moins le réseau de microfibres 131 entouré, au moins partiellement, de la couche de matériau élastiquement déformable 132. De façon similaire à ce qui vient d’être décrit en référence à la figure 6, les échangeurs de chaleur 130 sont répartis entre les organes de stockage 120 successifs. La troisième configuration illustrée sur la figure 8 diffère de la première et de la deuxième configuration qui viennent d’être décrites en que la multiplicité d’échangeurs de chaleur 130 est remplacée par un unique échangeur de chaleur 130 qui serpente entre les organes de stockage 120. Ainsi, tel que représenté, l’échangeur de chaleur 130 présente une pluralité de plis 138 qui entourent, partiellement, les organes de stockage 120. Selon cette troisième configuration, l’échangeur de chaleur 120 comprend une unique boîte collectrice, c’est-à-dire une boîte collectrice d’entrée 140 et une boîte collectrice de sortie - non visible sur la figure 8. Une telle configuration est notamment permise grâce aux matériaux utilisés pour la conception de cet unique échangeur de chaleur 130, à savoir un réseau de microfibres entouré, au moins en partie, de la couche de matériau élastiquement déformable 132. Tel que précédemment évoqué, le matériau et les dimensions des microfibres utilisées pour former le réseau de microfibres leur confèrent une certaine élasticité, c’est-à-dire que ces microfibres peuvent être déformées, pliées, sans que leur intégrité ne soit impactée. Il en va de même pour la couche de matériau élastiquement déformable 132. La combinaison de ces deux matériaux permet ainsi de conformer le(s) échangeur(s) de chaleur selon différentes configurations, de sorte à adapter ce(s) échangeur(s) de chaleur au(x) composant(s) qu’il est(sont) destiné à traiter thermiquement.

On comprend de ce qui précède que la présente invention propose ainsi un échangeur de chaleur qui permet de maximiser une surface de contact entre le fluide caloporteur qui circule dans cet échangeur de chaleur et les éléments destinés à être traités thermiquement par cet échangeur de chaleur, notamment grâce à la présence de microfibres incluses, au moins partiellement, dans un matériau élastiquement déformable.

La présente invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici, et elle s’étend également à tout moyen et configuration équivalent ainsi qu’à toute combinaison techniquement opérante de tels moyens. Ces moyens et configurations pourront être modifiés sans nuire à l’invention dans la mesure où ils remplissent les fonctionnalités décrites dans le présent document.