STOCKEUR CORRESPONDANT

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION.

La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication de stockeurs d'énergie électrique tels que des condensateurs ou des accumulateurs, et notamment à un procédé de fabrication du type de ceux ou au moins une cellule du stockeur est noyée dans une résine pour les applications à l'automobile.

L'invention concerne également un tel stockeur.

ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION.

Les véhicules automobiles à moteur thermique comportent classiquement un réseau électrique de bord comprenant une batterie, généralement de 12 V, destiné à alimenter en énergie électrique les divers équipements, notamment un démarreur, indispensable pour assurer le démarrage du moteur thermique. Après le démarrage, un alternateur accouplé au moteur thermique assure la charge de la batterie.

De nos jours, des considérations écologiques ont conduit au développement de véhicules automobiles mettant en œuvre des technologies dites "micro-hybrid", "mild-hybrid" ou "full-hybrid" dans lesquelles le stockeur d'énergie récupère de plus l'énergie au freinage, apporte un supplément de puissance et de couple au moteur thermique ou fournit seul l'énergie nécessaire à la propulsion du véhicule.

Pour satisfaire aux niveaux de puissance et d'énergie requis pour assurer ces nouvelles fonctions, il est le plus souvent nécessaire de créer des stockeurs comprenant plusieurs cellules disposées en série et/ou en parallèle à l'intérieur d'une enveloppe.

Cette enveloppe permet de solidariser et de protéger les cellules, et permet également la dissipation de la chaleur produite par les cycles de charge et de décharge du stockeur.

Les stockeurs d'énergie sont très sollicités dans le cadre des systèmes hybrides et/ ou électriques. Dans certains modes de réalisation, on peut avoir à dissiper une puissance allant jusqu'à 200 W. II est préférable que le système de refroidissement soit "passif et à air, plutôt qu'actif et à circulation d'eau. En effet ce dernier système nécessite une boucle froide et son implantation dans un véhicule est très contraignante.

La demande de brevet FR2924857 décrit un stockeur d'énergie électrique comprenant plusieurs condensateurs de grande capacité du type EDLC (acronyme de l'anglais "Electrochemical Double Layer Capacitor", c'est-à-dire "condensateur électrochimique à double couche"), connus sous le nom d'ultracapacités, avec un tel refroidissement passif.

Les cellules EDLC sont noyées, au moins en partie, par une résine thermoconductrice et électriquement isolante dans un bac dont la paroi est munie extérieurement d'ailettes, afin d'accroître la surface d'échange thermique avec l'air ambiant.

Le bac est réalisé en une seule pièce en aluminium, ou en alliage d'aluminium, par moulage.

Les ultracapacités sont de la forme générale d'un cylindre allongé, et sont agencées dans le bac de telle manière que leurs axes soient parallèles à l'axe de symétrie du bac. Il en résulte que des ultracapacités d'un modèle présentant une hauteur importante par rapport au diamètre nécessitent un bac profond.

Or, l'angle de dépouille, indispensable pour la réalisation d'un bac moulé, ne permet pas de conserver une distance constante entre les cellules et la paroi intérieure du bac. Il en résulte une résistance thermique variable entre le haut du bac et le fond. Cet inconvénient, préjudiciable à la tenue thermique des cellules, est d'autant plus accentué que le bac est plus profond.

La réalisation des ailettes par moulage est de plus complexe, et nécessite l'utilisation de tiroirs, ce qui conduit à des outillages onéreux.

Il existe donc un besoin pour un procédé de fabrication d'un stockeur d'énergie électrique ayant une structure du type décrit ci-dessus qui ne présenterait pas ces inconvénients. DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION.

La présente invention vise à satisfaire ce besoin.

Elle concerne, de manière générale, un procédé de fabrication d'un stockeur d'énergie électrique de véhicule automobile du type de ceux consistant à

- produire un bac en matériau thermiquement conducteur présentant une paroi munie extérieurement d'ailettes longitudinales; - agencer dans ce bac au moins une cellule de stockage d'énergie électrique;

- remplir ce bac d'une résine thermoconductrice et électriquement isolante.

Conformément à l'invention :

- l'on forme la paroi par extrusion;

- le bac est conçu de manière à présenter un axe de symétrie ou au moins un plan de symétrie axial;

- on produit un profilé extrudé présentant sensiblement une section droite identique à une demi section droite du bac et chacun des bords longitudinaux opposés du profilé extrudé présentant en coupe transversale une forme complémentaire l'une de l'autre;

- on segmente le profilé extrudé à une longueur sensiblement égale à une profondeur du bac;

- on réalise la paroi en assemblant deux des segments obtenus, les bords longitudinaux opposés de forme complémentaire du profilé extrudé autorisant l'assemblage bord à bord de deux des segments.

De préférence, on réalise cette paroi par segmentation d'un profilé extrudé creux à une longueur sensiblement égale à une profondeur du bac.

Alternativement, on segmente avantageusement au moins un profilé extrudé à une longueur sensiblement égale à une profondeur du bac, et on réalise cette paroi en assemblant les segments obtenus.

Dans le procédé de fabrication d'un stockeur d'énergie électrique de véhicule automobile selon l'invention, on réalise fort avantageusement ce bac en associant en outre à cette paroi formée par extrusion un capot formant fond.

L'invention concerne également, un stockeur d'énergie électrique du type de ceux comprenant au moins une cellule de stockage d'énergie électrique noyée, au moins en partie, par une résine thermoconductrice et électriquement isolante dans un bac en matériau thermoconducteur présentant une paroi munie extérieurement d'ailettes.

Conformément à l'invention, la paroi du bac est constituée d'un segment au moins d'un profilé extrudé et la paroi est formée de deux segments identiques de ce profilé extrudé assemblés le long de génératrices.

La paroi du stockeur selon l'invention comprend avantageusement au moins un canal interne longitudinal.

De préférence, le profilé extrudé utilisé est constitué d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium. La cellule de stockage d'énergie électrique du stockeur selon l'invention est préférentiellement un condensateur de grande capacité de type EDLC.

Ces quelques spécifications essentielles auront rendu évidents pour l'homme de métier les avantages apportés par le procédé de fabrication d'un stockeur d'énergie électrique selon l'invention, et le stockeur ainsi fabriqué.

Les spécifications détaillées de l'invention sont données dans la description qui suit en liaison avec les dessins ci-annexés. Il est à noter que ces dessins n'ont d'autre but que d'illustrer le texte de la description et ne constituent en aucune sorte une limitation de la portée de l'invention.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS.

Les Figures 1a et 1 b sont des respectivement une vue de dessus et une coupe verticale schématique d'un stockeur d'énergie électrique connu de l'état de la technique, donc le bac est réalisé par moulage.

La Figure 2 montre la paroi du bac du stockeur d'énergie électrique selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention.

La Figure 3 montre la paroi du bac du stockeur d'énergie électrique selon un second mode de réalisation préféré de l'invention.

La Figure 4 est une vue partielle du stockeur d'énergie électrique ouvert, selon le second mode de réalisation préféré de l'invention.

La Figure 5 est une vue complète du stockeur d'énergie électrique selon le second mode de réalisation préféré de l'invention.

DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES DE L'INVENTION.

Les stockeurs du type concerné par l'invention sont connus de l'état de la technique. Un exemple d'un tel stockeur est montré sur la Figure 1.

Ce stockeur d'énergie électrique 1 comporte un bac de la forme générale d'un parallélépipède rectangle en aluminium. Dans le but d'assurer une bonne diffusion thermique, la paroi 2 du bac comporte extérieurement des ailettes 3 de refroidissement.

A l'intérieur du bac est agencée une pluralité de cellules 4 de forme générale allongée et cylindrique, dont les axes sont parallèles à l'axe de symétrie du bac.

Dans cet exemple, les cellules 4 sont des ultracapacités de type EDLC dont les bornes électriques 5 sont reliées selon un schéma série/ parallèle, adapté à la tension et la capacité requises, par un circuit imprimé 6. Les cellules 4 sont isolées électriquement entre elles et isolées de la paroi 2 du bac par une résine 7 thermoconductrice et électriquement isolante. Cette résine

7 est insérée au cours du processus de fabrication du stockeur d'énergie électrique 1 après que les cellules 4 aient été agencées à l'intérieur du bac.

Comme le montre bien la Figure 1 b (qui est une coupe verticale selon un plan AA indiqué sur la Figure 1a), les cellules 4 sont noyées en partie dans la résine 7.

La paroi 2 présente intérieurement une forme ondulée adaptée à la forme cylindrique des cellules 4 de manière à réduire la distance entre ces cellules 4 et la paroi du bac 2, et à diminuer ainsi la résistance thermique entre les cellules 4 et les ailettes 3 de refroidissement.

Dans cet exemple connu de l'état de la technique, le bac 2 est réalisé en une seule pièce par moulage par injection.

Il est bien connu de l'homme de métier, que, dans cette technique de fabrication, il faut impérativement veiller à ce que les pièces injectées ne restent pas coincées dans les coquilles ou sur les noyaux. Les surfaces importantes ne sont donc pas parallèles à la direction d'extraction, mais en diffèrent d'un petit angle, dit "angle de dépouille".

Comme le montre bien la Figure 1 b, si une première distance d1 entre une cellule 4 et la paroi 2 du bac est minimale pour une partie de la cellule 4 proche du fond 8 du bac, une seconde distance d2 pour une autre partie de la cellule 4 dans la partie supérieure du bac est nécessairement supérieure à d1 , voire très supérieure.

Il en résulte des différences de résistances thermiques qui sont préjudiciable à la tenue thermique de la cellule 4, ainsi que cela a déjà été indiqué en préambule.

Ce procédé de fabrication du bac 2, 8 par moulage par injection comporte donc des inconvénients qui sont d'autant plus importants que les cellules 4 sont plus hautes, ce qui est généralement le cas à mesure que leur capacité croît.

Dans le procédé de fabrication du stockeur d'énergie électrique 1 selon l'invention, la paroi 2 du bac 2, 8 est formée par extrusion.

Comme le montre la Figure 2, correspondant à un premier mode de réalisation préféré de l'invention, on utilise un premier segment 9 d'un premier profilé extrudé creux dont une première section droite correspond à celle du bac 2,

8 du stockeur 1 . Un tel premier segment est obtenu par segmentation du premier profilé 9 fabriqué en continu, par exemple par une scie agencée en ligne à la sortie de l'extrudeur.

La longueur L de ce premier segment 9 est sensiblement égale à la profondeur P du bac 2, 8.

Ce premier profilé extrudé 9 comporte extérieurement des ailettes 3 longitudinales, de hauteur et en nombre quelconque, vu la facilité de réalisation par extrusion, contrairement à un procédé de fabrication par moulage.

Dans le but de réduire les coûts de l'outillage et le risque d'effondrement de la matière en sortie de filière pour un premier profilé 9 qui présenterait une hauteur H importante, le procédé selon l'invention tire profit des symétries présentées par le bac 2, 8 du stockeur 1 .

La Figure 2 montre bien que le premier profilé 9 présente un axe de symétrie XX'. De la sorte, la première section droite présente un centre de symétrie.

Le premier profilé 9 peut donc être considéré comme l'association de deux seconds profilés extrudés 10 ouverts dont une seconde section est sensiblement identique à une demi-section du premier profilé extrudé 9.

La Figure 3 montre bien comment deux seconds segments 10 du second profilé extrudé peuvent être associés pour former la paroi 2 du bac 2, 8 du stockeur 1 .

Dans ce second mode de réalisation préféré, la filière est moins haute et moins complexe, et le tonnage de la presse d'injection requise est plus faible que dans le premier mode de réalisation préféré. Du fait que le second profilé soit ouvert et que sa hauteur soit plus faible, le risque d'effondrement de la matière est plus faible et il y a moins de rebut. Les coûts de production sont donc globalement plus réduits.

Les bords opposés 1 1 , 12 du second profilé présentent en coupe transversale une forme complémentaire l'une de l'autre de façon à permettre l'assemblage bord à bord des deux seconds segments 10.

On notera que cet assemblage, qui nécessite une rotation de 180° de l'un des seconds segments 10 en sortie de la ligne d'extrusion, est possible à condition que le bac 2, 8 du stockeur 1 ait été conçu de manière à présenter un axe de symétrie (dans le sens de la profondeur P). La paroi 2 du bac 2, 8 ayant été produite de la manière décrite ci-dessus, la fabrication du stockeur 1 est complétée par la mise en place des cellules 4 et du fond 8, comme le montre la Figure 4, avant insertion de la résine 7.

Le produit final est le stockeur d'énergie électrique 1 montré sur la Figure 5. On notera que la paroi 2 comprend des canaux internes longitudinaux 13 qui contribuent à l'allégement de la structure sans compromettre sa rigidité.

De tels canaux 13, sont avantageusement partie, en variante, d'un circuit de refroidissement actif par un fluide caloporteur.

La fabrication d'une paroi présentant ces canaux 13 n'est évidemment possible que par le procédé de fabrication selon l'invention à partir de profilés extrudés 9, 10 spécifiques, à l'exclusion du procédé de moulage connu de l'état de la technique.

Comme il va de soi l'invention ne se limite pas aux seuls modes d'exécution préférentiels décrits ci-dessus. Une description analogue pourrait porter sur la fabrication d'un bac 2, 8 à partir d'un nombre de profilés 9, 10 supérieur à deux, notamment quatre, qui exploiterait toutes les symétries du bac 2, 8, notamment les symétries par rapport à deux plans longitudinaux orthogonaux.

L'invention embrasse donc toutes les variantes possibles de réalisation dans la mesure où ces variantes restent dans le cadre défini par les revendications ci-après.