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Title:
THERMAL CONDITIONING SYSTEM FOR A MOTOR VEHICLE, USING A BATTERY PACK THERMAL MANAGEMENT DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/154249
Kind Code:
A1
Abstract:
A thermal conditioning system for a motor vehicle comprising: - a first air conditioning circuit in which a coolant flows, - a second circuit for the thermal regulation of at least one electrical energy storage element (150), comprising a thermal management device (100) in thermal contact with the at least one electrical energy storage element (150), which thermal management device (100) comprises at least one flow channel for a heat transfer fluid suitable for exchanging heat with the at least one electrical energy storage element (150), the ends of which channel lead, respectively, into a heat transfer fluid intake manifold (120) and a heat transfer fluid discharge manifold (140); the second thermal regulation circuit communicates with the first air conditioning circuit such that heat exchange can take place between the heat transfer fluid and the coolant in order to cool, for instance, the at least one electrical energy storage element (150). According to the invention, the heat transfer fluid intake manifold (120) of the thermal management device (100) comprises a first conduit (130) through which the coolant of the first air conditioning circuit flows.

Inventors:
DENOUAL, Christophe (Lieu dit le Pré SecCS, 72210 La Suze Sur Sarthe, 72210, FR)
Application Number:
FR2018/050432
Publication Date:
August 30, 2018
Filing Date:
February 23, 2018
Export Citation:
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Assignee:
VALEO SYSTEMES THERMIQUES (ZA l'Agiot, 8 rue Louis Lorman, CS 80517 La Verriere Le Mesnil Saint Denis Cedex, 78322, FR)
International Classes:
H01M10/625; F28F9/02; H01M10/613; H01M10/6556; H01M10/6568; H01M10/663; F28D21/00; H01M10/6555; H01M10/6557
Domestic Patent References:
WO2010062553A12010-06-03
Foreign References:
EP1239256A12002-09-11
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
TRAN, Chi-Hai (Valeo Systemes Thermiques, ZA L'Agiot,8 rue Louis Lorman, CS 80517 La Verrière Le Mesnil Saint-denis Cedex, 78322, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Système de conditionnement thermique d'un véhicule automobile comprenant :

- un premier circuit de climatisation dans lequel circule un fluide réfrigérant,

- un deuxième circuit de régulation thermique d'au moins un élément de stockage d'énergie électrique (150), comprenant un dispositif de gestion thermique (100) disposé en contact thermique avec ledit au moins un élément de stockage d'énergie électrique (150), ledit dispositif de gestion thermique (100) comprenant au moins un canal de circulation d'un fluide caloporteur apte à échanger thermiquement avec ledit au moins un élément de stockage d'énergie électrique (150) et dont les extrémités pénètrent dans un collecteur d'admission (120) du fluide caloporteur et un collecteur d'évacuation (140) du fluide caloporteur respectivement,

le deuxième circuit de régulation thermique étant en relation avec le premier circuit de climatisation de façon à permettre un échange thermique entre le fluide caloporteur et le fluide réfrigérant, par exemple destiné au refroidissement dudit au moins un élément de stockage d'énergie électrique (150),

caractérisé en ce que le collecteur d'admission (120) de fluide caloporteur du dispositif de gestion thermique (100) comprend un premier conduit (130) de passage du fluide réfrigérant du premier circuit de climatisation. 2. Système de conditionnement thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le collecteur d'admission (120) et le collecteur d'évacuation (140) de fluide caloporteur du dispositif de gestion thermique (100) comprennent respectivement un port d'entrée (121) et un port de sortie (141) de fluide caloporteur.

3. Système de conditionnement thermique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le collecteur d'admission (120) comprend une cloison interne (122) délimitant :

- une première chambre (123) dite de refroidissement du fluide caloporteur, dans laquelle le port d'entrée (121) de fluide caloporteur débouche et le premier conduit (130) de fluide réfrigérant s'étend au moins en partie, et

- une deuxième chambre (124) dite d'homogénéisation du fluide caloporteur communiquant fluidiquement avec la première chambre (123) et dans laquelle une extrémité dudit au moins un canal de circulation d'un fluide caloporteur débouche.

4. Système de conditionnement thermique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier conduit (130) de passage du fluide réfrigérant présente une entrée (131) de fluide réfrigérant située à une extrémité dudit collecteur d'admission (120) et une sortie (132) de fluide réfrigérant située à l'extrémité opposée dudit collecteur d'admission (120).

5. Système de conditionnement thermique selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit premier conduit (130) de passage d'un fluide réfrigérant est de forme rectiligne.

6. Système de conditionnement thermique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier conduit (230) de passage du fluide réfrigérant présente une entrée (231) de fluide réfrigérant et une sortie (232) de fluide réfrigérant située à une même extrémité dudit collecteur d'admission

7. Système de conditionnement thermique selon la revendication 6 lorsqu'elle dépend de la revendication 3, caractérisé en ce que ledit premier conduit (230) de passage du fluide réfrigérant a une forme sensiblement en U, une première portion dudit premier conduit (230) s'étendant dans la première chambre (223) et une deuxième portion s'étendant dans la deuxième chambre (224).

8. Système de conditionnement thermique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le collecteur d'évacuation (340) du fluide caloporteur du dispositif de gestion thermique (300) comprend un deuxième conduit (330') de passage du fluide réfrigérant du premier circuit de climatisation communiquant fluidiquement avec le premier conduit (330).

9. Système de conditionnement thermique selon la revendication 8, caractérisé en ce que le premier conduit (330) de passage du fluide réfrigérant présente une entrée (331) de fluide réfrigérant située à une extrémité dudit collecteur d'admission (320) et le deuxième conduit (330') de passage du fluide réfrigérant présente une sortie (332) de fluide réfrigérant située à une extrémité dudit collecteur d'évacuation (340), lesdites entrée et sortie (331, 332) de fluide réfrigérant étant situées sur un même côté dudit dispositif de gestion thermique (300).

10. Système de conditionnement thermique selon la revendication 9, caractérisé en ce que le premier conduit (330) et le deuxième conduit (330') sont reliés par un conduit de raccord (333) situé sur un côté dudit dispositif de gestion thermique (300) opposé aux entrée et sortie (331, 332) de fluide réfrigérant.

11. Système de conditionnement thermique selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit premier conduit (430) de passage du fluide réfrigérant a une forme sensiblement en U, une première portion dudit premier conduit

(430) s'étendant dans la première chambre (423) et une deuxième portion dudit premier conduit (430) s'étendant dans la deuxième chambre (424),

le collecteur d'évacuation (440) du fluide caloporteur du dispositif de gestion thermique (400) comprenant un deuxième conduit (430') de passage du fluide réfrigérant du premier circuit de climatisation communiquant fluidiquement avec le premier conduit (430) et présentant une forme sensiblement en U.

12. Système de conditionnement thermique selon la revendication 11, caractérisé en ce que les extrémités des premier et deuxième conduits (430, 430') de passage du fluide réfrigérant sont reliés deux à deux par un premier et deuxième conduits de raccord (433, 433') s'étendant d'un même côté du dispositif de gestion thermique (400). 13. Système de conditionnement thermique selon la revendication 12, caractérisé en ce que le premier conduit de raccord (433) présente une entrée

(431) de fluide réfrigérant et ledit deuxième conduit de raccord (433') présente une sortie (432) de fluide réfrigérant. 14. Système de conditionnement thermique selon l'une des revendications 6, 7 et 13, caractérisé en ce que l'entrée (231, 431) de fluide réfrigérant et la sortie (232, 432) de fluide réfrigérant sont reliées à un détendeur (206, 406) monté sur le dispositif de gestion thermique (200, 400). 15. Système de conditionnement thermique selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend une pompe (P) pour forcer la circulation du fluide caloporteur dans le deuxième circuit de régulation thermique, ladite pompe (P) étant montée sur le dispositif de gestion thermique (100).

Description:
Système de conditionnement thermique d'un véhicule automobile mettant en œuvre un dispositif de gestion thermique d'un pack-batterie

1. Domaine de l'invention

La présente invention concerne la régulation thermique d'un ensemble d'au moins une batterie.

L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de régulation thermique à fluide caloporteur pour un ensemble d'au moins une batterie dans le domaine des véhicules automobiles à motorisation électrique et/ou hybride.

L'invention concerne, par ailleurs, un système de conditionnement thermique d'un véhicule automobile mettant en œuvre un tel dispositif de régulation thermique.

2. Art antérieur

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 électriques 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 leur fonctionnement, les batteries sont amenées à chauffer et risquent 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.

En effet, la température de la batterie doit rester comprise 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.

Cette régulation de la température de la batterie, et notamment son refroidissement est assuré au moyen d'un fluide caloporteur qui circule dans un dispositif de gestion thermique placé à l'intérieur du boîtier du pack-batterie et constitué d'une plaque d'échange thermique, en contact avec les cellules électriques, de manière à réguler leur température par conduction thermique.

Une plaque d'échange thermique est généralement réalisée en matériau thermo-conducteur et est composée de deux plaques accolées l'une contre l'autre afin de former un ou plusieurs canaux de circulation du fluide caloporteur, dont les extrémités sont reliées respectivement à un collecteur.

Un tel circuit (ou boucle) de régulation thermique 6 des batteries, illustré de façon schématique sur la figure 1, comprend en outre une pompe P pour forcer la circulation du fluide caloporteur à l'intérieur de la plaque d'échange thermique du dispositif de gestion thermique 2.

Le fluide caloporteur peut ainsi absorber de la chaleur émise par les cellules électriques afin de les refroidir et d'évacuer cette chaleur au niveau d'un échangeur thermique 4, situé à l'extérieur du boîtier du pack-batterie.

Le fluide caloporteur peut également, si besoin est, apporter de la chaleur pour réchauffer les cellules électriques.

Pour ce faire, la boucle de régulation thermique 6 comprend un dispositif de chauffage H additionnel, utilisant par exemple des résistances électriques ou des résistances à coefficient de température positif.

Un tel dispositif de chauffage additionnel est essentiel pour réguler la température des cellules électriques, notamment par des températures basses en hiver, où il faut augmenter la température des cellules électriques avant de commencer à les charger.

Par ailleurs, les véhicules sont fréquemment équipés d'une installation de chauffage, ventilation, et/ou climatisation pour réguler thermiquement l'espace intérieur de l'habitacle du véhicule en délivrant un flux d'air intérieur à température désirée.

L'installation de chauffage, ventilation, et/ou climatisation comprend généralement une boucle de climatisation 13 à l'intérieur de laquelle circule un fluide réfrigérant, et plus précisément une boucle principale 14 comprenant un compresseur 16 forçant la circulation de fluide réfrigérant dans cette boucle principale 14 pour qu'il traverse un condenseur 17 avant de traverser un dispositif de détente, ou détendeur, TXVl puis un évaporateur 18 (permettant de refroidir un air destiné à circuler vers l'habitacle du véhicule, avant d'atteindre à nouveau le compresseur 16.

Dans cette boucle principale 14, le fluide réfrigérant réalise ainsi un cycle thermodynamique dans lequel il évacue sa chaleur au niveau du condenseur 17, et dans lequel il capte la chaleur au niveau de l'évaporateur 18.

Dans certains cas, la boucle de régulation thermique 6 des cellules électriques est en relation avec la boucle de climatisation 13, de façon à permettre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur, notamment destiné au refroidissement des cellules électriques.

Le liquide caloporteur du circuit de régulation thermique 6 des cellules électriques peut ainsi être refroidi par circulation dans l'échangeur thermique 4 de type liquide caloporteur/réfrigérant, qui est connecté à la boucle de climatisation 13.

Plus précisément, la boucle principale 14 est reliée à l'échangeur thermique 4 par l'intermédiaire d'une autre boucle de dérivation 21, qui est raccordée à la sortie du condenseur 17 et à l'entrée du compresseur 16.

Cette boucle de dérivation 21 comprend un détendeur TXV 2 que le fluide réfrigérant traverse avant de circuler dans l'échangeur thermique 4 pour ensuite retourner dans la boucle principale en étant réinjecté en entrée du compresseur 16.

Cependant, une telle solution utilisant la boucle de climatisation pour le refroidissement mais nécessitant un dispositif de chauffage additionnel pour le chauffage de la batterie et une pompe, est encombrante et ne satisfait pas aux exigences actuelles du domaine automobile.

En effet, du fait de la perpétuelle augmentation du niveau d'électrification des véhicules hybrides et électriques, il est nécessaire d'augmenter la quantité de cellules de stockage d'énergie électrique.

Or, l'espace alloué à l'intégration de telles cellules électriques est limité, de sorte qu'il est nécessaire d'optimiser l'encombrement du circuit de régulation thermique des cellules électriques.

3. Résumé de l'invention

L'invention propose à cet effet un système de conditionnement thermique d'un véhicule automobile comprenant :

- un premier circuit de climatisation dans lequel circule un fluide réfrigérant,

- un deuxième circuit de régulation thermique d'au moins un élément de stockage d'énergie électrique, comprenant un dispositif de gestion thermique disposé en contact thermique avec ledit au moins un élément de stockage d'énergie électrique, ledit dispositif de gestion thermique comprenant au moins un canal de circulation d'un fluide caloporteur apte à échanger thermiquement avec ledit au moins un élément de stockage d'énergie électrique et dont les extrémités pénètrent dans un collecteur d'admission du fluide caloporteur et un collecteur d'évacuation du fluide caloporteur respectivement,

le deuxième circuit de régulation thermique étant en relation avec le premier circuit de climatisation de façon à permettre un échange thermique entre le fluide caloporteur et le fluide réfrigérant, par exemple destiné au refroidissement dudit au moins un élément de stockage d'énergie électrique,

Selon l'invention, le collecteur d'admission de fluide caloporteur du dispositif de gestion thermique comprend un premier conduit de passage du fluide réfrigérant du premier circuit de climatisation.

La présente invention propose ainsi un nouveau type de dispositif de gestion thermique de cellules électriques qui est mis en œuvre dans une boucle de régulation thermique en relation avec la boucle de climatisation d'un véhicule, de façon à permettre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur, notamment destiné au refroidissement des cellules électriques.

Plus précisément, le dispositif de régulation thermique réalise simultanément les fonctions de gestion thermique des cellules électriques et d'échange thermique entre le fluide caloporteur de la boucle de régulation thermique et le fluide réfrigérant de la boucle de climatisation.

Pour ce faire, un conduit de la boucle de climatisation transportant le fluide réfrigérant passe par le collecteur d'admission du dispositif de régulation thermique des cellules électriques.

Le fluide caloporteur peut ainsi absorber de la chaleur émise par les cellules électriques afin de les refroidir et évacuer cette chaleur, non pas au niveau d'un échangeur thermique additionnel comme cela est décrit dans l'art antérieur, mais au niveau du collecteur d'admission de fluide caloporteur du dispositif de gestion thermique dans lequel le fluide caloporteur est en contact thermique avec le fluide réfrigérant.

En d'autres termes, la boucle de régulation thermique échange thermiquement avec la boucle de climatisation à l'intérieur du dispositif de gestion thermique.

L'approche de l'invention permet donc de réduire, d'une manière générale, l'encombrement et le poids du circuit de régulation thermique des cellules électriques formant la batterie, par la suppression d'un échangeur thermique encombrant et coûteux et par la diminution des connexions fluidiques.

Plus généralement, ceci permet de réduire l'encombrement du système de conditionnement thermique dans le véhicule automobile, de faciliter son installation et de minimiser les risques de non-étanchéité de part la réduction du nombre de connexions fluidiques. Selon un aspect particulier de l'invention, le collecteur d'admission et le collecteur d'évacuation de fluide caloporteur du dispositif de gestion thermique comprennent respectivement un port d'entrée et un port de sortie de fluide caloporteur.

Selon un aspect particulier de l'invention, le collecteur d'admission comprend une cloison interne délimitant :

- une première chambre dite de refroidissement du fluide caloporteur, dans laquelle le port d'entrée de fluide caloporteur débouche et le premier conduit de fluide réfrigérant s'étend au moins en partie, et

- une deuxième chambre dite d'homogénéisation du fluide caloporteur communiquant fluidiquement avec la première chambre et dans laquelle une extrémité dudit au moins un canal de circulation d'un fluide caloporteur débouche.

Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le premier conduit de passage du fluide réfrigérant présente une entrée de fluide réfrigérant située à une extrémité dudit collecteur d'admission et une sortie de fluide réfrigérant située à l'extrémité opposée dudit collecteur d'admission.

Avantageusement, ledit premier conduit de passage d'un fluide réfrigérant est de forme rectiligne.

Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le premier conduit de passage du fluide réfrigérant présente une entrée de fluide réfrigérant et une sortie de fluide réfrigérant située à une même extrémité dudit collecteur d'admission.

Avantageusement, ledit premier conduit de passage du fluide réfrigérant a une forme sensiblement en U, une première portion dudit premier conduit s'étendant dans la première chambre et une deuxième portion s'étendant dans la deuxième chambre.

Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le collecteur d'évacuation du fluide caloporteur du dispositif de gestion thermique comprend un deuxième conduit de passage du fluide réfrigérant du premier circuit de climatisation communiquant fluidiquement avec le premier conduit.

Avantageusement, le premier conduit de passage du fluide réfrigérant présente une entrée de fluide réfrigérant située à une extrémité dudit collecteur d'admission et le deuxième conduit de passage du fluide réfrigérant présente une sortie de fluide réfrigérant située à une extrémité dudit collecteur d'évacuation, lesdites entrée et sortie de fluide réfrigérant étant situées sur un même côté dudit dispositif de gestion thermique.

De façon avantageuse, le premier conduit et le deuxième conduit sont reliés par un conduit de raccord situé sur un côté dudit dispositif de gestion thermique opposé aux entrée et sortie de fluide réfrigérant.

Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, ledit premier conduit de passage du fluide réfrigérant a une forme sensiblement en U, une première portion dudit premier conduit s'étendant dans la première chambre et une deuxième portion dudit premier conduit s'étendant dans la deuxième chambre, le collecteur d'évacuation du fluide caloporteur du dispositif de gestion thermique comprenant un deuxième conduit de passage du fluide réfrigérant du premier circuit de climatisation communiquant fluidiquement avec le premier conduit et présentant une forme sensiblement en U.

Selon un aspect particulier de l'invention, les extrémités des premier et deuxième conduits de passage du fluide réfrigérant sont reliés deux à deux par un premier et deuxième conduits de raccord s'étendant d'un même côté du dispositif de gestion thermique.

Selon un aspect particulier de l'invention, le premier conduit de raccord présente une entrée de fluide réfrigérant et ledit deuxième conduit de raccord présente une sortie de fluide réfrigérant.

Selon un aspect particulier de l'invention, l'entrée de fluide réfrigérant et la sortie de fluide réfrigérant sont reliées à un détendeur monté sur le dispositif de gestion thermique. Selon un aspect particulier de l'invention, le système de conditionnement thermique comprend une pompe pour forcer la circulation du fluide caloporteur dans le deuxième circuit de régulation thermique, ladite pompe étant montée sur le dispositif de gestion thermique.

L'invention concerne également un dispositif de gestion thermique destiné à être mis en œuvre dans un circuit de régulation thermique d'au moins un élément de stockage d'énergie électrique d'un système de conditionnement thermique d'un véhicule automobile, ledit système de conditionnement thermique comprenant en outre un circuit de climatisation dans lequel circule un fluide réfrigérant, ledit dispositif de gestion thermique étant destiné à venir en contact thermique avec ledit au moins un élément de stockage d'énergie électrique, ledit dispositif de gestion thermique comprenant au moins un canal de circulation d'un fluide caloporteur apte à échanger thermiquement avec ledit au moins un élément de stockage d'énergie électrique et dont les extrémités pénètrent dans un collecteur d'admission du fluide caloporteur et un collecteur d'évacuation du fluide caloporteur respectivement, le circuit de régulation thermique étant destiné à être mis en relation avec le circuit de climatisation de façon à permettre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur, par exemple destiné au refroidissement dudit au moins un élément de stockage d'énergie électrique.

Selon l'invention, le collecteur d'admission du fluide caloporteur du dispositif de gestion thermique comprend un premier conduit de passage du fluide réfrigérant destiné à être relié au premier circuit de climatisation.

L'invention propose donc un dispositif de régulation thermique permettant d'améliorer la compacité et l'étanchéité des circuits de régulation thermique, notamment d'une cellule de stockage d'énergie électrique de véhicule automobile.

Pour ce faire, le dispositif de régulation thermique comprend dans une même boite collectrice au moins, une portion du circuit réfrigérant et une portion du circuit de refroidissement, la boite collectrice étant en communication fluidique avec une pluralité de canaux de refroidissement, eux mêmes en contact avec une ou plusieurs cellules de stockage d'énergie électrique.

4. Liste des figures

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de modes de réalisation particuliers, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des figures annexées, à savoir :

la figure 1 est une représentation schématique d'un système de conditionnement thermique d'un véhicule automobile selon l'art antérieur ;

la figure 2 représente de façon schématique un premier mode de réalisation d'un dispositif de gestion thermique selon l'invention ; la figure 3 représente de façon schématique un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de gestion thermique selon l'invention ;

la figure 4 représente de façon schématique un troisième mode de réalisation d'un dispositif de gestion thermique selon l'invention, et

la figure 5 représente de façon schématique un quatrième mode de réalisation d'un dispositif de gestion thermique selon l'invention.

5. Description détaillée de l'invention

Le système de conditionnement thermique d'un véhicule électrique conforme à l'invention comprend un premier circuit, ou boucle, de climatisation et un deuxième circuit de régulation thermique d'une batterie du véhicule. Ce deuxième circuit comprend un dispositif de gestion thermique destiné à réguler la température de plusieurs éléments de stockage d'énergie électrique, appelés cellules électriques, constituant la batterie, soit en réchauffant les cellules, soit en les refroidissant.

Ce dispositif de gestion thermique est disposé avec les cellules électriques dans un boîtier fermé et étanche formant ainsi un pack-batterie.

Contrairement à l'approche de l'art antérieur selon laquelle le liquide caloporteur du circuit de régulation thermique est refroidi par circulation dans un échangeur thermique de type liquide caloporteur/réfrigérant, qui est connecté à la boucle de climatisation et qui est distinct du dispositif de gestion thermique, l'invention prévoit que le liquide caloporteur soit refroidi par le liquide réfrigérant dans le dispositif de gestion thermique des cellules électriques.

Plus précisément, le liquide caloporteur est refroidi par le liquide réfrigérant au niveau du collecteur d'admission de fluide caloporteur du dispositif de gestion thermique, ce collecteur d'admission communiquant avec une plaque d'échange thermique en contact avec la batterie.

Les figures 2 à 5 illustrent différents modes de réalisation du dispositif de gestion thermique de l'invention, les références aux éléments identiques étant incrémentées de cent à chaque changement de mode de réalisation.

La figure 2 illustre un premier mode de réalisation du dispositif de gestion thermique 100 de la batterie d'un véhicule.

Comme illustré sur la figure 2, les échanges thermiques entre les cellules électriques 150 et le dispositif de gestion thermique 100 sont mis en œuvre au niveau d'une plaque d'échange thermique 110 sur laquelle les cellules électriques 150 reposent.

Cette plaque d'échange thermique 110 comprend au moins un canal interne, et de préférence une pluralité de canaux internes (non illustrés), dans lequel circule un fluide caloporteur qui est ici de l'eau. Le dispositif de gestion thermique 100 comporte deux collecteurs 120, 140 en communication fluidique avec les canaux internes de la plaque d'échange thermique 110, et disposés de part et d'autre de la plaque d'échange thermique 110 et des cellules électriques 150.

Le collecteur d'admission 120 comprend à une de ses extrémités un port d'entrée 121 de fluide caloporteur pour la distribution du fluide caloporteur dans le dispositif de gestion thermique 100.

Le collecteur d'évacuation 140 comprend à une de ses extrémités un port de sortie 141 de fluide caloporteur pour évacuer du dispositif de régulation thermique 100 le fluide caloporteur.

Ainsi, le port d'entrée 121 et le port de sortie 141 de fluide caloporteur sont situés sensiblement du même côté du dispositif de gestion thermique 100.

Dans cette configuration, le fluide caloporteur est admis par un des deux collecteurs, dit collecteur d'admission 120, et est évacué par l'autre des deux collecteurs, dit collecteur d'évacuation 140.

La liaison entre les deux collecteurs 120, 140 est effectuée par la pluralité de canaux internes, qui s'étendent le long des cellules électriques 150 et assurent une circulation unidirectionnelle du fluide caloporteur. On parle alors de circulation en « I ».

Par ailleurs, le fluide caloporteur est mis en mouvement dans le circuit de canaux internes par l'intermédiaire d'une pompe.

Dans ce premier mode de réalisation, le collecteur d'admission 120 comprend un conduit 130 rectiligne de passage du fluide réfrigérant circulant dans le premier circuit de climatisation.

Ainsi, le deuxième circuit de régulation thermique des cellules électriques

150 est en relation avec le premier circuit de climatisation de façon à permettre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur, par exemple destiné au refroidissement des cellules électriques 150. Le conduit 130 de circulation du fluide réfrigérant entre par une extrémité du collecteur d'admission 120, du côté du port d'entrée 121 de fluide caloporteur, et sort par l'extrémité opposée du collecteur d'admission 120.

L'entrée et la sortie du fluide réfrigérant dans le collecteur d'admission 120 sont référencées 131 et 132 respectivement.

Par conséquent, le conduit 130 de passage du fluide réfrigérant traverse le dispositif de gestion thermique au niveau du collecteur d'admission 120.

On comprend donc que le fluide caloporteur qui a, par exemple, absorbé l'énergie calorifique des cellules électriques 150 au travers de la plaque d'échange thermique 110 est recueilli par le collecteur d'évacuation 140, puis dirigé vers le collecteur d'admission 120 par l'intermédiaire de conduits non illustrés.

Dans le collecteur d'admission 120, le fluide caloporteur peut libérer son énergie calorifique du fait que le collecteur d'admission 120 présente également un conduit 130 traversé par le fluide réfrigérant du circuit de climatisation.

Dans le cas inverse où l'on veut réchauffer les cellules électriques 150, le deuxième circuit de régulation thermique est relié à un dispositif de chauffage, utilisant par exemple des résistances électriques ou des résistances à coefficient de température positif. Le fluide caloporteur permet alors d'apporter l'énergie calorifique aux cellules électriques 150 par l'intermédiaire de la plaque d'échange thermique 110.

On note que le collecteur d'admission 120 comprend une cloison 122 interne qui s'étend selon l'axe longitudinal du collecteur d'admission 120 et présente une longueur légèrement inférieure à la longueur de l'espace intérieur du collecteur d'admission 120.

Une des extrémités longitudinale de la cloison 122 interne est fixée contre une paroi d'extrémité du collecteur d'admission 120, du coté du port d'entrée 121 de fluide caloporteur. Ainsi, la cloison 122 interne permet de définir un conduit de fluide caloporteur sensiblement en forme de U à l'intérieur du collecteur d'admission 120.

Cette cloison 122 interne sépare ainsi l'espace intérieur du collecteur d'admission 120 en deux chambres ou zones, à savoir :

- une première chambre de refroidissement 123 du fluide caloporteur dans laquelle s'étend le conduit 130 rectiligne de circulation du fluide réfrigérant et dans laquelle débouche le port d'entrée 121 de fluide caloporteur, et

- une deuxième chambre, appelée chambre d'homogénéisation 124 de la température du fluide caloporteur, qui comprend les connexions aux canaux internes de la plaque d'échange thermique 110 et qui communique avec la chambre de refroidissement 123 par l'intermédiaire d'un passage situé à l'extrémité du collecteur d'admission 120 opposée au port d'entrée 121 de fluide caloporteur.

Un premier échange thermique est ainsi mis en œuvre entre le fluide caloporteur et le fluide réfrigérant dans le collecteur d'admission 120 du dispositif de gestion thermique 100, et plus précisément dans la chambre de refroidissement 123.

Un second échange thermique est mis en œuvre entre les cellules électriques 150 et le fluide caloporteur circulant dans les canaux internes de la plaque d'échange thermique 110 du dispositif de gestion thermique 100.

Dans le mode de fonctionnement dit de « refroidissement » des cellules électriques 150, le fluide réfrigérant entrant dans le collecteur d'admission 120, en circulant dans le conduit 130, absorbe la chaleur du fluide caloporteur en s'évaporant, ce qui a pour effet de refroidir le fluide caloporteur et donc les cellules électriques 150 constituant la batterie du véhicule.

Ainsi, le fluide caloporteur est refroidi dans le dispositif de gestion thermique 100 par le fluide réfrigérant du système de climatisation qui circule également dans ce dispositif. Dans le mode de fonctionnement dit de « chauffage », le fluide réfrigérant entrant dans le collecteur d'admission 120, en circulant dans le conduit 130, cède de la chaleur du fluide caloporteur en se condensant, ce qui a pour effet de chauffer le fluide caloporteur et donc les cellules électriques 150.

La figure 3 illustre un deuxième mode de réalisation du dispositif de gestion thermique 200 de la batterie d'un véhicule.

Dans ce deuxième mode de réalisation, le collecteur d'admission 220 comprend un conduit 130 de circulation du fluide réfrigérant, qui présente une forme sensiblement en U, de sorte à ce que l'entrée 231 et la sortie 232 de fluide réfrigérant soient situées sur la même extrémité du collecteur d'admission 220, du côté du port d'entrée 221 de fluide caloporteur.

Une première portion du conduit 230 s'étend longitudinalement dans la chambre de refroidissement 223 le long d'une face de la cloison 222 interne, contourne l'extrémité de la cloison 222 interne et la seconde portion s'étend longitudinalement dans la chambre d'homogénéisation 224 le long de l'autre face de la cloison 222 interne.

Cet agencement particulier de l'entrée 230 et la sortie 231 de fluide réfrigérant permet de faciliter leur raccordement à un organe de détente, ou détendeur, 206 du fluide réfrigérant monté sur le dispositif de gestion thermique 200, et en plus précisément sur le collecteur d'admission 220.

De plus, la forme particulière du conduit 230 permet d'optimiser l'échange thermique entre le fluide caloporteur et le fluide réfrigérant.

La figure 4 illustre un troisième mode de réalisation du dispositif de gestion thermique 300 de la batterie d'un véhicule.

Dans ce troisième mode de réalisation, le collecteur d'admission 320 comprend dans la chambre de refroidissement 323 un conduit 330 de circulation d'un fluide réfrigérant débouchant à chaque extrémité longitudinale du collecteur d'admission 320. L'entrée 331 de fluide réfrigérant est située à proximité du port d'entrée 321 de fluide caloporteur.

De façon similaire, le collecteur d'évacuation 340 comprend un conduit 330' rectiligne de circulation du fluide réfrigérant débouchant à chaque extrémité longitudinale du collecteur d'évacuation 340.

La sortie 332 de fluide réfrigérant 332 est située à proximité du port de sortie 341 de fluide caloporteur.

Les extrémités des conduits 330, 330' de circulation du fluide réfrigérant opposées respectivement à l'entrée 331 et à la sortie 332 de fluide réfrigérant sont reliées entre elles par un conduit 333 de raccord.

Ainsi, les conduits 330, 330', 333 définissent un circuit de circulation du fluide réfrigérant de forme sensiblement en U, le fluide réfrigérant circulant dans le collecteur d'admission 320, puis dans le collecteur d'évacuation 340 via le conduit de raccord 340. Dans ces collecteurs 320, 340, le fluide réfrigérant est en contact thermique avec le fluide caloporteur.

Dans ce mode de réalisation, les conduits 330, 330', 300 sont de préférence des conduits rectilignes.

La figure 5 illustre un quatrième mode de réalisation du dispositif de gestion thermique 400 de la batterie d'un véhicule.

Dans ce quatrième mode de réalisation, le collecteur d'admission 420 comprend un conduit 430 de circulation du réfrigérant, sensiblement en forme de U, contournant la cloison 422 interne.

Le collecteur d'évacuation 440 comprend également un conduit 430' de circulation du fluide réfrigérant, sensiblement en forme de U.

Les extrémités libres des conduits 430, 430' sont reliées deux à deux par un premier conduit de raccord 433 et un deuxième conduit de raccord 433' respectivement. Ces conduits de raccords 433, 433', sont disposés du même côté du dispositif de gestion thermique 400, à savoir du côté des port d'entrée 421 et port de sortie 441 du fluide caloporteur.

Le premier conduit de raccord 433 comprend une entrée de fluide réfrigérant 431 et le second conduit de raccord 433' comprend une sortie de fluide réfrigérant 432.

Le fluide réfrigérant entrant dans le dispositif de gestion thermique 400 par le biais de l'entrée 431 est réparti dans les conduits 430, 430' en U disposés dans les collecteurs 420, 440 respectivement. Une fois que le fluide réfrigérant a circulé dans les collecteurs 420, 440, il est dirigé vers la sortie 432.

Cet agencement particulier de l'entrée 431 et la sortie 432 de fluide réfrigérant permet de faciliter leur raccordement à un organe de détente, ou détendeur 406, du fluide réfrigérant monté sur le dispositif de gestion thermique 400.

Dans ces collecteurs 420, 440, le fluide réfrigérant est en contact thermique avec le fluide caloporteur.

On note ainsi que dans tous ces modes de réalisation, la pompe du fluide caloporteur, ou pompe à eau, peut assemblée sur le collecteur d'admission du dispositif de gestion thermique.

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 fonctionnement décrits précédemment, pouvant être pris séparément ou en association.