Titre : COMPARTIMENT POUR UN ÉQUIPEMENT SUSCEPTIBLE DE DÉGAGER DE LA CHALEUR

[1 ] La présente invention concerne un compartiment pour un équipement susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment pour un dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile.

[2] Les demandes de brevet US2017176108 et WO 2013056938 décrivent des échangeurs de chaleur pour refroidir des cellules de batterie. Par ailleurs la demande de brevet US 201 1/0206967 A décrit un exemple de telle batterie. Dans cette demande, les cellules sont stockées dans des containers ayant des logements de réception des cellules. Une paroi des containers, destinées à être en contact avec une paroi d’un container voisin présente des renfoncements formant une partie de conduit de circulation d’un fluide caloporteur.

[3] La présente invention vise notamment à améliorer ce type de compartiment pour recevoir des cellules de batterie.

[4] La présente invention a ainsi pour objet un compartiment pour un équipement susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment pour un dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, ce compartiment comportant au moins un organe de refroidissement à plaque agencé pour être en interaction thermique avec ledit équipement pour le refroidir, cet organe de refroidissement comportant une plaque agencée pour être en interaction thermique avec l’équipement à refroidir, cet organe de refroidissement comprenant en outre au moins une protubérance se raccordant à la plaque, le compartiment comportant au moins un canal de circulation de fluide de refroidissement, cette protubérance servant de pont thermique entre la plaque et le fluide de refroidissement circulant dans ce canal.

[5] L’invention permet notamment d’avoir des protubérances qui assurent le transfert de chaleur entre par exemple des cellules de batterie et le fluide de refroidissement, tout en assurant une étanchéité efficace du canal évitant la fuite de fluide de refroidissement en dehors du canal de circulation.

[6] L’invention permet ainsi de simplifier la fabrication de la plaque en aluminium. Notamment il n’est plus nécessaire de faire un brasage.

[7] Le fluide de refroidissement peut être sous forme liquide, par exemple de l’eau.

[8] L’invention permet d’éviter d’avoir des connecteurs internes de fluide à l’intérieur du pack batterie. [9] L’invention permet également d’éviter des tuyaux de distribution d’eau dans le compartiment.

[10] L’invention permet ainsi de réduite le cout de fabrication.

[1 1] Selon l’un des aspects de l’invention, le canal de fluide de refroidissement est séparé de la plaque de l’organe de refroidissement par une cloison de séparation et la ou les protubérances de l’organe de refroidissement traversent cette cloison.

[12] Selon l’un des aspects de l’invention, cette cloison de séparation comporte des orifices traversés par le ou les protubérances. Notamment ces orifices sont obtenus par perçage de la paroi de séparation. Le perçage est notamment obtenu par la ou les protubérances qui percent le matériau qui forme cette paroi de séparation lors de la fabrication du compartiment.

[13] Selon l’un des aspects de l’invention, la ou les protubérances qui traversent la paroi de séparation forment avec l’orifice correspondant une étanchéité au fluide de refroidissement.

[14] Selon l’un des aspects de l’invention, l’étanchéité entre la protubérance et l’orifice correspondant dans la cloison de séparation est renforcée par un matière surmoulée sur cette protubérance, en plus du matériau formant la cloison de séparation.

[15] Selon l’un des aspects de l’invention, la cloison de séparation comporte une matière plastique, notamment une matière composite à base de polymère.

[16] Selon l’un des aspects de l’invention, la cloison de séparation est formée à partir d’une feuille d’un matériau composite, notamment à base d’un polymère et d’une charge de fibres, notamment de fibres de verre.

[17] Selon l’un des aspects de l’invention, la cloison de séparation qui forme le canal de refroidissement comporte au moins une paroi agencée pour former un chemin sinueux d’écoulement de fluide de refroidissement, notamment un chemin avec au moins deux virages, notamment trois virages.

[18] Selon l’un des aspects de l’invention, la ou les protubérances qui font saille dans le canal de fluide de refroidissement présente une hauteur inférieure ou égale à la hauteur de ce canal. Notamment cette ou ces protubérances présentent une hauteur strictement inferieur à la hauteur du canal de sorte que l’extrémité libre de cette ou ces protubérances restent à une distance non nulle de parois formant le canal. En variante, l’extrémité libre de l’une au moins des protubérances touche une paroi formant le canal.

[19] Selon l’un des aspects de l’invention, les protubérances se raccordant sur la plaque sont toutes identiques. [20] Selon l’un des aspects de l’invention, les protubérances sont disposées de manière régulière sur une face de la plaque. Ces protubérances une pluralité de rangées sur une face de la plaque.

[21] Selon l’un des aspects de l’invention, les protubérances sont présentes sur une face de plaque à raison de 4000 protubérances par m2, avec une variation éventuelle de 20% autour de ce nombre.

[22] Selon l’un des aspects de l’invention, la plaque présente au moins une zone occupée par des protubérances avec une première densité et au moins zone avec une deuxième densité de protubérances différente de la première densité. Cette deuxième densité peut être nulle de sorte que cette zone ou ces zones soient dépourvues de protubérances.

[23] Selon l’un des aspects de l’invention, l’une au moins des protubérances est formée par un picot. Notamment toutes les protubérances sont formées par des picots, notamment des picots tous identiques.

[24] Selon l’un des aspects de l’invention, chaque picot présente une forme tronconique ou cylindrique.

[25] Selon l’un des aspects de l’invention, les protubérances sont réalisées d’un seul tenant avec la plaque.

[26] Selon l’un des aspects de l’invention, les protubérances sont distinctes de la plaque et y sont assemblées par exemple par soudure sur une face de la plaque.

[27] Selon l’un des aspects de l’invention, les protubérances sont formées en métal, notamment en aluminium.

[28] Selon l’un des aspects de l’invention, la plaque et les protubérances sont formées en fonderie, par exemple en fonderie de métal, notamment d’aluminium.

[29] Selon l’un des aspects de l’invention, le canal de circulation de fluide de refroidissement comporte, outre la cloison de séparation, une paroi de fond.

[30] Selon l’un des aspects de l’invention, cette paroi de fond est réalisée en matériau composite, notamment à base d’un polymère avec une charge de fibres, notamment de fibres de verre.

[31] Selon l’un des aspects de l’invention, la cloison de séparation qui participe à la formation du canal de refroidissement forme une ou plusieurs parois latérales du compartiment. Ces parois latérales sont en vis-à-vis de l’équipement, à refroidir, notamment cet équipement ayant une ou plusieurs cellules de batterie. [32] Selon l’un des aspects de l’invention, un joint d’étanchéité est prévu autour de la plaque de l’organe de refroidissement. Ce joint est notamment formé par une matière surmoulée sur un pourtour de la plaque et une face de la cloison de séparation.

[33] Selon l’un des aspects de l’invention, un joint additionnel est disposé entre la plaque de l’organe de refroidissement et la cloison de séparation.

[34] Selon l’un des aspects de l’invention, un matériau thermique, notamment une pâte thermique est prévue entre l’équipement à refroidir et la plaque de refroidissement.

[35] Selon l’un des aspects de l’invention, le canal de fluide de refroidissement est relié à un circuit externe de fluide de refroidissement. Ce circuit peut comprendre un compresseur par exemple pour faire circuler le fluide.

[36] Selon l’un des aspects de l’invention, le canal ente la cloison de séparation et la paroi de fond comporte au moins une entrée et une sortie de fluide.

[37] Selon l’un des aspects de l’invention, le compartiment comporte une seule plaque telle décrite, ou en variante une pluralité de ces plaques, ces plaques étant pourvues de protubérances.

[38] Selon l’un des aspects de l’invention, la plaque de refroidissement est refroidie par le fluide de refroidissement circulant dans le canal grâce aux ponts thermiques formés par les protubérances.

[39] Selon l’un des aspects de l’invention, le couvercle supérieur comporte un matériau composite à base de matière plastique.

[40] L’invention concerne encore un dispositif de stockage d’énergie électrique comportant une pluralité de cellules de batterie, notamment disposées suivant une rangée, et un compartiment tel que décrit ci-dessus, les cellules étant placées dans ce compartiment en interaction thermique avec la plaque de refroidissement.

[41] D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :

[42] [Fig.1 ] est une vue schématique d’un compartiment selon un exemple de l’invention, en coupe,

[43] [Fig.2] représente un détail du compartiment de la [Fig.1 ], en coupe, [44] [Fig.3] est une vue schématique de la plaque et les protubérances du compartiment selon la figure 1 ,

[45] [Fig.4] est une variante de la figure [Fig.3],

[46] [Fig.5] est une vue schématique d’un autre exemple de réalisation de l’invention.

[47] On a représenté sur la figure 1 un module 1 de stockage d’énergie électrique comportant une pluralité de cellules de batterie 200, visibles sur la figure 2, et un compartiment 2.

[48] Les cellules 200 forment un équipement susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement au sens de l’invention.

[49] Le compartiment 2 comporte un organe de refroidissement à plaque 45 agencé pour être en interaction thermique avec les cellules à refroidir, cet organe de refroidissement 45 comportant une plaque 46 agencée pour être en interaction thermique les cellules 200 à refroidir.

[50] Cet organe de refroidissement 45 comprend en outre une pluralité de protubérances 47 se raccordant à la plaque 46.

[51] Le compartiment 2 comporte un canal de circulation de fluide de refroidissement 48.

[52] Les protubérances 47 servent de pont thermique entre la plaque 46 et le fluide de refroidissement 49 circulant dans ce canal de circulation de fluide de refroidissement 48.

[53] Le canal de circulation de fluide de refroidissement 48 est séparé de la plaque 46 de l’organe de refroidissement 45 par une cloison de séparation 50 et les protubérances 47 de l’organe de refroidissement 45 traversent cette cloison 50.

[54] Cette cloison de séparation 50 comporte des orifices 51 traversés par les protubérances 47. Ici ces orifices 51 sont obtenus par perçage de la paroi de séparation 50. Le perçage est notamment obtenu par les protubérances 47 qui percent le matériau qui forme cette paroi de séparation 50 lors de la fabrication du compartiment 2.

[55] Les protubérances 47 qui traversent la paroi de séparation 50 forment avec chaque orifice 51 correspondant une étanchéité au fluide de refroidissement.

[56] L’étanchéité entre la protubérance 47 et l’orifice 51 correspondant dans la cloison de séparation 50 est renforcée par un matière surmoulée, non représentée, sur cette protubérance 47, en plus du matériau formant la cloison de séparation 50. [57] La cloison de séparation 50 comporte une matière plastique, ici une matière composite à base de polymère.

[58] La cloison de séparation 50 est formée à partir d’une feuille d’un matériau composite, ici à base d’un polymère et d’une charge de fibres, ici de fibres de verre.

[59] La cloison de séparation 50 qui forme le canal de circulation de fluide de refroidissement 48 comporte des parois 57 agencées pour former un chemin sinueux 58 d’écoulement de fluide de refroidissement, ici un chemin avec trois virages 59. Ces parois 57 sont perpendiculaires à la plaque 46.

[60] Les protubérances 47 qui font saille dans le canal de circulation de fluide de refroidissement 48 présente une hauteur inférieure ou égale à la hauteur H de ce canal de circulation de fluide de refroidissement 48, hauteur mesurée suivant un axe perpendiculaire à la plaque 46.

[61] Sur l’exemple de la figure 2; ces protubérances 47 présentent une hauteur strictement inferieure à la hauteur H du canal de sorte que l’extrémité libre 60 de ces protubérances restent à une distance non nulle de parois formant le canal.

[62] En variante, comme illustré sir la figure 5, l’extrémité libre 60 des protubérances 47 touche une paroi 61 formant le canal.

[63] Les protubérances 47 sont toutes identiques.

[64] Les protubérances 47 sont disposées de manière régulière sur une face de la plaque46. Ces protubérances forment une pluralité de rangées parallèles sur une face de la plaque 46, comme on peut le voir sur la figure 3.

[65] Les protubérances 47 sont présentes sur une face de plaque à raison de 4000 protubérances par m2, avec une variation éventuelle de 20% autour de ce nombre.

[66] Dans une variante illustrée sur la figure 4, le compartiment 2 est dépourvu de parois pour créer le chemin de fluide sinueux.

[67] La plaque 46 peut présenter au moins une zone occupée par des protubérances 47 avec une première densité et au moins zone avec une deuxième densité de protubérances 47 différente de la première densité. Cette deuxième densité peut être nulle de sorte que cette zone ou ces zones soient dépourvues de protubérances.

[68] Les protubérances 47 sont formées chacun par un picot 63. Ici toutes les protubérances sont formées par des picots tous identiques. [69] Chaque picot 63 présente une forme tronconique ou cylindrique. Sur la figure 2, la forme du picot 63 est tronconique, à savoir présente une extrémité quelque peu pointue.

[70] Les protubérances 47 sont réalisées d’un seul tenant avec la plaque 46.

[71] En variante, les protubérances 47 sont distinctes de la plaque 46 et y sont assemblées par exemple par soudure sur une face de la plaque.

[72] Les protubérances 47 sont formées en métal, ici en aluminium.

[73] La plaque 46 et les protubérances 47 sont formées en fonderie, par exemple en fonderie de métal, ici d’aluminium.

[74] Le canal de circulation de fluide de refroidissement 48 comporte, outre la cloison de séparation 50, une paroi de fond 61 .

[75] Cette paroi de fond 61 est réalisée en matériau composite, ici à base d’un polymère avec une charge de fibres, ici de fibres de verre.

[76] Cette cloison de fond 61 est formée ainsi à partir d’une feuille en matériau composite.

[77] La cloison de séparation 50 qui participe à la formation du canal de refroidissement 8 forme quatre parois latérales 65 du compartiment. Ces parois latérales 65 sont en vis-à-vis des cellules de batterie. Ces parois latérales 65 sont plus hautes que la hauteur H du canal de fluide refroidissement.

[78] Dans l’exemple de la figure 5, un joint d’étanchéité 53 est prévu autour de la plaque 46 de l’organe de refroidissement. Ce joint 53 est formé par une matière surmoulée sur un pourtour de la plaque 46 et une face de la cloison de séparation 50.

[79] Si on le souhaite, un joint additionnel est disposé entre la plaque 46 de l’organe de refroidissement et la cloison de séparation 50.

[80] Un matériau thermique 66, ici une pâte thermique est prévue entre les cellules 200 et la plaque de refroidissement 46.

[81] Le canal de circulation de fluide de refroidissement 48 est relié à un circuit externe de fluide de refroidissement, non représenté. Ce circuit peut comprendre un compresseur par exemple pour faire circuler le fluide.

[82] Le canal de circulation de fluide de refroidissement 48 entre la cloison de séparation 50 et la paroi de fond 61 comporte une entrée et une sortie de fluide.

[83] La plaque de refroidissement 46 est refroidie par le fluide de refroidissement circulant dans le canal grâce aux ponts thermiques formés par les protubérances 47. [84] Un couvercle peut être prévu pour fermer le compartiment 2, couvercle qui vient s’appuyer sur le rebordes des parois latérales 65.