FR3136278A1 - Compartiment pour recevoir un composant susceptible de dégager de la chaleur - Google Patents

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Abstract

Compartiment pour recevoir un composant susceptible de dégager de la chaleur L’invention concerne un compartiment (1) agencé pour recevoir un composant susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment ce composant étant un module de stockage d’énergie électrochimique, le compartiment comprenant : une paroi de fond (5) agencée pour recevoir le composant,au moins une paroi latérale (6) se raccordant à la paroi de fond et pourvue d’au moins une zone (7) de circulation de fluide caloporteur, au moins un tube (10) comprenant au moins un canal (12) d’écoulement de fluide de circulation, ce tube (10) étant en communication fluidique avec la zone de circulation de fluide caloporteur de la paroi latérale et s’étendant dans un espace intérieur (11) du compartiment, notamment entre deux emplacements pour composants. Figure pour l’abrégé : Figure 4

Description

Compartiment pour recevoir un composant susceptible de dégager de la chaleur
La présente invention concerne un compartiment, agencé pour recevoir un composant susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement.
Les modules de stockage électrochimique, à savoir des modules de batteries destinés à des véhicules électriques ou hybrides, doivent autant que possible être maintenus à température souhaitée pour un fonctionnement optimal. A cette fin, on utilise des dispositifs de régulation de température, soit pour refroidir, soit pour chauffer lesdits modules pour les maintenir à une température souhaitée. Notamment, les dispositifs de régulation de température comportent un bac agencé pour recevoir les modules de batterie.
L’invention vise à simplifier la conception et la fabrication du compartiment pour ainsi réduire le coût de fabrication, et également à réduire des risques de fuite de fluide caloporteur dans le compartiment.
L’invention propose ainsi un compartiment agencé pour recevoir un composant susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment ce composant étant un module de stockage d’énergie électrochimique, le compartiment comprenant :
  • une paroi de fond agencée pour recevoir le composant,
  • au moins une paroi latérale se raccordant à la paroi de fond et pourvue d’au moins une zone de circulation de fluide caloporteur,
  • au moins un tube comprenant au moins un canal d’écoulement de fluide de circulation, ce tube étant en communication fluidique avec la zone de circulation de fluide caloporteur de la paroi latérale et s’étendant dans un espace intérieur du compartiment, notamment entre deux emplacements pour composants.
L’invention permet de refroidir efficacement les composants grâce au(x) tube(s) qui permettent d’avoir une plus grande surface d’échange de chaleur.
Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi latérale comprend au moins une fente agencée pour recevoir, de manière étanche, une extrémité du tube de sorte à réaliser la communication fluidique entre le tube et la zone de circulation de fluide caloporteur de la paroi latérale. Cette fente tournée vers l’intérieur du compartiment, présente par exemple une forme allongée suivant la hauteur du compartiment.
Selon l’un des aspects de l’invention, la fente de la paroi latérale est bordée par une collerette annulaire qui s’appuie, de manière étanche, sur une portion du tube.
Selon l’un des aspects de l’invention, le tube présente deux faces principales parallèles, notamment deux faces planes parallèles.
Ainsi le tube, via ces faces, peut présenter un contact thermique étendue avec les composants à refroidir, ce qui améliore l’efficacité thermique de l’ensemble.
Selon l’un des aspects de l’invention, le tube présente une hauteur supérieure à la moitié de la hauteur de la paroi latérale.
Selon l’un des aspects de l’invention, le tube présente une hauteur inférieure à la hauteur de la paroi latérale.
Selon l’un des aspects de l’invention, le tube comporte plusieurs cavités longitudinales internes pour l’écoulement de fluide caloporteur, définissant une pluralité de canaux.
Selon l’un des aspects de l’invention, le tube est rectiligne.
Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi latérale comprend deux bords opposés, notamment parallèles, et le tube s’étend entre ces deux bords opposés.
Selon l’un des aspects de l’invention, le compartiment comprend une pluralité de tubes, notamment disposés de manière parallèles. Ainsi la paroi latérale peut être pourvue de deux rangées de fentes, sur deux faces opposées de la paroi latérale, chaque tube coopérant avec deux fentes opposées.
Selon l’un des aspects de l’invention, ces tubes sont placés entre des emplacements pour recevoir les composants à refroidir.
Ainsi, de part et d’autre des tubes, se trouvent des composants à refroidir.
Selon l’un des aspects de l’invention, le composant est refroidi par deux tubes disposés de part et d’autre de ce composant.
L’invention permet ainsi de refroidir les composants sur deux faces opposées de celui-ci.
Selon l’un des aspects de l’invention, les tubes sont de longueur identique.
Selon l’un des aspects de l’invention, les tubes sont des profilés, notamment en aluminium ou en acier.
Selon l’un des aspects de l’invention, le compartiment comprend deux zones de circulation de fluide caloporteur, l’une des zones étant une zone d’entrée de fluide vers le ou les tubes et l’autre des zones étant une zone de sortie de fluide pour évacuer le fluide ayant circulé dans le ou les tubes.
Selon l’un des aspects de l’invention, ces deux zones sont sur deux faces opposées du compartiment.
Selon l’un des aspects de l’invention, le compartiment comprend un bac formant la paroi latérale et la paroi de fond, et chaque zone de circulation de fluide caloporteur est formée entre la paroi latérale du bac et une plaque externe fixée à la paroi latérale du bac de manière étanche.
Selon l’un des aspects de l’invention, la plaque externe présente une face principale plane, notamment parallèle à la paroi latérale du bac.
Selon l’un des aspects de l’invention, la plaque externe comprend un orifice agencé pour recevoir un embout, notamment de forme cylindrique, qui peut être raccordé à une alimentation ou une évacuation de fluide caloporteur destiné à la zone de circulation de la paroi latérale.
Selon l’un des aspects de l’invention, la ou les plaques externes sont réalisées en aluminium ou en acier.
Selon l’un des aspects de l’invention, la ou les plaques externes sont fixées à la paroi latérale du bac par soudage ou brasage.
Selon l’un des aspects de l’invention, le bac est réalisé d’un seul tenant, notamment en aluminium ou en acier.
Selon l’un des aspects de l’invention, les tubes sont disposés perpendiculairement aux zones de circulation de fluide.
Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi de fond comporte un ou plusieurs canaux de circulation de fluide caloporteur.
Ainsi le compartiment comprend un circuit de fluide caloporteur formé, par des canaux, sur la paroi latérale et les tubes, et un autre circuit formé, par d’autres canaux, sur la paroi de fond. Ces circuits peuvent être distincts avec leurs propres connectiques fluidiques.
Ces circuits sont avantageusement à l’extérieur du bac, de sorte que le risque de fuite de fluide caloporteur dans le bac soit fortement réduit. L’invention permet ainsi de préserver les composants d’un risque de détérioration du fait d’une fuite.
Selon l’un des aspects de l’invention, le compartiment comprend une plaque externe fixée sur la paroi de fond du bac pour former le ou les canaux de circulation de fluide caloporteur.
Selon l’un des aspects de l’invention, la plaque externe comporte une pluralité de zones renfoncées formant une pluralité de canaux, par exemple deux canaux de circulation parallèles entre eux, éventuellement avec des portions d’écoulement en U.
Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi de fond comprend des connectiques d’entrée et de sortie de fluide caloporteur.
L’invention concerne encor un ensemble comprenant au moins un composant, notamment au moins un module de stockage d’énergie électrochimique, et un compartiment tel que décrit ci-dessus, agencé pour échanger thermiquement avec ce composant placé sur la paroi de fond du compartiment.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d’exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
– la illustre, schématiquement et partiellement, une vue en perspective d’un ensemble selon un exemple de mise en œuvre de l’invention ;
- la illustre, schématiquement, une vue de l’ensemble de la , en vue de dessous ;
- la illustre, schématiquement, une vue en coupe du compartiment de la ;
- la illustre, schématiquement, une vue de détail du compartiment de la ;
- la illustre, schématiquement, une autre vue de détail du compartiment de la .
Dans ce qui suit, sur les dessins, les mêmes références numériques désignent les mêmes éléments ou organes.
On a représenté, sur les figures 1 à 3, un ensemble 100 pourvu de composants 50 placés dans un compartiment 1 selon un exemple de mise en œuvre de l’invention.
Le compartiment 1 est fermé par un couvercle 4 agencé pour être fixé sur ce compartiment 1.
Chaque composant 50 est un module de stockage d’énergie électrochimique.
Le module de stockage d’énergie électrochimique est choisi parmi des modules de batterie de type Li-ion, Li-air, Lithium polymère, Lithium souffre, Lithium métal, Na-ion, Na-air, K-ion, Mg-ion, ou Zn-air.
Dans l’exemple décrit, le compartiment 1 reçoit deux rangées de six modules chacune, de sorte qu’un total de douze modules soit logé dans ce compartiment 1. Chaque module peut être fixé dans le compartiment 1 au moyen d’éléments de fixation tel que des vis (non-représentés). Chaque module présente un pourtour rectangulaire.
Le compartiment 1 comprend :
  • une paroi de fond 5 agencée pour recevoir les composants 50,
  • une paroi latérale 6 se raccordant à la paroi de fond 5 et pourvue de deux zones 7 de circulation de fluide caloporteur,
  • des tubes 10 comprenant chacun des canaux 12 parallèles d’écoulement de fluide de circulation, ces tube 10 étant en communication fluidique, à leurs extrémités, avec les zones 7 de circulation de fluide caloporteur de la paroi latérale 6.
Les tubes 10 s’étendent dans un espace intérieur 11 du compartiment 1, entre des emplacements pour composants 50.
La paroi latérale 6, qui forme un pourtour du compartiment 1, comprend des fentes 14 agencées chacune pour recevoir, de manière étanche, une extrémité de l’un des tubes 10 de sorte à réaliser la communication fluidique entre le tube 10 et la zone 7 de circulation de fluide caloporteur correspondante. Cette fente 14, tournée vers l’intérieur du compartiment 1, présente une forme allongée suivant la hauteur H du compartiment 1.
Chaque fente 14 est bordée par une collerette annulaire 15 qui s’appuie, de manière étanche, sur une portion du tube 10, comme on peut bien le voir sur la .
Chaque tube 10 présente deux faces principales planes 16 parallèle. Sa hauteur ht est supérieure à la moitié de la hauteur H de la paroi latérale 6 et inférieure à la hauteur H de la paroi latérale.
Chaque tube 10 est rectiligne et comporte plusieurs cavités longitudinales internes 17 pour l’écoulement de fluide caloporteur, définissant la pluralité de canaux 12.
La paroi latérale 6 comprend deux faces opposés 19, parallèles, et les tubes 10 s’étendent entre ces deux bords opposés 19.
Dans l’exemple décrit, le compartiment 1 comprend deux zones 7 de circulation de fluide caloporteur, l’une des zones 7 étant une zone d’entrée de fluide vers le ou les tubes et l’autre des zones 7 étant une zone de sortie de fluide pour évacuer le fluide ayant circulé dans les tubes 10.
Ces deux zones 7 sont sur deux faces opposées 19 du compartiment 1.
Les tubes 10 sont disposés de manière parallèle.
La paroi latérale 6 est pourvue de deux rangées de fentes 14, sur les deux faces opposées 19 de la paroi latérale 6, chaque tube 10 coopérant avec deux fentes 14 opposées.
Ces tubes 10, de longueur identique, sont placés entre des emplacements pour recevoir les composants 50 à refroidir.
Ainsi, de part et d’autre des tubes 10, se trouvent des composants 50 à refroidir.
Les tubes 10 sont disposés perpendiculairement aux zones 7 de circulation de fluide.
Les tubes 10 sont des profilés, en aluminium ou en acier.
Le compartiment 1 comprend un bac 30 formant la paroi latérale 6 et la paroi de fond 5, et chaque zone 7 de circulation de fluide caloporteur est formée entre la paroi latérale 6 du bac et une plaque externe 31 fixée à la paroi latérale 6 du bac 1 de manière étanche, comme on peut le voir par exemple sur la .
Chaque plaque externe 31 présente une face principale plane 32, parallèle à la paroi latérale 6 du bac.
La plaque externe 31 comprend un orifice 33 agencé pour recevoir un embout 34, de forme cylindrique, qui peut être raccordé à une alimentation ou une évacuation de fluide caloporteur destiné à la zone 7 de circulation de la paroi latérale 6.
Les plaques externes 31 sont réalisées en aluminium ou en acier, et sont fixées à la paroi latérale 6 du bac 30 par soudage ou brasage.
Le bac 30 est réalisé d’un seul tenant, en aluminium ou en acier, par emboutissage.
La paroi de fond 5 comporte plusieurs canaux 37 de circulation de fluide caloporteur, comme mieux visible sur la .
Ainsi le compartiment 1 comprend un circuit de fluide caloporteur formé, par des canaux 12, sur la paroi latérale 6 et les tubes 10, et un autre circuit formé, par d’autres canaux 37, sur la paroi de fond 5. Ces circuits peuvent être distincts avec leurs propres connectiques fluidiques.
Ces circuits sont avantageusement à l’extérieur du bac 1, de sorte que le risque de fuite de fluide caloporteur dans le bac 1 soit fortement réduit.
Le compartiment 1 comprend une plaque externe 39 fixée sur la paroi de fond 5 du bac pour former les canaux 37 de circulation de fluide caloporteur.
La plaque externe 39 comporte une pluralité de zones renfoncées 40 formant la pluralité de canaux 37, avec des portions d’écoulement en U.
La paroi de fond 5 comprend des connectiques 41 d’entrée et de sortie de fluide caloporteur.
Le fluide caloporteur est un fluide réfrigérant, notamment un fluide choisi parmi les fluides réfrigérants R134a, R1234yf ou R744, ou une eau glycolée.
Le fluide caloporteur est lui-même refroidi par un échangeur d’évaporation (appelé « chiller » en anglais) connecté à une boucle de climatisation du véhicule.

Claims (11)

  1. Compartiment (1) agencé pour recevoir un composant (50) susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment ce composant étant un module de stockage d’énergie électrochimique, le compartiment comprenant :
    • une paroi de fond (5) agencée pour recevoir le composant,
    • au moins une paroi latérale (6) se raccordant à la paroi de fond et pourvue d’au moins une zone (7) de circulation de fluide caloporteur,
    • au moins un tube (10) comprenant au moins un canal (12) d’écoulement de fluide de circulation, ce tube (10) étant en communication fluidique avec la zone de circulation de fluide caloporteur de la paroi latérale et s’étendant dans un espace intérieur (11) du compartiment, notamment entre deux emplacements pour composants (50).
  2. Compartiment selon la revendication précédente, dans lequel la paroi latérale (6) comprend au moins une fente (14) agencée pour recevoir, de manière étanche, une extrémité du tube (10) de sorte à réaliser la communication fluidique entre le tube et la zone (7) de circulation de fluide caloporteur de la paroi latérale.
  3. Compartiment selon la revendication précédente, dans lequel la fente (14) de la paroi latérale est bordée par une collerette annulaire (15) qui s’appuie, de manière étanche, sur une portion du tube (10).
  4. Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le tube (10) présente deux faces (16) principales parallèles, notamment deux faces planes parallèles.
  5. Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la paroi latérale comprend deux faces opposées (19), notamment parallèles, et le tube s’étend entre ces deux faces opposées.
  6. Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le compartiment comprend deux zones (7) de circulation de fluide caloporteur, l’une des zones étant une zone d’entrée de fluide vers le ou les tubes et l’autre des zones étant une zone de sortie de fluide pour évacuer le fluide ayant circulé dans le ou les tubes.
  7. Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le compartiment (1) comprend un bac (30) formant la paroi latérale (6) et la paroi de fond (5), et chaque zone (7) de circulation de fluide caloporteur est formée entre la paroi latérale du bac et une plaque externe (31) fixée à la paroi latérale du bac de manière étanche.
  8. Compartiment selon la revendication précédente, dans lequel la plaque externe (31) présente une face principale plane, notamment parallèle à la paroi latérale du bac.
  9. Compartiment selon la revendication précédente, dans lequel la plaque externe (31) comprend un orifice (33) agencé pour recevoir un embout (34), notamment de forme cylindrique, qui peut être raccordé à une alimentation ou une évacuation de fluide caloporteur destiné à la zone de circulation de la paroi latérale.
  10. Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la paroi de fond (5) comporte un ou plusieurs canaux (37) de circulation de fluide caloporteur.
  11. Ensemble (100) comprenant au moins un composant (50), notamment au moins un module de stockage d’énergie électrochimique, et un compartiment selon l’une des revendications précédentes, agencé pour échanger thermiquement avec ce composant placé sur la paroi de fond (5) du compartiment (1).
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