EP4320674A1 - Systeme de refroidissement pour systeme electronique - Google Patents

Systeme de refroidissement pour systeme electronique

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EP4320674A1
EP4320674A1 EP22721062.2A EP22721062A EP4320674A1 EP 4320674 A1 EP4320674 A1 EP 4320674A1 EP 22721062 A EP22721062 A EP 22721062A EP 4320674 A1 EP4320674 A1 EP 4320674A1
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EP
European Patent Office
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thermal regulation
elements
electronic
electrical
electric
Prior art date
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Pending
Application number
EP22721062.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Cedric De Vaulx
Kamel Azzouz
Jeremy Blandin
Yolanda Bravo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Electrification SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to the field of cooling systems for electronic systems and electrical and/or electronic elements equipping such an electronic system.
  • the electrical and/or electronic elements of an electronic system likely to be affected by the present invention may just as well consist of components of computer servers as of components of electrical energy storage systems, in particular batteries, for motor vehicles.
  • Some motor vehicles such as electric or hybrid vehicles, include one or more batteries for powering an electric drive motor.
  • the electric battery generally comprises a plurality of energy storage modules arranged side by side and electrically connected.
  • Each energy storage module comprises a plurality of electrical energy accumulators.
  • Each electrical energy accumulator is intended for the reversible storage of electrical energy in an electrochemical form.
  • the battery of a motor vehicle operates optimally when it has a temperature comprised within a range of optimal values. When the battery temperature is below a minimum threshold value of this range of values, especially in winter, the internal resistance of the battery increases sharply and the capacity of the battery to provide optimal performance decreases.
  • the battery has a temperature above a maximum threshold value of the range of optimal values, for example following a stress on the battery for the operation of the engine of the vehicle or following a recharging of the battery, this affects the thermodynamic state of the battery by varying its open circuit potential, which can then decrease the performance and/or the state of charge of the battery.
  • battery temperature variations greatly contribute to accelerated battery aging. The battery temperature must therefore be controlled to remain within the optimum temperature range specific to this battery and thus provide adequate performance while avoiding premature aging.
  • hybrid or electric motor vehicles can be provided with thermal management systems to heat or cool the electrical energy accumulators of the battery.
  • thermal management system is in particular capable of taking into account the mode of operation of the battery and the surrounding conditions and of adapting the thermal response according to these data taken into account.
  • Such a thermal management system may comprise a heat exchanger provided with pipes in which a heat transfer fluid circulates. Depending on the heat treatment provided upstream to this heat transfer fluid, it facilitates the capture of calories generated by the accumulators to cool them or to provide calories to heat the accumulators.
  • the invention falls within this context and aims to offer an alternative to thermal regulation devices for electronic systems comprising electrical and/or electronic components, whether computer servers, motor vehicle batteries or everything other type of electronic systems whose components are liable to heat up during operation or during recharging.
  • the object of the present invention is to overcome at least one of the aforementioned drawbacks and also to lead to other advantages by proposing a new type of electronic system, and for example a new type of energy storage module for an electric battery. vehicle, in particular automobile.
  • the present invention thus proposes an electronic system module which comprises a plurality of electrical and/or electronic elements, at least one thermal regulation element configured to adjust a temperature of at least a first electrical and/or electronic element and arranged facing a portion of the first electric and/or electronic element, said thermal regulation element being arranged between the first electric and/or electronic element and a second electric and/or electronic element adjacent to the first electric and/or electronic element.
  • the electrical energy storage module comprises at least one protection element in which the thermal regulation element is at least partly embedded, said protection element being in contact with at least a part of the plurality of electrical elements and / or electronic, preferably in contact with at least a part of all the electrical and / or electronic elements.
  • the thermal regulation element can be configured to only heat the electrical and/or electronic elements in the vicinity of this thermal regulation element or to only cool them or even to have an alternating action of heating and cooling.
  • the electronic system module is particular in that it comprises a protection element which makes it possible to protect the thermal regulation element and the electric and/or electronic elements from mechanical shocks.
  • the protection element also allows the thermal regulation element(s) as well as the electrical and/or electronic elements to be held in position.
  • the fact that each thermal regulation element is embedded in the protection element combined with the fact that the protection element is in contact with at least a part of the electrical and/or electronic elements makes it possible to prevent air from circulating or stagnating between a thermal regulation element and an electrical and/or electronic element.
  • the protection element and the thermal regulation element as they have just been described according to the invention can in particular be associated with an electric and/or electronic element of the electric energy accumulator type present in an electronic system of type electrical storage device, otherwise called battery, of a motor vehicle.
  • the present invention therefore proposes an electrical energy storage module, in particular an electric battery, for a vehicle which comprises a plurality of electrical energy accumulators, at least one thermal regulation element configured to adjust a temperature by at least one first electrical energy accumulator and disposed opposite a portion of the first electrical energy accumulator, said thermal regulation element being arranged between the first electrical energy accumulator and a second electrical energy accumulator adjacent to the first electrical energy accumulator 'electric energy.
  • the electrical energy storage module comprises at least one protection element in which the thermal regulation element is embedded at least in part, said protection element being in contact with at least a part of the plurality of accumulators of electrical energy, preferably in contact with at least a part of all the electrical energy accumulators.
  • the function of the heat treatment device is to regulate the temperature of the battery, for example during its operation by cooling it, or during start-up of the battery by preheating it.
  • the thermal regulation element comprises at least one flexible body and at least one device for connection to a power supply network, said connection device being arranged at one end of the flexible body.
  • flexible body it should be understood that this element can be given a curved geometric configuration, which can be random and different from one thermal regulation element to another within the protection element.
  • the flexible body is a hollow fiber configured to channel a heat transfer fluid.
  • the latter can thus only cool, only heat or alternatively heat and cool the electrical and/or electronic element(s).
  • the heat transfer fluid may in particular consist of coolant, for example glycol water, or refrigerant fluid, for example 1234YF or 134A.
  • the flexible body is a resistive electric wire, or a flexible heating element.
  • Each electrical wire or each flexible heating element is associated with a connection device connected to an electrical network specific to the electronic system, for example the storage module of the vehicle.
  • an electronic system formed by a battery of a motor vehicle it is possible to heat the electric and/or electronic elements via the resistive electric wires or the flexible heating elements, embedded in the protection element, using the electrical energy stored in the electric battery or a secondary battery of the vehicle.
  • the thermal regulation element is a heating metal plate.
  • the thermal regulation element is a heating metal plate.
  • the energy storage module comprises a casing forming a housing for the plurality of electrical and/or electronic elements, the thermal regulation element and the protection element.
  • the thermal regulation element is connected to an input power supply arranged on a wall of the casing and an output power supply also arranged on a wall of the casing.
  • the thermal regulation element is connected to the input and output power supplies via a device for connecting the thermal regulation element.
  • the input power supply can be arranged on one wall of the case and the output power supply can be arranged on another wall of the case. It is also possible for the input power supply and the output power supply to be arranged on the same wall of the case.
  • the input power supply and the output power supply can be electrical.
  • the inlet supply and the outlet supply can be pipe mouths allowing the circulation of heat transfer fluid.
  • the electrical energy storage module comprises a plurality of thermal regulation elements arranged between the electrical and/or electronic elements, forming a mesh around at least a part of the electrical and/or electronic elements , preferably around all the electrical and/or electronic elements.
  • the thermal management of the electrical and/or electronic elements is facilitated.
  • the plurality of thermal regulation elements form a network which surrounds at least a part of the electrical and/or electronic elements.
  • the thermal control elements can be interconnected and all connected, via their own connection device(s), to the same electrical conduit or circuit extending in the housing between the input supply and the enclosure output power supply.
  • each thermal regulation element can be directly connected to an input and output power supply formed on the casing of the storage module, provided that the latter comprises as many input and output power supplies as thermal regulation elements.
  • a thermal regulation element can share a connection device with at least one other thermal regulation element.
  • the thermal regulation element is a first thermal regulation element and said module comprises a second thermal regulation element configured to adjust the temperature of the first electric and/or electronic element and arranged facing another portion of the first electric and/or electronic element.
  • a first thermal regulation element and a second thermal regulation element can be arranged on either side of the same electrical and/or electronic element, or else they can also be superimposed on one another. each other and extend opposite the same surface of the same electrical and/or electronic element, at different heights. Consequently, the thermal management of the first electric and/or electronic element is improved. This can also make it possible to assign a distinct function to each thermal regulation element.
  • the module comprises a plurality of second thermal regulation elements arranged between the electric and/or electronic elements, forming a mesh around the electric and/or electronic elements, preferably around all the electric and/or electronic elements .
  • the thermal management of the electrical and/or electronic elements is improved.
  • the mesh of the plurality of second thermal regulation elements is substantially identical to the mesh of the plurality of first thermal regulation elements.
  • the electrical and/or electronic elements are arranged one after the other along a direction of elongation of the storage module, said storage module comprising a plurality of second thermal regulation elements arranged between the electrical and / or electronic, the first and second thermal regulation elements being arranged alternately between two adjacent electrical and / or electronic elements in this direction of elongation.
  • the second thermal regulation element comprises at least one flexible body and at least one network connection device arranged at one end of the flexible body.
  • the flexible body is a hollow fiber configured to channel a heat transfer fluid. Depending on the treatment which is made of the heat transfer fluid before the latter enters the thermal regulation element, the latter can thus only cool, only heat or alternatively heat and cool the electrical and/or electronic element or elements.
  • the flexible body is a resistive electric wire. As may have been specified above, it is possible to heat the electric and/or electronic elements by using the electric energy stored in the electric battery or a secondary battery of the vehicle.
  • the second thermal regulation element is a flexible heating element or a heating metal plate.
  • the protection element has a thermal conductivity greater than or equal to 0.25 W/(mK) at 20°C. Thus, the transfer of calories between the thermal regulation elements and the electrical and/or electronic elements is improved. According to one embodiment, the protection element has an electrical resistivity greater than or equal to io +11 W-cm at 20°C. Thus, the risk of short circuit is reduced.
  • the protective element comprises at least one layer of a polyepoxide.
  • the polyepoxide layer can be obtained by polymerization of the compound of the epoxy monomer type in the presence of a crosslinking agent under the effect of heat.
  • the protection element includes at least one ceramic material having a heat conduction greater than or equal to 20 W/(m.K) at 20°C.
  • the thermal conductivity of the protective element is improved.
  • the ceramic material or ceramic materials can be included in the polyepoxide layer.
  • the ceramic material has an electrical resistivity greater than or equal to io +11 W-cm at 20°C. So the resistivity electric of the polyepoxide layer and therefore of the protective element is improved.
  • the ceramic material is chosen from the group comprising an aluminum nitride (AIN), an alumina (AI 2 O 3 ) and their mixture.
  • Aluminum nitride has the particular advantage of having very high thermal conductivity, very high electrical insulation capacity and low thermal expansion.
  • Alumina has the particular advantage of being less expensive than aluminum nitride and of exhibiting a flame retardant effect.
  • the invention also relates to an electronic system, and for example an electric battery for a motor vehicle, comprising at least one electronic system module having at least one characteristic described above.
  • the invention may also relate to a vehicle comprising at least one electric battery having at least one characteristic described above.
  • the vehicle can be a motor vehicle, a motorized electric road vehicle with two or three wheels, an electric velocipede, or an electric scooter.
  • Another object of the invention is a method for mounting the electronic system module comprising a step of arranging the plurality of electrical and/or electronic elements and the thermal regulation element in the housing of the module, and a step of polymerizing a compound of the epoxy monomer type in the presence of a crosslinking agent poured into said heated casing so as to obtain the protective element.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an electronic system, here an electric motor vehicle battery, comprising a plurality of modules according to a first embodiment of the invention
  • Figure 2 is a schematic representation of a module of Figure 1;
  • Figure 3 is a schematic representation of an electrical and / or electronic element suitable for equipping the electronic system module of Figure 2;
  • FIG.4 is a schematic representation of a thermal regulation element capable of equipping the electronic system module of Figure 2;
  • Figure 5 is a schematic representation of a portion of an electronic system module according to a second embodiment of the invention.
  • FIG.6 is a schematic representation of a portion of an electronic system module according to a third embodiment of the invention.
  • the invention relates in particular to a particular electronic system module in that it comprises at least one thermal regulation element of at least one electric and/or electronic element and a protection element, and in that the protection envelopes the thermal regulation element and is in contact with the plurality of electric and/or electronic elements.
  • an electronic system module will be more particularly described for an electronic system in the form of a motor vehicle battery, with electrical and/or electronic elements in the form of electrical energy accumulators. But it should be noted that the following description can be understood with electronic systems of another kind, such as computer servers for example.
  • a plurality of electrical energy storage modules 3 have been illustrated, each comprising a plurality of electrical energy accumulators 5, a plurality of thermal regulation elements 7 and a protection element 11.
  • Such electric energy storage modules 3 can constitute an electric battery 1.
  • the electric battery 1 can be used in any vehicle, for example a motor vehicle, a motorized road electric vehicle with two or three wheels, a electric velocipede, or an electric scooter.
  • the electrical energy storage module 3 comprises a casing 91 whose walls 93, 95, 97 form a housing for the plurality of electrical energy accumulators 5, the plurality of thermal regulation elements 7 and the protection 11.
  • the electrical energy storage module 3 can be mounted by first arranging, in the casing 91, the plurality of accumulators and the thermal regulation elements 7.
  • the protection element 11 is configured to be injected into the housing 91 so as to at least partially drown the thermal regulation elements 7 and the electrical energy accumulators 5 and so as to freeze their position after polymerization of a crosslinking agent such as will be mentioned above after.
  • the housing 91 here has a parallelepipedal shape with six walls 93, 95, 97 among which one can distinguish, as is particularly more visible in Figure 2, a bottom wall 93, side walls 95 and a closure cover 97.
  • the box 91 also comprises an input power supply 100 and an output power supply 101, capable of being connected to an electrical power supply network and/or to a fluid power supply network, to supply the regulation elements in an appropriate manner. heatsinks housed inside the case. Input power 100 and output power 101 are arranged on one wall of the case, preferably on the upper wall 97. In an embodiment not shown, the input power supply can be arranged on one wall of the case and the output power supply can be arranged on another wall of the housing.
  • the electrical energy accumulators 5 are held in position by the protective element 11 in which the thermal regulation elements 7 are encapsulated, the protective element resting on the bottom wall 93 and against the side walls 95 of the casing 91
  • the electrical energy accumulators 5 are in contact with the protection element 11 over the majority of their outer surface.
  • the protection element 11 thus makes it possible to ensure the positioning of the electrical energy accumulators 5 with respect to each other, with respect to the thermal regulation elements 7 and with respect to the walls of the housing 91.
  • each electrical energy accumulator 5 comprises at least one positive electrode 13, at least one negative electrode 15 and at least one separator 17.
  • the electrical energy accumulators 5 are each assembled by stacking the positive electrode 13, the negative electrode 15 and the separator 17 which is inserted between the two electrodes 13, 15.
  • the separator 17 can be impregnated with a solution containing at least one electrolyte.
  • This stack forms an electrochemical core 19 which is then placed in an envelope 21 so that a positive terminal 23 and a negative terminal 25 of the electrical energy accumulator 5, visible in FIG. 3, are accessible from the outside. of the casing 21 and can be connected to a power supply network within the electric battery 1 of the vehicle.
  • the casing 21 forms a sealed enclosure which protects the electrochemical core 19 from air and humidity.
  • the casing 21 consists of a substantially planar pocket and the stacking of the electrodes 13, 15 and of the separator 17 along a stacking direction E within this casing 21 consists of a superposition of substantially planar layers. It can be defined in particular the main surfaces of the casing and therefore the main surfaces of the corresponding electrical energy accumulator as being the surfaces perpendicular to the stacking direction, substantially perpendicular to the different layers of the electrochemical core which come from be mentioned. More particularly, a main surface 31 and another main surface 33 have been made visible in FIG.
  • electrical energy accumulators 5 have a substantially planar shape as shown in Figure 3, and each thermal regulation element 7 is interposed between two accumulators of electrical energy. Each thermal regulation element 7 is thus arranged opposite at least a portion of each of the two accumulators. As can be seen in FIG. 2, each thermal regulation element 7 is arranged so as to be able to adjust the temperature of a portion of the two electrical energy accumulators 5 which are adjacent to it. In other words, each thermal regulation element 7 is arranged facing one of the main surfaces 31, 33 of the casing 21, this main surface extending in a plane perpendicular to the stacking direction E previously defined.
  • the thermal regulation element 7 comprises a flexible body 8 and at least one connection device 6, 10 arranged at one end of the flexible body, said connection device allowing connection to a power supply network, whether this is a network electrical or fluid power supply.
  • the flexible body of the thermal regulation element 7 is here a bundle of hollow fibers 8 in which each hollow fiber 8 is configured to channel a heat transfer fluid as shown more precisely in Figure 4.
  • the hollow fibers 8 can be made of a polymer material.
  • the use of such a material gives these hollow fibers sufficient mechanical strength and chemical resistance to withstand the stresses to which they are subjected.
  • such a material makes it possible to obtain flexible microfibers, that is to say that these hollow fibers 8 can be deformed, bent, without their integrity being impacted.
  • Each hollow fiber has a section whose main dimension is between 0.5 mm and 1.5 mm.
  • Each hollow fiber 8 has an extension dimension greater than the distance between the two connection devices 6, 10 which each take a predefined position in the casing in order to be able to be connected to the appropriate power supply network.
  • each hollow fiber can conform, randomly, to cover a large area of the main surface 31 of the casing 21 opposite which the regulating element thermal 7 is found.
  • Each thermal regulation element 7 comprises at least one connection device, and here a heat transfer fluid inlet connection device 6 and a heat transfer fluid outlet connection device 10, with the hollow fibers which are respectively connected, to each of their ends, to the connection devices so as to circulate the heat transfer fluid in the hollow fibers.
  • the ends of each hollow fiber 8 open into the connection devices 6, 10 which each act as a collector to recover the fluid via the input and output power supplies 100, 101 associated with the box 91 and connected to the network of fluid supply external to the housing.
  • the thermal regulation elements are connected to a thermal system (not shown), for example a heat pump, in order to be able to heat and/or cool the electrical energy accumulators 5.
  • the thermal regulation element is a resistive electric wire or a flexible heating element.
  • the body of the thermal regulation element is again included in the protection element and it is able to rise in temperature to give calories to the accumulators in contact with the protection element.
  • One end of the thermal regulation element then comes out of the protection element and plays the role of the connection device 6 mentioned above to be connected to an electrical network, thus allowing the electrical supply of the thermal regulation element and its a climb in temperature.
  • connection device it is only necessary to have one connection device and not two as in what has been described for microfibers intended to be traversed by a heat transfer fluid. In these embodiments it is therefore possible to heat the accumulators using the electrical energy stored in the electric battery or a secondary battery of the vehicle.
  • a thermal regulation element could be provided in which the body is produced by a heating metal plate or by a rigid fluid channeling plate. It is understood that such embodiments are not departing from the context in the invention insofar as this body of the thermal regulation element is at least partially engaged in the protection element, which makes it possible to optimize the transfer between the body of the thermal regulation element and the neighboring accumulator.
  • the protection element 11 is made of a material chosen in particular for its thermal conduction properties. More particularly, the protection element 11 has a thermal conductivity greater than or equal to 0.25 W/(m K) at 20°C. This makes it possible to improve the thermal exchanges between the electrical energy accumulator 5 and the thermal regulation element 7.
  • the protection element 11 also has an electrical resistivity greater than or equal to io +11 W-cm at
  • the protective element 11 comprises a single layer of polyepoxide 12 and a ceramic material distributed within the layer of polyepoxide 12.
  • the element protection could result from the superposition of a layer of polyepoxide and a layer of ceramic material.
  • the protective element can be formed from a single layer of polyepoxide or from a layer of ceramic material.
  • the polyepoxide layer 12 can be obtained from a compound of the epoxy monomer type.
  • the polyepoxide layer 12 can be produced by polymerizing the compound of the epoxy monomer type in the presence of a crosslinking agent under the effect of heat.
  • the protective element 11 comprises a plurality of polymer layers in addition to the polyepoxide layer 12.
  • the crosslinking agent makes it possible, by chemical or physical means, to create chemical bonds between the macromolecular chains formed by the polymerization of the compound of the epoxy monomer type.
  • the mechanical resistance of the polyepoxide layer 12 in particular to shocks, and therefore of the protective element 11, is improved.
  • the ceramic material 13 has a thermal conductivity greater than or equal to 20 W/(m K) at 20°C and an electrical resistivity greater than or equal to io +11 W-cm at 20°C.
  • the presence of at least one ceramic material 13 in the protection element 11 reinforces the mechanical strength of the protection element 11.
  • the ceramic material 13 also improves the thermal conductivity and the electrical resistivity of the protection element 11.
  • the ceramic material may be part of the polyepoxide layer 12 as shown in the embodiment of Figure 2.
  • the ceramic material is chosen from the group comprising an aluminum nitride (AIN), an alumina (Al 2 O 3 ) and their mixture.
  • the polyepoxide layer 12 comprises aluminum nitride and alumina.
  • Aluminum nitride has the advantage of having very high thermal conductivity, high electrical insulation capacity and low thermal expansion.
  • the thermal conductivity of aluminum nitride has a thermal conductivity of between 170 and 200 W/(mK) at 20°C and an electrical resistivity greater than or equal to 1.io ⁇ W-cm at 20°C.
  • Alumina also called aluminum oxide, has an electrical resistivity of between i.io ⁇ to i.io 1 ⁇ W.ah and a thermal conductivity of between 20 and 30 W/ (m K).
  • alumina has a mechanical strength of between 300 to 630 MPa and a compressive strength of 2000 to 4000 MPa which make it an additive making it possible to increase the mechanical strength of the polyepoxide layer 12 and therefore the mechanical strength of the protective element 11.
  • alumina has a density of between 3750 to 3950 kg/nL which is lighter than most metal parts.
  • the alumina has a flame retardant effect, which makes it possible to delay the start of a fire when the electrical battery 1 runs wild.
  • the electrical energy storage module 3 can be mounted by firstly arranging, in the casing 91, the plurality of accumulators and the thermal regulation elements 7. In order to ensure the correct arrangement parts relative to each other and away from the bottom wall 93, the walls 93, 95, 97 of the housing 91 can be equipped with centering elements not shown.
  • an epoxy monomer type compound in the presence of a crosslinking agent is poured into the housing 91 so that the bodies of the thermal control elements are immersed in the compound, it being understood that the connection devices 6, 10 arranged at the ends of the body of the thermal regulation elements are not covered with this compound.
  • the electrical energy accumulators 5 are, for their part, partially immersed in the compound of the epoxy monomer type.
  • the casing 91 is heated to allow the polymerization of the compound of the epoxy monomer type and thus to obtain the protective element 11.
  • the ceramic materials 13 are added to the epoxy monomer type compound before it is poured into the housing 91. It should be noted that the heating operation is not necessary to polymerize the resin, the hardener can operate at ambient temperature.
  • the protection element 11 can first be manufactured by positioning the thermal regulation elements in a suitable mold in which the compounds described above are added to manufacture the polyepoxide layer 12. After demolding, the protection element 11, in which the thermal regulation elements are embedded, is inserted into the casing 91. Then the electrical energy accumulators are arranged in the casing 91 at the locations provided in the protection element 11 during molding .
  • FIG. 5 illustrates a second embodiment of the electrical energy storage module different from the first embodiment in that the thermal regulation elements are grouped into two separate sets, namely a first set of thermal regulation elements and a second set of thermal regulation elements.
  • This second embodiment is in particular implemented in a storage module in which the accumulators are arranged successively one after the other along a direction of elongation of the storage module, here parallel to the stacking direction E visible on the FIG. 5, and in which the thermal regulation elements are respectively arranged between two successive accumulators, considering this direction of elongation.
  • the sets of thermal regulation elements are composed of identical thermal regulation elements from one set to another, conforming to the thermal regulation element 7 which has been described previously, but are distinguished by their function of thermal regulation .
  • the first assembly has the sole function of cooling the electrical energy accumulators and the second assembly has the sole function of heating the electrical energy accumulators.
  • the thermal regulation elements of the first set will be called in the rest of the application the first regulation elements 7.
  • the thermal regulation elements of the second set will be called in the rest of the application the second regulation elements 9.
  • the electrical energy storage module comprises a plurality of second thermal regulation elements 9.
  • the second thermal regulation elements 9 are identical to the first thermal regulation elements 7 illustrated in FIG. 4.
  • the second thermal regulation elements 9 are bundles of hollow fibers 8, each hollow fiber 8 of which is configured to channel a heat transfer fluid.
  • Each second thermal regulation element 9 comprises a connection device 6 for the heat transfer fluid inlet 6 and a connection device 10 for the heat transfer fluid outlet, so as to circulate the heat transfer fluid in the hollow fibers.
  • the first thermal regulation elements 7 are configured to cool part of the electrical energy accumulators 5.
  • the input connection device 6 and the output connection device 10 of the first thermal regulation elements 7 are connected, via the power supplies input 100 and output 101 of the housing 91, to a refrigeration circuit not shown.
  • the second thermal regulation elements 9 are configured to heat another part of the electrical energy accumulators 5.
  • the input connection device 6 and the output connection device 10 of the second thermal regulation elements 9 are connected to a circuit heater not shown.
  • the second thermal regulation elements can consist of resistive electrical wires.
  • the first thermal regulation elements 7 and the second thermal regulation elements 9 are arranged between the electrical energy accumulators 5 in an alternating manner, considering the direction of elongation of the storage module mentioned above.
  • an electric energy accumulator 5 will be interposed between a first thermal regulation element 7 and a second thermal element 9.
  • a main surface 31 of the electric energy accumulator 5 can be cooled by the first element thermal regulation 7 and another main surface 33 of the same electrical energy accumulator 5 opposite to the main surface 31 can be heated by the second thermal regulation element 9.
  • the energy storage module 5 according to this second embodiment can be obtained by the mounting method previously described for the energy storage module 5 according to the first embodiment.
  • the second thermal regulation elements 9 are in this context arranged in the housing 91 simultaneously with the first thermal regulation elements 7, before the step of adding the monomer of the epoxy type.
  • FIG. 6 illustrates a third embodiment of the electrical energy storage module different from the second embodiment in that the electrical energy accumulators 5 have an envelope 21 of cylindrical shape, instead of being of parallelepipedal shape such as as described in the other embodiments, and inside which the stack of electrodes and of the separator also has a rolled-up shape to be housed in the casing.
  • the third embodiment is also particular in that the first thermal regulation elements 7 and the second thermal regulation elements 9 are arranged differently.
  • the envelope can be defined with two end surfaces 41 connected by a main radial surface 43.
  • the main surface, here radial, of the casing is perpendicular to a stacking direction of the layers of the electrochemical core 19.
  • the hollow fibers 8 of the first thermal regulation elements 7 are arranged facing the main radial surface of the envelope 21 and therefore of the electrical energy accumulator 5.
  • the hollow fibers 8 form a mesh such that the thermal regulation elements 7 surround each electrical energy accumulator 5.
  • the hollow fibers 8 of the second thermal regulation elements 9 form a mesh so that the second thermal regulation elements 9 surround each electrical energy accumulator. More particularly, the second thermal regulation elements 9 are arranged radially with respect to the electrical energy accumulators 5 so as to form a second mesh around all the electrical energy accumulators 5. In this third embodiment, the second mesh is substantially identical to the first mesh.
  • the hollow fibers 8 of the second thermal regulation elements 9 forming the second mesh are superimposed on the hollow fibers 8 of the first thermal regulation elements 7 forming the first mesh, this superposition being relative to a direction parallel to the axis of the cylinder defining the accumulator of electrical energy.
  • the first thermal regulation elements 7 are arranged facing a first portion of the electrical energy accumulators 5, which may in particular consist of half the axial dimension of these accumulators
  • the second thermal regulation 9 are arranged facing another portion of the electrical energy accumulators 5, axially offset with respect to the first portion, and which may in particular consist of the other half of the axial dimension of these accumulators.
  • first thermal regulation elements 7 are connected to a heating circuit to heat the electrical energy accumulators 5 and the second thermal regulation elements 9 are connected to a cooling circuit to cool the electrical energy accumulators. electrical energy 5.
  • the first thermal regulation elements 7 may consist of resistive electrical wires.
  • the energy storage module 5 according to this third embodiment can be obtained by the mounting method previously described in the first embodiment for the energy storage module 5 according to the first embodiment.
  • the second thermal regulation elements 9 are in this context arranged in the housing 91 simultaneously with the first thermal regulation elements 7, before the step of adding the monomer of the epoxy type.

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Abstract

La présente invention concerne un module de système électronique (3) qui comprend une pluralité d'éléments électriques et/ou électroniques (5), au moins un élément de régulation thermique (7) configuré pour ajuster une température d'au moins un premier élément électrique et/ou électronique (5) et disposé en regard d'une portion du premier élément électrique et/ou électronique (5), ledit élément de régulation thermique (7) étant agencé entre le premier élément électrique et/ou électronique (5) et un deuxième élément électrique et/ou électronique (5) adjacent au premier élément électrique et/ou électronique (5). Le module (3) comprend au moins un élément de protection (11) dans lequel est noyé au moins en partie l'élément de régulation thermique (7), ledit élément de protection (11) étant au moins en partie en contact avec la pluralité d'éléments électriques et/ou électroniques (5).

Description

DESCRIPTION
TITRE DE L'INVENTION : SYSTEME DE REFROIDISSEMENT POUR SYSTEME
ELECTRONIQUE.
La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de refroidissement pour des systèmes électroniques et des éléments électriques et/ou électroniques équipant un tel système électronique.
Les éléments électriques et/ ou électroniques d’un système électronique susceptible d’être concerné par la présente invention peuvent aussi bien consister en des composants de serveurs informatiques qu’en des composants de systèmes de stockage d’énergie électrique, notamment des batteries, pour des véhicules automobiles.
Certains véhicules automobiles, comme les véhicules électriques ou hybrides, comprennent une ou plusieurs batteries pour l'alimentation d'un moteur d'entraînement électrique. La batterie électrique comprend, généralement, une pluralité de modules de stockage d’énergie disposés côte à côte et reliés électriquement. Chaque module de stockage d’énergie comporte une pluralité d'accumulateurs d’énergie électrique. Chaque accumulateur d’énergie électrique est destiné au stockage réversible de l'énergie électrique sous une forme électrochimique. La batterie d’un véhicule automobile fonctionne de manière optimale lorsqu’elle présente une température comprise dans une plage de valeurs optimales. Lorsque la température de la batterie se trouve en dessous d’une valeur seuil minimale de cette plage de valeurs, notamment en hiver, la résistance interne de la batterie augmente fortement et la capacité de la batterie à fournir des performances optimales diminue. Lorsque la batterie présente une température supérieure à une valeur seuil maximale de la plage de valeurs optimales, par exemple suite à une sollicitation de la batterie pour le fonctionnement du moteur du véhicule ou suite à une recharge de la batterie, cela affecte l'état thermodynamique de la batterie en faisant varier son potentiel en circuit ouvert, ce qui peut alors diminuer la performance et/ou l'état de charge de la batterie. En outre, les variations de température de la batterie contribuent grandement à l'accélération du vieillissement de la batterie. La température de la batterie doit donc être contrôlée pour rester dans la plage de températures optimales spécifique à cette batterie et ainsi offrir des performances adéquates tout en évitant un vieillissement prématuré.
A cette fin, les véhicules automobiles hybrides ou électriques peuvent être pourvus de systèmes de gestion thermique pour chauffer ou refroidir les accumulateurs d’énergie électrique de la batterie. Un tel système de gestion thermique est notamment capable de prendre en compte le mode de fonctionnement de la batterie et les conditions environnantes et d’adapter la réponse thermique en fonction de ces données prises en compte.
Un tel système de gestion thermique peut comprendre un échangeur thermique doté de canalisations dans lesquelles un fluide caloporteur circule. Selon le traitement thermique apporté en amont à ce fluide caloporteur, celui-ci permet de faciliter la captation de calories générées par les accumulateurs pour les refroidir ou bien d’apporter des calories pour réchauffer les accumulateurs.
Afin d’optimiser les transferts thermiques entre l’échangeur thermique et les accumulateurs, la position des canalisations est recherchée la plus proche possible des accumulateurs. Néanmoins, les transferts thermiques sont limités du fait qu’il y a une couche d’air existante entre la paroi externe des canalisations et les accumulateurs, notamment du fait des jeux de fabrication de chacun de ces composants et des jeux de montage. De plus, ces canalisations peuvent être disposées uniquement à une extrémité des accumulateurs rendant difficile d’obtenir une température homogène au sein même de l’accumulateur. Enfin, les différents éléments précités présentent une faible résistance aux chocs mécaniques qui peuvent rendre la batterie inutilisable.
L’invention s’inscrit dans ce contexte et a pour objectif d’offrir une alternative aux dispositifs de régulation thermique des systèmes électroniques comportant des composants électriques et/ ou électroniques, qu’il s’agisse de serveurs informatiques, de batteries de véhicules automobiles ou de tout autre type de systèmes électroniques dont les composants sont susceptibles de s’échauffer lors de leur fonctionnement ou de leur recharge. La présente invention a pour objectif de palier au moins un des inconvénients précités et de conduire en outre à d’autres avantages en proposant un nouveau type de système électronique, et par exemple un nouveau type de module de stockage d’énergie pour une batterie électrique de véhicule, notamment automobile.
La présente invention propose ainsi un module de système électronique qui comprend une pluralité d’éléments électriques et/ ou électroniques, au moins un élément de régulation thermique configuré pour ajuster une température d’au moins un premier élément électrique et/ ou électronique et disposé en regard d’une portion du premier élément électrique et/ ou électronique, ledit élément de régulation thermique étant agencé entre le premier élément électrique et/ ou électronique et un deuxième élément électrique et/ ou électronique adjacent au premier élément électrique et/ou électronique. Le module de stockage d’énergie électrique comprend au moins un élément de protection dans lequel est noyé au moins en partie l’élément de régulation thermique, ledit élément de protection étant en contact avec au moins une partie de la pluralité d’éléments électriques et/ou électroniques, préférentiellement en contact avec au moins une partie de tous les éléments électriques et/ou électroniques.
L’élément de régulation thermique peut être configuré pour seulement chauffer les éléments électriques et/ ou électroniques au voisinage de cet élément de régulation thermique ou pour seulement les refroidir ou encore pour avoir une action alternative de chauffe et de refroidissement. Le module de système électronique est particulier en ce qu’il comprend un élément de protection qui permet de protéger l’élément de régulation thermique et les éléments électriques et/ ou électroniques des chocs mécaniques. De plus, l’élément de protection permet en outre le maintien en position du ou des éléments de régulation thermique ainsi que des éléments électriques et/ou électroniques. D’autre part, le fait que chaque élément de régulation thermique soit noyé dans l’élément de protection combiné au fait que l’élément de protection soit en contact avec au moins une partie des éléments électriques et/ ou électroniques permet d’éviter que de l’air circule ou stagne entre un élément de régulation thermique et un élément électrique et/ou électronique. Cela permet ainsi que le transfert thermique entre ces deux pièces s’en trouve accru. L’élément de protection et l’élément de régulation thermique tels qu’ils viennent d’être décrits selon l’invention peuvent notamment être associés à un élément électrique et/ou électronique de type accumulateur d’énergie électrique présent dans un système électronique de type dispositif de stockage électrique, autrement appelé batterie, d’un véhicule automobile. La présente invention propose alors un module de stockage d’énergie électrique, notamment de batterie électrique, pour véhicule qui comprend une pluralité d’accumulateurs d’énergie électrique, au moins un élément de régulation thermique configuré pour ajuster une température d’au moins un premier accumulateur d’énergie électrique et disposé en regard d’une portion du premier accumulateur d’énergie électrique, ledit élément de régulation thermique étant agencé entre le premier accumulateur d’énergie électrique et un deuxième accumulateur d’énergie électrique adjacent au premier accumulateur d’énergie électrique. Le module de stockage d’énergie électrique comprend au moins un élément de protection dans lequel est noyé au moins en partie l’élément de régulation thermique, ledit élément de protection étant en contact avec au moins une partie de la pluralité d’accumulateurs d’énergie électrique, préférentiellement en contact avec au moins une partie de tous les accumulateurs d’énergie électrique.
Le dispositif de traitement thermique a pour fonction de réguler la température de la batterie, par exemple lors de son fonctionnement en le refroidissant, ou lors du démarrage de la batterie en la préchauffant.
Selon un mode de réalisation, l’élément de régulation thermique comprend au moins un corps flexible et au moins un dispositif de connexion à un réseau d’alimentation, ledit dispositif de connexion étant agencé à une extrémité du corps flexible. Par corps flexible, il convient de comprendre que l’on peut donner à cet élément une configuration géométrique courbée, qui peut être aléatoire et différente d’un élément de régulation thermique à l’autre au sein de l’élément de protection.
Selon un mode de réalisation, le corps flexible est une fibre creuse configurée pour faire canalisation d’un fluide caloporteur. En fonction du traitement thermique qui est fait du fluide caloporteur avant que celui-ci pénètre dans l’élément de régulation thermique, ce dernier peut ainsi seulement refroidir, seulement chauffer ou bien alternativement chauffer et refroidir le ou les éléments électriques et/ ou électroniques.
Avantageusement, le fluide caloporteur peut notamment consister en du liquide de refroidissement, par exemple de l’eau glycolée, ou du fluide réfrigérant, par exemple du 1234YF ou 134A.
Selon un mode de réalisation, le corps flexible est un fil électrique résistif, ou un élément de chauffage flexible. Chaque fil électrique ou chaque élément de chauffage flexible est associé à un dispositif de connexion relié à un réseau électrique propre au système électronique, par exemple le module de stockage du véhicule. Dans le cas d’un système électronique formé par une batterie d’un véhicule automobile, il est possible de chauffer les éléments électriques et/ou électroniques via les fils électriques résistifs ou les éléments de chauffage flexibles, noyés dans l’élément de protection, en utilisant l’énergie électrique stockée dans la batterie électrique ou une batterie secondaire du véhicule.
Selon un mode de réalisation, l’élément de régulation thermique est une plaque métallique chauffante. Ainsi, il est possible de chauffer les éléments électriques et/ou électroniques en utilisant l’énergie électrique stockée dans la batterie électrique ou une batterie secondaire du véhicule.
Selon un mode de réalisation, le module de stockage d’énergie comprend un boîtier formant un logement pour la pluralité d’éléments électriques et/ ou électroniques, l’élément de régulation thermique et l’élément de protection.
Selon un mode de réalisation, l’élément de régulation thermique est connecté à une alimentation d’entrée agencée sur une paroi du boîtier et une alimentation de sortie agencée également sur une paroi du boîtier. Notamment, l’élément de régulation thermique est connecté aux alimentations d’entrée et de sortie via un dispositif de connexion de l’élément de régulation thermique. L’alimentation d’entrée peut être agencée sur une paroi du boîtier et l’alimentation de sortie peut être agencée sur une autre paroi du boîtier. Il est aussi possible que l’alimentation d’entrée et l’alimentation de sortie soient agencées sur une même paroi du boîtier. L’alimentation d’entrée et l’alimentation de sortie peuvent être électriques. L’alimentation d’entrée et l’alimentation de sortie peuvent être des bouches de canalisations permettant la circulation de fluide caloporteur. Selon un mode de réalisation, le module de stockage d’énergie électrique comprend une pluralité d’éléments de régulation thermique agencés entre les éléments électriques et/ ou électroniques, formant un maillage autour d’au moins une partie des éléments électriques et/ou électroniques, préférentiellement autour de tous les éléments électriques et/ou électroniques. Ainsi, la gestion thermique des éléments électriques et/ ou électroniques est facilitée.
Il faut entendre ici, ainsi que dans tout ce qui suit, par maillage que la pluralité d’éléments de régulation thermique forme un réseau qui entoure au moins une partie des éléments électriques et/ou électroniques. Les éléments de régulation thermique peuvent être interconnectés et reliés tous, via leur(s) propre(s) dispositif(s) de connexion, à une même conduite ou un même circuit électrique s’étendant dans le boîtier entre l’alimentation d’entrée et l’alimentation de sortie du boîtier. De manière alternative, chaque élément de régulation thermique peut être directement relié à une alimentation d’entrée et de sortie formée sur le boîtier du module de stockage, dès lors que celui-ci comporte autant d’alimentations d’entrée et de sortie que d’éléments de régulation thermique. De manière alternative, un élément de régulation thermique peut partager un dispositif de connexion avec au moins un autre élément de régulation thermique. Selon un mode de réalisation, l’élément de régulation thermique est un premier élément de régulation thermique et ledit module comprend un deuxième élément de régulation thermique configuré pour ajuster la température du premier élément électrique et/ ou électronique et agencé en regard d’une autre portion du premier élément électrique et/ou électronique. Dans ce contexte, un premier élément de régulation thermique et un deuxième élément de régulation thermique peuvent être disposés de part et d’autre d’un même élément électrique et/ou électronique, ou bien, ils peuvent aussi être superposés l’un à l’autre et s’étendre en regard d’une même surface d’un même élément électrique et/ ou électronique, à des hauteurs différentes. En conséquence, la gestion thermique du premier élément électrique et/ ou électronique est améliorée. Cela peut aussi permettre d’attribuer une fonction distincte à chaque élément de régulation thermique.
Selon un mode de réalisation, le module comprend une pluralité de deuxièmes éléments de régulation thermique agencée entre les éléments électriques et/ou électroniques, formant un maillage autour des éléments électriques et/ou électroniques, préférentiellement autour de tous les éléments électriques et/ ou électroniques. Ainsi, la gestion thermique des éléments électriques et/ ou électroniques est améliorée.
Selon un mode de réalisation, le maillage de la pluralité de deuxièmes éléments de régulation thermique est sensiblement identique au maillage de la pluralité de premiers éléments de régulation thermique. Selon un mode de réalisation, les éléments électriques et/ ou électroniques sont agencés les uns après les autres selon une direction d’allongement du module de stockage, ledit module de stockage comprenant une pluralité de deuxièmes éléments de régulation thermique agencés entre les éléments électriques et/ou électroniques, les premiers et deuxièmes éléments de régulation thermique étant disposés en alternance entre deux éléments électriques et/ou électroniques adjacents selon cette direction d’allongement.
Selon un mode de réalisation, le deuxième élément de régulation thermique comprend au moins un corps flexible et au moins un dispositif de connexion à un réseau agencé à une extrémité du corps flexible.
Selon un mode de réalisation, le corps flexible est une fibre creuse configurée pour faire canalisation d’un fluide caloporteur. En fonction du traitement thermique qui est fait du fluide caloporteur avant que celui-ci pénètre dans l’élément de régulation thermique, ce dernier peut ainsi seulement refroidir, seulement chauffer ou bien alternativement chauffer et refroidir le ou les éléments électriques et/ ou électroniques. Selon un mode de réalisation, le corps flexible est un fil électrique résistif. Tel que cela a pu être précisé précédemment, il est possible de chauffer les éléments électriques et/ ou électroniques en utilisant l’énergie électrique stockée dans la batterie électrique ou une batterie secondaire du véhicule.
Selon un mode de réalisation, le deuxième élément de régulation thermique est un élément de chauffage flexible ou une plaque métallique chauffante.
Selon un mode de réalisation, l’élément de protection présente une conductivité thermique supérieure ou égale à 0,25 W/(m.K) à 20°C. Ainsi, le transfert de calories entre les éléments de régulation thermique et les éléments électriques et/ ou électroniques est amélioré. Selon un mode de réalisation, l’élément de protection présente une résistivité électrique supérieure ou égale à io+11 W-cm à 20°C. Ainsi, le risque de court- circuit est diminué.
Selon un mode de réalisation, l’élément de protection comprend au moins une couche d’un polyépoxyde. La couche de polyépoxyde peut être obtenue par polymérisation du composé du type monomère d’époxyde en présence d’un agent de réticulation sous l’effet de la chaleur.
Selon un mode de réalisation, l’élément de protection inclut au moins un matériau céramique présentant une conduction thermique supérieure ou égale à 20 W/ (m.K) à 20°C. Ainsi, la conductivité thermique de l’élément de protection est améliorée.
Le matériau céramique ou les matériaux céramiques peuvent être inclus dans la couche de polyépoxyde.
Selon un mode de réalisation, le matériau céramique présente une résistivité électrique supérieure ou égale à io+11 W-cm à 20°C. Ainsi la résistivité électrique de la couche de polyépoxyde et donc de l’élément de protection est améliorée.
Selon un mode de réalisation, le matériau céramique est choisi parmi le groupe comportant un nitrure d’aluminium (AIN), une alumine (AI2O3) et leur mélange. Le nitrure d’aluminium a notamment comme avantage de présenter une très haute conductivité thermique, une très haute capacité d'isolation électrique et une faible dilatation thermique. L’alumine a notamment comme avantage d’être moins coûteuse que le nitrure d’aluminium et de présenter un effet retardateur de flamme. L’invention a aussi trait à un système électronique, et par exemple une batterie électrique pour véhicule automobile, comprenant au moins un module de système électronique présentant au moins une caractéristique précédemment décrite.
L’invention peut concerner en outre un véhicule comprenant au moins une batterie électrique présentant au moins une caractéristique précédemment décrite. Le véhicule peut être un véhicule automobile, un véhicule électrique routier motorisé à deux ou trois roues, un vélocipède électrique, ou une trottinette électrique.
L’invention a par ailleurs pour un objet un procédé de montage du module de système électronique comprenant une étape d’agencement de la pluralité d’éléments électriques et/ ou électroniques et de l’élément de régulation thermique dans le boîtier du module, et une étape de polymérisation d’un composé du type monomère d’époxyde en présence d’un agent de réticulation versé dans ledit boîtier chauffé de manière à obtenir l’élément de protection. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
[fig.i] La figure 1 est une représentation schématique d’un système électronique, ici une batterie électrique de véhicule automobile, comprenant une pluralité de modules selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
[fig.2] La figure 2 est une représentation schématique d’un module de la figure 1 ; [fig-3] La figure 3 est une représentation schématique d’un élément électrique et/ou électronique apte à équiper le module de système électronique de la figure 2 ;
[fig.4] La figure 4 est une représentation schématique d’un élément de régulation thermique apte à équiper le module de système électronique de la figure 2 ;
[fig.5] La figure 5 est une représentation schématique d’une portion d’un module de système électronique selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;
[fig.6] La figure 6 est une représentation schématique d’une portion d’un module de système électronique selon un troisième mode de réalisation de l’invention.
Il faut tout d’abord noter que si les figures exposent l’invention de manière détaillée pour sa mise en œuvre, elles peuvent bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant. Il est également à noter que, sur l’ensemble des figures, les éléments similaires et/ou remplissant la même fonction sont indiqués par la même numérotation.
L’invention porte notamment sur un module de système électronique particulier en ce qu’il comporte au moins un élément de régulation thermique d’au moins un élément électrique et/ ou électronique et un élément de protection, et en ce que l’élément de protection enveloppe l’élément de régulation thermique et est en contact avec la pluralité d’éléments électriques et/ou électroniques.
Dans ce qui va suivre, un module de système électronique va être plus particulièrement décrit pour un système électronique sous forme de batterie de véhicule automobile, avec des éléments électriques et/ ou électroniques sous forme d’accumulateurs d’énergie électrique. Mais il convient de noter que la description qui va suivre peut s’entendre avec des systèmes électroniques d’un autre genre, comme des serveurs informatiques par exemple. En référence aux figures i et 2 notamment, on a illustré une pluralité de modules de stockage d'énergie électrique 3 comprenant chacun une pluralité d’accumulateurs d’énergie électrique 5, une pluralité d’éléments de régulation thermique 7 et un élément de protection 11. De tels modules de stockage d'énergie électrique 3 peuvent constituer une batterie électrique 1. La batterie électrique 1 peut être utilisée dans n’importe quel véhicule par exemple un véhicule automobile, un véhicule électrique routier motorisé à deux ou trois roues, un vélocipède électrique, ou une trottinette électrique.
Le module de stockage d’énergie électrique 3 comprend un boîtier 91 dont les parois 93, 95, 97 forment un logement pour la pluralité d'accumulateurs d’énergie électrique 5, la pluralité d’éléments de régulation thermique 7 et l’élément de protection 11. Le module de stockage d’énergie électrique 3 peut être monté en disposant tout d’abord, dans le boîtier 91, la pluralité d’accumulateurs et les éléments de régulation thermique 7. L’élément de protection 11 est configuré pour être injecté dans le boîtier 91 de manière à noyer au moins partiellement les éléments de régulation thermique 7 et les accumulateurs d’énergie électrique 5 et de manière à figer leur position après polymérisation d’un agent de réticulation tel qu’il va être évoqué ci-après.
Dans l’exemple illustré, le boîtier 91 présente ici une forme parallélépipédique avec six parois 93, 95, 97 parmi lesquelles on peut distinguer, tel que cela est notamment plus visible sur la figure 2, une paroi de fond 93, des parois latérales 95 et un couvercle de fermeture 97.
Le boîtier 91 comporte par ailleurs une alimentation d’entrée 100 et une alimentation de sortie 101, apte à être connecté à un réseau d’alimentation électrique et/ ou à un réseau d’alimentation fluidique, pour alimenter de manière appropriée les éléments de régulation thermique logés à l’intérieur du boîtier. L’alimentation d’entrée 100 et l’alimentation de sortie 101 sont agencées sur une paroi du boîtier, préférentiellement sur la paroi supérieure 97. Dans un mode de réalisation non représenté, l’alimentation d’entrée peut être agencée sur une paroi du boîtier et l’alimentation de sortie peut être agencée sur une autre paroi du boîtier. Les accumulateurs d’énergie électrique 5 sont maintenus en position par l’élément de protection 11 dans lequel sont encapsulés les éléments de régulation thermique 7, l’élément de protection reposant sur la paroi de fond 93 et contre les parois latérales 95 du boîtier 91. Les accumulateurs d’énergie électrique 5 sont en contact avec l’élément de protection 11 sur la majorité de leur surface extérieure. L’élément de protection 11 permet ainsi d’assurer le positionnement des accumulateurs d’énergie électrique 5 les uns par rapport aux autres, par rapport aux éléments de régulation thermique 7 et par rapport aux parois du boîtier 91.
Des détails seront donnés ci-après sur des propriétés de l’élément de protection 11, notamment par rapport à ses propriétés de conduction thermique qui permettent le transfert de calories entre les accumulateurs d’énergie électrique 5 et les éléments de régulation thermique 7.
En référence à la figure 3, chaque accumulateur d’énergie électrique 5 comprend au moins une électrode positive 13, au moins une électrode négative 15 et au moins un séparateur 17. Les accumulateurs d’énergie électrique 5 sont, chacun, assemblés par empilement de l’électrode positive 13, de l’électrode négative 15 et du séparateur 17 qui est intercalé entre les deux électrodes 13, 15. Le séparateur 17 peut être imprégné d’une solution contenant au moins un électrolyte. Cet empilement forme un cœur électrochimique 19 qui est ensuite placé dans une enveloppe 21 de sorte qu'une borne positive 23 et une borne négative 25 de l’accumulateur d’énergie électrique 5, visibles sur la figure 3, sont accessibles depuis l'extérieur de l’enveloppe 21 et peuvent être raccordés à un réseau d’alimentation électrique au sein de la batterie électrique 1 du véhicule. L’enveloppe 21 forme une enceinte étanche qui protège le cœur électrochimique 19 de l’air et de l’humidité. Dans l’exemple illustré sur les figures, l’enveloppe 21 consiste en une poche sensiblement plane et l’empilement des électrodes 13, 15 et du séparateur 17 selon une direction d’empilement E au sein de cette enveloppe 21 consiste en une superposition de couches sensiblement planes. Il peut être défini notamment des surfaces principales de l’enveloppe et donc des surfaces principales de l’accumulateur d’énergie électrique correspondant comme étant les surfaces perpendiculaires à la direction d’empilement, sensiblement perpendiculaires aux différentes couches du cœur électrochimique qui viennent d’être évoquées. Plus particulièrement, on a rendu visible sur la figure 3 une surface principale 31 et une autre surface principale 33.
Dans le premier mode de réalisation illustré sur la figure 1 et la figure 2, des accumulateurs d’énergie électrique 5 présentent une forme sensiblement plane tel qu’illustré sur la figure 3, et chaque élément de régulation thermique 7 est intercalé entre deux accumulateurs d’énergie électrique adjacents. Chaque élément de régulation thermique 7 est ainsi disposé en regard d’au moins une portion de chacun des deux accumulateurs. Comme cela est visible sur la figure 2, chaque élément de régulation thermique 7 est agencé de manière à pouvoir ajuster la température d’une portion des deux accumulateurs d’énergie électrique 5 qui lui sont adjacents. Autrement dit, chaque élément de régulation thermique 7 est agencé en regard d’une des surfaces principale 31, 33 de l’enveloppe 21, cette surface principale s’étendant dans un plan perpendiculaire à la direction d’empilement E précédemment défini.
L’élément de régulation thermique 7 comporte un corps flexible 8 et au moins un dispositif de connexion 6, 10 agencé à une extrémité du corps flexible, ledit dispositif de connexion permettant un raccordement à un réseau d’alimentation que celui-ci soit un réseau d’alimentation électrique ou fluidique.
Plus précisément, le corps flexible de l’élément de régulation thermique 7 est ici un faisceau de fibres creuses 8 dans lequel chaque fibre creuse 8 est configurée pour faire canalisation d’un fluide caloporteur comme cela est illustré plus précisément sur la figure 4.
Les fibres creuses 8 peuvent être réalisées en un matériau polymère. L’utilisation d’un tel matériau confère à ces fibres creuses 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 fibres creuses 8 peuvent être déformées, pliées, sans que leur intégrité ne soit impactée.
Chaque fibre creuse présente une section dont une dimension principale est comprise entre 0,5 mm et 1,5 mm. Chaque fibre creuse 8 présente une dimension d’extension supérieure à la distance entre les deux dispositifs de connexion 6, 10 qui prennent chacun une position prédéfinie dans le boîtier pour pouvoir être raccordée au réseau d’alimentation approprié. Ainsi, entre ces deux dispositifs de connexion rigides et à la position figée, chaque fibre creuse peut se conformer, de manière aléatoire, pour couvrir une grande superficie de la surface principale 31 de l’enveloppe 21 en regard de laquelle l’élément de régulation thermique 7 se trouve.
Chaque élément de régulation thermique 7 comprend au moins un dispositif de connexion, et ici un dispositif de connexion 6 d’entrée de fluide caloporteur et une un dispositif de connexion 10 de sortie de fluide caloporteur, avec les fibres creuses qui sont respectivement connectées, à chacune de leurs extrémités, aux dispositifs de connexion de manière à faire circuler le fluide caloporteur dans les fibres creuses. Ainsi, les extrémités de chaque fibre creuse 8 débouchent dans les dispositifs de connexion 6, 10 qui jouent chacun un rôle de collecteur pour récupérer le fluide via les alimentations d’entrée et de sortie 100, 101 associées au boîtier 91 et connectées au réseau d’alimentation de fluide externe au boîtier.
Il est ainsi possible de connecter les éléments de régulation thermique à un système thermique (non représenté), par exemple une pompe à chaleur, pour pouvoir chauffer et/ ou refroidir les accumulateurs d’énergie électrique 5. Dans un mode de réalisation non illustré, l’élément de régulation thermique est un fil électrique résistif ou un élément de chauffage flexible. Le corps de l’élément de régulation thermique est là encore compris dans l’élément de protection et il est apte à monter en température pour donner des calories aux accumulateurs au contact de l’élément de protection. Une extrémité de l’élément de régulation thermique sort alors de l’élément de protection et joue le rôle du dispositif de connexion 6 précédemment évoqué pour être raccordé à un réseau électrique permettant ainsi l’alimentation électrique de l’élément de régulation thermique et sa montée en température. On comprend qu’ici il n’est nécessaire d’avoir qu’un dispositif de connexion et non deux comme dans ce qui a été décrit pour des microfibres destinées à être traversées par un fluide caloporteur. Dans ces modes de réalisation il est par conséquent possible de chauffer les accumulateurs en utilisant l’énergie électrique stockée dans la batterie électrique ou une batterie secondaire du véhicule.
De manière alternative, il pourrait être prévu un élément de régulation thermique dans lequel le corps est réalisé par une plaque métallique chauffante ou par une plaque rigide de canalisation fluidique. On comprend que de tels modes de réalisation ne sortent pas du contexte dans l’invention dans la mesure où ce corps de l’élément de régulation thermique est au moins partiellement en prise dans l’élément de protection ce qui permet de rendre optimal le transfert thermique entre le corps de l’élément de régulation thermique et l’accumulateur voisin.
Tel que cela a été évoqué précédemment, l’élément de protection 11 est réalisé dans une matière choisie notamment pour ses propriétés de conduction thermique. Plus particulièrement, l’élément de protection 11 présente une conductivité thermique supérieure ou égale à 0,25 W/(m K) à 20°C. Cela permet d’améliorer les échanges thermiques entre l’accumulateur d’énergie électrique 5 et l’élément de régulation thermique 7. L’élément de protection 11 présente aussi une résistivité électrique supérieure ou égale à io+11 W-cm à
20°C de manière à éviter tout court-circuit dans lequel il pourrait être impliqué. Dans l’exemple illustré sur la figure 2, l’élément de protection 11 comporte une unique couche de polyépoxyde 12 et un matériau céramique réparti au sein de la couche de polyépoxyde 12. Sans se départir du contexte de l’invention, l’élément de protection pourrait résulter de la superposition d’une couche de polyépoxyde et d’une couche de matériau céramique.
Alternativement, l’élément de protection peut être formé d’une seule couche de polyépoxyde ou d’une couche de matériau céramique.
La couche de polyépoxyde 12 peut être obtenue à partir d’un composé du type monomère d’époxyde. La couche de polyépoxyde 12 peut être produite par polymérisation du composé du type monomère d’époxyde en présence d’un agent de réticulation sous l’effet de la chaleur. Dans un mode de réalisation non représenté, l’élément de protection 11 comprend une pluralité de couches de polymère en plus de la couche de polyépoxyde 12.
L’agent de réticulation permet, par voie chimique ou physique, de créer des liaisons chimiques entre les chaînes macromoléculaires formées par la polymérisation du composé du type monomère d’époxyde. La résistance mécanique de la couche de polyépoxyde 12 notamment aux chocs, et donc de l’élément de protection 11, est améliorée.
Le matériau céramique 13 présente une conduction thermique supérieure ou égale à 20 W/(m K) à 20°C et une résistivité électrique supérieure ou égale à io+11 W-cm à 20°C. La présence d’au moins un matériau céramique 13 dans l’élément de protection 11 renforce la tenue mécanique de l’élément de protection 11. Le matériau céramique 13 améliore aussi la conductivité thermique et la résistivité électrique de l’élément de protection 11. Le matériau céramique peut faire partie de la couche de polyépoxyde 12 comme cela est illustré dans le mode de réalisation de la figure 2.
Le matériau céramique est choisi parmi le groupe comportant un nitrure d’aluminium (AIN), une alumine (AI2O3) et leur mélange. Dans le mode de réalisation illustré, la couche de polyépoxyde 12 comprend du nitrure d’aluminium et de l’alumine. Le nitrure d’aluminium a l’avantage de présenter une très haute conductivité thermique, une haute capacité d'isolation électrique et une faible dilatation thermique. Ainsi, la conductivité thermique du nitrure d’aluminium présente une conductivité thermique comprise entre 170 et 200 W/(m.K) à 20°C et une résistivité électrique supérieure ou égale à i.io^ W-cm à 20°C.
L’alumine, aussi appelée oxyde d’aluminium, présente une résistivité électrique comprise entre i.io^ à i.io1^ W.ah et une conductivité thermique comprise entre 20 et 30 W/ (m K). De plus, l’alumine présente une résistance mécanique comprise entre 300 à 630 MPa et une résistance à la compression 2000 à 4000 MPa qui en font un additif permettant d’augmenter la tenue mécanique de la couche de polyépoxyde 12 et donc la tenue mécanique de l’élément de protection 11. Par ailleurs, l’alumine présente une masse volumique comprise entre 3750 à 3950 kg/ nL ce qui est plus léger que la plupart de pièce en métal. Enfin, l’alumine présente un effet retardateur de flamme ce qui permet de retarder un départ de feu lors de l’emballement de la batterie électrique 1.
Comme précisé précédemment, le module de stockage d’énergie électrique 3 peut être monté en disposant tout d’abord, dans le boîtier 91, la pluralité d’accumulateurs et les éléments de régulation thermique 7. Afin de s’assurer de la bonne disposition des pièces les unes par rapport aux autres et à distance de la paroi de fond 93, les parois 93, 95, 97 du boîtier 91 peuvent être équipées d’éléments de centrage non représentés.
Ensuite, un composé du type monomère d’époxyde en présence d’un agent de réticulation est versé dans le boîtier 91 de sorte que les corps des éléments de régulation thermique sont immergés dans le composé, étant entendu que les dispositifs de connexion 6, 10 disposés aux extrémités du corps des éléments de régulation thermique sont non recouverts de ce composé. Les accumulateurs d’énergie électrique 5 sont, quant à eux, immergés en partie dans le composé du type monomère d’époxyde. Puis, le boîtier 91 est chauffé pour permettre la polymérisation du composé du type monomère d’époxyde et ainsi obtenir l’élément de protection 11. Les matériaux céramiques 13 sont ajoutés au composé du type monomère d’époxyde avant qu’il soit versé dans le boîtier 91. Il convient de noter que l’opération de chauffage n’est pas nécessaire pour polymériser la résine, le durcisseur pouvant fonctionner à température ambiante. Selon une variante du procédé, on pourrait ne pas utiliser le chauffage et/ ou l’agent de réticulation. Selon une autre variante du procédé, l’élément de protection 11 peut d’abord être fabriqué en positionnant les éléments de régulation thermique dans un moule adapté dans lequel on vient rajouter les composés précédemment décrits pour fabriquer la couche de polyépoxyde 12. Après démoulage, l’élément de protection 11, dans lequel les éléments de régulation thermique sont noyés, est inséré dans le boîtier 91. Puis les accumulateurs d’énergie électrique sont disposés dans le boîtier 91 aux endroits prévus dans l’élément de protection 11 lors du moulage.
La figure 5 illustre un deuxième mode de réalisation du module de stockage d’énergie électrique différent du premier mode de réalisation en ce que les éléments de régulation thermique sont regroupés en deux ensembles distincts, à savoir un premier ensemble d’éléments de régulation thermique et un deuxième ensemble d’éléments de régulation thermique.
Ce deuxième mode de réalisation est notamment mis en œuvre dans un module de stockage dans lequel les accumulateurs sont agencés successivement les uns après les autres selon une direction d’allongement du module de stockage, ici parallèle à la direction d’empilement E visible sur la figure 5, et dans lequel les éléments de régulation thermique sont respectivement disposés entre deux accumulateurs successifs en considérant cette direction d’allongement.
Les ensembles d’éléments de régulation thermique sont composés d’éléments de régulation thermique identiques d’un ensemble à l’autre, conformes à l’élément de régulation thermique 7 qui a été décrit précédemment, mais se distinguent par leur fonction de régulation thermique. Le premier ensemble a pour unique fonction de refroidir les accumulateurs d’énergie électrique et le deuxième ensemble a pour unique fonction de chauffer les accumulateurs d’énergie électrique. Les éléments de régulation thermique du premier ensemble seront dénommés dans la suite de la demande les premiers éléments de régulation 7. Les éléments de régulation thermique du deuxième ensemble seront dénommés dans la suite de la demande les deuxièmes éléments de régulation 9.
Pour les éléments identiques, entre le premier mode de réalisation et le deuxième mode de réalisation, lesquels sont désignés par les mêmes références, on se reportera à la description des figures 1 à 4 décrites ci- dessus. En référence à la figure 5, le module de stockage d’énergie électrique comprend une pluralité de deuxièmes éléments de régulation thermique 9. Les deuxièmes éléments de régulation thermique 9 sont identiques aux premiers éléments de régulation thermique 7 illustrés sur la figure 4. Ainsi, les deuxièmes éléments de régulation thermique 9 sont des faisceaux de fibres creuses 8 dont chaque fibre creuse 8 est configurée pour faire canalisation d’un fluide caloporteur. Chaque deuxième élément de régulation thermique 9 comprend un dispositif de connexion 6 pour l’entrée 6 de fluide caloporteur et un dispositif de connexion 10 pour la sortie de fluide caloporteur, de manière à faire circuler le fluide caloporteur dans les fibres creuses.
Les premiers éléments de régulation thermique 7 sont configurés pour refroidir une partie des accumulateurs d’énergie électrique 5. Le dispositif de connexion d’entrée 6 et le dispositif de connexion de sortie 10 des premiers éléments de régulation thermique 7 sont raccordés, via les alimentations d’entrée 100 et de sortie 101 du boîtier 91, à un circuit frigorifique non illustré.
Les deuxièmes éléments de régulation thermique 9 sont configurés pour chauffer une autre partie des accumulateurs d’énergie électrique 5. Le dispositif de connexion d’entrée 6 et le dispositif de connexion de sortie 10 des deuxièmes éléments de régulation thermique 9 sont raccordés à un circuit de chauffage non illustré. Dans un mode de réalisation, les deuxièmes éléments de régulation thermique peuvent consister en des fils électriques résistifs.
Les premiers éléments de régulation thermique 7 et les deuxièmes éléments de régulation thermique 9 sont agencés entre les accumulateurs d’énergie électrique 5 de manière alternée, en considérant la direction d’allongement du module de stockage précédemment évoquée. Autrement dit, un accumulateur d’énergie électrique 5 sera interposé entre un premier élément de régulation thermique 7 et un deuxième élément de thermique 9. Ainsi, une surface principale 31 de l’accumulateur d’énergie électrique 5 peut être refroidie par le premier élément de régulation thermique 7 et une autre surface principale 33 du même accumulateur d’énergie électrique 5 opposée à la surface principale 31 peut être chauffée par le deuxième élément de régulation thermique 9.
Le module de stockage d’énergie 5 selon ce deuxième mode de réalisation peut être obtenu par le procédé de montage précédemment décrit pour le module de stockage d’énergie 5 selon le premier mode de réalisation. Les deuxièmes éléments de régulation thermique 9 sont dans ce contexte disposés dans le boîtier 91 simultanément aux premiers éléments de régulation thermique 7, avant l’étape d’ajout du monomère du type époxyde. La figure 6 illustre un troisième mode de réalisation du module de stockage d’énergie électrique différent du deuxième mode de réalisation en ce que les accumulateurs d’énergie électrique 5 présentent une enveloppe 21 de forme cylindrique, au lieu d’être de forme parallélépipédique tel que décrite dans les autres modes de réalisation, et à l’intérieur de laquelle l’empilement des électrodes et du séparateur présente également une forme enroulée pour être logée dans l’enveloppe. Le troisième mode de réalisation est aussi particulier en ce que les premiers éléments de régulation thermique 7 et les deuxièmes éléments de régulation thermique 9 sont disposés autrement.
En référence à la figure 6, les accumulateurs d’énergie électrique 5 présentant une forme générale cylindrique, l’enveloppe peut être définie avec deux surfaces d’extrémités 41 reliées par une surface principale radiale 43. Il convient de noter que conformément à ce qui a pu être évoqué précédemment, la surface principale, ici radiale, de l’enveloppe est perpendiculaire à une direction d’empilement des couches du cœur électrochimique 19. Les fibres creuses 8 des premiers éléments de régulation thermique 7 sont disposées en regard de la surface principale radiale de l’enveloppe 21 et donc de l’accumulateur d’énergie électrique 5. Les fibres creuses 8 forment un maillage tel que les éléments de régulation thermique 7 entourent chaque accumulateur d’énergie électrique 5.
De manière analogue à ce qui a été décrit pour les premiers éléments de régulation thermique 7, les fibres creuses 8 des deuxièmes éléments de régulation thermique 9 forment un maillage de sorte que les deuxièmes éléments de régulation thermique 9 entourent chaque accumulateur d’énergie électrique. Plus particulièrement, les deuxièmes éléments de régulation thermique 9 sont disposés radialement par rapport aux accumulateurs d’énergie électrique 5 de manière à former un deuxième maillage autour de tous les accumulateurs d’énergie électrique 5. Dans ce troisième mode de réalisation, le deuxième maillage est sensiblement identique au premier maillage.
Les fibres creuses 8 des deuxièmes éléments de régulation thermique 9 formant le deuxième maillage sont superposées aux fibres creuses 8 des premiers éléments de régulation thermique 7 formant le premier maillage, cette superposition étant relative à une direction parallèle à l’axe du cylindre définissant l’accumulateur d’énergie électrique. En d’autres termes, les premiers éléments de régulation thermique 7 sont disposés en regard d’une première portion des accumulateurs d’énergie électrique 5, qui peut notamment consister en la moitié de la dimension axiale de ces accumulateurs, et les deuxièmes éléments de régulation thermique 9 sont disposés en regard d’une autre portion des accumulateurs d’énergie électrique 5, décalée axialement par rapport à la première portion, et qui peut notamment consister en l’autre moitié de la dimension axiale de ces accumulateurs.
La superposition, ou juxtaposition des premiers éléments de régulation thermique 7 et des deuxièmes éléments de régulation thermique 9 le long de la direction parallèle à l’axe du cylindre, permet à chaque élément de régulation thermique 7,9 d’être au voisinage de la surface principale radiale 43 des accumulateurs d’énergie électrique pour avoir un effet de régulation thermique. Dans ce mode de réalisation, les premiers éléments de régulation thermique 7 sont connectés à un circuit de chauffage pour chauffer les accumulateurs d’énergie électrique 5 et les deuxièmes éléments de régulation thermique 9 sont connectés à un circuit de refroidissement pour refroidir les accumulateurs d’énergie électrique 5. Dans un mode de réalisation non représenté, les premiers éléments de régulation thermique 7 peuvent consister en des fils électriques résistifs.
Le module de stockage d’énergie 5 selon ce troisième mode de réalisation peut être obtenu par le procédé de montage précédemment décrit dans le premier mode de réalisation pour le module de stockage d’énergie 5 selon le premier mode de réalisation. Comme pour le deuxième mode de réalisation, les deuxièmes éléments de régulation thermique 9 sont dans ce contexte disposés dans le boîtier 91 simultanément aux premiers éléments de régulation thermique 7, avant l’étape d’ajout du monomère du type époxyde.
Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention.

Claims

REVENDICATIONS l- Module de système électronique (3) pour véhicule comprenant une pluralité d’éléments électriques et/ou électroniques (5), au moins un élément de régulation thermique (7) configuré pour ajuster une température d’au moins un premier élément électrique et/ou électronique (5) et disposé en regard d’une portion du premier élément électrique et/ou électronique (5), ledit élément de régulation thermique (7) étant agencé entre le premier élément électrique et/ou électronique (5) et un deuxième élément électrique et/ou électronique (5) adjacent au premier élément électrique et/ou électronique (5), ledit module (3) comprenant au moins un élément de protection (11) dans lequel est noyé au moins en partie l’élément de régulation thermique (7), ledit élément de protection (11) étant au moins en partie en contact avec la pluralité d’éléments électriques et/ ou électroniques (5)· 2- Module (3) selon la revendication précédente, dans lequel l’élément de régulation thermique (7) comprend au moins un élément flexible (8) et au moins un dispositif de connexion (6, 10) à un réseau d’alimentation, ledit dispositif de connexion étant agencé à une extrémité de l’élément flexible (8).
3- Module (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un boîtier (91) formant un logement pour la pluralité d’éléments électriques et/ou électroniques (5), l’élément de régulation thermique (7) et l’élément de protection (11), et dans lequel l’élément de régulation thermique (7, 9) est connecté à une alimentation d’entrée (100) agencée sur une paroi (93» 95» 97) du boîtier (91) et une alimentation de sortie (101) agencée sur une paroi (93, 95, 97) du boîtier (91).
4- Module (3) selon l’une des revendications précédentes, comprenant une pluralité d’éléments de régulation thermique (7) agencés entre les éléments électriques et/ ou électroniques (5), formant un maillage autour d’au moins une partie des éléments électriques et/ou électroniques (5). 5- Module (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément de régulation thermique (7) est un premier élément de régulation thermique (7), ledit module (3) comprenant un deuxième élément de régulation thermique (9) configuré pour ajuster la température du premier élément électrique et/ou électronique (5) et agencé en regard d’une autre portion du premier élément électrique et/ou électronique (5).
6- Module (3) selon la revendication précédente prise en combinaison avec la revendication 4, comprenant une pluralité de deuxièmes éléments de régulation thermique (9) agencés entre les éléments électriques et/ ou électroniques (5), formant un maillage autour des éléments électriques et/ ou électroniques (5), le maillage de la pluralité de deuxièmes éléments de régulation thermique (9) étant sensiblement identique au maillage de la pluralité de premiers éléments de régulation thermique (7).
7- Module (3) selon la revendication 5 et dans lequel les éléments électriques et/ou électroniques (5) sont agencés les uns après les autres selon une direction d’allongement du module (3), ledit module comprenant une pluralité de deuxièmes éléments de régulation thermique (9) agencés entre les éléments électriques et/ ou électroniques (5), les premiers et deuxièmes éléments de régulation thermique étant disposés en alternance entre deux éléments électriques et/ ou électroniques (5) adjacents selon cette direction d’allongement.
8 Module (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément de protection (11) présente une conductivité thermique supérieure ou égale à 0,25 W/ (m.K) à 20°C et/ou une résistivité électrique supérieure ou égale à 1011 W-cm à 20°C.
9- Module (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément de protection (11) inclut au moins un matériau céramique (13) présentant une conduction thermique supérieure ou égale à 10 W/(m.K) à 20°C.
10- Système électronique (1) comprenant au moins un module de système électronique (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1019484A (ja) * 1996-07-03 1998-01-23 Showa Alum Corp 熱交換器
EP4057426A3 (fr) * 2016-11-18 2023-02-22 Romeo Systems, Inc. Systèmes et procédés de gestion thermique de batterie faisant appel à une chambre à vapeur
KR102065099B1 (ko) * 2017-04-04 2020-01-10 주식회사 엘지화학 크래쉬 빔과 배수 구조를 갖는 배터리 팩
CN209658354U (zh) * 2018-01-16 2019-11-19 信越聚合物株式会社 散热结构体及具备其的蓄电池
KR102477196B1 (ko) * 2019-08-19 2022-12-13 주식회사 아모그린텍 배터리모듈용 냉각부재 및 이를 포함하는 배터리모듈

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