EP4360158A1 - Dispositif de régulation thermique - Google Patents
Dispositif de régulation thermiqueInfo
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- EP4360158A1 EP4360158A1 EP22733625.2A EP22733625A EP4360158A1 EP 4360158 A1 EP4360158 A1 EP 4360158A1 EP 22733625 A EP22733625 A EP 22733625A EP 4360158 A1 EP4360158 A1 EP 4360158A1
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Definitions
- the present invention lies in the field of devices for thermal regulation of electrical or electronic components, and it relates more particularly to a device for thermal regulation of electrical or electronic components liable to heat up during their operation.
- the electrical or electronic components likely to be concerned by the present invention may just as well consist of computer servers as of electrical energy storage systems, in particular batteries, for motor vehicles.
- thermal regulation devices make it possible to modify the temperature of an electric battery, whether when starting the vehicle in cold weather, by increasing its temperature for example, or whether driving or during a battery recharging operation, by reducing the temperature of this electric battery, which tends to heat up during use.
- thermal regulation devices make use of heat exchangers.
- the various battery cells of an electrical storage system can in particular be cooled by means of a cold plate inside which a cooling fluid circulates, the plate being in contact with the battery cells to be cooled. It has been observed that such heat exchangers can lead to inhomogeneous cooling of the electrical batteries of the same electrical storage system, then leading to a reduction in the overall performance of the electrical storage system.
- These thermal regulation devices also have a high thermal resistance due to the thicknesses of material present between the cooling fluid and the battery cells.
- the storage cells arranged furthest from the inlet of dielectric fluid in the casing are less well cooled by heat exchange with the dielectric fluid. than the storage cells which are located closest to the dielectric fluid inlet, so that the cooling of the electrical or electronic components is not carried out uniformly.
- the present invention falls within this context and has as its main object a thermal regulation device for several electrical and/or electronic components capable of releasing heat during their operation, the thermal regulation device comprising a housing configured to house the electrical and/or electronic components and means for thermal regulation of the electrical and/or electronic components by means of a dielectric fluid capable of at least partially immersing the electrical and/or electronic components, characterized in that the means of thermal regulation comprise on the one hand a heat exchanger suitable for the dielectric fluid and a heat transfer fluid to pass through, the heat exchanger comprising at least one dielectric fluid inlet and one dielectric fluid outlet, the thermal regulation means comprising on the other hand, a dielectric fluid distribution system which is arranged at the outlet of dielectric fluid from the heat exchanger and which comprises at least two orifices for projecting the dielectric fluid, the distribution system participating in at least partially delimiting a conduit which extends in one direction main elongation in the extension of the dielectric fluid outlet of the heat exchanger, the conduit being configured so as to have a passage section of the variable di
- the thermal regulation device aims to reduce the temperature of several electrical and/or electronic components thanks to the circulation of the cooled dielectric fluid between the electrical and/or electronic components.
- the dielectric fluid is also cooled by heat exchange with the heat transfer fluid at the heat exchanger. It is understood from this that the dielectric fluid is cooled in the heat exchanger by heat exchange with the heat transfer fluid, then is directed towards the electrical and/or electronic components to cool them in turn.
- the device is particularly advantageous in the case where the electrical and/or electronic components housed in the casing are arranged successively along a direction of elongation of the casing, parallel to the main direction of elongation of the conduit, the dielectric fluid possibly then be directed directly opposite or in the vicinity of electrical and/or electronic components arranged at the end of this succession of components which is opposite the heat exchanger.
- the dielectric fluid is directed from the heat exchanger through the distribution system, and more precisely through the conduit delimited by the distribution system.
- the dielectric fluid after having been cooled by exchanging calories with the heat transfer fluid, circulates in the conduit from the dielectric fluid outlet of the heat exchanger to the projection orifices of the distribution system. Thanks to the distribution system, the cooled dielectric fluid is evenly distributed at the level of the various electrical and/or electronic components.
- the distribution system thus makes it possible to cool a maximum of electrical and/or electronic components and in particular to prevent the electrical and/or electronic components furthest from the dielectric fluid outlet of the heat exchanger from being less well cooled than others.
- the variation of the passage section of the duct from the axial end of the duct facing a dielectric fluid outlet of the heat exchanger to the other axial end of the duct is configured such that the aim is to vary the flow velocity of the dielectric fluid circulating in the duct as the distance from the dielectric fluid outlet increases of the heat exchanger. It is also intended to control the pressure drops at each variation in section on passing from one portion of conduit to another, these pressure drops making it possible to force the dielectric fluid to be distributed evenly over the entire elongation dimension. of the duct.
- the dielectric fluid projection orifices are distributed along the duct, in the main direction of elongation of this duct.
- the distribution all along the duct of the projection orifices optimizes a regular projection of the cooled dielectric fluid all along the duct, so as to allow homogeneous cooling of the electrical and/or electronic components whatever their position in the thermal regulation device .
- the projection orifices are distributed in pairs, the dielectric fluid projection orifices of each pair being arranged opposite one another with respect to a direction perpendicular to the main direction of elongation of the conduit. It is understood that the projection orifices are thus configured to project fluid in opposite directions, which is particularly advantageous when the conduit extends between two rows of electrical or electronic components in order to direct the dielectric fluid towards each of these rows.
- the duct has a circular passage section, the projection orifices of the same pair being arranged diametrically opposite one another.
- the passage section of the conduit decreases as it moves away from the dielectric fluid outlet of the heat exchanger.
- a dimension of the passage section of the conduit measured at the level of the dielectric fluid outlet of the heat exchanger is greater than a dimension of the passage section of the conduit measured at the level of an end of the conduit axially opposite the exit of heat exchanger dielectric fluid.
- the passage section of the duct decreases continuously as the distance from the dielectric fluid outlet of the heat exchanger increases.
- the distribution system participates in defining a conduit of frustoconical shape, the tip of the cone of which is axially opposite to the dielectric fluid outlet of the heat exchanger.
- the passage section of the duct decreases in successive stages as the dielectric fluid outlet moves away from the heat exchanger, forming a plurality of successive portions having different passage sections.
- Each level of the duct can be defined by a part of the duct at the level of which the passage section of the duct is constant.
- each of the bearings of the conduit has a passage section of smaller size than the passage section of the previous bearing, according to the direction of circulation of the dielectric fluid, from the dielectric fluid outlet of the exchanger heat to the free end of the distribution system.
- a first portion of the duct is connected to the dielectric fluid outlet of the heat exchanger, the first portion of the conduit having a larger passage section than the corresponding passage section of the other or other portions of the conduit.
- the successive portions of the duct have passage sections of decreasing values along the main direction of elongation of the duct from the exit of the dielectric fluid from the heat exchanger to one end free from the distribution system.
- the distribution system comprises at least one first dielectric fluid projection orifice which is arranged on a portion of the conduit and at least one second dielectric fluid projection orifice which is arranged on another portion.
- the distribution system comprises several orifices for spraying dielectric fluid, the number of spray orifices being at least equal to the number of portions of different sections that the duct comprises.
- the distribution system comprises at least one dielectric fluid projection orifice disposed on each portion of the conduit.
- the distribution system comprises at least two dielectric fluid projection orifices arranged on each portion of the conduit on either side of the main direction of elongation of the conduit.
- the duct is formed by a plurality of coaxial tubular elements of different cross-sections and of different lengths.
- Each tubular element originates at the level of the dielectric fluid outlet of the heat exchanger. It is understood that the tubular elements are nested one inside the other, so that at least one tubular element extends around another tubular element, and the different lengths, measured along their common axis from the exchanger thermal, make it possible to create for each tubular element a free portion not covered by other tubular elements through which the dielectric fluid is capable of exiting in the direction of the electrical and/or electronic components.
- each portion of the duct is formed by a free portion of one of the tubular elements not covered by another tubular element.
- at least one spray orifice is arranged at the level of the free portion of each of the tubular elements.
- the distribution system comprises at least one shell participating in at least partially delimiting the conduit, the housing comprising a plurality of walls participating in delimiting the housing for housing the electrical and/or electronic components, at least one of the walls of the casing and said shell being capable of cooperating to delimit the duct.
- the duct is here formed both by the shell of the distribution system and at least one wall of the casing participating in housing the electrical and/or electronic components.
- the invention also relates to an electronic system comprising electrical and/or electronic components and a thermal regulation device as previously described, the electrical and/or electronic components being distributed in at least two rows, the rows extending parallel to a main direction of elongation of the conduit, the distribution system extending at least in part between two rows of electrical and/or electronic components.
- the dielectric fluid projection orifices are arranged on the conduit so as to face one of the electrical and/or electronic components. It is understood that the dielectric fluid is sprayed directly onto the electrical and/or electronic components and thus optimizes the electrical and/or electronic components.
- the distribution system comprises at least one first orifice for projecting dielectric fluid which is arranged on a portion of the conduit and at least one second orifice for projecting fluid dielectric which is arranged on another portion
- the first projection orifice is arranged in line with one of the electrical and/or electronic components
- the second projection orifice being arranged in line with another of the electrical and/or electronic components.
- each projection orifice is arranged in line with one of the electrical and/or electronic components.
- each electrical and/or electronic component is arranged in line with one of the projection orifices.
- FIG. î is a general view of an electrical storage system housed within a motor vehicle, comprising a thermal regulation device and electrical and/or electronic components
- FIG. 2 is a general perspective view of a housing of the thermal regulation device of FIG. i comprising the electrical and/or electronic components
- FIG. 3 is a view according to a longitudinal section of the thermal regulation device of FIG. 2 in which is housed a system for distributing a dielectric fluid according to a first exemplary embodiment and a heat exchanger through which the dielectric fluid and a heat transfer fluid pass ;
- FIG. 4 is a view according to a longitudinal section of the thermal regulation device of FIG. 2 in which is housed a system for distributing a dielectric fluid according to a second embodiment and a heat exchanger through which the dielectric fluid and a heat transfer fluid pass .
- variants of the invention may be associated with each other, in various combinations, insofar as they are not incompatible or exclusive with respect to each other.
- variants of the invention may be imagined comprising only a selection of characteristics described below in isolation from the other characteristics described, if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage and/or to differentiate the invention. compared to the prior art.
- transverse and “vertical” refer to the orientation of a distribution system according to the invention.
- a longitudinal direction corresponds to a main direction of elongation of a duct of the distribution system, this longitudinal direction being parallel to a longitudinal axis L of an L, V, T illustrated in the figures.
- a transverse direction corresponds to a direction along which the projection orifice mainly extends, this transverse direction being parallel to a transverse axis T of the reference L, V, T and this transverse axis T being perpendicular to the longitudinal axis L.
- a vertical direction corresponds to a direction parallel to a vertical axis V of the reference L, V, T, this vertical axis V being perpendicular to the longitudinal axis L and the transverse axis T.
- upstream and downstream used in the rest of the description refer to the direction of circulation of a dielectric fluid through the thermal regulation device.
- thermal regulation device in relation to an electronic system in the form of a motor vehicle electrical energy storage system, but it must be understood that such an application is not limiting and that it could in particular be applied in the context of the invention to electrical or electronic components equipping other electronic systems and for example computer servers.
- FIGS. i and 2 an electrical storage system i, suitable in particular for equipping a motor vehicle 2 with electric or hybrid motorization, is illustrated.
- Such an electrical storage system i is intended in particular to supply electrical energy to the motor vehicle 2 with a view to its movement.
- the electrical storage system i comprises a thermal regulation device 4 configured to cool or raise the temperature of each electrical or electronic component 6 forming part of the electrical storage system 1, these components being in particular liable to heat up during their operation or to their load. More particularly, this thermal regulation device 4 comprises at least one casing 8 which is configured to receive a plurality of said electrical and/or electronic components 6, here taking the form of battery elements 10, and it further comprises means of thermal regulation 12 capable of regulating the temperature of the electrical or electronic components 6 inside the casing 8. It should be noted that other configurations of the electrical storage system 1 could be implemented according to the invention as soon as this system comprises a thermal regulation device 4 in accordance with the invention.
- the casing 8 comprises a plurality of walls which define inside this casing 8 a housing 14, more particularly visible in FIG. 2, which is configured to receive at least the electrical and/or electronic components 6 and the regulation means thermal 12.
- the walls defining the housing 8 form in particular a base 16 and a cover 18.
- Base 16 includes a bottom wall 20 and a plurality of side walls 22. More specifically, bottom wall 20 extends in a plane parallel to the longitudinal L and transverse T directions generally in the form of a quadrilateral, advantageously rectangular, the side walls 22 for their part each extending from one side of the bottom wall 20 while being inscribed in a plane parallel to the longitudinal L and vertical V directions. In other words, the side walls 22 s extend from the bottom wall 20 perpendicular to the latter.
- the cover 18 has a shape substantially identical to that of the bottom wall 20, therefore here in the form of an advantageously rectangular quadrilateral, and is arranged to cover the base 16 of the housing 8 and close the opening between the side walls 22 by which the electrical and/or electronic components 6 are placed in the housing 14. It is understood in particular that the cover 18 is arranged overhanging the base 16, in contact with the free edges of the side walls 22, in particular when the electrical storage system 1 is mounted on the motor vehicle 2.
- the base 16 and the cover 18 are also fixed to each other so as to seal the housing 14 of the housing 8 of the environment exterior of the casing 8. It is understood by “hermetic" that the base 16 and the lid 18 are secured to one another so that no exchange of fluid can be carried out between the interior of the housing 14 of the casing 8 and the external environment of the box 8 at the level of the interaction between base and cover.
- the electrical and/or electronic components 6 are arranged in the housing 14 of the casing 8 in the form of at least two rows, that is to say that the electrical and/or electronic components 6 form two sets aligned along a direction parallel to the longitudinal direction L.
- a first part of the electrical and/or electronic components 6 form a first set arranged in the form of a first row of electrical and/or electronic components 6 aligning along a first direction parallel to the longitudinal direction L
- a second part of the electrical and/or electronic components 6 form a second set arranged in the form of a second row of electrical and/or electronic components 6 aligning along a second direction parallel to the longitudinal direction L and the first direction.
- the two rows of electrical and/or electronic components 6 contribute to delimiting in the housing 14 a fluid circulation aisle 46 between the rows, this aisle also being visible in FIG. 2.
- the thermal regulation means 12 comprise in particular a heat exchanger 24, capable of cooling a dielectric fluid intended to be projected onto the electrical and/or electronic components, and a distribution system 26 of the dielectric fluid in the housing 14 of the casing 8.
- the dielectric fluid participates in the thermal regulation of the electrical and/or electronic components 6 by exchanging calories with said electrical and/or electronic components 6.
- the dielectric fluid is contained in the housing 14 of the casing 8 and immerses at least in parts the electrical and/or electronic components 6, thus allowing the exchange of calories on the entire outer surface of the electrical and / or electronic components 6 immersed.
- all the electrical and/or electronic components 6 are totally immersed in the dielectric fluid, thus optimizing their thermal regulation by the dielectric fluid.
- the heat exchanger 24 allows the exchange of calories between the dielectric fluid and a heat transfer fluid circulating through a heat transfer fluid circuit 28.
- the heat exchanger 24 comprises a first pass 30 through which the dielectric fluid can circulate and a second pass 32 through which the heat transfer fluid can circulate.
- the first pass 30 has a dielectric fluid inlet 34 fluidly connected to the housing 14 in which the dielectric fluid is contained and a dielectric fluid outlet 36 fluidically connected to the distribution system 26 of dielectric fluid.
- the second pass 32 is for its part constituting a heat transfer fluid circuit, moreover external to the electrical storage system 1. The exchange of calories between the dielectric fluid and the heat transfer fluid takes place when said dielectric and heat transfer fluids circulate respectively through their pass 30, 32.
- the dielectric fluid circulating in the first pass 30 can yield calories to the benefit of the heat transfer fluid circulating in the second pass 32, the temperature of the dielectric fluid thus being reduced by this loss of calories, or the dielectric fluid circulating in the first pass 30 can capture the calories released by the heat transfer fluid circulating in the second pass 32, the temperature of the dielectric fluid thus being increased by this calorie supply.
- the temperature of the dielectric fluid is thermally regulated at the level of the heat exchanger 24 by the heat transfer fluid, thanks to an exchange of calories between the dielectric fluid circulating in the first pass 30 and the heat transfer fluid circulating in the second pass 32.
- the thermal regulation means 12 comprises a pumping member 38 forcing the circulation of the dielectric fluid through the heat exchanger 24. More specifically, the pumping member 38 forces the circulation of the dielectric fluid through the first pass 30 of the heat exchanger 24.
- the pumping member 38 is configured to force the circulation of the dielectric fluid on the one hand through the heat exchanger 24, and on the other hand through the distribution system 26, and also through the housing 14. Thanks to the pumping member 38, which sucks up part of the dielectric fluid present in the housing and which generates a movement of the dielectric fluid in which the electrical and/or electronic components 6 are immersed, the dielectric fluid is thermally regulated by circulating at through the heat exchanger 24, before circulating within the distribution system 26 present in the housing 14 and being directed at the outlet of this distribution system 26 directly towards the electrical and/or electronic components 6, which are therefore supplied in cooled dielectric fluid and better able to ensure their thermal regulation.
- the pumping member 38 is preferably arranged at the level of the dielectric fluid inlet 34 of the heat exchanger 24.
- the pumping member 38 draws in a part of the dielectric fluid contained in the housing 14 and then propels it through the first pass 30 of the heat exchanger 24.
- the propulsion of the dielectric fluid in the first pass 30 by the pumping member 38 is powerful enough to set the dielectric fluid in motion through all the components of the thermal regulation device 4.
- the pumping member 38 can for example be arranged at the level of the dielectric fluid outlet 36 or at the level of the distribution system 26. It is understood from this that the pumping member 38 can , more generally, be either disposed at the heat exchanger 24, the distribution system 26 or in the housing 14 without departing from the scope of the invention, as long as it fulfills the purpose set by the invention, which as a reminder is to force the circulation of the dielectric fluid through the heat exchanger 24, the distribution system 26 and/or the housing 14.
- the heat exchanger is in the example illustrated housed in the casing, but it should be noted that without departing from the context of the invention, provision could be made for the heat exchanger to be arranged outside the casing, since the first pass 30 associated with the dielectric fluid and the dielectric fluid outlet 36 are fluidly connected to the distribution system 26 which extends itself according to the invention within the housing.
- the heat exchanger 24 can in particular, as can be seen in FIGS. 2 to 4, be arranged inside the housing facing a side wall and in particular inside a recess 25 formed in one of the side walls so as not to reduce the space available for the electrical and/or electronic components 6.
- a compartmentalization wall can be provided to close this recess and allow the heat exchanger to be dry, that is to say say no in contact with the dielectric fluid present in the housing, or else the recess can be filled with dielectric fluid with the heat exchanger which is submerged, it being understood that this heat exchanger is sealed against any ingress of dielectric fluid other than at the dielectric fluid inlet 34.
- the distribution system 26 is installed at the dielectric fluid outlet 36 of the heat exchanger 24.
- the distribution system 26 is arranged downstream of the heat exchanger 24, that is that is to say that the dielectric fluid circulates through the heat exchanger 24, and more precisely through the first pass 30, before circulating in the distribution system 26.
- the distribution system 26 extends mainly between two rows of electrical and/or electronic components 6. More particularly, the distribution system 26 extends in the fluid circulation aisle 46 delimited at least in part by the two rows of electrical and/or electronic components 6.
- the distribution system 26 participates in defining at least partially a conduit 40 and at least two projection orifices 42 of dielectric fluid which make it possible to direct the dielectric fluid circulating in the conduit 40 inside the housing 14 and in the direction of the electrical components. and or electronics 6.
- the dielectric fluid outlet 36 of the heat exchanger 24 opens into the conduit 40 of the distribution system 26, the dielectric fluid thus circulating through the conduit 40 from the dielectric fluid outlet 36 to one of the projection orifices 42.
- the heat exchanger may consist of a tube exchanger within which the heat transfer fluid circulates, the dielectric fluid passing through the exchanger from a first face to a second face passing between the tubes, and in this case , the distribution system originates at the level of the second face.
- the dielectric fluid is thermally regulated at the level of the heat exchanger 24 before circulating downstream of the latter through the distribution system 26.
- the conduit 40 of the distribution system 26 extends along a main direction of elongation A in the extension of the dielectric fluid outlet 36 of the heat exchanger 24, the main direction of elongation A of the conduit 40 being substantially parallel to the longitudinal direction L.
- the conduit 40 is mainly delimited by at least one internal face of a tubular wall 44 of the distribution system 26.
- the tubular wall 44 is crossed by the projection orifices 42, the dielectric fluid circulating in the conduit 40 being projected into the housing 14 by crossing the tubular wall 44 at the level of the projection orifices 42.
- the projection orifices 42 generally take the form of channels extending radially in the tubular wall 44 delimiting the duct 40, each channel being open on the one hand to the duct 40 and on the other hand to the housing 14 and being able to present a passage section of circular, rectangular or other shape.
- the projection orifices 42 of the dielectric fluid are distributed along the duct 40 in the main direction of elongation A of this duct 40, so that the dielectric fluid circulating in the duct 40 can be projected into the housing 14 all along conduit 40.
- the projection orifices 42 are distributed along the duct 40 in a regular manner. In other words, the same distance separates each of the projection orifices 42 from the neighboring projection orifices 42, this distance being measured along a direction parallel to the main direction of elongation A.
- the regular position along the duct 40 of the projection orifices 42 allows a homogeneous projection of the dielectric fluid over the length of the conduit 40, thus allowing the homogeneous cooling of the electrical and/or electronic components 6 distributed along the distribution system 26.
- the projection orifices 42 are distributed in pairs, the projection orifices 42 of the dielectric fluid of each pair being arranged opposite one another to project dielectric fluid in opposite directions.
- the projection orifices 42 of the same pair are aligned along a direction substantially parallel to the transverse direction T.
- the orifices of projection 42 of the same pair are diametrically opposed to each other.
- the projection orifices 42 of dielectric fluid are arranged on the conduit 40 so as to face one of the electrical and/or electronic components 6.
- This arrangement of the projection orifices 42 optimizes the thermal regulation of the electrical components and/or or electronics 6 by allowing the projection of thermally regulated dielectric fluid at the level of the heat exchanger 24 directly onto one of the electrical and/or electronic components 6.
- each projection orifice 42 of the distribution system 26 is arranged on the conduit 40 so as to be in line with one of the electrical and/or electronic components 6.
- a maximum number of electrical and/or electronic components 6 is thermally regulated by the dielectric fluid projected by the distribution system 26.
- each electrical and/or electronic component 6 is arranged opposite one of the orifices of projection 42 of the distribution system 26. It is understood that in this alternative, each electrical and/or electronic component 6 is intended to directly receive dielectric fluid projected by the distribution system 26, optimizing the regulation of all the electrical components and /or electronic 6.
- the conduit 40 is configured so as to have a variable dielectric fluid passage section.
- the passage section corresponds to a section of the conduit 40 delimited by the internal face of the tubular wall 44 seen in a section plane perpendicular to the main direction of elongation A.
- the passage section of the dielectric fluid of the conduit 40 is variable in that the passage section measured at the level of an axial end of the conduit 40 is different, that is to say larger or smaller, than a passage section of the dielectric fluid of the conduit 40 measured at the level of another axial end of said conduit 40. It is thus understood that conduit 40 has several dielectric fluid passage sections of different dimensions.
- the passage section of conduit 40 decreases as it moves away from the dielectric fluid outlet 36 of heat exchanger 24.
- the passage section of conduit 40 measured at one axial end of conduit 40 opposite dielectric fluid outlet 36 is greater than a passage section of conduit 40 measured at the other axial end of conduit 40, i.e. i.e. the free end of the duct opposite the heat exchanger 24.
- the progressive reduction in the passage section of the duct 40 from the axial end of the duct 40 facing the dielectric fluid outlet 36 until the other axial end of conduit 40 makes it possible to increase the speed of flow of the dielectric fluid circulating in conduit 40 as the distance between dielectric fluid outlet 36 and heat exchanger 24 increases.
- the tubular wall delimiting the duct may be made in one piece and attached opposite one of the walls of the casing 8 or for this tubular wall to be formed by the combination of a shell and a complementary shape integral with one of the walls of the casing 8 participating in delimiting the housing 14.
- the wall of the casing mentioned can in particular be the bottom wall 20 of the casing, being understood that the duct could be placed near one of the side walls 22 or the cover 18 of the box 8 without departing from the scope of the invention.
- FIG. 4 illustrates two different cases for the realization of the variable passage section of the duct.
- each portion of the duct 40 can be defined by a part of the duct at the level of which the passage section of the duct 40 is constant.
- a first portion 48 and a second portion 50 of the conduit 40 are defined, the first portion 48 having a passage section of the dielectric fluid larger than that of the second portion 50. It is understood that a first dimension Di corresponding to the internal diameter of the conduit 40 measured at the level of the first portion 48 is larger than a second dimension D2 corresponding to the internal diameter of the conduit 40 measured at the level of the second portion 50.
- the variable passage section of the conduit is such that the passage section decreases as the distance from the heat exchanger increases, and in this context, as illustrated in Figure 3, the first portion 48 of conduit 40 is disposed closer to the heat exchanger 24 than the second portion 50, the first portion 48 of conduit 40 being connected directly to the dielectric fluid outlet 36 of the heat exchanger 24.
- the conduit 40 comprises several portions of different sections, the first portion 48 having the largest passage section compared to the other portions of the conduit 40.
- the successive portions of the conduit 40 have sections passage of decreasing values along the main direction of elongation A of the conduit 40 from the outlet of the dielectric fluid 36 of the heat exchanger 24 to a free end 52 of the distribution system 26. It is understood from the foregoing that the passage section of each of the portions of the conduit 40 has a passage section of smaller size than the passage section of the previous portion e, depending on the direction of circulation of the dielectric fluid in the distribution system 26.
- the second portion 50 of the conduit 40 has a smaller passage section than that of the first portion 48 of the conduit 40, the passage of the second portion 50 of the conduit 40 being however greater than the passage sections of the portions of the conduit 40 arranged between the second portion 50 and the free end 52 of the distribution system 26.
- the distribution system 26 comprises at least one first projection orifice 42a of dielectric fluid which is placed on the first portion 48 of the conduit 40 and at least one second projection orifice 42b of dielectric fluid which is placed on the second portion 50 of the conduit 40.
- the dielectric fluid circulating in the first portion 48 of the conduit 40 can be projected into the housing 14 at the level of the first projection orifice 42a, the dielectric fluid circulating in the second portion 50 of the conduit 40 being able to meanwhile be projected into the housing 14 at the level of the second projection orifice 42b.
- the number of projection orifices 42 is at least equal to the number of portions of different sections that the conduit 40 comprises, with at least one projection orifice 42 of dielectric fluid disposed on each portion of the conduit 40.
- the distribution system 26 comprises a conduit with eight portions and sixteen projection orifices 42, each portion of the conduit 40 comprises at least two projection orifices 42.
- the two projection orifices 42 of each of the portions of the duct 40 are arranged opposite one another with respect to the main direction of elongation A of the duct 40.
- each projection orifice 42 of each of the portions of conduit 40 faces one of the electrical and/or electronic components 6.
- the conduit 40 may be formed by a plurality of co-axial tubular elements 54 of different cross-sections and of different lengths, or a plurality plane elements stacked on top of each other in a vertical direction V, of different lengths.
- the conduit 40 comprises several tubular elements 54 nested one inside the other, so that at least one tubular element 54 is arranged around another tubular element 54 with a space between the two tubular elements to leaving a passage for dielectric fluid from the dielectric fluid outlet of the heat exchanger.
- co-axial it should be understood that each tubular element 54 constituting the duct 40 has a shape of revolution around an axis of revolution, here parallel to the main direction of elongation A of the duct 40, and that all the axes of revolution coincide.
- the dielectric fluid can circulate in each of the tubular elements 54 of the conduit 40.
- the dielectric fluid circulates in the conduit 40 between the internal face of a first tubular element 54 and the external face of another tubular element 54 surrounded by the first tubular element 54 from the dielectric fluid outlet 36 of the heat exchanger 24 to a projection orifice 42 arranged on a free portion 56 of the first tubular element 54, that is to say a portion not covered by the neighboring tubular element which surrounds it.
- Each portion of conduit 40 is formed by a free portion 56 of one of the tubular elements 54 not covered by another tubular element 54.
- a first part of a tubular element 54 is covered by an adjacent tubular element and a second part of this tubular element 54 is disengaged opposite the housing 14, and the free portion 56 of the tubular elements 54 represents this second part of said tubular elements 54.
- the most centrally arranged tubular element, and therefore surrounded at least partially by each of the other tubular elements has a greater longitudinal dimension than the others, and the longitudinal dimension of the other elements tubulars decreases as one moves away from the center of the duct, that is to say from the common axis of revolution of the tubular elements.
- Each tubular element 54 thus has a first longitudinal end in the vicinity of the dielectric fluid outlet 36 of the heat exchanger 24 and an opposite second longitudinal end which extends at a distance specific to this tubular element, and each tubular element has a different length, each length being measured along a direction parallel to the main direction of elongation A of the duct.
- the free end of each tubular element is closed, only crossed by the neighboring tubular element closer to the center of the conduit, so that the dielectric fluid circulating between these two tubular elements cannot go beyond this free end and that it is forced out through the projection orifices arranged on the free portion of the corresponding tubular element.
- At least one projection orifice 42 is arranged at the level of the free portion 56 of each of the tubular elements 54, that is to say at the level of each portion of the duct 40, to allow a regular output of dielectric fluid in the direction of the housing.
- each free portion 56 comprises two projection orifices 42 opposite one another, if necessary diametrically opposite, with reference to a direction perpendicular to the direction of main elongation A of the conduit 40.
- the number of portions of the conduit is equal to the number of electrical and/or electronic components 6 of a row of these components, and each of the projection orifices 42 is arranged opposite one of the electrical and/or electronic components 6.
- a second exemplary embodiment of the invention, visible in FIG. 4, differs from the first exemplary embodiment in that the passage section of the duct 40 here decreases continuously as the distance from the fluid outlet increases dielectric 36 of the heat exchanger 40 and no longer in stages.
- the distribution system 26 is configured in this second example so as to define a duct 40 of frustoconical shape, with a tip of the cone which is axially opposite to the dielectric fluid outlet 36 of the heat exchanger 24 .
- the projection orifices 42 are distributed over the wall delimiting the frustoconical shape of the duct, so as to face an electrical and/or electronic component. In the example shown, these orifices are evenly distributed from the dielectric fluid outlet 36 of the heat exchanger 24.
- the present invention fulfills the goal it has set itself of a homogeneous distribution of dielectric fluid in a box housing electrical components and / or electronics for uniform cooling of each of these components.
- the duct has a frustoconical shape or a shape in successive stages
- the specific shape of the duct according to the invention makes it possible to reduce, as the distance from the heat exchanger progresses, the passage section of the dielectric fluid and to thus generate pressure drops, here continuously, making it possible to force the dielectric fluid to distribute itself homogeneously over the entire elongation dimension of the conduit.
- the present invention cannot however be limited to the means and configurations described and illustrated here and it also extends to any equivalent means and configuration as well as to any technically effective combination of such means, since a dielectric fluid is brought to circulate in a conduit of scalable section provided with projection orifices arranged opposite a row of electrical and/or electronic components.
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Abstract
Dispositif de régulation thermique (4) de plusieurs composants électriques et/ou électroniques (6) susceptibles de dégager de la chaleur lors de leur fonctionnement, le dispositif de régulation thermique (4) comportant un boîtier (8) configuré pour loger les composants électriques et/ou électroniques (6) et des moyens de régulation thermique (12) des composants électriques et/ou électroniques (6) par l'intermédiaire d'un fluide diélectrique apte à immerger au moins en partie les composants électriques et/ou électroniques (6), caractérisé en ce que les moyens de régulation thermique (12) comprennent d'une part un échangeur thermique (24) apte à être traversé par le fluide diélectrique et un fluide caloporteur, l'échangeur thermique (24) comprenant au moins une entrée de fluide diélectrique (34) et une sortie de fluide diélectrique (36), les moyens de régulation thermique (12) comprenant d'autre part un système de distribution (26) du fluide diélectrique qui est disposé à la sortie de fluide diélectrique (36) de l'échangeur thermique (24) et qui comporte au moins deux orifices de projection (42) du fluide diélectrique, le système de distribution (26) participant à délimiter au moins partiellement un conduit (40) qui s'étend selon une direction principale d'allongement (A) dans le prolongement de la sortie de fluide diélectrique (36) de l'échangeur thermique (24), le conduit (40) étant configuré de manière à présenter une section de passage du fluide diélectrique variable.
Description
DESCRIPTION
Titre : Dispositif de régulation thermique.
La présente invention se situe dans le domaine des dispositifs de régulation thermique de composants électriques ou électroniques, et elle concerne plus particulièrement un dispositif de régulation thermique de composants électriques ou électroniques susceptibles de s’échauffer lors de leur fonctionnement.
Les composants électriques ou électroniques susceptibles d’être concernés par la présente invention peuvent aussi bien consister en des serveurs informatiques qu’en des systèmes de stockage d’énergie électrique, notamment des batteries, pour des véhicules automobiles.
Dans le domaine des véhicules automobiles, des dispositifs de régulation thermique permettent de modifier une température d’une batterie électrique, que ce soit lors d’un démarrage du véhicule par temps froid, en augmentant sa température par exemple, ou que ce soit en cours de roulage ou lors d’une opération de recharge de la batterie, en diminuant la température de cette batterie électrique, qui tend à s’échauffer au cours de son utilisation.
D’une manière générale, de tels dispositifs de régulation thermique de batteries électriques font appel à des échangeurs de chaleur. Les différentes cellules de batterie d’un système de stockage électrique peuvent notamment être refroidies au moyen d’une plaque froide à l’intérieur de laquelle circule un fluide de refroidissement, la plaque étant en contact avec les cellules de batterie à refroidir. Il a pu être constaté que de tels échangeurs de chaleur peuvent conduire à un refroidissement non homogène des batteries électriques d’un même système de stockage électrique, entraînant alors une diminution de la performance globale du système de stockage électrique. Ces dispositifs de régulation thermique présentent en outre une résistance thermique élevée en raison des épaisseurs de matière présentes entre le fluide de refroidissement et les cellules de batterie. Dans le but d’apporter une réponse à ces différentes problématiques, on connaît des dispositifs de refroidissement des éléments de batterie électriques de
voitures électriques ou hybrides comprenant un boîtier fermé hermétiquement dans lequel les éléments de batterie du système de stockage d’énergie électrique sont partiellement plongés dans un fluide diélectrique. On assure de la sorte un échange thermique entre les éléments de batterie et le fluide diélectrique, une cuve de fluide diélectrique étant située à l’extérieur du boîtier et reliée audit boîtier par l’intermédiaire d’une pompe afin de permettre la circulation du fluide diélectrique et le renouvellement de ce fluide diélectrique à l’intérieur du boîtier. De la sorte, le fluide diélectrique, mis en mouvement et refroidi préalablement à son retour dans le boîtier, est également apte à circuler à l’intérieur du boîtier autour des cellules de stockage électrique. Cependant, il convient de noter que lorsque le fluide diélectrique refroidi est mis en mouvement par la pompe, les cellules de stockage disposées les plus loin de l’arrivée de fluide diélectrique dans le boîtier sont moins bien refroidies par échange de calories avec le fluide diélectrique que les cellules de stockage qui sont situées au plus proche de l’arrivée de fluide diélectrique, de sorte que le refroidissement des composants électriques ou électroniques n’est pas réalisé de façon homogène.
La présente invention s’inscrit dans ce contexte et a pour principal objet un dispositif de régulation thermique de plusieurs composants électriques et/ ou électroniques susceptibles de dégager de la chaleur lors de leur fonctionnement, le dispositif de régulation thermique comportant un boîtier configuré pour loger les composants électriques et/ou électroniques et des moyens de régulation thermique des composants électriques et/ ou électroniques par l’intermédiaire d’un fluide diélectrique apte à immerger au moins en partie les composants électriques et/ou électroniques, caractérisé en ce que les moyens de régulation thermique comprennent d’une part un échangeur thermique apte à être traversé par le fluide diélectrique et un fluide caloporteur, l’échangeur thermique comprenant au moins une entrée de fluide diélectrique et une sortie de fluide diélectrique, les moyens de régulation thermique comprenant d’autre part un système de distribution du fluide diélectrique qui est disposé à la sortie de fluide diélectrique de l’échangeur thermique et qui comporte au moins deux orifices de projection du fluide diélectrique, le système de distribution participant à délimiter au moins partiellement un conduit qui s’étend selon une direction
principale d’allongement dans le prolongement de la sortie de fluide diélectrique de l’échangeur thermique, le conduit étant configuré de manière à présenter une section de passage du fluide diélectrique variable.
Le dispositif de régulation thermique vise à réduire la température de plusieurs composants électriques et/ ou électroniques grâce à la circulation du fluide diélectrique refroidi entre les composants électriques et/ou électroniques. Le fluide diélectrique est par ailleurs refroidi par échange de calories avec le fluide caloporteur au niveau de l’échangeur thermique. On comprend de cela que le fluide diélectrique est refroidi dans l’échangeur thermique par échange de calories avec le fluide caloporteur, puis est dirigé vers les composants électriques et/ou électroniques pour les refroidir à leur tour.
Le dispositif est notamment avantageux dans le cas où les composants électriques et/ou électroniques logés dans le boîtier sont disposés successivement le long d’une direction d’allongement du boîtier, parallèle à la direction d’allongement principale du conduit, le fluide diélectrique pouvant alors être directement dirigé en regard ou au voisinage de composants électriques et/ou électroniques disposés à l’extrémité de cette succession de composants qui est opposée à l’échangeur thermique.
Le fluide diélectrique est dirigé depuis l’échangeur thermique à travers le système de distribution, et plus précisément à travers le conduit délimité par le système de distribution. Le fluide diélectrique, après avoir été refroidi en échangeant des calories avec le fluide caloporteur, circule dans le conduit depuis la sortie de fluide diélectrique de l’échangeur thermique jusqu’aux orifices de projection du système de distribution. Grâce au système de distribution, le fluide diélectrique refroidi est réparti de façon homogène au niveau des différents composants électriques et/ ou électroniques. Le système de distribution permet ainsi de refroidir un maximum de composants électriques et/ou électroniques et notamment d’éviter que les composants électriques et/ou électroniques les plus éloignés de la sortie de fluide diélectrique de l’échangeur thermique ne soient moins bien refroidis que d’autres.
La variation de la section de passage du conduit depuis l’extrémité axiale du conduit en regard d’une sortie de fluide diélectrique de l’échangeur thermique
jusqu’à l’autre extrémité axiale du conduit est configurée de telle sorte que l’on vise à faire varier la vitesse d’écoulement du fluide diélectrique circulant dans le conduit au fur et à mesure de l’éloignement de la sortie de fluide diélectrique de l’échangeur thermique. On vise également à contrôler les pertes de charge à chaque variation de section au passage d’une portion de conduit à l’autre, ces pertes de charge permettant de forcer le fluide diélectrique à se répartir de façon homogène sur toute la dimension d’allongement du conduit.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, les orifices de projection du fluide diélectrique sont répartis le long du conduit, selon la direction principale d’allongement de ce conduit. La répartition tout du long du conduit des orifices de projection optimise une projection régulière du fluide diélectrique refroidi tout le long de conduit, de manière à permettre un refroidissement homogène des composants électriques et/ ou électroniques quelle que soit leur position dans le dispositif de régulation thermique.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, les orifices de projection sont répartis par paire, les orifices de projection du fluide diélectrique de chaque paire étant disposés à l’opposé l’un de l’autre par rapport à une direction perpendiculaire à la direction principale d’allongement du conduit. On comprend que les orifices de projection sont ainsi configurés pour projeter du fluide dans des sens opposés, ce qui est particulièrement avantageux lorsque le conduit s’étend entre deux rangées de composants électriques ou électroniques afin de diriger le fluide diélectrique vers chacune de ces rangées.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, le conduit présente une section de passage circulaire, les orifices de projection d’une même paire étant disposés de façon diamétralement opposée l’un de l’autre.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, la section de passage du conduit diminue en s’éloignant de la sortie de fluide diélectrique de l’échangeur thermique. Autrement dit, une dimension de la section de passage du conduit mesurée au niveau de la sortie de fluide diélectrique de l’échangeur thermique est plus grande qu’une dimension de la section de passage du conduit mesurée au niveau d’une extrémité du conduit axialement opposée la sortie de
fluide diélectrique de l’échangeur thermique. Par axialement, il convient de comprendre que l’on fait référence à la direction d’allongement principale du conduit.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, la section de passage du conduit diminue de façon continue au fur et à mesure de l’éloignement de la sortie de fluide diélectrique de l’échangeur thermique. En d’autres termes, le système de distribution participe à définir un conduit de forme tronconique dont la pointe du cône est axialement opposée à la sortie de fluide diélectrique de l’échangeur thermique. Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, la section de passage du conduit diminue par paliers successifs au fur et à mesure de l’éloignement de la sortie de fluide diélectrique de l’échangeur thermique, en formant une pluralité de portions successives présentant des sections de passage différentes. Chaque palier du conduit peut être défini par une partie du conduit au niveau duquel la section de passage du conduit est constante. On comprend ici que la section de passage de chacun des paliers du conduit présente une section de passage de dimension inférieure à la section de passage du palier précédent, selon le sens de circulation du fluide diélectrique, depuis la sortie de fluide diélectrique de l’échangeur thermique jusqu’à l’extrémité libre du système de distribution.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, dans un contexte où le conduit présente plusieurs portions successives présentant des sections de passage différentes, une première portion du conduit est reliée à la sortie de fluide diélectrique de l’échangeur thermique, la première portion du conduit présentant une section de passage plus grande que la section de passage correspondante de l’autre ou des autres portions du conduit.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, les portions successives du conduit présentent des sections de passage de valeurs décroissantes le long de la direction principale d’allongement du conduit depuis la sortie du fluide diélectrique de l’échangeur thermique jusqu’à une extrémité libre du système de distribution.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, le système de distribution comprend au moins un premier orifice de projection de fluide diélectrique qui est disposé sur une portion du conduit et au moins un deuxième orifice de projection de fluide diélectrique qui est disposé sur une autre portion. Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, le système de distribution comprend plusieurs orifices de projection de fluide diélectrique, le nombre d’orifices de projection étant au moins égal au nombre de portions de sections différentes que comprend le conduit.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, le système de distribution comprend au moins un orifice de projection de fluide diélectrique disposé sur chaque portion du conduit.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, le système de distribution comprend au moins deux orifices de projection de fluide diélectrique disposés sur chaque portion du conduit de part et d’autre de la direction d’allongement principale du conduit.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, le conduit est formé par une pluralité d’éléments tubulaires co-axiaux de sections transversales différentes et de longueurs différentes. Chaque élément tubulaire prend naissance au niveau de la sortie de fluide diélectrique de l’échangeur thermique. On comprend que les éléments tubulaires sont imbriqués les uns dans les autres, de sorte qu’au moins un élément tubulaire s’étende autour d’un autre élément tubulaire, et les longueurs différentes, mesurées le long de leur axe commun depuis l’échangeur thermique, permettent de créer pour chaque élément tubulaire une portion libre non recouverte par d’autres éléments tubulaires par laquelle le fluide diélectrique est apte à sortir en direction des composants électriques et/ ou électroniques.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, chaque portion du conduit est formée par une portion libre d’un des éléments tubulaires non recouvert par un autre élément tubulaire. Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, au moins un orifice de projection est disposé au niveau de la portion libre de chacun des éléments tubulaires.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, le système de distribution comprend au moins une coque participant à délimiter au moins partiellement le conduit, le boîtier comprenant une pluralité de parois participant à délimiter le logement pour loger les composants électriques et/ou électroniques, au moins une des parois du boîtier et ladite coque étant apte à coopérer pour délimiter le conduit. Le conduit est ici formé à la fois par la coque du système de distribution et au moins une paroi du boîtier participant à loger les composants électriques et/ou électroniques.
L’invention a également pour objet un système électronique comprenant des composants électriques et/ ou électroniques et un dispositif de régulation thermique tel que précédemment décrit, les composants électriques et/ou électroniques étant répartis en au moins deux rangées, les rangées s’étendant parallèlement à une direction principale d’allongement du conduit, le système de distribution s’étendant au moins en partie entre deux rangées de composants électriques et/ou électroniques.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, les orifices de projection de fluide diélectrique sont disposés sur le conduit de sorte à être en regard d’un des composants électriques et/ ou électroniques. On comprend que le fluide diélectrique est projeté directement sur les composants électriques et/ou électroniques et optimise ainsi les composants électriques et/ ou électroniques.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, notamment dans le cas précédemment évoqué où le système de distribution comprend au moins un premier orifice de projection de fluide diélectrique qui est disposé sur une portion du conduit et au moins un deuxième orifice de projection de fluide diélectrique qui est disposé sur une autre portion, le premier orifice de projection est disposé au droit d’un des composants électriques et/ou électroniques, le deuxième orifice de projection étant disposé au droit d’un autre des composants électriques et/ ou électroniques. Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, chaque orifice de projection est disposé au droit d’un des composants électriques et/ou électroniques.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, chaque composant électrique et/ou électronique est disposé au droit d’un des orifices de projection.
D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement à la lecture 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. î] est une vue générale d’un système de stockage électrique logé au sein d’un véhicule automobile, comprenant un dispositif de régulation thermique et des composants électriques et/ ou électroniques ; [Fig. 2] est une vue générale en perspective d’un boîtier du dispositif de régulation thermique de la figure i comprenant les composant électriques et/ ou électroniques ;
[Fig. 3] est une vue selon une coupe longitudinale du dispositif de régulation thermique de la figure 2 dans lequel est logé un système de distribution d’un fluide diélectrique selon un premier exemple de réalisation et un échangeur thermique traversé par le fluide diélectrique et un fluide caloporteur ;
[Fig. 4] est une vue selon une coupe longitudinale du dispositif de régulation thermique de la figure 2 dans lequel est logé un système de distribution d’un fluide diélectrique selon un deuxième exemple de réalisation et un échangeur thermique traversé par le fluide diélectrique et un fluide caloporteur.
Les caractéristiques, variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes par rapport aux autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique et/ ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
Dans la description détaillée qui va suivre, les dénominations « longitudinale »,
« transversale » et « verticale » se réfèrent à l’orientation d’un système de distribution selon l’invention. Une direction longitudinale correspond à une direction principale d’allongement d’un conduit du système de distribution, cette direction longitudinale étant parallèle à un axe longitudinal L d’un L, V, T illustré sur les figures. Une direction transversale correspond à une direction le long de laquelle orifice de projection s’étend principalement, cette direction transversale étant parallèle à un axe transversal T du repère L, V, T et cet axe transversal T étant perpendiculaire à l’axe longitudinal L. Enfin, une direction verticale correspond à une direction parallèle à un axe vertical V du repère L, V, T, cet axe vertical V étant perpendiculaire à l’axe longitudinal L et l’axe transversal T.
De plus, les termes « en amont » et « en aval » utilisés dans la suite de la description font référence au sens de circulation d’un fluide diélectrique à travers le dispositif de régulation thermique.
Par ailleurs, dans la description détaillée qui va suivre, le dispositif de régulation thermique selon l’invention va être décrit en relation avec un système électronique sous forme d’un système de stockage d’énergie électrique de véhicule automobile, mais il doit être compris qu’une telle application n’est pas limitative et qu’elle pourrait notamment être appliquée dans le contexte de l’invention à des composants électriques ou électroniques équipant d’autres systèmes électroniques et par exemple des serveurs informatiques.
Sur les figures i et 2, un système de stockage électrique î, apte notamment à équiper un véhicule 2 automobile à motorisation électrique ou hybride, est illustré. Un tel système de stockage électrique i est notamment destiné à fournir une énergie électrique au véhicule 2 automobile en vue de son déplacement.
Le système de stockage électrique i comporte un dispositif de régulation thermique 4 configuré pour refroidir ou monter en température chaque composant électrique ou électronique 6 formant partie du système de stockage électrique 1, ces composants étant notamment susceptibles de s’échauffer lors de leur fonctionnement ou de leur charge.
Plus particulièrement, ce dispositif de régulation thermique 4 comprend au moins un boîtier 8 qui est configuré pour recevoir une pluralité desdits composants électriques et/ ou électroniques 6, prenant ici la forme d’éléments de batterie 10, et il comprend en outre des moyens de régulation thermique 12 aptes à réguler la température des composants électriques ou électroniques 6 à l’intérieur du boîtier 8. Il convient de noter que d’autres configurations du système de stockage électrique 1 pourraient être mises en œuvre selon l’invention dès lors que ce système comprend un dispositif de régulation thermique 4 conforme à l’invention.
Le boîtier 8 comprend une pluralité de parois qui définissent à l’intérieur de ce boîtier 8 un logement 14, plus particulièrement visible à la figure 2, qui est configuré pour recevoir au moins les composants électriques et/ou électroniques 6 et les moyens de régulation thermique 12. Les parois définissant le boîtier 8 forment notamment une base 16 et un couvercle 18.
La base 16 comprend une paroi de fond 20 et une pluralité de parois latérales 22. De manière plus précise, la paroi de fond 20 s’étend dans un plan parallèle aux directions longitudinale L et transversale T globalement sous la forme d’un quadrilatère, avantageusement rectangulaire, les parois latérales 22 s’étendant quant à elle chacune depuis un côté de la paroi de fond 20 en s’inscrivant dans un plan parallèle aux directions longitudinale L et verticale V. En d’autres termes, les parois latérales 22 s’étendent depuis la paroi de fond 20 perpendiculairement à cette dernière.
Le couvercle 18 présente une forme sensiblement identique à celle de la paroi de fond 20, donc ici sous la forme d’un quadrilatère avantageusement rectangulaire, et est agencé pour recouvrir la base 16 du boîtier 8 et fermer l’ouverture entre les parois latérales 22 par laquelle les composants électriques et/ou électroniques 6 sont placés dans le logement 14. On comprend notamment que le couvercle 18 est disposé en surplomb de la base 16, en contact des bords libres des parois latérales 22, notamment lorsque le système de stockage électrique 1 est monté sur le véhicule 2 automobile.
Par ailleurs, la base 16 et le couvercle 18 sont par ailleurs fixés l’un à l’autre de sorte à rendre hermétique le logement 14 du boîtier 8 de l’environnement
extérieur du boîtier 8. On comprend par « hermétique » que la base 16 et le couvercle 18 sont rendus solidaires l’un de l’autre de sorte qu’aucun échange de fluide ne puisse être réalisé entre l’intérieur du logement 14 du boîtier 8 et l’environnement extérieur du boîtier 8 au niveau de l’interaction entre base et couvercle.
Tel qu’illustré sur les figures 3 et 4, les composants électriques et/ ou électroniques 6 sont disposés dans le logement 14 du boîtier 8 sous forme d’au moins deux rangées, c’est à dire que les composants électriques et/ou électroniques 6 forment deux ensembles alignés le long d’une direction parallèle à la direction longitudinale L. Une première partie des composants électriques et/ou électroniques 6 forment un premier ensemble disposé sous la forme d’une première rangée de composants électriques et/ou électroniques 6 s’alignant le long d’une première direction parallèle à la direction longitudinale L, et une deuxième partie des composants électriques et/ou électroniques 6 forment un deuxième ensemble disposé sous la forme d’une deuxième rangée de composants électriques et/ ou électroniques 6 s’alignant le long d’une deuxième direction parallèle à la direction longitudinale L et la première direction. Dans cette configuration, les deux rangées de composants électriques et/ ou électroniques 6 contribuent à délimiter dans le logement 14 une allée de circulation de fluide 46 entre les rangées, cette allée étant également visible sur la figure 2.
Comme plus particulièrement visible sur les figures 3 et 4, qui représentent le système de stockage électrique 1 vu selon un plan de coupe P, longitudinal et transversal, les moyens de régulation thermique 12 comportent notamment un échangeur thermique 24, apte à refroidir un fluide diélectrique destiné à être projeté sur les composants électriques et/ou électroniques, et un système de distribution 26 du fluide diélectrique dans le logement 14 du boîtier 8.
Le fluide diélectrique participe à la régulation thermique des composants électriques et/ou électroniques 6 en échangeant des calories avec lesdits composants électriques et/ou électroniques 6. Pour cela, le fluide diélectrique est contenu dans le logement 14 du boîtier 8 et immerge au moins en partie les composants électriques et/ ou électroniques 6, permettant ainsi l’échange de
calories sur l’ensemble de la surface externe des composants électriques et/ ou électroniques 6 immergé. Avantageusement, tous les composants électriques et/ou électroniques 6 sont totalement immergés dans le fluide diélectrique, optimisant ainsi leur régulation thermique par le fluide diélectrique. Selon l’invention, l’échangeur thermique 24 permet l’échange de calories entre le fluide diélectrique et un fluide caloporteur circulant à travers un circuit de fluide caloporteur 28. Pour cela et tel qu’illustré sur les figures 3 et 4, l’échangeur thermique 24 comprend une première passe 30 à travers laquelle peut circuler le fluide diélectrique et une deuxième passe 32 à travers laquelle peut circuler le fluide caloporteur.
La première passe 30 présente une entrée de fluide diélectrique 34 fluidiquement relié au logement 14 dans lequel est contenu le fluide diélectrique et une sortie de fluide diélectrique 36 fluidiquement relié au système de distribution 26 de fluide diélectrique. La deuxième passe 32 est quant à elle constitutive d’un circuit de fluide caloporteur, par ailleurs externe au système de stockage électrique 1. L’échange de calories entre le fluide diélectrique et le fluide caloporteur se réalise lorsque lesdits fluides diélectrique et caloporteur circulent respectivement à travers leur passe 30, 32. Par exemple, le fluide diélectrique circulant dans la première passe 30 peut céder des calories au profit du fluide caloporteur circulant dans la deuxième passe 32, la température du fluide diélectrique étant ainsi diminuée par cette perte de calories, ou le fluide diélectrique circulant dans la première passe 30 peut capter des calories cédées par le fluide caloporteur circulant dans la deuxième passe 32, la température du fluide diélectrique étant ainsi augmentée par cet apport en calories. On comprend de ce qui précède que la température du fluide diélectrique est régulée thermiquement au niveau de l’échangeur thermique 24 par le fluide caloporteur, grâce à un échange de calories entre le fluide diélectrique circulant dans la première passe 30 et le fluide caloporteur circulant dans la deuxième passe 32. Selon l’invention, les moyens de régulation thermique 12 comprend un organe de pompage 38 forçant la circulation du fluide diélectrique à travers l’échangeur
thermique 24. Plus précisément, l’organe de pompage 38 force la circulation du fluide diélectrique à travers la première passe 30 de l’échangeur thermique 24.
Avantageusement, l’organe de pompage 38 est configuré pour forcer la circulation du fluide diélectrique d’une part à travers l’échangeur thermique 24, et d’autre part à travers le système de distribution 26, et également à travers le logement 14. Grâce à l’organe de pompage 38, qui aspire une partie du fluide diélectrique présent dans le logement et qui génère un mouvement du fluide diélectrique dans lequel sont immergés les composants électriques et/ ou électroniques 6, le fluide diélectrique est régulé thermiquement en circulant à travers l’échangeur thermique 24, avant de circuler au sein du système de distribution 26 présent dans le logement 14 et d’être dirigé en sortie de ce système de distribution 26 directement vers les composants électriques et/ou électroniques 6, qui sont donc alimentés en fluide diélectrique refroidi et plus apte à assurer leur régulation thermique.
Selon l’exemple illustré sur les figures 3 et 4, l’organe de pompage 38 est préférentiellement disposé au niveau de l’entrée de fluide diélectrique 34 de l’échangeur thermique 24. Dans cette disposition, l’organe de pompage 38 aspire une partie du fluide diélectrique contenue dans le logement 14 et le propulse ensuite à travers la première passe 30 de l’échangeur thermique 24. Comme mentionné ci-dessus, la propulsion du fluide diélectrique dans la première passe 30 par l’organe de pompage 38 est suffisamment puissante pour mettre en mouvement le fluide diélectrique à travers l’ensemble des composants du dispositif de régulation thermique 4.
Selon une alternative, non représentée sur les figures, l’organe de pompage 38 peut être par exemple disposé au niveau de la sortie de fluide diélectrique 36 ou au niveau du système distribution 26. On comprend de cela que l’organe de pompage 38 peut, de façon plus générale, être indifféremment disposé au niveau de l’échangeur thermique 24, du système de distribution 26 ou dans le logement 14 sans pour autant sortir du cadre de l’invention, tant qu’il remplit le but fixé par l’invention, qui pour rappel est de forcer la circulation du fluide diélectrique à travers l’échangeur thermique 24, le système de distribution 26 et/ou le logement 14.
L’échangeur thermique est dans l’exemple illustré logé dans le boîtier, mais il convient de noter que sans sortir du contexte de l’invention, on pourrait prévoir que l’échangeur thermique soit disposé en dehors du boîtier, dès lors que la première passe 30 associée au fluide diélectrique et la sortie de fluide diélectrique 36 sont reliées fluidiquement au système de distribution 26 qui s’étend lui selon l’invention au sein du boîtier.
Plus particulièrement, l’échangeur thermique 24 peut notamment, tel que cela est visible sur les figures 2 à 4, être disposé à l’intérieur du boîtier en regard d’une paroi latérale et notamment à l’intérieur d’un renfoncement 25 formée dans une des parois latérales pour ne pas diminuer la place disponible pour les composants électriques et/ou électroniques 6. Une paroi de compartimentation peut être prévue pour fermer ce renfoncement et permettre que l’échangeur thermique soit au sec, c’est-à-dire non au contact du fluide diélectrique présent dans le logement, ou bien le renfoncement peut être rempli de fluide diélectrique avec l’échangeur thermique qui est immergé, étant entendu que cet échangeur thermique est étanche à toute entrée de fluide diélectrique autre part qu’à l’entrée de fluide diélectrique 34.
Selon l’invention, le système de distribution 26 est installé au niveau de la sortie de fluide diélectrique 36 de l’échangeur thermique 24. Autrement dit, le système de distribution 26 est disposé en aval de l’échangeur thermique 24, c’est-à-dire que le fluide diélectrique circule à travers l’échangeur thermique 24, et plus précisément à travers la première passe 30, avant de circuler dans le système de distribution 26.
Par ailleurs, le système de distribution 26 s’étend principalement entre deux rangées de composants électriques et/ou électroniques 6. Plus particulièrement, le système de distribution 26 s’étend dans l’allée de circulation de fluide 46 délimitée au moins en partie par les deux rangées de composants électriques et/ou électroniques 6.
Le système de distribution 26 participe à définir au moins partiellement un conduit 40 et au moins deux orifices de projection 42 de fluide diélectrique qui permettent de diriger le fluide diélectrique circulant dans le conduit 40 à l’intérieur du logement 14 et en direction des composants électriques et/ou
électroniques 6. Dans cette configuration, la sortie de fluide diélectrique 36 de l’échangeur thermique 24 débouche dans le conduit 40 du système de distribution 26, le fluide diélectrique circulant ainsi à travers le conduit 40 depuis la sortie de fluide diélectrique 36 jusqu’à l’un des orifices de projection 42.
A titre d’exemple, l’échangeur thermique peut consister en un échangeur à tubes au sein desquels circule le fluide caloporteur, le fluide diélectrique traversant l’échangeur depuis une première face vers une deuxième face en passant entre les tubes, et dans ce cas, le système de distribution prend naissance au niveau de la deuxième face.
On comprend de qui précède que le fluide diélectrique est régulé thermiquement au niveau de l’échangeur thermique 24 avant de circuler en aval de ce dernier à travers le système de distribution 26.
Le conduit 40 du système de distribution 26 s’étend le long d’une direction principale d’allongement A dans le prolongement de la sortie de fluide diélectrique 36 de l’échangeur thermique 24, la direction principale d’allongement A du conduit 40 étant sensiblement parallèle à la direction longitudinale L.
Le conduit 40 est principalement délimité par au moins une face interne d’une paroi tubulaire 44 du système de distribution 26. La paroi tubulaire 44 est traversée par les orifices de projection 42, le fluide diélectrique circulant dans le conduit 40 étant projeté dans le logement 14 en traversant la paroi tubulaire 44 au niveau des orifices de projection 42.
Les orifices de projection 42 prennent globalement la forme de canaux s’étendant radialement dans la paroi tubulaire 44 délimitant le conduit 40, chaque canal étant ouvert d’une part sur le conduit 40 et d’autre part sur le logement 14 et pouvant présenter une section de passage de forme circulaire, rectangulaire ou autre.
Selon l’invention, les orifices de projection 42 du fluide diélectrique sont repartis le long du conduit 40 selon la direction principale d’allongement A de ce conduit 40, de sorte que le fluide diélectrique circulant dans le conduit 40 peut être projeté dans le logement 14 tout le long du conduit 40.
Avantageusement, les orifices de projection 42 sont répartis le long du conduit 40 de façon régulière. En d’autres termes, une même distance sépare chacun des orifices de projection 42 des orifices de projection 42 voisins, cette distance étant mesurée le long d’une direction parallèle à la direction principale d’allongement A. La position régulière le long du conduit 40 des orifices de projection 42 permet une projection homogène du fluide diélectrique sur la longueur du conduit 40, permettant ainsi le refroidissement homogène des composants électriques et/ ou électroniques 6 répartis le long du système de distribution 26.
Tel qu’illustré sur les figures 3 et 4, les orifices de projection 42 sont répartis par paire, les orifices de projection 42 du fluide diélectrique de chaque paire étant disposés à l’opposé l’un de l’autre pour projeter du fluide diélectrique dans des sens opposés. Sur l’exemple illustré, les orifices de projection 42 d’une même paire sont alignés le long d’une direction sensiblement parallèle à la direction transversale T. Dans le cas illustré où le conduit 40 présente une section de passage circulaire, les orifices de projection 42 d’une même paire sont diamétralement opposés l’un à l’autre.
Préférentiellement, les orifices de projection 42 de fluide diélectrique sont disposés sur le conduit 40 de sorte à être en regard d’un des composants électriques et/ou électroniques 6. Cette disposition des orifices de projection 42 optimise la régulation thermique des composants électriques et/ou électroniques 6 en permettant la projection de fluide diélectrique régulé thermiquement au niveau de l’échangeur thermique 24 directement sur l’un des composants électriques et/ou électroniques 6.
Tel qu’illustré sur les figures 3 et 4, chaque orifice de projection 42 du système de distribution 26 est disposé sur le conduit 40 de sorte à être au droit d’un des composants électriques et/ou électroniques 6. Dans cette configuration, un maximum de composants électriques et/ ou électroniques 6 est régulé thermiquement par le fluide diélectrique projeté par le système de distribution 26.
Également, dans les exemples illustrés sur les figures 3 et 4, chaque composant électrique et/ ou électronique 6 est disposé au droit d’un des orifices de
projection 42 du système de distribution 26. On comprend que dans cette alternative, chaque composant électrique et/ou électronique 6 est destiné à recevoir directement du fluide diélectrique projeté par le système de distribution 26, optimisant la régulation de l’ensemble des composants électriques et/ou électroniques 6.
Selon l’invention, le conduit 40 est configuré de manière à présenter une section de passage du fluide diélectrique variable. La section de passage correspond à une section du conduit 40 délimitée par la face interne de la paroi tubulaire 44 vue dans un plan de coupe perpendiculaire à la direction principale d’allongement A. La section de passage du fluide diélectrique du conduit 40 est variable en ce que la section de passage mesurée au niveau d’une extrémité axiale du conduit 40 est différente, c’est-à-dire plus grande ou plus petite, qu’une section de passage du fluide diélectrique du conduit 40 mesurée au niveau d’une autre extrémité axiale dudit conduit 40. On comprend ainsi que le conduit 40 présente plusieurs sections de passage de fluide diélectrique de dimensions différentes.
Avantageusement et tel qu’illustré sur les figures 3 et 4, la section de passage du conduit 40 diminue en s’éloignant de la sortie de fluide diélectrique 36 de l’échangeur thermique 24. Dans cette configuration, la section de passage du conduit 40 mesurée au niveau d’une extrémité axiale du conduit 40 en regard de la sortie de fluide diélectrique 36 est plus importante qu’une section de passage du conduit 40 mesurée au niveau de l’autre extrémité axiale du conduit 40, c’est-à-dire l’extrémité libre du conduit à l’opposé de l’échangeur thermique 24. La diminution progressive de la section de passage du conduit 40 depuis l’extrémité axiale du conduit 40 en regard de la sortie de fluide diélectrique 36 jusqu’à l’autre extrémité axiale du conduit 40 permet d’augmenter la vitesse d’écoulement du fluide diélectrique circulant dans le conduit 40 au fur et à mesure de l’éloignement de la sortie de fluide diélectrique 36 de l’échangeur thermique 24.
Cette diminution, au fur et à mesure de l’éloignement de l’échangeur thermique, de la section de passage du fluide diélectrique a pour effet de générer ainsi des
pertes de charge à chaque réduction de section au passage d’une portion de conduit à l’autre, ces pertes de charge permettant de forcer le fluide diélectrique à se répartir de façon homogène sur toute la dimension d’allongement du conduit.
Selon différentes alternatives de réalisation du système de distribution 26, il peut être prévu que la paroi tubulaire délimitant le conduit soit réalisée d’un seul tenant et rapporté en regard d’une des parois du boîtier 8 ou bien que cette paroi tubulaire soit formée par la réunion d’une coque et d’une forme complémentaire solidaire d’une des parois du boîtier 8 participant à délimiter le logement 14. Dans ces deux alternatives, la paroi du boîtier évoquée peut notamment être la paroi de fond 20 du boîtier, étant entendu que le conduit pourrait être disposé au voisinage de l’une des parois latérales 22 ou du couvercle 18 du boîtier 8 sans pour autant sortir du cadre de l’invention.
On va maintenant décrire plus en détails un premier exemple de réalisation de l’invention en référence à la figure 3, avant de décrire un deuxième exemple de réalisation de l’invention qui fera référence à la figure 4, qui illustre deux cas différents pour la réalisation de la section de passage variable du conduit.
Tel qu’illustré sur la figure 3, la section de passage du conduit 40 diminue par paliers successifs au fur et à mesure de l’éloignement de la sortie de fluide diélectrique de l’échangeur thermique 24, en formant une pluralité de portions successives présentant des sections de passage différentes. Ainsi, chaque portion du conduit 40 peut être définie par une partie du conduit au niveau de laquelle la section de passage du conduit 40 est constante.
On définit une première portion 48 et une deuxième portion 50 du conduit 40, la première portion 48 présentant une section de passage du fluide diélectrique plus grande que celle de la deuxième portion 50. On comprend qu’une première dimension Di correspondant au diamètre interne du conduit 40 mesuré au niveau de la première portion 48 est plus grande qu’une deuxième dimension D2 correspondant au diamètre interne du conduit 40 mesuré au niveau de la deuxième portion 50. Tel que cela a été évoqué précédemment, la section de passage variable du conduit est telle que la section de passage va en diminuant au fur et à mesure de l’éloignement de l’échangeur thermique, et dans ce
contexte, tel qu’illustré sur la figure 3, la première portion 48 du conduit 40 est disposée plus proche de l’échangeur thermique 24 que la deuxième portion 50, la première portion 48 du conduit 40 étant reliée directement à la sortie de fluide diélectrique 36 de l’échangeur thermique 24. Plus particulièrement, le conduit 40 comprend plusieurs portions de sections différentes, la première portion 48 présentant la section de passage la plus importante comparativement aux autres portions du conduit 40. Les portions successives du conduit 40 présentent des sections de passage de valeurs décroissantes le long de la direction principale d’allongement A du conduit 40 depuis la sortie du fluide diélectrique 36 de l’échangeur thermique 24 jusqu’à une extrémité libre 52 du système de distribution 26. On comprend de ce qui précède que la section de passage de chacune des portions du conduit 40 présente une section de passage de dimension inférieure à la section de passage de la portion précédente, selon le sens de circulation du fluide diélectrique dans le système de distribution 26. En d’autres termes, la deuxième portion 50 du conduit 40 présente une section de passage plus petite que celle de la première portion 48 du conduit 40, la section de passage de la deuxième portion 50 du conduit 40 étant cependant plus grande que les sections de passage des portions du conduit 40 disposées entre la deuxième portion 50 et l’extrémité libre 52 du système de distribution 26.
Dans ce premier exemple de réalisation, le système de distribution 26 comprend au moins un premier orifice de projection 42a de fluide diélectrique qui est disposé sur la première portion 48 du conduit 40 et au moins un deuxième orifice de projection 42b de fluide diélectrique qui est disposé sur la deuxième portion 50 du conduit 40. Le fluide diélectrique circulant dans la première portion 48 du conduit 40 peut être projeté dans le logement 14 au niveau du premier orifice de projection 42a, le fluide diélectrique circulant dans la deuxième portion 50 du conduit 40 pouvant quant à lui être projeté dans le logement 14 au niveau du deuxième orifice de projection 42b. Avantageusement, le nombre d’orifices de projection 42 est au moins égal au nombre de portions de sections différentes que comprend le conduit 40, avec au moins un orifice de projection 42 de fluide diélectrique disposé sur chaque
portion du conduit 40. Dans l’exemple illustré ici sur la figure 3, le système de distribution 26 comprend un conduit avec huit portions et seize orifices de projection 42, chaque portion du conduit 40 comprend au moins deux orifices de projection 42. Comme mentionné auparavant, les deux orifices de projection 42 de chacune des portions du conduit 40 sont disposés à l’opposé l’un de l’autre par rapport à la direction principale d’allongement A du conduit 40. Par ailleurs, chaque orifice de projection 42 de chacune des portions du conduit 40 est en regard d’un des composants électriques et/ou électroniques 6. Le conduit 40 peut être formé par une pluralité d’éléments tubulaires 54 co axiaux de sections transversales différentes et de longueurs différentes, ou une pluralité d’éléments plan empilés les uns sur les autres selon une direction verticale V, de longueurs différentes. En d’autres termes, le conduit 40 comprend plusieurs éléments tubulaires 54 imbriqués les uns dans les autres, de sorte qu’au moins un élément tubulaire 54 est disposé autour d’un autre élément tubulaire 54 avec un espace entre les deux éléments tubulaires pour laisser un passage pour le fluide diélectrique provenant de la sortie de fluide diélectrique de l’échangeur thermique. Par « co-axiaux », il convient de comprendre que chaque élément tubulaire 54 constitutif du conduit 40 présente une forme de révolution autour d’un axe de révolution, ici parallèle à la direction principale d’allongement A du conduit 40, et que tous les axes de révolution sont confondus. Le fluide diélectrique peut circuler dans chacun des éléments tubulaires 54 du conduit 40. Plus particulièrement, le fluide diélectrique circule dans le conduit 40 entre la face interne d’un premier élément tubulaire 54 et la face externe d’un autre élément tubulaire 54 entouré par le premier élément tubulaire 54 depuis la sortie de fluide diélectrique 36 de l’échangeur thermique 24 jusqu’à un orifice de projection 42 disposé sur une portion libre 56 du premier élément tubulaire 54, c’est-à-dire une portion non recouverte par l’élément tubulaire voisin qui l’entoure. Chaque portion du conduit 40 est formée par une portion libre 56 d’un des éléments tubulaires 54 non recouvert par un autre élément tubulaire 54. En d’autres termes, une première partie d’un élément tubulaire 54 est recouverte
par un élément tubulaire voisin et une deuxième partie de cet élément tubulaire 54 est dégagée en regard du logement 14, et la portion libre 56 des éléments tubulaires 54 représente cette deuxième partie desdits éléments tubulaires 54.
Afin de réaliser un conduit dont la section de passage va en diminuant au fur et à mesure de l’éloignement de l’échangeur thermique 24, et de permettre la formation pour chaque élément tubulaire d’une portion libre par laquelle le fluide diélectrique peut être projeté vers les composants électriques et/ou électroniques, l’élément tubulaire disposé le plus au centre, et donc entouré au moins partiellement par chacun des autres éléments tubulaires, présente une dimension longitudinale plus grande que les autres, et la dimension longitudinale des autres éléments tubulaires va en diminuant au fur et à mesure que l’on s’éloigne du centre du conduit, c’est-à-dire de l’axe de révolution commun des éléments tubulaires. Chaque élément tubulaire 54 présente ainsi une première extrémité longitudinale au voisinage de la sortie de fluide diélectrique 36 de l’échangeur thermique 24 et une deuxième extrémité longitudinale opposée qui s’étend à une distance propre à cet élément tubulaire, et chaque élément tubulaire présente une longueur différente, chaque longueur étant mesurée le long d’une direction parallèle à la direction principale d’allongement A du conduit. L’extrémité libre de chaque élément tubulaire est fermée, uniquement traversée par l’élément tubulaire voisin plus proche du centre du conduit, de telle sorte que le fluide diélectrique circulant entre ces deux éléments tubulaires ne peut aller au-delà de cette extrémité libre et qu’il est contraint à sortir par les orifices de projection disposés sur la portion libre de l’élément tubulaire correspondant.
Tel qu’illustré sur la figure 3, au moins un orifice de projection 42 est disposé au niveau de la portion libre 56 de chacun des éléments tubulaires 54, c’est-à-dire au niveau de chaque portion du conduit 40, pour permettre une sortie régulière de fluide diélectrique en direction du logement.
Avantageusement, chaque portion libre 56 comprend deux orifices de projection 42 opposés l’un par rapport à l’autre, le cas échéant diamétralement opposés, en référence à une direction perpendiculaire à la direction d’allongement principal A du conduit 40.
Le nombre de portions du conduit est égal au nombre de composants électriques et/ou électroniques 6 d’une rangée de ces composants, et chacun des orifices de projection 42 est disposé en regard d’un des composants électriques et/ou électroniques 6. Un deuxième exemple de réalisation de l’invention, visible sur la figure 4, diffère du premier exemple de réalisation en ce que la section de passage du conduit 40 diminue ici de façon continue au fur et à mesure de l’éloignement de la sortie de fluide diélectrique 36 de l’échangeur thermique 40 et non plus par paliers.
En d’autres termes, le système de distribution 26 est configuré dans ce deuxième exemple de manière à définir un conduit 40 de forme tronconique, avec une pointe du cône qui est axialement opposée à la sortie de fluide diélectrique 36 de l’échangeur thermique 24.
Les orifices de projection 42 sont répartis sur la paroi délimitant la forme tronconique du conduit, de manière à être en regard d’un composant électrique et/ou électronique. Dans l’exemple illustré, ces orifices sont régulièrement répartis depuis la sortie de fluide diélectrique 36 de l’échangeur thermique 24.
Telle qu’elle vient d’être décrite et notamment via les deux exemples de réalisation illustrés, la présente invention remplit le but qu’elle s’est fixée d’une répartition homogène de fluide diélectrique dans un boîtier logeant des composants électriques et/ ou électroniques en vue d’un refroidissement homogène de chacun de ces composants. Que le conduit présente une forme tronconique ou une forme par paliers successifs, la forme spécifique du conduit selon l’invention permet de réduire, au fur et à mesure de l’éloignement de l’échangeur thermique, la section de passage du fluide diélectrique et de générer ainsi des pertes de charge, ici de façon continue, permettant de forcer le fluide diélectrique à se répartir de façon homogène sur toute la dimension d’allongement du conduit.
La présente invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici et elle s’étend également à tout moyen et configuration équivalents ainsi qu’à toute combinaison techniquement opérante de tels moyens, dès lors qu’un fluide diélectrique est amené à circuler dans un
conduit de section évolutive muni d’orifices de projection agencés en regard d’une rangée de composants électriques et/ ou électroniques.
Claims
1. Dispositif de régulation thermique (4) de plusieurs composants électriques et/ou électroniques (6) susceptibles de dégager de la chaleur lors de leur fonctionnement, le dispositif de régulation thermique (4) comportant un boîtier (8) configuré pour loger les composants électriques et/ ou électroniques (6) et des moyens de régulation thermique (12) des composants électriques et/ou électroniques (6) par l’intermédiaire d’un fluide diélectrique apte à immerger au moins en partie les composants électriques et/ou électroniques (6), caractérisé en ce que les moyens de régulation thermique (12) comprennent d’une part un échangeur thermique (24) apte à être traversé par le fluide diélectrique et un fluide caloporteur, l’échangeur thermique (24) comprenant au moins une entrée de fluide diélectrique (34) et une sortie de fluide diélectrique (36), les moyens de régulation thermique (12) comprenant d’autre part un système de distribution (26) du fluide diélectrique qui est disposé à la sortie de fluide diélectrique (36) de l’échangeur thermique (24) et qui comporte au moins deux orifices de projection (42) du fluide diélectrique, le système de distribution (26) participant à délimiter au moins partiellement un conduit (40) qui s’étend selon une direction principale d’allongement (A) dans le prolongement de la sortie de fluide diélectrique (36) de l’échangeur thermique (24), le conduit (40) étant configuré de manière à présenter une section de passage du fluide diélectrique variable.
2. Dispositif de régulation thermique (4) selon la revendication précédente, dans lequel les orifices de projection (42) du fluide diélectrique sont répartis le long du conduit (40), selon la direction principale d’allongement (A) de ce conduit (40).
3. Dispositif de régulation thermique (4) selon la revendication précédente, dans lequel les orifices de projection (42) sont répartis par paire, les orifices de projection (42) du fluide diélectrique de chaque paire étant disposés à l’opposé l’un de l’autre par rapport à une direction perpendiculaire à la direction principale d’allongement (A) du conduit (40).
4. Dispositif de régulation thermique (4) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la section de passage du conduit (40) diminue en s’éloignant de la sortie de fluide diélectrique (36) de l’échangeur thermique (24).
5. Dispositif de régulation thermique (4) selon la revendication précédente, dans lequel la section de passage du conduit (40) diminue de façon continue au fur et à mesure de l’éloignement de la sortie de fluide diélectrique (36) de l’échangeur thermique (24).
6. Dispositif de régulation thermique (4) selon la revendication 4, dans lequel la section de passage du conduit (40) diminue par paliers successifs au fur et à mesure de l’éloignement de la sortie de fluide diélectrique (36) de l’échangeur thermique (24), en formant une pluralité de portions successives présentant des sections de passage différentes.
7. Dispositif de régulation thermique (4) selon la revendication précédente, dans lequel le système de distribution (26) comprend au moins un premier orifice de projection (42a) de fluide diélectrique qui est disposé sur une portion (48) du conduit (40) et au moins un deuxième orifice de projection (42b) de fluide diélectrique qui est disposé sur une autre portion (50).
8. Dispositif de régulation thermique (4) selon la revendication précédente, dans lequel le système de distribution (26) comprend plusieurs orifices de projection (42) de fluide diélectrique, le nombre d’orifices de projection (42) étant au moins égal au nombre de portions de sections différentes que comprend le conduit (40).
9. Dispositif de régulation thermique (4) selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel le conduit (40) est formé par une pluralité d’éléments tubulaires (54) co-axiaux de sections transversales différentes et de longueurs différentes.
10. Système électronique (1) comprenant des composants électriques et/ou électroniques (6) et un dispositif de régulation thermique (4) selon l’une quelconque des revendications précédentes, les composants électriques et/ ou électroniques (6) étant répartis en au moins deux rangées, les rangées s’étendant parallèlement à une direction principale d’allongement (A) du conduit (40), le système de distribution (26) s’étendant au moins en partie entre deux rangées de composants électriques et/ou électroniques (6).
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