EP4595154A1 - Dispositif de regulation thermique pour un bloc batterie de vehicule - Google Patents

Dispositif de regulation thermique pour un bloc batterie de vehicule

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Publication number
EP4595154A1
EP4595154A1 EP23776329.7A EP23776329A EP4595154A1 EP 4595154 A1 EP4595154 A1 EP 4595154A1 EP 23776329 A EP23776329 A EP 23776329A EP 4595154 A1 EP4595154 A1 EP 4595154A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spacer
cells
heat transfer
transfer fluid
collector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23776329.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Julien Tissot
Kamel Azzouz
Moussa Nacer-Bey
Julio GUERRA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Electrification SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP4595154A1 publication Critical patent/EP4595154A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H01M10/6557—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the subject of the invention is a thermal regulation device for a vehicle battery pack, as well as a cooling system comprising such a device.
  • the invention relates in particular to the technical field of thermal regulation of batteries, and more particularly of the cells making up said battery, said cells being capable of releasing heat during their operation.
  • the invention applies preferentially, but not exclusively, to the automotive field, and more particularly to the field of vehicles with electric and/or hybrid engines.
  • a motor vehicle and more particularly an electric and/or hybrid vehicle, requires one or more battery packs to produce the energy necessary for its operation.
  • Each battery pack is made up of at least two cells whose electrical conduction is enabled by busbars (also called “busbar” or “busbar”). But when cells overheat, they can be caused to swell, risking damage. These swelling cells can also damage adjacent cells by coming into contact with them.
  • a spacer is positioned between two adjacent cells, which keeps said cells at a distance from each other.
  • a thermal regulation device is provided around the battery pack to control its temperature.
  • the thermal regulation device of a battery pack makes it possible to control its cooling.
  • This device makes it possible to modify the temperature of a block battery, for example when starting the vehicle in cold weather, by increasing its temperature for example, or whether while driving or during a recharging operation, by reducing the temperature of the cells, which tend to heat up during use.
  • Such a thermal regulation device generally comprises a sealed enclosure in which the battery pack is positioned.
  • a heat transfer fluid is conveyed by a circulation circuit passing around the battery cells, and helps regulate the temperature of the battery pack.
  • Inlet and outlet collectors also allow the heat transfer fluid to enter or exit at the level of the enclosure enclosing the battery pack.
  • collectors are often bulky, since they are generally positioned on an upper wall of the enclosure so as to open into it via openings provided for this purpose.
  • the thermal regulation device of a battery pack comprises the circulation circuit of the heat transfer fluid circulating between the battery cells, and inlet collectors and outlet of said fluid from/said circuit. These collectors are positioned one below the other in the middle of two rows of battery cells forming said block.
  • the regulation device described in this document is complex, made up of numerous parts whose installation can be difficult to implement, in addition to being bulky.
  • the invention makes it possible to overcome the aforementioned problems. More particularly, an objective of the invention is to reduce the size of the battery pack in height, by reducing the space taken up by the thermal regulation device.
  • the invention also aims to maintain a sufficient compression rate to avoid swelling of the cells, and to maintain a minimum distance between the cells in order to avoid damage to adjacent cells in the event of overheating. Thus, the cells maintain their electrical performance.
  • the invention allows the formation of an effective circulation circuit for the heat transfer fluid in the spacer, by improving the exchange coefficient and the homogeneity of cooling of the large lateral faces of the cells adjacent to said spacer.
  • the solution proposed by the invention is a device for thermal regulation of a vehicle battery pack, said device comprising: a housing forming an enclosure sealed against a heat transfer fluid, having at least two side walls as well as a wall upper, and comprising a heat transfer fluid circulation circuit, which housing is capable of housing the battery pack, which block comprises at least two battery cells, the heat transfer fluid circulating around the battery cells to regulate them thermally, collectors inlet and outlet respectively to bring and evacuate the heat transfer fluid to said/said circulation circuit, a spacer being installed between the cells so as to space them from one another, at least one of the collectors extending along at least one side wall of the housing, the circulation circuit of the heat transfer fluid is defined at least in part by the spacer, and at least two orifices are provided on the spacer, each of the orifices opening respectively into the inlet collector and in the outlet collector.
  • the two side walls are opposite or facing side walls.
  • the spacer (3) is configured to be in contact with large adjacent side faces of said cells, and comprises a flow zone arranged to be located opposite vis the large adjacent lateral faces of the cells and to extend over the majority of said large faces, one or more ribs extending in the flow zone, the rib(s) being arranged so as to form at least one circuit of forced circulation of the heat transfer fluid between said cells (10), preferably so that the fluid is in contact with the two large adjacent side faces of said cells, the forced circulation circuit comprises an inlet and an outlet.
  • the inlet and outlet collectors both extend along at least one side wall of the housing.
  • the inlet and outlet collectors both extend along the same side wall of the housing.
  • the output collector is located above the inlet collector.
  • the inlet and outlet collectors extend respectively along each of the two side walls.
  • This embodiment makes it possible to reduce the size of the housing in the height direction.
  • the two collectors are located at the same height or level against or on their respective side walls.
  • the two collectors are positioned against the side walls and close to the upper wall of the housing.
  • the heat transfer fluid is brought into the inlet collector in a direction opposite to the direction of circulation of the heat transfer fluid evacuated from the outlet collector. This direction of circulation allows an additional reduction in the bulk of the thermal regulation device, by positioning all the elements of said device on the same side of the battery pack.
  • the battery block further comprises busbars located in an upper space formed between the battery cells and the upper wall of the housing, and one of said collectors of the device, advantageously the inlet collector extends along one of the side walls while the other collector is constituted at least in part by the upper space.
  • one of said collectors is likely to be constituted by the upper space. If one of the collectors is formed partially in the upper space provided between the cells and the upper wall of the housing, then the cooling of the busbars is improved thanks to the passage of the heat transfer fluid near them.
  • the presence of a single collector on the side wall also makes it possible to reduce the bulk of the thermal regulation device.
  • the upper wall has an orifice to allow fluid communication of the heat transfer fluid present in the circulation circuit with the upper space.
  • the circulation circuit of the heat transfer fluid comprises or is connected to at least one pump making it possible to facilitate the circulation of said fluid in the circuit.
  • the pump of the thermal regulation device improves the movement of the heat transfer fluid in the circulation circuit, therefore allowing better cooling of the cells.
  • the fluidic junction between a collector and the spacer is made by adding a part or by extending the spacer allowing the spacer to be held on the cell .
  • each battery cell comprises four side faces, two large side faces of which at least one is oriented towards one of the large side faces of the adjacent cell, and two small side faces connecting the two large side faces together.
  • the spacer is extended onto the small side walls of the cell by small support zones. The positioning of the spacer makes it easier to mount and maintain said spacer on the battery cell.
  • the heat transfer fluid circulation circuit comprises fluid circulation sections of variable width, preferably these circulation sections of variable width being formed by the spacer.
  • the heat transfer fluid circulation circuit comprises fluid circulation sections of decreasing width, preferably gradual or continuous, from the inlet collector to the outlet collector.
  • a decreasing width of the circulation sections makes it possible to maintain the same cooling efficiency of the cells, thanks to the increase in the speed of circulation of the heat transfer fluid in said sections.
  • the decreasing width of the fluid circulation sections from the inlet collector to the outlet collector is between -20% and -80%, preferably between -40% and -60%.
  • the spacer is clipped onto at least one battery cell, or stuck onto at least one battery cell.
  • the spacer when the spacer is glued, the spacer is formed of a plurality of segments or independent elements.
  • independent elements we mean that the spacer is formed by several elements not connected to each other, and which form the circulation circuit. This simplifies the spacer, making it easier to mount and stick to the face of the corresponding battery cell.
  • the spacer is made of a material having a thermal conductivity of at most 0.4 W.nr 1 .K -1 , preferably at most 0.2 Wm -1 .K“ 1 .
  • the spacer is made of a polymer material or a polymer-based composite material, such as a flame-retardant polyamide.
  • the spacer comprises a material from the silicate family, preferably calcium silicate reinforced by fibers. These materials must be rigid to allow their assembly, and must prevent thermal conductivity as much as possible, so that it is limited to the heat transfer fluid, and is not transmitted, by the spacers, from one cell to another .
  • the invention also relates to a cooling system comprising a thermal regulation device according to the invention, and further comprising: a battery pack comprising N battery cells adjacent, including two end cells each arranged at an end wall of the housing, N being an integer greater than 3, the device comprising at least N-1 spacers, preferably N+1 spacers.
  • the cooling system is designed so that a spacer is installed between two adjacent cells, so as to cool all of the large side faces of said cells.
  • a spacer is installed between each cell adjacent to another cell, a spacer is installed between each end wall of the housing and the end cell of which a large side face is adjacent to said wall, the spacers are in contact with the large adjacent side faces of said battery cells, so that all the large side faces of the cells are cooled by the circulation circuit of the heat transfer fluid.
  • This configuration allows efficient cooling of all of the large side faces of the battery pack cells, by also positioning a spacer between the end wall of the housing and the large side face of the adjacent end cell.
  • the inlet and outlet collectors bring or evacuate the heat transfer fluid from each portion of the circulation circuit located on each of the spacers.
  • the N adjacent cells of the battery block form two or more rows of cells joined side by side
  • each spacer comprises ribs shaped so as to create one or more circulation circuits forced, each said circuit having one or more passes astride the two large lateral faces of two cells arranged side by side
  • each spacer comprises a median rib which extends in the height of said cells and which is installed, in use, between lateral edges of said large lateral faces, so that said median rib fills the space between the two cells and forms a seal between said cells.
  • This embodiment is particularly suitable for devices whose inlet and outlet collectors are positioned on a single side wall of the case. Carrying out each pass astride the two cells side by side makes it possible to keep the temperature as homogeneous as possible.
  • openings are provided in the central rib so as to allow the circulation of fluid between the large lateral faces of two cells arranged side by side.
  • an inlet collector and/or an outlet collector are extended and bent so as to open directly into the forced circulation circuit formed at least one of the cells end.
  • the midrib may not be present, or be only partially present, so as to allow fluid flow between side-by-side cells.
  • This embodiment is particularly suitable for devices whose inlet and outlet collectors are positioned on each of the two side walls of the housing. The space between the two cells then forms an intermediate collector which facilitates the distribution of the fluid between the cells.
  • the spacer includes the circulation circuit, it also allows the heat transfer fluid to be in permanent contact with the cells. These spacers also serve to apply a minimum compression rate to said cells, in order to limit their possible swelling.
  • FIG. 1 a is an exploded perspective view of a battery pack integrated into a housing according to the invention, for a motor vehicle.
  • FIG. 1 b shows a perspective view of a battery cell according to the invention.
  • FIG. 2 is a simplified schematic representation of a thermal regulation device for a battery pack according to the invention.
  • FIG. 3a is a sectional view of a thermal regulation device at the level of a spacer, said device being according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 3b is a perspective view of the spacer mounted on a battery cell according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 4a is a sectional view of a thermal regulation device at the level of a spacer, said device being according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 4b is a perspective view of the spacer mounted on a battery cell according to the second embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is a sectional view of a thermal regulation device at the level of a spacer, said device being according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 6 is a sectional view of a thermal regulation device at the level of a spacer, said device being according to a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 7 is a sectional view of a thermal regulation device at the level of a spacer, said device being according to a fifth embodiment of the invention.
  • FIG. 8 is a sectional view of a thermal regulation device at the level of a spacer, said device being according to a sixth embodiment of the invention.
  • FIG. 9 is a perspective view of the spacer mounted on a battery cell, according to a seventh embodiment of the invention.
  • FIG. 10 is a battery pack comprising two rows of cells placed side by side.
  • FIG. 1 1 is a possible spacer configuration for the battery pack in [Fig. 10],
  • FIG. 12 illustrates a possible configuration of fluid inlet and outlet manifolds.
  • the thermal regulation device which is the subject of the invention aims to regulate the temperature of a battery pack, in particular the battery pack of an electric and/or hybrid motor vehicle. It can, however, be fitted to other types of vehicles or be used to regulate the temperature of other electrical and/or electronic components, such as power electronics elements, for example, and without limitation, semiconductors. such as diodes or transistors. It could also be computer server components. According to a preferred embodiment, thermal regulation consists of cooling the cells of the battery pack.
  • Figures 1 a and 1 b show perspective views of a battery pack and a battery cell according to the invention.
  • a battery pack 1 comprises at least two 1 A battery cells and is housed in a housing 3. More generally, the battery pack 1 comprises between 2 and 25 1 A cells. According to one embodiment, the battery pack 1 comprises N adjacent 1 A cells, with N an integer greater than 2 and preferably greater than 3.
  • the 1 A cells comprise two end cells 1 A.1 arranged at each of the ends of the battery pack 1, and possibly central cells 1 A.2 positioned between the two end cells 1 A.1.
  • the central cells 1 A.2 and end cells 1 A.1 have a generally identical shape, therefore, for the sake of simplification, only the shape of a cell 1 A will be described below, and can indifferently represent the shape of a central cell 1 A.2 or an end cell 1 A.1.
  • the 1 A battery cells are preferably prismatic, that is to say generally parallelepiped in shape, but can also be of any shape known to those skilled in the art.
  • cell 1 A is prismatic, it includes two large side faces 1 A.3, two small side faces 1 A.4, an upper face 1 A.5 and a lower face 1 A.6.
  • These different faces (1A.3, 1A.4, 1 A.5, 1 A.6) are generally flat, but some can sometimes be curved or curved.
  • cell 1 A is preferentially oriented.
  • oriented we mean that the two large lateral faces 1 A.3 are not strictly identical. In fact, a first large lateral face
  • A.3a extends between the two small side faces 1 A.4 and is substantially flat.
  • a second large side face 1 A.3b is positioned opposite the first 1 A.3a, and has at least one notch 1 A.3bi at the level of its junction with one of the small side faces 1 A .4.
  • the second large side face 1 A.3b has two notches 1 A.3bi, at each junction with each small side face 1 A.4 of the cell 1 A.
  • the function of said notches 1 A.3bi will be detailed in the figure 3b.However, in some 1A cell configurations, the 1A.3bi notches may not be present.
  • Each 1 A cell also has two positive and negative terminals 1A.7 for electrical connection. More specifically, each 1 A cell is connected in series via its terminals 1 A.7 to the terminals 1 A.7 of the adjacent 1 A cells, by means of busbars 1 B (also called “bus bar” or “bus bar”). .
  • the busbars 1 B of the battery block 1 extend in an upper space 3E formed between the cells 1 A of the battery block 1 and the upper wall 3C of the housing 3, between either the positive terminals 1 A.7 or the terminals 1 A .7 negative, of the two end cells 1 A.1.
  • the housing 3 containing the battery pack 1 comprises two side walls 3A and two end walls 3B, said walls (3A, 3B) being closed in their upper ends by an upper wall 3C and, in their lower ends a wall 3D bottom.
  • the housing 3 forms a waterproof enclosure, which is configured to receive one or more battery packs 1.
  • the two side walls 3A are opposite side walls 3A or facing each other.
  • the cells 1 A of the battery block 1 are preferably positioned in the longitudinal direction of the housing 3, that is to say that the large side faces 1 A.3 of the cells 1 A are positioned parallel to the end walls 3B of the housing 3.
  • each end cell 1 A.1 is arranged at an end wall 3B, and more specifically, one of the large side faces 1 A.3 of the end cell 1 A. 1 is adjacent to one of the end walls 3B of the housing 3. The rest of the cells 1 A are then positioned adjacently at the level of their large side faces 1 A.3.
  • the housing 3 is generally parallelepiped in shape, but other shapes can be considered, which may in particular depend on the general shape of the battery pack 1.
  • the walls (3A, 3B, 3C, 3D) can be made by molding a plastic material, but other materials suitable for those skilled in the art can be used.
  • This box 3 is part of a thermal regulation device of a battery pack 1.
  • FIG. 2 is a schematic representation of part of the thermal regulation device according to the invention.
  • This thermal regulation device 5 comprises a circulation circuit 5A of a heat transfer fluid, said fluid being maintained around the battery block 1 thanks to the sealed enclosure formed by the housing 3.
  • the circulation circuit 5A is preferably designed to pass between the cells of the battery pack 1, in order to regulate them thermally.
  • the thermal regulation device 5 further comprises an inlet collector 5B which brings the heat transfer fluid to the circulation circuit 5A, and an outlet collector 5C which evacuates said fluid from said circuit 5A.
  • This device 5 further comprises a pump 5D which will facilitate the circulation of the heat transfer fluid in the circulation circuit 5A.
  • the pump 5D allows the circulation of the heat transfer fluid from a tank 5E, via an external circulation circuit 5A' to the housing 3, the external circulation circuit 5A' connecting said tank 5E to the housing 3 of the battery block 1.
  • pump 5D is connected to circulation circuit 5A.
  • the arrows shown on the external circuit 5A’ represent the direction of circulation of the heat transfer fluid.
  • the pump 5D can be included in the circulation circuit 5A, this embodiment not being shown in these figures.
  • the collectors (5B, 5C) are positioned on the side walls 3A of the housing 3.
  • the inlet collector 5B may comprise a sieve, said sieve being configured to filter the heat transfer fluid so as to avoid the circulation of particles in said fluid (the sieve not being shown in these figures ). These particles also have the disadvantage of reducing the efficiency of the heat transfer fluid.
  • the sieve is therefore preferably placed at the entrance of the inlet collector 5B and/or in at least part of said collector 5B, upstream of the arrival of the heat transfer fluid within the circulation circuit 5A.
  • the sieve can be of generally cylindrical shape.
  • the sieve may have the shape of collector 5B.
  • the sieve is generally made up of a rigid structure, made in particular from a plastic or metallic material, in the form of a net or frame. This net serves as a support for a mesh grid capable of allowing the filtration of particles preferably less than 200 pm, more preferably 50 pm.
  • the mesh grid is advantageously made of metallic material.
  • spacers are designed to be positioned between two adjacent cells of the battery pack.
  • the spacers are intended to keep the cells spaced from each other, at a determined distance. They also make it possible to compress said cells, in order to prevent them from swelling in the event of overheating.
  • the thermal regulation device (5; 105; 205; 305; 405; 505) according to the invention, spacers (5F; 105F; 205F; 305F; 405F; 505F; 605F; 705F) are installed between two adjacent cells (1 A; 101 A; 201 A; 301 A; 401 A; 501 A; 601 A; 701 A, 701 A').
  • the device (5; 105; 205; 305; 405; 505) comprises at least N-1 spacers (5F; 105F; 205F; 305F; 405F; 505F; 605F; 705F), N being the number of cells (1 A;101A;201A;301A;401A;
  • the thermal regulation device (5; 105; 205; 305;
  • 405; 505 includes N+1 spacers (5F; 105F; 205F; 305F; 405F; 505F; 605F; 705F).
  • an additional spacer is advantageously provided between one of the end cells 1 A.1 and the end wall 3B of the housing (3; 103; 203; 303; 403; 503; 703) adjacent, this particular installation not being specifically represented in the figures.
  • the spacers (5F; 105F; 205F; 305F; 405F; 505F; 605F; 705F) are therefore in contact with the large lateral faces (1 A.3; 101 A.3; 201 A.3; 301 A.3;
  • the thermal regulation device (5; 105; 205;
  • 305; 405; 505 includes N+2 spacers (5F; 105F; 205F; 305F; 405F;
  • the spacers (5F; 105F; 205F; 305F; 405F; 505F; 605F; 705F) also define a portion of the circulation circuit (5A; 105A; 205A; 305A; 405A; 505A; 705A) of the heat transfer fluid.
  • spacers (5F; 105F; 205F; 305F; 405F; 505F; 605F; 705F) in contact with the large lateral faces (1 A.3; 101 A.3; 201 A.3; 301 A.3; 401A.3; 501 A.3; 601 A.3; 701 A.3, 701A'.3) of each cell (1 A; 101 A; 201 A; 301 A; 401 A; 501 A; 601 A; 701 A, 701 A') of the battery allows cooling of said large faces (1A.3; 101 A.3; 201 A.3; 301 A.3; 401 A.3; 501 A.3; 601 A.3; 701 A.3, 701 A'.3) by the circuit of circulation (5A; 105A; 205A; 305A; 405A; 505A; 705A) of the heat transfer fluid.
  • the arrival of the heat transfer fluid in the circulation circuit (5A; 105A; 205A; 305A; 405A; 505A; 705A) is permitted by an inlet collector (5B; 105B; 205B; 305B; 405B; 505B; 705B), and the outlet of said fluid is permitted by an outlet manifold (5C; 105C; 205C; 305C; 405C; 505C; 705C).
  • At least one collector (5B, 5C; 105B, 105C; 205B, 205C; 305B, 305C; 405B, 405C; 505B, 505C;
  • the collectors extend along at least one of the side walls (3A; 103A; 203A; 303A; 403A; 503A) forming the housing (3; 103; 203; 303; 403; 503; 703).
  • the collectors (5B, 5C; 105B, 105C; 205B, 205C; 305B, 305C; 405B, 405C; 505B, 505C; 705B, 705C) extend along at least one of the walls lateral (3A; 103A; 203A; 303A; 403A; 503A) forming the housing (3; 103; 203; 303; 403; 503; 703).
  • one of the collectors (5B, 5C; 105B, 105C; 205B, 205C; 305B, 305C; 405B, 405C;
  • 505B, 505C; 705B, 705C) can be formed by the upper space (3E; 203E; 303E) of the housing (3; 103; 203; 303; 403; 503; 703).
  • the spacers (5F; 105F; 205F; 305F; 405F; 505F; 605F; 705F) also have a relatively low thermal conductivity, so as to play a role of thermal insulator between the cells (1 A; 101 A; 201A; 301 A; 401 A; 501 A; 601 A; 701 A, 701 A').
  • the spacers (5F; 105F; 205F; 305F; 405F; 505F; 605F; 705F) are made of a material having a thermal conductivity of at most 0.4 Wm -1 .K“ 1 , preferably d 'a thermal conductivity of at most 0.2 Wm -1 .K“ 1 .
  • the material used may be a polymer or a polymer-based composite material, such as a flame-retardant polyamide, or a material from the silicate family, preferably fiber-reinforced calcium silicate.
  • the heat transfer fluid used is preferably a dielectric liquid, for example a mineral oil or a fluorinated liquid.
  • the heat transfer fluid can, however, be in another form, for example the air blown.
  • the fluid can be previously cooled or heated depending on the desired thermal regulation.
  • Figures 3a and 3b show, respectively, a sectional view at the level of a spacer of the battery pack mounted in the housing according to a first embodiment of the invention, and a perspective view of said spacer mounted on a cell.
  • the inlet 5B and outlet 5C collectors of the heat transfer fluid extend along the same side wall 3A of the housing 3 of the thermal regulation device 5.
  • the collector output 5C is preferably positioned above the input collector 5B. This positioning makes it easier to move the heat transfer fluid through the circulation circuit 5A. Indeed, the heat transfer fluid which has performed its function as a heat exchanger will be hotter, therefore less dense, and will spontaneously tend, outside of the operation of the pump mentioned in Figure 2, to rise along the circulation circuit 5A.
  • the collectors (5B, 5C) are formed in the corresponding side wall 3A. Even more preferably, the formation of the collectors (5B, 5C) in the side wall 3A of the housing 3 is carried out by stamping.
  • the circulation of the heat transfer fluid in the collectors (5B, 5C) is in the same direction. Also, if the fluid inlet is made on one of the end walls of the housing 3 (said end walls not being visible in these figures), then the heat transfer fluid outlet is made at the level of the other end wall.
  • the direction of circulation of the heat transfer fluid is represented in Figures 3a and 3b by arrows.
  • Each 5F spacer defines a portion of the circulation circuit 5A of the heat transfer fluid, all of the parts on each of the 5F spacers present in the housing 3 forming the circulation circuit 5A.
  • the structure of a 5F spacer according to the invention has the general shape of a U-shaped channel, and can be in the form of a single piece.
  • the spacer 5F also has a large support zone 5F.1 configured to come to bear against the large lateral face 1 A.3 of the cell 1 A, and more particularly against the first large lateral face 1 A.3a of the cell 1 A.
  • the spacer 5F further comprises two small support zones 5F.2 configured to come to bear against the small lateral faces 1 A.4 of said cell 1A, and each oriented towards one of the side walls 3A of the housing 3.
  • the small support zones 5F.2 form an extension of the spacer 5F which allow it to be held on the cell 1 A.
  • the large support zone 5F.1 not only comes to rest against the large side face 1A.3 of the cell 1 A against which the The 5F spacer is installed (hereinafter called the large “front” side face), but also comes to rest against the large side face of the adjacent cell (hereinafter, the large “rear” side face).
  • the large support zone 5F.1 is thus sandwiched between the adjacent large side faces 1 A.3 of the cells 1 A.
  • the contacts between the large support zone 5F.1 and the large side faces 1A.3 front and rear of adjacent cells 1A are fluid-tight contacts.
  • the large support zone 5F.1 has the same dimensions, or substantially the same dimensions, in length and width, as those of a large side face 1 A.3 of cell 1 A. It defines a section of circulation 5A.1 of the heat transfer fluid located opposite the large side face 1 A.3 of the cell 1 A against which the spacer 5F is installed, and which extends over the major part of said large face lateral 1 A.3. Symmetrically, this circulation section is also located opposite the large rear side face of the adjacent cell, so that the heat transfer fluid which flows in said section 5A.1 is in contact with the two large side faces 1 A.3 of adjacent cells 1 A.
  • the circulation section 5A.1 extends over at least 51%, advantageously at least 90% and preferably at least 95% of the surface of the large side faces 1 A .3 adjacent. The majority of these large side faces 1 A.3 can thus be in contact with the heat transfer fluid, as explained further in the description.
  • Each spacer 5F further comprises one or more horizontal ribs 5F.3 which extend in the perforated part of the circulation section 5A.1, and are arranged so as to form a portion of the circulation circuit 5A forced heat transfer fluid between adjacent cells 1 A.
  • forced circulation we mean that the fluid is forced to follow a singular path, from bottom to top, imposed by the arrangement of the rib(s) 5F.3.
  • This or these portions of circuits 5A are thus delimited on the one hand by the large side faces 1 A.3 adjacent to the cells 1 A, and on the other hand by the ribs 5F.3. All the large side faces 1 A.3 of the cells 1 A are thus cooled by the forced circulation circuit 5A.
  • the number of passes i.e. the changes of direction in a portion of forced 5A circulation circuit
  • the best results in terms of heat exchange are obtained when the forced circulation circuit portion 5A has at least one change in direction of the fluid, advantageously at least 3 changes in direction of the fluid.
  • At least one or more orifices (5F.2a, 5F.2b) are also arranged on the spacer 5F, each of the orifices opening respectively into the inlet collector 5B and into the outlet collector 5C of the device. thermal regulation 5.
  • one of the small support zones 5F.2 of the spacer 5F has one or more upper orifices 5F.2a and one or more lower orifices 5F.2b, each adapted for put the portion of the circulation circuit 5A into fluid communication with the collectors (5B, 5C).
  • the lower orifice 5F.2b ensures the entry of the fluid into the portion of the circulation circuit 5A from the inlet collector 5B, and the upper orifice
  • 5F.2a allows the exit of the fluid from said portion of the circuit 5A towards the outlet collector 5C.
  • This arrangement advantageously makes it possible to have collectors of reduced size. More specifically, the sum of the heights of the two collectors (5B, 5C) is less than the height of the adjacent cell 1 A.
  • Each 5F spacer also has a structure configured to be installed in a removable manner on the cell 1A, preferably by clipping or by gluing.
  • the structure of the spacer 5F is adjusted (for example, by elastic deformation of said structure) to the shape of cell 1 A to be mounted tightly on said cell 1 A, so that the contacts between said structure and said cell 1 A are waterproof contacts to the fluid.
  • the two small support zones 5F.2 can also be extended, towards the rear, by rear support zones 5F.4. These rear support zones 5F.4 are intended to allow the clipping of the spacer 5F on the cell 1 A. In order to maintain the seal of the portion of the circulation circuit 5A located between two adjacent cells 1 A, these zones rear support 5F.4 are configured to each insert into one of the notches 1 A.3bi of the second large side face
  • the rear support zones 5F.4 may not be found on the spacer 5F.
  • the clipping of the 5F spacer on the 1A cell will then only be achieved thanks to the small support zones 5F.2 and thanks to the compression of said 1A cells.
  • a 5F spacer of this type can also be glued.
  • the heat transfer fluid therefore arrives via the inlet collector 5B, preferably positioned on or against the lower end of one of the side walls 3A, and enters the circulation circuit 5A thanks to to the lower orifice 5F.2b positioned at one of the small support zones 5F.2 of the spacer 5F.
  • the heat transfer fluid circulates in the circulation sections 5A.1 of said circuit 5A, formed in particular by the ribs 5F.3, towards the upper orifice 5F.2a, located on the same small support zone 5F.2 of the spacer 5F.
  • the inlet 105B and outlet 105C collectors of the heat transfer fluid extend along each of the two side walls 103A of the housing 103 of the thermal regulation device 105.
  • the two collectors (105B, 105C) are preferably positioned at the same height or at the same level of the side walls 103A, and are preferentially positioned against or on their respective side walls 103A.
  • the collectors (105B, 105C) are formed in the corresponding side wall 103A. Even more preferably, the collectors (105B, 105C) are positioned in upper ends of the side walls 103A.
  • the circulation of the heat transfer fluid in the collectors (105B, 105C) takes place in opposite directions. Also, the entry and exit of the heat transfer fluid is carried out on the same end wall (the end walls not being visible in these figures) of the housing 103. The direction of circulation of the heat transfer fluid is shown on the Figure 4a by arrows.
  • the structure of the 105F spacer also has a general U-shaped trough shape, and is in the form of a single piece.
  • the spacer 105F has a large support zone 105F.1 configured to come to bear against the large side face 101 A.3 of the cell 101 A, preferably the first large side face 101 A.3a of the cell
  • the large support zone 105F.1 also defines a circulation section 105A.1 of the heat transfer fluid, which determines a circulation of said fluid along the large lateral faces 101 A.3 of the adjacent cells 101 A, in one direction this time - this vertical.
  • the small support zones 105F.2 can also be extended, towards the rear, by the rear support zones 105F.4 which fit into one of the notches 101 A.3bi of the second large side face 101 A.3b of the cell 101 A.
  • the rear support zones 105F.4 and the notches 101 A.3bi may not be found respectively on the spacer 105 and on cell 101 A. The differences between these two embodiments come in the configuration of spacer 105F.
  • the spacer 105F comprises one or more vertical ribs 105F.3 which extend in the perforated part of the circulation section 105A.1, and are arranged so as to form a portion of the forced circulation circuit 105A of the fluid heat transfer between adjacent cells 101 A.
  • This forced circulation is permitted from a first side wall 103A.1 towards a second side wall 103A.2 of the housing 103.
  • This or these portions of circuits 105A are thus delimited on the one hand by the large side faces
  • the number of passes i.e. changes of direction in a portion of the forced circulation circuit 105A
  • the number of passes is also adjusted according to the desired heat exchange and/or according to the allowed pressure loss.
  • the best results in terms of heat exchange are obtained when the portion of the forced circulation circuit 105A has at least one change in direction of the fluid, advantageously at least 3 changes in direction of the fluid.
  • each of the orifices opens respectively into the inlet collector 105B and into the outlet collector 105C.
  • Each of the two small support zones 105F.2 of the spacer 105F has one or more upper orifices 105F.2a adapted to allow the passage of the heat transfer fluid.
  • the upper orifice 105F.2a of a first small support zone 105F.2c allows the fluid to be brought into the circulation circuit 105A
  • the upper orifice 105F.2a of a second support zone 105F.2d allows evacuate said fluid from the circulation circuit 105A.
  • the circulation of the heat transfer fluid is also different.
  • the heat transfer fluid arrives through the inlet collector 105B positioned preferentially on or against an upper end of one of the side walls 103A of the housing 103.
  • the fluid then enters the circulation circuit 105A thanks to the upper orifice 105F.2a positioned on the first small support zone 105F.2c of the spacer 105F.
  • Said fluid then circulates in the circulation sections 105A.1 of said circuit 105A, said sections 105A.1 being formed against the large side face 101 A.3 of the adjacent cells 101 A.
  • the heat transfer fluid then circulates towards the upper orifice 105F.2a located on the second small support zone 105F.2d of the spacer 105F, and can leave the housing 103 via the outlet collector 105C.
  • This embodiment is particularly advantageous for reducing the overall height of the housing 103.
  • Figure 5 shows a sectional view at the level of a spacer and the battery pack mounted in the housing according to a third embodiment of the invention. This figure repeats the numbering of the previous figures for identical or similar elements, the numbering however being incremented by 100 compared to the second embodiment of the invention. Reference is also made to the description of these elements in relation to the previous embodiments of the invention. We will focus below on the differences between the previous embodiments and the third embodiment of the invention.
  • a single inlet collector 205B of the thermal regulation device 205 extends along one of the side walls 203A of the housing 203.
  • the outlet collector 205C is formed , at least in part, by the upper space 203E of the housing 203, and can be positioned anywhere on the upper wall 203C of said housing 203. More preferably, in order to have the most efficient cooling possible with a cooling fluid which circulates throughout the upper space 203E, the outlet manifold 205C is positioned at one end of the housing 203, on the side of the inlet manifold 205B.
  • the outlet collector 205C communicates with the upper space 203E and the circulation circuit 205A via an orifice, which is not shown in this figure.
  • the collector which extends along one of the side walls may be the outlet collector. This will then be the inlet collector which will be formed, at least in part, by the upper space of the housing. This variant is not specifically shown in these figures.
  • the spacer 205F also presents, on the large support zone 205F.1 to one of the large side faces 201 A.3 of one of the cells 201 A , more specifically the first large side face 201 A.3a of said cell 201 A, vertical ribs 205F.3. These ribs 205F.3 will delimit circulation sections 205A.1 of the heat transfer fluid on the surface of adjacent cells 201 A, so as to allow effective cooling of the large side faces 201 A.3 of the cells 201 A. In the same way as previously, the spacer 205F is positioned between two adjacent cells 201 A and is pressed against said cells 201 A, so as to allow the sealed circulation of heat transfer fluid.
  • At least one or more orifices 205F.2a are arranged on the spacer 205F, each of the orifices 205F.2a opening into the inlet collector 205B.
  • the spacer 205F further has an upper outlet orifice 205F.1 a positioned on an upper edge of the spacer 205F, and at the opposite end of the upper orifice 205F.2a positioned in the small area of support 205F.2 in contact with the lateral inlet collector 205B.
  • the heat transfer fluid arrives via the inlet collector 205B, preferably positioned on or against the upper end of one of the side walls 203A, and enters a portion of the circuit circulation 205A thanks to the upper orifice 205F.2a positioned at the level of the small support zone 205F.2 of the spacer 205F.
  • the heat transfer fluid circulates in the circulation sections 205A.1 of said portion of the circuit 205A, formed against the large side face 201 A.3 of the adjacent cells 201 A, towards the orifice upper outlet 205F.1 located at an opposite end of the spacer 205F of the inlet collector 205B.
  • This orifice 205F.1a is positioned at the level of the large support zone 205F.1, on the upper edge of said zone 205F.1.
  • the heat transfer fluid will be able to flow at the level of the upper space 203E of the housing 203. It can in particular circulate above and around the busbars 201 B. The heat transfer fluid will then be able to leave the housing 203 through an orifice provided at this effect in the upper wall 203C of said housing 203, extended by the outlet collector 205C.
  • This embodiment is particularly advantageous if it is desired to provide, in addition to cooling of the cells 201 A, cooling of the busbars 201 B.
  • Figure 6 shows a sectional view at the level of a spacer and the battery pack mounted in the housing according to a fourth embodiment of the invention. This figure repeats the numbering of the previous figures for identical or similar elements, the numbering however being incremented by 100 compared to the third embodiment of the invention. Reference is also made to the description of these elements in relation to the previous embodiments of the invention. We will focus below on the differences between the previous embodiments and the fourth embodiment of the invention.
  • the inlet 305B and outlet 305C collectors of the heat transfer fluid extend along the same side wall 303A of the housing 303 of the thermal regulation device 305.
  • the collector output 305C is preferably positioned above the inlet collector 305B.
  • At least one or more orifices (305F.2a, 305F.2b, 305F.1 a, 305F.1 b) are provided on the spacer 305F, some of the orifices (305F.2b, 305F.2a) opening respectively into the collector inlet 305B and in the outlet collector 305C.
  • a lower orifice 305F.2b is arranged in the spacer 305F, and more particularly in one of the small support zones 305F.2 of said spacer 305F, so as to be in fluid communication with the inlet collector 305B.
  • An upper orifice 305F.2a is also arranged in the spacer 305F, and more particularly in the same small support zone 305F.2 of said spacer 305F, so as to be in fluid communication with the outlet manifold 305C.
  • Two other orifices are also arranged in the upper edge of said spacer 305F, an upper outlet orifice 305F.1 a and an upper return orifice 305F.1 b, said orifices (305F.1 a, 305F.1 b) allowing, respectively , the entry and exit of heat transfer fluid into the upper space 303E, from and to said spacer 305F.
  • the spacer 305F presents, on the large support zone 305F.1, one of the large side faces 301 A.3 of a cell 301 A, more specifically the first large side face 301 A. 3a of said cell 301 A, vertical and horizontal ribs 305F.3. These ribs 305F.3 will delimit the circulation sections 305A.1 of the heat transfer fluid on the surface of the cells 301 A, so as to allow effective cooling of said side faces 301 A.3.
  • the spacer 305F is positioned between two adjacent cells 301 A and is pressed against said cells 301 A, so as to allow the sealed circulation of heat transfer fluid.
  • the circulation circuit 305A is significantly different from the circulation circuits previously described. Indeed, the heat transfer fluid arrives via the inlet collector 305B positioned preferentially on or against the lower end of one of the side walls 303A of the housing 303. The heat transfer fluid then enters a portion of the circulation circuit 305A thanks to the lower orifice 305F.2b positioned at one of the small support zones 305F.2 of the spacer 305F.
  • Said fluid then circulates in the circulation sections 305A.1 of the portion of said circuit 305A delimited by the spacer 305F, said sections 305A.1 being formed against the large lateral faces 301 A.3 of the adjacent cells 301 A, then heads towards the upper outlet port 305F.1 a located at an opposite end of the spacer 305F of the inlet collector 305B.
  • This 305F.1 a orifice is positioned Tl at the upper edge of said support zone 305F.1.
  • the heat transfer fluid will be able to flow at the level of the upper space 303E of the housing 303, in particular above and around the busbars 301 B. The heat transfer fluid will then be able to leave the upper space 303E through an upper return orifice.
  • Figure 7 shows a sectional view at the level of a spacer and the battery pack mounted in the housing according to a fifth embodiment of the invention. This figure repeats the numbering of the previous figures for identical or similar elements, the numbering however being incremented by 100 compared to the fourth embodiment of the invention. Reference is also made to the description of these elements in relation to the previous embodiments of the invention. We will focus below on the differences between the previous embodiments and the fifth embodiment of the invention.
  • the spacer 405F comprises the large support zone 405F.1 configured to come to bear against the large lateral face 401 A.3 of the cell 401 A, more preferably, the first large face lateral 401 A.3a of said cell 401 A, and the two small support zones 405F.2 configured to come to bear against the small lateral faces of the cell 401 A (the small lateral faces not being visible in the figure 7).
  • At least one or more orifices 405F.2a are also arranged on the spacer 405F, each of the orifices 405F.2a opening either into the inlet collector 405B or into the outlet collector 405C.
  • the housing 403 further comprises the two inlet 405B and outlet 405C collectors, each collector (405B, 405C) being respectively positioned on one of the two side walls (403A, 403A.1, 403A. 2) of said housing 403.
  • the small support zones 405F.2 of the spacer 405F each comprise at least one upper orifice 405F.2a, the orifice 405F.2a of the first small support zone 405F.2c allowing the entry of the heat transfer fluid in the portion of the circulation circuit 405A of the spacer 405F, and the upper orifice 405F.2a of the second small support zone 405F.2d allowing the exit of said fluid from the portion of the circulation circuit 405A.
  • the spacer 405F has vertical ribs 405F.3 which will delimit the circulation sections 405A.1.
  • the portion of the circulation circuit 405A of the heat transfer fluid formed in the spacer 405F has circulation sections 405A.1 of variable widths.
  • said sections 405A.1 have a decreasing width from the inlet collector 405B to the outlet collector 405C. Preferably, this decrease can be gradual or continuous.
  • the decreasing width of the circulation sections 405A.1 is between -20% and -80%, and preferably between -40% and -60%. This reduction in width is possible thanks to the 405F spacer, whose vertical ribs 405F.3 become closer as they are positioned near the 405C outlet collector.
  • Figure 8 shows a sectional view at the level of a spacer and the battery pack mounted in the housing according to a sixth embodiment of the invention. This figure repeats the numbering of the previous figures for identical or similar elements, the numbering however being incremented by 100 compared to the fifth embodiment of the invention. Reference is also made to the description of these elements in relation to the previous embodiments of the invention. We will focus below on the differences between the previous embodiments and the sixth embodiment of the invention.
  • the spacer 505F comprises the large support zone 505F.1 configured to come to bear against the large lateral face 501 A.3 of the cell 501 A, more preferably, the first large lateral face 501 A.3a of said cell 501 A.
  • the spacer 505F further comprises the two small support zones 505F.2 configured to come to bear against the small lateral faces of the cell 501 A (the small faces lateral not being visible in Figure 7).
  • the positioning of the collectors (505B, 505C) is carried out on a single side wall 503A of the housing 503. Also, at least one or more orifices (505F.2b, 505F.2a) are provided on the spacer 505F, each of the orifices opening respectively into the inlet collector 505B and into the outlet collector 505C.
  • These orifices (505F.2b, 505F.2a) are positioned on one of the small support zones 505F.2 of the spacer 505F and comprise at least one upper orifice 505F.2a and one lower orifice 505F.2b, each said orifices (505F.2a, 505F.2b) being adapted to allow the passage of the heat transfer fluid.
  • the lower orifice 505F.2b makes it possible to bring said fluid into the portion of the circulation circuit 505A located on the spacer 505F
  • the upper orifice 505F.2a makes it possible to evacuate said fluid from said portion of the circulation circuit. circulation 505A.
  • This spacer 505F also has the particularity of presenting circulation sections 505A.1 which decrease in width as we approach the outlet collector 505C, as in Figure 7. This reduction in width is achieved, in this embodiment, in the direction of height, and is due to the presence, on the spacer 505F, of horizontal ribs 505F.3 which extend into the perforated part of the circulation section 505A.1.
  • the circulation sections 505A.1 are arranged so as to form a portion of the forced circulation circuit 505A of the heat transfer fluid between the adjacent cells 501 A, the circulation then being carried out from bottom to top.
  • Figure 9 shows a sectional view at the level of a spacer mounted or not on a battery cell, according to a seventh embodiment of the invention. This figure repeats the numbering of the previous figures for identical or similar elements, the numbering however being incremented by 100 compared to the sixth embodiment of the invention. Reference is also made to the description of these elements in relation to the previous embodiments of the invention. We will focus below on the differences between the previous embodiments and the seventh embodiment of the invention.
  • the spacer 605F is designed to be glued to one of the large side faces 601 A.3 of the cell 601 A, preferably the first large side face 601 A. 3a of said cell 601 A.
  • the large support zone 605F.1 is formed of a plurality of segments, or independent elements (605F.1 c, 605F.1d) without connection between them.
  • the spacer 605F is constituted by independent elements (605F.1 c, 605F.1 d)
  • said elements (605F.1 c, 605F.1 d) are formed by a first element 605F.1 c and a second element 605F.1, which are glued to one of the large side faces 601 A.3 of the battery cell 601 A.
  • these elements (605F.1 c, 605F.1 d) have vertical ribs (605F. I ci, 605F.1 di) and horizontal ribs (605F.1 cii, 605F.1 dii) in a manner to define a portion of the circulation circuit 605A of the heat transfer fluid within the spacer 605F.
  • the circulation of said fluid is preferably carried out from bottom to top, between the two large side faces 601 A.3 of the two adjacent cells 601 A.
  • the first element 605F.1 c has a vertical rib 605F.
  • a vertical rib 605F Here configured to be positioned against a first lateral end 601 A.3ai of the first large lateral face 601 A.3a of said cell 601 A.
  • Two horizontal ribs 605F.1 cii extend from the vertical rib 605F.
  • the first element 605F.1 c being preferably designed to be positioned in the middle of the large side face 601 A.3a.
  • the second element 605F.1 d has a vertical rib 605F.1 di configured to be positioned against a second lateral end 601 A.Saii of the first large side face 601 A.3a of the cell 601 A.
  • Three horizontal ribs 605F.1 dii extend from the vertical rib 605F.1 di along the first large lateral face 601 A.3a, the second element 605F.1 d being preferably designed to frame, at least partially, the first item 605F.1 c.
  • Two of the horizontal ribs 605F.1 dii therefore frame the first element 605F.1 c, the third horizontal rib 605F.1 dii extending between the horizontal ribs 605F.1 dii of the first element 605F.1 c.
  • At at least one or more orifices 605F.5 are arranged on the spacer 605F, each of the orifices 605F.5 being configured to open respectively into the inlet collector and into the outlet collector (the collectors not being visible in these figures ).
  • the spacer 605F according to this embodiment is simpler: it only has a large support zone 605F.1, it is therefore easier and faster to produce. It also avoids the use of an elastomer while maintaining good sealing of the 605F spacer, so it is less expensive to produce.
  • Figures 10, 1 1 and 12 show, respectively, a sectional view of a thermal regulation device, a perspective view of a spacer and a sectional view of the device with the collectors positioned on the same side of the housing, according to an eighth embodiment of the invention.
  • These figures repeat the numbering of the previous figures for identical or similar elements, the numbering however being incremented by 100 compared to the seventh embodiment of the invention. Reference is also made to the description of these elements in relation to the previous embodiments of the invention.
  • the battery pack 701 has two or more rows of cells (701 A, 701 A’) joined together.
  • the battery pack 701 is composed of two rows of cells (701 A, 701 A’) placed side by side.
  • the ribs 705F.3 of the spacer 705F are shaped so as to create one or more forced circulation circuits 705A each having one or more passes, as in the case of a spacer for a single cell described previously.
  • each circuit 705A (and each of its passes) extends - or straddles - the two large side faces (701 A.3, 701 A'.3) of the cells (701 A, 701 A') arranged side by side.
  • Spacer 705F forms a fluid seal along circuit 705A as with a single cell spacer described previously.
  • the spacer 705F comprises a central rib 705F.3a which extends in the height of the cells (701 A, 701 A') and which is installed in use between the lateral edges of the large side faces (701 A.3, 701 A'.3).
  • This median rib 705F.3a thus fills the space between the two cells (701 A, 701 A’) and forms a seal between said cells (701 A, 701 A’).
  • Openings 705F.3ai are provided in the central rib 705F.3a so as to allow the circulation of the fluid between the large lateral faces
  • the midrib 705F.3a also allows distancing of the cells (701 A, 701 A') arranged side by side and plays a mechanical role against the swelling of said cells (701 A, 701 A') induced by their rise in temperature. It contributes to further maintaining the cells (701 A, 701 A') in compression under the effect of this swelling, which ensures maximum capacity of said cells (701 A, 701 A').
  • the seal between the cells (701 A, 701 A') is particularly advantageous when the fluid inlet/outlet collectors (705B, 705C) are arranged laterally and on one side of the battery block 701, as illustrated in Figure 10.
  • the lower inlet orifice 705F.2b and the upper outlet orifice 705F.2a ( Figure 1 1) of the circuit 705A are then arranged in the spacer 705F, at the level of a rib, or a small support area, located at the edge of the cell.
  • the space between the cells (701 A, 701 A') can be used as an intermediate collector facilitating the distribution of the fluid between the cells.
  • the spacer 705F may not include a central rib 705F.3a or include a median rib 705F.3a, but which does not fill the space between the two cells (701 A, 701 A').
  • the ribs 705F.3 can be arranged so as to form a first circuit which winds along the large side face 701 A.3 of the first cell 701 A and a second circuit which winds along the large side face 701 A'.3 of the second cell 701 A'. Communication between the two circuits can be carried out at the upper wall 703C (more particularly at the busbar area) or at the lower wall 703D of the housing 703.
  • This embodiment has the advantage of not requiring 'tightness between the cells (701 A, 701 A'), but is not optimal in terms of temperature homogeneity due to the fact that the fluid arrives hotter on the second cell 701 A' than on the first cell 701 A.
  • the fluid inlet/outlet collectors (705B, 705C) are arranged laterally and on one side of the battery block 701.
  • the input collector 705B and/or the output collector 705C can be extended and bent so as to open directly into the circuit 705A formed at least one of said end cells.
  • a motor vehicle generally comprises a cooling system.
  • This system comprises a battery pack, a thermal regulation device according to the invention and at least one spacer.
  • the thermal regulation device for this vehicle may comprise one or more of the aforementioned characteristics in the different embodiments of the invention.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de régulation thermique (5) d'une batterie comprenant : un boîtier (3) présentant au moins deux parois latérales (3A) et un circuit de circulation (5A) du fluide caloporteur, et apte à loger la batterie comportant au moins deux cellules (1A) de batterie, le fluide caloporteur circulant autour des cellules (1A) étant amené et évacué par des collecteurs d'entrée (5B) et de sortie (5C). Un espaceur (5F) est installé entre les cellules (1A), au moins un des collecteurs (5B, 5C) s'étendant le long de la paroi latérale (3A), le circuit (5A) du fluide caloporteur étant défini au moins en partie par l'espaceur (5F), et au moins deux orifices (5F.2a, 5F.2b) sont aménagés sur l'espaceur (5F), chacun des orifices (5F.2a, 5F.2b) débouchant respectivement dans le collecteur d'entrée (5B) et dans le collecteur de sortie (5C).

Description

Description
Titre : DISPOSITIF DE REGULATION THERMIQUE POUR UN BLOC BATTERIE DE VEHICULE.
Domaine technique.
[1] L’invention a pour objet un dispositif de régulation thermique pour un bloc batterie de véhicule, ainsi qu’un système de refroidissement comprenant un tel dispositif.
[2] L'invention se rapporte notamment au domaine technique de la régulation thermique des batteries, et plus particulièrement des cellules composant ladite batterie, lesdites cellules étant susceptibles de dégager de la chaleur lors de leur fonctionnement. L’invention s’applique préférentiellement, mais non exclusivement au domaine automobile, et plus particulièrement au domaine des véhicules à motorisation électrique et/ou hybride.
État de la technique.
[3] Un véhicule automobile, et plus particulièrement un véhicule électrique et/ou hybride, nécessite un ou plusieurs blocs batterie pour produire l’énergie nécessaire à son fonctionnement. Chaque bloc batterie est constitué par au moins deux cellules dont la conduction électrique est permise grâce à des busbars (encore appelés « jeu de barres » ou « barre omnibus »). Mais lorsque les cellules surchauffent, elles peuvent être amenées à gonfler, risquant ainsi de s’endommager. Ces cellules qui gonflent peuvent également endommager des cellules adjacentes en entrant en contact avec elles.
[4] Ainsi, afin d’éviter le gonflement des cellules de batterie, deux dispositifs sont prévus. D’une part, un espaceur est positionné entre deux cellules adjacentes, qui permet de maintenir lesdites cellules à distance l’une de l’autre. D’autre part, un dispositif de régulation thermique est prévu autour du bloc batterie pour en contrôler la température.
[5] Plus particulièrement, dans le domaine des véhicules automobiles, le dispositif de régulation thermique d’un bloc batterie permet de contrôler son refroidissement. Ce dispositif permet en effet de modifier la température d’un bloc batterie, par exemple 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, en diminuant la température des cellules, qui tendent à s’échauffer au cours de leur utilisation.
[6] Un tel dispositif de régulation thermique comprend généralement une enceinte étanche dans laquelle est positionné le bloc batterie. Un fluide caloporteur est acheminé par un circuit de circulation passant autour les cellules de batterie, et permet de réguler la température du bloc batterie. Des collecteurs d’entrée et de sortie permettent en outre de faire entrer ou sortir le fluide caloporteur au niveau de l’enceinte enfermant le bloc batterie. En revanche, de tels collecteurs sont souvent encombrants, puisqu’ils sont généralement positionnés sur une paroi supérieure de l’enceinte de manière à y déboucher via des ouvertures prévues à cet effet.
[7] Dans le document de brevet publié EP 2 608 309 A1 , par exemple, le dispositif de régulation thermique d’un bloc batterie comprend le circuit de circulation du fluide caloporteur circulant entre les cellules de batterie, et des collecteurs d’entrée et de sortie dudit fluide depuis/audit circuit. Ces collecteurs sont positionnés l’un au-dessous de l’autre au milieu de deux rangées de cellules de batterie formant ledit bloc. Mais le dispositif de régulation décrit dans ce document est complexe, formé de nombreuses pièces dont la mise en place peut être difficile à mettre en oeuvre, en plus d’être encombrant.
[8] L’invention permet de pallier les problèmes susmentionnés. Plus particulièrement, un objectif de l’invention est de diminuer l’encombrement du bloc batterie en hauteur, en diminuant la place prise par le dispositif de régulation thermique.
[9] L’invention a également pour objectif de maintenir un taux de compression suffisant pour éviter le gonflement des cellules, et de maintenir une distance minimale entre les cellules afin d’éviter l’endommagement des cellules adjacentes en cas de surchauffe. Ainsi, les cellules conservent leurs performances électriques. [10] Enfin, l’invention permet la formation d’un circuit de circulation efficace pour le fluide caloporteur dans l’espaceur, en améliorant le coefficient d’échange et l’homogénéité de refroidissement des grandes faces latérales des cellules adjacentes audit espaceur.
Présentation de l’invention.
[11] La solution proposée par l’invention est un dispositif de régulation thermique d’un bloc batterie de véhicule, ledit dispositif comprenant : un boîtier formant une enceinte étanche à un fluide caloporteur, présentant au moins deux parois latérales ainsi qu’une paroi supérieure, et comprenant un circuit de circulation du fluide caloporteur, lequel boîtier est apte à loger le bloc batterie, lequel bloc comporte au moins deux cellules de batterie, le fluide caloporteur circulant autour des cellules de batterie pour les réguler thermiquement, des collecteurs d’entrée et de sortie respectivement pour amener et évacuer le fluide caloporteur audit/dudit circuit de circulation, un espaceur étant installé entre les cellules de manière à les espacer l’une de l’autre, au moins un des collecteurs s’étendant le long d’au moins une paroi latérale du boîtier, le circuit de circulation du fluide caloporteur est défini au moins en partie par l’espaceur, et au moins deux orifices sont aménagés sur l’espaceur, chacun des orifices débouchant respectivement dans le collecteur d’entrée et dans le collecteur de sortie..
[12] Le positionnement des collecteurs latéralement au boîtier du bloc batterie permet de diminuer l’encombrement dudit boîtier dans le sens de la hauteur. Cette diminution de l’encombrement permet de faciliter son installation, notamment au sein d’un véhicule automobile. Enfin, l’intégration du circuit de circulation dans l’espaceur permet de diminuer le nombre d’éléments constituant le dispositif de régulation thermique de la batterie, donc de diminuer son encombrement tout en simplifiant sa conception.
[13] D’autres caractéristiques avantageuses de l’appareil objet de l’invention sont listées ci-dessous. Chacune de ces caractéristiques peut être considérée seule ou en combinaison avec les caractéristiques remarquables définies ci-dessus. Chacune de ces caractéristiques contribue, le cas échéant, à la résolution de problèmes techniques spécifiques définis plus avant dans la description et auxquels ne participent pas nécessairement les caractéristiques remarquables définies ci-dessus. Ces dernières peuvent faire l’objet, le cas échéant, d’une ou plusieurs demandes de brevet divisionnaires.
[14] Selon un mode de réalisation de l’invention, les deux parois latérales sont des parois latérales opposées ou en vis-à-vis.
[15] Selon un mode de réalisation de l’invention, l’espaceur (3) est configuré pour être en contact avec des grandes faces latérales adjacentes desdites cellules, et comprend une zone d’écoulement aménagée pour être située en vis-à-vis des grandes faces latérales adjacentes des cellules et pour s’étendre sur la majeure partie desdites grandes faces, une ou plusieurs nervures s’étendant dans la zone d’écoulement, la ou les nervures étant agencées de façon à former au moins un circuit de circulation forcée du fluide caloporteur entre lesdites cellules (10), de préférence de manière à ce que le fluide soit au contact des deux grandes faces latérales adjacentes desdites cellules, le circuit de circulation forcée comprend une entrée et une sortie.
[16] Selon un mode de réalisation de l’invention, les collecteurs, d’entrée et de sortie, s’étendent tous les deux le long d’au moins une paroi latérale du boîtier.
[17] Le positionnement des collecteurs le long d’au moins une des parois latérales permet la diminution de l’encombrement du dispositif de régulation thermique.
[18] Selon un mode de réalisation de l’invention, les collecteurs, d’entrée et de sortie, s’étendent tous les deux le long de la même paroi latérale du boîtier.
[19] Le positionnement des collecteurs le long de la même paroi latérale permet une diminution de l’encombrement du boîtier de batterie, notamment dans le sens de la largeur dudit boîtier.
[20] Selon un mode de réalisation de l’invention, le collecteur de sortie est situé au-dessus du collecteur d’entrée.
[21 ] La présence du collecteur de sortie au-dessus du collecteur d’entrée permet de faciliter la circulation du fluide, en raison des variations de densité dudit lorsqu’il est chaud ou froid. En effet, le fluide caloporteur chaud va monter, alors que le fluide caloporteur froid, plus lourd, descend dans le circuit de circulation. Ainsi, lorsque les cellules de la batterie auront réchauffé le fluide, le positionnement en hauteur du collecteur de sortie permettra de faciliter le déplacement du fluide du collecteur d’entrée vers le collecteur de sortie, donc de maintenir constant le refroidissement des cellules.
[22] Selon un mode de réalisation de l’invention, les collecteurs, d’entrée et de sortie, s’étendent respectivement le long de chacune des deux parois latérales.
[23] Ce mode de réalisation permet de diminuer l’encombrement du boîtier dans le sens de la hauteur.
[24] Avantageusement, les deux collecteurs sont situés à la même hauteur ou niveau contre ou sur leur paroi latérale respective.
[25] Préférentiellement, les deux collecteurs sont positionnés contre les parois latérales et à proximité de la paroi supérieure du boîtier. Avantageusement, le fluide caloporteur est amené dans le collecteur d’entrée suivant un sens opposé au sens de circulation du fluide caloporteur évacué du collecteur de sortie. Ce sens de circulation permet une réduction supplémentaire de l’encombrement du dispositif de régulation thermique, en positionnant tous les éléments dudit dispositif sur un même côté du bloc batterie.
[26] Selon un mode de réalisation de l’invention, le bloc batterie comprend, en outre, des busbars situés dans un espace supérieur formé entre les cellules de batterie et la paroi supérieure du boîtier, et l’un desdits collecteurs du dispositif, avantageusement le collecteur d’entrée, s’étend le long de l’une des parois latérales tandis que l’autre collecteur est constitué au moins en partie par l’espace supérieur.
[27] Avantageusement, l’un desdits collecteurs est susceptible d’être constitué par l’espace supérieur. Si l’un des collecteurs est formé partiellement dans l’espace supérieur prévu entre les cellules et la paroi supérieure du boîtier, alors le refroidissement des busbars est amélioré grâce au passage du fluide caloporteur à leur proximité. La présence d’un seul collecteur sur la paroi latérale permet également de diminuer l’encombrement du dispositif de régulation thermique.
[28] Avantageusement, la paroi supérieure présente un orifice pour autoriser une communication fluidique du fluide caloporteur présent dans le circuit de circulation avec l’espace supérieur. [29] Avantageusement, le circuit de circulation du fluide caloporteur comprend ou est relié à au moins une pompe permettant de faciliter la circulation dudit fluide dans le circuit. La pompe du dispositif de régulation thermique améliore le déplacement du fluide caloporteur dans le circuit de circulation, donc permet un meilleur refroidissement des cellules.
[30] Selon un mode de réalisation de l’invention, la jonction fluidique entre un collecteur et l’espaceur est réalisée par l’apport d’une pièce ou par prolongement de l’espaceur permettant la tenue de l’espaceur sur la cellule.
[31 ] Avantageusement, chaque cellule de batterie comprend quatre faces latérales, deux grandes faces latérales dont au moins une est orientée vers l’une des grandes faces latérales de la cellule adjacente, et deux petites faces latérales reliant les deux grandes faces latérales ensemble. Avantageusement, l’espaceur est prolongé sur les petites parois latérales de la cellule par des petites zones d’appui. Le positionnement de l’espaceur permet de faciliter le montage et le maintien dudit espaceur sur la cellule de batterie.
[32] Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit de circulation du fluide caloporteur comprend des sections de circulation du fluide de largeur variable, de préférence ces sections de circulation de largeur variable étant formées par l’espaceur.
[33] La différence de largeur des sections de circulation du circuit de circulation permet de garder un coefficient d’échange thermique entre le fluide caloporteur et la cellule constant le long dudit circuit, donc d’avoir la même efficacité de refroidissement quel que soit l’endroit de la cellule au contact dudit fluide.
[34] Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit de circulation du fluide caloporteur comprend des sections de circulation du fluide de largeur décroissante, de préférence graduelle ou continue, depuis le collecteur d’entrée vers le collecteur de sortie.
[35] Plus spécifiquement, une largeur décroissante des sections de circulation permet de garder la même efficacité de refroidissement des cellules, grâce à l’augmentation de la vitesse de circulation du fluide caloporteur dans lesdites sections. [36] Selon un mode de réalisation de l’invention, la largeur décroissante des sections de circulation du fluide depuis le collecteur d’entrée vers le collecteur de sortie est comprise entre -20% et -80%, de préférence entre -40% et -60%.
[37] Selon un mode de réalisation de l’invention, l’espaceur est clipsé sur au moins une cellule de batterie, ou collé sur au moins une cellule de batterie.
[38] Ces deux modes de fixation, par clipsage ou par collage, permettent de simplifier la fixation et le montage de l’espaceur sur la cellule. Ces modes de fixation permettent également de diminuer l’encombrement de l’espaceur et du circuit de circulation dans le boîtier. Ces fixations permettent également de faciliter la manipulation et l’assemblage des espaceurs sur les cellules. La fixation de l’espaceur sur la cellule permet en outre d’avoir une étanchéité optimale vis-à-vis du fluide caloporteur.
[39] Selon un mode de réalisation de l’invention, lorsque l’espaceur est collé, l’espaceur est formé d’une pluralité de segments ou d’éléments indépendants.
[40] Par éléments indépendants, on entend que l’espaceur est formé par plusieurs éléments non connectés les uns aux autres, et qui forment le circuit de circulation. Cela permet de simplifier l’espaceur, de faciliter son montage et son collage sur la face de la cellule de batterie correspondante.
[41] Avantageusement, l’espaceur est réalisé en un matériau présentant une conductivité thermique d’au plus 0,4 W.nr1.K-1, de préférence d’au plus 0,2 W.m-1.K“1. Préférentiellement, l’espaceur est en un matériau polymère ou en un matériau composite à base polymère, tel qu’un polyamide ignifugé. Plus préférentiellement encore, l’espaceur comprend un matériau de la famille des silicates, de préférence en silicate de calcium renforcé par des fibres. Ces matériaux doivent être rigides pour permettre leur montage, et doivent empêcher le plus possible la conductivité thermique, de manière à ce qu’elle soit limitée au fluide caloporteur, et ne soit pas transmise, par les espaceurs, d’une cellule à une autre.
[42] L’invention se rapporte également à un système de refroidissement comprenant un dispositif de régulation thermique selon l’invention, et comprenant, en outre : un bloc batterie comprenant N cellules de batterie adjacentes, dont deux cellules d’extrémité disposées chacune au niveau d’une paroi d’extrémité du boîtier, N étant un nombre entier supérieur à 3, le dispositif comprenant au moins N-1 espaceurs, de préférence N+1 espaceurs.
[43] Le système de refroidissement est conçu pour qu’un espaceur soit installé entre deux cellules adjacentes, de manière à refroidir l’ensemble des grandes faces latérales desdites cellules.
[44] Selon un mode de réalisation de l’invention, un espaceur est installé entre chaque cellule adjacente à une autre cellule, un espaceur est installé entre chaque paroi d’extrémité du boîtier et la cellule d’extrémité dont une grande face latérale est adjacente à ladite paroi, les espaceurs sont en contact avec les grandes faces latérales adjacentes desdites cellules de batterie, de sorte que toutes les grandes faces latérales des cellules sont refroidies par le circuit de circulation du fluide caloporteur.
[45] Cette configuration permet un refroidissement efficace de l’ensemble des grandes faces latérales des cellules du bloc batterie, en positionnant également un espaceur entre la paroi d’extrémité du boîtier et la grande face latérale de la cellule d’extrémité adjacente. Préférentiellement, les collecteurs d’entrée et de sortie amènent ou évacuent le fluide caloporteur de chaque portion de circuit de circulation situé sur chacun des espaceurs.
[46] Selon un mode de réalisation de l’invention, les N cellules adjacentes du bloc batterie forment deux ou plusieurs rangées de cellules accolées côte-à-côte, chaque espaceur comprend des nervures conformées de manière à créer un ou des circuits de circulation forcée, chaque dit circuit présentant une ou plusieurs passes à cheval sur les deux grandes faces latérales de deux cellules disposées côte-à-côte, chaque espaceur comprend une nervure médiane qui s’étend dans la hauteur desdites cellules et qui s’installe, en usage, entre des bords latéraux desdites grandes faces latérales, de sorte que ladite nervure médiane remplisse l’espace entre les deux cellules et forme étanchéité entre lesdites cellules.
[47] Ce mode de réalisation est particulièrement adapté pour des dispositifs dont les collecteurs d’entrée et de sortie sont positionnés sur une seule paroi latérale du boîtier. La réalisation de chaque passe à cheval sur les deux cellules côte-à- côte permet de garder la température la plus homogène possible.
[48] Selon un mode de réalisation de l’invention, des ouvertures sont ménagées dans la nervure médiane de manière à autoriser la circulation du fluide entre les grandes faces latérales de deux cellules disposées côte-à-côte.
[49] Selon un mode de réalisation de l’invention, un collecteur d’entrée et/ou un collecteur de sortie sont prolongés et coudés de manière à déboucher directement dans le circuit de circulation forcée formé au niveau d’au moins une des cellules d’extrémité.
[50] Alternativement, la nervure médiane peut ne pas être présente, ou être seulement partiellement présente, de manière à permettre la circulation du fluide entre les cellules côte-à-côte. Ce mode de réalisation est particulièrement adapté pour des dispositifs dont les collecteurs d’entrée et de sortie sont positionnés sur chacune des deux parois latérales du boîtier. L’espace entre les deux cellules forme alors un collecteur intermédiaire qui facilite la répartition du fluide entre les cellules.
[51] De manière générale, la présence d’un espaceur, positionné entre deux cellules adjacentes, permet de garder un espace constant entre lesdites cellules, limitant le risque qu’elles soient en contact en cas de gonflement. L’espaceur comprenant le circuit de circulation, il permet également au fluide caloporteur d’être en contact permanent avec les cellules. Ces espaceurs servent aussi à appliquer un taux de compression minimal auxdites cellules, afin de limiter leur gonflement éventuel.
Brève description des figures.
[52] D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description d’un mode de réalisation préféré qui va suivre, en référence aux dessins annexés, réalisés à titre d’exemples indicatifs et non limitatifs et sur lesquels :
[Fig. 1 a] est une vue en perspective éclatée d’un bloc batterie intégré dans un boîtier selon l’invention, pour un véhicule automobile. [Fig. 1 b] montre une vue en perspective d’une cellule de batterie selon l’invention.
[Fig. 2] est une représentation schématique simplifiée d’un dispositif de régulation thermique pour un bloc batterie selon l’invention.
[Fig. 3a] est une vue en coupe d’un dispositif de régulation thermique au niveau d’un espaceur, ledit dispositif étant selon un premier mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 3b] est une vue en perspective de l’espaceur monté sur une cellule de batterie selon le premier mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 4a] est une vue en coupe d’un dispositif de régulation thermique au niveau d’un espaceur, ledit dispositif étant selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 4b] est une vue en perspective de l’espaceur monté sur une cellule de batterie selon le deuxième mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 5] est une vue en coupe d’un dispositif de régulation thermique au niveau d’un espaceur, ledit dispositif étant selon un troisième mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 6] est une vue en coupe d’un dispositif de régulation thermique au niveau d’un espaceur, ledit dispositif étant selon un quatrième mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 7] est une vue en coupe d’un dispositif de régulation thermique au niveau d’un espaceur, ledit dispositif étant selon un cinquième mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 8] est une vue en coupe d’un dispositif de régulation thermique au niveau d’un espaceur, ledit dispositif étant selon un sixième mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 9] est une vue en perspective de l’espaceur monté sur une cellule de batterie, selon un septième mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 10] est un bloc batterie comprenant deux rangées de cellules accolées côte- à-côte. [Fig. 1 1 ] est une configuration possible d’un espaceur pour le bloc batterie de la [Fig. 10],
[Fig. 12] illustre une configuration possible de collecteurs d’entrée et de sortie de fluide.
Description des modes de réalisation.
[53] Tel qu’utilisé ici, et sauf indication contraire, l’utilisation des adjectifs ordinaux « premier », « deuxième >>, etc., pour décrire un objet indique simplement que différentes occurrences d’objets similaires sont mentionnées et n’implique pas que les objets ainsi décrits doivent être dans une séquence donnée, que ce soit dans le temps, dans l'espace, dans un classement, etc... « X et/ou Y >> signifie : X seul ou Y seul ou X+Y. D'une manière générale, on appréciera que sur les différents dessins annexés, les objets sont arbitrairement dessinés pour faciliter leur lecture.
[54] Le dispositif de régulation thermique objet de l’invention a pour objectif de réguler la température d’un bloc batterie, notamment le bloc batterie d’un véhicule automobile électrique et/ou hybride. Il peut toutefois équiper d’autres types de véhicules ou être utilisé pour réguler la température d’autres composants électriques et/ou électroniques, tels que des éléments d’électronique de puissance, par exemple, et de façon non limitative, des semi-conducteurs tels que des diodes ou des transistors. Il pourrait s’agir aussi de composants de serveurs informatiques. Selon un mode préféré de réalisation, la régulation thermique consiste en un refroidissement des cellules du bloc batterie.
[55] Les figures 1 a et 1 b montrent des vues en perspective d’un bloc batterie et d’une cellule de batterie selon l’invention.
[56] Un bloc batterie 1 comprend au moins deux cellules 1 A de batterie et est logé dans un boîtier 3. Plus généralement, le bloc batterie 1 comprend entre 2 et 25 cellules 1 A. Selon un mode de réalisation, le bloc batterie 1 comprend N cellules 1 A adjacentes, avec N un nombre entier supérieur à 2 et préférentiellement supérieur à 3. Les cellules 1 A comprennent deux cellules d’extrémité 1 A.1 disposées à chacune des extrémités du bloc batterie 1 , et éventuellement des cellules centrales 1 A.2 positionnées entre les deux cellules d’extrémités 1 A.1 . Les cellules centrales 1 A.2 et d’extrémité 1 A.1 présentent une forme généralement identique, donc, par souci de simplification, seule la forme d’une cellule 1 A sera décrite ci-dessous, et peut représenter indifféremment la forme d’une cellule centrale 1 A.2 ou d’une cellule d’extrémité 1 A.1 .
[57] Généralement, les cellules 1 A de batterie sont préférentiellement prismatiques, c’est-à-dire de forme généralement parallélépipédique, mais peuvent également être de n’importe quelle forme connue de l’homme du métier. Lorsque la cellule 1 A est prismatique, elle comprend deux grandes faces latérales 1 A.3, deux petites faces latérales 1 A.4, une face supérieure 1 A.5 et une face inférieure 1 A.6. Ces différentes faces (1A.3, 1A.4, 1 A.5, 1 A.6) sont généralement planes, mais certaines peuvent parfois être incurvées ou courbes.
[58] Plus spécifiquement, sur la figure 1 b, la cellule 1 A est préférentiellement orientée. Par orientée, on entend que les deux grandes faces latérales 1 A.3 ne sont pas strictement identiques. En effet, une première grande face latérale
1 A.3a s’étend entre les deux petites faces latérales 1 A.4 et est sensiblement plane. Une deuxième grande face latérale 1 A.3b est positionnée en vis-à-vis de la première 1 A.3a, et présente au moins une encoche 1 A.3bi au niveau de sa jonction avec l’une des petites faces latérales 1 A.4. Préférentiellement, la deuxième grande face latérale 1 A.3b présente deux encoches 1 A.3bi, à chaque jonction avec chaque petite face latérale 1 A.4 de la cellule 1 A. La fonction desdites encoches 1 A.3bi sera détaillée à la figure 3b.Toutefois, dans certaines configurations de cellules 1 A, les encoches 1 A.3bi peuvent ne pas être présentes.
[59] Chaque cellule 1 A présente, en outre, deux bornes 1A.7 positive et négative pour la connexion électrique. Plus spécifiquement, chaque cellule 1 A est connectée en série via ses bornes 1 A.7 aux bornes 1 A.7 des cellules 1 A adjacentes, au moyen de busbars 1 B (encore appelé « jeu de barres » ou « barre omnibus »). Les busbars 1 B du bloc batterie 1 s’étendent dans un espace supérieur 3E formé entre les cellules 1 A du bloc batterie 1 et la paroi supérieure 3C du boîtier 3, entre soit les bornes 1 A.7 positives, soit les bornes 1 A.7 négatives, des deux cellules d’extrémité 1 A.1 . [60] Le boîtier 3 contenant le bloc batterie 1 comprend deux parois latérales 3A et deux parois d’extrémité 3B, lesdites parois (3A, 3B) étant fermées dans leurs extrémités supérieures par une paroi supérieure 3C et, dans leurs extrémités inférieures une paroi inférieure 3D. Ainsi, le boîtier 3 forme une enceinte étanche, qui est configurée pour recevoir un ou plusieurs blocs batterie 1 . Avantageusement, les deux parois latérales 3A sont des parois latérales 3A opposées ou en vis-à-vis. Les cellules 1 A du bloc batterie 1 sont préférentiellement positionnées dans le sens longitudinal du boîtier 3, c’est-à-dire que les grandes faces latérales 1 A.3 des cellules 1 A sont positionnées parallèlement aux parois d’extrémité 3B du boîtier 3. Ainsi, chaque cellule d’extrémité 1 A.1 est disposée au niveau d’une paroi d’extrémité 3B, et plus spécifiquement, l’une des grande face latérale 1 A.3 de la cellule d’extrémité 1 A.1 est adjacente à l’une des parois d’extrémité 3B du boîtier 3. Le reste des cellules 1 A sont alors positionnées de manière adjacente au niveau de leurs grandes faces latérales 1 A.3.
[61 ] Sur ces figures, le boîtier 3 est de forme généralement parallélépipédique, mais d’autres formes peuvent être envisagées, qui peuvent notamment dépendre de la forme générale du bloc batterie 1 . Selon un mode de réalisation, les parois (3A, 3B, 3C, 3D) peuvent être réalisées par moulage d’une matière plastique, mais d’autres matériaux convenant à l’homme du métier peuvent être employés. Ce boîtier 3 fait partie d’un dispositif de régulation thermique d’un bloc batterie 1 .
[62] La figure 2 est une représentation schématique d’une partie du dispositif de régulation thermique selon l’invention.
[63] Comme mentionné plus haut, une régulation de la température du bloc batterie 1 est nécessaire pour limiter les risques de dégradation des cellules (les cellules n’étant pas représentées à la figure 2). C’est pourquoi le dispositif de régulation thermique 5 est important pour le bon fonctionnement du bloc batterie 1.
[64] Ce dispositif de régulation thermique 5 comprend un circuit de circulation 5A d’un fluide caloporteur, ledit fluide étant maintenu autour du bloc batterie 1 grâce à l’enceinte étanche formée par le boîtier 3. Le circuit de circulation 5A est préférentiellement conçu pour passer entre les cellules du bloc batterie 1 , afin de les réguler thermiquement.
[65] Le dispositif de régulation thermique 5 comprend, en outre, un collecteur d’entrée 5B qui amène le fluide caloporteur au circuit de circulation 5A, et un collecteur de sortie 5C qui évacue ledit fluide dudit circuit 5A. Ce dispositif 5 comprend, en outre, une pompe 5D qui va faciliter la circulation du fluide caloporteur dans le circuit de circulation 5A. La pompe 5D permet la mise en circulation du fluide caloporteur à partir d’un réservoir 5E, via un circuit de circulation externe 5A’ au boîtier 3, le circuit de circulation externe 5A’ reliant ledit réservoir 5E au boîtier 3 du bloc batterie 1 . Aussi, la pompe 5D est reliée au circuit de circulation 5A. Les flèches représentées sur le circuit externe 5A’ représentent le sens de circulation du fluide caloporteur. Alternativement, la pompe 5D peut être comprise dans le circuit de circulation 5A, ce mode de réalisation n’étant pas représenté sur ces figures. Sur cette figure, les collecteurs (5B, 5C) sont positionnés sur les parois latérales 3A du boîtier 3.
[66] De manière particulièrement avantageuse, le collecteur d’entrée 5B peut comprendre un tamis, ledit tamis étant configuré pour filtrer le fluide caloporteur de manière à éviter la circulation de particules dans ledit fluide (le tamis n’étant pas représenté sur ces figures). Ces particules présentent en outre l’inconvénient de diminuer l’efficacité du fluide caloporteur. Le tamis est donc préférentiellement placé à l’entrée du collecteur d’entrée 5B et/ou dans au moins une partie dudit collecteur 5B, en amont de l’arrivée du fluide caloporteur au sein du circuit de circulation 5A. Avantageusement, le tamis peut être de forme généralement cylindrique. De manière alternative, le tamis peut-être de la forme du collecteur 5B. Le tamis est généralement constitué par une structure rigide, fabriquée notamment en une matière plastique ou métallique, sous forme d’un filet ou cadre. Ce filet sert de support à une grille de maillage apte à permettre la filtration de particules préférentiellement inférieures à 200 pm, plus préférentiellement à 50pm. La grille de maillage est avantageusement réalisée en matériau métallique.
[67] Les figures 3 à 9 suivantes montrent différents modes de réalisation d’un espaceur selon l’invention. [68] De manière générale, les espaceurs sont conçus pour être positionnés entre deux cellules adjacentes du bloc batterie. Les espaceurs ont vocation à maintenir les cellules espacées les unes des autres, à une distance déterminée. Ils permettent également de réaliser une compression desdites cellules, afin d’éviter leur gonflement en cas de surchauffe.
[69] Dans le dispositif de régulation thermique (5 ; 105 ; 205 ; 305 ; 405 ; 505) selon l’invention, des espaceurs (5F ; 105F ; 205F ; 305F ; 405F ; 505F ; 605F ; 705F) sont installés entre deux cellules (1 A ; 101 A ; 201 A ; 301 A ; 401 A ; 501 A ; 601 A ; 701 A, 701 A’) adjacentes. Ainsi, le dispositif (5 ; 105 ; 205 ; 305 ; 405 ; 505) comprend au moins N-1 espaceurs (5F ; 105F ; 205F ; 305F ; 405F ; 505F ; 605F ; 705F), N étant le nombre de cellules (1 A ; 101 A ; 201 A ; 301 A ; 401 A ;
501 A ; 601 A ; 701 A, 701 A’) présentes dans le bloc batterie (1 ; 701 ). Préférentiellement, le dispositif de régulation thermique (5 ; 105 ; 205 ; 305 ;
405 ; 505) comprend N+1 espaceurs (5F ; 105F ; 205F ; 305F ; 405F ; 505F ; 605F ; 705F). En effet, de manière préférentielle, un espaceur supplémentaire est avantageusement prévu entre l’une des cellules d’extrémité 1 A.1 et la paroi d’extrémité 3B du boîtier (3 ; 103 ; 203 ; 303 ; 403 ; 503 ; 703) adjacente, cette installation particulière n’étant pas spécifiquement représentée dans les figures. Les espaceurs (5F ; 105F ; 205F ; 305F ; 405F ; 505F ; 605F ; 705F) sont donc en contact avec les grandes faces latérales (1 A.3 ; 101 A.3 ; 201 A.3 ; 301 A.3 ;
401 A.3 ; 501 A.3 ; 601 A.3 ; 701 A.3, 701 A’.3) adjacentes des cellules (1 A ; 101 A ; 201 A ; 301 A ; 401 A ; 501 A ; 601 A ; 701 A, 701 A’) de batterie. Plus préférentiellement encore, le dispositif de régulation thermique (5 ; 105 ; 205 ;
305 ; 405 ; 505) comprend N+2 espaceurs (5F ; 105F ; 205F ; 305F ; 405F ;
505F ; 605F ; 705F), deux espaceurs supplémentaires étant prévus entre chacune des deux cellules d’extrémité 1 A.1 et la paroi d’extrémité 3B du boîtier (3 ; 103 ; 203 ; 303 ; 403 ; 503 ; 703) correspondante.
[70] Dans tous les modes de réalisation de l’invention, les espaceurs (5F ; 105F ; 205F ; 305F ; 405F ; 505F ; 605F ; 705F) définissent également une portion du circuit de circulation (5A ; 105A ; 205A ; 305A ; 405A ; 505A ; 705A) du fluide caloporteur. Ainsi, la présence des espaceurs (5F ; 105F ; 205F ; 305F ; 405F ; 505F ; 605F ; 705F) au contact des grandes faces latérales (1 A.3 ; 101 A.3 ; 201 A.3 ; 301 A.3 ; 401A.3 ; 501 A.3 ; 601 A.3 ; 701 A.3, 701A’.3) de chaque cellule (1 A ; 101 A ; 201 A ; 301 A ; 401 A ; 501 A ; 601 A ; 701 A, 701 A’) de batterie permet un refroidissement desdites grandes faces (1A.3 ; 101 A.3 ; 201 A.3 ; 301 A.3 ; 401 A.3 ; 501 A.3 ; 601 A.3 ; 701 A.3, 701 A’.3) par le circuit de circulation (5A ; 105A ; 205A ; 305A ; 405A ; 505A ; 705A) du fluide caloporteur. L’arrivée du fluide caloporteur dans le circuit de circulation (5A ; 105A ; 205A ; 305A ; 405A ; 505A ; 705A) est permise par un collecteur d’entrée (5B ; 105B ; 205B ; 305B ; 405B ; 505B ; 705B), et la sortie dudit fluide est permise par un collecteur de sortie (5C ; 105C ; 205C ; 305C ; 405C ; 505C ; 705C). Au moins un collecteur (5B, 5C ; 105B, 105C ; 205B, 205C ; 305B, 305C ; 405B, 405C ; 505B, 505C ;
705B, 705C) s’étend le long d’au moins une des parois latérales (3A ; 103A ; 203A ; 303A ; 403A ; 503A) formant le boîtier (3 ; 103 ; 203 ; 303 ; 403 ; 503 ; 703). Selon un autre mode de réalisation, les collecteurs (5B, 5C ; 105B, 105C ; 205B, 205C ; 305B, 305C ; 405B, 405C ; 505B, 505C ; 705B, 705C) s’étendent le long d’au moins une des parois latérales (3A ; 103A ; 203A ; 303A ; 403A ; 503A) formant le boîtier (3 ; 103 ; 203 ; 303 ; 403 ; 503 ; 703). Éventuellement, l’un des collecteurs (5B, 5C ; 105B, 105C ; 205B, 205C ; 305B, 305C ; 405B, 405C ;
505B, 505C ; 705B, 705C) peut être formé par l’espace supérieur (3E ; 203E ; 303E) du boîtier (3 ; 103 ; 203 ; 303 ; 403 ; 503 ; 703).
[71 ] Avantageusement, les espaceurs (5F ; 105F ; 205F ; 305F ; 405F ; 505F ; 605F ; 705F) présentent, en outre, une conductivité thermique relativement faible, de manière à jouer un rôle d’isolant thermique entre les cellules (1 A ; 101 A ; 201A ; 301 A ; 401 A ; 501 A ; 601 A ; 701 A, 701 A’). De manière préférentielle, les espaceurs (5F ; 105F ; 205F ; 305F ; 405F ; 505F ; 605F ; 705F) sont réalisés en un matériau présentant une conductivité thermique d’au plus 0,4 W.m-1.K“1, de préférence d’une conductivité thermique d’au plus 0,2 W.m-1.K“1. Le matériau utilisé peut être un polymère ou un matériau composite à base polymère, , tel qu’un polyamide ignifugé, ou un matériau de la famille des silicates, de préférence en silicate de calcium renforcé par des fibres.
[72] De manière générale, le fluide caloporteur utilisé est préférentiellement un liquide diélectrique, par exemple une huile minérale ou un liquide fluoré. Le fluide caloporteur peut toutefois se présenter sous une autre forme, par exemple de l’air soufflé. Le fluide peut être préalablement refroidi ou chauffé selon la régulation thermique visée.
[73] Les figures 3a et 3b montrent, respectivement, une vue en coupe au niveau d’un espaceur du bloc de batterie monté dans le boîtier selon un premier mode de réalisation de l’invention, et d’une vue en perspective dudit espaceur monté sur une cellule.
[74] Dans ce premier mode de réalisation de l’invention, les collecteurs d’entrée 5B et de sortie 5C du fluide caloporteur s’étendent le long de la même paroi latérale 3A du boîtier 3 du dispositif de régulation thermique 5. Le collecteur de sortie 5C est préférentiellement positionné au-dessus du collecteur d’entrée 5B. Ce positionnement permet de faciliter le déplacement du fluide caloporteur au travers du circuit de circulation 5A. En effet, le fluide caloporteur qui a exercé sa fonction d’échangeur thermique sera plus chaud, donc moins dense, et aura spontanément tendance, en dehors du fonctionnement de la pompe mentionnée à la figure 2, à monter le long du circuit de circulation 5A. Préférentiellement, les collecteurs (5B, 5C) sont formés dans la paroi latérale 3A correspondante. Plus préférentiellement encore, la formation des collecteurs (5B, 5C) dans la paroi latérale 3A du boîtier 3 est réalisée par emboutissage.
[75] Dans ce mode de réalisation, la circulation du fluide caloporteur dans les collecteurs (5B, 5C) se fait dans le même sens. Aussi, si l’entrée de fluide est réalisée sur l’une des parois d’extrémité du boîtier 3 (lesdites parois d’extrémité n’étant pas visibles sur ces figures), alors la sortie de fluide caloporteur est réalisée au niveau de l’autre paroi d’extrémité. Le sens de circulation du fluide caloporteur est représenté sur les figures 3a et 3b par des flèches.
[76] Ces figures montrent également l’un des espaceurs 5F positionné contre une cellule 1 A. Chaque espaceur 5F définit une portion du circuit de circulation 5A du fluide caloporteur, l’ensemble des parties sur chacun des espaceurs 5F présents dans le boîtier 3 formant le circuit de circulation 5A. La structure d’un espaceur 5F selon l’invention a une forme générale de goulotte en U, et peut se présenter sous la forme d’une pièce monobloc. L’espaceur 5F présente, en outre, une grande zone d'appui 5F.1 configurée pour venir en appui contre la grande face latérale 1 A.3 de la cellule 1 A, et plus particulièrement contre la première grande face latérale 1 A.3a de la cellule 1 A. L’espaceur 5F comprend, en outre, deux petites zones d'appui 5F.2 configurées pour venir en appui contre les petites faces latérales 1 A.4 de ladite cellule 1A, et orientées, chacune, vers l’une des parois latérales 3A du boîtier 3. Les petites zones d’appui 5F.2 forment un prolongement de l’espaceur 5F qui permettent sa tenue sur la cellule 1 A.
[77] Lorsque les cellules 1 A sont installées en configuration d’usage dans le boîtier 3, la grande zone d’appui 5F.1 vient non seulement en appui contre la grande face latérale 1A.3 de la cellule 1 A contre laquelle l’espaceur 5F est installé (ci-après nommée la grande face latérale « avant »), mais vient également en appui contre la grande face latérale de la cellule adjacente (ci- après, la grande face latérale « arrière »). La grande zone d’appui 5F.1 est ainsi prise en sandwich entre les grandes faces latérales 1 A.3 adjacentes des cellules 1 A. Selon un mode préféré de réalisation, les contacts entre la grande zone d’appui 5F.1 et les grandes faces latérales 1A.3 avant et arrière des cellules 1 A adjacentes sont des contacts étanches au fluide.
[78] La grande zone d’appui 5F.1 a les mêmes dimensions, ou sensiblement les mêmes dimensions, en longueur et largeur, que celles d’une grande face latérale 1 A.3 de cellule 1 A. Elle définit une section de circulation 5A.1 du fluide caloporteur située en vis-à-vis de la grande face latérale 1 A.3 de la cellule 1 A contre laquelle l’espaceur 5F est installé, et qui s’étend sur la majeure partie de ladite grande face latérale 1 A.3. De façon symétrique, cette section de circulation est également située en vis-à-vis de la grande face latérale arrière de la cellule adjacente, de sorte que le fluide caloporteur qui s’écoule dans ladite section 5A.1 soit au contact des deux grandes faces latérales 1 A.3 des cellules 1 A adjacentes.
[79] Selon un mode préféré de réalisation de l’invention, la section de circulation 5A.1 s’étend sur au moins 51 %, avantageusement au moins 90% et préférentiellement au moins 95% de la surface des grandes faces latérales 1 A.3 adjacentes. La majeure partie de ces grandes faces latérales 1 A.3 peut ainsi être en contact avec le fluide caloporteur, comme expliqué plus en avant dans la description. [80] Chaque espaceur 5F comprend, en outre, une ou plusieurs nervures 5F.3 horizontales qui s’étendent dans la partie ajourée de la section de circulation 5A.1 , et sont agencées de façon à former une portion du circuit de circulation 5A forcée du fluide caloporteur entre les cellules 1 A adjacentes. Par « circulation forcée », on entend que le fluide est contraint de suivre un cheminement singulier, du bas vers le haut, imposé par l’agencement de la ou des nervures 5F.3. Ce ou ces portions de circuits 5A sont ainsi délimitées d’une part par les grandes faces latérales 1 A.3 adjacentes des cellules 1 A, et d’autre part par les nervures 5F.3. Toutes les grandes faces latérales 1 A.3 des cellules 1 A sont ainsi refroidies par le circuit de circulation 5A forcée. Le nombre de passes (c’est-à- dire les changements de direction dans une portion de circuit de circulation 5A forcée) est ajusté en fonction de l’échange thermique désiré et/ou en fonction de la perte de charge admise. Les meilleurs résultats en termes d’échange thermique sont obtenus lorsque la portion de circuit de circulation 5A forcée présente au moins un changement de direction du fluide, avantageusement au moins 3 changements de direction du fluide.
[81 ] Au moins un ou plusieurs orifices (5F.2a, 5F.2b) sont en outre aménagés sur l’espaceur 5F, chacun des orifices débouchant respectivement dans le collecteur d’entrée 5B et dans le collecteur de sortie 5C du dispositif de régulation thermique 5. Sur les figures 3a et 3b, l'une des petites zones d’appui 5F.2 de l’espaceur 5F présente un ou plusieurs orifices supérieurs 5F.2a et un ou plusieurs orifices inférieurs 5F.2b, chacun adapté pour mettre en communication fluidique la portion de circuit de circulation 5A avec les collecteurs (5B, 5C). Sur la figure 3a, l’orifice inférieur 5F.2b assure l’entrée du fluide dans la portion du circuit de circulation 5A depuis le collecteur d’entrée 5B, et l’orifice supérieur
5F.2a permet la sortie du fluide de ladite portion du circuit 5A vers le collecteur de sortie 5C. Cet agencement permet avantageusement d’avoir des collecteurs de taille réduite. Plus spécifiquement, la somme des hauteurs des deux collecteurs (5B, 5C) est inférieure à la hauteur de la cellule adjacente 1 A.
[82] Chaque espaceur 5F présente, en outre, une structure configurée pour s’installer de manière démontable sur la cellule 1 A, préférentiellement par clipsage ou par collage. Selon un mode de réalisation, la structure de l’espaceur 5F est ajustée (par exemple, par une déformation élastique de ladite structure) à la forme de la cellule 1 A pour être montée serrée sur ladite cellule 1 A, de sorte que les contacts entre ladite structure et ladite cellule 1 A sont des contacts étanches au fluide.
[83] Les deux petites zones d’appui 5F.2 peuvent également être prolongées, vers l’arrière, par des zones d’appui arrière 5F.4. Ces zones d’appui arrière 5F.4 ont vocation à permettre le clipsage de l’espaceur 5F sur la cellule 1 A. Afin de garder l’étanchéité de la portion du circuit de circulation 5A située entre deux cellules 1 A adjacentes, ces zones d’appui arrière 5F.4 sont configurées pour s’insérer, chacune, dans l’une des encoches 1 A.3bi de la deuxième grande face latérale
1 A.3b de la cellule 1 A.Toutefois, comme pour les encoches 1 A.3bi, les zones d’appui d’arrière 5F.4 peuvent ne pas être retrouvées sur l’espaceur 5F. Le clipsage de l’espaceur 5F sur la cellule 1 A sera alors uniquement réalisé grâce aux petites zones d’appui 5F.2 et grâce à la compression desdites cellules 1 A. Alternativement, un espaceur 5F de ce type peut également être collé.
[84] La circulation du fluide caloporteur au sein du dispositif de régulation thermique est décrite ci-après. Dans ce mode de réalisation de l’invention, le fluide caloporteur arrive donc par le collecteur d’entrée 5B, positionné préférentiellement sur ou contre l’extrémité inférieure de l’une des parois latérales 3A, et entre dans le circuit de circulation 5A grâce à l’orifice inférieur 5F.2b positionné au niveau de l’une des petites zones d’appui 5F.2 de l’espaceur 5F. Le fluide caloporteur circule dans les sections de circulation 5A.1 dudit circuit 5A, formées notamment par les nervures 5F.3, vers l’orifice supérieur 5F.2a, situé sur la même petite zone d’appui 5F.2 de l’espaceur 5F. Le fluide caloporteur pourra alors quitter le boîtier 3 via le collecteur de sortie 5C positionné latéralement sur la même paroi latérale 3A du boîtier 3. Les zones d’appui 5F.2 vont donc également permettre la jonction fluidique entre ledit espaceur 5F et les collecteurs (5B, 5C). Alternativement, cette jonction fluidique pourra être réalisée par une pièce rapportée. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux pour diminuer la hauteur et la largeur du boîtier 3 contenant le bloc batterie, en positionnant les deux collecteurs (5B, 5C) d’un même côté dudit boîtier 3. [85] Les figures 4a et 4b montrent, respectivement, une vue en coupe au niveau d’un espaceur du bloc batterie monté dans le boîtier selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, et d’une vue en perspective dudit espaceur. Ces figures reprennent la numérotation des figures précédentes pour les éléments identiques ou similaires, la numérotation étant toutefois incrémentée de 100. Il est par ailleurs fait référence à la description de ces éléments en relation avec le premier mode de réalisation de l’invention. Nous nous attarderons ci-après sur les différences entre le premier mode de réalisation de l’invention et le deuxième mode de réalisation de l’invention.
[86] Dans ce deuxième mode de réalisation de l’invention, les collecteurs d’entrée 105B et de sortie 105C du fluide caloporteur s’étendent le long de chacune des deux parois latérales 103A du boîtier 103 du dispositif de régulation thermique 105. Les deux collecteurs (105B, 105C) sont préférentiellement positionnés à la même hauteur ou au même niveau des parois latérales 103A, et sont préférentiellement positionnés contre ou sur leur paroi latérale 103A respective. Préférentiellement, les collecteurs (105B, 105C) sont formés dans la paroi latérale 103A correspondante. Plus préférentiellement encore, les collecteurs (105B, 105C) sont positionnés dans des extrémités supérieures des parois latérales 103A.
[87] Dans ce mode de réalisation, la circulation du fluide caloporteur dans les collecteurs (105B, 105C) se fait dans des sens opposés. Aussi, l’entrée et la sortie du fluide caloporteur est réalisée sur la même paroi d’extrémité (les parois d’extrémité n’étant pas visibles sur ces figures) du boîtier 103. Le sens de circulation du fluide caloporteur est représenté sur la figure 4a par des flèches.
[88] De plus, la structure de l’espaceur 105F a également une forme générale de goulotte en U, et se présente sous la forme d’une pièce monobloc. Comme précédemment, l’espaceur 105F présente une grande zone d'appui 105F.1 configurée pour venir en appui contre la grande face latérale 101 A.3 de la cellule 101 A, préférentiellement la première grande face latérale 101 A.3a de la cellule
101 A, et deux petites zones d'appui 105F.2 configurées pour venir en appui contre les petites faces latérales de ladite cellule 101 A (les petites faces latérales n’étant pas visibles aux figures 4a et 4b). Le positionnement de l’espaceur 105F vis-à-vis des cellules 101 A adjacentes est similaire à précédemment indiqué dans le premier mode de réalisation de l’invention. La grande zone d’appui 105F.1 définit également une section de circulation 105A.1 du fluide caloporteur, qui détermine une circulation dudit fluide le long des grandes faces latérales 101 A.3 des cellules 101 A adjacentes, dans une direction cette fois-ci verticale.
[89] Comme précédemment, les petites zones d’appui 105F.2 peuvent t également être prolongées, vers l’arrière, par les zones d’appui arrière 105F.4 qui s’insèrent dans l’une des encoches 101 A.3bi de la deuxième grande face latérale 101 A.3b de la cellule 101 A.Toutefois, comme pour le mode de réalisation précédent, les zones d’appui arrière 105F.4 et les encoches 101 A.3bi peuvent ne pas être retrouvées respectivement sur l’espaceur 105 et sur la cellule 101 A. Les différences entre ces deux modes de réalisation viennent dans la configuration de l’espaceur 105F. En effet, l’espaceur 105F comprend une ou plusieurs nervures 105F.3 verticales qui s’étendent dans la partie ajourée de la section de circulation 105A.1 , et sont agencées de façon à former une portion du circuit de circulation 105A forcée du fluide caloporteur entre les cellules 101 A adjacentes. Cette circulation forcée est permise depuis une première paroi latérale 103A.1 vers une deuxième paroi latérale 103A.2 du boîtier 103. Ce ou ces portions de circuits 105A sont ainsi délimitées d’une part par les grandes faces latérales
101 A.3 adjacentes des cellules 101 A et d’autre part par les nervures 105F.3. Le nombre de passes (c.à.d. les changements de direction dans une portion du circuit de circulation 105A forcée) est également ajusté en fonction de l’échange thermique désiré et/ou en fonction de la perte de charge admise. Les meilleurs résultats en termes d’échange thermique sont obtenus lorsque la portion du circuit de circulation 105A forcée présente au moins un changement de direction du fluide, avantageusement au moins 3 changements de direction du fluide.
[90] Des différences existent concernant au moins un ou plusieurs orifices 105F.2a, qui sont aménagés sur l’espaceur 105F. Chacun des orifices débouchant respectivement dans le collecteur d’entrée 105B et dans le collecteur de sortie 105C. Chacune des deux petites zones d’appui 105F.2 de l’espaceur 105F présente un ou plusieurs orifices supérieurs 105F.2a adaptés pour permettre le passage du fluide caloporteur. Préférentiellement, l’orifice supérieur 105F.2a d’une première petite zone d’appui 105F.2c permet d’amener le fluide dans le circuit de circulation 105A, tandis que l’orifice supérieur 105F.2a d’une deuxième zone d’appui 105F.2d permet d’évacuer ledit fluide du circuit de circulation 105A.
[91 ] Dans ce deuxième mode de réalisation de l’invention, la circulation du fluide caloporteur est également différente. En effet, le fluide caloporteur arrive par le collecteur d’entrée 105B positionné préférentiellement sur ou contre une extrémité supérieure de l’une des parois latérales 103A du boîtier 103. Le fluide entre alors dans le circuit de circulation 105A grâce à l’orifice supérieur 105F.2a positionné sur la première petite zone d’appui 105F.2c de l’espaceur 105F. Ledit fluide circule ensuite dans les sections de circulation 105A.1 dudit circuit 105A, lesdites sections 105A.1 étant formées contre la grande face latérale 101 A.3 des cellules 101 A adjacentes. Le fluide caloporteur circule ensuite vers l’orifice supérieur 105F.2a situé sur la deuxième petite zone d’appui 105F.2d de l’espaceur 105F, et pourra quitter le boîtier 103 via le collecteur de sortie 105C. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux pour diminuer l’encombrement en hauteur du boîtier 103.
[92] La figure 5 montre une vue en coupe au niveau d’un espaceur et du bloc batterie monté dans le boîtier selon un troisième mode de réalisation de l’invention. Cette figure reprend la numérotation des figures précédentes pour les éléments identiques ou similaires, la numérotation étant toutefois incrémentée de 100 par rapport au deuxième mode de réalisation de l’invention. Il est par ailleurs fait référence à la description de ces éléments en relation avec les modes de réalisation précédents de l’invention. Nous nous attarderons ci-après sur les différences entre les modes de réalisation précédents et le troisième mode de réalisation de l’invention.
[93] Dans ce mode de réalisation de l’invention, un seul collecteur d’entrée 205B du dispositif de régulation thermique 205 s’étend le long de l’une des parois latérales 203A du boîtier 203. Le collecteur de sortie 205C est formé, au moins en partie, par l’espace supérieur 203E du boîtier 203, et peut être positionné n’importe où sur la paroi supérieure 203C dudit boîtier 203. Plus préférentiellement, afin d’avoir un refroidissement le plus efficace possible avec un fluide de refroidissement qui circule dans l’ensemble de l’espace supérieur 203E, le collecteur de sortie 205C est positionné à une extrémité du boîtier 203, du côté du collecteur d’entrée 205B. Le collecteur de sortie 205C communique avec l’espace supérieur 203E et le circuit de circulation 205A via un orifice, qui n’est pas représenté sur cette figure. Cet orifice autorise le passage du fluide caloporteur. Alternativement, le collecteur qui s’étend le long de l’une des parois latérales peut être le collecteur de sortie. Ce sera alors le collecteur d’entrée qui sera formé, au moins en partie, par l’espace supérieur du boîtier. Cette variante n’est pas spécifiquement montrée sur ces figures.
[94] Dans ce mode de réalisation de l’invention, l’espaceur 205F présente également, sur la grande zone d’appui 205F.1 à l’une des grande face latérale 201 A.3 de l’une des cellules 201 A, plus spécifiquement la première grande face latérale 201 A.3a de ladite cellule 201 A, des nervures 205F.3 verticales. Ces nervures 205F.3 vont délimiter des sections de circulation 205A.1 du fluide caloporteur à la surface de cellules 201 A adjacentes, de manière à permettre un refroidissement efficace des grandes faces latérales 201 A.3 des cellules 201 A. De la même façon que précédemment, l’espaceur 205F est positionné entre deux cellules 201 A adjacentes et est plaqué contre lesdites cellules 201 A, de manière à permettre la circulation étanche de fluide caloporteur.
[95] Au moins un ou plusieurs orifices 205F.2a sont aménagés sur l’espaceur 205F, chacun des orifices 205F.2a débouchant dans le collecteur d’entrée 205B. L’espaceur 205F présente, en outre, un orifice supérieur de sortie 205F.1 a positionné sur une bordure supérieure de l’espaceur 205F, et à l’extrémité opposée de l’orifice supérieur 205F.2a positionné dans la petite zone d’appui 205F.2 au contact du collecteur d’entrée 205B latéral.
[96] Dans ce mode de réalisation de l’invention, le fluide caloporteur arrive par le collecteur d’entrée 205B, positionné préférentiellement sur ou contre l’extrémité supérieure de l’une des parois latérales 203A, et entre dans une portion du circuit de circulation 205A grâce à l’orifice supérieur 205F.2a positionné au niveau de la petite zone d’appui 205F.2 de l’espaceur 205F. Le fluide caloporteur circule dans les sections de circulation 205A.1 de ladite portion du circuit 205A, formées contre la grande face latérale 201 A.3 des cellules 201 A adjacentes, vers l’orifice supérieur de sortie 205F.1 a situé à une extrémité opposée de l’espaceur 205F du collecteur d’entrée 205B. Cet orifice 205F.1a est positionné au niveau de la grande zone d’appui 205F.1 , sur la bordure supérieure de ladite zone 205F.1 . Ainsi, le fluide caloporteur va pouvoir s’écouler au niveau de l’espace supérieur 203E du boîtier 203. Il peut notamment circuler au-dessus et autour des busbars 201 B. Le fluide caloporteur pourra ensuite quitter le boîtier 203 par un orifice prévu à cet effet dans la paroi supérieure 203C dudit boîtier 203, prolongé par le collecteur de sortie 205C. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux si l’on souhaite prévoir, en plus d’un refroidissement des cellules 201 A, un refroidissement des busbars 201 B.
[97] La figure 6 montre une vue en coupe au niveau d’un espaceur et du bloc batterie monté dans le boîtier selon un quatrième mode de réalisation de l’invention. Cette figure reprend la numérotation des figures précédentes pour les éléments identiques ou similaires, la numérotation étant toutefois incrémentée de 100 par rapport au troisième mode de réalisation de l’invention. Il est par ailleurs fait référence à la description de ces éléments en relation avec les modes de réalisation précédents de l’invention. Nous nous attarderons ci-après sur les différences entre les modes de réalisation précédents et le quatrième mode de réalisation de l’invention.
[98] Dans ce quatrième mode de réalisation de l’invention, les collecteurs d’entrée 305B et de sortie 305C du fluide caloporteur s’étendent le long de la même paroi latérale 303A du boîtier 303 du dispositif de régulation thermique 305. Le collecteur de sortie 305C est préférentiellement positionné au-dessus du collecteur d’entrée 305B. Au moins un ou plusieurs orifices (305F.2a, 305F.2b, 305F.1 a, 305F.1 b) sont aménagés sur l’espaceur 305F, certains des orifices (305F.2b, 305F.2a) débouchant respectivement dans le collecteur d’entrée 305B et dans le collecteur de sortie 305C. Plus spécifiquement, un orifice inférieur 305F.2b est aménagé dans l’espaceur 305F, et plus particulièrement dans l’une des petites zones d’appui 305F.2 dudit espaceur 305F, de manière à être en communication fluidique avec le collecteur d’entrée 305B. Un orifice supérieur 305F.2a est également aménagé dans l’espaceur 305F, et plus particulièrement dans la même petite zone d’appui 305F.2 dudit espaceur 305F, de manière à être en communication fluidique avec le collecteur de sortie 305C. Deux autres orifices sont également aménagés dans la bordure supérieure dudit espaceur 305F, un orifice supérieur de sortie 305F.1 a et un orifice supérieur de retour 305F.1 b, lesdits orifices (305F.1 a, 305F.1 b) permettant, respectivement, l’entrée et la sortie de fluide caloporteur dans l’espace supérieur 303E, depuis et vers ledit espaceur 305F.
[99] De plus, la circulation du fluide caloporteur dans les collecteurs (305B, 305C) se fait dans le même sens. Aussi, si l’entrée de fluide est réalisée sur l’une des parois d’extrémité, la sortie est réalisée sur l’autre paroi (les parois d’extrémité n’étant pas visibles sur ces figures) du boîtier 303. Le sens de circulation du fluide caloporteur est représenté sur la figure 6 par des flèches.
[100] Enfin, l’espaceur 305F présente, sur la grande zone d’appui 305F.1 à l’une des grande face latérale 301 A.3 d’une cellule 301 A, plus spécifiquement la première grande face latérale 301 A.3a de ladite cellule 301 A, des nervures 305F.3 verticales et horizontales. Ces nervures 305F.3 vont délimiter les sections de circulation 305A.1 du fluide caloporteur à la surface des cellules 301 A, de manière à permettre un refroidissement efficace desdites faces latérales 301 A.3. De la même façon que précédemment, l’espaceur 305F est positionné entre deux cellules 301 A adjacentes et est plaqué contre lesdites cellules 301 A, de manière à permettre la circulation étanche de fluide caloporteur.
[101] Dans ce mode de réalisation de l’invention, le circuit de circulation 305A est sensiblement différent des circuits de circulation précédemment décrits. En effet, le fluide caloporteur arrive par le collecteur d’entrée 305B positionné préférentiellement sur ou contre l’extrémité inférieure de l’une des parois latérales 303A du boîtier 303. Le fluide caloporteur entre ensuite dans une portion du circuit de circulation 305A grâce à l’orifice inférieur 305F.2b positionné au niveau de l’une des petites zones d’appui 305F.2 de l’espaceur 305F. Ledit fluide circule ensuite dans les sections de circulation 305A.1 de la portion dudit circuit 305A délimité par l’espaceur 305F, lesdites sections 305A.1 étant formées contre les grandes faces latérales 301 A.3 des cellules 301 A adjacentes, puis se dirige vers l’orifice supérieur de sortie 305F.1 a situé à une extrémité opposée de l’espaceur 305F du collecteur d’entrée 305B. Cet orifice 305F.1 a est positionné Tl au niveau de la bordure supérieure de ladite zone d’appui 305F.1 . Ainsi, le fluide caloporteur va pouvoir s’écouler au niveau de l’espace supérieur 303E du boîtier 303, notamment au-dessus et autour des busbars 301 B. Le fluide caloporteur pourra alors quitter l’espace supérieur 303E par un orifice supérieur de retour 305F.1 b situé au niveau de la bordure supérieure de la grande zone d’appui 305F.1 , et à une extrémité opposée à l’orifice supérieur de sortie 305F.1 a. Ledit fluide va alors pouvoir rejoindre le collecteur de sortie 305C situé sur l’extrémité supérieure de la même paroi latérale 303A que le collecteur d’entrée 305B, avant d’être évacué. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux si l’on souhaite combiner diminution de l’encombrement du boîtier 303 avec un refroidissement des busbars 301 B.
[102] La figure 7 montre une vue en coupe au niveau d’un espaceur et du bloc batterie monté dans le boîtier selon un cinquième mode de réalisation de l’invention. Cette figure reprend la numérotation des figures précédentes pour les éléments identiques ou similaires, la numérotation étant toutefois incrémentée de 100 par rapport au quatrième mode de réalisation de l’invention. Il est par ailleurs fait référence à la description de ces éléments en relation avec les modes de réalisation précédents de l’invention. Nous nous attarderons ci-après sur les différences entre les modes de réalisation précédents et le cinquième mode de réalisation de l’invention.
[103] Dans ce mode de réalisation, l’espaceur 405F comprend la grande zone d'appui 405F.1 configurée pour venir en appui contre la grande face latérale 401 A.3 de la cellule 401 A, plus préférentiellement, la première grande face latérale 401 A.3a de ladite cellule 401 A, et les deux petites zones d'appui 405F.2 configurées pour venir en appui contre les petites faces latérales de la cellule 401 A (les petites faces latérales n’étant pas visibles à la figure 7). Au moins un ou plusieurs orifices 405F.2a sont également aménagés sur l’espaceur 405F, chacun des orifices 405F.2a débouchant soit dans le collecteur d’entrée 405B, soit dans le collecteur de sortie 405C.
[104] Le boîtier 403 comprend, en outre, les deux collecteurs d’entrée 405B et de sortie 405C, chaque collecteur (405B, 405C) étant respectivement positionné sur l’une des deux parois latérales (403A, 403A.1 , 403A.2) dudit boîtier 403. Les petites zones d’appui 405F.2 de l’espaceur 405F comprennent, chacune, au moins un orifice supérieur 405F.2a, l’orifice 405F.2a de la première petite zone d’appui 405F.2c permettant l’entrée du fluide caloporteur dans la portion du circuit de circulation 405A de l’espaceur 405F, et l’orifice supérieur 405F.2a de la deuxième petite zone d’appui 405F.2d permettant la sortie dudit fluide de la portion du circuit de circulation 405A. De plus, l’espaceur 405F présente des nervures 405F.3 verticales qui vont délimiter les sections de circulation 405A.1 .
[105] Plus spécifiquement, la portion du circuit de circulation 405A du fluide caloporteur formé dans l’espaceur 405F présente des sections de circulation 405A.1 à largeurs variables. Avantageusement, lesdites sections 405A.1 présentent une largeur décroissante depuis le collecteur d’entrée 405B au collecteur de sortie 405C. De manière préférentielle, cette décroissance peut être graduelle ou continue. La largeur décroissante des sections de circulation 405A.1 est comprise entre -20% et -80%, et de préférence entre -40% et -60%. Cette diminution de largeur est possible grâce à l’espaceur 405F, dont les nervures 405F.3 verticales se rapprochent à mesure qu’elles sont positionnées à proximité du collecteur de sortie 405C.
[106] Deux modes de fonctionnement distincts sont alors possibles.
[107] Tout d’abord, lorsque la pompe du dispositif de régulation thermique 405 est fonctionnelle (ladite pompe n’étant pas visible sur cette figure), la diminution de la taille des sections de circulation 405A.1 depuis le collecteur d’entrée 405B vers le collecteur de sortie 405C, permet d’augmenter de la vitesse du fluide caloporteur, tout en augmentant la turbulence dudit fluide. Un refroidissement efficace des grandes faces latérales 401 A.3 des cellules 401 A est alors permis.
[108] Ensuite, lorsque la pompe du dispositif de régulation thermique 405 n’est pas active (en cas d’emballement thermique, par exemple), réchauffement du fluide caloporteur permettra malgré tout son déplacement. En effet, la variation de densité entre le fluide chaud et le fluide froid va permettre le déplacement du fluide du bas vers le haut dans le circuit de circulation 405A, et le refroidissement d’une partie de la chaleur générée par la cellule 401 A sera maintenu. La diminution de la largeur des sections de circulation 405A.1 permet alors de favoriser l’écoulement du fluide, et d’améliorer le refroidissement de ladite cellule 401 A.
[109] La figure 8 montre une vue en coupe au niveau d’un espaceur et du bloc batterie monté dans le boîtier selon un sixième mode de réalisation de l’invention. Cette figure reprend la numérotation des figures précédentes pour les éléments identiques ou similaires, la numérotation étant toutefois incrémentée de 100 par rapport au cinquième mode de réalisation de l’invention. Il est par ailleurs fait référence à la description de ces éléments en relation avec les modes de réalisation précédents de l’invention. Nous nous attarderons ci-après sur les différences entre les modes de réalisation précédents et le sixième mode de réalisation de l’invention.
[1 10] Dans ce mode de réalisation, l’espaceur 505F comprend la grande zone d'appui 505F.1 configurée pour venir en appui contre la grande face latérale 501 A.3 de la cellule 501 A, plus préférentiellement, la première grande face latérale 501 A.3a de ladite cellule 501 A. L’espaceur 505F comprend, en outre, les deux petites zones d'appui 505F.2 configurées pour venir en appui contre les petites faces latérales de la cellule 501 A (les petites faces latérales n’étant pas visibles à la figure 7).
[1 1 1] A la figure 8, le positionnement des collecteurs (505B, 505C) est réalisé sur une seule paroi latérale 503A du boîtier 503. Aussi, au moins un ou plusieurs orifices (505F.2b, 505F.2a) sont aménagés sur l’espaceur 505F, chacun des orifices débouchant respectivement dans le collecteur d’entrée 505B et dans le collecteur de sortie 505C. Ces orifices (505F.2b, 505F.2a) sont positionnés sur l’une des petites zones d’appui 505F.2 de l’espaceur 505F et comprennent au moins un orifice supérieur 505F.2a et un orifice inférieur 505F.2b, chacun desdits orifices (505F.2a, 505F.2b) étant adapté pour permettre le passage du fluide caloporteur. Préférentiellement, l’orifice inférieur 505F.2b permet d’amener ledit fluide dans la portion du circuit de circulation 505A située sur l’espaceur 505F, et l’orifice supérieur 505F.2a permet d’évacuer ledit fluide de ladite portion du circuit de circulation 505A.
[1 12] Cet espaceur 505F à en outre la particularité de présenter des sections de circulation 505A.1 qui diminuent de largeur à mesure que l’on se rapproche du collecteur de sortie 505C, comme à la figure 7. Cette diminution de largeur est réalisée, dans ce mode de réalisation, dans le sens de la hauteur, et est due à la présence, sur l’espaceur 505F, de nervures 505F.3 horizontales qui s’étendent dans la partie ajourée de la section de circulation 505A.1 . Les sections de circulations 505A.1 sont agencées de façon à former une portion du circuit de circulation 505A forcée du fluide caloporteur entre les cellules 501 A adjacentes, la circulation étant alors réalisée du bas vers le haut.
[1 13] Les mêmes caractéristiques, précédemment décrites à la figure 7, des sections de circulation 505A.1 du dispositif de régulation thermique 505 sont retrouvées à la figure 8, et produisent les mêmes effets que précédemment décrits, que la pompe soit ou non activée.
[1 14] La figure 9 montre une vue en coupe au niveau d’un espaceur monté ou pas sur une cellule de batterie, selon un septième mode de réalisation de l’invention. Cette figure reprend la numérotation des figures précédentes pour les éléments identiques ou similaires, la numérotation étant toutefois incrémentée de 100 par rapport au sixième mode de réalisation de l’invention. Il est par ailleurs fait référence à la description de ces éléments en relation avec les modes de réalisation précédents de l’invention. Nous nous attarderons ci-après sur les différences entre les modes de réalisation précédents et le septième mode de réalisation de l’invention.
[1 15] Dans ce mode de réalisation de l’invention, l’espaceur 605F est conçu pour être collé sur l’une des grandes faces latérales 601 A.3 de la cellule 601 A, préférentiellement la première grande face latérale 601 A.3a de ladite cellule 601 A.
[1 16] Pour que cet espaceur 605F puisse être collé le plus efficacement possible, il est préférable que la grande zone d’appui 605F.1 soit formée d’une pluralité de segments, ou d’éléments indépendants (605F.1 c, 605F.1d) sans connexion entre eux. Dans le cas où l’espaceur 605F est constitué par des éléments indépendants (605F.1 c, 605F.1 d), lesdits éléments (605F.1 c, 605F.1 d) sont formés par un premier élément 605F.1 c et un deuxième élément 605F.1 , qui sont collés sur l’une des grandes faces latérales 601 A.3 de la cellule 601 A de batterie. [1 17] Plus spécifiquement, ces éléments (605F.1 c, 605F.1 d) présentent des nervures verticales (605F. I ci, 605F.1 di) et horizontales (605F.1 cii, 605F.1 dii) de manière à définir une portion du circuit de circulation 605A du fluide caloporteur au sein de l’espaceur 605F. La circulation dudit fluide est préférentiellement réalisée du bas vers le haut, entre les deux grandes faces latérales 601 A.3 des deux cellules 601 A adjacentes.
[1 18] Avantageusement, le premier élément 605F.1 c présente une nervure verticale 605F. I ci configurée pour être positionnée contre une première extrémité latérale 601 A.3ai de la première grande face latérale 601 A.3a de ladite cellule 601 A. Deux nervures horizontales 605F.1 cii s’étendent depuis la nervure verticale 605F. I ci le long de la première grande face latérale 601 A.3a de la cellule 601 A, le premier élément 605F.1 c étant préférentiellement conçu pour être positionné au milieu de la grande face latérale 601 A.3a.
[1 19] Préférentiellement, le deuxième élément 605F.1 d présente une nervure verticale 605F.1 di configurée pour être positionnée contre une deuxième extrémité latérale 601 A.Saii de la première grande face latérale 601 A.3a de la cellule 601 A. Trois nervures horizontales 605F.1 dii s’étendent depuis la nervure verticale 605F.1 di le long de la première grande face latérale 601 A.3a, le deuxième élément 605F.1 d étant préférentiellement conçu pour encadrer, au moins partiellement, le premier élément 605F.1 c. Deux des nervures horizontales 605F.1 dii encadrent donc le premier élément 605F.1 c, la troisième nervure horizontale 605F.1 dii s’étendant entre les nervures horizontales 605F.1 dii du premier élément 605F.1 c.
[120] Ces deux éléments (605F.1 c, 605F.1 d) pourront, une fois collés sur l’une des grandes faces latérales 601 A.3 de la cellule 601 A, délimiter une portion de circuit de circulation 605A qui, comme précédemment, permettra le passage du fluide caloporteur à la surface des cellules 601 A adjacentes, donc le refroidissement desdites cellules 601 A. Du fait du collage des éléments (605F.1 c, 605F.1 d) directement sur la cellule 601 A, l’espaceur 605F présente naturellement des orifices 605F.5 nécessaires au déplacement du fluide caloporteur vers et depuis les portions du circuit de circulation 605A, vers et depuis les collecteurs d’entrée ou de sortie du fluide (les collecteurs n’étant pas représentés sur cette figure). Au moins un ou plusieurs orifices 605F.5 sont aménagés sur l’espaceur 605F, chacun des orifices 605F.5 étant configuré pour déboucher respectivement dans le collecteur d’entrée et dans le collecteur de sortie (les collecteurs n’étant pas visibles sur ces figures).
[121 ] Le collage de l’espaceur 605F sur la grande face latérale 601 A.3 de la cellule 601 A peut être réalisé par n’importe quelle méthode connue de l’homme du métier.
[122] Ainsi, l’espaceur 605F selon ce mode de réalisation est plus simple : il ne possède qu’une grande zone d’appui 605F.1 , il est donc plus facile et plus rapide à produire. Il permet également d’éviter l’utilisation d’un élastomère tout en gardant une bonne étanchéité de l’espaceur 605F, il est donc moins coûteux à produire.
[123] Les figures 10, 1 1 et 12 montrent, respectivement, une vue en coupe d’un dispositif de régulation thermique, d’une vue en perspective d’un espaceur et d’une vue en coupe du dispositif avec les collecteurs positionnés d’un même côté du boîtier, selon un huitième mode de réalisation de l’invention. Ces figures reprennent la numérotation des figures précédentes pour les éléments identiques ou similaires, la numérotation étant toutefois incrémentée de 100 par rapport au septième mode de réalisation de l’invention. Il est par ailleurs fait référence à la description de ces éléments en relation avec les modes de réalisation précédents de l’invention.
[124] Dans ce mode de réalisation, le bloc batterie 701 présente deux ou plusieurs rangées de cellules (701 A, 701 A’) accolées. Sur la figure 10, le bloc batterie 701 est composé de deux rangées de cellules (701 A, 701 A’) accolées côte-à-côte.
[125] Pour permettre la tenue des cellules (701 A, 701 A’) et l’écoulement homogène le long de leurs grandes faces latérales (701 A.3, 701 A’.3), les nervures 705F.3 de l’espaceur 705F sont conformées de manière à créer un ou des circuits de circulation 705A forcée présentant chacun une ou plusieurs passes, comme dans le cas d’un espaceur pour une seule cellule décrit précédemment.
[126] Avantageusement, pour que la température soit la plus homogène possible, chaque circuit 705A (et chacune de ses passes) s’étend - ou est à cheval - sur les deux grandes faces latérales (701 A.3, 701 A’.3) des cellules (701 A, 701 A’) disposées côte-à-côte.
[127] L’espaceur 705F forme une étanchéité au fluide tout le long du circuit 705A comme avec un espaceur pour une seule cellule décrit précédemment.
[128] Sur les figures 10, 1 1 et 12, l’espaceur 705F comprend une nervure médiane 705F.3a qui s’étend dans la hauteur des cellules (701 A, 701 A’) et qui s’installe en usage entre les bords latéraux des grandes faces latérales (701 A.3, 701 A’.3). Cette nervure médiane 705F.3a remplit ainsi l’espace entre les deux cellules (701 A, 701 A’) et forme étanchéité entre lesdites cellules (701 A, 701 A’). Des ouvertures 705F.3ai sont ménagées dans la nervure médiane 705F.3a de manière à autoriser la circulation du fluide entre les grandes faces latérales
(701 A.3, 701 A’.3).
[129] La nervure médiane 705F.3a permet en outre une distanciation des cellules (701 A, 701 A’) disposées côte-à-côte et joue un rôle mécanique contre le gonflement desdites cellules (701 A, 701 A’) induit par leur montée en température. Elle contribue à maintenir davantage les cellules (701 A, 701 A’) en compression sous l’effet de ce gonflement, ce qui assure une capacité maximale desdites cellules (701 A, 701 A’).
[130] L’étanchéité entre les cellules (701 A, 701 A’) est particulièrement avantageuse lorsque les collecteurs d’entrée/sortie de fluide (705B, 705C) sont disposés latéralement et d’un seul côté du bloc batterie 701 , comme illustré sur la figure 10. L’orifice inférieur 705F.2b d’entrée et l’orifice supérieur 705F.2a de sortie (figure 1 1 ) du circuit 705A sont alors aménagés dans l’espaceur 705F, au niveau d’une nervure, ou d’une petite zone d’appui, située au bord de la cellule.
[131] Si les collecteurs sont positionnés de part et d’autre des cellules (701 A,
701 A’) (par exemple, le collecteur d’entrée est positionné sur un côté de la cellule 701 A et le collecteur de sortie est positionné sur le côté opposé de la cellule 701 A’), cette étanchéité ne serait plus forcément importante. En effet, l’espace entre les cellules (701 A, 701 A’) peut être utilisé comme un collecteur intermédiaire facilitant la répartition du fluide entre les cellules. Dans ce cas, l’espaceur 705F peut ne pas comporter de nervure médiane 705F.3a ou comporter une nervure médiane 705F.3a, mais qui ne remplit pas l’espace entre les deux cellules (701 A, 701 A’).
[132] Selon un autre mode de réalisation, les nervures 705F.3 peuvent être aménagées de sorte à former un premier circuit qui serpente le long de la grande face latérale 701 A.3 de la première cellule 701 A et un deuxième circuit qui serpente le long de la grande face latérale 701 A’.3 de la deuxième cellule 701 A’. La communication entre les deux circuits peut être réalisée au niveau de la paroi supérieure 703C (plus particulièrement au niveau de la zone des busbars) ou de la paroi inférieure 703D du boîtier 703. Ce mode de réalisation à l’avantage de ne pas nécessiter d’étanchéité entre les cellules (701 A, 701 A’), mais n’est pas optimal en termes d’homogénéité de température du fait que le fluide arrive plus chaud sur la deuxième cellule 701 A’ que sur la première cellule 701 A.
[133] Sur la figure 12, les collecteurs d’entrée/sortie de fluide (705B, 705C) sont disposés latéralement et d’un seul côté du bloc batterie 701 . Pour assurer l’alimentation d’une ou plusieurs cellules 701 A situées aux extrémités du bloc batterie 701 , le collecteur d’entrée 705B et/ou le collecteur de sortie 705C peuvent être prolongés et coudés de manière à déboucher directement dans le circuit 705A formé au niveau d’au moins une desdites cellules d’extrémité.
[134] Suivant un mode de réalisation de l’invention non montré sur les figures, un véhicule automobile comprend généralement un système de refroidissement. Ce système comprend un bloc batterie, un dispositif de régulation thermique selon l’invention et au moins un espaceur. Le dispositif de régulation thermique pour ce véhicule peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques susmentionnées aux différents modes de réalisation de l’invention.
[135] L’agencement des différents éléments et/ou moyens et/ou étapes de l’invention, dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, ne doit pas être compris comme exigeant un tel agencement dans toutes les implémentations. En tout état de cause, on comprendra que diverses modifications peuvent être apportées à ces éléments et/ou moyens et/ou étapes, sans s'écarter de l'esprit et de la portée de l’invention. [136] En outre, une ou plusieurs caractéristiques exposées seulement dans un mode de réalisation peuvent être combinées avec une ou plusieurs autres caractéristiques exposées seulement dans un autre mode de réalisation. De même, une ou plusieurs caractéristiques exposées seulement dans un mode de réalisation peuvent être généralisées aux autres modes de réalisation, même si ce ou ces caractéristiques sont décrites seulement en combinaison avec d’autres caractéristiques.
[137] L’usage du verbe « comporter », « comprendre >> ou « inclure >> et de ses formes conjuguées n’exclut pas la présence d’autres éléments ou d’autres étapes que ceux énoncés dans une revendication.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Dispositif de régulation thermique (5 ; 105 ; 205 ; 305 ; 405 ; 505) d’un bloc batterie (1 ; 701 ) de véhicule, ledit dispositif (5 ; 105 ; 205 ; 305 ; 405 ; 505) comprenant :
- un boîtier (3 ; 103 ; 203 ; 303 ; 403 ; 503 ; 703) formant une enceinte étanche à un fluide caloporteur, présentant au moins deux parois latérales (3A ; 103A ; 203A ; 303A ; 403A ; 503A) ainsi qu’une paroi supérieure (3C ; 203C ; 703C), et comprenant un circuit de circulation (5A ; 105A ; 205A ; 305A ; 405A ; 505A ; 605A) du fluide caloporteur, lequel boîtier (3 ; 103 ; 203 ; 303 ; 403 ; 503 ; 703) est apte à loger le bloc batterie (1 ; 701 ), lequel bloc (1 ; 701 ) comporte au moins deux cellules (1 A ; 101 A ; 201 A ; 301 A ; 401 A ; 501 A ; 601 A ; 701 A, 701 A’) de batterie, le fluide caloporteur circulant autour des cellules (1A ; 101 A ; 201 A ; 301 A ; 401 A ; 501 A ; 601 A ; 701 A, 701 A’) de batterie pour les réguler thermiquement,
- des collecteurs d’entrée (5B ; 105B ; 205B ; 305B ; 405B ; 505B ; 705B) et de sortie (5C ; 105C ; 205C ; 305C ; 405C ; 505C ; 705C) respectivement pour amener et évacuer le fluide caloporteur audit/dudit circuit de circulation (5A ; 105A ; 205A ; 305A ; 405A ; 505A ; 605A),
- un espaceur (5F ; 105F ; 205F ; 305F ; 405F ; 505F ; 605F ; 705F) configuré pour être installé entre les cellules (1 A ; 101 A ; 201 A ; 301 A ; 401 A ; 501 A ; 601 A ; 701 A, 701 A’) de manière à les espacer l’une de l’autre, caractérisé en ce qu’au moins un des collecteurs (5B, 5C ; 105B, 105C ; 205B, 205C ; 305B, 305C ; 405B, 405C ; 505B, 505C ; 705B, 705C) s’étend le long d’au moins une paroi latérale (3A ; 103A ; 203A ; 303A ; 403A ; 503A) du boîtier (3 ; 103 ; 203 ; 303 ; 403 ; 503 ; 703), en ce que le circuit de circulation (5A ; 105A ; 205A ; 305A ; 405A ; 505A ; 605A ; 705A) du fluide caloporteur est défini au moins en partie par l’espaceur (5F ; 105F ; 205F ; 305F ; 405F ; 505F ; 605F ; 705F), et en ce qu’au moins deux orifices (5F.2a, 5F.2b ; 105F.2a ; 205F.2a, 205F.1 a ; 305F.2a, 305F.2b, 305F.1 a, 305F.1 b ; 405F.2a ; 505F.2a, 505F.2b ; 605F.5 ; 705F.2a, 705F.2b) sont aménagés sur l’espaceur (5F ; 105F ; 205F ; 305F ; 405F ; 505F ; 605F ; 705F), chacun des orifices (5F.2b, 5F.2a ; 105F.2a ; 205F.2a ; 305F.2b, 305F.2a ; 405F.2a ; 505F.2b, 505F.2a ; 605F.5 ; 705F.2b, 705F.2a) débouchant respectivement dans le collecteur d’entrée (5B ; 105B ; 205B ; 305B ; 405B ; 505B ; 705B) et/ou dans le collecteur de sortie (5C ; 105C ; 205C ; 305C ; 405C ; 505C ; 705C).
[Revendication 2] Dispositif (5 ; 105 ; 205 ; 305 ; 405 ; 505) selon la revendication 1 , dans lequel les deux parois latérales (3A ; 103A ; 203A ; 303A ; 403A ; 503A) sont des parois latérales (3A ; 103A ; 203A ; 303A ; 403A ; 503A) opposées ou en vis-à-vis.
[Revendication 3] Dispositif (5 ; 105 ; 205 ; 305 ; 405 ; 505) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel les collecteurs (5B, 5C ; 105B, 105C ; 205B, 205C ; 305B, 305C ; 405B, 405C ; 505B, 505C ; 705B, 705C), d’entrée et de sortie, s’étendent tous les deux le long d’au moins une paroi latérale (3A ; 103A ; 203A ; 303A ; 403A ; 503A) du boîtier (3 ; 103 ; 203 ; 303 ; 403 ; 503 ; 703).
[Revendication 4] Dispositif (5 ; 305 ; 505) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les collecteurs (5B, 5C ; 305B, 305C ; 505B, 505C ; 705B, 705C), d’entrée et de sortie, s’étendent tous les deux le long de la même paroi latérale (3A ; 303A ; 503A) du boîtier (3 ; 303 ; 503 ; 703).
[Revendication 5] Dispositif (5 ; 305, 505) selon la revendication 4, dans lequel le collecteur de sortie (5C ; 305C ; 505C ; 705C) est situé au-dessus du collecteur d’entrée (5B ; 305B ; 505B ; 705B).
[Revendication s] Dispositif (105 ; 405) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les collecteurs (105B, 105C ; 405B, 405C), d’entrée et de sortie, s’étendent respectivement le long de chacune des deux parois latérales (103A ; 403A).
[Revendication 7] Dispositif (205) selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel :
- le bloc batterie comprend, en outre, des busbars (201 B) situés dans un espace supérieur (203E) formé entre les cellules (201 A) de batterie et la paroi supérieure (203C) du boîtier (203), et
- l’un desdits collecteurs (205B, 205C) du dispositif (205), avantageusement le collecteur d’entrée (205B), s’étend le long de l’une des parois latérales (203) tandis que l’autre collecteur (205B, 205C) est constitué au moins en partie par l’espace supérieur (203E).
[Revendication s] Dispositif (5 ; 105 ; 205 ; 305 ; 405 ; 505) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la jonction fluidique entre un collecteur (5B, 5C ; 105B, 105C ; 205B, 205C ; 305B, 305C ; 405B, 405C ; 505B, 505C ; 705B, 705C) et l’espaceur (5F ; 105F ; 205F ; 305F ;
405F ; 505F ; 605F ; 705F) est réalisée par l’apport d’une pièce ou par prolongement de l’espaceur (5F ; 105F ; 205F ; 305F ; 405F ; 505F ; 605F ; 705F) permettant la tenue de l’espaceur (5F ; 105F ; 205F ; 305F ; 405F ;
505F ; 605F ; 705F) sur la cellule (1 A ; 101 A ; 201 A ; 301 A ; 401 A ; 501 A ;
601 A ; 701 A, 701 A’).
[Revendication 9] Dispositif (405 ; 505) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit de circulation (405A ; 505A) du fluide caloporteur comprend des sections de circulation (405A.1 ; 505A.1 ) du fluide de largeur variable, de préférence ces sections de circulation (405A.1 ; 505A.1 ) de largeur variable étant formées par l’espaceur (405F ; 505F).
[Revendication 10] Dispositif (405 ; 505) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit de circulation (405A ; 505A) du fluide caloporteur comprend des sections de circulation (405A.1 ; 505A.1 ) du fluide de largeur décroissante, de préférence graduelle ou continue, depuis le collecteur d’entrée (405B ; 505B) vers le collecteur de sortie (405C ; 505C).
[Revendication 11] Dispositif (405 ; 505) selon la revendication 10, dans lequel la largeur décroissante des sections de circulation (405A.1 ; 505A.1 ) du fluide depuis le collecteur d’entrée (405B ; 505B) vers le collecteur de sortie (405C ; 505C) est comprise entre -20% et -80%, de préférence entre -40% et - 60%.
[Revendication 12] Dispositif (5 ; 105 ; 205 ; 305 ; 405 ; 505) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’espaceur (5F ; 105F ; 205F ; 305F ; 405F ; 505F ; 605F ; 705F) est clipsé sur au moins une cellule (1 A ; 101 A ; 201 A ; 301 A ; 401 A ; 501 A ; 701 A, 701 A’) de batterie, ou collé sur au moins une cellule (1 A ; 101 A ; 201 A ; 301 A ; 401 A ; 501 A ; 601 A ; 701 A, 701 A’) de batterie. [Revendication 13] Dispositif selon la revendication 12, dans lequel, lorsque l’espaceur (605F) est collé, l’espaceur (605F) est formé d’une pluralité de segments ou d’éléments indépendants (605F.1c, 605F.1d).
[Revendication 14] Système de refroidissement comprenant un dispositif de régulation thermique (5; 105; 205; 305; 405; 505) selon l’une des revendications précédentes, et comprenant, en outre :
- un bloc batterie (1 ; 701) comprenant N cellules (1A ; 101 A ; 201 A ; 301 A ; 401 A; 501 A; 601 A; 701 A, 701 A’) de batterie adjacentes, dont deux cellules d’extrémité (1A.1) disposées chacune au niveau d’une paroi d’extrémité (3B) du boîtier (3 ; 103 ; 203 ; 303 ; 403 ; 503 ; 703), N étant un nombre entier supérieur à 3,
- le dispositif (5 ; 105 ; 205 ; 305 ; 405 ; 505) comprenant au moins N-1 espaceurs (5F; 105F; 205F; 305F; 405F; 505F; 605F; 705F), de préférence N+1 espaceurs (5F ; 105F ; 205F ; 305F ; 405F ; 505F ; 605F ; 705F).
[Revendication 15] Système selon la revendication 14, dans lequel :
- un espaceur (5F ; 105F ; 205F ; 305F ; 405F ; 505F ; 605F ; 705F) est installé entre chaque cellule (1 A ; 101 A ; 201 A ; 301 A ; 401 A ; 501 A ; 601 A ; 701A, 701A’) adjacente à une autre cellule (1A ; 101A ; 201A ; 301A ; 401A ; 501A ; 601A ; 701A, 701A’),
- un espaceur (5F ; 105F ; 205F ; 305F ; 405F ; 505F ; 605F ; 705F) est installé entre chaque paroi d’extrémité (3B) du boîtier (3 ; 103 ; 203 ; 303 ; 403 ; 503 ; 703) et la cellule d’extrémité (1 A.1 ) dont une grande face latérale (1A.3 ; 101A.3 ; 201A.3 ; 301A.3 ; 401A.3 ; 501A.3 ; 601A.3 ; 701A.3, 701 A’.3) est adjacente à ladite paroi (3B),
- les espaceurs (5F ; 105F ; 205F ; 305F ; 405F ; 505F ; 605F ; 705F) sont en contact avec les grandes faces latérales (1A.3 ; 101A.3 ; 201 A.3 ; 301 A.3 ; 401 A.3 ; 501 A.3 ; 601 A.3 ; 701 A.3, 701A’.3) adjacentes desdites cellules (1A ; 101A ; 201A ; 301A ; 401A ; 501A ; 601A ; 701A, 701A’) de batterie, de sorte que toutes les grandes faces latérales (1A.3 ; 101 A.3 ; 201A.3 ; 301A.3 ; 401A.3 ; 501A.3 ; 601A.3 ; 701A.3, 701A’.3) des cellules (1 A ; 101 A ; 201 A ; 301 A ; 401 A ; 501 A ; 601 A ; 701 A, 701 A’) sont refroidies par le circuit de circulation (5A ; 105A ; 205A ; 305A ; 405A ; 505A ; 605A ; 705A) du fluide caloporteur.
[Revendication 16] Système selon la revendication 15, dans lequel :
- les N cellules adjacentes du bloc batterie (701 ) forment deux ou plusieurs rangées de cellules (701 A, 701 A’) accolées côte-à-côte,
- chaque espaceur (705F) comprend des nervures (705F.3) conformées de manière à créer un ou des circuits de circulation forcée (705A), chaque dit circuit présentant une ou plusieurs passes à cheval sur les deux grandes faces latérales (701 A.3, 701 A’.3) de deux cellules (701 A, 701 A’) disposées côte-à-côte,
- chaque espaceur (705F) comprend une nervure médiane (705F.3a) qui s’étend dans la hauteur desdites cellules (701 A, 701 A’) et qui s’installe, en usage, entre des bords latéraux desdites grandes faces latérales (701 A.3, 701 A’.3), de sorte que ladite nervure médiane (705F.3a) remplisse l’espace entre les deux cellules et forme étanchéité entre lesdites cellules.
[Revendication 17] Système selon la revendication 16, dans lequel : des ouvertures (705F.3ai) sont ménagées dans la nervure médiane (705F.3a) de manière à autoriser la circulation du fluide entre les grandes faces latérales (701 A.3, 701 A’.3) de deux cellules (701 A, 701 A’) disposées côte-à-côte.
[Revendication 18] Système selon l’une quelconque des revendications 16 ou 17, dans lequel :
- un collecteur d’entrée (705B) et/ou un collecteur de sortie (705C) sont prolongés et coudés de manière à déboucher directement dans le circuit de circulation forcée (705A) formé au niveau d’au moins une des cellules d’extrémité. |
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