EP4673994A1 - Dispositif de regulation thermique pour des composants - Google Patents

Dispositif de regulation thermique pour des composants

Info

Publication number
EP4673994A1
EP4673994A1 EP24706465.2A EP24706465A EP4673994A1 EP 4673994 A1 EP4673994 A1 EP 4673994A1 EP 24706465 A EP24706465 A EP 24706465A EP 4673994 A1 EP4673994 A1 EP 4673994A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat transfer
transfer fluid
channel
placement
disturbance
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
EP24706465.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Damien Muller
Erwan ETIENNE
Stephane Tondelli
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 EP4673994A1 publication Critical patent/EP4673994A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/042—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element
    • 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
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • 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
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/617—Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of temperature
    • 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
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/40—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
    • 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 present invention relates to a thermal regulation device for components.
  • the present invention relates to a module comprising such a thermal regulation device for components.
  • the present invention further relates to a method of assembling such a thermal regulation device.
  • battery packs can release a significant amount of heat and therefore be subject to temperature increases that can in some cases cause them to be damaged or even destroyed. Consequently, their cooling is essential in order to keep them in good condition and thus ensure the reliability, autonomy and performance of the vehicle. Furthermore, the operation of battery packs may be less efficient in the event of low temperatures, as the electrical or electronic components equipping these battery packs then need time to warm up before operating at full capacity.
  • one or more thermal regulation devices intended to regulate the temperature of the battery packs are implemented to ensure the heating and/or cooling functions of the electrical or electronic components inside these battery packs and thus optimize the operation of the various components.
  • thermal regulation devices are generally traversed by a heat transfer fluid which can, depending on requirements, either absorb the heat emitted by each pack- battery in order to cool it or provide heat if the temperature of the battery pack is insufficient for its proper functioning.
  • the temperature of the heat transfer fluid flowing through the thermal regulation device changes when the heat transfer fluid is in thermal contact with said components.
  • the heat transfer fluid when it arrives with a low temperature in order to cool the components, tends to cool the first components it encounters more than the rest of the components downstream, because the heat transfer fluid has not had time to be heated by the components.
  • the present invention aims to overcome this drawback, and in particular to avoid an imbalance in terms of temperature for the first components compared to the rest of the downstream components.
  • the invention thus relates to a thermal regulation device for components whose operation is sensitive to temperature, these components being in particular intended for energy storage and possibly being battery cells, in particular for vehicles, said device comprising:
  • the slowing cavity having a first fluid passage section which is both larger than a second passage section of the distribution channel at an upstream junction with the slowing cavity, and a third passage section of the distribution channel at a downstream junction with the slowing cavity,
  • this placement zone being opposite the heat transfer fluid slowdown cavity so that a component placed in this placement zone can exchange heat with heat transfer fluid.
  • the invention makes it possible to reduce the temperature imbalance while promoting the reduction of the pressure loss compared to a channel without a slowing cavity.
  • the heat transfer fluid circulation branch is connected to the slowing cavity so that heat transfer fluid having passed through the slowing cavity is distributed in the heat transfer fluid circulation branch.
  • the device comprises a heat transfer fluid evacuation channel.
  • the circulation branch opens onto the heat transfer fluid evacuation channel.
  • the heat transfer fluid circulation branch comprises at least one branch channel connecting to the heat transfer fluid discharge channel.
  • the circulation branch comprises at least one rectilinear branch channel connecting to the heat transfer fluid evacuation channel.
  • the circulation branch comprises at least one serpentine-shaped branch channel connecting to the heat transfer fluid discharge channel.
  • the circulation branch comprises at least two rectilinear branch channels, each branch channel connecting to the heat transfer fluid evacuation channel.
  • the branch channel connects to the heat transfer fluid discharge channel.
  • the thermal regulation device comprises two plates, namely an upper plate and a lower plate.
  • At least one of these plates comprises reliefs, in particular produced by stamping.
  • These reliefs can form, for example, the distribution channel, the slowing cavity and the heat transfer fluid circulation branch as well as the heat transfer fluid evacuation channel.
  • one of the plates faces the components.
  • This plate is defined as being the upper plate and comprises at least one placement zone.
  • the other of the plates whose face opposes that of the upper plate is defined as being the lower plate.
  • the device comprises two plates, namely an upper plate and a lower plate, the upper plate being the plate facing the components and comprising the placement area and the lower plate being one of the plates whose face opposes that of the upper plate.
  • each branch comprises a tray, in particular flat, comprising a plurality of placement zones for receiving components.
  • the distribution channel passes under this plate.
  • the evacuation channel passes under this plate.
  • the distribution channel is connected to a heat transfer fluid inlet.
  • the discharge channel is connected to a heat transfer fluid outlet.
  • the distribution channel has a general L shape.
  • the discharge channel has a general L shape.
  • the distribution and discharge channels are mirror symmetrical to each other such that the heat transfer fluid inlet and the heat transfer fluid outlet are symmetrical to each other.
  • the distribution and evacuation channels each comprise a flat bordered on each side by a flank.
  • the flat part follows the path formed by the distribution and evacuation channels.
  • the distribution channel is configured to distribute the heat transfer fluid in a plurality of heat transfer fluid circulation branches.
  • these heat transfer fluid circulation branches are parallel to each other.
  • these heat transfer fluid circulation branches connect to the distribution channel with a pitch between the heat transfer fluid circulation branches.
  • the slowing branches and cavities are spaced apart with a pitch.
  • these heat transfer fluid circulation branches connect to the distribution channel with a regular pitch between the heat transfer fluid circulation branches.
  • the regular pitch is substantially equal to the width of the circulation branch.
  • these heat transfer fluid circulation branches connect to the distribution channel with an irregular pitch between the heat transfer fluid circulation branches.
  • the circulation branches have substantially the same width between them.
  • At least some of the heat transfer fluid circulation branches furthest upstream in the direction of flow in the distribution channel are each connected to the distribution channel by a slowing cavity.
  • the other heat transfer fluid circulation branches are not connected to the distribution channel by a slowing cavity.
  • all of the heat transfer fluid circulation branches each have a slowing cavity.
  • the circulation branches are connected to each other by at least one crosspiece, in particular a crosspiece in the form of a straight strip.
  • the circulation branches comprise at least one pair of branches connected to each other by at least one crosspiece, in particular in the form of a straight strip.
  • the two branches are connected to each other by the crosspiece only inside the pair of branches.
  • the crosspiece is arranged perpendicular to each traffic branch.
  • the crosspiece has a width substantially equal to the width of the traffic branch.
  • an opening is formed between the two successive crosspieces.
  • the opening has a substantially rectangular perimeter.
  • the slowing cavity has a junction with the circulation branch different from the upstream and downstream junctions.
  • the slowing cavities have dimensions which decrease from one circulation branch to the other in the direction of flow of heat transfer fluid in the distribution channel.
  • the volume of the cavities decreases from one branch to the other in the direction of flow of heat transfer fluid in the distribution channel.
  • the dimensions of the cavity of slowdown can be adapted according to the heat flow that one wishes to reduce.
  • the slowing cavity has a perimeter, in particular in a substantially rectangular shape, when the slowing cavity is observed along an axis perpendicular to the plane defined by the placement zone opposite said cavity.
  • the rectangular perimeter of each slowing cavity is smaller from one cavity to another.
  • the slowing cavity has a height that is maximum at its junction with the distribution channel.
  • the width of the slowing cavity can also be greater than those of the distribution and branch channels, which makes it possible, where appropriate, to collect the heat from several cells.
  • the invention makes it possible to play on the height, significantly, and also on the width to widen the thermal interfaces and reach more cells, which has the consequence of requiring a higher fluid slowing.
  • the height in the slowing cavity at the junction with the branch channel is smaller than the height at its junction with the distribution channel.
  • the height of the slowing cavity changes to a different height due to the presence of a side of the distribution channel.
  • the height in the slowing cavity decreases, in particular by one or more steps.
  • the bearings comprise:
  • the second step having a height, the second step being defined between and the junction of the branch channel and the slowing cavity.
  • the height of the slowing cavity is defined along the axis perpendicular to the plane defined by the placement zone opposite said cavity.
  • the slowing cavity is formed locally by a recess in one of the plates forming the device, in particular the plate lower so that at this recess, the height of the slowing cavity measured along the axis perpendicular to the plane defined by the placement zone opposite the slowing cavity is reduced compared to the height of the first level defined between the junction of the distribution channel with the slowing cavity.
  • the slowing cavity has dimensions arranged to be opposite at least two placement zones, preferably at least three placement zones.
  • the slowing cavities have contours of different shapes relative to each other.
  • the device comprises at least two placement zones forming a row of placement zones.
  • the device comprises rows of placement areas which are parallel to each other. Each row comprises a plurality of placement areas.
  • the rows of placement zones are arranged perpendicularly along an axis defined relative to the greatest length of the distribution channel.
  • the device comprises a row of placement zones along the distribution channel.
  • the device comprises a row of placement zones along the discharge channel.
  • the invention thus also relates to a thermal regulation device for components whose operation is sensitive to temperature, these components being in particular intended for energy storage and possibly being battery cells, in particular for vehicles, said device comprising:
  • the collection zones each have a cross section which increases or remains constant when moving from one collection zone to the next in the direction of heat transfer fluid flow, and for at least two consecutive collection zones, the downstream collection zone has a larger cross section than that of the upstream collection zone.
  • the collection zones have a cross-section which increases, by increasing the height, as one approaches the outlet, it is possible to maintain a constant exchange coefficient along the flow. To this end, the pressure loss is locally increased. In this case, the pressure gradient increases along the discharge channel.
  • the main factor contributing to the pressure difference is the average fluid velocity, which is proportional to the flow rate.
  • the section must be increased in the same ratio to remain at iso-velocity.
  • each placement zone faces the heat transfer fluid evacuation channel so that a component placed in this placement zone can exchange heat with heat transfer fluid.
  • the placement areas are substantially planar.
  • the cross-section of these collection zones has a height which increases or remains constant when moving from one collection zone to the next in the direction of flow of the heat transfer fluid, and for at least two consecutive collection zones, the downstream collection zone has a height greater than that of the upstream collection zone, the height being a dimension measured along an axis perpendicular to the location plane.
  • At least two consecutive collection zones are spaced apart by a section of the discharge channel having a predetermined length.
  • the section of the discharge channel is free of disturbing elements.
  • the height between each collection zone increases by a predetermined factor.
  • the heat transfer fluid is glycolated water.
  • At least one of the collection zones comprises at least one disturbance element.
  • At least one of the collection zones is free of any disturbing element.
  • At least one of the collection zones comprises a group of disturbance elements comprising at least two disturbance elements.
  • At least two of the collection zones each comprise a group of disturbance elements comprising at least two disturbance elements.
  • the dimensions of the disturbance elements of the groups of disturbance elements are chosen so that the disturbances in the heat transfer fluid due to these disturbance elements are less and less strong from one group of disturbance elements to another depending on the direction of flow of heat transfer fluid.
  • the shape of the disturbance elements of the groups of disturbance elements is chosen so that the disturbances in the heat transfer fluid due to these disturbance elements are less and less strong from one group of disturbance elements to another depending on the direction of flow of the heat transfer fluid.
  • the number of disturbance elements of the groups of disturbance elements is chosen so that the disturbances in the heat transfer fluid due to these disturbance elements are less and less strong from one group of disturbance elements to another depending on the direction of flow of the heat transfer fluid.
  • the dimensions, shape, and/or number of disturbance elements of the groups of disturbance elements are chosen so that the disturbances in the heat transfer fluid due to these disturbance elements are less and less strong from one group of disturbance elements to another depending on the direction of flow of the heat transfer fluid.
  • the disturbance elements of a group of disturbance elements have the same shape among themselves.
  • the disturbance elements of a group of disturbance elements have different shapes from each other.
  • the disturbance elements of a group of disturbance elements have the same dimensions between them.
  • the disturbance elements of a group of disturbance elements have different dimensions between them.
  • the disturbance element is dome-shaped, in particular with an elongated base or a circular base.
  • the disturbance element may have any other shape, for example a prism or pyramid or other
  • these disturbance elements are arranged in an aligned manner, or alternately on either side of a line.
  • At least some of the disturbance elements may be arranged in the form of chevron patterns.
  • a herringbone pattern causes a concentration of the flow before restriction of the section while a disturbance element in the shape of a round dome only intervenes on the section.
  • a smooth channel aims for the least disturbance and therefore the least aggressiveness.
  • a herringbone pattern is more aggressive than an elongated dome-shaped disturbance element, which is itself more aggressive than a round dome-shaped disturbance element, which is itself more aggressive than a smooth channel.
  • the disturbance elements or the patterns formed by the disturbance elements are of a different nature, in particular are less and less aggressive as one approaches the outlet.
  • the dome-shaped disturbance elements are placed closer to the outlet than the herringbones.
  • the group of disturbance elements comprises at least one pair of disturbance elements formed by a first disturbance element and a second disturbance element, said first and second disturbance elements extending respectively between a first base and a first crest and between a second base and a second crest, said first crest having an elongated shape along a first straight line and said second crest having an elongated shape along a second straight line, said first straight line intersecting said second crest, and a third straight line parallel to the general direction of flow of the heat transfer fluid, said third straight line passing through the center of the first base intersects the second base.
  • the first and second disruption elements are dome-shaped, in particular each disruption element having an elongated base.
  • These disruption elements advantageously form a chicane with two closely spaced changes of direction, and the spacing between these two disruption elements in the pair is smaller than the spacing between two such pairs. The closer these disruption elements in the same pair are, the more pronounced the chicane effect will be and therefore the more aggressive said pair will be.
  • the aggressiveness of such a pair of disruption elements is less strong than for the chevron pattern but stronger than for the individual round or elongated dome pattern.
  • the intersection between the first straight line and the third straight line forms an angle A, which is between 20° and 60°, in particular between 30° and 50°.
  • the intersection between the second straight line and the third straight line forms an angle B, which is between 45° and 85°, in particular between 55° and 75°.
  • the angles A and B are chosen so as to form a two-part chevron.
  • the height of the disturbance element is between 10 to 50% of the height of the evacuation channel, preferably between 20 to 40% of the height of the evacuation channel.
  • the invention also relates to a thermal regulation device for components whose operation is sensitive to temperature, these components being in particular intended for energy storage and possibly being battery cells, in particular for vehicles, said device comprising:
  • a heat transfer fluid circulation branch comprising a branch channel having an intermediate section located between an upstream section and a downstream section, these upstream and downstream sections passing opposite at least one internal component placement zone;
  • this component end placement area being at least partially in thermal contact with: o the intermediate section of the channel in the heat transfer fluid circulation branch; and o the discharge channel; such that a component placed in this component end placement area can exchange heat with heat transfer fluid circulating: o in the intermediate section of the heat transfer fluid circulation branch; and o in the discharge channel; and the intermediate section of the channel in the fluid circulation branch comprises at least one heat transfer fluid flow disturbance element.
  • inner placement zone means an area which is remote from the discharge channel, namely that this inner zone is cooled by the branch and not by the discharge channel. Where the placement zones form a row, two “end placement zones” may be provided at the two opposite ends of the row, while the “inner placement zone” is located between these two end placement zones.
  • the intermediate section forms a bend in the canal, in particular a 180° bend in the canal.
  • the downstream section continues to another 180° channel bend, then the channel ends with a terminal section which includes disturbance elements.
  • the bend formed by the intermediate section has a U shape.
  • the upstream and downstream sections are straight.
  • the channel in the circulation branch has an additional turn such that the fluid flow in the circulation branch completes at least two turns.
  • the "extra bend” is located at one end of the branch opposite the bend formed by the intermediate section.
  • the canal thus has, for example, a general serpentine shape.
  • the end placement zone is opposite the discharge channel. [129] According to one aspect of the invention, the end placement zone is at least partially opposite the intermediate section.
  • the area of the portion of the end placement zone, in particular in the form of a strip, which is opposite the intermediate section represents 1% to 20%, preferably 1% to 10%, of the total area of the end placement zone.
  • This strip is at least 2 times, or 4 times, or 5 times, or 10 times smaller than the total area of the end placement zone.
  • the channel of the heat transfer fluid circulation branch comprises a terminal section at the junction with a collection zone of the evacuation channel, and this terminal section comprises at least one fluid flow disturbance element.
  • This terminal section optionally comprises a fluid flow constriction. This constriction makes it possible to adapt the flow rate of fluid circulating in the branch.
  • the constriction is preferably achieved by a reduction of the section by a narrowing or by a deformation of two walls facing each other.
  • the constriction differs in particular from the disturbance element which can be achieved from a narrowing by the deformation of a single wall.
  • the terminal section with fluid flow disturbance elements extends over at least one third, or at least one half of the length of the branch.
  • the end placement zone is opposite both the intermediate section, the terminal section and the collection zone of the evacuation channel.
  • the collection zone is a portion of the discharge channel.
  • the discharge channel is smooth, i.e. free of disturbing elements, outside the collection zone.
  • the channel in the branch is smooth, i.e. free of disturbing elements, apart from the intermediate section and the terminal section.
  • the intermediate section comprises a plurality of disturbance elements, in particular in the shape of a dome, in particular with an elongated base.
  • the intermediate section comprises more disturbance elements than the upstream and downstream sections.
  • the invention also relates to a module comprising:
  • a plurality of components placed on the placement areas of the thermal regulation device at least one of these placement areas being opposite at least one of: o the heat transfer fluid distribution channel o the heat transfer fluid slowing cavity; o the heat transfer fluid evacuation channel.
  • Figure 1 is a schematic bottom view, in perspective, of a module comprising a thermal regulation device according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic top view, in perspective, of the thermal regulation device according to the invention.
  • FIG. 3 is a schematic and partial top view of the thermal regulation device according to the invention.
  • Figure 4 is a cross-sectional view of the module along axis A-A of Figure 3,
  • Figure 5 is a cross-sectional view of the module along axis B-B of Figure 3,
  • FIG. 6 Figure 6 is a cross-sectional view of the module along the CC axis of Figure 3
  • Figure 7 is a cross-sectional view of the module along the DD axis of Figure 3
  • Figure 8 is a schematic and partial top view of the device, at a collection area remote from the heat transfer fluid outlet of the device,
  • Figure 9 is a cross-sectional view of the module at the collection area remote from the heat transfer fluid outlet of the device.
  • Figure 10 is a cross-sectional view of the module at the collection area near the heat transfer fluid outlet of the device.
  • the z-axis is defined as an axis perpendicular to the plane defined by the placement area.
  • the x and y axes are perpendicular to the z-axis so as to form an xyz trihedron.
  • the x-axis is, for example, the main extension axis of the distribution channel or the discharge channel.
  • the x-axis is parallel to the longest rectilinear portion of the distribution channel or the discharge channel.
  • An example of a dimension measured along this x-axis is the width of the retarder cavity.
  • the retarder cavities may have the same width between them.
  • the y axis is, for example, an axis parallel to the branches extending perpendicular to the main extension axis.
  • upstream refers to the side of the device from which the heat transfer fluid is admitted into the device, or to the position of the heat transfer fluid before reaching the “downstream” position.
  • upstream will be used to refer to the relative position of the heat transfer fluid closer to a heat transfer fluid inlet or the heat transfer fluid distribution channel.
  • downstream refers to the position of the heat transfer fluid after reaching the “upstream” position.
  • the term "collection area height” means the maximum height measured in a single collection area. This height is measured along an axis perpendicular to the plane of the placement area to receive a component, between smooth walls of the collection area facing each other. This height is measured in particular at locations in the collection area which are free of any disturbing element.
  • two areas are said to be “facing” when these areas overlap when observed along an axis perpendicular to these areas.
  • Figure 1 shows a module 2 comprising a thermal regulation device 4 for components 6 whose operation is sensitive to temperature, these components 6 being intended in particular for energy storage and possibly being battery cells 6, in particular for vehicles.
  • said device 4 comprises:
  • heat transfer fluid circulation branches 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114 having substantially the same width between them and parallel to each other in which heat transfer fluid is distributed from the distribution channel 8,
  • each comprising a plurality of placement zones 200 for receiving the components 6, said rows being arranged along an axis y and parallel to each other, these placement zones 200 being opposite the heat transfer fluid slowing cavities 10, 12, 14, 16 so that the components 6 placed in these placement zones 200 can exchange heat with the heat transfer fluid.
  • Each branch 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114 comprises a flat plate 21 comprising a plurality of placement areas 200 for receiving the components 6.
  • the eight rows of placement areas 18 are formed on these flat plates 21.
  • the device 4 further comprises a heat transfer fluid discharge channel 30.
  • the discharge channel 30 is connected to a heat transfer fluid outlet 32.
  • the placement zones 200 include the interior placement zones and end placement zones 202, 204.
  • the “inner placement zone” 202 means an area which is distant from the evacuation channel 30, namely that this inner zone 202 is cooled by the branches 102, 104, 106, 108, 110, 112 and not by the exhaust channel 30.
  • the placement zones 202, 204 form a row, two “end placement zones” 204 may be provided at the two opposite ends of the row, while the “inner placement zone” 202 is located between these two end placement zones 204.
  • the distribution and evacuation channels 8, 30 each having a general L shape, are mirror symmetrical to each other so that the heat transfer fluid inlet 9 and the heat transfer fluid outlet 32 are symmetrical to each other.
  • the end placement zones 204 are respectively located on the longest straight portion of the distribution channel 8 and on the longest straight portion of the evacuation channel 30.
  • the heat transfer fluid circulation branches 100, 102, 104, 106 furthest upstream in the direction of flow in the distribution channel 8 are connected to the slowing-down cavities 10, 12, 14, 16 so that heat transfer fluid having passed through the slowing-down cavities 10, 12, 14, 16 is distributed in the heat transfer fluid circulation branches 100, 102, 104, 106 which open into the heat transfer fluid discharge channel 30.
  • the other heat transfer fluid circulation branches 108, 110, 112, 114 are not connected to the distribution channel 8 by a circulation cavity.
  • the slowing-down cavities 10, 12, 14, 16 have a first fluid passage section S1 which is both larger than a second passage section S2 of the distribution channel 8 at an upstream junction 22 with the slowing-down cavities 10, 12, 14, 16 and a third passage section S3 of the distribution channel 8 at a downstream junction 24 with the slowing-down cavities 10, 12, 14, 16.
  • the heat transfer fluid passing through the slowing down cavities 10, 12, 14, 16 is slowed down.
  • the reduction in the speed of the heat transfer fluid reduces the heat exchange in particular compared to the case where the heat transfer fluid would not be slowed down in the absence of such slowing down cavities 10, 12, 14, 16.
  • the heat transfer fluid circulation branches 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114 connect to the distribution channel 40 with a regular pitch between the heat transfer fluid circulation branches 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, said regular pitch being substantially equal to the width of the circulation branch 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114 measured along the x axis.
  • branches 100, 102, 104, 106 and slowing down cavities 10, 12, 14, 16 are spaced apart with the regular pitch.
  • each heat transfer fluid circulation branch 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114 comprises a serpentine-shaped branch channel 40.
  • the branch channel 40 has a passage section S4 connecting to the heat transfer fluid discharge channel 40.
  • the slowing cavities 10, 12, 14, 16 each have a junction 25 with the circulation branches 100, 102, 104, 106 different from the upstream and downstream junctions 22, 24.
  • the junction 25 connects to the branch channel 40 having the passage section S4.
  • the thermal regulation device 4 comprises two plates 50, 52, namely an upper plate 50 and a lower plate 52.
  • These plates 50, 52 comprise reliefs, in particular produced by stamping. These reliefs can form, for example, the distribution channel 8, the slowing cavities 10, 12, 14, 16 and the heat transfer fluid circulation branches 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114 as well as the heat transfer fluid evacuation channel 30.
  • the upper plate 50 faces the components 6 and has a plurality of placement areas 200.
  • the lower plate 52 is defined as the state of the plate whose face opposes that of the upper plate 50.
  • the two plates 50, 52 can be welded or stamped so as to form the thermal regulation device 4.
  • the eight heat transfer fluid circulation branches 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114 comprise four pairs of branches connected to each other by four crosspieces 60 in the form of a rectilinear strip and having a width substantially equal to the width of each circulation branch 100, 102, 104, 106, 108, 110, 1 12, 114, and arranged perpendicular to each circulation branch 100, 102, 104, 106, 108, 1 10, 112, 114.
  • These eight branches 100, 102, 104, 106, 108, 110, 1 12, 1 14 are connected to each other by the crosspieces 60 only inside each pair of branches.
  • An opening 70 having a substantially rectangular perimeter is formed between the two successive crosspieces 60.
  • the slowing cavities 10, 12, 14, 16 have dimensions which decrease from one circulation branch 100, 102, 104, 106 to the other in the direction of flow of heat transfer fluid in the distribution channel 8.
  • the volume of the cavities 10, 12, 14, 16 decreases from one branch 100, 102, 104, 106 to the other in the direction of flow of heat transfer fluid in the distribution channel 8.
  • the dimensions of the slowing down cavities 10, 12, 14, 16 can be adapted according to the heat flow that it is desired to reduce.
  • the first slowing cavity 100 has dimensions arranged to be opposite three placement zones 200.
  • the second slowing cavity 102 has dimensions arranged to be opposite between two and three placement zones 200.
  • the third slowing cavity 104 has dimensions arranged to be opposite two placement zones 200.
  • the fourth slowing cavity 106 has dimensions arranged to be opposite one and a half placement zones 200.
  • the distribution and evacuation channels 9, 30 each comprise a flat part 80 bordered on each side by a flank 82.
  • the slowing down cavities 10, 12, 14, 16 have a substantially rectangular shaped perimeter, when the slowing down cavities are observed along the z axis.
  • the first slowing cavity 10 is taken as an example. However, the characteristics of the first slowing cavity 10 are also valid for the other slowing cavities 12, 14, 16. [201] As illustrated in Figures 5 and 7, the slowing cavity 10 has a height hd which is maximum at its junction 22, 24 with the distribution channel 8. The height in the slowing cavities hb at the junction with the branch channel 40 is smaller than the height hd at its junction with the distribution channel 8.
  • the first step 84 having a height hintl is defined between the junction of the distribution channel 8 with the slowing down cavities 10, 12, 14, 16 and the second step 86 having a height hint2 is defined between and the junction of the branch channel 40 and the slowing down cavities 10, 12, 14, 16.
  • the slowing-down cavities 10, 12, 14, 16 are formed locally by recesses 90 of one of the plates forming the device 4, in particular of the lower plate 52, so that at the level of these recesses 90, the height hc of the slowing-down cavities 10, 12, 14, 16 measured along the z axis are reduced relative to the height hint of the first level 84 defined between the junction of the distribution channel 8 with the slowing-down cavities 10, 12, 14, 16.
  • the heights hd, hb, hc, hintl, hint2 are defined along the z axis.
  • the thermal regulation device 4 comprises:
  • the seven heat transfer fluid circulation branches 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112 each comprising the branch channel 40 having an intermediate section 120 located between an upstream section 130 and a downstream section 140 which are rectilinear, these upstream and downstream sections 130, 140 passing opposite at least one internal component placement zone 202;
  • this component end placement area 204 being at least partially in thermal contact with: o the intermediate section 120 of the channel 40 in the heat transfer fluid circulation branches 102, 104, 106, 108, 110, 112; and o the evacuation channel 30; such that a component 6 placed in this component end placement area 204 can exchange heat with circulating heat transfer fluid: o in the intermediate section 120 of the heat transfer fluid circulation branches 102, 104, 106, 108, 1 10, 1 12; and o in the discharge channel 30; and the intermediate section of the channel 120 in the fluid circulation branches 102, 104, 106, 108, 1 10, 112 comprises heat transfer fluid flow disturbance elements 150 in the form of an elongated base dome.
  • the end placement zone 204 faces the discharge channel 30 and is at least partially faces the intermediate section 120.
  • the intermediate section 120 forms a 180° bend in the canal with a U shape.
  • the downstream section 140 extends to another 180° channel bend, then the channel 40 ends with a terminal section 160 which includes disturbance elements 152.
  • the channel 40 has an additional bend 170 located at one end of the branches 102, 104, 106, 108, 110, 112, opposite the bend formed by the intermediate section 120 so that the flow of fluid in the circulation branches 102, 104, 106, 108, 110, 112 completes two bends.
  • the area of the portion of the end placement zone 204 in the form of a strip 206 which faces the intermediate section represents 1% to 20%, preferably 1% to 10%, of the total area of the end placement zone 204. This strip 206 is at least 10 times smaller than the total area of the end placement zone.
  • the terminal section 160 is in junction with a collection zone of the evacuation channel 180 which is a portion of the evacuation channel 30, and this terminal section 160 comprises fluid flow disturbance elements 154.
  • the terminal section 160 with fluid flow disturbance elements 154 extends over at least half the length of the branch 1.
  • the end placement zone 204 is opposite both the intermediate section 120, the terminal section 160 and the collection zone 180 of the evacuation channel 30.
  • the discharge channel 30 is smooth, i.e. free of disturbing elements 154, outside the collection zone 160.
  • the channel 40 in the branches 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112 is smooth, namely free of disturbance elements 152, apart from the intermediate section 120 and the terminal section 160.
  • the device 4 comprises:
  • the collection zones 180 each have a cross-section St which increases or remains constant when moving from one collection zone 180 to the next in the direction of heat transfer fluid flow, and for at least two consecutive collection zones 180, the downstream collection zone has a larger cross-section St than that of the upstream collection zone.
  • the collection zones 180 have a cross-section which increases, by increasing the height, as one approaches the outlet, it is possible to maintain a constant exchange coefficient along the flow. To this end, the pressure loss is locally increased. In this case, the pressure gradient increases along the discharge channel 30.
  • the main factor contributing to the pressure difference is the average fluid velocity, which is proportional to the flow rate.
  • the section St must be increased in the same ratio to remain at iso-velocity.
  • the cross sections Sc of the collection zones 180 corresponding respectively to the branches 112 and 102 respectively have a height hu and a height hd.
  • the height of the collection zone 180 increases when moving from a collection zone 180 upstream of the branch 112 to the collection zone 180 downstream of the branch 102 in the direction of flow of the heat transfer fluid.
  • the collection zone 180 downstream of the branch 102 has a height hd greater than the height hu of the collection zone 180 upstream, the heights hd and hu being dimensions measured along the z axis.
  • the width of the collection zone 180 measured along the x axis is substantially equal to the dimension of the branches measured along the same x axis.
  • the two consecutive collection zones 180 are spaced apart by a section of the discharge channel 182 having a predetermined length. Each section of the discharge channel 182 is free of disturbance elements 154.
  • each collection zone 180 increases by a predetermined factor. For example, following the direction of flow, each time a channel adds its flow into the collection zone, then the next passage section increases by a predetermined value, for example by 1 mm in height.
  • the collection zones 180 have between four and six disturbance elements 154.
  • These disturbance elements 154 are dome-shaped with an elongated base or with a circular base. These disturbance elements 154 may have any other shape, for example a prism or pyramid or other.
  • These disturbance elements 154 can be arranged in different ways depending on the disturbances that one wishes to generate. [233] For example, these disturbance elements 154 are arranged in an aligned manner, or alternately on either side of a line.
  • the height of the disturbance elements 154 measured along the z axis is between 10 to 50% of the height of the discharge channel.
  • the collection zone 180 receiving the heat transfer fluid coming from the first slowing down cavity 10 is free of any disturbing element.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif de régulation thermique (4) pour des composants (6) dont le fonctionnement est sensible à la température, ledit dispositif (4) comprenant : - un canal d'évacuation de fluide caloporteur (30); - au moins deux zones de placement (204) chacune agencée pour recevoir ledit composant, chaque zone de placement (204) étant en contact thermique avec le canal d'évacuation de fluide caloporteur (30) de sorte qu'un composant (6) placé dans cette zone de placement (204) puisse échanger thermiquement avec du fluide caloporteur circulant dans le canal d'évacuation de fluide caloporteur (30).

Description

DESCRIPTION
Titre : DISPOSITIF DE REGULATION THERMIQUE POUR DES COMPOSANTS
[1 ] La présente invention concerne un dispositif de régulation thermique pour des composants. La présente concerne un module comprenant un tel dispositif de régulation thermique pour des composants.
[2] La présente invention concerne en outre un procédé d’assemblage d’un tel dispositif de régulation thermique.
[3] Il est connu de nos jours d’équiper des véhicules électriques, thermiques ou hybrides de composants de stockage d’énergie électrique permettant une alimentation électrique des différents éléments du véhicule. Ces composants de stockage d’énergie électrique sont généralement composés de cellules de stockage d’énergie électrique positionnées dans un pack-batterie.
[4] Les constructeurs automobiles cherchent aujourd’hui à fournir des véhicules électriques ou hybrides plus puissants, et dont l’autonomie électrique est augmentée. Pour cela, de plus en plus de packs-batterie, et/ou des packs-batterie de plus en plus grand, sont installés sur ces véhicules électriques ou hybrides. Il est connu d’installer l’ensemble ou au moins une partie de ces packs-batterie au niveau du plancher du véhicule, sensiblement sur toute la largeur du véhicule.
[5] On comprend que, lors du fonctionnement du véhicule, les packs-batterie peuvent dégager une quantité de chaleur importante et dès lors être soumis à des hausses de température pouvant provoquer dans certains cas leur endommagement, voire leur destruction. En conséquence, leur refroidissement est essentiel afin de les maintenir en bon état et d’assurer ainsi la fiabilité, l’autonomie et la performance du véhicule. Par ailleurs, le fonctionnement des packs-batterie peut être moins efficace en cas de basses températures, les composants électriques ou électroniques équipant ces packs-batterie ayant alors besoin d’un temps de montée en température avant de fonctionner à plein rendement.
[6] Pour ce faire, un ou plusieurs dispositifs de régulation thermique destinés à réguler la température des packs-batterie sont mis en oeuvre pour assurer les fonctions de chauffage et/ou de refroidissement des composants électriques ou électroniques à l’intérieur de ces packs-batteries et ainsi optimiser le fonctionnement des différents composants.
[7] Ces dispositifs de régulation thermique sont généralement parcourus par un fluide caloporteur qui peut selon les besoins soit absorber la chaleur émise par chaque pack- batterie afin de le refroidir soit apporter de la chaleur si la température du pack-batterie est insuffisante pour son bon fonctionnement.
[8] La température du fluide caloporteur parcourant le dispositif de régulation thermique évolue lorsque le fluide caloporteur est en contact thermique avec lesdits composants.
[9] Le fluide caloporteur, lorsqu’il arrive avec une température basse en vue de refroidir les composants, a tendance à refroidir davantage les premiers composants qu’il rencontre par rapport au reste de composants en aval, car le fluide caloporteur n’a pas eu le temps d’être chauffé par les composants.
[10] Le déséquilibre de température créé entre les premiers composants et le reste des composants en aval est susceptible d'entraîner un fonctionnement non-optimal des composants dont le fonctionnement est sensible à la température.
[1 1] La présente invention vise à surmonter cet inconvénient, et notamment à éviter un déséquilibre en termes de température pour les premiers composants par rapport au reste de composants en aval.
[12] L’invention a ainsi pour objet un dispositif de régulation thermique pour des composants dont le fonctionnement est sensible à la température, ces composants étant notamment destinés au stockage d’énergie et pouvant être des cellules de batterie, notamment pour véhicule, ledit dispositif comprenant :
- un canal de distribution de fluide caloporteur ;
- une cavité de ralentissement de fluide caloporteur que traverse le canal de distribution, la cavité de ralentissement présentant une première section de passage de fluide qui est à la fois plus grande qu’une deuxième section de passage du canal de distribution à une jonction amont avec la cavité de ralentissement, et une troisième section de passage du canal de distribution à une jonction aval avec la cavité de ralentissement,
- une branche de circulation de fluide caloporteur dans laquelle est distribué du fluide caloporteur provenant du canal de distribution, et
- au moins une zone de placement pour recevoir ledit composant, cette zone de placement étant en vis-à-vis de la cavité de ralentissement de fluide caloporteur de sorte qu’un composant placé dans cette zone de placement puisse échanger thermiquement avec du fluide caloporteur.
[13] On dit que deux zones sont en « vis-à-vis » lorsque ces zones se chevauchent quand elles sont observées suivant un axe perpendiculaire à ces zones. [14] Grâce à l’invention, le fluide caloporteur traversant la cavité de ralentissement est ralenti. La réduction de la vitesse de fluide caloporteur diminue l’échange thermique notamment par rapport au cas où le fluide caloporteur ne serait pas ralenti en l’absence d’une telle cavité de ralentissement.
[15] Ceci a pour effet de moins refroidir le composant situé sur la zone de placement en vis-à-vis de la cavité de ralentissement par rapport au cas où une telle cavité de ralentissement est absente, lorsque le fluide caloporteur arrive avec une température basse. De cette manière, on évite le sur-refroidissement du composant par le fluide caloporteur provenant du canal de distribution.
[16] Ainsi, le déséquilibre de température entre les premiers composants rencontrés par le fluide caloporteur et le reste des composants en aval est réduit. Par conséquent, l’ensemble des composants peut avoir un fonctionnement optimal du fait d’une plus grande homogénéité de température entre les composants.
[17] Ainsi, il est possible d’utiliser le canal de distribution pour refroidir des composants posés dessus. On peut ainsi disposer un plus grand nombre de composants au global, sur le dispositif de régulation thermique. Cela augmente la capacité de stockage d'énergie des composants pour une taille de dispositif de régulation thermique donnée, et ainsi augmente l'autonomie d'un véhicule alimenté par cette énergie.
[18] Avantageusement, l’invention permet de réduire le déséquilibre de température tout en favorisant la réduction de la perte de charge par rapport à un canal sans cavité de ralentissement.
[19] Par ailleurs, dans les applications de type pack batterie, il y a habituellement une forte contrainte de hauteur totale disponible (ou encombrement vertical disponible), ce qui peut donner une limitation de hauteur de canal. Un des aspects de l’invention permet d'augmenter la section de passage du canal de distribution, sans accroître la hauteur. Cela permet de favoriser la vitesse du fluide et le transfert de chaleur venant des cellules car plus la section de passage du canal de distribution augmente, plus le nombre de cellule en contact peut augmenter.
[20] Selon l’un des aspects de l’invention, la branche de circulation de fluide caloporteur se raccorde sur la cavité de ralentissement de sorte que du fluide caloporteur ayant traversé la cavité de ralentissement soit distribué dans la branche de circulation de fluide caloporteur.
[21] Selon l’un des aspects de l’invention, le dispositif comporte un canal d’évacuation de fluide caloporteur. [22] Selon l’un des aspects de l’invention, la branche de circulation débouche sur le canal d’évacuation de fluide caloporteur.
[23] Selon l’un des aspects de l’invention, la branche de circulation de fluide caloporteur comporte au moins un canal de branche se raccordant au canal d’évacuation de fluide caloporteur.
[24] Selon l’un des aspects de l’invention, la branche de circulation comporte au moins un canal de branche de forme rectiligne se raccordant au canal d’évacuation de fluide caloporteur.
[25] Selon l’un des aspects de l’invention, la branche de circulation comporte au moins un canal de branche en forme de serpentin se raccordant au canal d’évacuation de fluide caloporteur.
[26] Selon l’un des aspects de l’invention, la branche de circulation comporte au moins deux canaux de branche de forme rectiligne, chaque canal de branche se raccordant au canal d’évacuation de fluide caloporteur.
[27] Selon l’un des aspects de l’invention, le canal de branche se raccorde au canal d’évacuation de fluide caloporteur.
[28] Selon l’un des aspects de l’invention, le dispositif de régulation thermique comporte deux plaques, à savoir une plaque supérieure et une plaque inférieure.
[29] Selon l’un des aspects de l’invention, l’une au moins de ces plaques comprend des reliefs, notamment réalisés par emboutissage. Ces reliefs peuvent former, par exemple le canal de distribution, la cavité de ralentissement et la branche de circulation de fluide caloporteur ainsi que le canal d’évacuation de fluide caloporteur.
[30] Selon l’un des aspects de l’invention, l’une des plaques fait face aux composants. Cette plaque est définie comme étant la plaque supérieure et comporte au moins une zone de placement. L’autre des plaques dont la face s’oppose à celle de la plaque supérieure est définie comme étant la plaque inférieure.
[31] Selon l’un des aspects de l’invention, le dispositif comporte deux plaques, à savoir une plaque supérieure et une plaque inférieure, la plaque supérieure étant la plaque faisant face aux composants et comportant la zone de placement et la plaque inférieure est l’une des plaques dont la face s’oppose à celle de la plaque supérieure.
[32] Selon l’un des aspects de l’invention, la zone de placement est située sur l’une de ces plaques du dispositif de régulation thermique. [33] Selon l’un des aspects de l’invention, chaque branche comporte un plateau, en particulier plat, comportant une pluralité de zones de placement pour recevoir des composants.
[34] Selon l’un des aspects de l’invention, le canal de distribution passe sous ce plateau.
[35] Selon l’un des aspects de l’invention, le canal d’évacuation passe sous ce plateau.
[36] Selon l’un des aspects de l’invention, le canal de distribution est relié à une entrée de fluide caloporteur.
[37] Selon l’un des aspects de l’invention, le canal d’évacuation est relié à une sortie de fluide caloporteur.
[38] Selon l’un des aspects de l’invention, le canal de distribution présente une forme générale en L.
[39] Selon l’un des aspects de l’invention, le canal d’évacuation présente une forme générale en L.
[40] Selon l’un des aspects de l’invention, les canaux de distribution et d’évacuation sont symétriques en miroir l’un de l’autre de sorte que l’entrée de fluide caloporteur et la sortie de fluide caloporteur sont symétriques l’une de l’autre.
[41] Selon l’un des aspects de l’invention, les canaux de distribution et d’évacuation comportent chacun un méplat bordé de chaque côté par un flanc.
[42] Selon l’un des aspects de l’invention, le méplat suit le chemin formé par les canaux de distribution et d’évacuation.
[43] Selon l’un des aspects de l’invention, le canal de distribution est configuré pour distribuer le fluide caloporteur dans une pluralité de branches de circulation de fluide caloporteur.
[44] Selon l’un des aspects de l’invention, ces branches de circulation de fluide caloporteur sont parallèles entre elles.
[45] Selon l’un des aspects de l’invention, ces branches de circulation de fluide caloporteur se raccordent au canal de distribution avec un pas entre les branches de circulation de fluide caloporteur.
[46] Ainsi, les branches et cavités de ralentissement sont espacées entre elles avec un pas.
[47] Selon l’un des aspects de l’invention, ces branches de circulation de fluide caloporteur se raccordent au canal de distribution avec un pas régulier entre les branches de circulation de fluide caloporteur.
[48] Selon l’un des aspects de l’invention, le pas régulier est sensiblement égal à la largeur de la branche de circulation. [49] Dans un mode de réalisation alternatif, ces branches de circulation de fluide caloporteur se raccordent au canal de distribution avec un pas irrégulier entre les branches de circulation de fluide caloporteur.
[50] Selon l’un des aspects de l’invention, les branches de circulation ont sensiblement la même largeur entre elles.
[51] Selon l’un des aspects de l’invention, au moins certaines des branches de circulation de fluide caloporteur les plus en amont dans le sens d’écoulement dans le canal de distribution, se raccordent chacune au canal de distribution par une cavité de ralentissement. Les autres branches de circulation de fluide caloporteur sont dépourvues de raccordement au canal de distribution par une cavité de ralentissement.
[52] Dans un mode de réalisation alternatif, toutes les branches de circulation de fluide caloporteur ont chacune une cavité de ralentissement.
[53] Selon l’un des aspects de l’invention, les branches de circulation sont reliées entre elles par au moins une traverse, notamment une traverse en forme d’une bande rectiligne.
[54] Selon l’un des aspects de l’invention, les branches de circulation comportent au moins une paire de branches reliées entre elles par au moins une traverse, notamment en forme d’une bande rectiligne.
[55] Selon l’un des aspects de l’invention, les deux branches sont reliées entre elles par la traverse seulement à l'intérieur de la paire de branches.
[56] Selon l’un des aspects de l’invention, la traverse est agencée perpendiculairement à chaque branche de circulation.
[57] Selon l’un des aspects de l’invention, la traverse a une largeur sensiblement égale à la largeur de la branche de circulation.
[58] Selon l’un des aspects de l’invention, un ajour est formé entre les deux traverses successives.
[59] Selon l’un des aspects de l’invention, l’ajour a un pourtour sensiblement rectangulaire.
[60] Selon l’un des aspects de l’invention, la cavité de ralentissement présente une jonction avec la branche de circulation différente des jonctions amont et aval.
[61] Selon l’un des aspects de l’invention, les cavités de ralentissement présentent des dimensions qui diminuent d’une branche de circulation à l’autre dans le sens d’écoulement de fluide caloporteur dans le canal de distribution.
[62] Ainsi, le volume des cavités diminue d’une branche à l’autre dans le sens d’écoulement de fluide caloporteur dans le canal de distribution. Les dimensions de la cavité de ralentissement peuvent être adaptées en fonction du flux de chaleur que l’on souhaite réduire.
[63] Selon l’un des aspects de l’invention, la cavité de ralentissement présente un pourtour, notamment en forme sensiblement rectangulaire, lorsque la cavité de ralentissement est observée suivant un axe perpendiculaire au plan défini par la zone de placement en vis-à- vis de ladite cavité.
[64] Selon l’un des aspects de l’invention, le pourtour rectangulaire de chaque cavité de ralentissement est plus petit d’une cavité à l’autre.
[65] Selon l’un des aspects de l’invention, la cavité de ralentissement présente une hauteur qui est maximale à sa jonction avec le canal de distribution. Selon l’un des aspects de l’invention, la largeur de la cavité de ralentissement peut aussi être plus importante que celles des canaux de distribution et de branche, ce qui permet, le cas échéant, de collecter la chaleur de plusieurs cellules. D’une manière générale, l’invention permet de jouer sur la hauteur, de manière importante, et également sur la largeur pour élargir les interfaces thermiques et toucher davantage de cellules, ce qui a pour conséquence de nécessiter un ralentissement de fluide plus élevé.
[66] Selon l’un des aspects de l’invention, la hauteur dans la cavité de ralentissement à la jonction avec le canal de branche est plus petite que la hauteur à sa jonction avec le canal de distribution.
[67] Selon l’un des aspects de l’invention, la hauteur de la cavité de ralentissement passe à une hauteur différente du fait de la présence d’un flanc du canal de distribution.
[68] Selon l’un des aspects de l’invention, entre la jonction du canal de distribution avec la cavité de ralentissement et la jonction du canal de branche et la cavité de ralentissement, la hauteur dans la cavité de ralentissement diminue, notamment par un ou plusieurs paliers.
[69] Selon l’un des aspects de l’invention, les paliers comprennent :
- un premier palier ayant une hauteur, le premier palier étant défini entre la jonction du canal de distribution avec la cavité de ralentissement ; et
- un deuxième palier ayant une hauteur, le deuxième palier étant défini entre et la jonction du canal de branche et la cavité de ralentissement.
[70] Selon l’un des aspects de l’invention, la hauteur de la cavité de ralentissement est définie suivant l’axe perpendiculaire au plan défini par la zone de placement en vis-à-vis avec ladite cavité.
[71] Selon l’un des aspects de l’invention, la cavité de ralentissement est formée localement par un renfoncement de l’une des plaques formant le dispositif, notamment de la plaque inférieure de sorte qu’au niveau de ce renfoncement, la hauteur de la cavité de ralentissement mesurée selon l’axe perpendiculaire au plan défini par la zone de placement en vis-à-vis avec la cavité de ralentissement est réduite par rapport à la hauteur du premier palier défini entre la jonction du canal de distribution avec la cavité de ralentissement.
[72] Selon l’un des aspects de l’invention, la cavité de ralentissement a des dimensions agencées pour être en vis-à-vis d’au moins deux zones de placement, de préférence d’au moins trois zones de placement.
[73] Selon l’un des aspects de l’invention, les cavités de ralentissement présentent des pourtours de forme différente les unes par rapport aux autres.
[74] Selon l’un des aspects de l’invention, le dispositif comporte au moins deux zones de placement formant une rangée de zones de placement.
[75] Selon l’un des aspects de l’invention, le dispositif comporte des rangées de zones de placement qui sont parallèles entre elles. Chaque rangée comporte une pluralité de zones de placement.
[76] Selon l’un des aspects de l’invention, les rangées de zones de placement sont agencées perpendiculairement suivant un axe défini par rapport à la plus grande longueur du canal de distribution.
[77] Selon l’un des aspects de l’invention, le dispositif comporte une rangée de zones de placement le long du canal de distribution.
[78] Selon l’un des aspects de l’invention, le dispositif comporte une rangée de zones de placement le long du canal d’évacuation.
[79] Par ailleurs, deux tendances actuelles sont observées pour optimiser l’échange thermique entre le fluide caloporteur et les composants. Suivant la première tendance, on cherche à optimiser le coefficient de transfert de chaleur en fonction de l’évolution de la différence de température entre les canaux de circulation de fluide caloporteur du dispositif de régulation thermique. Suivant la deuxième tendance, on cherche à réduire les différences de pression entre les différents canaux de circulation de fluide caloporteur. Toutefois, on constate que la conception basée sur la réduction de la différence de température entre les canaux se fait au détriment de l’augmentation des différences de pression entre les canaux, et vice versa. D’une part, l'application de la conception basée sur la réduction de la différence de pression entraîne l’échange de chaleur très faible vers la sortie de fluide caloporteur. D’autre part, l'application de la conception basée sur l’optimisation de coefficient de transfert de chaleur se traduira par une grande différence de pression entre les canaux. La présente invention vise à surmonter ces inconvénients, et notamment à optimiser le coefficient de transfert de chaleur d’échange thermique tout en minimisant la différence de pression entre les canaux de fluide caloporteur
[80] L’invention porte ainsi également sur un dispositif de régulation thermique pour des composants dont le fonctionnement est sensible à la température, ces composants étant notamment destinés au stockage d’énergie et pouvant être des cellules de batterie, notamment pour véhicule, ledit dispositif comprenant :
- un canal d’évacuation de fluide caloporteur ;
- au moins deux branches de circulation de fluide caloporteur qui débouchent chacune dans une zone de collecte du canal d’évacuation de sorte que du fluide caloporteur ayant circulé dans les branches soit évacué par le canal d’évacuation de fluide caloporteur, ces zones de collecte étant réparties le long du canal d’évacuation, et
- au moins deux zones de placement chacune agencée pour recevoir ledit composant, chaque zone de placement étant en contact thermique avec le canal d’évacuation de fluide caloporteur de sorte qu’un composant placé dans cette zone de placement puisse échanger thermiquement avec du fluide caloporteur circulant dans le canal d’évacuation de fluide caloporteur, les zones de collecte présentent chacune une section transversale qui augmente ou reste constante lorsque l’on passe d’une zone de collecte à la suivante dans le sens d’écoulement de fluide caloporteur, et pour au moins deux zones de collecte consécutives, la zone de collecte aval présente une section transversale plus grande que celle de la zone de collecte amont.
[81] Dans l’invention, du fait que les zones de collecte présentent une section transversale qui augmente, par l’augmentation de la hauteur, à mesure que l’on se rapproche de la sortie, il est possible de maintenir un coefficient d'échange constant le long de l'écoulement. A cet effet, la perte de charge est localement augmentée. En l'occurrence, le gradient de pression augmente le long du canal d'évacuation.
[82] Il est à noter que le principal facteur contribuant à la différence de pression est la vitesse moyenne du fluide, qui est proportionnelle au débit. Dans ce cas, la section doit être augmentée dans le même rapport pour rester à iso-vitesse.
[83] La variation de section de passage du fluide des zones de collecte permet d'adapter la vitesse du fluide qui les traverse. Ceci permet de régler, zone de collecte par zone de collecte, la capacité de refroidissement et ainsi de les équilibrer. En conséquence, les températures des cellules en vis-à-vis sont relativement homogènes.
[84] Selon l’un des aspects de l’invention, chaque zone de placement est en vis-à-vis du canal d’évacuation de fluide caloporteur de sorte qu’un composant placé dans cette zone de placement puisse échanger thermiquement avec du fluide caloporteur. [85] Selon l’un des aspects de l’invention, les zones de placement sont sensiblement planes.
[86] Selon l’un des aspects de l’invention, la section transversale de ces zones de collecte présente une hauteur qui augmente ou reste constante lorsque l’on passe d’une zone de collecte à la suite dans le sens d’écoulement de fluide caloporteur, et pour au moins deux zones de collecte consécutives, la zone de collecte aval présente une hauteur plus grande que celle de la zone de collecte amont, la hauteur étant une dimension mesurée suivant un axe perpendiculaire au plan de emplacement.
[87] Selon l’un des aspects de l’invention, au moins deux zones de collecte consécutives sont espacées entre elles par un tronçon du canal d’évacuation ayant une longueur prédéterminée.
[88] Selon l’un des aspects de l’invention, le tronçon du canal d’évacuation est dépourvu d’éléments de perturbation.
[89] Selon l’un des aspects de l’invention, la hauteur entre chaque zone de collecte augmente par un facteur prédéterminé. Notamment, après chaque connexion d'une branche de circulation, la section de la zone de collecte est augmentée de 40% à 60% de celle du canal venant de la branche de circulation. Par exemple, si la zone de collecte fait 100 mm2 en section, avant qu'un canal de la branche de circulation de 20 mm2 s'y connecte, la section de la zone de collecte, après la connexion, fait 100 + 50% x 20 = 1 10 mm2. Ceci n’est qu’un exemple possible.
[90] Il est aussi possible de prévoir par exemple, en suivant le sens de l'écoulement, qu’à chaque fois qu'un canal ajoute son débit dans la zone de collecte, alors la section de passage suivante augmente d’une valeur prédéterminée, par exemple de 1 mm en hauteur.
[91] Selon l’un des aspects de l’invention, le fluide caloporteur est de l’eau glycolée.
[92] Selon l’un des aspects de l’invention, au moins une des zones de collecte comporte au moins un élément de perturbation.
[93] Selon l’un des aspects de l’invention, au moins une des zones de collecte est dépourvue d’élément de perturbation.
[94] Selon l’un des aspects de l’invention, au moins une des zones de collecte comporte un groupe d’éléments de perturbation comprenant au moins deux éléments de perturbation.
[95] Selon l’un des aspects de l’invention, au moins deux des zones de collecte comportent chacune un groupe d’éléments de perturbation comprenant au moins deux éléments de perturbation.
[96] Selon l’un des aspects de l’invention, les dimensions des éléments de perturbation des groupes d’éléments de perturbation sont choisies de sorte que les perturbations dans le fluide caloporteur du fait de ces éléments de perturbation soient de moins en moins fortes d’un groupe d’éléments de perturbation à l’autre suivant le sens d’écoulement de fluide caloporteur.
[97] Selon l’un des aspects de l’invention, la forme des éléments de perturbation des groupes d’éléments de perturbation est choisie de sorte que les perturbations dans le fluide caloporteur du fait de ces éléments de perturbation soient de moins en moins fortes d’un groupe d’éléments de perturbation à l’autre suivant le sens d’écoulement de fluide caloporteur.
[98] Selon l’un des aspects de l’invention, le nombre des éléments de perturbation des groupes d’éléments de perturbation est choisi de sorte que les perturbations dans le fluide caloporteur du fait de ces éléments de perturbation soient de moins en moins fortes d’un groupe d’éléments de perturbation à l’autre suivant le sens d’écoulement de fluide caloporteur.
[99] Selon l’un des aspects de l’invention, les dimensions, la forme, et/ou le nombre des éléments de perturbation des groupes d’éléments de perturbation sont choisis de sorte que les perturbations dans le fluide caloporteur du fait de ces éléments de perturbation soient de moins en moins fortes d’un groupe d’éléments de perturbation à l’autre suivant le sens d’écoulement de fluide caloporteur.
[100] Selon l’un des aspects de l’invention, les éléments de perturbation d’un groupe d’éléments de perturbation ont la même forme entre eux.
[101 ] Selon l’un des aspects de l’invention, les éléments de perturbation d’un groupe d’éléments de perturbation ont les formes différentes entre eux.
[102] Selon l’un des aspects de l’invention, les éléments de perturbation d’un groupe d’éléments de perturbation ont les mêmes dimensions entre eux.
[103] Selon l’un des aspects de l’invention, les éléments de perturbation d’un groupe d’éléments de perturbation ont les dimensions différentes entre eux.
[104] Selon l’un des aspects de l’invention, l’élément de perturbation est en forme de dôme, notamment avec une base allongée ou une base circulaire. L’élément de perturbation peut présenter toute autre forme, par exemple en prisme ou pyramide ou autre
[105] Ces éléments de perturbation peuvent être disposés de différentes manières en fonction des perturbations que l’on souhaite générer.
[106] Par exemple, ces éléments de perturbation sont disposés de manière alignée, ou alternée de part et d’autre d’une ligne.
[107] Selon l’un des aspects de l’invention, certains au moins des éléments de perturbation peuvent être disposés en forme des motifs en chevron.
[108] On peut parler d’agressivité des éléments de perturbation ou des motifs formés par ces éléments de perturbation comme la capacité à créer localement les conditions de déclenchement de turbulences dans l’écoulement. Par exemple, un motif en chevron provoque une concentration du flux avant restriction de section alors qu’un élément de perturbation en forme de dôme rond n'intervient que sur la section. Enfin un canal lisse vise le moins de perturbation donc le moins d’agressivité. On peut donc dire qu’un motif en chevron est plus agressif qu’un élément de perturbation en forme de dôme allongé, qui est lui-même plus agressif qu’un élément de perturbation en forme de dôme rond, qui est lui-même plus agressif qu’un canal lisse. De préférence, les éléments de perturbation ou les motifs formés par les éléments de perturbation sont de nature différente, notamment sont de moins en moins agressifs au fur et à mesure que l’on s’approche de la sortie. Par exemple, les éléments de perturbation en forme de dôme sont placés plus près de la sortie que des chevrons.
[109] Selon l’un des aspects de l’invention, le groupe d’éléments de perturbation comprend au moins un couple d’éléments de perturbation formé d’un premier élément de perturbation et d’un deuxième élément de perturbation, lesdits premier et deuxième éléments de perturbation s’étendent respectivement entre une première base et une première crête et entre une deuxième base et une deuxième crête, ladite première crête se présentant sous une forme allongée suivant une première droite et ladite deuxième crête se présentant sous une forme allongée suivant une deuxième droite, ladite première droite coupant ladite deuxième crête, et une troisième droite parallèle au sens général d’écoulement de fluide caloporteur, ladite troisième droite passant par le centre de la première base coupe la deuxième base.
[110] Selon l’un des aspects de l’invention, les premier et deuxième éléments de perturbation sont en forme de dôme, notamment chaque élément de perturbation ayant une base allongée. Ces éléments de perturbation forment avantageusement une chicane avec deux changements de direction rapprochés, et l’espacement entre ces deux éléments de perturbation dans la paire est plus faible que l’espacement entre deux tels paires. Plus ces éléments de perturbation dans la même paire sont rapprochés, plus l'effet chicane sera prononcé et donc plus ladite paire sera agressive. De manière générale, l’agressivité d’une telle paire d’éléments de perturbation est moins forte que pour le motif en chevron mais plus forte que pour le motif individuel en dôme rond ou allongé.
[111 ] Selon l’un des aspects de l’invention, l’intersection entre la première droite et la troisième droite forme un angle A, lequel est compris entre 20° et 60°, notamment entre 30° et 50°.
[1 12] Selon l’un des aspects de l’invention, l’intersection entre la deuxième droite et la troisième droite forme un angle B, lequel est compris entre 45° et 85°, notamment entre 55° et 75°. [113] Selon l’un des aspects de l’invention, les angles A et B sont choisis de sorte à former un chevron en deux parties.
[114] Plus le chevron est pointu, plus on aura un effet de convergent, et donc plus agressif au sens de déclenchement de turbulence. Plus le chevron est pointu, moins on peut rapprocher deux motifs consécutifs, ce qui donne un angle à la pointe du chevron avantageusement entre 55 et 75°.
[1 15] Selon l’un des aspects de l’invention, la hauteur de l’élément de perturbation est comprise entre 10 à 50 % de la hauteur du canal d’évacuation, préférentiellement entre 20 à 40 % de la hauteur du canal d’évacuation.
[1 16] L’invention porte également sur un dispositif de régulation thermique pour des composants dont le fonctionnement est sensible à la température, ces composants étant notamment destinés au stockage d’énergie et pouvant être des cellules de batterie, notamment pour véhicule, ledit dispositif comprenant :
- un canal d’évacuation ;
- une branche de circulation de fluide caloporteur comportant un canal de branche ayant un tronçon intermédiaire situé entre un tronçon amont et un tronçon aval, ces tronçons amont et aval passant en vis-à-vis d’au moins une zone de placement intérieure de composant ;
- une zone de placement d’extrémité de composant différente de la zone de placement intérieure de composant, cette zone de placement d’extrémité de composant étant au moins partiellement en contact thermique avec : o le tronçon intermédiaire du canal dans la branche de circulation de fluide caloporteur ; et o le canal d’évacuation ; de sorte qu’un composant placé dans cette zone de placement d’extrémité de composant puisse échanger thermiquement avec du fluide caloporteur circulant : o dans le tronçon intermédiaire de la branche de circulation de fluide caloporteur ; et o dans le canal d’évacuation ; et le tronçon intermédiaire du canal dans la branche de circulation de fluide comporte au moins un élément de perturbation d’écoulement de fluide caloporteur.
[1 17] On entend par la « zone de placement intérieure » une zone qui est distante du canal d’évacuation, à savoir que cette zone intérieure est refroidie par la branche et non par le canal d’évacuation. Lorsque les zones de placement forment une rangée, il peut être prévu deux « zones de placement d’extrémité » aux deux extrémités opposées de la rangée, tandis que la « zone de placement intérieure » est située entre ces deux zones de placement d’extrémité.
[118] Grâce au fait que ledit élément de perturbation d’écoulement de fluide soit placé de manière stratégique sur le tronçon intermédiaire de la branche de circulation de fluide, il est possible d’accroitre de façon significative les échanges thermiques entre le composant et le fluide caloporteur, sans pour autant accroître les pertes de charge de fluide caloporteur, ce qui aurait pour effet de limiter la circulation de fluide caloporteur, donc de limiter l’échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le composant.
[119] Ainsi, ce placement stratégique de l’élément de perturbation d’écoulement de fluide caloporteur présente un compromis optimal entre maximiser l’échange de chaleur et minimiser les pertes de charge d’écoulement de fluide caloporteur.
[120] Selon l’un des aspects de l’invention, le tronçon intermédiaire forme un virage du canal, notamment un virage de canal à 180°.
[121 ] Selon l’un des aspects de l’invention, le tronçon aval se prolonge jusqu’à un autre virage de canal à 180°, puis le canal se termine par un tronçon terminal qui comporte des éléments de perturbation.
[122] Le virage du canal, un endroit dans lequel les pertes de charge singulières sont importantes du fait de sa géométrie, s’avère être un des endroits stratégiques pour maximiser l’échange thermique. De cette manière, le fluide caloporteur, bien qu’il soit déjà chaud, à l’arrivée du canal d’évacuation, puisse être refroidi de manière optimale en raison de la présence de l’élément de perturbation d’écoulement de fluide caloporteur.
[123] Selon l’un des aspects de l’invention, le virage formé par le tronçon intermédiaire présente une forme en U.
[124] Selon l’un des aspects de l’invention, les tronçons amont et aval sont rectilignes.
[125] Selon l’un des aspects de l’invention, le canal dans la branche de circulation présente un virage supplémentaire de sorte que l’écoulement de fluide dans la branche de circulation accomplit au moins deux virages.
[126] Par exemple, le « virage supplémentaire » est situé à une extrémité de la branche opposé au virage formé par le tronçon intermédiaire. Le canal présente ainsi, par exemple, une forme générale en serpentin.
[127] On dit que deux zones sont en « vis-à-vis » lorsque ces zones se chevauchent quand elles sont observées suivant un axe perpendiculaire à ces zones.
[128] Selon l’un des aspects de l’invention, la zone de placement d’extrémité est en vis-à-vis du canal d’évacuation. [129] Selon l’un des aspects de l’invention, la zone de placement d’extrémité est au moins partiellement en vis-à-vis du tronçon intermédiaire.
[130] La superficie de la portion de la zone de placement d’extrémité, notamment sous forme d’une bande, qui est en vis-à-vis du tronçon intermédiaire représente 1 % à 20 %, de préférence 1 % à 10 %, de la superficie totale de la zone de placement d’extrémité.
[131] Cette bande est au moins 2 fois, ou 4 fois, ou 5 fois, ou 10 fois plus petite que la superficie totale de zone de placement d’extrémité.
[132] Autrement dit, la majeure partie de la zone de placement d’extrémité est en vis-à-vis du canal d’évacuation.
[133] Selon l’un des aspects de l’invention, le canal de la branche de circulation de fluide caloporteur comporte un tronçon terminal en jonction avec une zone de collecte du canal d’évacuation, et ce tronçon terminal comporte au moins un élément de perturbation d’écoulement de fluide. Ce tronçon terminal comprend, de manière facultative, un étranglement d’écoulement de fluide. Cet étranglement permet d’adapter le débit de fluide circulant dans la branche.
[134] L’étranglement est réalisé de préférence par une réduction de la section par un rétrécissement ou par une déformation de deux parois se faisant face. L’étranglement diffère notamment de l’élément de perturbation qui peut être réalisé à partir d’un rétrécissement par la déformation d’une seule paroi.
[135] Selon l’un des aspects de l’invention, le tronçon terminal avec des élément de perturbation d’écoulement de fluide s’étend sur au moins le tiers, ou au moins la moitié de la longueur de la branche.
[136] Selon l’un des aspects de l’invention, la zone de placement d’extrémité est en vis-à-vis à la fois du tronçon intermédiaire, du tronçon terminal et de la zone de collecte du canal d’évacuation.
[137] Selon l’un des aspects de l’invention, la zone de collecte est une portion du canal d’évacuation.
[138] Selon l’un des aspects de l’invention, le canal d’évacuation est lisse, à savoir dépourvu d’éléments de perturbation, en dehors de la zone de collecte.
[139] Selon l’un des aspects de l’invention, le canal dans la branche est lisse, à savoir dépourvu d’éléments de perturbation, en dehors du tronçon intermédiaire et du tronçon terminal.
[140] Selon l’un des aspects de l’invention, le tronçon intermédiaire comporte une pluralité d’éléments de perturbation, notamment en forme de dôme, notamment de base allongée. [141 ] Selon un mode de réalisation particulier, le tronçon intermédiaire comprend plus d’éléments de perturbation que les tronçons amont et aval.
[142] L’invention a encore pour objet un module comportant :
- le dispositif de régulation thermique selon l’invention, et
- une pluralité de composants placés sur les zones de placement du dispositif de régulation thermique, l’une au moins de ces zones de placement étant en vis-à-vis de l’un au moins de : o le canal de distribution de fluide caloporteur o la cavité de ralentissement de fluide caloporteur ; o le canal d’évacuation de fluide caloporteur.
[143] Les caractéristiques, variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes par rapport aux autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique et/ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.
[144] D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, fournie à titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés dans lesquels :
[145] [Fig 1] La figure 1 est une vue de dessous schématique, en perspective, d’un module comprenant un dispositif de régulation thermique selon l’invention,
[146] [Fig 2] La figure 2 est une vue de dessus schématique, en perspective, du dispositif de régulation thermique selon l’invention,
[147] [Fig 3] La figure 3 est une vue de dessus schématique et partielle du dispositif de régulation thermique selon l’invention,
[148] [Fig 4] La figure 4 est une vue en coupe transversale du module selon l’axe A-A de la figure 3,
[149] [Fig 5] La figure 5 est une vue en coupe transversale du module selon l’axe B-B de la figure 3,
[150] [Fig 6] La figure 6 est une vue en coupe transversale du module selon l’axe C-C de la figure 3, [151 ] [Fig 7] La figure 7 est une vue en coupe transversale du module selon l’axe D-D de la figure 3,
[152] [Fig 8] La figure 8 est une vue de dessus schématique et partielle du dispositif, au niveau d’une zone de collecte éloignée de la sortie de fluide caloporteur du dispositif,
[153] [Fig 9] La figure 9 est une vue en coupe transversale du module au niveau de la zone de collecte éloignée de la sortie de fluide caloporteur du dispositif, et
[154] [Fig 10] La figure 10 est une vue en coupe transversale du module au niveau de la zone de collecte proche de la sortie de fluide caloporteur du dispositif.
[155] Définitions
[156] L’axe z est défini comme étant un axe perpendiculaire au plan défini par la zone de placement. Les axes x et y sont perpendiculaires à l’axe z de sorte à former un trièdre xyz.
[157] L’axe x est, par exemple, l’axe d’extension principal du canal de distribution ou du canal d’évacuation. Notamment, lorsque le canal de distribution ou le canal d’évacuation présente une forme générale en L, l’axe x est parallèle à la portion rectiligne la plus longue du canal de distribution ou du canal d’évacuation.
[158] Un exemple d’une dimension mesurée suivant cet axe x est la largeur de la cavité de ralentissement. Les cavités de ralentissement peuvent avoir la même largeur entre elles.
[159] Cette définition de la largeur s’applique de façon analogue selon le même axe x pour les autres éléments formant le dispositif, à savoir pour la largeur de la traverse, la largeur de la branche de circulation.
[160] L’axe y est, par exemple un axe parallèle aux branches s’étendant de manière perpendiculaire à l’axe d’extension principal.
[161 ] Un exemple d’une dimension mesurée suivant cet axe y est la longueur de la cavité de ralentissement. Les cavités de ralentissement peuvent avoir une différente longueur entre elles.
[162] Le terme « amont » se réfère au côté du dispositif par lequel le fluide caloporteur est admis dans le dispositif, ou à la position du fluide caloporteur avant d’atteindre la position « avale ». Par exemple, le terme « amont » sera utilisé pour désigner la position relative du fluide caloporteur plus proche d’une entrée de fluide caloporteur ou du canal de distribution de fluide caloporteur.
[163] Le terme « aval » se réfère à la position du fluide caloporteur après avoir atteinte la position « amont ».
[164] On entend par la « hauteur de la zone de collecte », la hauteur maximale mesurée dans une même zone de collecte. Cette hauteur est mesurée, suivant un axe perpendiculaire au plan de la zone de placement pour recevoir un composant, entre des parois lisses de la zone de collecte se faisant face. Cette hauteur est notamment mesurée à des endroits de la zone de collecte qui sont dépourvues d’élément de perturbation.
[165] Dans la présente invention, on dit que deux zones sont en « vis-à-vis » lorsque ces zones se chevauchent quand elles sont observées suivant un axe perpendiculaire à ces zones.
[166] On a représenté sur la figure 1 , un module 2 comportant un dispositif de régulation thermique 4 pour des composants 6 dont le fonctionnement est sensible à la température, ces composants 6 étant notamment destinés au stockage d’énergie et pouvant être des cellules de batterie 6, notamment pour véhicule.
[167] Comme on le voit sur les figures 1 à 3, ledit dispositif 4 comprend :
- un canal de distribution de fluide caloporteur 8 relié à une entrée de fluide caloporteur 9,
- quatre cavités de ralentissement de fluide caloporteur 10, 12, 14, 16 que traverse le canal de distribution 8,
- huit branches de circulation de fluide caloporteur 100, 102, 104, 106, 108, 110, 1 12, 114 ayant sensiblement une même largeur entre elles et parallèles entre elles dans lesquelles est distribué du fluide caloporteur provenant du canal de distribution 8,
- huit rangées 18 chacune comportant une pluralité de zones de placements 200 pour recevoir les composants 6, lesdites rangées étant agencées suivant un axe y et parallèles entre elles, ces zones de placement 200 étant en vis-à-vis des cavités de ralentissement de fluide caloporteur 10, 12, 14, 16 de sorte que les composants 6 placés dans ces zones de placement 200 puissent échanger thermiquement avec du fluide caloporteur.
[168] Chaque branche 100, 102, 104, 106, 108, 1 10, 112, 114 comporte un plateau plat 21 comportant une pluralité de zones de placement 200 pour recevoir les composants 6. Les huit rangées de zones de placement 18 sont formées sur ces plateaux plats 21 .
[169] Le dispositif 4 comporte en outre un canal d’évacuation de fluide caloporteur 30. Le canal d’évacuation 30 est relié à une sortie de fluide caloporteur 32.
[170] Les canaux de distribution et d’évacuation 8, 32 passent sous les plateaux 21 .
[171 ] Les zones de placement 200 comprennent les zones de placement intérieures et zones de placement d’extrémité 202, 204.
[172] Comme c’est notamment illustré sur la figure 1 , on entend par la « zone de placement intérieure » 202 une zone qui est distante du canal d’évacuation 30, à savoir que cette zone intérieure 202 est refroidie par les branches 102, 104, 106, 108, 110, 112 et non par le canal d’évacuation 30. Lorsque les zones de placement 202, 204 forment une rangée, il peut être prévu deux « zones de placement d’extrémité » 204 aux deux extrémités opposées de la rangée, tandis que la « zone de placement intérieure » 202 est située entre ces deux zones de placement d’extrémité 204.
[173] Les canaux de distribution et d’évacuation 8, 30 présentant chacun une forme générale en L, sont symétriques en miroir l’un de l’autre de sorte que l’entrée de fluide caloporteur 9 et la sortie de fluide caloporteur 32 sont symétriques l’une de l’autre.
[174] Les zones de placement d’extrémité 204 sont respectivement situées sur la portion rectiligne la plus longue du canal de distribution 8 et sur la portion rectiligne la plus longue du canal d’évacuation 30.
[175] Les branches de circulation de fluide caloporteur 100, 102, 104, 106 les plus en amont dans le sens d’écoulement dans le canal de distribution 8 se raccordent sur les cavités de ralentissement 10, 12, 14, 16 de sorte que du fluide caloporteur ayant traversé les cavités de ralentissement 10, 12, 14, 16 soit distribué dans les branches de circulation de fluide caloporteur 100, 102, 104, 106 qui débouchent au canal d’évacuation de fluide caloporteur 30. Les autres branches de circulation de fluide caloporteur 108, 110, 1 12, 114 sont dépourvues de raccordement au canal de distribution 8 par une cavité de circulation.
[176] Comme il est notamment illustré sur les figures 4 à 6, les cavités de ralentissement 10, 12, 14, 16 présentant une première section de passage de fluide S1 qui est à la fois plus grande qu’une deuxième section de passage S2 du canal de distribution 8 à une jonction amont 22 avec les cavités de ralentissement 10, 12, 14, 16 et une troisième section de passage S3 du canal de distribution 8 à une jonction aval 24 avec les cavités de ralentissement 10, 12, 14, 16.
[177] Grâce à l’invention, le fluide caloporteur traversant les cavités de ralentissement 10, 12, 14, 16 est ralenti. La réduction de la vitesse de fluide caloporteur diminue l’échange thermique notamment par rapport au cas où le fluide caloporteur ne serait pas ralenti en l’absence de telles cavités de ralentissement 10, 12, 14, 16.
[178] Ceci a pour effet de moins refroidir les composants 6 situés sur les zones de placement 200 en vis-à-vis des cavités de ralentissement 10, 12, 14, 16 par rapport au cas où de telles cavités de ralentissement 10, 12, 14, 16 sont absentes, lorsque le fluide caloporteur arrive avec une température basse. De cette manière, on évite le sur-refroidissement des composants 6 par le fluide caloporteur provenant du canal de distribution 8.
[179] Ainsi, le déséquilibre de température entre les premiers composants 6 rencontrés par le fluide caloporteur et le reste des composants 6 en aval est réduit. Par conséquent, l’ensemble des composants 6 peut avoir un fonctionnement optimal du fait d’une plus grande homogénéité de température entre les composants 6.
[180] Ainsi, il est possible d’utiliser le canal de distribution 8 pour refroidir des composants 6 posés dessus. On peut ainsi disposer un plus grand nombre de composants 6 au global, sur le dispositif de régulation thermique 4. Cela augmente la capacité de stockage d'énergie des composants 6 pour une taille de dispositif de régulation thermique 4 donnée, et ainsi augmente l'autonomie d'un véhicule alimenté par cette énergie.
[181 ] Les branches de circulation de fluide caloporteur 100, 102, 104, 106, 108, 1 10, 1 12, 1 14 se raccordent au canal de distribution 40 avec un pas régulier entre les branches de circulation de fluide caloporteur 100, 102, 104, 106, 108, 1 10, 1 12, 1 14 ledit pas régulier étant sensiblement égal à la largeur de la branche de circulation 100, 102, 104, 106, 108, 1 10, 112, 114 mesurée selon l’axe x.
[182] Ainsi, les branches 100, 102, 104, 106 et cavités de ralentissement 10, 12, 14, 16 sont espacées entre elles avec le pas régulier.
[183] Tel que c’est notamment illustré sur les figures 2 et 5, chaque branche de circulation de fluide caloporteur 100, 102, 104, 106, 108, 1 10, 112, 114 comporte un canal de branche 40 en forme de serpentin. Le canal de branche 40 a une section de passage S4 se raccordant au canal d’évacuation de fluide caloporteur 40.
[184] Les cavités de ralentissement 10, 12, 14, 16 présentent chacune une jonction 25 avec les branches de circulation 100, 102, 104, 106 différentes des jonctions amont et aval 22, 24. La jonction 25 se raccorde au canal de branche 40 ayant la section de passage S4.
[185] Tel que c’est représenté sur les figures 1 et 2, le dispositif de régulation thermique 4 comporte deux plaques 50, 52, à savoir une plaque supérieure 50 et une plaque inférieure 52.
[186] Ces plaques 50, 52 comprennent des reliefs, notamment réalisés par emboutissage. Ces reliefs peuvent former, par exemple le canal de distribution 8, les cavités de ralentissement 10, 12, 14, 16 et les branches de circulation de fluide caloporteur 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114 ainsi que le canal d’évacuation de fluide caloporteur 30.
[187] La plaque supérieure 50 fait face aux composants 6 et comporte une pluralité de zones de placement 200. La plaque inférieure 52 est définie comme état la plaque dont la face s’oppose à celle de la plaque supérieure 50
[188] Les deux plaques 50, 52 peuvent être soudées ou embouties de manière à former le dispositif de régulation thermique 4.
[189] Les huit branches de circulation de fluide caloporteur 100, 102, 104, 106, 108, 1 10, 1 12, 114 comportent quatre paires de branches reliées entre elles par quatre traverses 60 en forme d’une bande rectiligne et ayant une largeur sensiblement égale à la largeur de chaque branche de circulation 100, 102, 104, 106, 108, 110, 1 12, 114, et agencée perpendiculairement à chaque branche de circulation 100, 102, 104, 106, 108, 1 10, 112, 114. Ces huit branches 100, 102, 104, 106, 108, 110, 1 12, 1 14 sont reliées entre elles par les traverses 60 seulement à l'intérieur de chaque paire de branches.
[190] Un ajour 70 ayant un pourtour sensiblement rectangulaire est formé entre les deux traverses 60 successives.
[191 ] Comme représenté sur la figure 3, les cavités de ralentissement 10, 12, 14, 16 présentent des dimensions qui diminuent d’une branche de circulation 100, 102, 104, 106 à l’autre dans le sens d’écoulement de fluide caloporteur dans le canal de distribution 8.
[192] Ainsi, le volume des cavités 10, 12, 14, 16 diminuent d’une branche 100, 102, 104, 106 à l’autre dans le sens d’écoulement de fluide caloporteur dans le canal de distribution 8. Les dimensions des cavités de ralentissement 10, 12, 14, 16 peuvent être adaptées en fonction du flux de chaleur que l’on souhaite réduire.
[193] Toujours en se référant aux figures 3 et 6, on voit que la première cavité de ralentissement 100 a des dimensions agencées pour être en vis-à-vis de trois zones de placement 200.
[194] La deuxième cavité de ralentissement 102 a des dimensions agencées pour être en vis-à-vis d’entre deux et trois zones de placement 200.
[195] La troisième cavité de ralentissement 104 a des dimensions agencées pour être en vis-à-vis de deux zones de placement 200.
[196] La quatrième cavité de ralentissement 106 a des dimensions agencées pour être en vis-à-vis d’une zone et demie de placement 200.
[197] Tel que cela est notamment visible sur la figure 4, les canaux de distribution et d’évacuation 9, 30 comportent chacun un méplat 80 bordé de chaque côté par un flanc 82.
[198] Les méplats 80 suivent le chemin formé par les canaux de distribution et d’évacuation 9, 30.
[199] Comme on le voit sur les figures 3 à 5, les cavités de ralentissement 10, 12, 14, 16 présentent un pourtour en forme sensiblement rectangulaire, lorsque les cavités de ralentissement sont observées suivant l’axe z.
[200] Dans ce qui suit, la première cavité de ralentissement 10 est prise comme exemple. Toutefois, les caractéristiques de la première cavité de ralentissement 10 sont également valables pour les autres cavités de ralentissement 12, 14, 16. [201 ] Comme illustré sur les figures 5 et 7, la cavité de ralentissement 10 présente une hauteur hd qui est maximale à sa jonction 22, 24 avec le canal de distribution 8. La hauteur dans les cavités de ralentissement hb à la jonction avec le canal de branche 40 est plus petite que la hauteur hd à sa jonction avec le canal de distribution 8.
[202] La hauteur de la cavité de ralentissement hd passe à une hauteur hintl du fait de la présence du flanc 82 du canal de distribution 8.
[203] Entre la jonction du canal de distribution 8 avec les cavités de ralentissement 10, 12, 14, 16 et la jonction du canal de branche 40 et les cavités de ralentissement 10, 12, 14, 16, la hauteur dans les cavités de ralentissement 10, 12, 14, 16 diminue, notamment par deux paliers 84, 86.
[204] Le premier palier 84 ayant une hauteur hintl est défini entre la jonction du canal de distribution 8 avec les cavités de ralentissement 10, 12, 14, 16 et le deuxième palier 86 ayant une hauteur hint2 est défini entre et la jonction du canal de branche 40 et les cavités de ralentissement 10, 12, 14, 16.
[205] Les cavités de ralentissement 10, 12, 14, 16 sont formées localement par des renfoncements 90 de l’une des plaques formant le dispositif 4, notamment de la plaque inférieure 52 de sorte qu’au niveau de ces renfoncements 90, la hauteur hc des cavités de ralentissement 10, 12, 14, 16 mesurées selon l’axe z sont réduites par rapport à la hauteur hint du premier palier 84 défini entre la jonction du canal de distribution 8 avec les cavités de ralentissement 10, 12, 14, 16.
[206] Les hauteurs hd, hb, hc, hintl , hint2 sont définies suivant l’axe z.
[207] Comme on le voit sur les figures 1 et 8, le dispositif de régulation thermique 4 comprend :
- les sept branches de circulation de fluide caloporteur 100, 102, 104, 106, 108, 1 10, 112 comportant chacune le canal de branche 40 ayant un tronçon intermédiaire 120 situé entre un tronçon amont 130 et un tronçon aval 140 qui sont rectilignes, ces tronçons amont et aval 130, 140 passant en vis-à-vis d’au moins une zone de placement intérieure de composant 202 ;
- une zone de placement d’extrémité de composant 204 différente de la zone de placement intérieure de composant 202, cette zone de placement d’extrémité de composant 204 étant au moins partiellement en contact thermique avec : o le tronçon intermédiaire 120 du canal 40 dans les branches de circulation de fluide caloporteur 102, 104, 106, 108, 1 10, 1 12 ; et o le canal d’évacuation 30 ; de sorte qu’un composant 6 placé dans cette zone de placement d’extrémité de composant 204 puisse échanger thermiquement avec du fluide caloporteur circulant : o dans le tronçon intermédiaire 120 de les branches de circulation de fluide caloporteur 102, 104, 106, 108, 1 10, 1 12 ; et o dans le canal d’évacuation 30 ; et le tronçon intermédiaire du canal 120 dans les branches de circulation de fluide 102, 104, 106, 108, 1 10, 112 comporte des éléments de perturbation d’écoulement de fluide caloporteur 150 en forme de dôme de base allongée.
[208] La zone de placement d’extrémité 204 est en vis-à-vis du canal d’évacuation 30 et est au moins partiellement en vis-à-vis du tronçon intermédiaire 120.
[209] Grâce au fait que lesdits éléments de perturbation d’écoulement de fluide 150 soient placés de manière stratégique sur le tronçon intermédiaire 120 des branches de circulation de fluide 102, 104, 106, 108, 110, 1 12, il est possible d’accroitre de façon significative les échanges thermiques entre le composant 6 et le fluide caloporteur, sans pour autant accroître les pertes de charge de fluide caloporteur, ce qui aurait pour effet de limiter la circulation de fluide caloporteur, donc de limiter l’échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le composant 6.
[210] Ainsi, ce placement stratégique des éléments de perturbation d’écoulement de fluide caloporteur 150 présente un compromis optimal entre maximiser l’échange de chaleur et minimiser les pertes de charge d’écoulement de fluide caloporteur.
[211 ] Le tronçon intermédiaire 120 forme un virage du canal à 180° présentant une forme en U.
[212] Le tronçon aval 140 à se prolonge jusqu’à un autre virage de canal à 180°, puis le canal 40 se termine par un tronçon terminal 160 qui comporte des éléments de perturbation 152.
[213] Le virage du canal 40, un endroit dans lequel les pertes de charge singulières sont importantes du fait de sa géométrie, s’avère être un des endroits stratégiques pour maximiser l’échange thermique. De cette manière, le fluide caloporteur, bien qu’il soit déjà chaud, à l’arrivée du canal d’évacuation 30, puisse être refroidi de manière optimale en raison de la présence des éléments de perturbation d’écoulement de fluide caloporteur 150.
[214] Le canal 40 présente un virage supplémentaire 170 situé à une extrémité des branches 102, 104, 106, 108, 110, 1 12, opposé au virage formé par le tronçon intermédiaire 120 de sorte que l’écoulement de fluide dans les branches de circulation 102, 104, 106, 108, 110, 1 12 accomplit deux virages. [215] La superficie de la portion de la zone de placement d’extrémité 204 sous forme d’une bande 206 qui est en vis-à-vis du tronçon intermédiaire représente 1 % à 20 %, de préférence 1 % à 10 %, de la superficie totale de la zone de placement d’extrémité 204. Cette bande 206 est au moins 10 fois plus petite que la superficie totale de zone de placement d’extrémité.
[216] Autrement dit, la majeure partie de la zone de placement d’extrémité 204 est en vis-à- vis du canal d’évacuation 30.
[217] Le tronçon terminal 160 est en jonction avec une zone de collecte du canal d’évacuation 180 qui est une portion du canal d’évacuation 30, et ce tronçon terminal 160 comporte des éléments de perturbation d’écoulement de fluide 154.
[218] Comme illustré sur les figures 2 et 8, le tronçon terminal 160 avec des éléments de perturbation d’écoulement de fluide 154 s’étend sur au moins la moitié de la longueur de la branche 1 .
[219] La zone de placement d’extrémité 204 est en vis-à-vis à la fois du tronçon intermédiaire 120, du tronçon terminal 160 et de la zone de collecte 180 du canal d’évacuation 30.
[220] Le canal d’évacuation 30 est lisse, à savoir dépourvu d’éléments de perturbation 154, en dehors de la zone de collecte 160.
[221] Le canal 40 dans les branches 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112 est lisse, à savoir dépourvu d’éléments de perturbation 152, en dehors du tronçon intermédiaire 120 et du tronçon terminal 160.
[222] Comme illustré sur les figures 2 et 8, le dispositif 4 comprend :
- six branches de circulation de fluide caloporteur 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112 qui débouchent chacune dans une zone de collecte 180 du canal d’évacuation 30 de sorte que du fluide caloporteur ayant circulé dans les branches 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112 soit évacué par le canal d’évacuation de fluide caloporteur 30, ces zones de collecte 180 étant réparties le long du canal d’évacuation 30, et
- une pluralité de zones de placement 200 chacune agencée pour recevoir le composant 6, chaque zone de placement 200 étant en contact thermique avec le canal d’évacuation de fluide caloporteur 30 de sorte qu’un composant 6 placé dans cette zone de placement 200 puisse échanger thermiquement avec du fluide caloporteur circulant dans le canal d’évacuation de fluide caloporteur 30, cette zone de placement 200 étant sensiblement plane, les zones de collecte 180 présentent chacune une section transversale St qui augmente ou reste constante lorsque l’on passe d’une zone de collecte 180 à la suivante dans le sens d’écoulement de fluide caloporteur, et pour au moins deux zones de collecte consécutives 180, la zone de collecte aval présente une section transversale St plus grande que celle de la zone de collecte amont.
[223] Dans l’invention, du fait que les zones de collecte 180 présentent une section transversale qui augmente, par l’augmentation de la hauteur, à mesure que l’on se rapproche de la sortie, il est possible de maintenir un coefficient d'échange constant le long de l'écoulement. A cet effet, la perte de charge est localement augmentée. En l'occurrence, le gradient de pression augmente le long du canal d’évacuation 30.
[224] Il est à noter que le principal facteur contribuant à la différence de pression est la vitesse moyenne du fluide, qui est proportionnelle au débit. Dans ce cas, la section St doit être augmentée dans le même rapport pour rester à iso-vitesse.
[225] Comme illustré sur les figures 9 et 10, les sections transversales Sc des zones de collecte 180 correspondant respectivement aux branches 112 et 102 présentent respectivement une hauteur hu et une hauteur hd.
[226] La hauteur de la zone de collecte 180 augmente lorsque l’on passe d’une zone de collecte 180 amont de la branche 112 à la zone de collecte 180 aval de la branche 102 dans le sens d’écoulement de fluide caloporteur.
[227] Autrement dit, la zone de collecte 180 aval de la branche 102 présente une hauteur hd plus grande que la hauteur hu de la zone de collecte 180 amont, les hauteurs hd et hu étant des dimensions mesurées suivant l’axe z.
[228] T el que représenté sur la figure 8, la largeur de la zone de collecte 180 mesurée selon l’axe x est sensiblement égale à la dimension des branches mesurées suivant le même axe x. Les deux zones de collecte 180 consécutives sont espacées entre elles par un tronçon du canal d’évacuation 182 ayant une longueur prédéterminée. Chaque tronçon du canal d’évacuation 182 est dépourvu d’éléments de perturbation 154.
[229] La hauteur entre chaque zone de collecte 180 augmente par un facteur prédéterminé. Par exemple, en suivant le sens de l'écoulement, à chaque fois qu'un canal ajoute son débit dans la zone de collecte, alors la section de passage suivante augmente d’une valeur prédéterminée, par exemple de 1 mm en hauteur.
[230] Les zones de collecte 180 comportent entre quatre et six éléments de perturbation 154.
[231 ] Ces éléments de perturbation 154 sont en forme de dôme avec une base allongée ou avec une base circulaire. Ces éléments de perturbation 154 peuvent présenter toute autre forme, par exemple en prisme ou pyramide ou autre.
[232] Ces éléments de perturbation 154 peuvent être disposés de différentes manières en fonction des perturbations que l’on souhaite générer. [233] Par exemple, ces éléments de perturbation 154 sont disposés de manière alignée, ou alternée de part et d’autre d’une ligne.
[234] Comme on le voit sur les figures 9 à 10, la hauteur des éléments de perturbation 154 mesurée suivant l’axe z est comprise entre 10 à 50 % de la hauteur du canal d’évacuation.
[235] En référence à la figure 2, la zone de collecte 180 recevant le fluide caloporteur provenant de la première cavité de ralentissement 10 est dépourvue d’élément de perturbation.

Claims

REVENDICATIONS
[Revendication 1 ] Dispositif de régulation thermique (4) pour des composants (6) dont le fonctionnement est sensible à la température, ces composants (6) étant notamment destinés au stockage d’énergie et pouvant être des cellules de batterie (6), notamment pour véhicule, ledit dispositif (4) comprenant :
- un canal d’évacuation de fluide caloporteur (30) ;
- au moins deux branches de circulation de fluide caloporteur (10, 12, 14, 16) qui débouchent chacune dans une zone de collecte (180) du canal d’évacuation (30) de sorte que du fluide caloporteur ayant circulé dans les branches (10, 12, 14, 16) soit évacué par le canal d’évacuation de fluide caloporteur (30), ces zones de collecte (180) étant réparties le long du canal d’évacuation (30), et
- au moins deux zones de placement (204) chacune agencée pour recevoir ledit composant, chaque zone de placement (204) étant en contact thermique avec le canal d’évacuation de fluide caloporteur (30) de sorte qu’un composant (6) placé dans cette zone de placement (204) puisse échanger thermiquement avec du fluide caloporteur circulant dans le canal d’évacuation de fluide caloporteur (30), les zones de collecte (180) présentent chacune une section transversale (Sc) qui augmente ou reste constante lorsque l’on passe d’une zone de collecte à la suivante dans le sens d’écoulement de fluide caloporteur, et pour au moins deux zones de collecte (180) consécutives, la zone de collecte (180) aval présente une section transversale (Sc) plus grande que celle de la zone de collecte (180) amont.
[Revendication 2] Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel les zones de placement (204) sont sensiblement planes.
[Revendication 3] Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque zone de placement (204) est en vis-à-vis du canal d’évacuation de fluide caloporteur de sorte qu’un composant (6) placé dans cette zone de placement (204) puisse échanger thermiquement avec du fluide caloporteur.
[Revendication 4] Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la section transversale (Sc) de ces zones de collecte (180) présente une hauteur (hd, hu) qui augmente ou reste constante lorsque l’on passe d’une zone de collecte (180) à la suite dans le sens d’écoulement de fluide caloporteur, et pour au moins deux zones de collecte (180) consécutives, la zone de collecte aval présente une hauteur (hd) plus grande que celle de la zone de collecte amont (hu), la hauteur étant une dimension mesurée suivant un axe perpendiculaire (z) au plan de emplacement.
[Revendication 5] Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, après chaque connexion d'une branche de circulation, la section de la zone de collecte (180) est augmentée de 40% à 60% de celle du canal venant de la branche de circulation (10, 12, 14, 16).
[Revendication 6] Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, au moins une des zones de collecte (180) comporte au moins un élément de perturbation (154).
[Revendication 7] Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel les éléments de perturbation ou les motifs formés par les éléments de perturbation sont de nature différente, et notamment sont de moins en moins agressifs au fur et à mesure que l’on s’approche de la sortie.
[Revendication 8] Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel les éléments de perturbation sont choisis parmi : des éléments de perturbation en chevron, des éléments de perturbation en forme de dôme allongé, des éléments de perturbation en forme de dôme rond.
[Revendication 9] Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, le groupe d’éléments de perturbation comprend au moins un couple d’éléments de perturbation formé d’un premier élément de perturbation (154) et d’un deuxième élément de perturbation (154), lesdits premier et deuxième éléments de perturbation (154) s’étendent respectivement entre une première base et une première crête et entre une deuxième base et une deuxième crête, ladite première crête se présentant sous une forme allongée suivant une première droite et ladite deuxième crête se présentant sous une forme allongée suivant une deuxième droite, ladite première droite coupant ladite deuxième crête, et une troisième droite parallèle au sens général d’écoulement de fluide caloporteur, ladite troisième droite passant par le centre de la première base coupe la deuxième base.
[Revendication 10] Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel les premier et deuxième éléments de perturbation (154) sont en forme de dôme, notamment chaque élément de perturbation (154) ayant une base allongée.
[Revendication 11] Dispositif selon la revendication 9 ou 10, dans lequel l’intersection entre la première droite et la troisième droite forme un angle A, lequel est compris entre 20° et 60°, notamment entre 30° et 50°.
[Revendication 12] Dispositif selon l’une des revendications 9 à 11 , l’intersection entre la deuxième droite et la troisième droite forme un angle B, lequel est compris entre 45° et 85°, notamment entre 55° et 75°.
[Revendication 13] Dispositif selon la revendication 11 et 12, dans lequel les angles A et B sont choisis de sorte à former un chevron en deux parties.
[Revendication 14] Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la hauteur de l’élément de perturbation (154) est comprise entre 10 à 50 % de la hauteur du canal d’évacuation (30), préférentiellement entre 20 à 40 % de la hauteur du canal d’évacuation (30).
[Revendication 15] Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins deux zones de collecte (180) consécutives sont espacées entre elles par un tronçon du canal d’évacuation (30) ayant une longueur prédéterminée.
[Revendication 16] Module (2) comportant :
- le dispositif de régulation thermique (4) selon l’une quelconque des revendications précédentes, et
- une pluralité de composants (6) placés sur les zones de placement du dispositif de régulation thermique (200 ; 202 ; 204), l’une au moins de ces zones de placement (200 ; 202 ; 204) étant en vis-à-vis de l’un au moins de : o le canal de distribution de fluide caloporteur (8) o la cavité de ralentissement de fluide caloporteur (10, 12, 14, 16) ; o le canal d’évacuation de fluide caloporteur (30).
EP24706465.2A 2023-03-01 2024-02-23 Dispositif de regulation thermique pour des composants Pending EP4673994A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2301879A FR3146345B1 (fr) 2023-03-01 2023-03-01 Dispositif de régulation thermique pour des composants
PCT/EP2024/054725 WO2024179945A1 (fr) 2023-03-01 2024-02-23 Dispositif de regulation thermique pour des composants

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4673994A1 true EP4673994A1 (fr) 2026-01-07

Family

ID=86329607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP24706465.2A Pending EP4673994A1 (fr) 2023-03-01 2024-02-23 Dispositif de regulation thermique pour des composants

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4673994A1 (fr)
CN (1) CN120752783A (fr)
FR (1) FR3146345B1 (fr)
WO (1) WO2024179945A1 (fr)

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7237600B2 (en) * 2005-01-26 2007-07-03 Edward Joseph Tippmann Support surface for heating or cooling food articles and method of making the same
DE102009013651A1 (de) * 2009-03-17 2010-09-23 Continental Automotive Gmbh Kühlsystem für einen Energiespeicher aus Batteriezellen und Verfahren zur Steuerung einer aktiven Kühlung
DE102013208996A1 (de) * 2013-05-15 2014-11-20 Volkswagen Aktiengesellschaft Temperiervorrichtung, Batteriepack, Wärmetauschelement, Zu- und/oder Ableitung und Herstellungsverfahren dafür
CA2934820A1 (fr) * 2014-01-30 2015-08-06 Dana Canada Corporation Echangeur thermique a debit equilibre pour gestion thermique de batterie
DE102014219387A1 (de) * 2014-09-25 2016-03-31 Mahle International Gmbh Sammler und zugehöriger Wärmeübertrager
DE102014114024A1 (de) * 2014-09-26 2016-03-31 Obrist Technologies Gmbh Wärmetauscher
FR3033037B1 (fr) * 2015-02-25 2018-09-14 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de gestion thermique d'une unite de reserve d'energie
DE102017109708A1 (de) * 2017-05-05 2018-11-08 Benteler Automobiltechnik Gmbh Kühlanordnung, Fluidsammler für eine Kühlanordnung sowie Verfahren zur Herstellung eines Fluidsammlers
DE102017116984B4 (de) * 2017-07-27 2022-07-14 Lion Smart Gmbh Temperiervorrichtung für eine Temperierung eines Batteriesystems sowie Batteriesystem
JP7033730B2 (ja) * 2018-07-11 2022-03-11 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 冷却装置、電池温度調整システム及び車両
CN108987849A (zh) * 2018-07-25 2018-12-11 扬州三丰新能源科技有限公司 一种冷媒直冷却板
DE102018216708A1 (de) * 2018-09-28 2020-04-02 Robert Bosch Gmbh Kühlplatte zur Temperierung zumindest einer Batteriezelle und Batteriesystem

Also Published As

Publication number Publication date
CN120752783A (zh) 2025-10-03
FR3146345B1 (fr) 2026-01-23
WO2024179945A1 (fr) 2024-09-06
FR3146345A1 (fr) 2024-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2874191A2 (fr) Dispositif hybride comprenant un module thermo électrique, notamment destiné à générer un courant électrique dans un véhicule automobile, et un échangeur de chaleur de chaleur
FR3115866A1 (fr) Dispositif de régulation thermique, notamment de refroidissement pour véhicule automobile
WO2024179945A1 (fr) Dispositif de regulation thermique pour des composants
EP4673995A1 (fr) Dispositif de régulation thermique pour des composants
WO2024179714A1 (fr) Dispositif de régulation thermique pour des composants
EP4241030B1 (fr) Dispositif de régulation thermique, notamment de refroidissement pour véhicule automobile
FR3141513A1 (fr) Dispositif de régulation thermique pour des composants, notamment pour véhicule
WO2023198872A1 (fr) Echangeur de chaleur interne à plaques
WO2023030975A1 (fr) Echangeur de chaleur d'une boucle de fluide réfrigérant
FR2924491A1 (fr) Intercalaire ondule muni de persiennes pour echangeur de chaleur
WO2020234056A1 (fr) Plaque d'un echangeur de chaleur pour vehicule
FR3008233A1 (fr) Dispositif thermo electrique, notamment destine a generer un courant electrique dans un vehicule automobile
FR3111974A1 (fr) Dispositif de régulation thermique pour le refroidissement d’organes de stockage d’énergie électrique.
WO2025087661A1 (fr) Dispositif de régulation thermique
WO2024008649A1 (fr) Dispositif de regulation thermique, notamment de refroidissement
FR3166203A1 (fr) Dispositif de régulation thermique, notamment de refroidissement
EP4430694A1 (fr) Dispositif de régulation thermique, notamment de refroidissement
FR3167435A1 (fr) Dispositif de régulation thermique
FR3128986A1 (fr) Dispositif de regulation thermique, notamment de refroidissement
FR2980038A1 (fr) Dispositif thermo electrique, notamment destine a generer un courant electrique dans un vehicule automobile
WO2025087663A1 (fr) Dispositif de régulation thermique
FR3158209A1 (fr) Dispositif de régulation thermique
FR3154797A1 (fr) Dispositif de régulation thermique
FR3158208A1 (fr) Dispositif de régulation thermique
FR3164841A1 (fr) Dispositif de régulation thermique pour composants

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250623

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: VALEO ELECTRIFICATION