FR2870387A1 - Accumulateur d'energie electrochimique - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un accumulateur d'énergie électrochimique avec des blocs d'échange thermique et plusieurs cellules d'accumulation électrochimiques (2) disposées les unes à côté des autres en au moins deux rangées voisines et qui sont chacune disposées entre deux blocs d'échange thermique. Les blocs d'échange thermique sont munis de canaux échangeurs de chaleur, de canaux de répartition du flux raccordés à des canaux de répartition montants (10) et des canaux de répartition descendants (11) qui sont tous traversés par un fluide caloporteur. Les blocs d'échange thermique avec les cellules d'accumulation (2) placées entre eux sont munis de moyens (14) pour former une unité autoportante (12) pouvant être utilisée dans un coffre de batterie.

Description

DESCRIPTRON
L'invention concerne un accumulateur d'énergie électrochimique avec des blocs d'échange thermique et plusieurs cellules d'accumulation électrochimiques disposées les unes à côté des autres en au moins deux rangées voisines et qui sont chacune disposées entre un/deux blocs d'échange thermique, les blocs d'échange thermique étant munis de canaux échangeurs de chaleur et de canaux de répartition du flux raccordés à des canaux de répartition montants et des canaux de répartition descendants dans lesquels circule un o fluide caloporteur.
Un tel accumulateur d'énergie électrochimique est décrit dans le document WO 02/07249 A1. Un perfectionnement de cet accumulateur d'énergie est présenté dans la demande allemande antérieure P 102 382 35.2. Pour d'autres états de la technique, on se référera aux documents EP 065 349 B1 et DE 198 49 491 Cl. Le document DE 197 27 337 Cl présente un obturateur d'aération pour boîtier électrique.
La construction relativement compliquée de l'accumulateur d'énergie électrochimique de l'état de la technique, avec sa pluralité de modules ou de cellules d'accumulation et ses blocs d'échange thermique intercalés entre ceux-ci, constitue un inconvénient. L'assemblage de l'accumulateur d'énergie avec les différents modules se fait dans un coffre de batterie qui supporte l'ensemble de l'unité. Le montage des différents modules et des blocs d'échange thermique rend très difficile la construction ou le montage de l'ensemble dans le coffre de batterie. Le raccordement des différentes cellules d'accumulation et des canaux des blocs d'échange thermique s'avère souvent très dangereux et très difficile en raison du potentiel élevé des modules. Les vissages servant à relier les différentes pièces, telles que par exemple les cellules d'accumulation, doivent entre autres souvent se faire avec un couple défini, ce qui est souvent fastidieux et difficile en raison de l'encombrement et de l'accès limités.
Pour pouvoir réaliser les travaux de montage à un coût au moins justifiable dans une certaine mesure, on prévoit souvent des ouvertures de montage sur le coffre de batterie. De telles ouvertures de montage posent toutefois problème pour ce qui est de la protection contre l'incendie ainsi que de la protection contre les rayons électromagnétiques. Le coffre de batterie est généralement fabriqué en tôle d'acier pour cette raison, ledit coffre de batterie devant être configuré de manière très stable du fait du poids élevé de l'accumulateur d'énergie. L'étanchéité à l'eau pose également problème pour le coffre de batterie.
Par ailleurs, un coffre de batterie doit pouvoir garantir une protection contre l'incendie jusqu'à 900 C en cas d'incendie en application des directives en vigueur,. Les composants électroniques nécessaires au raccordement des différents modules ou des différentes cellules d'accumulation doivent en outre être protégés contre les rayons électromagnétiques. C'est pour cette raison qu'un coffre de batterie est généralement fabriqué à partir d'une tôle fine en acier, le couvercle devant être étanche à l'eau et rendu étanche à l'aide d'un joint contre les rayons électromagnétiques.
Se pose toutefois le problème, d'une part, qu'avec un coffre de batterie étanche à l'eau il se forme une pression dans le coffre de batterie lorsqu'il y a des différences de température. Cette pression doit être compensée.
D'autre part, le risque demeure que les blocs d'échange thermique perdent leur étanchéité et laissent sortir du liquide de refroidissement, généralement de l'eau. Cela peut entraîner des dommages sur les composants électroniques. Cela peut notamment entraîner des dommages importants dans les systèmes électroniques ou électriques étant donné que les raccordements des modules sont soumis à des tensions élevées et peuvent être dégradés en cas de sortie de liquide de refroidissement.
L'objectif de la présente invention est donc d'éviter les inconvénients de l'état de la technique, et notamment de créer un accumulateur d'énergie dont le montage, en particulier le montage général dans un coffre de batterie soit simplifié. Un second objectif de l'invention est de développer un coffre de batterie qui réponde aux directives concernant la protection contre l'incendie et les rayonnements électromagnétiques et qui permette d'éviter les dommages dus aux différences de température et à l'écoulement éventuel de liquide de refroidissement.
Conformément à l'invention, le premier objectif est atteint du fait que l'accumulateur d'énergie électrochimique est muni de moyens pour former une unité autoportante pouvant être utilisée dans un coffre de batterie.
Dans un mode de réalisation privilégié de l'invention, les blocs d'échange thermique sont disposés dans un boîtier de fixation. Ce boîtier de fixation comprend de préférence une plaque support de compression et de fixation, une plaque de fixation et des plaques de serrage et de fixation latérales. Afin de favoriser le contact entre les blocs d'échange thermique et les batteries, il est préférable de donner à la plaque support de compression et de fixation et/ou la plaque de compression et de fixation un contour ondulé adapté aux canaux d'échange thermiques.
II est préférable de munir la plaque support de compression et de fixation de trous 10 oblongs pour la fixation de blocs d'échange thermique.
Dans un mode de réalisation privilégiée de l'invention, il est prévu de munir la plaque support de compression et de fixation et/ou la plaque de compression et de fixation de rainures de serrage pour la liaison avec les plaques de serrage et de fixation.
Afin de faciliter le positionnement de l'accumulateur d'énergie électrochimique, il est préférable de munir la plaque support de compression et de fixation d'alésages de centrage dans lesquels peuvent pénétrer des chevilles de centrage disposées dans le coffre de batterie.
Pour faciliter le raccordement notamment des batteries, il est prévu dans un mode de réalisation de l'invention de munir les plaques de serrage et de fixation d'ouvertures pour recevoir des cellules d'accumulation électrochimiques, des éléments de conduites d'amenée et des conduites de répartition. Afin d'éviter que les batteries puissent tourner sur ellesmêmes lors du raccordement électrique, il est préférable que les ouvertures pour les cellules d'accumulation électrochimiques soient formées par des trous à quatre pans.
Afin notamment de faciliter leur positionnement, il est préférable de munir les plaques de serrage et de fixation de cadres de serrage.
Le deuxième objectif de l'invention est atteint dans une configuration avantageuse de l'invention, selon laquelle le coffre de batterie, par ailleurs étanche à l'eau et à la pression, est pourvu au moins d'un dispositif d'aération et d'écoulement de l'eau.
Dans un mode de réalisation privilégié de l'invention, le dispositif d'aération et d'écoulement de l'eau est muni d'une vis d'aération et d'écoulement de l'eau et d'une rondelle d'aération et d'écoulement d'eau. Il est préférable de relier la vis d'aération et d'écoulement de l'eau à la rondelle d'aération et d'écoulement d'eau par vissage. La vis d'aération et d'écoulement de l'eau et la rondelle d'aération et d'écoulement de l'eau sont de préférence munies d'alésages pour l'élimination de l'eau et/ou l'aération. La rondelle d'aération et d'écoulement de l'eau est disposée de préférence à l'intérieur du coffre de batterie, les alésages transversaux étant disposés au ras du fond du coffre de batterie, et la vis d'aération et d'écoulement de l'eau étant disposée sur la face extérieure du coffre de batterie et reliée à la rondelle d'aération et d'écoulement de l'eau par l'intermédiaire du vissage.
Le fait que l'accumulateur d'énergie conforme à l'invention soit configuré comme une unité autoportante permet de monter les différents modules en dehors du coffre de batterie, notamment les cellules d'accumulation et les blocs d'échange thermique intercalés entre les cellules d'accumulation. L'ensemble de l'unité peut être inséré dans un coffre de batterie quelconque à la fin du montage.
Il est en outre avantageux que le coffre de batterie puisse former une protection nécessaire contre l'incendie et les rayons électromagnétiques, ce pour quoi il peut être configuré de manière étanche. II n'est en outre plus nécessaire de configurer le coffre de batterie comme une unité autoportante pour l'accumulateur d'énergie. Ceci implique des économies en matériau et en poids.
L'accumulateur d'énergie autoportant conforme à l'invention peut être utilisé dans un véhicule, mais également dans n'importe quel autre cas d'utilisation. Dans le montage dans un véhicule, il peut être monté dans le creux de stockage de la roue de secours. Dans le cadre d'un nouveau développement, l'espace nécessaire pourrait par exemple être aménagé dans la structure de plancher du véhicule.
Le dispositif d'aération et d'écoulement de l'eau conforme à l'invention permet aussi bien de compenser les pressions que d'amener à l'extérieur le liquide sortant éventuellement des blocs d'échange thermique, de sorte qu'aucun dommage ne peut se produire sur les composants électroniques ainsi que sur les modules. Le dispositif d'aération peut naturellement fonctionner dans les deux sens; cela signifie qu'une compensation des pressions peut également se faire avec l'extérieur lorsque la pression régnant à l'intérieur du coffre de batterie et plus faible que celle régnant à l'extérieur.
Des perfectionnements et configurations avantageux ressortent de la description 5 d'exemples de réalisation décrits à l'aide des figures suivantes qui montrent: Figure 1 un bloc d'échange thermique; Figure 2 un agrandissement en coupe du bloc d'échange thermique de la figure 1; Figure 3 un groupe de blocs d'échange thermique doté de douze canaux d'échange io thermique; Figure 4 un agrandissement d'une partie de deux canaux d'échange thermique de la figure 3; Figure 5 un accumulateur d'énergie à l'état assemblé ; Figure 6 une vue en perspective d'un boîtier de fixation conforme à l'invention, conçu pour recevoir l'accumulateur d'énergie représenté à la figure 5; Figure 7 une vue en perspective d'un boîtier de fixation représenté à la figure 6 avant son assemblage; Figure 8 une coupe agrandie selon la ligne VIII-VIII de la figure 7; Figure 9 une coupe agrandie de "X" selon la figure 7; Figure 10 une coupe agrandie de "Y" selon la figure 7; Figure 11 une coupe selon la ligne XI-XI de la figure 7; Figure 12 un groupe de blocs d'échange thermique comme sur la figure 1 avec des cellules d'accumulation intercalées entre les canaux d'échange thermique; Figure 13 la structure de l'accumulateur d'énergie dans le boîtier de fixation lors d'une première étape; Figure 14 une coupe agrandie de "Z" selon la figure 13; Figure 15 la construction de l'accumulateur d'énergie dans le boîtier de fixation vue en perspective avant l'assemblage final; Figure 16 une vue en perspective de l'accumulateur d'énergie partiellement assemblé, avec raccordement des cellules d'accumulation; Figure 17 une autre vue en perspective de l'accumulateur d'énergie complètement assemblé dans le boîtier de fixation; Figure 18 une vue en perspective de la pose dans un coffre de batterie de l'unité autoportante composée de l'accumulateur d'énergie et du boîtier de fixation; Figure 19 une autre vue en perspective de l'accumulateur d'énergie avec le boîtier de fixation dans un état inséré dans le coffre de batterie selon la figure 18; Figure 20 une vue en perspective d'une vis d'aération et d'écoulement de l'eau avec une rondelle d'aération et d'écoulement de l'eau; Figure 21 une vue en perspective de la vis d'aération et d'écoulement de l'eau et de la rondelle d'aération et d'écoulement de l'eau de la figure 20 avant leur assemblage; Figure 22 une vue latérale de la vis d'aération et d'écoulement de l'eau et de la rondelle d'aération et d'écoulement de l'eau; Figure 23 une vue latérale de la vis d'aération et d'écoulement de l'eau; Figure 24 une coupe longitudinale pratiquée à travers la vis d'aération et d'écoulement de l'eau de la figure 23; Figure 25 une vue latérale de la rondelle d'aération et d'écoulement de l'eau; Figure 26 une coupe longitudinale pratiquée à travers la rondelle d'aération et d'écoulement de l'eau de la figure 25; Figure 27 une vue de dessus d'un coffre de batterie avec des chevilles de centrage, des vis de fixation et des vis d'aération et d'écoulement de l'eau; Figure 28 une coupe selon la ligne XXVIII-XXVIII de la figure 27; Figure 29 une vue en perspective d'un accumulateur d'énergie autoportant inséré dans un coffre de batterie, avec des cellules d'accumulation et des blocs d'échange thermique ainsi qu'un circuit de refroidissement; Figure 30 le coffre de batterie avec l'accumulateur d'énergie de la figure 29 en vue latérale; Figure 31 une vue en perspective du mode de réalisation doté d'une construction de composants de refroidissement externes; Figure 32 une vue de dessus d'un coffre de batterie monté dans un véhicule doté de l'accumulateur d'énergie conforme à l'invention; Figure 33 une vue en perspective d'une pluralité d'accumulateurs d'énergie conformes à l'invention dotée de composants de refroidissement externes; Figure 34 une autre vue en perspective d'un coffre de batterie doté de l'accumulateur d'énergie conforme à l'invention, les composants de refroidissement étant bridés directement sur le coffre de batterie; et Figure 35 une vue en perspective d'un réservoir de compensation.
Les figures 1 à 5 montrent la construction d'un accumulateur d'énergie électrochimique. Étant donné que celui-ci est déjà connu dans l'état de la technique, nous n'allons présenter dans la suite plus en détail que les parties essentielles le composant. La construction de l'accumulateur d'énergie est en principe quelconque et s'adapte au cas d'utilisation. Il est seulement déterminant pour l'invention que l'accumulateur d'énergie soit configuré comme une unité autoportante, tel que décrit plus en détail ci-après.
Une pluralité de blocs d'échange thermique (1) sont prévus dans l'accumulateur d'énergie entre lesquels des cellules d'accumulation (2), par exemple des cellules au Ni/MeH io sont intercalées (voir les figures 12 et 13). Les blocs d'échange thermique (1) sont configurés, conformément à la figure 1, par exemple avec six canaux d'écoulement ou canaux d'échange thermique (3). L'écoulement change de direction dans un niveau et change de direction parallèlement à ce niveau (voir la figure 2) . L'écoulement se fait par l'intermédiaire de canaux de répartition du flux (4 et 5) représentant, suivant la disposition, soit des canaux montants de répartition du flux soit des canaux descendants de répartition du flux. Dans les modules ou cellules au Ni/MeH, les canaux d'échange thermique (3) sont configurés en plusieurs parties du fait du mode de construction des modules au Ni/MeH.
Comme le montre la figure 3, douze rangées de canaux d'échange thermique (3) sont prévues ainsi qu'un dispositif de répartition montant (6) et un dispositif de répartition descendant (7) sont prévus pour les cellules aux ions Li. L'écoulement du flux change également de direction dans un plan ainsi que parallèlement à ce plan selon le principe de contre- courant.
La figure 4 montre une partie de deux canaux d'échange thermique (3), deux canaux montants de répartition du flux (4) et deux canaux descendants de répartition du flux (5). Dans les cellules aux ions Li, on ne prévoit qu'un canal d'échange thermique (3) du fait de la forme des cellules.
La figure 5 représente l'assemblage des blocs d'échange thermique pour quarante-six modules au Ni/MeH avec quatre unités de refroidissement (8) et quatre unités de refroidissement (9) ainsi qu'un dispositif de répartition montant (10) et d'un dispositif de répartition descendant (11) .
La structure de l'accumulateur d'énergie est représentée sous forme d'une unité autoportante sur les figures 6 à 19 avec ses blocs d'échange thermique (1) et les cellules d'accumulation (2). Pour cela, on utilise un boîtier de fixation (12) doté d'une plaque support de compression de fixation inférieure (13) sur la face inférieure, d'une plaque de compression et de fixation supérieure (14) sur la face supérieure et deux plaques de serrage et de fixation latérales (15, 16) comme le montre la figure 6.
La structure du boîtier de fixation (12) est représentée sur la figure 7 selon une vue en perspective éclatée. La plaque support de compression et de fixation (13) comporte un contour ondulé (17) qui épouse le contour ondulé du canal d'échange thermique (3) de sorte que les canaux d'échange thermique (3) sont fixés de manière optimale.
Pour la fixation des blocs de refroidissement (8, 9), la plaque support de compression et de fixation (13) comporte quatre trous oblongs (18). Le bloc de refroidissement (8, 9) est positionné et fixé dans la direction x à l'aide des trous oblongs (18).
Le bloc de refroidissement (8, 9) avec les canaux de répartition du flux (4, 5) qui supportent les variations de température, peut s'étendre dans la direction y du fait des trous oblongs (18), de sorte qu'il n'apparaît aucune tension.
La plaque support de compression et de fixation (13) comporte des rainures de serrage sur les extrémités (19 et 20). Les rainures de serrage (19 et 20) ont pour objectif de recevoir de manière homogène un effort de serrage des plaques de serrage et de fixation (15, 16) (voir le détail de Y sur la figure 10).
La figure 8 représente une coupe longitudinale selon la ligne VIII-VIII pratiquée à travers la plaque support de compression et de fixation (13). Des alésages de centrage (21) cylindriques sont visibles sur cette coupe. Les alésages de centrage (21) cylindriques coopèrent par l'intermédiaire des alésages filetés (22) avec des vis disposées dans un coffre de batterie devant encore être décrit ci-après. Les alésages de centrage (21) cylindriques avec les chevilles de centrage disposées dans le coffre de batterie permettent de fixer l'unité autoportante dans la direction horizontale, les forces de cisaillement étant absorbées par les alésages de centrage (21) cylindriques et les chevilles de centrage situées dans le coffre de batterie.
La plaque support de compression et de fixation (13) est pourvue sur le côté d'alésages filetés (23) au moyen desquels on fixe les plaques de serrage et de fixation (15, 16) à l'aide de vis vissées de manière adéquat.
La plaque de compression et de fixation (14) supérieure comporte également un contour ondulé (24) qui s'adapte également au contour ondulé du canal d'échange thermique (3) correspondant et centre celui-ci de manière correspondante. Sur le côté, la plaque de compression et de fixation (14) supérieure comporte des rainures de serrage (25) sur les extrémités. Les rainures de serrage (25) ont également pour fonction de supporter de manière homogène une force de compression définie exercée par l'intermédiaire des plaques de serrage et de fixation (15, 16) (voir le détail de X et la représentation agrandie sur la figure 9).
Les plaques de serrage et de fixation (15, 16) comportent chacune plusieurs ouvertures (26) dont le diamètre est adapté aux cellules (2) et aux pièces d'alimentation ou aux conduites de répartition des blocs d'échange thermique. Les cellules (2) sont fixées en rotation à l'aide des ouvertures à quatre pans. Une fixation en rotation est nécessaire puisque les cellules doivent être serrées avec leurs raccords avec un couple défini.
Les plaques de serrage et de fixation (15, 16) comportent en outre des cadres de serrage (27, 28, 29, 30) qui reçoivent une force de compression définie de la plaque support de compression et de fixation inférieure (13) et de la plaque de compression et de fixation supérieure (14).
La figure 11 montre la coupe XI-XI selon la figure 3 pratiquée à travers la plaque de serrage et de fixation (15). Le tracé de la coupe définit un alésage de centrage (31) qui fixe les modules ou cellules (2) dans la direction x entre les deux plaques de serrage et de fixation (15, 16). L'alésage de centrage (31) est coaxial à l'alésage à quatre pans (26) dans la plaque de serrage et de fixation (15) pour recevoir une cellule (2).
La figure 12 représente, outre une disposition des cellules (2) dans les blocs d'échange thermique, la structure de l'unité autoportante dotée de trois blocs de refroidissement. La plaque support de compression et de fixation (13) est disposée sous les unités de refroidissement (8, 9).
Les figures 13 à 15 montrent l'assemblage et/ou la structure de l'accumulateur d'énergie avec les blocs d'échange thermique (1) et les cellules d'accumulation (2) dans le boîtier de fixation (12). Lors de la première étape, une unité de refroidissement (8) est disposée sur la plaque support de compression et de fixation (13). Quatre boulons de centrage (32) sont disposées dans l'unité de refroidissement (8), lesdits boulons de centrage étant insérés dans les canaux montants de répartition du flux (4). Les boulons de centrage (32) de l'unité de refroidissement (8) sont insérés dans les trous oblongs (18) de la plaque support de compression et de fixation (13). L'unité de refroidissement (8) est fixé de cette manière dans la direction x, tel que précédemment décrit, mais elle peut se dilater dans la io direction y du fait des trous oblongs (18) . L'unité de refroidissement (8) comporte quatre trous oblongs (33) qui réceptionnent la fixation de l'unité de refroidissement (9) (voir le détail Z et sa représentation agrandie sur la figure 15).
Les cellules (2) sont disposées dans l'unité de refroidissement (8). Une deuxième unité de refroidissement (9) est alors empilée sur les cellules (2). L'unité de refroidissement (9) est pourvue de trous oblongs (34). L'unité de refroidissement (9) comporte également quatre boulons de centrage (32). La deuxième unité de refroidissement (9) est fixée de cette manière dans les trous oblongs (33) de l'unité de refroidissement (8) à l'aide des boulons de centrage (32), la deuxième unité de refroidissement (9) étant également fixée dans la direction x. Tel que précédemment évoqué, les unités de refroidissement (8, 9) peuvent se dilater sans tension dans la direction y à travers les trous oblongs (33). Comme cela a déjà été évoqué précédemment, le sens d'écoulement dans l'unité de refroidissement (8) a lieu à contre-courant du sens dans l'unité de refroidissement (9). La suite du montage des cellules d'accumulation (2) et des unités de refroidissement (8, 9) se fait par couche.
Les cellules d'accumulation ou modules (2) sont alignés dans leurs positions après la dernière unité de refroidissement (9), à la suite de quoi la plaque de compression et de fixation (14) est disposée (voir la figure 15). La plaque de compression et de fixation (14) est comprimée avec une force de compression définie de manière à ce que les surfaces de refroidissement reposent sans jeu contre les cellules d'accumulation (2), permettant ainsi l'établissement d'un transfert de chaleur optimal.
Lorsque la plaque de compression et de fixation (14) est positionnée avec la force de compression définie, les plaques de serrage et de fixation latérales (15, 16) sont insérées avec leurs cadres de serrage (27 à 30) sur la plaque support de compression et de fixation (13), dans les rainures de serrage (25), et dans la plaque de compression et de fixation (14), dans les rainures de serrage (25), et vissées à la plaque support de compression et de fixation (13) ainsi qu'à la plaque de compression et de fixation (14) pour la fixation dans la direction x. II est naturellement également possible notamment en cas de grand nombre de pièces de souder entre elles les pièces susnommées.
La figure 16 montre dans une vue en perspective un assemblage partiel de l'accumulateur d'énergie autoportant avec ses blocs d'échange thermique, les cellules d'accumulation (2) et le boîtier de fixation (12). Comme on peut le voir, il y a déjà ici des raccords de modules (35) pour le raccord des cellules d'accumulation (2).
La figure 17 représente également une vue en perspective à l'état entièrement assemblé de l'accumulateur d'énergie avec le boîtier de fixation (12). Le dispositif de répartition montant (10) est en outre représenté avec ses liaisons (36) vers les canaux de flux montants (4) et le dispositif de répartition descendant (11) avec ses liaisons (37) vers les canaux de flux descendants (5).
La figure 18 montre dans une représentation en perspective le montage de l'accumulateur d'énergie avec son boîtier de fixation (12) l'entourant dans un coffre de 20 batterie (38). Le coffre de batterie (38) est pourvu d'un couvercle de batterie (39).
Sur le coffre de batterie (38), on trouve quatre chevilles de centrage (40) (dont une seule est représentée) qui pénètrent dans les alésage de centrage (21) se situant dans le boîtier de fixation (12) de l'accumulateur d'énergie autoportant, et fixe ainsi tel que déjà décrit l'accumulateur d'énergie dans la direction horizontale, les forces de cisaillement étant reçues par les alésages de centrage (21) et par les chevilles de centrage (40). L'accumulateur d'énergie est fixé au coffre de batterie (38) au moyen des vis de fixation (41) situées dans le coffre de batterie (38) coopérant avec les alésages filetés (22) disposés dans l'accumulateur d'énergie.
La figure 19 représente dans une vue en perspective le montage complet de l'accumulateur d'énergie, avec ses blocs d'échange thermique (1) et le boîtier de fixation (12), dans le coffre de batterie (38).
Les figures 20 à 26 représentent une vis d'aération et d'écoulement de l'eau (42) avec une rondelle d'aération et d'écoulement de l'eau (43) formant un dispositif d'aération et d'écoulement de l'eau pour le coffre de batterie (38). La figure 20 montre ainsi en en perspective la vis d'aération et d'écoulement de l'eau (42) associée à la rondelle d'aération et d'écoulement de l'eau (43).
La figure 21 montre en représentation éclatée les deux pièces juste avant leur raccordement. La rondelle d'aération et d'écoulement de l'eau (43) comporte un alésage fileté (44). Quatre alésages (45) sont disposés transversalemement à l'alésage fileté (44).
Les alésages (45) sont disposés de manière définie de sorte à être placés en position montée au rad du fond du coffre de batterie (38), de manière à pouvoir guider immédiatement vers l'extérieur l'eau s'échappant.
La vis d'aération et d'écoulement de l'eau (42) comporte un alésage borgne (46) (voir la figure 24). Quatre alésages (47) supplémentaires sont prévus transversalement à l'alésage borgne (46). La vis d'aération et d'écoulement de l'eau (42) comporte en outre une rigole collectrice d'eau (48). La rigole collectrice d'eau (48) a pour fonction de récolter l'eau entrant dans les alésages (45) de la rondelle d'aération et d'écoulement de l'eau (43) et de guider cette eau par l'alésage (47) dans la vis d'aération et d'écoulement de l'eau (42) puis quatre alésages (49), lesquels sont également disposés transversalement à l'alésage borgne (46) , d'où elle s'écoule vers l'extérieur. La disposition de la vis d'aération et d'écoulement de l'eau (42) et de la rondelle d'aération et d'écoulement de l'eau (43) dans le fond du coffre de batterie (38) apparaît sur la figure 28. Tel que représenté, la rondelle d'aération et d'écoulement de l'eau (43) se trouve à l'intérieur du coffre de batterie (38) et la visd'aération et d'écoulement de l'eau (42) se trouve sur la face extérieure.
La figure 27 montre une vue de dessus sur le coffre de batterie (38) avec les quatre chevilles de centrage (40) et les quatre vis de fixation (41) ainsi que deux rondelles d'aération et d'écoulement de l'eau (43) opposées diagonalement.
La rigole collectrice d'eau (48) peut également être disposée dans la rondelle d'aération et d'écoulement de l'eau (43) et non pas dans la vis d'aération et d'écoulement de l'eau (42). De même, la rondelle d'aération et d'écoulement de l'eau (43) peut être disposée sur la face extérieure et la vis d'aération et d'écoulement de l'eau (42) sur la face intérieure.
La rondelle d'aération et d'écoulement de l'eau (43) est soudée dans le coffre de batterie (38) ou reliée de toute autre manière au coffre de batterie (38).
La vis d'aération et d'écoulement de l'eau (42) se charge de l'aération dans les deux sens du coffre de batterie (38) ainsi que de l'évacuation de l'hydrogène des cellules, s'il en sort. De cette manière aussi, le liquide de refroidissement est immédiatement guidé à l'extérieur en cas d'un éventuel défaut d'étanchéité.
La figure 29 montre une vue en perspective de l'accumulateur d'énergie électrochimique avec sa structure autoportante dans le coffre de batterie (38). Un circuit de refroidissement externe comporte un refroidisseur (50) externe avec aérateur axial, une pompe à eau (51) et un réservoir de compensation (52).
La figure 30 montre en outre une vue latérale d'une conduite montante (53) conduisant à la pompe à eau (51). Une liaison (54) part de la pompe à eau (51) vers le refroidisseur (50) externe doté d'un aérateur axial. Une liaison (55) va du refroidisseur (50) externe au coffre de batterie (38). Le refoulement du coffre de batterie (38) passe par une liaison (56) allant au réservoir de compensation (52).
Le circuit de refroidissement connu en soi permet un remplissage et une purge idéaux de l'ensemble du circuit de refroidissement. La purge se fait par l'intermédiaire du refoulement du coffre de batterie (38), directement au moyen de la conduite menant au réservoir de compensation (52). L'air amené au circuit de refroidissement externe n'est pas prélevé directement d'entre le plancher du véhicule et la route mais provient de l'air de la ventilation de l'habitacle qui est généralement évacué en côté vers l'extérieur, à gauche et à droite, sous forme d'aération forcée. Cette sortie d'air peut être amenée au circuit de refroidissement externe.
Un prélèvement d'air directement entre le plancher et la route pour le circuit de refroidissement externe aurait pour inconvénient que cet air serait réchauffé par la chaleur dissipée par les radiations du moteur ainsi que par des températures extérieures très élevées et par la chaleur du rayonnement de la portion de route sur laquelle on circule. La batterie ne pourrait pas être suffisamment refroidie de cette manière en cas de températures extérieures très élevées; au contraire, elle serait même réchauffée. Outre l'air refoulé par la ventilation de l'habitacle, on peut en outre prévoir pour le circuit de refroidissement externe un canal d'amenée d'air supplémentaire provenant du dispositif de ventilation du véhicule amenant de l'air refroidi par la climatisation ou réchauffé par la chaleur du moteur. La batterie peut ainsi être refroidie de manière optimale aussi bien avec des températures extérieures très élevées que très basses.
En cas de températures extérieures très basses, ce mode de réalisation présente un avantage supplémentaire en ce que la batterie n'est pas refroidie mais réchauffée avec la chaleur du moteur qui réchauffe déjà l'habitacle, cet air chaud étant également amené au circuit de refroidissement externe.
Une possibilité supplémentaire pour le circuit de refroidissement externe serait de le raccorder directement à la climatisation. Dans ce cas, le circuit de refroidissement externe est remplacé.
La figure 31 montre une vue en perspective d'un mode de réalisation doté d'une construction de composants de refroidissement externes munie d'un support de composants de refroidissement (57), d'un échangeur thermique/évaporateur (58), d'une valve de détente (59) et d'une pompe à eau (60).
La figure 32 montre une vue de dessus d'un coffre de batterie (38) déjà posé dans un véhicule, l'accumulateur d'énergie autoportant étant déjà disposé dans ledit coffre de batterie. La disposition de la construction des composants de refroidissement est également représentée sur la figure 31 avec un raccord direct à la climatisation et avec un réservoir de compensation (52).
La figure 33 montre une vue en perspective d'un refroidisseur de liquide de batterie autoportant doté de cellules aux ions Li (61) et des composants de refroidissement externes conformes à la figure 31, la disposition étant également directement reliée à la climatisation.
La figure 34 montre une autre vue en perspective d'un coffre de batterie (38) doté de cellules aux ions Li- munies de composants de refroidissement externes conformes à la figure 31, lesdits composants étant directement bridés au coffre de batterie (38).
La figure 35 représente une vue en perspective du réservoir de compensation (52) 35 doté d'une conduite de refroidissement (62) en spirale dans le réservoir de compensation (52). La liaison va directement du réservoir de compensation (52) à la pompe à eau (60) et depuis là au coffre de batterie (38) et va du coffre de batterie (38) au réservoir de compensation (52) pour le refoulement.
Dans ce mode de réalisation, les composants de refroidissement, tels que par exemple le support de composants de refroidissement (57) ainsi que l'échangeur thermique (58) et la valve de détente (59) ne sont plus nécessaires. Le circuit de refroidissement se fait d'abord directement du réservoir de compensation (52) aux blocs d'échange thermique, par l'intermédiaire de la pompe à eau (60) vers l'intérieur du coffre de batterie (38), et de nouveau des blocs d'échange thermique au réservoir de compensation (52). Pour le refroidissement en cas de températures extérieures élevées, la conduite de refroidissement (62) est amenée depuis un compresseur de climatisation (non représenté) en spirale à travers le réservoir de compensation (52) puis ramenée au compresseur de climatisation.
Etant donné que pour refroidir la batterie, il n'est nécessaire d'amener un refroidissement externe supplémentaire qu'en cas de températures extérieures élevées et que la climatisation fonctionne de toute façon dans ce cas, la configuration précédemment expliquée est une solution simple et bon marché. Aucun refroidissement externe supplémentaire ne serait nécessaire pour refroidir la batterie en cas de températures par exemple inférieures à 20 C.

Claims (15)

Revendications
1. Accumulateur d'énergie électrochimique (12) avec des blocs d'échange thermique (1, 8, 9) et plusieurs cellules d'accumulation électrochimiques (2) disposées les unes à côté des autres en au moins deux rangées voisines et qui sont chacune disposées entre deux blocs d'échange thermique (1, 8, 9), les blocs d'échange thermique (1, 8, 9) étant munis de canaux échangeurs de chaleur (3) et de canaux de répartition du flux (4, 5) raccordés à des canaux de répartition montants (10) et des canaux de répartition descendants (11) dans lesquels circule un fluide caloporteur, caractérisé en ce que l'accumulateur d'énergie électrochimique (12) est muni de moyens (13, 14, 15, 16) pour former une unité autoportante (12) pouvant être utilisée dans un coffre de batterie (38).
2. Accumulateur d'énergie électrochimique selon la revendication 1, caractérisé en 15 ce que les blocs d'échange thermique (1) sont disposés dans un boîtier de fixation (12).
3. Accumulateur d'énergie électrochimique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le boîtier de fixation (12) comprend une plaque support de compression et de fixation (13), une plaque de fixation (14) et des plaques de serrage et de fixation (15, 16) latérales.
4. Accumulateur d'énergie électrochimique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la plaque support de compression et de fixation (13) et/ou la plaque de compression et de fixation (14) sont muni d'un contour ondulé (17, 24) adapté aux canaux d'échange thermiques (3).
5. Accumulateur d'énergie électrochimique selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la plaque support de compression et de fixation (13) est muni de trous oblongs (18) pour la fixation de blocs d'échange thermique (1).
6. Accumulateur d'énergie électrochimique selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la plaque support de compression et de fixation (13) et/ou la plaque de compression et de fixation (14) sont munies de rainures de serrage (19, 20, 25) pour la liaison avec les plaques de serrage et de fixation (15, 16).
7. Accumulateur d'énergie électrochimique selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la plaque support de compression et de fixation (13) est munie d'alésages de centrage (21) dans lesquels peuvent pénétrer des chevilles de centrage (40) disposées dans le coffre de batterie (38).
8. Accumulateur d'énergie électrochimique selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les plaques de serrage et de fixation (15, 16) sont munies d'ouvertures (26) pour recevoir des cellules d'accumulation électrochimiques (2), des éléments de conduites d'amenée et des conduites de répartition.
9. Accumulateur d'énergie électrochimique selon la revendication 8, caractérisé en ce que les ouvertures pour les cellules d'accumulation électrochimiques (2) sont formées par des trous à quatre pans.
10. Accumulateur d'énergie électrochimique selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que les plaques de serrage et de fixation (15, 16) sont munies de cadres de serrage (25 30).
11. Accumulateur d'énergie électrochimique selon l'une des revendications précédentes avec un coffre de batterie (38) dans lequel sont placés les blocs d'échange thermique avec les batteries (2) placées entre ceux-ci, caractérisé en ce que le coffre de batterie (38), par ailleurs étanche à l'eau et à la pression, est muni d'au moins un dispositif d'aération et d'écoulement de l'eau (42, 43).
12. Accumulateur d'énergie électrochimique selon la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif d'aération et d'écoulement de l'eau est muni d'une vis d'aération et d'écoulement de l'eau (42) et d'une rondelle d'aération et d'écoulement d'eau (43).
13. Accumulateur d'énergie électrochimique selon la revendication 12, caractérisé 30 en ce que la vis d'aération et d'écoulement de l'eau (42) est reliée à la rondelle d'aération et d'écoulement d'eau (43) par vissage.
14. Accumulateur d'énergie électrochimique selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que la vis d'aération et d'écoulement de l'eau (42) et la rondelle d'aération et d'écoulement de l'eau (43) sont munies d'alésages transversaux (45, 47, 49) pour l'élimination de l'eau et/ou l'aération.
15. Accumulateur d'énergie électrochimique selon la revendication 14, caractérisé en ce que la rondelle d'aération et d'écoulement de l'eau (43) est disposée à l'intérieur du coffre de batterie (38), les alésages transversaux (45) étant disposés au ras du fond du coffre de batterie (38) , et la vis d'aération et d'écoulement de l'eau (42) étant disposée sur la face extérieure du coffre de batterie (38) et reliée à la rondelle d'aération et d'écoulement de l'eau (43) par l'intermédiaire du vissage.
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