FR2995733B1 - Module de batterie et vehicule automobile muni d'un tel module - Google Patents

Module de batterie et vehicule automobile muni d'un tel module Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un module de batterie (1) comprenant au moins quatre cellules de batterie (2) qui sont refroidies par le biais d'une plaque de refroidissement (3) disposée entre celles-ci. Selon l'invention, il est primordial que des ailettes saillantes (4) soient disposées sur la plaque de refroidissement (3), lesquelles servent en même temps de butée de cellules de batterie individuelles (2). Un module de batterie (1) présentant des performances élevées et très raide est ainsi produit, lequel est par ailleurs conçu de manière simple du point de vue de la construction.

Description

DESCRIPTION
La présente invention concerne un module de batterie comprenant au moins quatre cellules de batterie qui sont refroidies par le biais d’une plaque de refroidissement disposée entre celles-ci. L’invention concerne en outre un véhicule automobile équipé d’un module de batterie.
On connaît d’après le document DE 10 2008 034 695 B4 un module de batterie de type générique, en particulier de type batterie aux lithium-ion, comprenant une pluralité de cellules de batterie individuelles connectées les unes aux autres et une plaque de refroidissement disposée du côté des pôles sur les cellules individuelles. La plaque de refroidissement est en l’occurrence pourvue, dans la direction des cellules de batterie, de mandrins de refroidissement saillant verticalement qui sont formés de manière conique et sont disposés de telle sorte qu’ils fassent saillie latéralement par rapport aux cellules individuelles dans des espaces intermédiaires. En raison de ces mandrins de refroidissement, qui s’appliquent sans interstice contre les cellules de batterie, la surface sur laquelle les pertes de chaleur peuvent être transférées des cellules de batterie à la plaque de refroidissement doit être agrandie.
On connaît d’après le document DE 10 2010 009 478 Al un véhicule comprenant un accumulateur d’énergie électrique qui comprend plusieurs cellules d’accumulation qui sont reliées de manière thermiquement conductrice à une plaque de refroidissement, et au moins un canal de refroidissement traversé par un fluide de refroidissement étant intégré dans cette plaque de refroidissement. On cherche ainsi à produire un accumulateur d’énergie électrique qui peut être refroidi d’une manière simple du point de vue de la construction.
On connaît d’après le document US 2006/0240318 Al un autre module de batterie comprenant plusieurs cellules de batterie montées les unes sur les autres à la manière d’un empilement. Des pièces d’écartement sont en l’occurrence disposées entre les cellules de batterie individuelles, lesquelles pièces d’écartement maintiennent les cellules de batterie individuelles à distance les unes des autres et permettent de ce fait un écoulement de réfrigérant entre les cellules de batterie individuelles.
On connaît également d’après le document US 2011/0189524 Al un module de batterie comprenant une pluralité de cellules de batterie individuelles, dans lequel une plaque de refroidissement disposée entre les cellules de batterie individuelles est prévue pour le refroidissement des cellules de batterie. D’après le document WO 98/31059, un module de batterie comprenant une pluralité de cellules de batterie individuelles est encore une fois prévu, lesquelles cellules de batterie sont disposées de manière espacée les unes par rapport aux autres et sont traversées par de l’air en vue du refroidissement.
La présente invention porte sur le problème qui consiste à fournir, pour un module de batterie de type générique, une forme de réalisation améliorée qui se distingue en particulier par un refroidissement efficace et une stabilité élevée.
Ce problème est résolu grâce aux objets selon l'invention. Des formes de réalisation avantageuses sont décrites ci-après.
La présente invention repose sur l’idée générale de refroidir des cellules de batterie individuelles d’un module de batterie par le biais d’une plaque de refroidissement disposée entre celles-ci, des ailettes saillantes étant disposées sur la plaque de refroidissement elle-même, lesquelles servent d’une part de butée pour des cellules de batterie individuelles et confèrent d’autre part une raideur nettement augmentée à la plaque de refroidissement et par conséquent également au module de batterie. Le module de batterie selon l’invention possède par conséquent au moins quatre cellules de batterie qui peuvent être refroidies par le biais de la plaque de refroidissement disposée entre celles-ci. Sur cette plaque de refroidissement sont disposées des ailettes saillant vers l’extérieur, de préférence au moins une de chaque côté, lesquelles raidissent considérablement la plaque de refroidissement en raison de leur résistance à la flexion élevée et simplifient en même temps un montage des cellules de batterie individuelles car elles servent de butée pour des cellules de batterie individuelles.
La présente invention a donc pour objet un module de batterie comprenant au moins quatre cellules de batterie qui sont refroidies par le biais d’une plaque de refroidissement disposée entre celles-ci, caractérisé en ce que des ailettes saillantes sont disposées sur la plaque de refroidissement, lesquelles servent en même temps de butée de cellules de batterie individuelles.
Dans un perfectionnement avantageux de la solution selon l’invention, la plaque de refroidissement est constituée de plusieurs couches, à savoir de deux tôles situées à l’extérieur avec un insert en plastique disposé entre celles-ci. Les deux tôles garantissent en l’occurrence un taux de transfert de chaleur élevé de la plaque de refroidissement aux cellules de batterie individuelles, tandis que l’insert en plastique disposé entre les deux tôles contribue à pouvoir réaliser les canaux de refroidissement individuels pour un fluide de refroidissement traversant la plaque de refroidissement de manière simple du point de vue de la technique de fabrication et en même temps de manière optimisée en termes de poids. Les deux tôles délimitent par conséquent, conjointement avec l’insert en plastique (situé entre celles-ci), des canaux de refroidissement.
De manière avantageuse, les ailettes font saillie perpendiculairement vers l’extérieur à partir des tôles respectives. La plaque de refroidissement elle-même peut généralement être fléchie relativement facilement notamment autour d’un axe de flexion situé dans le plan de la plaque, de sorte que l’ailette saillant perpendiculairement à la tôle respective augmente considérablement le moment de flexion. En même temps, les ailettes forment une butée pour les cellules de batterie individuelles, de sorte qu’après une fixation des cellules de batterie individuelles sur la plaque de refroidissement, un module de batterie non seulement très raide en termes de construction mais aussi refroidi efficacement puisse être produit, puisque chaque cellule de batterie s’applique, par un côté, sur toute sa surface contre la plaque de refroidissement et s’applique à plat, par au moins une région d’un deuxième côté, contre l’ailette respective qui peut être considérée non seulement comme ailette de raidissement mais aussi comme ailette de refroidissement.
Le module de batterie selon l'invention est encore caractérisé en ce que les ailettes s'étendent dans la direction longitudinale du module de batterie rectangulaire et forment respectivement une butée pour un côté frontal des cellules de batterie.
Par ailleurs, il est également caractérisé en ce qu'une ouverture d'évacuation ainsi qu'une ouverture d'alimentation sont disposées du côté frontal sur la plaque de refroidissement.
Dans une autre forme de réalisation avantageuse de la solution selon l’invention, quatre cellules de batterie respectives et la plaque de refroidissement disposée entre celles-ci sont maintenues ensemble par une bande de fixation. Des bandes de fixation de ce type peuvent être en plastique ou en métal et produisent une fixation durable des cellules de batterie individuelles sur la plaque de refroidissement. Après le desserrement de la bande de fixation, un remplacement de cellules de batterie individuelles est en principe également possible. En variante de cette bande de fixation, les cellules de batterie individuelles peuvent bien sûr être également collées ou vissées sur la plaque de refroidissement.
De manière avantageuse, les deux tôles sont collées ou soudées sur l’insert en plastique disposé entre celles-ci. Pour fabriquer la plaque de refroidissement, il est par conséquent seulement nécessaire de relier les deux tôles prédécoupées à l’insert en plastique disposé entre celles-ci. Une liaison étanche aux fluides peut en l’occurrence être effectuée par exemple par le biais d’un collage ou d’un soudage. L’invention repose en outre sur l’idée générale d’utiliser un module de batterie décrit dans les paragraphes précédents dans un véhicule automobile, par exemple un véhicule hybride ou un véhicule électrique. Les véhicules en particulier entraînés par un moteur électrique ou assistés par un moteur électrique nécessitent une capacité de batterie relativement élevée, des batteries haute performance de ce type devant être refroidies pour fonctionner efficacement. L’utilisation du module de batterie selon l’invention dans un véhicule automobile de ce type présente par conséquent l’avantage majeur d’obtenir une puissance électrique élevée à l’aide d’une batterie relativement petite grâce à un refroidissement efficace de celle-ci. En raison de la raideur propre relativement élevée du module de batterie, on peut par exemple se passer d’éléments de retenue spéciaux jusqu’alors requis sur le véhicule, ce qui entraîne non seulement qu’une économie de poids est réalisée mais encore qu’un montage peut être nettement simplifié. L'invention a donc également pour objet un véhicule automobile, en particulier véhicule hybride ou véhicule électrique comprenant un module de batterie selon l'invention. D’autres caractéristiques et avantages importants de l’invention découlent des dessins et de la description associée des figures à l’aide des dessins.
Il s’entend que les caractéristiques susmentionnées et celles qui vont être expliquées plus en détail dans ce qui suit peuvent être utilisées non seulement dans la combinaison respective indiquée mais aussi dans d’autres combinaisons ou isolément, sans sortir du cadre de la présente invention.
Des exemples de réalisation préférés de l’invention sont représentés dans les dessins et sont expliqués plus en détail dans la description qui suit, les mêmes numéros de référence se rapportant à des composants identiques ou similaires ou de fonction identique.
Dans les dessins, à chaque fois de manière schématique, la figure 1 illustre une vue d’un module de batterie selon l’invention, la figure 2 illustre une plaque de refroidissement du module de batterie selon l’invention, la figure 3 illustre la plaque de refroidissement, mais sans tôle supérieure.
Conformément à la figure 1, un module de batterie 1 selon l’invention comprend plusieurs cellules de batterie 2 qui sont refroidies par le biais d’une plaque de refroidissement 3 disposée entre celles-ci (voir également la figure 2). Des ailettes 4 saillant essentiellement perpendiculairement au plan de la plaque de refroidissement sont disposées sur la plaque de refroidissement 3, lesquelles non seulement raidissent la plaque de refroidissement 3 et produisent un refroidissement amélioré des cellules de batterie individuelles 2, mais encore servent en même temps de butée pour des cellules de batterie individuelles 2. Le module de batterie 1 selon l’invention est par conséquent nettement plus raide que les modules de batterie traditionnels et présente en outre un refroidissement particulièrement efficace, puisque les cellules de batterie individuelles 2 s’appliquent, par un côté, à plat contre la plaque de refroidissement 3 et, par un côté frontal, s’appliquent à plat contre l’ailette respective 4, de sorte que les cellules de batterie individuelles 2 peuvent être refroidies de deux côtés.
Si l’on considère les figures 2 et 3, on peut discerner que la plaque de refroidissement 3 est constituée de plusieurs couches, à savoir de deux tôles 5, 5' situées à l'extérieur avec un insert en plastique 6 disposé entre celles-ci (voir en particulier la figure 3). Les deux tôles 5, 5' délimitent en l’occurrence, conjointement avec l’insert en plastique 6, des canaux de refroidissement 7 individuels s’étendant dans la plaque de refroidissement 3. Afin qu’une résistance à la flexion aussi élevée que possible de la plaque de refroidissement 3 puisse être obtenue, les ailettes 4 font saillie de préférence perpendiculairement au plan de la plaque à partir des tôles respectives 5, 5'. Par ailleurs, les ailettes 4 s’étendent dans la direction longitudinale du module de batterie rectangulaire 1 et forment respectivement un butée pour un côté frontal des cellules de batterie 2.
Une ouverture d’évacuation 8 ainsi qu’une ouverture d’alimentation 9 pour l’alimentation de la plaque de refroidissement 3 en réfrigérant et l’évacuation de réfrigérant hors de celle-ci sont prévues du côté frontal sur la plaque de refroidissement 3. Une fixation des cellules de batterie individuelles 2 à la plaque de refroidissement 3 peut par exemple s’effectuer par le biais d’une bande de fixation 10 (voir la figure 1), de préférence quatre cellules de batterie 2 respectives et la plaque de refroidissement 3 disposée entre celles-ci étant maintenues ensemble par une bande de fixation 10. Des bandes de fixation 10 de ce type peuvent par exemple être réalisées en plastique ou en métal et permettent un remplacement individuel de cellules de batterie individuelles 2 en particulier défectueuses. Bien entendu, un collage ou un vissage des cellules de batterie 2 sur la plaque de refroidissement 3 est également envisageable en variante.
Une fixation étanche aux fluides des deux tôles 5, 5' à l’insert en plastique 6 disposé entre celles-ci s’effectue habituellement par le biais d’un collage ou d’un soudage, qui permet une technique de liaison qui, d’une part, utilise un processus sûr et qui, d’autre part, est peu onéreuse. Les pôles des cellules de batterie individuelles 2 peuvent en l’occurrence bien entendu être recouverts par des capuchons de protection 11 correspondants (voir la figure 1). Le module de batterie 1 selon l’invention peut en particulier être utilisé dans un véhicule automobile 12, des modules de batterie 1 de ce type, pouvant être refroidis et présentant des performances élevées, étant utilisés en particulier dans des véhicules hybrides ou électriques.
En résumé, on peut donc constater que, grâce au module de batterie 1 selon l’invention, un module de batterie 1 très raide peut être produit, lequel, d’une part, peut être refroidi en raison de la plaque de refroidissement 3 et est par conséquent performant et, d’autre part, peut être assemblé simplement par ailleurs en raison des ailettes 4 formant des butées.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims (8)

  1. REVENDICATIONS
    1. Module de batterie (1) comprenant au moins quatre cellules de batterie (2) qui sont refroidies par le biais d’une plaque de refroidissement (3) disposée entre celles-ci, des ailettes saillantes (4) étant disposées sur la plaque de refroidissement (3), lesquelles servent en même temps de butée de cellules de batterie individuelles (2), caractérisé en ce que la plaque de refroidissement (3) est constituée de plusieurs couches, à savoir de deux tôles (5, 5') situées à l'extérieur avec un insert en plastique (6) disposé entre celles-ci.
  2. 2. Module de batterie selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux tôles (5, 5') délimitent, conjointement avec l’insert en plastique (6), des canaux de refroidissement (7).
  3. 3. Module de batterie selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les ailettes (4) font saillie perpendiculairement vers l’extérieur à partir des tôles respectives (5, 5').
  4. 4. Module de batterie selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les ailettes (4) s’étendent dans la direction longitudinale du module de batterie rectangulaire (1) et forment respectivement une butée pour un côté frontal des cellules de batterie (2).
  5. 5. Module de batterie selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’une ouverture d’évacuation (8) ainsi qu’une ouverture d’alimentation (9) sont disposées du côté frontal sur la plaque de refroidissement (3).
  6. 6. Module de batterie selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que quatre cellules de batterie (2) respectives et la plaque de refroidissement (3) disposée entre celles-ci sont maintenues ensemble par une bande de fixation (10).
  7. 7. Module de batterie selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les deux tôles (5, 5') sont collées ou soudées sur l’insert en plastique (6) disposé entre celles-ci.
  8. 8. Véhicule automobile (1), en particulier véhicule hybride ou véhicule électrique comprenant un module de batterie (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.
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