FR2996066A1

FR2996066A1 - Dispositif de controle thermique pour module de batterie de vehicule automobile, procede de fabrication dudit dispositif de controle et module de batterie

Info

Publication number: FR2996066A1
Application number: FR1258859A
Authority: FR
Inventors: Vincent Feuillard; Frederic Ladrech
Original assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Current assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2014-03-28
Anticipated expiration: 2032-09-21
Also published as: FR2996066B1

Abstract

L'invention concerne un dispositif de contrôle thermique pour module de batterie de véhicule automobile caractérisé en qu'il comporte un échangeur thermique (3), et un faisceau de caloducs (4) présentant des premières extrémités (5a) de caloducs (5) dont au moins une surface (12,) est destinée à être en contact thermique avec une batterie (11) du véhicule automobile et présentant des deuxièmes extrémités (5b) de caloducs (5) dont au moins une surface est en contact thermique avec l'échangeur thermique (3). L'invention concerne également un module de batterie de véhicule automobile comportant un tel dispositif de contrôle thermique (1) et un procédé de fabrication dudit dispositif de contrôle thermique (1).

Description

Dispositif de contrôle thermique pour module de batterie de véhicule automobile, procédé de fabrication dudit dispositif de contrôle et module de batterie L'invention concerne un dispositif de contrôle thermique pour module de batterie de véhicule automobile, pour refroidir ou réchauffer la ou les batteries d'un véhicule automobile notamment électrique, du type hybride ou tout électrique. L'invention concerne également un procédé de fabrication dudit dispositif de contrôle et un module de batterie de véhicule automobile comprenant au moins un dispositif de contrôle thermique. Pour assurer un fonctionnement et une durée d'utilisation optimaux des batteries de véhicule à moteur électrique, notamment des batteries du type Lithium-Ion, la température 10 des batteries doit être maintenue dans une gamme de l'ordre de 15°C à 35°C et plus spécifiquement entre 20 et 30°C. Ce maintien de la température doit être assuré lorsque le véhicule roule ainsi qu'à son arrêt, et plus particulièrement au cours de la charge des batteries. Une charge très rapide de la batterie peut occasionner une génération de chaleur très importante dans la 15 batterie. Il est alors nécessaire de refroidir la batterie afin de préserver sa durée de vie. De même, selon les conditions climatiques, notamment en hiver ou dans les pays froids, il est nécessaire de réchauffer la batterie pour rester dans la gamme de température de fonctionnement optimal. Du fait du coût particulièrement élevé des batteries par rapport au coût total du 20 véhicule, il est indispensable d'assurer des moyens de contrôle de la température des batteries qui soient efficaces. On cherche aujourd'hui de plus, à obtenir des moyens de contrôle de la température des batteries présentant un encombrement et un poids relativement faibles, qui soient simples avec un bon rapport performance/prix. Le but de la présente invention est donc de proposer un dispositif de contrôle 25 thermique pour module de batterie de véhicule automobile, apte à contrôler la température de la batterie dans une gamme étroite de températures, typiquement entre 15°C et 35°C et plus particulièrement entre 20°C et 30°C, le dispositif de contrôle étant simple à fabriquer, nécessitant la mise en oeuvre de composants simples, peu encombrants et permettant un maintien précis et efficace de la température avec un bon rapport performance/prix. 30 À cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de contrôle thermique pour module de batterie de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un échangeur -2- thermique et un faisceau de caloducs présentant des premières extrémité des caloducs dont au moins une surface est destinée à être en contact thermique avec une batterie du véhicule automobile et présentant des deuxièmes extrémités de caloducs dont au moins une surface est en contact thermique avec l'échangeur thermique.

Le contrôle thermique de la batterie peut se faire par circulation du fluide dans des tubes scellés des caloducs. Un tel dispositif de contrôle thermique avec un faisceau de caloducs est réversible, en effet il peut être utilisé aussi bien en mode de « refroidissement » ou en mode de « réchauffement » d'au moins une batterie.

En outre, le faisceau de caloducs permet une surface d'échange importante avec la batterie, quasiment la surface totale de la batterie. Le dispositif de contrôle thermique peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison : les caloducs sont agencés sensiblement parallèlement, les caloducs comportent respectivement un bouchon de remplissage, un bouchon d'obturation et un tronc central délimitant une pluralité de canaux en dérivation, les canaux sont fermés à une première extrémité par le bouchon de remplissage et à une deuxième extrémité par le bouchon d'obturation, le bouchon de remplissage et le bouchon d'obturation définissent un premier et un deuxième volumes de communication respectivement aux premières et aux deuxièmes extrémités du tronc central de sorte que les canaux d'un même caloduc communiquent entre eux, les bouchons de remplissage des caloducs du faisceau sont formés en une seule pièce, les bouchons d'obturation des caloducs du faisceau sont formés en une seule pièce, les bouchons de remplissage et/ou d'obturation formés d'une seule pièce sont obtenus par matriçage à froid ou emboutissage à froid, l'échangeur thermique comporte une entrée de fluide, une sortie de fluide et au moins un tube délimitant un circuit de guidage entre l'entrée de fluide et la sortie de fluide, -3- l'échangeur thermique comporte deux tubes définissant deux circuits de guidage en dérivation entre l'entrée de fluide et la sortie de fluide les deuxièmes extrémités des caloducs du faisceau sont interposées entre les deux tubes et présentent une surface en contact thermique avec un tube respectif, l'axe du tube est orienté sensiblement perpendiculairement à la direction longitudinale des caloducs, le tube comporte un turbulateur dans le circuit de guidage, le turbulateur est ondulé, le turbulateur comporte des persiennes transversales, les caloducs et le tube de l'échangeur thermique sont en matériau aluminium. L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication d'un dispositif de contrôle thermique pour module de batterie de véhicule automobile tel que décrit précédemment caractérisé en ce que : dans une première étape, on assemble un ensemble comportant les caloducs du faisceau et le(s) tube(s) de l'échangeur thermique dans un outillage, et dans une deuxième étape, on brase ledit ensemble. Selon une ou plusieurs caractéristiques du procédé de fabrication, prise seule ou en combinaison : au cours de la première étape, on insère un turbulateur dans le circuit de guidage du tube de sorte qu'au cours de la deuxième étape, le turbulateur soit brasé aux parois internes du tube. les caloducs comportent un queusot respectif, et au cours de la première étape, on assemble le queusot au bouchon de remplissage de sorte qu'au cours de la deuxième étape, le queusot soit brasé au bouchon de remplissage.

Selon un aspect de l'invention, ledit procédé comprend une étape préliminaire dans laquelle on réalise d'une seule pièce les bouchons de remplissage. Ledit procédé de fabrication peut comprendre une étape préliminaire dans laquelle on réalise d'une seule pièce les bouchons d'obturation. L'invention a encore pour objet un module de batterie de véhicule automobile 30 comportant au moins une batterie, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif de contrôle thermique tel que décrit précédemment dont au moins une surface de -4- premières extrémités des caloducs est en contact thermique avec la batterie et au moins une surface de deuxièmes extrémités des caloducs est en contact thermique avec l'échangeur thermique. Selon une ou plusieurs caractéristiques du module de batterie, prise seule ou en 5 combinaison : le module de batterie comporte au moins deux batteries empilées les unes sur les autres avec un dispositif de contrôle thermique interposé entre deux batteries successives, ledit dispositif de contrôle thermique étant agencé de sorte que des premières surfaces des premières extrémités des caloducs soient en contact 10 thermique avec la batterie du dessus et des deuxièmes surfaces des premières extrémités des caloducs soient en contact thermique avec la batterie du dessous, la batterie présente au moins une face sensiblement plane et les surfaces des premières extrémités des caloducs du faisceau recouvrent la longueur de ladite face, les surfaces des premières extrémités des caloducs du faisceau recouvrent 15 entièrement la surface de ladite face. Le faisceau de caloducs permet ainsi d'équilibrer la température des batteries avec l'échangeur thermique, à la manière d'un conducteur électrique mais en offrant une conductivité thermique bien plus élevée que les métaux usuels. La conductivité thermique 20 est ainsi beaucoup plus élevée que celle du cuivre. Il est ainsi possible de contrôler la température des batteries entre 20 et 30°C notamment par le dimensionnement des caloducs (section interne), la nature du fluide et la pression qu'ils contiennent et par le contrôle de la quantité de chaleur fournie ou dissipée par l'échangeur thermique. Par exemple, pour un module de batterie comportant trente batteries du type 25 Lithium-Ion et vingt-neuf dispositifs de contrôle thermique, les vingt-neuf dispositifs de contrôle thermique peuvent dissiper une chaleur de l'ordre de 4500 watts au cours de la charge rapide des trente batteries, soit environ 155 watts par dispositif de contrôle. Le dispositif de contrôle thermique permet donc de contrôler la température des batteries au plus près des batteries avec une surface d'échange importante, quasiment la 30 surface totale de la batterie, en étant intimement intercalé au milieu d'entre elles, de manière simple, rapide et efficace et avec un encombrement réduit. -5- Par ailleurs, tous les composants du dispositif de contrôle peuvent être brasés en une seule passe, avec un contact idéal métal/métal entre l'échangeur thermique et les caloducs, c'est-à-dire sans réduire la conductibilité thermique et de manière totalement étanche.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 représente une vue en perspective d'un dispositif de contrôle thermique pour module de batterie de véhicule automobile selon la présente invention, la figure 2 représente une vue schématique en perspective et de côté d'un caloduc d'un dispositif de contrôle thermique, la figure 3 représente une vue schématique et en perspective d'un exemple de module de batterie selon la présente invention comportant deux batteries et un dispositif de contrôle thermique, la figure 4a représente une vue schématique en coupe transversale d'un premier exemple de réalisation d'un caloduc de dispositif de contrôle thermique à cinq canaux, - la figure 4b représente une vue schématique en coupe transversale d'un deuxième exemple de réalisation d'un caloduc de dispositif de contrôle thermique à cinq canaux, - la figure 4c représente une vue schématique en coupe transversale d'un troisième exemple de réalisation d'un caloduc de dispositif de contrôle thermique à cinq canaux, la figure 4d représente une vue schématique en coupe transversale d'un quatrième exemple de réalisation d'un caloduc à cinq canaux, la figure 5 représente une vue en coupe de plusieurs bouchons de remplissage d'un dispositif de contrôle thermique, réalisés en une seule pièce, la figure 6a représente une vue schématique de dessus et une vue de profil d'un autre exemple de module de batterie comportant trente batteries et vingt-neuf dispositifs de contrôle thermique, -6- la figure 6b représente une vue en agrandie d'un détail encadré en pointillés de la figure 6a, la figure 7 représente une vue d'une section d'un tube d'un échangeur thermique de dispositif de contrôle thermique, la figure 8 représente une vue en perspective et de côté d'une ailette d'un turbulateur ondulé à persiennes d'un dispositif de contrôle thermique, la figure 9 représente une vue en perspective et de face d'une ondulation du turbulateur de la figure 8, la figure 10 représente un organigramme d'un procédé de fabrication d'un dispositif de contrôle thermique selon la présente invention, et la figure 11 représente un sous-ensemble de dispositif de contrôle thermique à la fin de la première étape du procédé de fabrication. Sur ces figures, les éléments sensiblement identiques portent les mêmes références. Par soucis de clarté, les étapes du procédé sont numérotées à partir de 100.

La figure 1 représente un dispositif de contrôle thermique pour module de batterie de véhicule automobile 1, notamment de véhicule électrique, du type hybride ou tout électrique. Le dispositif de contrôle thermique 1 comporte un échangeur thermique 3 et un 20 faisceau de caloducs 4. Le dispositif de contrôle thermique 1 illustré sur la figure 1 comporte ainsi un faisceau de caloducs 4 comprenant huit caloducs 5. De façon connue en soi, un caloduc 5 (ou « heat pipe » en anglais) se présente sous la forme d'une enceinte hermétique qui renferme un fluide en équilibre avec sa phase gazeuse et sa phase liquide, en absence de tout autre gaz. Il s'agit donc d'un fluide 25 diphasique. On peut citer comme exemple non limitatif un fluide organique, c'est-à-dire comportant des molécules de carbone, hydrogène, et oxygène. Le caloduc 5 présente une forme générale allongée selon l'axe longitudinal L (figure 2). Selon un exemple de réalisation schématisé en figure 2 illustrant un caloduc 5 du 30 dispositif de contrôle thermique 1, le caloduc 5 comporte un bouchon de remplissage 6, un bouchon d'obturation 7 et un tronc central 8 délimitant une pluralité de canaux 9 (dont un -7- seul est représenté sur la figure 2) en dérivation entre le bouchon de remplissage 6 et le bouchon d'obturation 7. Les canaux 9 sont par exemple identiques et parallèles entre eux à l'intérieur du tronc central 8. Ils sont fermés à une première extrémité par le bouchon de remplissage 6 5 et à une deuxième extrémité par le bouchon d'obturation 7. Les parois internes des canaux 9 présentent des profils « alambiqués » configurés pour guider le liquide par capillarité d'une extrémité à l'autre du caloduc 5. Le dispositif de contrôle 1 est intégré dans un module de batterie de véhicule automobile 10 comportant en outre au moins une batterie 11. La figure 3 illustre un 10 exemple de module de batterie 10 comportant deux batteries 11 et un dispositif de contrôle 1. Les batteries 11 sont par exemple électrochimiques, notamment du type Lithium-Ion. Les batteries du type Lithium-Ion présentent l'avantage de présenter un bon rapport poids/puissance : c'est-à-dire qu'elles sont puissantes par rapport à leur compacité. 15 Dans l'exemple illustré, la batterie 11 présente une forme sensiblement parallélépipédique avec deux grandes faces parallèles planes. A titre d'exemple, la surface des grandes surfaces planes est de l'ordre d'un format A4 (300*216 mm). Le dispositif de contrôle thermique 1 est assemblé à une batterie 11 de sorte que les premières extrémités 5a des caloducs 5 soient en contact thermique avec la batterie 11 et les 20 deuxièmes extrémités 5b des caloducs 5 soient en contact thermique avec l'échangeur thermique 3 (figures 1, 3 et 7a). Plus précisément, le dispositif de contrôle thermique 1 est assemblé à une batterie 11 de sorte qu'au moins une surface 12, 13 de premières extrémités 5a des caloducs 5 soit en contact thermique avec la batterie 11 et au moins une surface de deuxièmes extrémités 25 5b des caloducs 5 soit en contact thermique avec l'échangeur thermique 3 (figures 1, 3 et 7a). Les premières et deuxième extrémités 5a, 5b sont définies par rapport à la direction longitudinale L des caloducs S. Par exemple, les surfaces 12 des premières extrémités 5a (en bas en référence à l'orientation du dispositif de contrôle 1 de la figure 1) sont formées par 30 environ 7/8 de la longueur totale du caloduc 5 tandis que les surfaces des deuxièmes extrémités 5b (sous l'échangeur thermique 3 en référence à la figure 1) sont formées par -8- environ 1/8 restant de la longueur du caloduc 5. Les surfaces 12, 13 des premières extrémités 5a des caloducs 5 sont soient plaquées et fixées contre la batterie 11 en contact direct sans intermédiaire, soient plaquées et fixées contre la batterie 11 avec interposition d'une interface thermiquement conductrice favorisant l'échange thermique entre la batterie 11 et le caloduc 5. Concernant le contact thermique entre les caloducs 5 et l' échangeur thermique 3, les caloducs 5 et l'échangeur thermique 3 sont brasés ensemble, comme détaillé ci-dessous. Le module de batterie 10 peut ainsi comporter plusieurs batteries 11 et plusieurs dispositifs de contrôle thermique 1, les batteries 11 étant empilées les unes sur les autres, 10 grande face contre grande face, un dispositif de contrôle thermique 1 étant interposé entre deux batteries 11 successives comme représenté sur la figure 3. Le dispositif de contrôle thermique 1 est ainsi assemblé aux deux batteries 11 successives de sorte que des premières surfaces 12 des premières extrémités 5a des caloducs 5 soient en contact thermique avec la batterie 11 du dessus et des deuxièmes 15 surfaces 13 des premières extrémités 5a des caloducs 5 soit en contact thermique avec la batterie 11 du dessous. Afin de maximiser la surface d'échange entre les caloducs 5 et les batteries 11, on prévoit que, dans un même faisceau 4, les caloducs 5 soient disposés en parallèle, c'est-à-dire qu'ils sont parallèles entre eux et parallèles à l'axe longitudinal L. En outre, les surfaces 20 12, 13 des premières extrémités 5a des caloducs 5 recouvrent la longueur totale de la grande face plane de la batterie 11. Les caloducs 5 sont mis côte à côte de sorte que les surfaces 12, 13 des premières extrémités 5a caloducs 5 recouvrent entièrement la surface de la grande face de la batterie 11. Les connections électriques des batteries 11 passent par exemple entre deux bouchons d'obturation 7 de deux dispositifs de contrôles 1 successifs, à 25 l'opposé du côté du remplissage des caloducs S. Ainsi en fonctionnement de « refroidissement », dès que la température des batteries 11 augmente au-delà d'un seuil d'équilibre, le fluide diphasique à l'intérieur des caloducs 5 chauffe et se vaporise en emmagasinant de l'énergie provenant de la chaleur émise par les batteries 11. Ce gaz se diffuse alors dans le caloduc 5 jusqu'au niveau de 30 l'échangeur thermique 3 où il est refroidi jusqu'à ce qu'il se condense pour redevenir à nouveau un liquide, et céder de l'énergie sous forme de chaleur. Le liquide retourne à son -9- point de départ par capillarité à l'intérieur de l'enceinte hermétique du caloduc 5. A l'inverse, en fonctionnement de « réchauffement », dès que la température des batteries 11 diminue en deçà d'un seuil d'équilibre, le fluide diphasique à l'intérieur des caloducs 5 chauffe et se vaporise en emmagasinant de l'énergie provenant de la chaleur émise par l'échangeur thermique 3. Ce gaz se diffuse alors dans le caloduc 5 jusqu'au niveau des batteries 11 où il est refroidi jusqu'à ce qu'il se condense pour redevenir à nouveau un liquide, et céder de l'énergie sous forme de chaleur. Le liquide retourne à son point de départ par capillarité à l'intérieur de l'enceinte hermétique du caloduc 5. Le faisceau de caloducs 4 permet ainsi d'équilibrer la température des batteries 11 10 avec l'échangeur thermique 3, à la manière d'un conducteur électrique mais en offrant une conductivité thermique bien plus élevée que les métaux usuels. La conductivité thermique est plus élevée que celle du cuivre. Il est ainsi possible de contrôler la température des batteries 11 entre 20 et 30°C notamment par le dimensionnement des caloducs 5 (section interne), la nature du fluide et 15 la pression qu'ils contiennent et par le contrôle de la quantité de chaleur fournie ou dissipée par l'échangeur thermique 3. Par exemple, pour un module de batterie 10 comportant trente batteries 11 du type Lithium-Ion et vingt-neuf dispositifs de contrôle thermique 1 (figure 6a), les vingt-neuf dispositifs de contrôle thermique 1 peuvent dissiper une chaleur de l'ordre de 4500 watts au 20 cours de la charge rapide des trente batteries 11, soit environ 155 watts par dispositif de contrôle 1. Le dispositif de contrôle thermique 1 permet donc de contrôler la température des batteries 11 au plus près des batteries 11 avec une surface d'échange importante, quasiment la surface totale de la batterie 11, en étant intimement intercalé au milieu d'entre elles, de 25 manière simple, rapide et efficace et avec un encombrement réduit. On va maintenant décrire plus précisément les caloducs multicanaux 5 puis l'échangeur thermique 3. Chaque canal 9 des caloducs 5 forme par exemple un passage central de section sensiblement rectangulaire pourvu de rainures périphériques par exemple en dent de scie 30 (ou à dents triangulaires, voir figure 4a), à rainures parallélépipédiques (voir figure 4b). Selon une forme de réalisation particulière représentée sur les figures 4c, 4d, -10- chaque canal 9 forme un passage central sensiblement rectangulaire pourvu de rainures périphériques 14 en forme de gouttes, par exemple quatre rainures périphériques 14 disposées aux quatre coins du passage central rectangulaire, tel que le profil quatre gouttes de la figure 4c ou, dix rainures périphériques 14 disposées autour du passage central rectangulaire, tel que le profil dix gouttes de la figure 4d. Dans l'exemple de la figure 4c, les rainures périphériques 14 en forme de gouttes s'étendent en croix. Ces rainures périphériques 14 en forme de gouttes permettent de ramener la phase liquide du fluide de l'extrémité du caloduc 5 en zone de condensation vers l'extrémité en 10 zone d'évaporation, c'est-à-dire à son point de départ comme expliqué précédemment. Les caloducs 5 peuvent comporter en outre un queusot 15 (figure 2). Il permet de communiquer avec l'intérieur de l'enceinte hermétique du caloduc 5 pour la remplir ou la vider du fluide en équilibre. Le queusot 15 est inséré et fixé de manière étanche au bouchon de remplissage 6. 15 En variante, un caloduc 5 peut présenter un trou permettant de communiquer avec l'intérieur de l'enceinte hermétique du caloduc 5 pour le remplissage du caloduc 5 avec le fluide diphasique. Les caloducs 5 (troncs centraux 8, bouchons de remplissage 6, bouchons d'obturation 7 et éventuels queusots 15) sont métalliques et par exemple entièrement en 20 matériau aluminium. Les troncs centraux 8 multicanaux sont réalisés par exemple par extrusion puis découpés à la longueur souhaitée. Les queusots 15 sont brasés aux bouchons de remplissage 6, ce qui garantit l'étanchéité de l'assemblage. Une fois le remplissage du caloduc 5 effectué, les queusots 15 ou les trous peuvent 25 être scellés par exemple par brasage ou encore par collage. Par ailleurs, le bouchon de remplissage 6 définit un premier volume de communication à la première extrémité du tronc central 8 de sorte que les canaux 9 communiquent fluidiquement entre eux. De même, le bouchon d'obturation 7 définit un deuxième volume de communication à la deuxième extrémité du tronc central 8 de sorte 30 que les canaux 9 communiquent également fluidiquement entre eux. Les volumes de communication permettent d'équilibrer la pression entre tous les -11- canaux 9 du caloduc 5 de manière à répartir équitablement le fluide diphasique dans l'enceinte hermétique définie par les volumes de communication et les canaux 9. Les bouchons de remplissage et d'obturation 6, 7 permettent ainsi la communication des canaux 9 du caloduc 5 entre eux, la fermeture des canaux 9 et le 5 montage des queusots 15 pour le vidage/remplissage du caloduc 5. Selon un exemple de réalisation représenté sur la figure 5, les bouchons de remplissage 6 des caloducs 5 du faisceau 4 sont formés en une seule pièce. Egalement, les bouchons d'obturation 7 des caloducs 5 du faisceau 4 peuvent être formés en une seule pièce. Les bouchons de remplissage et/ou d'obturation 6, 7 formés d'une seule pièce sont 10 obtenus par exemple par matriçage à froid ou emboutissage à froid. Le matriçage à froid permet notamment d'obtenir des bouchons 6, 7 de faible épaisseur. Ainsi les bouchons de remplissage 6 peuvent être réalisés en une seule étape par déformation à froid. De même, les bouchons d'obturation 7 peuvent être réalisés en uen seule étape par déformation à froid. Il n'est pas nécessaire de former un bouchon unique 15 pour chaque caloduc 5. Les bouchons de remplissage 6 comportent une cavité interne présentant une première portion 17 dont la forme est configurée pour recevoir la première extrémité du tronc central 8 et une deuxième portion 18 au fond de la cavité dans laquelle est ménagé le premier volume de communication. Le fond de la cavité comporte également un orifice 19 20 pour le passage du queusot 15. La première portion 17 présente une forme parallélépipédique et la deuxième portion 18 délimitant le fond de la cavité présente une forme parallélépipédique ou de préférence tronconique pour faciliter l'évacuation de matière sur les bords au cours de l'opération de matriçage à froid. 25 Les bouchons d'obturation 7 sont par exemple identiques aux bouchons de remplissage 6 mais ne comportent pas d'orifice 19 en fond de cavité. Les bouchons de remplissage et d'obturation 6, 7 formés d'une seule pièce facilitent la fabrication du dispositif de contrôle 1 étant donné qu'ils permettent de positionner les troncs centraux 8 des caloducs 5. Ils permettent en outre de renforcer le maintien 30 mécanique du dispositif de contrôle 1. Par ailleurs, les coûts sont réduits car il y a moins de composants à fabriquer et à assembler. -12- L'échangeur thermique 3 comporte par exemple au moins un tube délimitant un circuit de guidage pour la circulation d'un fluide, tel que de l'eau ou de l'eau glycolée, entre une entrée de fluide 20 et une sortie de fluide 21 de l'échangeur thermique 3 (voir flèches sur la figure 1). On distingue des raccords d'entrée et de sortie à un réseau d'alimentation en fluide respectivement connectés aux entrées et sorties de fluide 20, 21 sur la figure 1. Selon un exemple de réalisation mieux visible sur les figures 6a et 6b, l'échangeur thermique 3 comporte deux tubes 22, 23 identiques et parallèles, définissant deux circuits de guidage en dérivation entre l'entrée de fluide 20 et la sortie de fluide 21. On prévoit en outre que les deuxièmes extrémités 5b des caloducs 5 du faisceau 4 10 soient interposées entre les deux tubes 22, 23, ou, autrement dit, que les tubes 22, 23 prennent les deuxièmes extrémités 5b des caloducs 5 en sandwich, les deuxièmes extrémités 5b présentant une surface en contact thermique avec un tube respectif 22, 23. Les axes des tubes 22, 23 sont orientés sensiblement perpendiculairement à la direction longitudinale L des caloducs 5. 15 Les tubes 22, 23 présentent par exemple une section transversale de forme aplatie et possèdent deux faces planes rectangulaires (figure 7). Les tubes 22, 23 sont réalisés par exemple à partir d'une bande métallique rectangulaire pliée et brasée ou électro-soudée, par exemple en aluminium ou en alliage d'aluminium. En fonctionnement de « refroidissement », un fluide « froid », entre par l'entrée de 20 fluide 20, parcourt les circuits de guidage des tubes 22, 23, et sort par la sortie de fluide 21. En parcourant les tubes 22, 23, le fluide récupère l'énergie des caloducs 5 et l'évacue dans le réseau de fluide connecté à la sortie de fluide 21. Le réseau de fluide évacue le surplus de chaleur par exemple par un radiateur extérieur en face avant du véhicule. Le fluide froid est refroidi par exemple par un liquide de refroidissement de la boucle de climatisation 25 (« chiller » en anglais). Les tubes 22, 23 permettent ainsi de dissiper la chaleur accumulée par les deuxièmes extrémités 5b des caloducs 5. A l'inverse en fonctionnement de « réchauffement », un fluide « chaud », parcourt les circuits de guidage des tubes 22, 23 et sort par la sortie de fluide 21. En parcourant les tubes 22, 23, le fluide transfère de l'énergie aux caloducs 5. Le réseau de fluide chauffe le 30 fluide par exemple en utilisant un organe de chauffe du réseau de fluide, tel qu'un radiateur électrique ou des éléments chauffants. Les tubes 22, 23 permettent ainsi d'apporter de la -13- chaleur aux deuxièmes extrémités 5b des caloducs 5. La circulation du fluide dans les tubes 22, 23 est ainsi utilisée pour fournir/dissiper de la chaleur aux caloducs 5, sans augmentation de l'encombrement du module de batterie 10.

Le basculement du fluide froid au fluide chaud dans le réseau peut être assuré par une unité de pilotage en relation avec des capteurs de température aptes à mesurer la température des batteries 11 et en fonction de la température extérieure. Pour améliorer le transfert thermique entre le fluide parcourant les tubes 22, 23 avec les parois internes des tubes 22, 23, on prévoit que les tubes 22, 23 comportent un 10 turbulateur 24, logé dans le circuit de guidage (figures 6b et 7). Le turbulateur 24 s'étend le long du circuit de guidage (repères R1 sur la figure 6b) et présente par exemple une forme sensiblement ondulée dans la direction transversale des tubes 22, 23. Les ondulations du turbulateur 24 forment ainsi des ailettes d'échange de chaleur (figure 9) qui augmentent la surface d'échange entre le fluide parcourant les tubes 15 22, 23 et les tubes 22, 23, favorisant l'échange thermique. Egalement, le turbulateur 24 peut comporter des persiennes transversales 25a, 25b, 25c (figure 8). Les persiennes sont des contrevents (ou volets) formés de lames inclinées dans le turbulateur 24, par exemple à 45°, à travers lesquelles le fluide va circuler transversalement dans les tubes 22, 23 (voir doubles flèches sur les figures 6b et 7).

20 On distingue sur la représentation de la figure 8, qu'un premier et un troisième groupes de persiennes 25a, 25c présentent des contrevents inclinés dans un premier sens, guidant le fluide transversalement dans ce premier sens (repères Ra, Rc) et qu'un deuxième groupe de persiennes 25b interposé axialement entre le premier et le deuxième groupe de persiennes 25a, 25c, présente des contrevents inclinés dans l'autre sens, pour guider le 25 fluide transversalement dans le sens opposé (repère Rb). Les groupes de persiennes 25a, 25b, 25c peuvent ainsi alterner le guidage du fluide transversalement de gauche à droite et de droite à gauche. Les persiennes 25a, 25b, 25c perturbent ainsi l'écoulement du fluide dans le circuit de guidage, ce qui modifie le régime d'écoulement du fluide et augmente les turbulences 30 favorisant l'échange thermique. Les turbulateurs 24 sont par exemple métalliques, tel qu'en matériau aluminium et -14- sont brasés aux parois internes des tubes 22, 23 dans les circuits de guidage de l'échangeur thermique 3, par exemple au niveau des sommets des ondulations. Un exemple de fabrication du dispositif de contrôle thermique 1 qui vient d'être décrit est schématisé sur la figure 10. Tous les composants du dispositif de contrôle 5 thermique 1 sont en matériau aluminium. Lors d'une étape préliminaire on peut fabriquer d'une seule pièce les bouchons de remplissage 6 des caloducs 5. De même, on peut fabriquer en une étape et d'une seule pièce les bouchons d'obturation 7 des caloducs 5. Dans une première étape 101, on insère les turbulateurs 24 dans les circuits de 10 guidage des tubes respectifs 22, 23 de l'échangeur thermique 3. On agence les troncs centraux 8 dans les bouchons de remplissage et d'obturation 6, 7 et on assemble les queusots 15 aux bouchons de remplissage 6 des caloducs 5. On assemble les caloducs 5 et les tubes 22, 23 de l'échangeur thermique 3 ensemble dans un outillage 26 permettant de maintenir provisoirement les composants du dispositif 15 de contrôle 1 entre eux avec un léger jeu de l'ordre de l'ordre de 1/10 de mm entre chaque composant, permettant une bonne migration du métal d'apport (figure 11). On peut également assembler des raccords d'entrée et de sortie aux entrées et sorties de fluide 20, 21. Puis, dans une deuxième étape 102, on brase l'ensemble obtenu pour solidariser 20 ensemble les troncs centraux multicanaux 8 avec les bouchons de remplissage 6 et d'obturation 7 des caloducs 5, les queusots 15 aux bouchons de remplissage 6, les turbulateurs 24 aux parois internes des tubes 22, 23 de l'échangeur thermique 3, les tubes 22, 23 aux premières extrémités 5a des caloducs 5 du faisceau 4 et les caloducs 5 du faisceau 4 entre eux (et éventuellement les raccords d'entrée/sortie standards aux 25 entrées/sorties de fluide 19, 20). On obtient alors le dispositif de contrôle 1 fini illustré en figure 1. Pour assurer le brasage des composants entre eux (notamment le faisceau de caloducs 4 et l'échangeur thermique 3), on prévoit que les composants comportent un coeur en matériau aluminium, tel que l'aluminium 3300, recouvert d'une fine couche de 30 matériau aluminium, tel que l'aluminium 4040, 4045 ou 4343 présentant un point de fusion inférieur à celui du matériau aluminium du coeur et jouant le rôle de métal d'apport. La fine -15- couche de matériau aluminium (ou « plaquage »), présentant une épaisseur de quelques dixièmes, permet de solidariser les composants entre eux par fusion et migration, dans le four de brasage (à une température de l'ordre de 600°C). Ainsi, tous les composants préassemblés sur l'outillage 25 sont brasés en une seule 5 passe, avec un contact idéal aluminium/aluminium entre l'échangeur thermique 3 et les caloducs 5, c'est-à-dire sans risque de réduire la conductibilité thermique et de manière totalement étanche. Le dispositif de contrôle 1 est donc simple à fabriquer, nécessite la mise en oeuvre de composants simples, peu encombrants et peu coûteux et permet un maintien précis et 10 efficace de la température, typiquement entre 15°C et 35°C et plus particulièrement entre 20°C et 30°C.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de contrôle thermique pour module de batterie de véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte : - un échangeur thermique (3), et - un faisceau de caloducs (4) présentant des premières extrémités (5a) de caloducs (5) dont au moins une surface (12, 13) est destinée à étre en contact thermique avec une batterie (11) du véhicule automobile et présentant des deuxièmes extrémités (5b) de caloducs (5) dont au moins une surface est en contact thermique avec l'échangeur thermique (3),
2. Dispositif de contrôle thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les caloducs (5) sont agencés sensiblement parallèlement.
3. Dispositif de contrôle thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les caloducs (5) comportent respectivement un bouchon de remplissage (6), un bouchon d'obturation (7) et un tronc central (8) délimitant. une pluralité de canaux (9) en dérivation.
4. Dispositif de contrôle thermique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les canaux (9) sont fermés à une première extrémité par le bouchon de remplissage (6) et à une deuxième extrémité par le bouchon d'obturation (7).
5. Dispositif de contrôle thermique selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en 25 ce que le bouchon de remplissage (8) et le bouchon d'obturation (7) définissent un premier et un deuxième volumes de communication respectivement aux premières et aux deuxièmes extrémités du tronc central (8) de sorte que les canaux (9) d'un même caloduc (5) communiquent entre eux.
6. Dispositif de contrôle thermique selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les bouchons de remplissage (6) des caloducs (5) du faisceau sont formés en une seule pièce.
7. Dispositif de contrôle thermique selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les bouchons d'obturation (7) des caloducs (5) du faisceau sont formés en une seule pièce.
8. Dispositif de contrôle thermique selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que les bouchons de remplissage (6) et/ou d'obturation (7) formés d'une seule Fax émis par : 8134615860 UALEO ST SCE PI UTH 24-04-13 13:35 pg: 7/9 pièce sont obtenus par matriçage à froid ou emboutissage à froid.
9. Dispositif de contrôle thermique selon rune des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'échangeur thermique (3) comporte une entrée de fluide (20), une sortie de fluide (21) et au moins un tube (22, 23) délimitant un circuit de guidage entre l'entrée de fluide (20) et la sortie de fluide (21).
10. Dispositif de contrôle thermique selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'échangeur thermique (3) comporte deux tubes (22, 23) définissant deux circuits de guidage en dérivation entre rentrée de fluide (20) et la sortie de fluide (21).
11. Dispositif de contrôle thermique selon la revendication 10, caractérisé en ce que les deuxièmes extrémités (5b) des caloducs (5) du faisceau sont interposées entre les deux tubes (22, 23) et présentent une surface en contact thermique avec un tube respectif (22, 23).
12. Dispositif de contrôle thermique selon l'une deS revendications 9 à 11, caractérisé en ce que l'axe du tube (22, 23) est orienté sensiblement perpendiculairement à la direction longitudinale (L) des caloducs (5).
13. Dispositif de contrôle thermique selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que le tube (22, 23) comporte un turbulateur (24) dans le circuit de guidage.
14. 14. Dispositif de contrôle thermique selon la revendication 13, caractérisé en ce que le turbulateur (24) est ondulé.
15. Dispositif de contrôle thermique selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que le turbulateur (24) comporte des persiennes transversales (25).
16. Dispositif de contrôle thermique selon l'une des revendications 9 à 15, caractérisé en ce que les caloducs (5) et le tube (22, 23) de l'échangeur thermique (3) sont en matériau aluminium.
17. Procédé de fabrication d'un dispositif de contrôle thermique pour module de batterie de véhicule automobile selon l'une des revendications 9 à 16, caractérisé en ce que : - dans une première étape (101), on assemble un ensemble comportant les caloducs du faisceau et le(s) tube(s) de l'échangeur thermique dans un outillage, et - dans une deuxième étape (102), on brase ledit ensemble. 5 10 Fax émis par : 0134615860 VALE0 ST SCE PI VTH 24-04-13 13:35 Pg: 8/9
18. Procédé de fabrication selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'au cours de la première étape (101), on insère un turbulateur dans le circuit de guidage du tube de sorte qu'au cours de la deuxième étape (102), le turbulateur soit brasé aux parois internes du tube.
19, Procédé de fabrication selon rune des revendications 17 ou 18, dans lequel les caloducs comportent un queusot respectif, caractérisé en ce qu'au cours de la première étape (101), on assemble le queusot au bouchon de remplissage de sorte qu'au cours de la deuxième étape (102), le queusot soit brasé au bouchon de remplissage.
20. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 17 à 19, comprenant une étape préliminaire dans laquelle on réalise d'une seule pièce les bouchons de remplissage (6).
21. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 17 à 20, comprenant une étape préliminaire dans laquelle on réalise d'une seule pièce les bouchons d'obturation (7).
22, Module de batterie de véhicule automobile comportant au moins une batterie, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif de contrôle thermique (1) selon l'une des revendications 1 à 16 dont au moins une surface (12, 13) de premières extrémités (5a) des caloducs (5) est en contact thermique avec la batterie (11) et au moins une deuxième surface de deuxièmes extrémités (5b) des caloducs (5) est en contact thermique avec l'échangeur thermique (3).
23. Module de batterie selon la revendication 22, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux batteries (11) empilées les unes sur les autres avec un dispositif de contrôle thermique (1) interposé entre deux batteries successives (11), ledit dispositif de contrôle thermique (1) étant agencé de sorte que des premières surfaces (12) des premières extrémités (5a) des caloclucs (5) soient en contact thermique avec la batterie (11) du dessus et des deuxièmes surfaces (13) des premières extrémités (5a) des caloducs (5) soient en contact thermique avec la batterie (11) du dessous.
24. Module de batterie selon l'une des revendications 22 ou 23, caractérisé en ce que la batterie (11) présente au moins une face sensiblement plane et en ce que les surfaces (12, 13) des premières extrémités (5a) des caloducs du faisceau recouvrent la longueur de ladite face. Fax émis par : 0134615860 VALE0 ST SCE PI VTH 24-04-13 13:35 Pg : 9/925. Module de batterie selon la revendication 24, caractérisé en ce que les surfaces (12, 13) des premières extrémités (5a) des caloducs (5) du faisceau recouvrent entièrement la surface de ladite face.