FR3016479A1 - THERMAL EXCHANGE PLATE FOR THERMAL BATTERY MANAGEMENT AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME - Google Patents
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Abstract
La présente demande concerne une plaque d'échange thermique (1) pour gestion thermique de batterie, comportant : - une base (3), - au moins une plaque de contact (7) en matière thermo-conductible destinée à venir en contact avec la batterie à réguler thermiquement ; et - au moins un conduit (6) de circulation de fluide caloporteur entre une entrée (20a) et une sortie (20b) de fluide caloporteur s'étendant entre la base (3) et la au moins une plaque de contact (7), le conduit (6) comportant au moins un canal (5) de forme spiralée.The present application relates to a thermal exchange plate (1) for battery thermal management, comprising: - a base (3), - at least one contact plate (7) of thermally conductive material intended to come into contact with the battery to thermally regulate; and at least one heat-transfer fluid circulation duct (6) between an inlet (20a) and an outlet (20b) of coolant fluid extending between the base (3) and the at least one contact plate (7), the conduit (6) having at least one channel (5) of spiral shape.
Description
Plaque d'échange thermique pour gestion thermique de batterie et procédé de fabrication associé.Heat exchange plate for battery thermal management and method of manufacturing the same.
Description. La présente invention concerne la régulation thermique de batterie et plus particulièrement les plaques d'échange thermique pour la gestion thermique de batterie, notamment dans le domaine automobile. L'invention 10 concerne également le procédé de fabrication de plaques d'échange thermique. La régulation thermique des batteries, notamment dans le domaine automobile et encore plus particulièrement des véhicules électriques et hybrides, est un point important car si les batteries sont soumises à des 15 températures trop froides, leur autonomie peut décroitre fortement et si elles sont soumises à des températures trop importantes, il y a un risque d'emballement thermique pouvant aller jusqu'à la destruction de la batterie. Afin de réguler la température des batteries, il est connu d'ajouter un 20 dispositif de régulation de température du module batterie. Ces dispositifs utilisent généralement des fluides caloporteurs ou réfrigérants circulant, par exemple au moyen d'une pompe ou d'un compresseur, dans un conduit, ledit conduit passant notamment sous ou à l'intérieur d'une plaque d'échange thermique en contact direct avec les batteries. 25 Les fluides caloporteurs ou réfrigérants peuvent ainsi absorber de la chaleur émise par la ou les batteries afin de les refroidir et d'évacuer cette chaleur au niveau d'un ou plusieurs échangeurs thermiques comme par exemple un radiateur ou un condenseur. Les fluides caloporteurs peuvent également, si besoin est, apporter de la chaleur pour réchauffer lesdites batteries, par exemple 30 s'ils sont reliés à un dispositif de chauffage telle qu'une résistance électrique ou à un chauffage par Coefficient Positif de Température (CTP).Description. The present invention relates to the thermal regulation of the battery and more particularly the heat exchange plates for battery thermal management, particularly in the automotive field. The invention also relates to the method of manufacturing heat exchange plates. The thermal regulation of batteries, particularly in the automotive field and even more particularly electric and hybrid vehicles, is an important point because if the batteries are subjected to temperatures that are too cold, their autonomy can decrease sharply and if they are subjected to too high temperatures, there is a risk of thermal runaway up to the destruction of the battery. In order to regulate the temperature of the batteries, it is known to add a device for regulating the temperature of the battery module. These devices generally use heat transfer fluids or coolants circulating, for example by means of a pump or a compressor, in a conduit, said conduit passing in particular under or inside a heat exchange plate in direct contact. with the batteries. The coolant or refrigerant fluids can thus absorb heat emitted by the battery or batteries to cool them and evacuate this heat at one or more heat exchangers such as a radiator or a condenser. The heat transfer fluids may also, if necessary, provide heat for heating said batteries, for example if they are connected to a heating device such as electrical resistance or heating by Positive Temperature Coefficient (PTC) .
Les fluides caloporteurs généralement utilisés sont l'air ambiant ou des liquides comme par exemple l'eau. Les fluides réfrigérants utilisés peuvent être du type d'un gaz réfrigérant du type Ri34a ou équivalent. Les liquides étant meilleurs conducteurs de chaleur que l'air, c'est une solution qui est privilégiée car plus efficace. De façon générale, les plaques d'échange thermique sont en contact direct avec des batteries ou au moins un pack de batteries, en étant placées sous ces derniers. Les plaques d'échange thermique sont généralement réalisées en matériaux thermo-conducteur et sont composées de deux plaques accolées l'une contre l'autre afin de former un ou plusieurs conduits de circulation du fluide caloporteur ou réfrigérant entre une entrée et une sortie de fluide. Néanmoins, les conduits de circulation du fluide caloporteur ou réfrigérant ont communément une forme de « U » ou en zigzag entre l'entrée et la sortie de fluide. De telles formes ne permettent pas d'avoir une homogénéité des échanges thermiques entre les batteries ou le pack de batteries avec le fluide caloporteur ou réfrigérant. En effet, la portion de la batterie située proche de l'entrée de fluide, où le fluide caloporteur ou réfrigérant est le plus froid, sera plus efficacement refroidie que celle proche de la sortie où le fluide caloporteur ou réfrigérant est plus chaud. Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer une plaque 25 d'échange thermique dont l'homogénéité des échanges thermiques est améliorée. La présente invention concerne donc une plaque d'échange thermique pour gestion thermique de batterie, comportant : 30 - une base, - au moins une plaque de contact en matière thermo-conductible destinée à venir en contact avec la batterie à réguler thermiquement, et - au moins un conduit de circulation de fluide caloporteur entre une entrée et une sortie de fluide caloporteur placé entre la base et la plaque de contact, le conduit comportant au moins un canal de forme spiralée. Une forme en spirale du au moins un canal de circulation permet une répartition homogène de la température sur toute la surface de la plaque de contact et ainsi améliore les échanges thermiques avec la batterie ou le pack de batterie sur l'ensemble de la surface de ce dernier. De plus, avec une forme spiralée du au moins un canal, à taille de plaque d'échange thermique équivalente, la surface d'échange thermique entre la batterie ou le pack de batterie et le fluide caloporteur ou réfrigérant est augmentée, ce qui augmente d'autant l'efficacité de la plaque d'échange thermique.The heat transfer fluids generally used are ambient air or liquids such as water. The refrigerant fluids used may be of the type of a refrigerant gas of the Ri34a type or equivalent. Liquids are better conductors of heat than air, it is a solution that is preferred because more effective. In general, the heat exchange plates are in direct contact with batteries or at least one battery pack, being placed under them. The heat exchange plates are generally made of thermo-conductive materials and are composed of two plates contiguous to each other in order to form one or more conduits for the circulation of the coolant or refrigerant between an inlet and a fluid outlet. . Nevertheless, the coolant or coolant flow conduits commonly have a "U" shape or zigzag between the inlet and the fluid outlet. Such shapes do not allow to have a homogeneity of heat exchange between the batteries or the battery pack with the coolant or refrigerant. Indeed, the portion of the battery located near the fluid inlet, where the coolant or refrigerant is the coldest, will be more effectively cooled than that near the outlet where the coolant or coolant is warmer. One of the aims of the present invention is therefore to at least partially overcome the disadvantages of the prior art and to provide a heat exchange plate 25 whose homogeneity of heat exchange is improved. The present invention therefore relates to a thermal exchange plate for battery thermal management, comprising: a base, at least one contact plate made of thermally conductive material intended to come into contact with the battery to be thermally regulated, and at least one coolant circulation duct between an inlet and a coolant outlet placed between the base and the contact plate, the duct comprising at least one spiral-shaped channel. A spiral shape of the at least one circulation channel allows a homogeneous distribution of the temperature over the entire surface of the contact plate and thus improves the heat exchange with the battery or the battery pack on the entire surface of this latest. In addition, with a spiral shape of the at least one channel, equivalent heat exchange plate size, the heat exchange surface between the battery or the battery pack and the coolant or refrigerant is increased, which increases the efficiency of the heat exchange plate.
La forme spiralée permet également une bonne définition des parois du au moins un canal et ainsi permet une bonne répartition de la masse de la batterie ou du pack de batterie sur la plaque de contact ce qui est un avantage pour avoir un bon coefficient d'échange thermique entre ces deux éléments.The spiral shape also allows a good definition of the walls of the at least one channel and thus allows a good distribution of the mass of the battery or the battery pack on the contact plate which is an advantage to have a good exchange coefficient between these two elements.
Selon un aspect de l'invention, le conduit comporte deux canaux imbriqués l'un dans l'autre, lesdits canaux étant reliés l'un à l'autre au centre de la spirale. Une telle conception de la plaque d'échange thermique permet un échange thermique amélioré entre le fluide entrant et le fluide sortant de la 25 plaque d'échange thermique. Selon un autre aspect de l'invention, chaque canal du conduit a un profil de type spirale carrée. Ce profil de type spirale carré permet d'optimiser au mieux la surface de 30 la plaque d'échange thermique et de fournir une surface d'échange la plus importante possible.According to one aspect of the invention, the conduit comprises two channels nested one inside the other, said channels being connected to each other in the center of the spiral. Such a design of the heat exchange plate allows an improved heat exchange between the incoming fluid and the fluid exiting the heat exchange plate. According to another aspect of the invention, each duct channel has a square spiral profile. This square spiral profile optimizes the surface of the heat exchange plate and provides a larger exchange area possible.
Selon un autre aspect de l'invention, chaque canal du conduit a un profil de type spirale d'Archimède.According to another aspect of the invention, each channel of the duct has an Archimedean spiral profile.
Selon un autre aspect de l'invention, certaines des parois formant le ou les canaux viennent de matière avec la base. Selon un autre aspect de l'invention, certaines des parois formant le ou les canaux sont formées par une plaque de séparation rapportée entre la base et 10 la plaque de contact. La présente invention concerne également un dispositif d'échange thermique pour gestion thermique de batterie comportant une pluralité de plaques d'échange thermique telles que décrites précédemment. 15 Selon un aspect du dispositif selon l'invention, les entrées de fluide caloporteur de la pluralité de plaques d'échange thermique sont reliées à une arrivée de fluide caloporteur commune et que les sorties de fluide caloporteur de la pluralité de plaques d'échange thermique sont reliées à une évacuation de fluide caloporteur commune. 20 Ce type de branchement permet à chaque plaque d'échange thermique du dispositif d'être très homogène d'un point de vue de leur température sur l'ensemble de la surface d'échange dudit dispositif. Selon un autre aspect du dispositif selon l'invention les plaques de la 25 pluralité de plaques d'échange thermique sont mises bout à bout, de sorte que l'entrée de fluide caloporteur d'une première plaque d'échange thermique est reliée à une arrivée de fluide caloporteur, et que la sortie de fluide caloporteur d'une dernière plaque d'échange thermique est reliée à une évacuation de fluide caloporteur, les entrées et sorties de fluide caloporteur des plaques de la 30 pluralité de plaques d'échange thermique étant branchées bout à bout de sorte à relier la première plaque d'échange thermique et la dernière plaque d'échange thermique. La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'une plaque d'échange thermique comprenant les étapes suivantes : - formation d'un conduit comportant au moins un canal de forme spiralée, par accolement d'une base et d'au moins une plaque de contact en matière thermo-conductible, - fixation de façon étanche de la plaque de contact sur la base.According to another aspect of the invention, some of the walls forming the channel or channels are made of material with the base. According to another aspect of the invention, some of the walls forming the channel or channels are formed by a separating plate attached between the base and the contact plate. The present invention also relates to a thermal exchange device for battery thermal management comprising a plurality of heat exchange plates as described above. According to one aspect of the device according to the invention, the heat transfer fluid inlets of the plurality of heat exchange plates are connected to a common heat transfer fluid inlet and the heat transfer fluid outlets of the plurality of heat exchange plates. are connected to a common heat transfer fluid discharge. This type of connection allows each heat exchange plate of the device to be very homogeneous from a point of view of their temperature over the entire exchange surface of said device. According to another aspect of the device according to the invention the plates of the plurality of heat exchange plates are placed end to end, so that the heat transfer fluid inlet of a first heat exchange plate is connected to a heat transfer fluid inlet, and the heat transfer fluid outlet of a last heat exchange plate is connected to a coolant discharge, the heat transfer fluid inlet and outlet plates of the plurality of heat exchange plates being connected end to end so as to connect the first heat exchange plate and the last heat exchange plate. The present invention also relates to a method of manufacturing a heat exchange plate comprising the following steps: - formation of a conduit comprising at least one spiral-shaped channel, by joining a base and at least one plate of contact in thermo-conductive material, - sealingly fixing the contact plate on the base.
Selon un autre aspect du procédé selon l'invention, le conduit comporte deux canaux imbriqués l'un dans l'autre, lesdits canaux étant reliés l'un à l'autre au centre de la spirale. Selon un autre aspect du procédé selon l'invention, la base est réalisée en 15 métal et l'étape de formation du conduit comprend les étapes suivantes : - emboutissage de ladite base de sorte à former le au moins un canal de forme spiralé, - positionnement de la plaque de contact en matière thermoconductible sur la base afin de recouvrir le ou les canaux. 20 Selon un autre aspect du procédé selon l'invention, la base est réalisée en un matériau moulé et l'étape de formation du conduit comprend les étapes suivantes : - moulage de ladite base de sorte à former le au moins un canal de 25 forme spiralé, - positionnement de la plaque de contact en matière thermoconductible sur la base afin de recouvrir le ou les canaux.According to another aspect of the method according to the invention, the conduit comprises two channels nested one inside the other, said channels being connected to each other in the center of the spiral. According to another aspect of the process according to the invention, the base is made of metal and the step of forming the conduit comprises the following steps: drawing of said base so as to form the at least one spiral-shaped channel; positioning the thermally conductive contact plate on the base in order to cover the channel or channels. According to another aspect of the method according to the invention, the base is made of a molded material and the step of forming the conduit comprises the following steps: molding of said base so as to form the at least one channel of form spiral, - positioning of the contact plate thermally conductive material on the base in order to cover the channel or channels.
Selon un aspect du procédé selon l'invention, l'étape de formation du conduit comprend une étape mise en place de plaques de séparation rapportées entre la base et la plaque de contact afin de former le ou les canaux du conduit. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus 5 clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : - les figures la à ic montrent des représentations schématiques en coupe de plaques d'échange thermique selon différents modes de réalisation, 10 - la figure 2 montre une représentation schématique d'un conduit de circulation du fluide caloporteur ou réfrigérant en vue de dessus, selon un premier mode de réalisation, - la figure 3 montre une représentation schématique d'un conduit de circulation du fluide caloporteur ou réfrigérant en vue de dessus, 15 selon un second mode de réalisation, et - la figure 4 montre une représentation schématique en vue de dessus d'un dispositif de gestion thermique de batterie selon un mode de réalisation particulier. 20 Les éléments identiques sur les différentes figures, portent les mêmes références. Sur les figures la, lb et ic, est notamment représentée schématiquement une plaque d'échange thermique 1 en vue de coupe. La plaque d'échange 25 thermique comporte une base 3 qui comprend au moins un canal 5 dans lequel circule un fluide caloporteur ou réfrigérant entre une entrée 2oa et une sortie lob de fluide caloporteur ou réfrigérant (visibles sur les figures 2 à 4). La base 3 peut être réalisée en différent matériaux, par exemple elle peut être réalisée en métal comme par exemple l'aluminium ce qui peut permettre notamment de former le au moins un canal 5 par emboutissage. La base 3 peut également être réalisée en matériau plastique ce qui peut permettre notamment de former le au moins un canal 5 lors du moulage de ladite base 3.According to one aspect of the method according to the invention, the step of forming the conduit comprises a step of placing separation plates reported between the base and the contact plate to form the channel or channels of the conduit. Other features and advantages of the invention will emerge more clearly on reading the following description, given by way of illustrative and nonlimiting example, and the appended drawings among which: FIGS. 1a to 1c show schematic representations in section of heat exchange plates according to different embodiments, - Figure 2 shows a schematic representation of a coolant or coolant flow conduit in top view, according to a first embodiment, - Figure 3 shows a schematic representation of a coolant or coolant flow conduit in top view, according to a second embodiment, and - Figure 4 shows a schematic top view of a battery thermal management device. according to a particular embodiment. The identical elements in the different figures bear the same references. In Figures la, lb and ic, is shown schematically a heat exchange plate 1 for cutting. The heat exchange plate comprises a base 3 which comprises at least one channel 5 in which circulates a coolant or refrigerant between an inlet 2oa and a lob outlet coolant or refrigerant (shown in Figures 2 to 4). The base 3 can be made of different materials, for example it can be made of metal such as aluminum, which can in particular to form the at least one channel 5 by stamping. The base 3 can also be made of plastic material which can in particular to form the at least one channel 5 during the molding of said base 3.
La plaque d'échange thermique 1 comporte également une plaque de contact 7, destinée à venir en contact avec la batterie à réguler thermiquement. La plaque de contact 7 est fixée sur la base 3 afin de recouvrir le au moins un canal 5 et de délimiter ainsi avec la base 3 au moins un conduit 6 destiné à l'écoulement d'un fluide caloporteur ou réfrigérant ou réfrigérant. La plaque de contact 7 est apte à venir en contact direct avec le fluide caloporteur ou réfrigérant qui circule dans chaque conduit 6. La plaque de contact 7 est préférentiellement réalisée en matière thermo-conductible afin d'assurer de bons échanges thermiques entre le fluide caloporteur ou réfrigérant et la batterie. La plaque de contact 7 peut ainsi être réalisée en métal comme l'aluminium ou encore en matière plastique à conductivité thermique améliorée. La plaque de contact 7 peut également être recouverte, sur sa face en contact avec la batterie, d'une feuille améliorant la conductivité thermique. La plaque d'échange thermique 1 peut comporter une seule plaque de contact 7. Dans ce cas, le ou les canaux 5 peuvent être réalisés au moyen d'une 20 nervure ménagée dans la base 3. Ainsi la superposition de la plaque de contact 7 et de la base 3 permet de délimiter un conduit 6 d'écoulement du fluide. La fixation de la plaque de contact 7 sur la base 3 peut être réalisée par une pluralité de modes de réalisation connus de l'homme du métier. Un premier exemple de la fixation de la plaque de contact 7 sur la base 3 25 est illustré à la figure la. Ici, la fixation est réalisée au moyen d'une vis 31, traversant à la fois la plaque de contact 7 et la base 3, et d'un écrou 32. L'étanchéité entre la plaque de contact 7 et la base 3 peut être ici réalisé au moyen de joints 9.The heat exchange plate 1 also comprises a contact plate 7 intended to come into contact with the battery to be thermally regulated. The contact plate 7 is fixed on the base 3 in order to cover the at least one channel 5 and thus delimit with the base 3 at least one duct 6 for the flow of a coolant or refrigerant or refrigerant. The contact plate 7 is adapted to come into direct contact with the coolant or refrigerant circulating in each conduit 6. The contact plate 7 is preferably made of thermally conductive material to ensure good heat exchange between the heat transfer fluid or refrigerant and the battery. The contact plate 7 can thus be made of metal such as aluminum or plastic with improved thermal conductivity. The contact plate 7 may also be covered on its face in contact with the battery, a sheet improving the thermal conductivity. The heat exchange plate 1 may comprise a single contact plate 7. In this case, the channel or channels 5 may be made by means of a rib formed in the base 3. Thus the superposition of the contact plate 7 and the base 3 to define a conduit 6 of fluid flow. The attachment of the contact plate 7 to the base 3 can be achieved by a plurality of embodiments known to those skilled in the art. A first example of the fixing of the contact plate 7 on the base 3 is illustrated in FIG. Here, the fixing is carried out by means of a screw 31, passing through both the contact plate 7 and the base 3, and a nut 32. The seal between the contact plate 7 and the base 3 can be here realized by means of joints 9.
Un second exemple de la fixation de la plaque de contact 7 sur la base 3 est illustré à la figure ib. Ici, la plaque de contact 7 et la base 3 sont réalisées en métaux et la fixation peut être réalisée par brasage.A second example of the fixing of the contact plate 7 on the base 3 is illustrated in FIG. Here, the contact plate 7 and the base 3 are made of metals and the fixing can be carried out by soldering.
Selon un mode de réalisation alternatif illustré en figure ic, les canaux 5 peuvent être réalisés par l'ajout, entre la plaque de contact 7 et la base 3, d'une plaque de séparation 10 rapportées et formant les parois des canaux 5 et délimitant ces derniers. La plaque de contact 7, la base 3 et la plaque de séparation 10 formant les parois du ou des canaux 5 sont ensuite fixés l'un à l'autre de façon étanche par exemple au moyen de joints 9 (non représentés) et d'un système de fixation vis 31, écrou 32 ou de tout autre moyen connus de l'homme du métier. Selon un autre mode alternatif de réalisation (non représenté), la plaque d'échange thermique 1 peut comprendre deux plaques de contact 7, disposées sur des faces opposées de la base 3. Chaque canal 5 est alors réalisé par un passage traversant de part en part la base 3. La superposition de la base 3 et des plaques de contact 7 permet de délimiter les parois du conduit 6. La base 3 délimite les bords latéraux du ou des canaux 5 tandis que les plaques de contact 7 délimitent ses bords supérieur et inférieur. Chaque canal 5 peut également comporter des perturbateurs il, réalisés en même temps que le ou lesdits canaux 5, par exemple lors du moulage ou de l'emboutissage de la base 3, ou encore étant des pièces distinctes ajoutées postérieurement et fixée au sein du ou desdits canaux 5. Ces perturbateurs 11 permettent d'homogénéiser le fluide caloporteur ou réfrigérant circulant au sein du circuit de conduits 6. Selon un mode de réalisation, le conduit 6 comporte au moins un canal 5 30 de forme spiralée. Les ouvertures d'entrée 2oa et de sortie lob sont respectivement positionnées à l'extrémité et au centre de la plaque d'échange thermique 1. Comme le montre les figures 2 et 3, lesquelles ont trait à des représentations schématiques de plaques d'échange thermique 1 d'un autre mode de réalisation, en vue de dessus, le conduit 6 comportant deux canaux 5 de forme spiralée. Lesdits canaux 5 sont reliés l'un à l'autre au centre de la spirale. Les canaux 5 de forme spiralée sont imbriqués l'un dans l'autre 5 afin de permettre une répartition homogène de la température sur toute la surface de la plaque de contact 7 et ainsi améliore les échanges thermiques avec la batterie ou le pack de batterie sur l'ensemble de la surface de ce dernier. Une telle conception de la plaque d'échange thermique 1 permet en outre un échange thermique amélioré entre le fluide entrant et le fluide sortant de la plaque d'échange thermique. Le fluide entrant s'entend comme le fluide circulant de l'ouverture d'entrée 2oa jusqu'au centre de la plaque d'échange thermique 1, tandis que le fluide sortant s'entend comme le fluide circulant depuis le centre vers la sortie lob de la plaque d'échange thermique 1. De plus, avec une forme spiralée des canaux 5, à taille de plaque d'échange thermique équivalente, la surface d'échange thermique entre la batterie ou le pack de batterie et le fluide caloporteur ou réfrigérant est augmentée, ce qui augmente d'autant l'efficacité de la plaque d'échange thermique 1. La forme spiralée permet également une bonne définition des parois des canaux 5 et ainsi permet une bonne répartition de la masse de la batterie ou du 25 pack de batterie sur la plaque de contact 7 ce qui est un avantage pour avoir un bon coefficient d'échange thermique entre ces deux éléments. Selon un mode de réalisation illustré à la figure 2, les canaux 5 du conduit 6 ont un profil de type spirale d'Archimède.According to an alternative embodiment illustrated in FIG. Ic, the channels 5 can be made by adding, between the contact plate 7 and the base 3, a separating plate 10 that is attached and forming the walls of the channels 5 and delimiting these latter. The contact plate 7, the base 3 and the separating plate 10 forming the walls of the channel (s) 5 are then fixed to each other in a sealed manner, for example by means of seals 9 (not shown) and of a fastening system screw 31, nut 32 or any other means known to those skilled in the art. According to another alternative embodiment (not shown), the heat exchange plate 1 may comprise two contact plates 7, arranged on opposite faces of the base 3. Each channel 5 is then made by a through passage of the second part. 3. The superposition of the base 3 and the contact plates 7 delimits the walls of the duct 6. The base 3 delimits the lateral edges of the channel or channels 5 while the contact plates 7 delimit its upper and lower edges. inferior. Each channel 5 may also include disrupters 11, made at the same time as the channel or channels 5, for example during molding or stamping of the base 3, or else being separate pieces added later and fixed within the or 5. These disturbers 11 make it possible to homogenize the coolant or refrigerant circulating in the duct circuit 6. According to one embodiment, the duct 6 comprises at least one spiral-shaped channel 5. The inlet openings 2o and outlet openings lob are respectively positioned at the end and at the center of the heat exchange plate 1. As shown in FIGS. 2 and 3, which relate to schematic representations of exchange plates. thermal 1 of another embodiment, in top view, the duct 6 having two channels 5 of spiral shape. Said channels 5 are connected to each other in the center of the spiral. The spiral-shaped channels 5 are nested one inside the other 5 in order to allow a homogeneous distribution of the temperature over the entire surface of the contact plate 7 and thus improves the heat exchanges with the battery or the battery pack on the entire surface of the latter. Such a design of the heat exchange plate 1 further allows an improved heat exchange between the incoming fluid and the fluid leaving the heat exchange plate. The incoming fluid is understood as the fluid flowing from the inlet opening 2oa to the center of the heat exchange plate 1, while the outgoing fluid is understood as the fluid flowing from the center to the outlet lob of the heat exchange plate 1. In addition, with a spiral shape of the channels 5, equivalent heat exchange plate size, the heat exchange surface between the battery or the battery pack and the coolant or refrigerant is increased, thereby increasing the efficiency of the heat exchange plate 1. The spiral shape also allows a good definition of the walls of the channels 5 and thus allows a good distribution of the mass of the battery or 25 pack of battery on the contact plate 7 which is an advantage to have a good heat exchange coefficient between these two elements. According to an embodiment illustrated in FIG. 2, the channels 5 of the duct 6 have an Archimedean spiral profile.
Selon un autre mode de réalisation illustré à la figure 3, les canaux 5 du conduit 6 ont un profil de type spirale carré. Ce profil de type spirale carré permet d'optimiser au mieux la surface de la plaque d'échange thermique 1 et de fournir une surface d'échange la plus importante possible.According to another embodiment illustrated in FIG. 3, the channels 5 of the duct 6 have a square spiral-type profile. This square spiral type profile optimizes the surface of the heat exchange plate 1 and provides a larger exchange surface possible.
Afin de réguler thermiquement des batteries ou packs de batteries de grande taille, il est possible de former un dispositif loo d'échange thermique comportant une pluralité de plaques d'échange thermique 1 décrites précédemment comme cela est illustré sur la figure 4.In order to thermally regulate large batteries or battery packs, it is possible to form a heat exchange device 100 comprising a plurality of heat exchange plates 1 previously described as illustrated in FIG. 4.
Comme le montrent les figures la et ib, les plaques d'échange thermique 1 peuvent comporter des moyens de positionnement 38a, 38b afin de faciliter le positionnement des plaques d'échange thermiques entre-elles. Ces moyens de positionnement 38a, 38b peuvent par exemple être des organes de types mâle/femelle.As shown in Figures la and ib, the heat exchange plates 1 may include positioning means 38a, 38b to facilitate the positioning of the heat exchange plates together. These positioning means 38a, 38b may for example be male / female type members.
Selon un mode de réalisation de ce dispositif 10o d'échange thermique, les plaques d'échange thermiques sont branchées les unes aux autres en parallèle par analogie avec un circuit électrique. On entend par la que les entrées 2oa de fluide caloporteur de la pluralité de plaques d'échange thermique 1 sont reliées à une arrivée de fluide caloporteur commune et que les sorties lob de fluide caloporteur de la pluralité de plaques d'échange thermique 1 sont reliées à une évacuation de fluide caloporteur commune. Ce type de branchement permet à chaque plaque d'échange thermique 1 du dispositif 10o d'être très homogène d'un point de vue de leur température 25 sur l'ensemble de la surface d'échange dudit dispositif 100 d'échange thermique. Selon un autre mode de réalisation de ce dispositif 100, les plaques d'échange thermiques sont branchées les unes aux autres en série par analogie avec un circuit électrique. On entend par la que les plaques de la pluralité de 30 plaques d'échange thermique 1 sont mises bout à bout, de sorte que l'entrée 2oa de fluide caloporteur d'une première plaque d'échange thermique 1 est reliée à une arrivée de fluide caloporteur, et que la sortie lob de fluide caloporteur d'une dernière plaque d'échange thermique 1 est reliée à une évacuation de fluide caloporteur, les entrées 2oa et sorties lob de fluide caloporteur des plaques d'échange thermique 1 étant branchées bout à bout de sorte à relier la première plaque d'échange thermique 1 et la dernière plaque d'échange thermique 1. La présente invention concerne également un procédé de fabrication 10 d'une plaque d'échange thermique 1 comprenant les étapes suivantes : - formation d'au moins un conduit 6 comportant un canal 5 de forme spiralée par accolement d'une base 3 et d'au moins une plaque de contact 7 en matière thermo-conductible, - fixation de façon étanche de la plaque de contact 7 sur la base 3. 15 Comme montré sur les différentes figures, le au moins conduit 6 peut notamment comporter deux canaux (5) imbriqués l'un dans l'autre, lesdits canaux (5) étant reliés l'un à l'autre au centre de la spirale. Selon un mode de réalisation de ce procédé de fabrication, la base 3 est 20 réalisée en métal. L'étape de formation du conduit 6 comprend alors les étapes suivantes : - emboutissage de ladite base 3 de sorte à former les canaux 5 de forme spiralé, - positionnement de la plaque de contact 7 en matière thermo25 conductible sur la base 3 de sorte à recouvrir lesdits canaux 5. Selon un autre mode de réalisation de ce procédé de fabrication, la base 3 est réalisée en un matériau moulé, comme par exemple en matière plastique. L'étape de formation du conduit 6 comprend alors les étapes suivantes : - moulage de ladite base 3 de sorte à former les canaux 5 de forme spiralée, positionnement de la plaque de contact 7 en matière thermoconductible sur la base 3 afin de recouvrir lesdits canaux 5.According to one embodiment of this device 10o heat exchange, the heat exchange plates are connected to each other in parallel by analogy with an electric circuit. It is understood that the heat transfer fluid inlet 20a of the plurality of heat exchange plates 1 are connected to a common heat transfer fluid inlet and that the heat transfer fluid lob outlets of the plurality of heat exchange plates 1 are connected. to a common heat transfer fluid evacuation. This type of connection allows each heat exchange plate 1 of the device 10o to be very homogeneous from the point of view of their temperature over the entire exchange surface of said heat exchange device 100. According to another embodiment of this device 100, the heat exchange plates are connected to each other in series by analogy with an electric circuit. It is understood that the plates of the plurality of heat exchange plates 1 are placed end to end, so that the heat transfer fluid inlet 20a of a first heat exchange plate 1 is connected to an inlet of heat transfer fluid, and the lob outlet of heat transfer fluid of a last heat exchange plate 1 is connected to a heat transfer fluid discharge, the 2o and lob entries coolant fluid heat exchange plates 1 being connected end to The present invention also relates to a method of manufacturing a heat exchange plate 1 comprising the following steps: - formation of a heat exchange plate 1 comprising the following steps: at least one duct 6 having a channel 5 of spiral shape by joining a base 3 and at least one contact plate 7 made of thermally conductive material, - sealingly fixing the contact plate act 7 on the base 3. As shown in the various figures, the at least one duct 6 may in particular comprise two channels (5) nested one inside the other, said channels (5) being connected to one another. other in the center of the spiral. According to one embodiment of this manufacturing method, the base 3 is made of metal. The step of forming the duct 6 then comprises the following steps: - stamping of said base 3 so as to form the channels 5 of spiral shape, - positioning of the contact plate 7 of thermo25 conductive material on the base 3 so as to cover said channels 5. According to another embodiment of this manufacturing process, the base 3 is made of a molded material, such as for example plastic. The step of forming the duct 6 then comprises the following steps: molding of said base 3 so as to form the spiral-shaped channels 5, positioning of the contact plate 7 in thermally conductive material on the base 3 so as to cover said channels 5.
Selon un autre mode de réalisation de ce procédé de fabrication, l'étape de formation du conduit 6 comprend une étape de par mise en place de plaques de séparation 10 rapportées entre la base 3 et la plaque de contact 7 de sorte à former les canaux 5 du conduit 6.According to another embodiment of this manufacturing method, the step of forming the duct 6 comprises a step of setting up separation plates 10 inserted between the base 3 and the contact plate 7 so as to form the channels 5 of the duct 6.
Le fait que les canaux aient un profil spiralé permet ici de ne pas avoir besoin de deux types de plaque de séparation 10 symétriques afin de former lesdits canaux. En effet, un premier élément formant la plaque de séparation 10 peut être utilisé et placé entre la base 3 et la plaque de contact 7 dans un premier sens et ensuite un second élément identique mais avec une rotation de i80° peut être placé pour compléter et former les canaux 5. Ainsi, on voit bien que du fait de la conformation en spirale d'au moins un canal 5 formant le conduits 6, la plaque d'échange thermique 1 a une surface d'échange étendue et également une homogénéité de sa température sur ladite surface d'échange ce qui permet une gestion thermique améliorée de la batterie ou du pack batteries.The fact that the channels have a spiral profile makes it possible here not to need two types of symmetrical separating plate 10 in order to form said channels. Indeed, a first element forming the separating plate 10 can be used and placed between the base 3 and the contact plate 7 in a first direction and then a second identical element but with a rotation of 180 ° can be placed to complete and Thus, it can clearly be seen that, because of the spiral conformation of at least one channel 5 forming the ducts 6, the heat exchange plate 1 has an extended exchange surface and also a homogeneity of its temperature. temperature on said exchange surface which allows improved thermal management of the battery or battery pack.
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