FR3045793A1

FR3045793A1 - Pack de batterie refroidit par un materiau a changement de phase a pression constante

Info

Publication number: FR3045793A1
Application number: FR1562727A
Authority: FR
Inventors: Robert Yu
Original assignee: Renault SAS; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Renault SAS; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2017-06-23
Anticipated expiration: 2035-12-18
Also published as: FR3045793B1; WO2017103449A1

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de refroidissement d'un élément apte à chauffer. Il comporte une enceinte fermée hermétiquement, contenant une quantité prédéterminée d'un matériau à changement de phase, apte à passer de la phase liquide à la phase vapeur. L'enceinte contient également l'élément apte à chauffer, plongé dans le matériau à changement de phase, de sorte que ledit matériau passe de la phase liquide à la phase vapeur lorsque l'élément chauffe. La quantité prédéterminée du matériau (7) permet, en phase liquide, de remplir l'enceinte. Le dispositif comporte également des moyens de captation et de restitution du matériau dans l'enceinte, aptes d'une part à capter le matériau en phase liquide dans une partie inférieure de l'enceinte, lorsque le matériau en phase liquide s'évapore dans l'enceinte au contact de l'élément qui chauffe, l'augmentation du volume du matériau dans l'enceinte chassant ledit matériau de ladite enceinte, et aptes d'autre part à restituer le matériau en phase liquide dans l'enceinte lorsque le matériau en phase vapeur se condense sur au moins une paroi refroidie de l'enceinte située dans une partie supérieure de ladite enceinte, la diminution du volume du matériau dans l'enceinte aspirant le matériau dans ladite enceinte. Ainsi, la pression dans l'enceinte reste quasiment constante malgré la variation du volume du matériau lorsqu'il change de phase. Application : automobile

Description

Pack de batterie refroidit par un matériau à changement de phase à pression constante

La présente invention concerne un pack de batterie à refroidissement optimisé par matériau à changement de phase. Elle s’applique notamment, mais pas exclusivement, dans le domaine de l’automobile. Elle s’applique par exemple aux batteries de traction des véhicules électriques (VE) et des véhicules électriques hybrides (VEH).

La batterie de traction d’un VE ou d’un VEH, notamment une batterie de cellules électrochimiques de type lithium-ion (Li-ion), subit régulièrement des phases de charge et de décharge, entraînant un échauffement qui peut être important. Il est donc nécessaire de la refroidir efficacement afin, d’une part, de maintenir son niveau de performance, et d’autre part de limiter son vieillissement.

La densité de puissance de ces batteries a tendance à augmenter afin de satisfaire aux besoins en termes d’autonomie et de charge rapide. Un refroidissement par liquide, généralement de l’eau glycolée, permet de satisfaire à ces besoins. Mais l’eau étant également un bon conducteur électrique, un inconvénient de ce type de solution est que les contraintes de sécurité (e.g. pour éviter tout risque de court-circuit, notamment en cas de choc) les rendent très complexes à mettre en œuvre. Ainsi, l’eau est classiquement contenue dans une plaque, elle-même mise en contact avec les cellules électrochimiques. Le contact entre les cellules et l’eau est donc indirect, diminuant d’autant l’efficacité du système.

Dans le but de remédier à cet inconvénient, la demande de brevet WO2014176320A2 divulgue une batterie de VE comportant une enceinte remplie partiellement d’un matériau à changement de phase liquide-vapeur (« L-V PCM » pour « Liquid-Vapor Phase Change Material » selon la dénomination anglo-saxonne, comme de l’eau ou de l’alcool par exemple) et fermée hermétiquement sous vide d’air. Des cellules électrochimiques prismatiques sont disposées verticalement au fond de l’enceinte, de sorte qu’un bord de chaque cellule trempe dans le PCM en phase liquide. L’enveloppe de chaque cellule est recouverte d’une fine structure hydrophile permettant au PCM liquide d’imbiber par capillarité l’ensemble de l’enveloppe. Le PCM passe de la phase liquide à la phase vapeur par échauffement dans la structure hydrophile, lorsque les cellules fonctionnent (durant les charges et les décharges). Différentes solutions y sont proposées pour recondenser le PCM, de telle sorte que le PCM retombe en gouttes sur les cellules recouvertes par la structure hydrophile. Ainsi, les cellules « baignent » dans le PCM liquide malgré la faible quantité de PCM dans l’enceinte. L’inconvénient majeur de cette solution tient à la nécessité de garder le vide d’air dans l’enceinte pendant toute la durée de vie de la batterie, ce qui est très difficile à garantir compte-tenu des nombreux câbles et des contraintes d’ouverture de l’enceinte pour les opérations de service après-vente. En effet, si l’air entre dans l’enceinte, alors la pression y augmente au détriment des phénomènes d’évaporation/condensation du PCM, diminuant les performances de refroidissement. Il faut donc concevoir l’enceinte de telle sorte qu’elle soit doublement étanche : elle empêche l’air de rentrer à froid et empêche la vapeur de sortir à chaud. Concevoir une telle enceinte est complexe, nécessitant des joints spéciaux particulièrement coûteux.

Un autre inconvénient de cette solution tient à la tenue mécanique de l’enceinte : un pack batterie est volumineux (de l’ordre de 300 à 600 litres), il est généralement de forme plate pour faciliter son intégration au plus bas sur le véhicule et la partie supérieure de ses parois externes est de surface importante de l’ordre d’un mètre carré. Or, lors du fonctionnement du système à 0°C, l’amplitude de pression interne est de l’ordre de 1 à 3 bars selon le PCM utilisé. Par conséquent, les parois de l’enceinte doivent être suffisamment épaisses et rigides pour ne pas se déformer. Ce qui augmente le poids et le coût du pack. L’invention a notamment pour but de remédier aux inconvénients précités, notamment en proposant une solution limitant la variation de pression à l’intérieur de l’enceinte, ceci en évitant notamment le vide d’air au repos du système. A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de refroidissement d’un élément apte à chauffer. Il comporte une enceinte fermée hermétiquement, contenant une quantité prédéterminée d’un matériau à changement de phase, apte à passer de la phase liquide à la phase vapeur. L’enceinte contient également l’élément apte à chauffer, plongé dans le matériau à changement de phase, de sorte que ledit matériau passe de la phase liquide à la phase vapeur lorsque l’élément chauffe. La quantité prédéterminée du matériau permet, en phase liquide, de remplir l’enceinte. Le dispositif comporte également des moyens de captation et de restitution du matériau dans l’enceinte, aptes d’une part à capter le matériau en phase liquide dans une partie inérieure de l’enceinte, lorsque le matériau en phase liquide s’évapore dans l’enceinte au contact de l’élément qui chauffe, l’augmentation du volume du matériau dans l’enceinte chassant ledit matériau de ladite enceinte, et aptes d’autre part à restituer le matériau en phase liquide dans l’enceinte lorsque le matériau en phase vapeur se condense sur au moins une paroi refroidie de l’enceinte située dans une partie supérieure de ladite enceinte, la diminution du volume du matériau dans l’enceinte aspirant le matériau dans ladite enceinte. Ainsi, la pression dans l’enceinte reste quasiment constante malgré la variation du volume du matériau lorsqu’il change de phase.

Dans un mode de réalisation avantageux, les moyens de captation et de restitution peuvent inclure un réservoir à volume variable relié à l’enceinte par une conduite disposée de manière à capter et à restituer, dans une partie inférieure de l’enceinte, le matériau en phase liquide.

Dans ce mode de réalisation avantageux, le réservoir peut comporter au moins une paroi faite au moins partiellement d’un matériau déformable, la déformation dudit matériau pouvant permettre de faire varier le volume dudit réservoir.

Par exemple, le réservoir peut comporter deux parois faites d’un matériau déformable formant un soufflet.

Préférentiellement, un fluide de refroidissement peut circuler sur la face externe de la paroi supérieure de l’enceinte.

Avantageusement, la paroi peut comporter sur sa face externe et/ou sur sa face interne des ailettes.

Dans un mode de réalisation, les éléments aptes à chauffer peuvent être des cellules électrochimiques de stockage de l’électricité.

Dans un mode de réalisation, des résistances chauffantes peuvent être disposées au fond de l’enceinte, plongées dans le fluide en phase liquide, afin de réchauffer l’élément.

La présente invention a également pour objet une batterie de véhicule électrique ou hybride comportant un tel dispositif.

La présente invention a également pour objet un véhicule électrique ou hybride comportant une telle batterie.

La présente invention a encore pour principal avantage d’autoréguler la température de la batterie. En effet, tant que la température d’évaporation n’est pas atteinte, le liquide de refroidissement ne s’évapore pas. La chaleur dégagée par les cellules sert à chauffer la batterie et le liquide de refroidissement. Or, le fluide diélectrique ayant généralement une très faible conductivité thermique, de l’ordre de 2 à 3 fois la conductivité de l’air seulement (soit 5000 fois moins que la cuivre), c’est un très bon isolant thermique. Ainsi, en hiver, lorsque la température ambiante est froide, la perte thermique vers l’air ambiant est quasiment nulle. Ce qui permet à la batterie de s’échauffer plus rapidement. L’échauffement rapide de la batterie permet d’améliorer son rendement, et donc l’autonomie du véhicule. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’aide de la description qui suit faite en regard des figures annexées 1, 2, 3a, 3b, 4a, 4b et 4c qui illustrent un exemple de réalisation de l’invention.

La figure 1 illustre un exemple de réalisation selon l’invention, constitué par un pack batterie 1 dont la pression interne est atmosphérique lorsqu’il ne fonctionne pas. Le pack 1 comporte une enceinte 6 et un réservoir 2 à volume variable. Une conduite 4 relie la partie basse ou inférieure (de préférence, mais non obligatoire) du réservoir 2 via un orifice 15 à la partie basse ou inférieure de l’enceinte 6 via un orifice 16. Dans l’enceinte 6 est disposé un assemblage de cellules électrochimiques 5 prismatiques de type « pouch » selon la terminologie anglo-saxonne, toutes sensiblement identiques. Une telle cellule est formée par empilement d’une électrode positive, de divers séparateurs et d’une électrode négative. La conductivité thermique d’une cellule dans le sens du plan de ses électrodes, que l’on peut assimiler au plan de la cellule, est bien plus importante que dans le sens normal à ce plan. Ainsi, le refroidissement par les quatre bords permet de drainer plus efficacement les calories dégagées au sein de cellules que par les deux faces. Ainsi, les cellules 5 sont alignées avec leurs faces en contact l’une de l’autre et avec leurs quatre bords au contact d’un liquide diélectrique 7 à changement de phase versé dans l’enceinte 6, de manière à la remplir. Un dispositif de maintien des cellules 5, non illustré sur la figure 1, peut assurer la tenue mécanique et la connectivité de l’alignement des cellules 5, ainsi que limiter leur gonflement. Ce dispositif ne doit néanmoins pas empêcher qu’une majeure partie des bords soit au contact avec le liquide 7. Un fluide froid 21, comme de l’air ou de l’eau par exemple, circule naturellement ou de manière forcée sur les parois externes de l’enceinte 6. Le fluide froid 21 passe autour de l’enceinte 6 afin de la refroidir. De préférence, on fait passer le fluide froid 21 autour des parties de parois non mouillées de l’enceinte 6, par exemple sa partie supérieure formée par un couvercle 8, illustré en détails à la figure 2.

La figure 2 illustre le couvercle 8 plus en détail. Dans le présent exemple de réalisation, il se compose d’une paroi 20 comportant des ailettes 18 et 19 disposées respectivement à l’extérieur et à l’intérieur de l’enceinte 6. Par exemple, le fluide froid 21 peut être de l’air à température ambiante, s’il est à moins 35°C, ou de l’air refroidi par un système de climatisation, ou encore de l’air sortant de l’habitacle qui peut être de 15 à 20°C au-dessous de la température ambiante. Cette dernière solution évite l’utilisation d’un évaporateur spécifique, permettant ainsi non seulement de réduire les coûts du système, mais aussi la consommation énergétique.

Dans un premier temps, à partir du démarrage du cycle de charge ou de décharge du pack batterie 1, les cellules 5 chauffent le liquide 7, qui reste à l’état liquide jusqu’à ce que sa tempéraure d’évaporation soit atteinte. Il faut noter que, tant que le liquide 7 ne s’évapore pas, la batterie n’est pas refroidie et qu’elle s’échauffe. Par contre, dès que le liquide 7 commence à s’évaporer, cela provoque un refroidissement important et une augmentation significative du volume du fluide dans l’enceinte 6. En effet, le changement de volume est très important lors d’un changement de phase liquide-vapeur : s’il s’agit d’eau par exemple, alors un centimètre cube d’eau liquide devient un litre de vapeur d’eau. L’augmentation du volume du fluide 7 dans l’enceinte 6 pousse le liquide 7 de l’enceinte 6 vers le réservoir 2 jusqu’à remplissage complet du réservoir 2, le volume de la vapeur dans l’enceinte 6 atteint alors sa valeur maximale, et en même temps le phénomène de condensation de la vapeur 7 augmente. Si la puissance thermique du pack batterie 1 continue à augmenter, la pression dans l’enceinte 6 commence à augmenter. Cette augmentation de la pression s’accompagne d’un ralentissement du phénomène d’évaporation du liquide 7, puisque la température à laquelle le liquide 7 commence à s’évaporer augmente avec la pression. Ainsi la quantité de vapeur 7 (dans la suite de la présente demande, on référence de manière identique le liquide 7 et la vapeur 7, puisqu’il s’agit du même matériau 7 ayant changé de phase), donc la pression, ainsi que la température dans l’enceinte 6 augmentent. Pendant toute la phase de montée en température des cellules 5, l’écart de température entre l’enceinte 6 et le fluide froid 21 augmente progressivement. Par conséquent, la vapeur 7 à l’intérieur de l’enceinte se condense au contact des parois de l’enceinte 6 refroidies par le fluide 21 : la chaleur est cédée au fluide froid 21 à travers ces parois froides. Notamment, la vapeur 7 située à l’intérieur de l’enceinte 6 se condense sur la paroi 20 et les ailettes 19.

Dans un deuxième temps, la pression et la température dans l’enceinte 6 se stabilisent, lorsque la quantité de vapeur 7 créée par le contact du liquide 7 avec les cellules chaudes 5 est égale à la quantité de vapeur 7 condensée aux parois froides, notamment la paroi 20.

Les figure 3a et 3b illustrent plus en détail le réservoir 2 à volume variable, dans un état gonflé par du liquide 7 et un état quasiment vide respectivement. Il est équipé d’un dispositif d’arrivée et de retour du liquide 7 depuis et vers l’enceinte 6 respectivement. Les figures 3a et 3b montrent le principe de fonctionnement de ces dispositifs. Par exemple, la variation du volume interne du réservoir 2 peut être assurée par deux parois déformables 12 formant un soufflet reliant une paroi rigide supérieure 10 à une paroi rigide inférieure 11. L’orifice 15 a été réalisé pour connecter le réservoir 2 à l’enceinte 6 via la conduite 4, comme illustré par la figure 1. Tout d’abord, la partie du liquide 7 au contact direct des cellules 5 s’évapore sous l’effet de la chaleur que dégagent ces cellules, le liquide 7 entre en ébullition et le volume global du liquide 7 dans l’enceinte 6 augmente. Par conséquent, la partie du liquide 7 située à proximité immédiate de l’orifice 16 est naturellement injectée dans le réservoir 2 via la conduite 4 et l’orifice 15. Pendant ce temsp, la vapeur 7 remonte en bulles vers la paroi 20, où elle se condense pour repasser en phase liquide. Tant que le phénomène d’évaporation au contact des cellules 5 prédomine sur le phénomène de condensation au contact de la paroi 20, c’est-à-dire tant que, par unité de temps, la quantité de liquide 7 qui s’évapore est supérieure à la quantité de vapeur 7 qui se condense, alors l’injection naturelle de liquide 7 dans le réservoir 2 se poursuit. Lorsque les deux phénomènes s’équilibrent, l’injection s’interrompt et l’on dit que le dispositif est en régime stabilisé : le volume du réservoir 2 ne varie plus. Il faut noter que le dispositif doit être dimensionné (i.e. le choix de son volume Vmax) pour fonctionner le plus souvent dans ce régime stabilisé, comme explicité ci-après. Lorsque le véhicule s’arrête, ou lorsqu’il fonctionne à un régime moins élevé, le phénomène d’évaporation au contact des cellules 5 diminue rapidement et le phénomène de condensation sur la paroi 20 se met à prédominer tout aussi rapidement, ceci jusqu’à condensation de l’intégralité de la vapeur 7, ce qui correspondant à l’état intital. Les courbes des figures 4a, 4b et 4c illustrent plus en détail ces phénomènes.

Le fonctionnement du pack 1 selon l’invention est illustré par les figures 4a, 4b et 4c, qui représentent en fonction du temps t par des courbes continues, l’évolution de la température T du fluide 7, l’évolution de la pression interne P dans l’enceinte 6 et l’évolution du volume V du réservoir 2 respectivement. Afin de bien illustrer les avantages du pack 1 par rapport à l’art antérieur, des courbes discontinues représentent sur les figures 4a et 4b l’évolution de la température T et de la pression P respectivement dans un pack selon l’art antérieur refroidi par un L-V PCM, assemblé sous vide d’air comme l’illustre la valeur P = -1 bar sur la figure 4b à l’instant initial t=0 et dépourvu d’un dispositif comme le réservoir 2 à volume variable. A l’instant initial t=0, le réservoir 2 présente son volume minimal de référence V=0, son soufflet 12 étant replié au maximum. Dans l’enceinte 6 remplie de liquide 7, la pression est atmosphérique de référence P=0, le couvercle 8 ayant été fermé sans qu’aucun moyen de mise sous vide n’ait été mis en œuvre. Le système est à température ambiante T de l’ordre de 10°C.

Lorsque le VE commence une phase de fonctionnement à t=0, qu’il s’agisse d’un roulage ou d’un rechargement, la température des cellules 5 et donc la température du liquide 7 dans l’enceinte 6 augmentent progressivement. Sous l’effet de cette augmentation de température, le liquide 7 à l’intérieur de l’enceinte 6 se dilate et est naturellement injecté dans le réservoir 2 via la conduite 4 et l’orifice 15.Le réservoir 2 se gonfle très doucement, mais la pression à l’intérieur de l’enceinte 6 reste constante, à la pression atmosphérique, comme illustré par la Figure 4b. Cette première phase est dite « monophasique », car le liquide 7 n’existe qu’à la seule phase liquide dans l’enceinte 6. Cette phase se poursuit jusqu’à un instant t=1 où la température du liquide 7 atteint sa température d’évaporation de l’ordre de 30°C. A partir de cet instant t=1, l’ébullition débute et une phase d’évaporation du liquide 7 commence, refroidissant rapidement les cellules 5. L’évaporation du liquide 7 à partir de l’instant t=1 absorbe une quantité très importante de calories fournies par les cellules 5. Les bulles de vapeur 7 montent vers le haut dans l’enceinte 6. La quantité de gaz (vapeur 7) dans l’enceinte 6 augmente. Cette augmentation de la quantité de gaz dans le pack augmente légèrement la pression à l’intérieur de l’enceinte 6, ce qui pousse le liquide 7 vers le réservoir 2 via la conduite 4 et l’orifice 15, dont le volume augmente plus rapidement. Et tant que le réservoir 2 n’est pas à son volume maximal Vmax, la pression P à l’intérieur de l’enceinte 6 reste sensiblement égale à la pression atmosphérique de référence P=0. En contact avec les parois de l’enceinte 6, notamment la paroi 20, qui ont une température plus basse que la température d’évaporation du fluide 7, la vapeur 7 se condense dans l’enceinte 6. Dans l’enceinte 6, le liquide 7 condensé retombe par gravité pour s’évaporer à nouveau. Ce processus se poursuit jusqu’à ce que le réservoir 2 atteigne son volume maximal Vmax à un instant t=2, le réservoir 2 ayant été préalablement dimensionné de sorte que son volume Vmax soit légèrement supérieur au volume maximal de vapeur 7 susceptible d’être générée dans l’enceinte 6, ceci compte-tenu de la puissance thermique maximale développée par les cellules 5, du volume initial de liquide 7 (i.e. le volume de l’enceinte 6) et en faisant l’hypothèse d’une température ambiante sensiblement égale à la température maximale d’utilisation du véhicule. La pression dans l’enceinte 6 augmente alors très légèrement, de l’ordre de 0,2 bar seulement (i.e. quasiment constante), de sorte à s’équilibrer avec la pression à l’intérieur du réservoir 2. La température T dans l’enceinte 6 augmente simultanément à la pression, jusqu’à 40°C environ. Il est à noter que si la température ambiante est relativement basse, ou si la puissance thermique développée par les cellules 5 est relativement faible, alors la condensation de la vapeur 7 peut être rapide par rapport à l’évaporation du liquide 7. Il est donc tout à fait possible que nous parvenions à l’équilibre entre évaporation du liquide 7 en contact avec les cellules 5 et condensation de la vapeur 7 sur les parois externe avant que le réservoir 2 ne soit complément gonflé à son volume Vmax. Dans ce cas, la pression du système reste à la pression atmosphérique pendant tout le fonctionnement du système. Par contre, si cet équilibre arrive après que le réservoir 2 soit complètement gonflé, alors la pression augmente dans l’enceinte 6, mais cette augmentation de pression est très limitée : c’est un des avantages majeurs de l’invention d’avoir une amplitude de pression a de l’ordre de 0,2 bars seulement. Comparativement au pack selon l’art antérieur, on voit que, à amplitude de température identique comme illustré par la figure 4a (entre 10 et 40°C), l’amplitude de pression A est bien plus élevée dans le pack selon l’art antérieur, de l’ordre de 1,2 bars, comme illustré par la figure 4b. C’est aussi à ce momentque le phénomène de condensation de la vapeur 7 dans l’enceinte 6 atteint sa performance maximale. Ce processus d’évaporation-condensation sans pompe constitue le principal mode d’échange entre l’enceinte 6 et le fluide froid 21.

Il faut noter que, si la vitesse de condensation de la vapeur 7 dans l’enceinte 6 est inférieur à la vitesse d’évaporation du liquide 7 par les cellules 5, ce qui peut arriver si par exemple la température du fluide 21 est trop élevée, alors la quantité de vapeur 7 dans l’enceinte 6 continue à augmenter, de même que la pression et la température. Du coup, l’écart entre la température de la vapeur 7 et le fluide de refroidissement 21 augmente, améliorant la condensation de la vapeur 7. On atteint ainsi l’équilibre entre la vitesse de l’évaporation et la vitesse de la condensation et le système se stabilise en pression. A l’arrêt de la phase de fonctionnement à un instant t=3 (le VE arrête le roulage ou le VE est débranché en fin de rechargement ou encore si la demande de puissance à la batterie diminue), le dégagement de chaleur par les cellules 5 s’arrête ou diminue, et la phase d’évaporation du liquide 7 s’arrête ou diminue également. Mais la vapeur 7 continue à se condenser sur les parois externes de l’enceinte 6, notamment la paroi 20. La pression à l’intérieur de l’enceinte 6 redevient rapidement égale à la pression atmosphérique. Le réservoir 2 se dégonfle progressivement, le liquide 7 étant ré-aspiré du réservoir 2 vers l’enceinte 6 via la conduite 4 et l’orifice 15, ceci jusqu’à disparition complète de la vapeur 7 La pression à l’intérieur de l’enceinte 6 est redevenue égale à la pression atmosphérique, alors que dans le pack selon l’art antérieur, la pression interne revient à la valeur P = -1 bar correspondant au vide d’air.

Lorsque la température du pack batterie 1 est très basse, il peut être avantageux de la préchauffer avant le démarrage du véhicule, ou de la chauffer pendant le roulage. Ainsi, des résistances électriques 17 peuvent être insérées au fond de pack pour faire évaporer le liquide 7, la vapeur ainsi créée chauffant les cellules en leur cédant des calories par condensation.

Comme illustré par la figure 4b, le principal avantage d’un pack selon l’invention est donc de toujours fonctionner à une pression proche de la pression atmosphérique, évitant notamment toute dépression lorsqu’il revient à température ambiante. Il évite ainsi les contraintes d’étanchéité des packs selon l’art antérieur dans un pack selon l’art antérieur refroidis par un L-V PCM, assemblé sous vide d’air et dépourvu d’un dispositif comme le réservoir 2 à volume variable.

Un autre avantage d’un pack selon l’invention est qu’il ne nécessite pas l’utilisation d’une pompe pour faire circuler le L-V PCM. Encore un autre avantage est sa facilité d’intégration : le réservoir à volume variable pouvant être raccordé à l’enceinte par une simple conduite souple, il peut-être disposé n’importe où sur le véhicule, que ce soit au dessus ou au dessous du pack, là ou il y a de la place, sans même être exposé à une aération naturelle.

Encore un autre avantage de cette solution est le faible coût du système de chauffage du pack batterie 1 à partir des simples résistances 17 à bas coût.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif de refroidissement d’un élément (5) apte à chauffer, le dispositif comportant une enceinte (6) fermée hermétiquement, l’enceinte contenant : une quantité prédéterminée d’un matériau (7) à changement de phase, apte à passer de la phase liquide à la phase vapeur ; l’élément (5) apte à chauffer, plongé dans le matériau à changement de phase, de sorte que ledit matériau passe de la phase liquide à la phase vapeur lorsque l’élément chauffe ; le dispositif étant caractérisé en ce que la quantité prédéterminée du matériau (7) permet, en phase liquide, de remplir l’enceinte et en ce qu’il comporte en outre des moyens (2) de captation et de restitution du matériau dans l’enceinte, lesdits moyens étant aptes à : capter le matériau en phase liquide contenu dans une partie inférieure de l’enceinte, lorsque le matériau en phase liquide s’évapore dans l’enceinte au contact de l’élément qui chauffe, l’augmentation du volume du matériau dans l’enceinte chassant le matériau de ladite enceinte, et ; restituer le matériau en phase liquide dans l’enceinte lorsque le matériau en phase vapeur se condense au contact d’au moins une paroi refroidie (8) de l’enceinte située dans une partie supérieure de ladite enceinte, la diminution du volume du matériau dans l’enceinte aspirant le matériau dans ladite enceinte.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (2) de captation et de restitution incluent un réservoir à volume variable relié à l’enceinte (6) par une conduite (4) disposée de manière à capter et à restituer, dans une partie inférieure de l’enceinte, le matériau (7) en phase liquide.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le réservoir (2) comporte au moins une paroi faite au moins partiellement d’un matériau déformable, la déformation dudit matériau permettant de faire varier le volume dudit réservoir.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le réservoir (2) comporte deux parois (12) faites d’un matériau déformable formant un soufflet.
5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’un fluide (21) de refroidissement circule sur la face externe de la paroi (8) de l’enceinte (6).
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite paroi (8) est la paroi supérieure de l’enceinte (6).
7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite paroi comporte sur sa face externe et/ou sur sa face interne des ailettes (18, 19).
8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que des résistances chauffantes (17) sont disposées au fond de l’enceinte (6), plongées dans le fluide (7) en phase liquide, afin de réchauffer l’élément (5).
9. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments aptes à chauffer sont des cellules (5) électrochimiques de stockage de l’électricité.
10. Batterie de véhicule électrique ou hybride comportant un dispositif selon la revendication précédente.
11. Véhicule électrique ou hybride comportant une batterie selon la revendication précédente.