FR3056290B1 - Dispositif de regulation thermique - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de régulation thermique (1) configuré pour réguler la température d'une batterie électrique (2) d'un véhicule automobile, le dispositif (1) comportant au moins un tube de régulation thermique (3) comprenant au moins un élément pourvu d'un matériau à changement de phase encapsulé, ledit au moins un tube de régulation thermique (3) comprenant un passage de circulation d'un fluide de régulation thermique (R) à travers ledit au moins un tube de régulation thermique (3).

Description

DISPOSITIF DE REGULATION THERMIQUE L'invention concerne la régulation thermique de batteries électriques,notamment dans le domaine automobile.
Dans un véhicule automobile en particulier électrique et/ou hybride, unebatterie électrique permet de stocker et de fournir une énergie pour fairefonctionner le véhicule automobile.
La température de la batterie influence à la fois sa performance destockage et sa durée de vie. Une température trop basse de la batteriediminue sa capacité de stockage. Une température trop élevée, due parexemple à une surchauffe de la batterie, réduit sa durée de vie, voire estsusceptible d’entraîner une destruction irréversible de la batterie.
Il est donc nécessaire de maintenir la batterie à une températureadéquate, par exemple autour de 20 degrés Celsius, afin de maintenir unecapacité de stockage et une durée de vie maximale. A cet effet, il est connu d’ajouter un dispositif afin de réguler latempérature de la batterie. Un tel dispositif de régulation thermique utilisegénéralement un fluide de régulation thermique circulant dans un circuit, lecircuit passant à proximité ou au contact de la batterie. Le fluide derégulation thermique généralement utilisé est l’air ambiant ou un liquide,comme par exemple de l’eau ou un liquide réfrigérant.
Le fluide de régulation thermique peut ainsi absorber la chaleur émisepar la batterie afin de la refroidir et évacuer par la suite la chaleur au niveaud’un ou plusieurs échangeurs thermiques, tel qu’un radiateur ou un circuitréfrigérant.
Toutefois, le fluide du dispositif de régulation thermique s’échauffe au furet à mesure qu’il circule dans le circuit en absorbant la chaleur dégagée parla batterie. Il en résulte un différentiel de température entre l’entrée et lasortie du dispositif qui peut être significatif, de l’ordre de plusieurs degrés.Cette différence de température au sein du fluide peut gêner la gestion de latempérature de la batterie et son maintien à une température defonctionnement optimal.
En outre, des pics de charge de la batterie lors de son utilisation peuvententraîner une augmentation brutale de température. Un dispositif derégulation classique ne permet pas de limiter l’apparition de tels pics detempérature et de refroidir suffisamment rapidement la batterie.
Le but de l’invention est de remédier au moins partiellement à cesinconvénients. L’invention vise plus précisément un dispositif de régulation thermiquepermettant de maintenir la batterie dans une plage de températuresatisfaisante ainsi que d’améliorer l’homogénéité de la température de labatterie. A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de régulationthermique, le dispositif comportant au moins un tube de régulationthermique comprenant au moins un élément pourvu d’un matériau àchangement de phase encapsulé, ledit au moins un tube de régulationthermique comprenant un passage de circulation d’un fluide de régulationthermique à travers ledit au moins un tube de régulation thermique.
Le matériau à changement de phase permet d’augmenter l’inertie etd’améliorer l’homogénéité thermique du dispositif.
Le matériau à changement de phase permet une absorption ou unerestitution de chaleur, permettant de limiter les effets des pics detempérature.
Du fait que le même tube comprend le fluide et le matériau à changementde phase, la paroi du tube constitue une surface d’échange thermiquesignificative entre le fluide et le matériau à changement de phase, de sorteque le matériau à changement de phase peut rapidement se régénérer etretrouver son état initial en étant refroidi par le fluide après une montée detempérature de la batterie.
Selon une autre caractéristique de l’invention, ledit au moins un élémentpourvu d’un matériau à changement de phase encapsulé présente uneforme tubulaire s’étendant sensiblement parallèlement à un axe longitudinaldu tube de du tube de régulation thermique.
Selon une autre caractéristique de l’invention, ledit au moins un élément pourvu d’un matériau à changement de phase encapsulé étant disposé àl’intérieur du tube de régulation thermique, ledit au moins un élément et letube de régulation thermique délimitent le passage de circulation, leditpassage de circulation étant localisé entre ledit au moins un élément et letube de régulation thermique. L’invention a également pour objet un ensemble de régulation thermiquecomprenant un dispositif de régulation thermique tel que décritprécédemment et une batterie électrique munie d’au moins une celluleélectrique.
Selon une autre caractéristique de l’invention, l’ensemble comprend aumoins un drain thermique en contact de ladite au moins une celluleélectrique, ledit au moins un drain thermique étant perforé d’au moins untrou de passage dudit au moins un tube de régulation thermique.
Selon une autre caractéristique de l’invention, ladite au moins une celluleélectrique comprend une pluralité de faces, deux faces opposées, ditesgrandes faces, présentant une aire plus élevée qu’une aire de l’unequelconque des autres faces, ledit au moins un drain thermique comprenantune paroi au contact de l’une desdites grandes faces en dépassant laditegrande face d’une zone dite zone périphérique, le drain thermique étantperforé d’une pluralité de trous de passage de tubes de régulationthermique dans la zone périphérique.
Selon une autre caractéristique de l’invention, l’ensemble comprend unempilement d’une succession de drains thermiques et de cellulesélectriques, chaque drain thermique étant perforé d’une pluralité de trous depassage de tubes de régulation thermique.
Selon une autre caractéristique de l’invention, l’ensemble comprend aumoins un collecteur de stockage de fluide de régulation thermique, chaquetube de régulation thermique comprenant une extrémité en relation fluidiqueavec ledit au moins un collecteur, l’ensemble comprenant un ressort autourd’une extrémité d’au moins l’un des tubes de régulation thermique. L’invention a également pour objet une boucle de refroidissement d’unmoteur de véhicule automobile, comprenant un dispositif de régulation thermique tel que décrit précédemment.
Selon une autre caractéristique de l’invention, la boucle derefroidissement comprend une pompe de mise en circulation du fluide derégulation thermique, ladite pompe comprenant une durite d’entrée du fluidede régulation thermique et une durite de sortie du fluide de régulationthermique, l’une au moins des durites d’entrée et de sortie de la pompeétant munie du dispositif de régulation thermique tel que décritprécédemment.
Selon une autre caractéristique de l’invention, la boucle comprend aumoins un échangeur de chaleur muni du dispositif de régulation thermiquetel que décrit précédemment. L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails,caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement aucours de la description explicative détaillée qui va suivre, de plusieursmodes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples purementillustratifs et non limitatifs, en référence aux dessins schématiques annexés,dans lesquels : - la figure 1 représente une vue en perspective d’un dispositif derégulation thermique selon un premier mode de réalisation de laprésente invention ; - la figure 2 représente une vue en perspective d’un dispositif derégulation thermique selon un deuxième mode de réalisation de laprésente invention ; - la figure 3 représente une vue en perspective éclatée d’un ensemblede régulation thermique selon la présente invention comprenant ledispositif de la figure 1 et/ou le dispositif de la figure 2 ; - la figure 4 représente une vue de détail de l’ensemble de la figure 3assemblé ; et - la figure 5 représente une boucle de refroidissement selon laprésente invention comprenant le dispositif de la figure 1 et/ou ledispositif de la figure 2.
Dispositif de régulation thermique
Comme illustrée sur les figures 1 et 2, l’invention concerne un dispositifde régulation thermique, référencé 1.
Le dispositif de régulation thermique 1 est disposé au contact d’unebatterie électrique 2, comme il va être détaillé ultérieurement.
Le dispositif de régulation 1 comprend au moins un tube de régulationthermique 3.
Sur les figures 1 et 2, un unique tube de régulation thermique 3 estillustré.
Le tube de régulation thermique 3 comprend une gaine tubulaire 4délimitant un espace intérieur 5.
Le tube de régulation thermique 3 comprend dans l’espace intérieur 5 aumoins un élément 6 pourvu d’un matériau à changement de phaseencapsulé.
De manière connue, un matériau à changement de phase, de préférencesolide-liquide, permet de stocker de l’énergie en bénéficiant de la chaleurlatente du changement d’état.
De préférence, la gaine 4 est constituée à base d’un matériau métallique,notamment dans son application à la réalisation d’une batterie thermique,en particulier en aluminium.
En alternative, la gaine 4 est constituée à base d’un matériausynthétique, par exemple plastique, notamment plastique chargé métal(conducteur thermique).
Dans le cadre de la figure 5 (décrite ultérieurement), il n’est pasobligatoire que la gaine soit en matériau conducteur.
Avantageusement, la gaine 4 est en matériau élastique. L'élément 6 est avantageusement en matériau métallique.
En variante, l'élément 6 est en matériau synthétique, par exemple enmatériau plastique.
Avantageusement, le matériau à changement de phase est un composécomprenant des composés inorganiques tels qu’un alliage de selsorganiques et d'eau.
En variante, le matériau à changement de phase est un composécomprenant des composés organiques tels que les paraffines et les acidesgras ou un composé comprenant des composés d’origine végétale.
Sur le mode de réalisation illustré à la figure 1, le tube 3 comprend ununique élément 6.
Sur le mode de réalisation illustré à la figure 2, le tube 3 comprend unepluralité d’éléments 6. L’élément 6 (pour le mode de réalisation de la figure 1) et les éléments 6(pour le mode de réalisation de la figure 2) occupent partiellementseulement l’espace intérieur 5.
Ainsi, un passage 7 de circulation d’un fluide de régulation thermique estdéfini dans l’espace 8 libre d’élément(s) 6.
Dans la suite de la description, le fluide de régulation thermique estappelé liquide de refroidissement, du fait qu’il est souvent nécessaire dediminuer la température de la batterie électrique 2. Néanmoins, bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ce cas de figureet le fluide de régulation thermique peut également être un fluide dechauffage.
Le liquide de refroidissement, R, circule autour de chaque élément 6.
De préférence, l’ajout des éléments 6 se fait à iso volume, chaque ajoutd’élément 6 contribuant à réduire le volume total de liquide derefroidissement et à augmenter l’inertie thermique d’un ensemble et d’uneboucle équipés des tubes 3, et qui seront décrits ultérieurement.
Comme visible sur les figures 1 et 2, chaque élément 6 présente uneforme tubulaire du tube 3 qui le contient et s’étend sensiblementparallèlement à un axe longitudinal L de la gaine 4.
Avantageusement, chaque élément 6 présente une longueur compriseentre 2 mm et 8 mm.
De préférence, chaque élément 6 présente un diamètre de l’ordre de 4mm.
Avantageusement, chaque élément 6 présente la même longueur quecelle de la gaine 4.
Ensemble de régulation thermique L’invention a également pour objet un ensemble de régulation thermique,qui va être décrit en relation avec les figures 3 et 4.
Comme visible sur les figures 3 et 4, l’ensemble, 10, comprend ledispositif de régulation thermique 1 et la batterie électrique 2.
Le dispositif de régulation 1 comprend une pluralité de tubes derégulation thermique 3.
La batterie 2 comprend avantageusement une pluralité de cellulesélectriques 11.
Comme illustré plus particulièrement sur les figures 3 et 4, chaque cellule11 a une forme généralement parallélépipédique. Chaque cellule 11comprend une borne négative 13 et une borne positive 13.
Les cellules 11 sont reliées entre elles de sorte à fournir ensemble uncourant électrique.
Le dispositif de régulation thermique 1 permet une circulation du fluide derefroidissement R, au contact ou à proximité de la batterie 2. L’ensemble 10 comprend également au moins un drain thermique 14.
Sur le mode de réalisation illustré aux figures 3 et 4, l’ensemble 10comprend une pluralité de drain thermique 14.
Chaque drain thermique 14 présente une forme parallélépipédiquedélimitée notamment par deux grandes parois opposées 15.
Par grande paroi, on entend paroi de plus grande aire du drain thermique14.
Chacune des grandes parois 15 est délimitée par quatre bords 16.
Chaque drain thermique 14 est en contact avec au moins une celluleélectrique 11.
Chaque drain thermique 14 est constitué à base d’un matériauconducteur thermique, tel que de l’aluminium par exemple, afin d’évacuer lachaleur des cellules 11, comme il va être détaillé.
Chaque drain thermique 14 est perforé d’au moins un trou 17 configurépour le passage de tube de régulation thermique 3.
Sur le mode de réalisation illustré aux figures 3 et 4, chaque drainthermique 14 est perforé d’une pluralité de trous 16.
Les trous 17 traversent les grandes parois 15 de chaque drain thermique14.
Les trous 17 sont avantageusement disposés à proximité des bords 16,voire contre les bords 16.
Sur le mode de réalisation illustré aux figures 3 et 4, l’ensemble 10comprend un empilement d’une succession de drains thermiques 14 et decellules électriques 11.
Chaque cellule électrique 11 est disposée en contact de deux drainsthermiques 14.
De préférence, chaque cellule 11 est de type prismatique et est délimitéenotamment par deux grandes faces opposées 18.
Par grande face, on entend que l’aire de chacune des faces 18 estsupérieure aux aires des autres faces de la cellule 11.
Comme visible sur les figures 3 et 4, les drains thermiques 14 et lescellules électriques 11 sont en contact les uns aux autres respectivementpar leurs grandes parois 15 et leurs grandes faces 18, ce qui assure unesurface d’échange maximale entre les cellules 11 et les drains thermiques14.
Comme il ressort également des figures 3 et 4, les cellules 11 présententune largeur et longueur inférieures respectivement à une largeur et unelongueur des drains thermiques 14.
Ainsi, les drains thermiques 14 dépassent relativement aux cellulesélectriques 11 d’une zone périphérique 19 située à proximité de chacun desbords 16.
Les trous 17 des drains thermiques 14 sont disposés dans la zonepériphérique 19.
Comme visible sur les figures 3 et 4, l’empilement est centré, les centresdes drains thermiques 14 et des cellules électriques 11 étant alignés le longd’un axe noté X. L’ensemble 10 comprend également au moins un collecteur de stockagedu liquide de refroidissement R.
Sur le mode de réalisation illustré aux figures 3 et 4, l’ensemble 10comporte un premier collecteur 20 et un deuxième collecteur 21, disposésde part et d’autre de l’empilement des drains thermiques 14 et des cellulesélectriques 11.
Chaque tube 3 comprend une extrémité 22, 23 en relation fluidique avecchaque collecteur 20, 21.
Comme visible sur les figures 3 et 4, les tubes 3 du dispositif 1 s’étendentparallèlement à l’axe X.
Chaque tube 3 s’étend depuis le premier collecteur 20 à travers les trous17 des drains thermiques 14 jusqu’au deuxième collecteur 21.
Le premier collecteur 20 comprend une entrée de liquide derefroidissement 24 et une sortie de liquide de refroidissement 25.
Avantageusement, l’ensemble 10 comprenant un ressort 26 autour d’uneextrémité 22, 23 d’au moins l’un des tubes de régulation thermique 3.
Sur le mode de réalisation illustré aux figures 3 et 4, plusieurs tubes 3sont munis de ressort 26.
Chaque ressort 26 permet d’absorber les déformations des cellules 11 etéviter une montée en pression entre les collecteurs 20 et 21.
La configuration de l’ensemble 10 assure que les éléments 6 comprenantle matériau à changement de phase ne représentent pas une résistancethermique sur la totalité de la surface des cellules.
En effet, les tubes 3 étant directement en contact avec le liquide derefroidissement, le matériau à changement de phase permet d’augmenterl’inertie du liquide afin d’absorber toute charge thermique en dessus d’unecharge dite normale.
De plus, le contact direct avec le liquide de refroidissement permet aumatériau à changement de phase de se régénérer très rapidement dès lorsque la charge thermique baisse. Cela permet ainsi un très bon lissage despics de chaleur.
La température de changement de phase du matériau à changement dephase est de préférence sélectionnée légèrement au-dessus de latempérature optimale d’utilisation des cellules électriques afin d’absorber lespics de chaleurs.
Elle est généralement comprise entre 10 et 40°C selon le type debatterie. L’ensemble 10 assure également une régulation thermique optimisée dela batterie 2 puisqu’elle assure une évacuation efficace de la chaleur par lesdrains thermiques et le dispositif 1.
Boucle de refroidissement L’invention va maintenant être décrite en relation avec la figure 5.
Comme déjà indiqué, l’invention a également pour objet une boucle derefroidissement 40 pour véhicule automobile, comprenant au moins undispositif de régulation thermique 1 décrit en relation avec les figures 1 ou 2.
Comme visible sur la figure 5, la boucle de refroidissement 40 comprendune pompe de mise en circulation de fluide 41, et deux échangeurs dechaleur 42, 43.
Sur la figure 5, la boucle de refroidissement 40 est la boucle derefroidissement basse température du moteur du véhicule automobile.
Le premier échangeur de chaleur 42 est un radiateur basse températureet le deuxième échangeur de chaleur 43 est un échangeur refroidisseurd’air de suralimentation par de l’eau (ou WCAC en anglais pour Watercooled Charge Air Cooler).
La boucle de refroidissement peut également être la boucle hautetempérature.
Comme visible sur la figure 5, la pompe 41 et les échangeurs de chaleur42, 43 sont reliés fluidiquement les uns aux autres par des durites 44.
La boucle 40 est avantageusement équipée d’un dispositif 1 : - dans le ou les collecteurs du radiateur 42, et/ou - dans le ou les collecteurs de l’échangeur 43, et/ou - dans une ou plusieurs durites 44, et/ - en entrée et/ou en sortie de la pompe 41.
Sur la figure 5, la boucle 40 comprend un dispositif : - dans les collecteurs du radiateur 42, et - dans les collecteurs de l’échangeur 43, et - en sortie de la pompe 41, et - dans une durite 44 entre les deux échangeurs 42, 43.
Avantageusement, chaque élément 6 présente une longueur égale àcelle du composant (collecteur, durite) que le dispositif 1 occupe.
Quand le dispositif 1 occupe une durite 44, chaque élément 6 présenteune longueur comprise entre 100 mm et 600 mm.
La température varie tout au long de la boucle de refroidissement 40 etla température de changement de phase du matériau de stockage doit doncêtre adaptée.
La température de changement de phase du matériau à changement dephase est située dans la plage de fonctionnement de la boucle derefroidissement 40, ce qui permet une linéarisation de température.
Avantageusement, la température de changement de phase se situedans la plage de fonctionnement la plus fréquente de la boucle 40 afin demaximiser les effets d’inertie du matériau de stockage.
Le dispositif de régulation 1 permet de réduire l’amplitude des montéeset descentes en température de la boucle de refroidissement 40.
Avantages
Comme déjà indiqué, le matériau à changement de phase permet uneabsorption ou une restitution de chaleur, permettant de limiter les effets despics de température de la batterie afin de mieux réguler celle-ci.
En étant disposé directement dans les tubes du dispositif de régulationthermique, il ne représente pas une résistance thermique aurefroidissement de la batterie par le fluide.

Claims (3)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif de régulation thermique (1) pour la régulationthermique de batteries électriques, notamment dans le domaine automobile,le dispositif (1) comportant au moins un tube de régulation thermique (3)comprenant au moins un élément (6) pourvu d’un matériau à changementde phase encapsulé, ledit au moins un tube de régulation thermique (3)comprenant un passage (7) de circulation d’un fluide de régulationthermique (R) à travers ledit au moins un tube de régulation thermique (3). 2. Dispositif de régulation thermique selon la revendicationprécédente, dans lequel ledit au moins un élément (6) pourvu d’un matériauà changement de phase encapsulé présente une forme tubulaire s’étendantsensiblement parallèlement à un axe longitudinal (L) du tube de régulationthermique (3). 3. Dispositif de régulation thermique selon l’une desrevendication 1 ou 2, dans lequel, ledit au moins un élément (6) pourvu d’unmatériau à changement de phase encapsulé étant disposé à l’intérieur dutube de régulation thermique (3), ledit au moins un élément (6) et le tube derégulation thermique (3) délimitent le passage de circulation (7), leditpassage de circulation (7) étant localisé entre ledit au moins un élément (6)et le tube de régulation thermique (3). 4. Ensemble de régulation thermique comprenant un dispositif derégulation thermique (1) selon l’une des revendications 1 à 3 et une batterieélectrique (2) munie d’au moins une cellule électrique (11). 5. Ensemble de régulation thermique selon la revendicationprécédente, comprenant au moins un drain thermique (14) en contact deladite au moins une cellule électrique (11), ledit au moins un drain thermique (14) étant perforé d’au moins un trou de passage (17) dudit aumoins un tube de régulation thermique (R).
  2. 6. Ensemble de régulation thermique selon la revendicationprécédente, dans lequel ladite au moins une cellule électrique (11)comprend une pluralité de faces, deux faces opposées, dites grandes faces(18), présentant une aire plus élevée qu’une aire de l’une quelconque desautres faces, ledit au moins un drain thermique (14) comprenant une paroiau contact de l’une desdites grandes faces en dépassant ladite grande faced’une zone dite zone périphérique (19), le drain thermique (14) étant perforéd’une pluralité de trous de passage (17) de tubes de régulation thermique(3) dans la zone périphérique. 7. Ensemble de régulation thermique selon la revendicationprécédente, comprenant un empilement d’une succession de drainsthermiques (14) et de cellules électriques (11), chaque drain thermique (14)étant perforé d’une pluralité de trous de passage (17) de tubes de régulationthermique (3). 8. Ensemble de régulation thermique selon la revendicationprécédente, comprenant au moins un collecteur (20, 21)xle stockage defluide de régulation thermique, chaque tube de régulation thermique (3)comprenant une extrémité en relation fluidique avec ledit au moins uncollecteur, l’ensemble comprenant un ressort (26) autour d’une extrémitéd’au moins l’un des tubes de régulation thermique (3). 9. Boucle de refroidissement d’un moteur de véhiculeautomobile, comprenant un dispositif de régulation thermique selon l’unedes revendications 1 à 3. 10. Boucle de refroidissement selon la revendication précédente,comprenant une pompe (41) de mise en circulation du fluide de régulationthermique, ladite pompe (41) comprenant une durite d’entrée du fluide de régulation thermique et une durite de sortie du fluide de régulationthermique, l’une au moins des durites d’entrée et de sortie de la pompeétant munie d’un dispositif de régulation thermique selon l’une desrevendications 1 à 3.
  3. 11. Boucle de refroidissement selon l’une des revendications 9 ou10, comprenant au moins un échangeur de chaleur (42, 43) muni d’undispositif de régulation thermique selon l’une des revendications 1 à 3.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3081937A1 (fr) * 2018-06-04 2019-12-06 Valeo Systemes De Controle Moteur Dispositif de gestion thermique de l'air d'admission d'un moteur a combustion interne
CN110589257B (zh) * 2018-06-12 2022-03-08 广东美的生活电器制造有限公司 膜切割刀盘、胶囊和饮品机
CN110247001A (zh) * 2019-04-23 2019-09-17 广东工业大学 一种热管理电池组合装置
CN111403847B (zh) * 2020-03-28 2022-09-02 哈尔滨工程大学 一种基于相变材料与u型扁平热管耦合的动力电池极耳散热系统
US11799150B2 (en) 2020-07-17 2023-10-24 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Cooling structure for hybrid-electric vehicle battery cell assemblies
DE102021114360A1 (de) 2021-06-02 2022-12-08 Man Truck & Bus Se Energiespeichervorrichtung umfassend Kühlvorrichtung und Spannvorrichtung

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4809771A (en) * 1987-04-24 1989-03-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Lih thermal storage capsule/heat exchanger
US4976308A (en) * 1990-02-21 1990-12-11 Wright State University Thermal energy storage heat exchanger
US8663829B2 (en) * 2009-04-30 2014-03-04 Lg Chem, Ltd. Battery systems, battery modules, and method for cooling a battery module
WO2011088997A1 (fr) * 2010-01-20 2011-07-28 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Agencement de cellules d'accumulateur pouvant être tempérées

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