FR3071963A1 - Batterie a ensembles de module(s) de stockage associes a des plaques d’echange independantes et connectees par le bas a l’exterieur - Google Patents

Batterie a ensembles de module(s) de stockage associes a des plaques d’echange independantes et connectees par le bas a l’exterieur Download PDF

Info

Publication number
FR3071963A1
FR3071963A1 FR1759077A FR1759077A FR3071963A1 FR 3071963 A1 FR3071963 A1 FR 3071963A1 FR 1759077 A FR1759077 A FR 1759077A FR 1759077 A FR1759077 A FR 1759077A FR 3071963 A1 FR3071963 A1 FR 3071963A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
housing
ecn
scn
heat exchange
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1759077A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3071963B1 (fr
Inventor
Eric Musement
Mathieu Pinson
Mathieu De Oliveira
Alexandre Larivain
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stellantis Auto SAS
Original Assignee
PSA Automobiles SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PSA Automobiles SA filed Critical PSA Automobiles SA
Priority to FR1759077A priority Critical patent/FR3071963B1/fr
Publication of FR3071963A1 publication Critical patent/FR3071963A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3071963B1 publication Critical patent/FR3071963B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625Vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554Rods or plates
    • H01M10/6555Rods or plates arranged between the cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H01M10/6557Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K2001/003Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for cooling the electrical propulsion units
    • B60K2001/005Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for cooling the electrical propulsion units the electric storage means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • B60K2001/0405Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion characterised by their position
    • B60K2001/0438Arrangement under the floor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567Liquids
    • H01M10/6568Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/66Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells
    • H01M10/663Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells the system being an air-conditioner or an engine
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

Une batterie (BA) comprend un boîtier (BT) comportant une paroi inférieure (PI) comprenant N zones d'accueil (ZA2) sur chacune desquelles est placé un ensemble (E2) de module(s) (MC) de stockage d'énergie électrique, avec N = 2, et N plaques d'échange thermique (PE2) installées respectivement dans les zones d'accueil (ZA2) et comprenant chacune un circuit d'échange comportant une entrée (EC2) alimentée en fluide caloporteur et une sortie évacuant ce fluide caloporteur après qu'il ait circulé en échangeant des calories avec l'ensemble (E2) de sa zone d'accueil (ZA2). Chaque zone d'accueil (ZA2) comprend une ouverture (O2) communiquant avec l'extérieur et traversée de façon étanche par les entrée (EC2) et sortie du circuit d'échange de la plaque d'échange thermique (PE2) associée, en vue de leur raccordement à l'extérieur du boîtier (BT) à un circuit extérieur (CIE) parcouru par le fluide caloporteur.

Description

BATTERIE A ENSEMBLES DE MODULE(S) DE STOCKAGE ASSOCIES A DES PLAOUES D'ECHANGE INDEPENDANTES ET CONNECTEES PAR LE BAS A L'EXTERIEUR.
FR 3 071 963 - A1
Une batterie (BA) comprend un boîtier (BT) comportant une paroi inférieure (PI) comprenant N zones d'accueil (ZA2) sur chacune desquelles est placé un ensemble (E2) de module(s) (MC) de stockage d'énergie électrique, avec N ξβ3 2, et N plaques d'échange thermique (PE2) installées respectivement dans les zones d'accueil (ZA2) et comprenant chacune un circuit d'échange comportant une entrée (EC2) alimentée en fluide caloporteur et une sortie évacuant ce fluide caloporteur après qu'il ait circulé en échangeant des calories avec l'ensemble (E2) de sa zone d'accueil (ZA2). Chaque zone d'accueil (ZA2) comprend une ouverture (02) communiquant avec l'extérieur et traversée de façon étanche par les entrée (EC2) et sortie du circuit d'échange de la plaque d'échange thermique (PE2) associée, en vue de leur raccordement à l'extérieur du boîtier (BT) à un circuit extérieur (CIE) parcouru par le fluide caloporteur.
BATTERIE À ENSEMBLES DE MODULE(S) DE STOCKAGE ASSOCIÉS À DES PLAQUES D’ÉCHANGE INDÉPENDANTES ET CONNECTÉES PAR LE BAS À L’EXTÉRIEUR
L’invention concerne les batteries qui comprennent des ensembles de module(s) de stockage d’énergie électrique.
Dans certains domaines techniques, comme par exemple celui des véhicules, éventuellement de type automobile, on utilise des batteries comprenant un boîtier contenant au moins deux modules de stockage d’énergie électrique. Ces modules peuvent, par exemple, comprendre chacun au moins une cellule électrochimique de stockage d’énergie électrique, par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou Ni-Cd ou encore plomb.
Comme le sait l’homme de l’art, ces modules ont besoin de faire is l’objet d’un contrôle quasi permanent de la tension à leurs bornes et de leur température pour que leur durée de vie puisse être optimisée. L’invention concerne plus précisément le contrôle des températures en vue de leur maintien dans une plage prédéfinie.
Afin de réaliser ce contrôle de la température, les modules font l’objet
0 d’une régulation thermique par échange de calories avec un circuit extérieur.
Lorsque l’on cherche un encombrement minimal, on réalise l’échange de calories par conduction au moyen de plaques d’échange thermique comprenant chacune un circuit d’échange dans lequel circule un fluide caloporteur issu du circuit extérieur. Ce fluide caloporteur sert alors soit à capturer des calories produites par les modules lorsqu’ils doivent être refroidis, soit à céder des calories aux modules lorsqu’ils doivent être réchauffés.
De nombreux agencements des plaques d’échange thermique ont déjà été proposés. Ainsi, elles peuvent être intercalées entre les modules et la
0 paroi inférieure du boîtier, comme décrit dans le document brevet US
2016/0087319. Dans une première variante décrite dans les documents brevet EP 1990849, US 2015/0303537 et EP 2337143, elles peuvent être intercalées entre des modules voisins. Dans une seconde variante, elles peuvent être installées à l’intérieur des modules, par exemple entre certaines de leurs cellules.
Lorsque l’on utilise plusieurs plaques d’échange thermique, ces 5 dernières sont généralement interconnectées entre elles par des conduits (ou tuyaux) internes afin de constituer un unique circuit interne qui est alors connecté au circuit extérieur via une unique ouverture associée à un joint d’étanchéité, ce qui limite à un le nombre de connexions devant être réalisées avec ce circuit extérieur. Cependant, les interconnexions internes peuvent, lorsqu’elles sont mal réalisées, engendrer une fuite de fluide caloporteur à l’intérieur du boîtier, ce qui peut induire un court-circuit ou un feu du fait de la présence de composants électriques.
Par ailleurs, la complexité de la forme de la paroi inférieure du boîtier et de la forme de l’éventuel châssis de boîtier et l’encombrement à l’intérieur i5 du boîtier tout comme le manque d’espace sous la paroi inférieure peuvent rendre complexes les trajets des tuyaux (ou conduits) internes d’interconnexion.
De plus, la présence d’interconnexions à l’intérieur du boîtier impose l’installation d’un détecteur de fuite de fluide caloporteur dans le boîtier et
0 d’une ouverture associée à un clapet pour évacuer le fluide caloporteur ayant fui, ce qui augmente la complexité et le coût de la batterie.
L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation.
Elle propose notamment à cet effet une batterie comprenant un boîtier comportant une paroi inférieure comprenant N zones d’accueil sur chacune desquelles est placé un ensemble d’au moins un module de stockage d’énergie électrique, avec N > 2.
Cette batterie se caractérise par le fait :
- qu’elle comprend également N plaques d’échange thermique installées respectivement dans les N zones d’accueil et comprenant chacune un
0 circuit d’échange comportant une entrée propre à être alimentée en fluide caloporteur et une sortie propre à évacuer ce fluide caloporteur après qu’il ait circulé en échangeant des calories avec l’ensemble de sa zone d’accueil, et
- que chaque zone d’accueil comprend une ouverture communiquant avec l’extérieur et traversée de façon étanche par les entrée et sortie du circuit d’échange de la plaque d’échange thermique associée, en vue de leur raccordement à l’extérieur du boîtier à un circuit extérieur parcouru par le fluide caloporteur.
Grâce à cette indépendance les unes des autres des plaques d’échange thermique et au fait que ces dernières sont désormais connectées au circuit extérieur à l’extérieur du boîtier, on n’a plus besoin de prévoir dans le boîtier des conduits (ou tuyaux) destinés à les interconnecter entre elles et il n’y a plus de risque de fuite de fluide caloporteur à l’intérieur du boîtier.
La batterie selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- chaque zone d’accueil peut être définie dans un renfoncement de la paroi inférieure qui définit en outre un logement logeant une partie au moins de la plaque d’échange thermique associée ;
> chaque logement peut également loger une partie de l’ensemble qui est associé à la zone d’accueil définie dans son renfoncement ;
> au moins une plaque d’échange thermique peut présenter une forme générale rectangulaire et être logée intégralement, hormis les entrée et sortie de son circuit d’échange, dans un logement associé de forme générale parallélépipédique rectangle homologue ;
> au moins une plaque d’échange thermique peut présenter une forme générale en T inversé et comprendre, d’une part, une première partie définissant une base du T inversé, présentant une forme générale rectangulaire, comprenant les entrée et sortie de son circuit d’échange, et logée intégralement, hormis ces entrée et sortie, dans un logement associé de forme générale parallélépipédique rectangle homologue, et, d’autre part, une seconde partie perpendiculaire à la première partie et comportant deux faces opposées devant chacune desquelles est placé au moins un module de l’ensemble associé.
L’invention propose également un système comprenant un circuit extérieur parcouru par un fluide caloporteur, et au moins une batterie du type de celle présentée ci-avant et dont les N entrées et N sorties sont couplées à ce circuit extérieur.
Le système selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- les entrée et sortie du circuit d’échange de chaque plaque d’échange 5 thermique peuvent être couplées de façon étanche au circuit extérieur via des connecteurs en forme générale de L ;
> chaque connecteur peut être couplé à l’entrée ou la sortie associée par clippage ou vissage sur un filetage que comprend cette entrée ou cette sortie associée ou que comprend une face externe de la paroi inférieure du boîtier de la batterie ;
- il peut être agencé sous la forme d’un véhicule, éventuellement de type automobile.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés (obtenus en CAO/DAO (« Conception Assistée par Ordinateur/Dessin Assisté par Ordinateur »), d’où le caractère apparemment discontinu de certaines lignes), sur lesquels:
- la figure 1 illustre schématiquement, dans une vue en perspective du dessous, un exemple de structure de caisse d’un véhicule auquel est
0 solidarisé un exemple de réalisation d’une batterie selon l’invention,
- la figure 2 illustre schématiquement, dans une vue en perspective du dessus, une partie de la batterie de la figure 1, avant l’assemblage de la partie supérieure de son boîtier,
- la figure 3 illustre schématiquement, dans une vue en perspective du 25 dessus, une partie de la batterie de la figure 1, avant l’installation des ensembles de module(s) de stockage et l’assemblage de la partie supérieure de son boîtier,
- la figure 4 illustre schématiquement, dans une vue en perspective du dessus, deux plaques d’échange thermique de la figure 3, avant leur
0 installation dans les zones d’accueil du boîtier,
- la figure 5 illustre schématiquement, dans une vue en coupe dans un plan vertical au niveau de la deuxième zone d’accueil, la partie de la batterie de la figure 1, et
- la figure 6 illustre schématiquement, dans une vue en coupe dans un plan vertical au niveau de la quatrième zone d’accueil, la partie de la batterie de la figure 1.
L’invention a notamment pour but de proposer une batterie BA destinée à équiper un système et comprenant un boîtier BT logeant des modules de stockage d’énergie électrique MC refroidis par des plaques d’échange thermique PEn indépendantes, parcourues par un fluide caloporteur et connectées à l’extérieur, par le bas, à un circuit extérieur CIE.
îo Dans ce qui suit, on considère à titre d’exemple non limitatif, que la batterie BA fait partie d’un système agencé sous la forme d’un véhicule, éventuellement de type automobile. Par exemple, ce véhicule comprend un groupe motopropulseur (ou GMP) de type hybride ou tout électrique. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de système. Elle concerne en effet tout i5 système comprenant au moins une batterie à modules de stockage d’énergie électrique, et notamment les véhicules (terrestres, maritimes (ou fluviaux), et aériens), les appareils, éventuellement domestiques, les installations, éventuellement de type industriel, et les bâtiments.
Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non
0 limitatif, que chaque module (de stockage d’énergie électrique) MC comprend au moins une cellule électrochimique. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de module de stockage d’énergie électrique. Elle concerne en effet tout type de module de stockage d’énergie électrique devant faire l’objet d’une régulation thermique. Par exemple, les cellules électrochimiques des modules
MC peuvent être de type lithium-ion (ou Li-ion). Mais ces cellules pourraient également, être de type Ni-Mh ou Ni-Cd ou encore plomb, par exemple.
On a schématiquement illustré sur la figure 1, un exemple de structure de caisse SCS d’un système constituant un véhicule (ici automobile), auquel est solidarisé un exemple de réalisation d’une batterie BA
0 selon l’invention (partiellement visible).
Comme illustré sur les figures 2 et 3, une batterie BA, selon l’invention, comprend un boîtier BT, N ensembles En d’au moins un module (de stockage d’énergie électrique) MC, avec N > 2, et N plaques d’échange thermique PEn.
Le boîtier BT comprend une paroi inférieure PI et une paroi supérieure PS (voir figures 5 et 6), solidarisées l’une à l’autre, de préférence de façon étanche, et qui délimitent un espace interne El dans lequel sont logés les ensembles En.
On notera, comme illustré non limitativement sur les figures 5 et 6, que la batterie BA peut également et éventuellement comprendre un châssis CB sur lequel est installée et solidarisée fixement la paroi inférieure PI du boîtier BT et qui est solidarisée fixement à une face inférieure (ici) de la îo structure de caisse SCS. Un tel châssis CB peut, par exemple, être constitué principalement d’un ensemble de tubes, éventuellement métalliques.
Dans l’exemple illustré non limitativement et partiellement sur les figures 1 à 4, l’espace interne El loge quatre ensembles E1 à E4 (n = 1 à 4). Mais le nombre N d’ensembles En peut prendre n’importe quelle valeur i5 supérieure ou égale à deux (2).
Par ailleurs, dans l’exemple illustré non limitativement et partiellement sur la figure 2, le premier ensemble E1 ne comprend qu’un seul module MC placé suivant une première direction, et le deuxième ensemble E2 comprend six modules MC placés les uns à côté des autres en étant parallèles entre eux
0 et parallèles à la première direction. A titre d’exemple, le troisième ensemble (non visible sur les figures) peut comprendre trois modules MC dont un placé parallèlement à la première direction et deux placés l’un à la suite de l’autre parallèlement à une seconde direction, perpendiculaire à la première direction, et le quatrième ensemble E4 (partiellement visible sur la figure 6) peut comprendre quatre modules MC placés sur deux rangées de deux, parallèles à la seconde direction. Mais chaque ensemble En peut comprendre n’importe quel nombre de modules MC, dès lors que ce nombre est au moins égal à un (1).
Comme cela apparait mieux sur la figure 1, la paroi inférieure PI du
0 boîtier BT comprend N zones d’accueil ZAn sur chacune desquelles est placé l’un des N ensembles En, avec interposition partielle d’une partie au moins de l’une des N plaques d’échange thermique PEn.
Plus précisément, et comme illustré sur les figures 3 et 4, les N plaques d’échange thermique PEn sont installées respectivement dans les N zones d’accueil ZAn et comprennent chacune un circuit d’échange CEn comportant une entrée ECn propre à être alimentée en fluide caloporteur et une sortie SCn propre à évacuer le fluide caloporteur après qu’il ait circulé en échangeant des calories avec l’ensemble En de sa zone d’accueil ZAn.
De plus, et comme illustré sur les figures 1, 5 et 6, chaque zone d’accueil ZAn comprend une ouverture On qui communique avec l’extérieur et qui est traversée de façon étanche par les entrée ECn et sortie SCn du circuit d’échange CEn de la plaque d’échange thermique PEn associée. Cela permet îo avantageusement de raccorder chaque entrée ECn et chaque sortie SCn à l’extérieur du boîtier BT, par le bas (c’est-à-dire du côté de la paroi inférieure
PI), à un circuit extérieur CIE qui est parcouru par le fluide caloporteur.
Lorsque le système est un véhicule, le circuit extérieur CIE peut, par exemple, être une partie du circuit de régulation thermique i5 (chauffage/refroidissement) d’un moteur thermique ou d’une façade de refroidissement.
Le fluide caloporteur qui circule dans le circuit extérieur CIE et dans chacun des circuits d’échange CEn est, par exemple, un liquide. Ainsi, il peut s’agir d’eau, éventuellement mélangée à un additif, ou d’une huile ou encore de sodium liquide.
Les N plaques d’échange thermique PEn étant toutes indépendantes les unes des autres et étant toutes connectées au circuit extérieur CIE à l’extérieur du boîtier BT, il n’y a plus besoin de prévoir dans le boîtier BT des conduits (ou tuyaux) destinés à les interconnecter entre elles, ce qui évite les fuites internes pouvant être engendrées par de telles interconnexions, et il n’y a plus de risque de fuite de fluide caloporteur à l’intérieur du boîtier BT résultant d’une mauvaise interconnexion interne d’une plaque d’échange thermique PEn au circuit interne. Seul un défaut de fabrication d’une plaque d’échange thermique PEn peut donc engendrer une fuite de fluide caloporteur
0 à l’intérieur du boîtier BT, ce qui est très peu probable. Ce risque quasi-nul de fuite rend quasi-nul le risque de court-circuit ou de feu dans la batterie BA, et donc peut permettre de s’affranchir de l’installation d’un détecteur de fuite de fluide caloporteur dans le boîtier BT et d’une ouverture associée à un clapet pour l’évacuation de fluide caloporteur.
Par exemple, et comme illustré non limitativement sur les figures 5 et 6, les entrée ECn et sortie SCn du circuit d’échange CEn de chaque plaque d’échange thermique PEn peuvent être couplées de façon étanche au circuit extérieur CIE via des connecteurs CN en forme générale de L. Ce couplage étanche peut se faire au moyen d’un joint d’étanchéité J1, par exemple de type torique. Un tel joint d’étanchéité J1 peut être installé dans chaque connecteur CN ou bien sur la face externe de chaque entrée ECn ou sortie SCn.
îo On notera que chaque connecteur CN peut être couplé à l’entrée ECn ou la sortie SCn associée par clippage, ou bien par vissage sur un filetage que comprend soit cette entrée ECn ou sortie SCn associée, soit la face externe FE de la paroi inférieure PI du boîtier BT de la batterie BA. En cas de couplage par clippage, les connecteurs CN peuvent, par exemple, être des i5 raccords rapides.
Egalement comme illustré non limitativement sur les figures 2, 3, 5 et 6, chaque zone d’accueil ZAn peut être définie dans un renfoncement de la paroi inférieure PI qui définit en outre un logement Ln qui loge une partie au moins de la plaque d’échange thermique PEn associée.
0 II est important de noter que deux logements Ln peuvent éventuellement se prolonger mutuellement lorsque leurs zones d’accueil ZAn sont voisines.
Ces renfoncements dans la paroi inférieure PI permettent notamment de faciliter le passage des entrée ECn et sortie SCn d’une plaque d’échange thermique PEn par l’ouverture On associée.
En présence de cette dernière option, et comme illustré non limitativement sur les figures 2, 3, 5 et 6, chaque logement Ln peut éventuellement et également loger une partie de l’ensemble En qui est associé à la zone d’accueil ZAn définie dans son renfoncement. Mais cela
0 dépend de la profondeur des renfoncements définissant les logements Ln.
On notera également, comme illustré non limitativement sur les figures 2 et 3, qu’au moins une plaque d’échange thermique PEn peut présenter une forme générale rectangulaire et peut être logée intégralement, hormis les entrée ECn et sortie SCn de son circuit d’échange CEn (qui sont à l’extérieur du boîtier BT), dans un logement Ln associé dont la forme générale est alors homologue de la sienne et donc parallélépipédique rectangle. C’est ici le cas des première PE1 et deuxième PE2 plaques d’échange thermique et donc également des premier L1 et deuxième L2 logements associés.
On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure
6, qu’au moins une plaque d’échange thermique PEn peut présenter une forme générale en T inversé. Dans ce cas, cette plaque d’échange thermique PEn comprend des première P1 et seconde P2 parties communiquant îo fluidiquement entre elles. La première partie P1 définit la base du T inversé, présente une forme générale rectangulaire, comprend les entrée ECn et sortie SCn de son circuit d’échange CEn, et est logée intégralement, hormis ces entrée ECn et sortie SCn, dans un logement Ln associé dont la forme générale est alors homologue de la sienne et donc parallélépipédique rectangle. La seconde partie P2 est perpendiculaire à la première partie P1 et comporte deux faces opposées devant chacune desquelles est placé au moins un module MC de l’ensemble En associé. C’est ici le cas de la quatrième plaque d’échange thermique PE4, et donc le quatrième logement L4 présente également une forme générale parallélépipédique rectangle
0 homologue de celle de la première partie P1.
On notera également que pour optimiser l’échange de calories par conduction il est avantageux que chaque plaque d’échange thermique PEn présente une forte conductivité thermique. A cet effet, chaque plaque d’échange thermique PEn peut, par exemple, être réalisée en aluminium (matériau qui présente l’avantage d’être léger comparé au cuivre dont la conductivité thermique est certes légèrement supérieure à la sienne mais qui est plus lourd). Pour éviter qu’une plaque d’échange thermique PEn (ou une partie d’une plaque d’échange thermique PEn) installée (« à plat ») dans une zone d’accueil ZAn perde des calories vers l’extérieur (ici du côté de la paroi
0 inférieure PI), sa face inférieure peut être revêtue d’une matière plastifiée peu conductrice.
On notera également, comme illustré non limitativement sur les figures 5 et 6, que l’on peut interposer, entre une plaque d’échange thermique
PEn et une partie au moins de l’ensemble En associé, au moins une couche de transfert (ou « thermal pad ») CT chargée d’assurer un transfert plus homogène de calories. Dans l’exemple de la figure 5, une couche de transfert CT est interposée entre la face supérieure de la plaque d’échange thermique
PE2 et la face inférieure des modules MC. Dans l’exemple de la figure 6, une première couche de transfert CT est interposée entre l’une des deux faces verticales de la seconde partie P2 de la plaque d’échange thermique PE2 et l’une des faces verticales des modules MC de la première rangée, et une seconde couche de transfert CT est interposée entre l’autre face verticale de îo la seconde partie P2 de la plaque d’échange thermique PE2 et l’une des faces verticales des modules MC de la seconde rangée.
On notera également comme illustré non limitativement sur les figures 5 et 6, que l’on peut également interposer une couche de calage CC entre une plaque d’échange thermique PEn et la partie de la paroi inférieure PI du boîtier BT qui définit sa zone d’accueil ZAn. Cette couche de calage CC peut, par exemple, être réalisée en élastomère, par exemple pour assurer un rattrapage de dispersions géométriques.
On notera également, comme illustré non limitativement sur les figures 5 et 6, que pour rendre le boîtier BT étanche, et en particulier pour
0 éviter l’entrée de liquide extérieur dans ce dernier (BT), on place un joint d’étanchéité J2 de dimensions importantes autour de chaque entrée ECn et chaque sortie SCn de manière à ce qu’il se retrouve intercalé étroitement entre la face inférieure de la plaque d’échange thermique PEn associée et la face interne Fl de la paroi inférieure PI du boîtier BT, et au contact de ces deux faces. Dans ce cas, on prévoit dans l’éventuelle couche de calage CC, au niveau des N ouvertures, N passages pour loger chacun une paire de joints d’étanchéité J2.
L’invention offre plusieurs avantages, parmi lesquels :
- elle permet de n’avoir à effectuer que des interconnexions au circuit
0 extérieur à l’extérieur du boîtier, ce qui est plus simple et plus ergonomique,
- elle permet de faciliter le montage des différents éléments à l’intérieur du boîtier du fait de l’absence de conduits (ou tuyaux) d’interconnexion,
- elle permet d’éviter un surcoût imposé par un détecteur de fuite et un clapet d’évacuation,
- elle permet de diminuer le volume du boîtier de la batterie,
- elle permet une réduction du poids du boîtier et donc une diminution de la 5 consommation d’énergie dans le cas d’un véhicule,
- elle permet une réduction de la quantité de matière présente dans un boîtier et donc une diminution du coût du boîtier.

Claims (10)

1. Batterie (BA) comprenant un boîtier (BT) comportant une paroi inférieure (PI) comprenant N zones d’accueil (ZAn) sur chacune desquelles est placé un ensemble (En) d’au moins un module (MC) de stockage d’énergie électrique, avec N > 2, caractérisée en ce qu’elle comprend en outre N plaques d’échange thermique (PEn) installées respectivement dans lesdites zones d’accueil (ZAn) et comprenant chacune un circuit d’échange (CEn) comportant une entrée (ECn) propre à être alimentée en fluide caloporteur et une sortie (SCn) propre à évacuer ledit fluide caloporteur après qu’il ait circulé en échangeant des calories avec l’ensemble (En) de sa zone d’accueil (ZAn), et en ce que chaque zone d’accueil (ZAn) comprend une ouverture (On) communiquant avec l’extérieur et traversée de façon étanche par lesdites entrée (ECn) et sortie (SCn) du circuit d’échange (CEn) de la plaque d’échange thermique (PEn) associée, en vue de leur raccordement à l’extérieur dudit boîtier (BT) à un circuit extérieur (CIE) parcouru par ledit fluide caloporteur.
2. Batterie selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque zone d’accueil (ZAn) est définie dans un renfoncement de ladite paroi inférieure (PI) qui définit en outre un logement (Ln) logeant une partie au moins de ladite plaque d’échange thermique (PEn) associée.
3. Batterie selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque logement (Ln) loge également une partie de l’ensemble (En) associé à ladite zone d’accueil (ZAn) définie dans son renfoncement.
4. Batterie selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce qu’au moins une plaque d’échange thermique (PEn) présente une forme générale rectangulaire et est logée intégralement, hormis lesdites entrée (ECn) et sortie (SCn) de son circuit d’échange (CEn), dans un logement (Ln) associé de forme générale parallélépipédique rectangle homologue.
5. Batterie selon l’une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce qu’au moins une plaque d’échange thermique (PEn) présente une forme générale en T inversé et comprend i) une première partie (P1) définissant une base dudit T inversé, présentant une forme générale rectangulaire, comprenant lesdites entrée (ECn) et sortie (SCn) de son circuit d’échange (CEn), et logée intégralement, hormis lesdites entrée (ECn) et sortie (SCn), dans un logement (Ln) associé de forme générale parallélépipédique
5 rectangle homologue, et ii) une seconde partie (P2) perpendiculaire à ladite première partie (P1) et comportant deux faces opposées devant chacune desquelles est placé au moins un module (MC) de l’ensemble (En) associé.
6. Système comprenant un circuit extérieur (CIE) parcouru par un fluide caloporteur, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins une îo batterie (BA) selon l’une des revendications précédentes, dont lesdites N entrées (ECn) et N sorties (SCn) sont couplées audit circuit extérieur (CIE).
7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites entrée (ECn) et sortie (SCn) du circuit d’échange (CEn) de chaque plaque d’échange thermique (PEn) sont couplées de façon étanche audit circuit
15 extérieur (CIE) via des connecteurs (CN) en forme générale de L.
8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque connecteur (CN) est couplé à ladite entrée (ECn) ou sortie (SCn) associée par clippage ou vissage sur un filetage que comprend cette entrée (ECn) ou sortie (SCn) associée ou que comprend une face externe (FE) de ladite paroi
2 0 inférieure (PI) du boîtier (BT) de la batterie (BA).
9. Système selon l’une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu’il est agencé sous la forme d’un véhicule.
10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit véhicule est de type automobile.
FR1759077A 2017-09-29 2017-09-29 Batterie a ensembles de module(s) de stockage associes a des plaques d’echange independantes et connectees par le bas a l’exterieur Active FR3071963B1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1759077A FR3071963B1 (fr) 2017-09-29 2017-09-29 Batterie a ensembles de module(s) de stockage associes a des plaques d’echange independantes et connectees par le bas a l’exterieur

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1759077 2017-09-29
FR1759077A FR3071963B1 (fr) 2017-09-29 2017-09-29 Batterie a ensembles de module(s) de stockage associes a des plaques d’echange independantes et connectees par le bas a l’exterieur

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3071963A1 true FR3071963A1 (fr) 2019-04-05
FR3071963B1 FR3071963B1 (fr) 2021-12-17

Family

ID=60515609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1759077A Active FR3071963B1 (fr) 2017-09-29 2017-09-29 Batterie a ensembles de module(s) de stockage associes a des plaques d’echange independantes et connectees par le bas a l’exterieur

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3071963B1 (fr)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2974453A1 (fr) * 2011-04-19 2012-10-26 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de gestion thermique d'un pack-batterie
EP2541668A1 (fr) * 2011-06-30 2013-01-02 Sanyo Electric Co., Ltd. Dispositif d'alimentation électrique et véhicule le comprenant
DE102014200174A1 (de) * 2014-01-09 2015-07-23 Robert Bosch Gmbh Batteriepack mit externen Kühlsystemschnittstellen
JP2017027962A (ja) * 2016-11-08 2017-02-02 三洋電機株式会社 車両用のバッテリシステム及びバッテリシステムを備える電動車両

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2974453A1 (fr) * 2011-04-19 2012-10-26 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de gestion thermique d'un pack-batterie
EP2541668A1 (fr) * 2011-06-30 2013-01-02 Sanyo Electric Co., Ltd. Dispositif d'alimentation électrique et véhicule le comprenant
DE102014200174A1 (de) * 2014-01-09 2015-07-23 Robert Bosch Gmbh Batteriepack mit externen Kühlsystemschnittstellen
JP2017027962A (ja) * 2016-11-08 2017-02-02 三洋電機株式会社 車両用のバッテリシステム及びバッテリシステムを備える電動車両

Also Published As

Publication number Publication date
FR3071963B1 (fr) 2021-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3319149B1 (fr) Batterie à modules de cellule(s) électrochimique(s) séparés par des plaques d'échange thermique externes, et système associé
FR3085469A1 (fr) Structure de gestion thermique a canaux integres
FR3019688A1 (fr) "batterie de vehicule automobile equipee d'une conduite de fluide caloporteur separee des elements de batterie par une cloison souple"
FR3071964A1 (fr) Batterie a modules de stockage et plaques d’echange internes connectees par le haut a l’exterieur
EP3925018A1 (fr) Unité de batterie et véhicule automobile équipé d'au moins une telle unité
FR3071963A1 (fr) Batterie a ensembles de module(s) de stockage associes a des plaques d’echange independantes et connectees par le bas a l’exterieur
FR3067171A1 (fr) Dispositif de regulation thermique de cellules de stockage d’energie electrique d'un pack-batterie de grande surface
EP3278393A1 (fr) Module de batterie, notamment pour véhicule automobile, et échangeur thermique pour module de batterie correspondant
FR3082665A1 (fr) Dispositif de refroidissement notamment pour vehicule automobile
FR3079672A1 (fr) Systeme de refroidissement de cellules de batterie de vehicule automobile
FR2974249A1 (fr) Dispositif modulaire de transport de la temperature pour batterie de vehicule automobile, procede de montage de ce dispositif et batterie de vehicule automobile comprenant un tel dispositif
FR3136319A1 (fr) Module de cellules à échange thermique hybride, pour une batterie d’un système
WO2020161399A1 (fr) Refroidisseur pour une batterie d'un véhicule automobile
FR3122774A1 (fr) Système à batterie modulaire échangeant des calories avec sa structure
FR3134655A1 (fr) Dispositif d’échange thermique allégé pour une batterie d’un système
EP3811432A1 (fr) Ensemble modulable pour la circulation d'un fluide caloporteur dans une batterie pour vehicule automobile
FR3077427A1 (fr) Dispositif de regulation thermique formant couvercle d’un pack batterie.
EP3707772B1 (fr) Élément de refroidissement d'un dispositif de stockage électrique pour véhicule automobile
WO2024141293A1 (fr) Module de batterie, notamment pour véhicule électrique et batterie comprenant un tel module ou une pluralité de tels modules
FR3059475A1 (fr) Dispositif d'echange thermique pour un chassis inferieur d'un boitier de batterie
FR3160059A1 (fr) Module centralisé de gestion de température et de refroidissement de batteries
FR3082296A1 (fr) Dispositif de regulation thermique de cellules de stockage d’energie electrique d’un pack-batterie de grande surface
WO2025196062A1 (fr) Dispositif compact d'électronique de puissance pour véhicule électrique ou hybride
FR3112245A1 (fr) Module électrique pour former une interface électrique d'un système de stockage d'énergie d'un véhicule automobile
FR3130076A1 (fr) Module pour batterie comprenant une membrane.

Legal Events

Date Code Title Description
PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20190405

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7

CD Change of name or company name

Owner name: STELLANTIS AUTO SAS, FR

Effective date: 20240423

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 8

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 9