FR3075472B1 - STRUCTURE FOR THERMALLY TREATING AN ELECTRICAL STORAGE DEVICE OF A MOTOR VEHICLE - Google Patents
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Abstract
Structure (1) pour le traitement thermique d'un dispositif de stockage électrique (2) d'un véhicule automobile, la structure (1) comportant au moins une plaque d'échange thermique (10, 11, 12) destinée à être en contact du dispositif de stockage électrique (2) et ayant une épaisseur (5) délimitée par deux faces externes (3, 4), la plaque d'échange thermique (10, 11, 12) comprenant au moins un canal (6, 61, 62) formé en son épaisseur (5) et débouchant par au moins une extrémité (7) dans l'épaisseur (5) de la plaque d'échange thermique (10, 11, 12), caractérisé en ce que la plaque d'échange thermique (10, 11, 12) comporte un séparateur (9) logé dans le canal (6, 61, 62) et dimensionné en correspondance de forme avec le canal (6, 61, 62).Structure (1) for the heat treatment of an electrical storage device (2) of a motor vehicle, the structure (1) comprising at least one heat exchange plate (10, 11, 12) intended to be in contact of the electrical storage device (2) and having a thickness (5) delimited by two external faces (3, 4), the heat exchange plate (10, 11, 12) comprising at least one channel (6, 61, 62) ) formed in its thickness (5) and opening through at least one end (7) in the thickness (5) of the heat exchange plate (10, 11, 12), characterized in that the heat exchange plate (10, 11, 12) has a separator (9) housed in the channel (6, 61, 62) and sized in correspondence with the channel (6, 61, 62).
Description
STRUCTURE POUR LE TRAITEMENT THERMIQUE D'UN DISPOSITIF DE STOCKAGE ELECTRIQUE D'UN VEHICULE AUTOMOBILESTRUCTURE FOR THE HEAT TREATMENT OF AN ELECTRIC STORAGE DEVICE OF A MOTOR VEHICLE
L’invention relève du domaine des systèmes de traitement thermique d’un dispositif de stockage électrique pour véhicule automobile. Elle concerne plus particulièrement les structures destinées au traitement thermique d’un dispositif de stockage électrique de tels systèmes de gestion thermique.The invention relates to the field of heat treatment systems for an electrical storage device for a motor vehicle. It relates more particularly to structures intended for the thermal treatment of an electrical storage device of such thermal management systems.
Les véhicules électriques et hybrides sont couramment équipés d’un dispositif de stockage électrique. Un tel dispositif de stockage électrique est constitué d'un assemblage de modules électriques, eux-mêmes constitués d'un assemblage de cellules électrochimiques.Electric and hybrid vehicles are commonly equipped with an electric storage device. Such an electrical storage device consists of an assembly of electrical modules, themselves made of an assembly of electrochemical cells.
Pour assurer l’autonomie, la performance et la fiabilité d’un tel dispositif de stockage électrique, il convient de traiter thermiquement le dispositif de stockage électrique. Un traitement thermique du dispositif de stockage électrique vise à maintenir la température des modules électriques qui le compose, à une température comprise approximativement entre 20°C et 4O°C. En effet, lorsque la température d’un module électrique est trop basse, la capacité de ses cellules électrochimiques diminue et lorsque la température d’un module électrique est trop élevée la durée de vie de ses cellules électrochimiques est dégradée. Pour assurer ce traitement thermique, il est connu d'utiliser un dispositif de traitement thermique comprenant une plaque d’échange de chaleur positionnée directement au contact d’un module électrique du dispositif de stockage électrique et parcourue par un fluide caloporteur ou réfrigérant.To ensure the autonomy, performance and reliability of such an electrical storage device, the electrical storage device should be heat treated. A thermal treatment of the electrical storage device aims to maintain the temperature of the electrical modules which compose it, at a temperature of approximately between 20 ° C and 40 ° C. Indeed, when the temperature of an electrical module is too low, the capacity of its electrochemical cells decreases and when the temperature of an electrical module is too high the lifetime of its electrochemical cells is degraded. To provide this heat treatment, it is known to use a heat treatment device comprising a heat exchange plate positioned directly in contact with an electrical module of the electrical storage device and traversed by a coolant or coolant.
On connaît des dispositifs de traitement thermique formés par au moins un échangeur de chaleur à plaques placé sous un module électrique pour être en contact direct avec celui-ci. Un tel échangeur de chaleur à plaques est formé par deux tôles métalliques embouties et brasées l’une contre l’autre afin de délimiter entre elles un ou plusieurs circuits formés de canaux d’écoulement d’un fluide caloporteur. Selon le traitement thermique désiré, le fluide parcourant l’échangeur de chaleur à plaques est utilisé, alternativement, pour évacuer des calories émises par le module électrique ou, pour apporter des calories au module électrique.There are known heat treatment devices formed by at least one plate heat exchanger placed under an electrical module to be in direct contact with the latter. Such a plate heat exchanger is formed by two stamped metal sheets brazed against each other in order to delimit between them one or more circuits formed by flow channels of a heat transfer fluid. Depending on the desired heat treatment, the fluid flowing through the plate heat exchanger is used, alternatively, to evacuate calories emitted by the electrical module or, to supply calories to the electrical module.
Il peut être nécessaire de former à l’intérieur de l’échangeur de chaleur à plaques un circuit permettant un écoulement non linéaire du fluide dans l’échangeur de chaleur à plaques qui soit plus favorable à un meilleur traitement thermique du dispositif de stockage électrique. Pour cela, les tôles métalliques peuvent être formées en correspondance l’une de l’autre pour délimiter entre elles un tel circuit.It may be necessary to form a circuit inside the plate heat exchanger allowing a non-linear flow of the fluid in the plate heat exchanger which is more favorable for better heat treatment of the electrical storage device. For this, the metal sheets can be formed in correspondence with one another to delimit such a circuit between them.
Un tel échangeur de chaleur à plaques présente toutefois l’inconvénient d’exiger un procédé d’assemblage complexe pénalisant son coût de fabrication.However, such a plate heat exchanger has the drawback of requiring a complex assembly process which penalizes its manufacturing cost.
La présente invention a pour but de pallier à au moins cet inconvénient précité et de proposer un agencement particulier d’une structure destinée au traitement thermique d’un dispositif de stockage électrique pour véhicule automobile et comportant une plaque d’échange thermique formant un échangeur de chaleur de fabrication simplifiée.The object of the present invention is to overcome at least this aforementioned drawback and to propose a particular arrangement of a structure intended for the heat treatment of an electrical storage device for a motor vehicle and comprising a heat exchange plate forming a heat exchanger. simplified manufacturing heat.
A cet effet, l’invention a pour objet une structure pour le traitement thermique d’un dispositif de stockage électrique d’un véhicule automobile, la structure comportant au moins une plaque d’échange thermique destinée à être en contact du dispositif de stockage électrique et ayant une épaisseur délimitée par deux faces externes, la plaque d’échange thermique comprenant au moins un canal formé en son épaisseur et débouchant par au moins une extrémité dans l’épaisseur de la plaque d’échange thermique. Selon l’invention, la plaque d’échange thermique comporte un séparateur logé dans le canal et dimensionné en correspondance de forme avec le canal.To this end, the subject of the invention is a structure for the heat treatment of an electrical storage device of a motor vehicle, the structure comprising at least one heat exchange plate intended to be in contact with the electrical storage device and having a thickness delimited by two external faces, the heat exchange plate comprising at least one channel formed in its thickness and opening out at least one end into the thickness of the heat exchange plate. According to the invention, the heat exchange plate comprises a separator housed in the channel and dimensioned in shape correspondence with the channel.
Une telle structure est avantageusement destinée à porter le dispositif de stockage électrique, c’est-à-dire à être l’élément mécanique qui reçoit le poids du dispositif de stockage électrique.Such a structure is advantageously intended to carry the electrical storage device, that is to say to be the mechanical element which receives the weight of the electrical storage device.
Avantageusement, la structure est une structure métallique. Encore plus avantageusement, la structure est en matière synthétique. Selon l’une de ces variantes, la structure peut être une structure synthétique fibrée carbone.Advantageously, the structure is a metallic structure. Even more advantageously, the structure is made of synthetic material. According to one of these variants, the structure can be a carbon fiber synthetic structure.
Selon une particularité de l’invention, la plaque d’échange thermique est majoritairement en aluminium. Une telle plaque permet alors de réduire le poids de la structure montée sur le véhicule tout en optimisant l’échange de chaleur par conductivité thermique entre le fluide parcourant le canal et le dispositif de stockage électrique. La plaque d’échange thermique est avantageusement en alliage d’aluminium. Encore plus particulièrement, la plaque d’échange thermique est en aluminium. L’intégralité de la structure peut également être en aluminium ou en un alliage d’aluminium.According to a feature of the invention, the heat exchange plate is mainly made of aluminum. Such a plate then makes it possible to reduce the weight of the structure mounted on the vehicle while optimizing the heat exchange by thermal conductivity between the fluid passing through the channel and the electrical storage device. The heat exchange plate is advantageously made of aluminum alloy. Even more particularly, the heat exchange plate is made of aluminum. The entire structure can also be made of aluminum or an aluminum alloy.
Le dispositif de stockage électrique est constitué d'un assemblage de modules électriques, eux-mêmes constitués d'un assemblage de cellules électrochimiques. Le dispositif de stockage électrique a pour but l’alimentation d’un moteur électrique. Un véhicule automobile équipé d’un tel dispositif de stockage électrique peut être mu par la force électromotrice du ou des moteurs électriques auxquels il est couplé.The electrical storage device consists of an assembly of electrical modules, themselves made up of an assembly of electrochemical cells. The purpose of the electrical storage device is to power an electric motor. A motor vehicle equipped with such an electrical storage device can be driven by the electromotive force of the electric motor or motors to which it is coupled.
Le canal est formé dans l’épaisseur de la plaque d’échange thermique. C’est ce qui distingue la plaque d’échange thermique de l’invention d’une plaque d’échange thermique formée par deux tôles métalliques embouties et brasées l’une contre l’autre pour délimiter un canal.The channel is formed in the thickness of the heat exchange plate. This is what distinguishes the heat exchange plate of the invention from a heat exchange plate formed by two metal sheets stamped and brazed against each other to delimit a channel.
La plaque d’échange thermique forme avantageusement un échangeur de chaleur favorisant le traitement thermique du dispositif de stockage électrique. Pour cela, un fluide caloporteur parcourt le canal. Le fluide est alors en échange thermique avec la plaque d’échange thermique. On comprendra alors que la plaque d’échange thermique, par conduction, permet un transfert thermique entre le fluide et le dispositif de stockage électrique.The heat exchange plate advantageously forms a heat exchanger favoring the heat treatment of the electrical storage device. For this, a heat transfer fluid traverses the channel. The fluid is then in heat exchange with the heat exchange plate. It will then be understood that the heat exchange plate, by conduction, allows a thermal transfer between the fluid and the electrical storage device.
On entend par « séparateur » un élément mécaniquement distinct de la structure.“Separator” is understood to mean a mechanically distinct element of the structure.
Le séparateur permet avantageusement une séparation du canal.The separator advantageously allows separation of the channel.
Avantageusement, le séparateur est dimensionné pour être logé sans jeu à l’intérieur du canal. Ceci permet d’optimiser la séparation du canal.Advantageously, the separator is dimensioned to be accommodated without play inside the channel. This optimizes channel separation.
En pratique, le séparateur est guidé le long du canal jusqu’à atteindre une position prédéterminée à laquelle une des faces externes de la plaque est sertie depuis l’extérieur dans une partie en correspondance du séparateur. Un tel sertissage d’une des faces externes a pour but d’assurer le maintien du séparateur dans le canal à la position prédéterminée. En effet, ce sertissage permet de contraindre mécaniquement la plaque d’échange thermique et le séparateur l’un par rapport à l’autre. Cette contrainte mécanique permet avantageusement au séparateur de réaliser une meilleure fonction de séparation du canal.In practice, the separator is guided along the channel until it reaches a predetermined position at which one of the external faces of the plate is crimped from the outside in a part corresponding to the separator. The purpose of such crimping of one of the external faces is to ensure that the separator is maintained in the channel at the predetermined position. In fact, this crimping makes it possible to mechanically constrain the heat exchange plate and the separator relative to one another. This mechanical constraint advantageously allows the separator to achieve a better channel separation function.
La position du séparateur dans le canal peut être choisie selon une configuration d’un circuit hydraulique que l’on souhaite réaliser dans la plaque. Un tel circuit hydraulique est bien entendu formé dans la plaque par des canaux tel que celui décrit précédemment. Les canaux formant le circuit hydraulique peuvent, par exemple, être perpendiculaires entre eux en étant reliés fluidiquement l’un à l’autre.The position of the separator in the channel can be chosen according to a configuration of a hydraulic circuit that we want to make in the plate. Such a hydraulic circuit is of course formed in the plate by channels such as that described above. The channels forming the hydraulic circuit can, for example, be perpendicular to each other by being fluidly connected to each other.
Selon une caractéristique, la plaque d’échange thermique et le séparateur sont conçus dans un même matériau. Un même matériau de la plaque et du séparateur permet avantageusement de favoriser l’adhérence entre ces éléments lors du sertissage et d’assurer une séparation plus optimale.According to one characteristic, the heat exchange plate and the separator are made of the same material. The same material of the plate and of the separator advantageously makes it possible to promote the adhesion between these elements during crimping and to ensure a more optimal separation.
Le séparateur a avantageusement pour but de délimiter deux sections du canal.The purpose of the separator is advantageously to delimit two sections of the channel.
On comprendra que la séparation du canal réalisée par le séparateur n’a pas nécessairement pour but d’assurer une étanchéité parfaite entre ces deux sections du canal que le séparateur délimite. En effet, un jeu de montage ou de sertissage peut subsister sans que cela n’impacte les performances d’échange thermique de la plaque. Toutefois, un tel jeu peut générer une fuite au niveau du séparateur de l’ordre de 0,2 % du débit total, l’homme du métier sait qu’un déséquilibre thermique existe seulement lorsqu’une telle fuite est au-delà de 3 % du débit total.It will be understood that the separation of the channel carried out by the separator is not necessarily intended to ensure a perfect seal between these two sections of the channel that the separator delimits. Indeed, a mounting or crimping game can remain without this affecting the heat exchange performance of the plate. However, such a clearance may generate a leak at the level of the separator of the order of 0.2% of the total flow, the person skilled in the art knows that a thermal imbalance exists only when such a leak is beyond 3 % of total flow.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, le séparateur comporte une première face opposée à une deuxième face par laquelle il est inséré dans le canal, la première face du séparateur comprend des moyens de réception d’un outil de positionnement pour permettre de guider le séparateur dans le canal.According to a particular characteristic of the invention, the separator has a first face opposite to a second face by which it is inserted into the channel, the first face of the separator comprises means for receiving a positioning tool to allow the guide to be guided. separator in the channel.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, l’une des faces externes de la plaque d’échange thermique comporte une déformation ménagée formée sur une partie de la plaque d’échange thermique en correspondance du séparateur.According to a particular characteristic of the invention, one of the external faces of the heat exchange plate comprises a deformation formed on a part of the heat exchange plate in correspondence with the separator.
Selon une caractéristique de l’invention, la déformation ménagée forme un sertissage du séparateur assurant le maintien du séparateur dans le canal à une position prédéterminée. Cette déformation ménagée est formée lors du sertissage de l’une des faces externes de la plaque d’échange thermique. Avantageusement, la déformation ménagée est réalisée par un outil de sertissage.According to a characteristic of the invention, the deformation formed forms a crimping of the separator ensuring the maintenance of the separator in the channel at a predetermined position. This formed deformation is formed during the crimping of one of the external faces of the heat exchange plate. Advantageously, the deformation provided is carried out by a crimping tool.
Selon une caractéristique de l’invention, la plaque d’échange thermique est plane. Plus particulièrement, la plaque d’échange thermique est formée par les deux faces externes opposées l’une à l’autre. Les deux faces externes de la plaque d’échange thermique délimitent entre elles l’épaisseur de ladite plaque. Cette épaisseur est suffisante pour y former le canal. Par ailleurs, la plaque d’échange thermique s’étend entre au moins deux côtés opposés l’un à l’autre et perpendiculaires auxdites faces externes, le canal étant formé depuis l’un de ces côtés. L’extrémité du canal débouche dans l’un et/ou l’autre de ces côtés.According to a characteristic of the invention, the heat exchange plate is flat. More particularly, the heat exchange plate is formed by the two external faces opposite one another. The two external faces of the heat exchange plate delimit between them the thickness of said plate. This thickness is sufficient to form the channel there. Furthermore, the heat exchange plate extends between at least two sides opposite one another and perpendicular to said external faces, the channel being formed from one of these sides. The end of the channel opens into one and / or the other of these sides.
Selon une caractéristique, la plaque d’échange thermique est obtenue par extrusion de matière.According to one characteristic, the heat exchange plate is obtained by extrusion of material.
Avantageusement, le canal est rectiligne. En d’autres termes, le canal s’étend le long d’un axe droit.Advantageously, the channel is rectilinear. In other words, the channel extends along a straight axis.
Selon une variante de réalisation de l’invention, la plaque d’échange thermique comprend deux parois qui bordent le canal, au moins l’une de ces parois ayant une épaisseur comprise entre 2 millimètres et 6 millimètres.According to an alternative embodiment of the invention, the heat exchange plate comprises two walls which border the channel, at least one of these walls having a thickness of between 2 millimeters and 6 millimeters.
De façon particulière, l’épaisseur de la plaque d’échange thermique mesurée, à l’exception de l’extrémité du canal, est comprise entre 10 millimètres et 20 millimètres.In particular, the thickness of the measured heat exchange plate, with the exception of the end of the channel, is between 10 millimeters and 20 millimeters.
Avantageusement, le canal est formé dans une longueur de ladite plaque d’échange thermique. Lorsque la structure comprend cette variante de réalisation, la plaque d’échange thermique est orientée dans sa longueur perpendiculairement à la direction d’avancement du véhicule.Advantageously, the channel is formed in a length of said heat exchange plate. When the structure includes this alternative embodiment, the heat exchange plate is oriented in its length perpendicular to the direction of advance of the vehicle.
Avantageusement, le canal est formé dans l’épaisseur de la plaque d’échange thermique depuis un premier côté jusqu’à un deuxième côté, le premier côté et le deuxième côté étant opposés l’un à l’autre, le canal débouchant sur chacun de ses côtés par une extrémité.Advantageously, the channel is formed in the thickness of the heat exchange plate from a first side to a second side, the first side and the second side being opposite to each other, the channel opening onto each. on its sides by one end.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la structure comprend deux plaques d’échange thermique, les plaques d’échange thermique formant ensemble une structure en forme de « T ». Une telle forme en « T » permet à chacune des plaques d’échange thermique d’être en contact de modules électriques du dispositif de stockage électrique sur deux flancs perpendiculaires de celui-ci et optimiser ainsi le traitement thermique du dispositif de stockage électrique, plus particulièrement de ses modules électriques.According to one embodiment of the invention, the structure comprises two heat exchange plates, the heat exchange plates together forming a "T" shaped structure. Such a “T” shape allows each of the heat exchange plates to be in contact with electrical modules of the electrical storage device on two perpendicular sides thereof and thus optimize the heat treatment of the electrical storage device, more particularly its electrical modules.
Avantageusement, la structure comprend trois plaques d’échange thermique, ces trois plaques d’échange thermique formant ensemble une structure en forme de marche. Cette forme particulière permet de disposer davantage de modules électriques du dispositif de stockage électrique en contact avec au moins une plaque d’échange thermique.Advantageously, the structure comprises three heat exchange plates, these three heat exchange plates together forming a step-shaped structure. This particular shape makes it possible to have more electrical modules of the electrical storage device in contact with at least one heat exchange plate.
La structure forme avantageusement un élément structurel d’un châssis ou d’une caisse du véhicule. Plus particulièrement, la structure forme un élément structurel d’un soubassement du châssis ou de la caisse du véhicule.The structure advantageously forms a structural element of a chassis or a body of the vehicle. More particularly, the structure forms a structural element of a base of the chassis or the body of the vehicle.
Selon un autre aspect, l’invention a pour objet un système de traitement thermique d’un dispositif de stockage comprenant la structure selon l’une des caractéristiques précédentes et un dispositif de stockage électrique tel que défini précédemment.According to another aspect, the invention relates to a heat treatment system of a storage device comprising the structure according to one of the preceding characteristics and an electrical storage device as defined above.
Selon un autre aspect, l’invention a pour objet un outil de positionnement d’un séparateur logé à l’intérieur d’un canal formé entre deux faces externes d’une plaque d’échange thermique d’une structure selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes. Selon l’invention, l’outil de positionnement comprend un corps comportant des moyens de portage du séparateur.According to another aspect, the invention relates to a tool for positioning a separator housed inside a channel formed between two external faces of a heat exchange plate of a structure according to any one of the previous characteristics. According to the invention, the positioning tool comprises a body comprising means for carrying the separator.
Selon un exemple de réalisation, les moyens de portage de l’outil de positionnement peuvent être formés par des pions en saillie de son corps, ces pions sont destinés à être logés dans des moyens de réception que peut comporter l’une des faces du séparateur.According to an exemplary embodiment, the means for carrying the positioning tool can be formed by studs projecting from its body, these studs are intended to be housed in receiving means which may comprise one of the faces of the separator .
Selon une caractéristique de l’invention, l’outil comprend un capteur de la position du séparateur dans le canal.According to a characteristic of the invention, the tool comprises a sensor for the position of the separator in the channel.
Selon un autre aspect, l’invention a pour objet un procédé de positionnement d’un séparateur logé à l’intérieur d’un canal formé entre deux faces externes d’une plaque d’échange thermique d’une structure telle que décrite dans le présent document, le procédé de positionnement comprenant une étape de positionnement du séparateur, au cours de laquelle le séparateur est guidé dans le canal jusqu’à atteindre une position prédéterminée assurant une séparation du canal en deux sections.According to another aspect, the subject of the invention is a method of positioning a separator housed inside a channel formed between two external faces of a heat exchange plate of a structure as described in present document, the positioning method comprising a step of positioning the separator, during which the separator is guided in the channel until reaching a predetermined position ensuring a separation of the channel into two sections.
Selon une variante de réalisation, l’étape de positionnement est réalisée à l’aide d’un outil de positionnement tel que décrit dans le présent document.According to an alternative embodiment, the positioning step is carried out using a positioning tool as described in this document.
Selon une variante de réalisation, le procédé comprend, antérieurement à l’étape de positionnement, l’étape suivante :According to an alternative embodiment, the method comprises, prior to the positioning step, the following step:
-une étape d’insertion du séparateur, au cours de laquelle le séparateur est inséré, à l’aide de l’outil de positionnement, dans le canal depuis une extrémité de celui-ci.a step of inserting the separator, during which the separator is inserted, using the positioning tool, into the channel from one end of it.
Selon une autre variante de réalisation, le procédé comprend, postérieurement à l’étape de positionnement, l’étape suivante :According to another alternative embodiment, the method comprises, after the positioning step, the following step:
- une étape de sertissage, au cours de laquelle il est formé une déformation ménagée sur l’une des faces externes de la plaque d’échange thermique, la déformation ménagée étant réalisée sur une partie de la plaque d’échange thermique en correspondance du séparateur logé dans le canal.a crimping step, during which a deformation formed on one of the external faces of the heat exchange plate is formed, the deformation formed being carried out on a part of the heat exchange plate in correspondence with the separator housed in the canal.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :Other characteristics, details and advantages of the invention will emerge more clearly on reading the description given below by way of indication in relation to the drawings in which:
- la figure i est une vue en coupe en perspective d’une structure selon un premier mode de réalisation de l’invention sur laquelle sont montés des modules électriques d’un dispositif de stockage électrique pour véhicule automobile, la structure est formée d’une pluralité de plaques d’échange thermique,- Figure i is a perspective sectional view of a structure according to a first embodiment of the invention on which are mounted electrical modules of an electrical storage device for a motor vehicle, the structure is formed of a plurality of heat exchange plates,
- la figure 2 est une vue en perspective de la structure selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, la structure comprend ici une plaque d’échange thermique comportant deux canaux, un séparateur selon l’invention est positionné, à l’aide d’un outil de positionnement en regard du canal en vue de son insertion,- Figure 2 is a perspective view of the structure according to a second embodiment of the invention, the structure here comprises a heat exchange plate comprising two channels, a separator according to the invention is positioned, using a positioning tool opposite the channel for its insertion,
- la figure 3 représente une étape ultérieure à la représentation de la figure 2 où le séparateur est inséré dans le canal par l’outil de positionnement,- Figure 3 represents a step subsequent to the representation of Figure 2 where the separator is inserted into the channel by the positioning tool,
- la figure 4 représente une étape ultérieure à la représentation de la figure 3 où l’outil de positionnement permet d’avancer le séparateur dans le canal jusqu’à une position prédéterminée,FIG. 4 represents a step subsequent to the representation of FIG. 3 where the positioning tool makes it possible to advance the separator in the channel to a predetermined position,
- la figure 5 représente une étape ultérieure à la représentation de la figure 4 où la plaque et le canal sont représentés en pointillés pour mieux illustrer la position du séparateur dans le canal, un outil de sertissage est positionné en regard du séparateur pour permettre de sertir une partie d‘une face externe de la plaque,- Figure 5 shows a step subsequent to the representation of Figure 4 where the plate and the channel are shown in dotted lines to better illustrate the position of the separator in the channel, a crimping tool is positioned opposite the separator to allow crimping part of an external face of the plate,
- la figure 6 représente une étape ultérieure à la représentation de la figure 5 où la face externe sertit est représentée comportant une déformation ménagée résultant du sertissage.- Figure 6 shows a step subsequent to the representation of Figure 5 where the crimped external face is shown comprising a deformation formed as a result of crimping.
Tel qu’illustré à la figure 1, on a représenté une structure 1 selon un premier mode de réalisation de l’invention. La structure 1 est représentée selon une vue en coupe à l’extrémité droite de la structure 1. La structure 1 comporte une pluralité de plaques d’échange thermique 10, 11, 12, ici trois plaques d’échange thermique 10, 11, 12 de forme plane, appelées ci-après plaques, formant ensemble une structure en forme de marche. Une telle structure 1 est avantageusement venue de matière, c’est-à-dire unitaire. Préférentiellement, la structure 1 est majoritairement en aluminium. Encore plus préférentiellement, la structure 1 est en alliage d’aluminium. Parmi ces trois plaques d’échange thermique 10,11,12, des première et deuxième plaques d’échange thermique 10, n sont disposées dans des plans distincts en étant parallèles entre elles, alors qu’une troisième plaque 12 d’échange thermique relie mécaniquement la première plaque 10 d’échange thermique à la deuxième plaque 11 d’échange thermique l’une à l’autre. La troisième plaque d’échange thermique 12 s’étend par exemple dans un plan perpendiculaire au plan de la première plaque d’échange thermique 10 et/ou au plan de la deuxième plaque d’échange thermique 11.As illustrated in Figure 1, there is shown a structure 1 according to a first embodiment of the invention. The structure 1 is shown in a sectional view at the right end of the structure 1. The structure 1 comprises a plurality of heat exchange plates 10, 11, 12, here three heat exchange plates 10, 11, 12 flat in shape, hereinafter called plates, together forming a step-like structure. Such a structure 1 is advantageously made of material, that is to say unitary. Preferably, the structure 1 is mainly made of aluminum. Even more preferably, the structure 1 is made of aluminum alloy. Among these three heat exchange plates 10, 11, 12, first and second heat exchange plates 10, n are arranged in separate planes being parallel to each other, while a third heat exchange plate 12 connects mechanically the first heat exchange plate 10 to the second heat exchange plate 11 to each other. The third heat exchange plate 12 extends for example in a plane perpendicular to the plane of the first heat exchange plate 10 and / or to the plane of the second heat exchange plate 11.
Une telle structure 1 est destinée à porter un dispositif de stockage électrique 2 constitué d'un assemblage de modules électriques 20, eux-mêmes constitués d'un assemblage de cellules électrochimiques. Un tel dispositif de stockage électrique 2 a pour but l’alimentation d’au moins un moteur électrique qui assure la mise en mouvement du véhicule automobile. On comprendra qu’un véhicule automobile équipé d’un tel dispositif de stockage électrique 2 peut être mu par la force électromotrice du ou des moteurs électriques auxquels il est couplé.Such a structure 1 is intended to carry an electrical storage device 2 consisting of an assembly of electrical modules 20, themselves made up of an assembly of electrochemical cells. The purpose of such an electrical storage device 2 is to supply at least one electric motor which sets the motor vehicle in motion. It will be understood that a motor vehicle equipped with such an electric storage device 2 can be moved by the electromotive force of the electric motor or motors to which it is coupled.
Au moins une plaque d’échange thermique 10,11, 12 forme avantageusement un échangeur de chaleur favorisant le traitement thermique du dispositif de stockage électrique 2.At least one heat exchange plate 10, 11, 12 advantageously forms a heat exchanger favoring the heat treatment of the electrical storage device 2.
Pour cela, les modules électriques 20 sont avantageusement disposés sur la structure 1 pour venir en contact thermique des plaques d’échange thermique 10, 11, 12. Ainsi, tel que cela est représenté, deux modules électriques 20 sont montés sur la première plaque 10 d’échange thermique. Ces deux modules électriques 20 sont avantageusement fixés sur la première plaque 10. A l’état assemblé, au moins une première face 21 de ces modules électriques 20 est plaquée contre la première plaque 10. La troisième plaque 12 d’échange thermique est représentée sans modules électriques 20, ceci pour mieux illustrer des moyens de fixation 22 des modules électriques 20 sur celle-ci. Il est ainsi représenté ces moyens de fixation 22 formés par des plots préalablement montés sur la troisième plaque. Ces plots permettent avantageusement de guider le positionnement de modules électriques 20 contre la troisième plaque 12. Pour maintenir les modules électriques 20 contre leur plaque 10, 12 respective, ces modules électriques 20 comprennent des ouvertures traversantes 23 depuis une deuxième face 21’ de ces modules électriques 20 opposée à la première face 21 du module 20. Des vis de fixation sont alors insérées depuis cette deuxième face 21’ par les ouvertures traversantes 23 pour venir en prise avec des alésages formés dans les plots. Sans que cela soit limitatif, on comprendra que, selon ce premier mode de réalisation, les modules électriques 20 sont montés de façon identique sur la première plaque 10 et sur la troisième plaque 12. Dans cette configuration, la deuxième plaque 11 permet de porter en partie le poids des modules électriques 20 montés sur la troisième plaqueFor this, the electrical modules 20 are advantageously arranged on the structure 1 to come into thermal contact with the heat exchange plates 10, 11, 12. Thus, as shown, two electrical modules 20 are mounted on the first plate 10 heat exchange. These two electrical modules 20 are advantageously fixed to the first plate 10. In the assembled state, at least one first face 21 of these electrical modules 20 is pressed against the first plate 10. The third heat exchange plate 12 is shown without electrical modules 20, this to better illustrate the means of attachment 22 of the electrical modules 20 thereon. It is thus shown these fixing means 22 formed by studs previously mounted on the third plate. These studs advantageously make it possible to guide the positioning of electrical modules 20 against the third plate 12. To hold the electrical modules 20 against their respective plates 10, 12, these electrical modules 20 comprise through openings 23 from a second face 21 'of these modules electrical 20 opposite the first face 21 of the module 20. Fixing screws are then inserted from this second face 21 'through the through openings 23 to engage with bores formed in the studs. Without this being limiting, it will be understood that, according to this first embodiment, the electrical modules 20 are mounted identically on the first plate 10 and on the third plate 12. In this configuration, the second plate 11 makes it possible to carry in part the weight of the electrical modules 20 mounted on the third plate
12.12.
La structure 1 est ici destinée à former un élément structurel d’un châssis ou d’une caisse du véhicule. Plus particulièrement, la structure 1 forme un élément structurel d’un soubassement du châssis du véhicule. La structure 1 peut ainsi former une poutre qui s’étend entre deux longerons du châssis ou entre deux traverses latérales de ce châssis. Il convient de noter qu’à l’état assemblé de la structure 1 sur le véhicule, une première face extérieure 3 de chacune des plaques 10, 11, 12 est dirigée vers l’extérieur du véhicule, alors qu’une deuxième face externe 4 de ces plaques 10, 11, 12, sur laquelle sont posés les modules électriques 20, est dirigée vers l’intérieur du véhicule. En se référant à ce qui précède, on comprendra que la première face externe 3 de la première plaque 10 et de la troisième plaque 12 est en contact d’une face 21 des modules électriques 20 qu’elle porte.The structure 1 is here intended to form a structural element of a chassis or a body of the vehicle. More particularly, the structure 1 forms a structural element of a base of the vehicle chassis. The structure 1 can thus form a beam which extends between two longitudinal members of the chassis or between two lateral crosspieces of this chassis. It should be noted that in the assembled state of the structure 1 on the vehicle, a first external face 3 of each of the plates 10, 11, 12 is directed towards the outside of the vehicle, while a second external face 4 of these plates 10, 11, 12, on which the electrical modules 20 are placed, is directed towards the interior of the vehicle. Referring to the above, it will be understood that the first external face 3 of the first plate 10 and the third plate 12 is in contact with a face 21 of the electrical modules 20 that it carries.
Tel que représenté par la vue en coupe de la figure 1, chaque plaque 10,11,12 comporte deux faces externes 3, 4 délimitant son épaisseur 5. Les deux faces externes 3, 4 sont, plus particulièrement, la première face externe 3 et la deuxième face externe 4 définies précédemment.As shown in the sectional view of FIG. 1, each plate 10, 11, 12 has two external faces 3, 4 delimiting its thickness 5. The two external faces 3, 4 are, more particularly, the first external face 3 and the second external face 4 defined above.
Par ailleurs, au moins une des plaques 10, 11, 12, et avantageusement chaque plaque 10, 11, 12, comporte un canal 6 formé en son épaisseur 5 et débouchant par au moins une extrémité 7 dans l’épaisseur 5 de la plaque 10, 11, 12. Les deux faces externes 3, 4 de chaque plaque 10, 11, 12 sont elles-mêmes délimitées longitudinalement par au moins deux côtés 30, 40. Il est entendu que l’extrémité 7 du canal 6 débouche sur l’un de ces côtés 30, 40.Furthermore, at least one of the plates 10, 11, 12, and advantageously each plate 10, 11, 12, has a channel 6 formed in its thickness 5 and opening out at least one end 7 into the thickness 5 of the plate 10 , 11, 12. The two external faces 3, 4 of each plate 10, 11, 12 are themselves delimited longitudinally by at least two sides 30, 40. It is understood that the end 7 of the channel 6 opens onto the one of these sides 30, 40.
Le canal 6 de chaque plaque 10, 11, 12 est rectiligne pour s’étendre le long d’un axe droit dans la longueur de la plaque 10, 11, 12. La plaque 10, 11, 12 comprenant le canal 6 ainsi formé est avantageusement orientée dans sa longueur perpendiculairement à la direction d’avancement du véhicule. Une telle orientation de la plaque 10, n, 12 perpendiculairement à la direction d’avancement du véhicule permet de limiter l’écrasement du canal 6.The channel 6 of each plate 10, 11, 12 is straight to extend along a straight axis in the length of the plate 10, 11, 12. The plate 10, 11, 12 comprising the channel 6 thus formed is advantageously oriented in its length perpendicular to the direction of advance of the vehicle. Such an orientation of the plate 10, n, 12 perpendicular to the direction of advance of the vehicle makes it possible to limit the crushing of the channel 6.
Le canal 6 est parcouru par un fluide caloporteur. Le fluide est alors en échange thermique avec la plaque d’échange thermique 10, 11, 12. On comprendra alors que la plaque d’échange thermique 10, 11, 12 permet un transfert thermique entre le fluide et des modules électriques 20 du dispositif de stockage électrique 2.The channel 6 is traversed by a heat transfer fluid. The fluid is then in heat exchange with the heat exchange plate 10, 11, 12. It will then be understood that the heat exchange plate 10, 11, 12 allows a thermal transfer between the fluid and electrical modules 20 of the device for electrical storage 2.
Il convient de noter que les plaques d’échange thermique 10, 11, 12 ne sont pas limitées en ce qu’elle comporte un seul canal 6. Au moins l’une quelconque de ces plaques d’échange thermique 10, 11, 12 peut comprendre plus d’un canal 6 tel que décrit.It should be noted that the heat exchange plates 10, 11, 12 are not limited in that it comprises a single channel 6. At least any one of these heat exchange plates 10, 11, 12 can include more than one channel 6 as described.
A la figure 2, on a représenté un deuxième mode de réalisation de la structureIn Figure 2, a second embodiment of the structure is shown.
1. La structure 1 comprend deux plaques d’échange thermique 10, 11, les plaques d’échange thermique 10, 11 formant ensemble une structure en forme de « T ». Une telle forme en « T » permet à chacune des plaques d’échange thermique 10,11 d’être en contact de modules électriques 20 du dispositif de stockage électrique 2 sur deux flancs perpendiculaires de celui-ci et optimiser ainsi le traitement thermique du dispositif de stockage électrique 2, plus particulièrement de ses modules électriques 20. Tel que représenté, l’une des plaques 11 ne comportant pas de canal dans son épaisseur mais peut avantageusement en comprendre au moins un. La structure 1 est représentée disposée sur un plateau 15 en butée contre une cale 16.1. The structure 1 comprises two heat exchange plates 10, 11, the heat exchange plates 10, 11 together forming a "T" shaped structure. Such a "T" shape allows each of the heat exchange plates 10, 11 to be in contact with electrical modules 20 of the electrical storage device 2 on two perpendicular sides thereof and thus optimize the heat treatment of the device electrical storage 2, more particularly of its electrical modules 20. As shown, one of the plates 11 having no channel in its thickness but may advantageously include at least one. The structure 1 is shown arranged on a plate 15 abutting against a wedge 16.
Dans ce qui suit, on détaillera plus précisément la plaque d’échange thermique référencé 10.In what follows, we will detail the heat exchange plate referenced 10 more precisely.
De la même façon, la plaque d’échange thermique 10 est plane et délimite une épaisseur 5 entre deux faces externes 3, 4. La plaque 10 comporte ici deux canaux 61, 62, à savoir un premier canal 61 et un deuxième canal 62, formés en son épaisseur 5. On comprendra que les deux canaux 61, 62 sont ménagés entre les deux faces externes 3, 4. Ces deux canaux 61, 62 débouchent par au moins une extrémité 7 sur au moins un côté 30 de la plaque 10, ce côté 30 de la plaque 10 étant perpendiculaire aux deux faces externes 3, 4. A titre d’exemple, la ou les plaques 10 et les canaux 61, 62 sont obtenus par extrusion de matière.In the same way, the heat exchange plate 10 is planar and delimits a thickness 5 between two external faces 3, 4. The plate 10 here comprises two channels 61, 62, namely a first channel 61 and a second channel 62, formed in its thickness 5. It will be understood that the two channels 61, 62 are formed between the two external faces 3, 4. These two channels 61, 62 open out at least one end 7 on at least one side 30 of the plate 10, this side 30 of the plate 10 being perpendicular to the two external faces 3, 4. By way of example, the plate or plates 10 and the channels 61, 62 are obtained by extrusion of material.
Au niveau de chaque canal 61,62, la plaque 10 comporte deux parois 31, 41, à savoir une première paroi 31 et une deuxième paroi 41, qui bordent le canal 61, 62. L’épaisseur 5 de la plaque 10 est alors formée par une épaisseur 51, 52 de chaque paroi 31, 41 et par le canal 61, 62 lui-même. Selon ce mode de réalisation, l’épaisseur 5 des plaques 10 est comprise entre 10 millimètres et 20 millimètres. Plus particulièrement, l’épaisseur 51, 52, situées de part et d’autre, du canal 62 est comprise entre 2 millimètres et 6 millimètres. Lorsqu’ils sont formés, les canaux 61, 62 délimitent dans l’épaisseur 5 de la plaque 10 les deux parois 31, 41.At each channel 61, 62, the plate 10 has two walls 31, 41, namely a first wall 31 and a second wall 41, which border the channel 61, 62. The thickness 5 of the plate 10 is then formed by a thickness 51, 52 of each wall 31, 41 and by the channel 61, 62 itself. According to this embodiment, the thickness 5 of the plates 10 is between 10 millimeters and 20 millimeters. More particularly, the thickness 51, 52, located on either side of the channel 62 is between 2 millimeters and 6 millimeters. When they are formed, the channels 61, 62 delimit in the thickness 5 of the plate 10 the two walls 31, 41.
Les parois 31, 41 bordant le canal 62 sont formées par les faces externes 3, 4 de la plaqueio et par des première et deuxième faces internes 63, 64 du canal 62 opposées l’une à l’autre. Ainsi, l’épaisseur 51 de la première paroi 31 est délimitée par la première face externe 3 et la première face interne 63 et l’épaisseur 52 de la deuxième paroi 41 est délimitée par la deuxième face externe 4 et la deuxième face interne 64.The walls 31, 41 bordering the channel 62 are formed by the external faces 3, 4 of the plate and by first and second internal faces 63, 64 of the channel 62 opposite one another. Thus, the thickness 51 of the first wall 31 is delimited by the first external face 3 and the first internal face 63 and the thickness 52 of the second wall 41 is delimited by the second external face 4 and the second internal face 64.
Un séparateur 9 est configuré pour être logé dans au moins l’un des canaux 61, 62. Dans l’exemple illustré, le séparateur 9 est prévu pour être logé dans le premier canal 61. Ce séparateur 9 est un élément mécanique distinct de la structure 1 et rapporté à la plaque d’échange thermique 10. Le séparateur 9 a pour but de délimiter deux sections 61A, 61B du premier canal 61. Par ailleurs, le séparateur 9 est dimensionné en correspondance de forme avec le premier canal 61 pour y être logé à l’intérieur. Le séparateur 9 est avantageusement dimensionné pour être logé sans jeu à l’intérieur du premier canal 61, ceci pour optimiser la séparation du premier canal 61. La plaque d’échange thermique 10 et le séparateur 9 peuvent être conçus dans un même matériau. Le séparateur 9 comporte une première face 91 opposée à une deuxième face 92 par laquelle il est inséré dans le premier canal 61, la première face 91 du séparateur 9 comprend des moyens de réception 93 d’un outil de positionnement 8 pour permettre de guider le séparateur 9 dans le premier canal 91.A separator 9 is configured to be housed in at least one of the channels 61, 62. In the example illustrated, the separator 9 is designed to be housed in the first channel 61. This separator 9 is a mechanical element distinct from the structure 1 and attached to the heat exchange plate 10. The purpose of the separator 9 is to delimit two sections 61A, 61B of the first channel 61. Furthermore, the separator 9 is dimensioned in correspondence of shape with the first channel 61 to be housed inside. The separator 9 is advantageously dimensioned to be housed without play inside the first channel 61, this to optimize the separation of the first channel 61. The heat exchange plate 10 and the separator 9 can be made of the same material. The separator 9 has a first face 91 opposite a second face 92 by which it is inserted into the first channel 61, the first face 91 of the separator 9 comprises means 93 for receiving a positioning tool 8 to allow the guide to be guided. separator 9 in the first channel 91.
Tel que représenté à la figure 2, le séparateur 9 est porté par l’outil de positionnement 8 pour assurer la mise en position du séparateur 9 dans le premier canal 61. Avant son insertion dans celle-ci, le séparateur 9 est positionné en regard du premier canal 61.As shown in Figure 2, the separator 9 is carried by the positioning tool 8 to ensure the positioning of the separator 9 in the first channel 61. Before being inserted therein, the separator 9 is positioned opposite of the first channel 61.
A la figure 3 représentant une étape d’insertion du séparateur 9 dans le premier canal 61, le séparateur 9 est représenté introduit en partie dans le premier canal 61 depuis l’extrémité 7 du premier canal 61. Le séparateur 61 est guidé le long du premier canal 61 jusqu’à atteindre une position prédéterminée.In FIG. 3 representing a step of inserting the separator 9 into the first channel 61, the separator 9 is shown partially introduced into the first channel 61 from the end 7 of the first channel 61. The separator 61 is guided along the first channel 61 until reaching a predetermined position.
L’outil de positionnement 8 comprend un corps 80 comportant des moyens de portage 91A du séparateur 9. Ces moyens de portage 91A de l’outil de positionnement peuvent être formés par un ou des pions en saillie de son corps, ces pions sont alors destinés à être logés dans des moyens de réception 93 que peut comporter l’une des faces 91, 92 du séparateur 9. Par ailleurs, l’outil 8 peut comprendre un capteur de position du séparateur 9 pour déterminer la position du séparateur 9 logé à l’intérieur du premier canal 61.The positioning tool 8 comprises a body 80 comprising means 91A for carrying the separator 9. These means 91A for carrying the positioning tool can be formed by one or more pins projecting from its body, these pins are then intended to be housed in receiving means 93 which may include one of the faces 91, 92 of the separator 9. Furthermore, the tool 8 may comprise a position sensor of the separator 9 to determine the position of the separator 9 housed at the inside the first channel 61.
La mise en position du séparateur 9 est réalisée par un procédé de positionnement de celui-ci. Ce procédé comporte une étape de positionnement, représentée à la figure 4, du séparateur 9 dans le premier canal 61. Au cours de cette étape de positionnement, le séparateur 9 est guidé dans le premier canal 61 jusqu’à atteindre une position prédéterminée assurant une séparation du premier canal 61 en deux sections 61A, 61B. L’étape de positionnement est avantageusement réalisée à l’aide de l’outil de positionnement 8.The positioning of the separator 9 is carried out by a positioning method thereof. This method includes a positioning step, shown in FIG. 4, of the separator 9 in the first channel 61. During this positioning step, the separator 9 is guided in the first channel 61 until it reaches a predetermined position ensuring separation of the first channel 61 into two sections 61A, 61B. The positioning step is advantageously carried out using the positioning tool 8.
Suite à l’étape de positionnement, une étape de sertissage est réalisée. Cette étape de sertissage est représentée à la figure 5. Au cours de cette étape de sertissage, un outil de sertissage 12 est pressé contre une des faces externes 3 de la plaque 10 depuis l’extérieur dans une partie 33 en correspondance du séparateur 9.Following the positioning step, a crimping step is performed. This crimping step is shown in FIG. 5. During this crimping step, a crimping tool 12 is pressed against one of the external faces 3 of the plate 10 from the outside in a part 33 corresponding to the separator 9.
La figure 6 représente le retrait de l’outil de sertissage 12. On comprendra que l’étape de sertissage a pour conséquence de former une déformation ménagée 11 sur l’une des faces externes 3 de la plaque d’échange thermique 10, la déformation ménagée 11 étant réalisée sur la partie 33 de ladite plaque 10 en correspondance du séparateur 9 logé dans le premier canal 61. Le sertissage d’une des faces externes 3 a pour but d’assurer le maintien du séparateur 9 dans le premier canal 61 à la position prédéterminée. Ce sertissage permet de contraindre mécaniquement la plaque d’échange thermique 10 et le séparateur 9 l’un par rapport à l’autre. Cette contrainte mécanique permet avantageusement au 5 séparateur 9 de réaliser une meilleure fonction de séparation du premier canal 61.FIG. 6 represents the withdrawal of the crimping tool 12. It will be understood that the crimping step has the consequence of forming a deformation formed 11 on one of the external faces 3 of the heat exchange plate 10, the deformation 11 formed on the part 33 of said plate 10 in correspondence of the separator 9 housed in the first channel 61. The crimping of one of the external faces 3 is intended to ensure the maintenance of the separator 9 in the first channel 61 to the predetermined position. This crimping makes it possible to mechanically constrain the heat exchange plate 10 and the separator 9 relative to one another. This mechanical constraint advantageously allows the separator 9 to perform a better separation function for the first channel 61.
Bien entendu, les caractéristiques, les variants et les différents modes et formes de réalisation de la structure et/ou de ses plaques d’échange thermique peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. On 10 pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique.Of course, the characteristics, the variants and the different modes and embodiments of the structure and / or of its heat exchange plates can be associated with each other, according to various combinations, insofar as they are not incompatible or mutually exclusive. It will in particular be possible to imagine variants of the invention comprising only a selection of characteristics described below in isolation from the other characteristics described, if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention by state of the art.
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