FR3079354A1 - Systeme de regulation thermique d’au moins un module de stockage d’energie electrique - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un système de régulation thermique d'au moins un module de stockage d'énergie électrique (20), ledit système comprenant au moins : - un module de stockage d'énergie électrique (20) ; - un échangeur de chaleur (22) ; - un élément expansible (23, 103) conducteur thermiquement disposé entre ledit module de stockage d'énergie électrique (20) et ledit échangeur de chaleur (22) et comprenant une première extrémité (231) en contact thermique permanent avec ledit module de stockage d'énergie électrique (20) ou avec ledit échangeur de chaleur (22), et une deuxième extrémité libre (232, 1032), l'espace entre ladite deuxième extrémité libre et ledit échangeur de chaleur ou ledit module de stockage d'énergie électrique variant en fonction de la température dudit module.

Description

SYSTEME DE REGULATION THERMIQUE D'AU MOINS UN MODULE DE STOCKAGE D'ENERGIE ELECTRIQUE
1. Domaine de l'invention
Le domaine de l'invention est celui de la régulation thermique d'un ou de plusieurs éléments de stockage d'énergie électriques pouvant par exemple équiper un véhicule automobile notamment du type dont la propulsion est fournie en tout ou partie par une motorisation électrique.
2. Art antérieur
La régulation thermique de la batterie, notamment dans le domaine automobile et encore plus particulièrement dans le domaine des véhicules électriques et hybrides, est une problématique d'importance.
La température de la batterie doit rester comprise entre 20°C et 40°C afin d'assurer la fiabilité, l'autonomie, et la performance du véhicule, tout en optimisant la durée de vie de la batterie. En effet, lorsque la batterie est soumise à des températures trop froides, son autonomie décroît fortement. Inversement, lorsqu'elle est soumise à des températures trop importantes, il y a un risque d'emballement thermique pouvant aller jusqu'à la destruction de la batterie.
Dans les véhicules électriques ou hybrides, la batterie comprend généralement plusieurs modules de stockage d'énergie électrique. Ces modules de stockage d'énergie sont généralement positionnés dans un boîtier de protection et forment, avec ce boîtier sur le fond duquel il repose, ce que l'on appelle un pack-batterie.
Afin de réguler la température de la batterie, il est connu d'utiliser un dispositif de régulation thermique. Le dispositif de régulation thermique comprend un échangeur thermique positionné directement au contact de la batterie au fond du boîtier de protection et parcouru par un fluide caloporteur, ou indirectement au contact de la batterie dans le cas d'un échangeur placé à l'extérieur du pack batterie. Dans ce dernier cas, les modules de la batterie reposent sur le fond du boîtier contre lequel l'échangeur se trouve en contact.
Le fluide caloporteur peut ainsi absorber la chaleur émise par chaque batterie afin de les refroidir ou selon les besoins, il peut lui apporter de la chaleur si la température de la batterie est insuffisante pour son bon fonctionnement.
Les fluides caloporteurs généralement utilisés sont des liquides comme, par exemple, l'eau glycolée.
L'interface thermique entre un échangeur et une batterie ou un module est un facteur qui conditionne le refroidissement (ou le réchauffement) et la température de celle-ci ou de celui-ci.
La qualité de cette interface peut-être mesurée au travers de la résistance thermique de contact entre d'une part l'échangeur (à plaques, à tubes...) et la batterie (fond en aluminium dans la majorité des cas), ou le module, ou le fond du boîtier logeant la batterie (tôle d'acier ou d'aluminium en général).
En référence à la figure 1, d'une façon microscopique, la résistance thermique de contact entre deux surfaces 10, 11 peut être vue comme la quantité de micro cavités 12 entre ces surfaces. Du fait de la rugosité de ces surfaces 10, 11, celles-ci sont en contact plus ou moins «ponctuel », entrecoupé par ces cavités 12 remplies d'air. A l'extrême, les deux surfaces 10, 11 peuvent être totalement disjointes, et une lame d'air peut exister entre elles. La résistance thermique de contact Rth s'exprime alors par la relation suivante :
Rth = e/À avec e l'épaisseur de la lame d'air et λ la conductivité thermique de l'air, par exemple égale à 0.024 W/m.K.
Plus la résistance thermique entre l'échangeur de chaleur et la batterie ou un module ou le fond du boîtier est faible, plus l'échange de chaleur est important, et inversement.
Une batterie ou un module possède deux modes de fonctionnement :
un mode dynamique comprenant des phases transitoires d'utilisation au cours desquelles leur niveau de sollicitation varie au cours du temps, et un mode stationnaire au cours duquel leur niveau de sollicitation est stable et ne varie pas au cours du temps.
En mode dynamique, la puissance demandée aux modules varie au cours du temps selon les besoins de l'utilisateur (voiture en fonctionnement à l'arrêt, en accélération, conduite en montagne, voiture en charge ou en charge rapide par exemple). La puissance thermique de chaque module varie donc au cours du temps en fonction de sa sollicitation, les différents modules d'une batterie pouvant être sollicités différemment. Par conséquent, la puissance thermique que l'échangeur doit dissiper pour réguler la température des modules en mode dynamique varie au cours du temps et possiblement d'un module à l'autre. Toutefois, la résistance thermique de contact des modules avec l'échangeur est constante au cours du temps. Ainsi, selon les puissances à dissiper et toutes choses égales par ailleurs (température et débit du fluide caloporteur dans l'échangeur), le niveau de température des modules varie selon les sollicitations des modules malgré la mise en œuvre de l'échangeur de chaleur. Il est par conséquent nécessaire de mettre en œuvre une régulation électronique (régulations de puissance, débit et température de fluide...) pour stabiliser la température des modules en mode dynamique.
Dans une batterie, les modules sont fixés côte-à-côte indépendamment les uns des autres. Des moyens de fixation sont mis en œuvre pour plaquer les modules contre l'échangeur ou contre le fond du boîtier avec lequel l'échangeur se trouve en contact. Ces moyens de fixation impliquent que le plaquage des modules contre l'échangeur ou le fond du boîtier est hétérogène d'un module à l'autre. En conséquence, la résistance thermique de contact entre les modules et l'échangeur, ou le fond du boîtier, est différente d'un module à l'autre. Ainsi, en régime stationnaire, et toutes choses égales par ailleurs (notamment la température du fluide caloporteur et son débit), cette disparité engendre des variations de température d'un module à l'autre, ce qui est négatif d'un point de vue fonctionnel des modules. En effet, un module ayant une résistance thermique de contact plus faible sera mieux refroidi qu'un module ayant une résistance thermique de contact plus élevée. Il est par conséquent nécessaire de mettre en œuvre une régulation électronique (régulations de puissance, débit et température de fluide...) pour homogénéiser la température des modules en mode stationnaire.
Selon les techniques de l'art antérieur, des moyens de régulation électronique sont donc mis en œuvre pour gérer de façon à la fois statique et dynamique et de manière individuelle la température des modules.
De telles solutions sont complexes et coûteuses.
Il existe donc un besoin d'optimiser la régulation thermique des batteries et modules de batterie.
3. Objectifs de l'invention
L'invention a notamment pour objectif d'apporter une solution efficace à au moins certains de ces différents problèmes.
En particulier, selon au moins un mode de réalisation, un objectif de l'invention est de fournir un système de régulation thermique d'au moins un module de stockage d'énergie électrique qui soit optimisé.
Notamment, l'invention a pour objectif, selon au moins un mode de réalisation, de fournir un tel système permettant d'augmenter la durée de vie des modules.
L'invention a également pour objectif, selon au moins un mode de réalisation, de procurer un tel système permettant d'homogénéiser la température d'une pluralité de modules en mode stationnaire.
Un autre objectif de l'invention est, selon au moins un mode de réalisation, de fournir un tel système qui permet d'éviter la surchauffe des modules en mode dynamique.
Un autre objectif de l'invention est, selon au moins un mode de réalisation, de fournir un tel système qui soit compact et/ou économique et/ou simple de conception.
En particulier, un objectif de l'invention est, selon au moins un mode de réalisation, de procurer un tel système qui permet de mettre en œuvre un ou plusieurs échangeurs de chaleur de taille plus réduite à performance égale en terme de régulation thermique.
Un autre objectif de l'invention est, selon au moins un mode de réalisation, de fournir un tel système qui ne nécessite pas, dans au moins un mode de réalisation, la mise en œuvre d'une régulation thermique par voie électronique.
Un autre objectif de l'invention est, selon au moins un mode de réalisation, de fournir un tel système qui soit compact et économique.
4. Présentation de l'invention
Pour ceci, l'invention propose un système de régulation thermique d'au moins un module de stockage d'énergie électrique, ledit système comprenant au moins :
un module de stockage d'énergie électrique ;
un échangeur de chaleur ;
un élément expansible conducteur thermiquement disposé entre ledit module de stockage d'énergie électrique et ledit échangeur de chaleur et comprenant une première extrémité en contact thermique permanent avec ledit module de stockage d'énergie électrique ou avec ledit échangeur de chaleur, et une deuxième extrémité libre, l'espace entre ladite deuxième extrémité libre et ledit échangeur de chaleur ou ledit module de stockage d'énergie électrique variant en fonction de la température dudit module.
Préférentiellement, la chaleur dissipée par ledit un module de stockage d'énergie électrique agit sur ledit élément expansible pour faire varier l'espace entre ladite deuxième extrémité libre et ledit échangeur de chaleur ou ledit module de stockage d'énergie électrique.
La modification de cet espace permet de modifier la résistance thermique entre ledit module de stockage d'énergie électrique et ledit échangeur de chaleur en fonction de la température dudit module de stockage d'énergie électrique.
Ainsi, selon cet aspect, l'invention consiste à positionner entre un module de stockage d'énergie électrique et un échangeur de chaleur un élément expansible, par exemple par modification de forme, de volume ou d'orientation, en fonction de la température du module pour faire varier la résistance thermique de contact entre eux.
Ainsi, suivant le niveau de température atteint par le ou les modules, le ou les éléments d'expansion se modifieront plus ou moins faisant par là-même varier la résistance thermique de contact pour permettre une dissipation plus ou moins importante de calories venant des modules. Un point d'équilibre est ainsi atteint pour chaque phase d'utilisation des modules, la résistance thermique de contact variant suivant les appels de puissance demandés.
La température des modules est ainsi :
homogénéisée entre modules en régime stationnaire, la résistance thermique de contact sous chaque module évoluant suivant la température du module associé. Un module plus chaud qu'un autre verra d'abord sa résistance thermique de contact diminuer, puis la température du module baissant du fait d'un meilleur contact thermique avec l'échangeur, la résistance de contact se stabilisera sur un point d'équilibre, et donc la température du module également. Ainsi, la résistance thermique de contact entre l'échangeur de chaleur et différents modules pourra être différente mais la température de ces différents modules sera homogène.
lissée en régime dynamique pour un même module. En régime dynamique, la puissance du module variant avec le temps, sa température évolue également, de même que la résistance de contact thermique entre le module et l'échangeur. Si la résistance de contact reste constante au cours du temps, la température du module évolue fortement entre une dissipation thermique faible et forte. Dans le cas de l'invention, pour de faibles puissances à dissiper lors de faibles sollicitations du module, la résistance thermique de contact sera élevée (car la température du module sera faible), alors que pour une dissipation thermique importante résultant de sollicitations plus importantes, la température du module augmentant, la résistance thermique de contact diminue puis atteint un point d'équilibre. Ce système en régime dynamique permet donc de lisser les variations de température d'un module suivant les phases d'utilisation de celui-ci.
L'invention permet en conséquence :
de sous-dimensionner l'échangeur et donc le circuit de refroidissement du fait d'une meilleure gestion de la résistance thermique entre le ou les modules et l'échangeur ;
d'améliorer l'homogénéité en température entre modules, et ainsi d'augmenter leur durée de vie ;
de limiter réchauffement des modules lors des phases de forte utilisation.
Par rapport à l'art antérieur, l'invention exploite directement la chaleur d'un module pour faire varier sa résistance thermique de contact avec l'échangeur, sans autre source extérieure d'énergie.
Selon une caractéristique possible, l'épaisseur dudit espace varie inversement proportionnellement à la température dudit module de stockage d'énergie électrique.
Ainsi, plus la température d'un module est élevée, plus la distance entre l'extrémité libre de l'élément d'expansion et l'échangeur est faible et plus la résistance thermique de contact est faible, et inversement.
Selon un premier mode de réalisation possible, ladite première extrémité est en contact thermique permanent avec ledit module de stockage d'énergie électrique, ledit élément expansible étant réalisé dans un matériau thermiquement conducteur possédant un coefficient d'expansion thermique linéique en fonction de la température dudit module de stockage d'énergie électrique, le volume de celui-ci variant proportionnellement à la température dudit module de stockage d'énergie électrique pour rapprocher ou éloigner dudit échangeur de chaleur ladite deuxième extrémité dudit élément expansible afin de faire varier ladite résistance thermique entre ledit module et ledit échangeur de chaleur.
Dans ce cas, ledit matériau possédant un coefficient d'expansion thermique linéique est préférentiellement un plastique qui pourra être chargé de microparticules conductrices afin d'en augmenter la conductivité thermique.
Un tel plastique appartient préférentiellement au groupe comprenant le polypropylène, le Nylon ou le Téflon. Les microparticules conductrices appartiennent préférentiellement au groupe comprenant les oxydes de zinc, les oxydes d'aluminium ou les oxydes de silicium. D'autres matériaux ou microparticules adaptés pourront alternativement être utilisés.
Dans ce cas, ledit coefficient d'expansion thermique linéique est préférentiellement compris entre 10_6/°C et 10_3/°C, encore plus préférentiellement supérieur à 10_4/°C pour améliorer l'efficacité du système.
Selon un deuxième mode de réalisation possible, ladite première extrémité est en contact thermique permanent avec ledit module de stockage d'énergie électrique, ledit au moins un élément expansible étant réalisé dans un matériau à mémoire de forme thermiquement conducteur possédant une température critique :
au-dessus de laquelle ladite extrémité libre est proche dudit échangeur de chaleur, et en dessous de laquelle ladite extrémité libre est plus éloignée dudit échangeur de chaleur.
Préférentiellement dans ce cas :
au-dessus de ladite température critique, ladite deuxième extrémité libre est en contact thermique au moins en partie avec ledit échangeur de chaleur, et en dessous de ladite température critique, ladite deuxième extrémité libre n'est pas en contact thermique avec ledit échangeur de chaleur.
Ladite température critique est préférentiellement inférieure à la température maximale admissible dudit module de stockage d'énergie électrique.
Ledit matériau à mémoire de forme appartient préférentiellement au groupe comprenant les alliages cuivre-aluminium, cuivre-zinc ou nickel-titane, ces matériaux présentant outre leurs aptitudes de mémoire de forme de bonnes conductivités thermiques. D'autres matériaux adaptés pourront alternativement être utilisés.
Selon un troisième mode de réalisation, ladite première extrémité est en contact thermique permanent avec ledit module de stockage d'énergie électrique, ledit au moins un élément expansible étant réalisé dans un matériau à changement de phase thermiquement conducteur possédant une température de changement de phase au-dessus de laquelle son volume varie linéairement en fonction de la température dudit module de stockage d'énergie électrique pour rapprocher ou éloigner ladite extrémité libre dudit échangeur de chaleur afin de faire varier ladite résistance thermique entre ledit module et ledit échangeur de chaleur.
Dans ce cas, ledit matériau à changement de phase appartient préférentiellement au groupe comprenant : les paraffines, les hydrates de sels ou les polyuréthanes.
Ces matériaux sont préférentiellement chargés de microparticules conductrices telles que des oxydes de zinc, oxydes d'aluminium ou oxydes de silicium, afin d'en augmenter la conductivité thermique.
D'autres matériaux ou microparticules adaptés pourront alternativement être utilisés.
Selon un quatrième mode de réalisation, ledit au moins un élément expansible comprend une pluralité d'éléments piézoélectriques ayant une première extrémité en contact thermique permanent avec ledit module de stockage d'énergie électrique ou avec ledit échangeur de chaleur et une deuxième extrémité libre, ledit système comprenant au moins un module Peletier comprenant une première face en contact thermique avec ledit module de stockage d'énergie électrique et une deuxième face en contact thermique avec ledit échangeur de chaleur, ledit module Peletier délivrant une différence de potentiel électrique proportionnelle à la différence de température entre lesdites première et deuxième faces, lesdits éléments piézoélectriques étant reliés électriquement audit module Peletier et se déformant en fonction de ladite différence de potentiel électrique entre au moins deux positions extrêmes :
une position totalement déployée dans laquelle ladite deuxième extrémité desdits éléments piézoélectriques est proche ou en contact thermique avec ledit échangeur de chaleur ou avec ledit au moins un module de stockage d'énergie électrique ;
une position totalement rétractée, prise lorsque ledit module Peletier ne délivre pas de différence de potentielle électrique, dans laquelle ladite deuxième extrémité desdits éléments piézoélectriques est plus éloignée dudit échangeur de chaleur ou dudit au moins un module de stockage d'énergie électrique.
Dans ce cas, ledit au moins un module de Peletier est préférentiellement thermiquement isolant.
Selon une caractéristique possible, ledit élément d'expansion se trouve dans un espace clôt et étanche entre ledit module et ledit échangeur.
Selon une autre caractéristique possible, la distance entre ladite extrémité libre et ledit échangeur ou ledit module est comprise entre 0,1 et 0,4 millimètre lorsque ledit un module de stockage d'énergie électrique est au repos.
Selon une autre caractéristique possible, un système selon l'invention comprend un réceptacle logeant au moins un module de stockage d'énergie électrique, ledit réceptacle étant muni d'un fond sur une première face duquel repose ledit module de stockage d'énergie électrique et contre une deuxième face duquel la première extrémité dudit un élément expansible est en contact thermique permanent ou la deuxième extrémité libre de trouve en regard.
5. Liste des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de modes de réalisation particuliers, donnée à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
la figure 1 illustre le contact thermique entre deux surfaces ;
les figures 2 à 3 illustrent un premier mode de réalisation d'un système selon l'invention mettant en œuvre un matériau à coefficient d'expansion thermique linéique ;
les figures 4 à 6 illustrent un deuxième mode de réalisation d'un système selon l'invention mettant en œuvre un matériau à mémoire de forme ;
les figures 7 à 9 illustrent un troisième mode de réalisation d'un système selon l'invention mettant en œuvre un matériau à changement de phase ;
les figures 10 à 15 illustrent un quatrième mode de réalisation d'un système selon l'invention mettant en œuvre des éléments piézoélectriques ;
la figure 16 illustre une courbe d'hystérésis d'un élément piézoélectrique ;
la figure 17 illustre un procédé de régulation thermique selon l'invention.
6. Description de modes de réalisation particuliers
6.1. Matériau à coefficient d'expansion thermique
On présente en relation avec les figures 2 et 3 un mode de réalisation d'un système de régulation thermique d'au moins un module de stockage d'énergie électrique selon l'invention mettant en œuvre un matériau à coefficient d'expansion thermique linéique.
Un tel système comprend au moins un module de stockage d'énergie électrique 20. Il peut donc comprendre plusieurs modules 20 réunis, le cas échéant dans un boîtier 24 sur le fond 241 duquel ils reposent, pour former une batterie encore appelée pack-batterie 21.
Le système comprend un échangeur de chaleur métallique 22 (par exemple aluminium, inox... ou autre) de type à plaques, à tubes ou autre.
Cet échangeur de chaleur 22 est disposé de préférence sous le ou les modules de stockage d'énergie électrique 20, un espace E étant ménagé entre eux.
Cet espace E est préférentiellement clôt et étanche, c'est-à-dire que la circulation d'air y est limitée.
Le système comprend au moins un élément 23 expansible conducteur thermiquement disposé entre le ou les modules de stockage d'énergie électrique 20 et l'échangeur de chaleur 22.
Le ou les éléments expansibles 23 comprennent une première extrémité 231 en contact thermique permanent avec le ou les éléments à refroidir, en l'occurrence le ou les modules de stockage d'énergie électrique 20, ou le cas échéant avec le fond 241 du boîtier 24, et une deuxième extrémité libre de contrainte 232 en regard de l'échangeur.
Un élément expansible 23 peut être en contact thermique avec plusieurs modules de stockage d'énergie ou bien avec un unique module de stockage d'énergie. Dans ce cas, plusieurs éléments d'expansion seront mis en œuvre lorsque plusieurs modules de stockage 20 seront mis en œuvre.
La première extrémité 231 est liée mécaniquement au ou aux module(s) de stockage d'énergie électrique ou le cas échéant au fond 241 du boîtier 24 par exemple par collage ou au moyen d'une bande de transfert, c'est-à-dire d'un adhésif double face comprenant une âme rigide entre les faces adhésives. La colle ou bande de transfert présente préférentiellement une conductivité thermique au moins égale à 1 W/m.K.
Chaque élément expansible 23 est réalisé dans un matériau thermiquement conducteur possédant un coefficient d'expansion thermique linéique en fonction de la température du ou des modules de stockage d'énergie électrique 20, ou du fond 241, avec lequel il est en contact thermique. Le volume de chaque élément expansible 23 varie proportionnellement à la température du ou des modules de stockage d'énergie électrique 20 ou du fond 241 avec lesquels il est en contact thermique pour rapprocher ou éloigner de l'échangeur de chaleur 22 sa deuxième extrémité 232.
La chaleur dissipée par le ou les modules de stockage d'énergie électrique en contact thermique, soit directement soit par l'intermédiaire du fond, avec un élément d'expansion agit sur celui-ci pour faire varier son volume, et en conséquence l'espace entre sa deuxième extrémité libre 232 et l'échangeur de chaleur 22, de manière à modifier la résistance thermique entre ce ou ces modules de stockage d'énergie électrique et l'échangeur de chaleur en fonction de la température du module de stockage d'énergie électrique correspondant.
L'épaisseur de cet espace varie inversement proportionnellement à la température du ou des module de stockage d'énergie électrique. En d'autre terme, plus la température du module est élevée, plus l'espace est réduit et plus la température est faible plus l'espace est important.
La résistance thermique de contact entre un module et l'échangeur de chaleur varie, celle-ci étant d'autant plus faible que la distance entre l'extrémité libre et l'échangeur de chaleur est faible.
Lorsqu'un même élément d'expansion est en contact thermique avec plusieurs modules de stockage d'énergie électrique, son volume varie localement au niveau de chaque module en fonction de la température de celui-ci. Ainsi l'espace entre son extrémité libre et l'échangeur peut être différent d'un module à l'autre si les modules ont des températures différentes.
Le matériau possédant un coefficient d'expansion thermique linéique est par exemple un matériau plastique appartenant préférentiellement au groupe comprenant notamment le polypropylène, le Nylon ou le Téflon®, ces plastiques étant préférentiellement chargés de microparticules conductrices telles que par exemple des oxydes de zinc, oxydes d'aluminium ou oxydes de silicium, afin d'augmenter la conductivité thermique dudit plastique.
Ce matériau est thermiquement conducteur. Sa conductivité thermique sera préférentiellement supérieure à 0.5 W/m.K. Il possède un coefficient d'expansion thermique linéique préférentiellement compris entre 10_6/°C et 10_3/°C, encore plus préférentiellement supérieur à 10_4/°C pour améliorer l'efficacité.
Ce matériau sera choisi notamment est fonction :
de la taille de la surface à refroidir ;
de la puissance thermique maximale à dissiper ; de la conductivité thermique dudit matériau.
Son coefficient d'expansion sera adapté aux différences de température du module « froid » (sans dissipation de puissance) et « chaud » (avec dissipation de puissance).
La distance séparant l'extrémité libre 232 d'un élément d'expansion 23 et l'échangeur de chaleur 22 est préférentiellement comprise entre 0,1 et 0,4 millimètres lorsque le module de stockage d'énergie électrique au contact de celui-ci est au repos. On dit d'un module de stockage d'énergie électrique qu'il est au repos lorsqu'il n'est pas sollicité.
Lorsqu'un module n'est pas sollicité, sa température est la plus basse et la distance séparant son extrémité libre de l'échangeur de chaleur est maximale (cf. figure 2).
Lorsqu'un module est sollicité, il dissipe de la puissance thermique et sa température augmente. Il transmet cette chaleur à l'élément d'expansion avec lequel il est en contact thermique soit directement soit par l'intermédiaire du fond. Celui-ci se dilate linéairement (son volume augmente) en fonction de la température du module de sorte que son extrémité libre se rapproche de l'échangeur de chaleur, l'espace d'air entre l'extrémité libre et l'échangeur diminuant (cf. figure 3). La résistance thermique de contact entre le module et l'échangeur de chaleur diminue en conséquence. Un meilleur transfert de chaleur du module vers l'échangeur est alors obtenu. La résistance thermique de contact est minimale lorsque l'élément d'expansion vient au contact de l'échangeur. Un point d'équilibre est atteint lorsque la température du module est stabilisée.
Inversement, lorsque la sollicitation du module diminue, sa température diminue et l'élément d'expansion de rétracte (son volume diminue) de sorte que la distance entre son extrémité libre et l'échangeur augmente. La résistance thermique de contact augmente et les échanges de chaleur entre le module et l'échangeur de chaleur diminuent, ce qui limite le refroidissement du module.
L'invention permet ainsi de faire varier la résistance thermique de contact entre un module de stockage d'énergie et l'échangeur de chaleur en fonction de la température du module pour adapter au besoin le niveau de refroidissement en exploitant directement la température du module sans équipement de régulation électronique.
Lorsque plusieurs modules de stockage d'énergie électrique sont mis en œuvre, l'invention permet :
en mode statique, c'est-à-dire en régime stabilisé, d'homogénéiser la résistance thermique de contact des différents modules de façon que le niveau d'échange thermique entre chaque module et l'échangeur soit identique garantissant ainsi que les modules ont une même température de fonctionnement, et en mode dynamique, c'est-à-dire en régime de sollicitation variable des modules, d'adapter la résistance thermique de contact de chaque module avec l'échangeur en fonction de sa température.
Sur un même module, le gap d'air peut être variable suivant la position sous le module suivant la planéité des composants et les jeux d'assemblage. L'invention permet de palier à ces défauts.
Le gap d'air entre l'extrémité libre d'un élément d'expansion et l'échangeur est dimensionné pour obtenir l'effet maximal suivant le matériau d'expansion choisi. On peut par exemple pour un matériau possédant une conductivité thermique de 1 W/m.K et un coefficient d'expansion thermique linéique de 2.10-4 /°C avoir un gap d'air nominal de 0.2 mm. Pour un profil de puissance en régime dynamique d'un module, ce module étant utilisé comme décrit dans ce mode de réalisation, on peut ainsi avoir une température de module de l'ordre de 0.7°C plus froide en pic de puissance qu'avec un même module utilisé classiquement avec une résistance thermique de contact invariable. En stationnaire la température du module peut être inférieure de 0.4°C par rapport à un module avec résistance thermique de contact fixe.
6.2. Matériau à mémoire de forme
On présente en relation avec les figures 4 à 6 un deuxième mode de réalisation dans lequel le ou les éléments d'expansion sont réalisés dans un matériau à mémoire de forme thermiquement conducteur.
Seules les principales différences entre ce deuxième mode de réalisation et le premier sont décrites ci-après. Ces différences tiennent essentiellement à la matière dont se compose l'élément d'expansion.
La première extrémité 231 de chaque élément d'expansion 23 est en contact thermique permanent avec un ou plusieurs modules de stockage d'énergie électrique 20, ou le fond 241 du boîtier 24, sa deuxième extrémité 232 étant libre de contrainte en regard de l'échangeur 22.
Le matériau à mémoire de forme thermiquement conducteur possède une température critique TcritiqUe :
au-dessus de laquelle l'extrémité libre 232 est proche de l'échangeur de chaleur 22, et en dessous de laquelle l'extrémité libre 232 est plus éloignée de l'échangeur de chaleur 22.
De manière préférentielle, le matériau à mémoire de forme sera tel que : au-dessus de la température critique, la deuxième extrémité libre 232 est en contact thermique au moins en partie avec l'échangeur de chaleur 22, et en dessous de la température critique, la deuxième extrémité libre 232 n'est pas en contact thermique avec l'échangeur de chaleur 22.
La température critique est préférentiellement inférieure à la température maximale admissible du module de stockage d'énergie électrique 20.
Le matériau à mémoire de forme appartient au groupe comprenant notamment les alliages cuivre-aluminium, cuivre-zinc ou nickel-titane, ces matériaux présentant outre leurs aptitudes de mémoire de forme de bonnes conductivités thermiques.
Préférentiellement, le matériau à mémoire de forme est thermiquement conducteur (conductivité thermique >1 W/m.K) et possède avantageusement une faible inertie thermique (<3.10-6 J/K.m3). Sa température critique doit être fonction de la puissance à dissiper par le module, suivant le profil de mission de celui-ci, c'est-à-dire la variation de la puissance demandée au module au cours de sa vie : principalement charge, charge rapide, décharge. La température critique doit être choisie de telle façon qu'un système oscillant n'apparaisse que dans une plage restreinte de la vie du module (typiquement <20%). Afin de limiter les variations de température lors de l'utilisation des modules, notamment en régime stationnaire, il est nécessaire de choisir un matériau dont la température de transition est inférieure à la température maximum souhaitée du module, et supérieure à celle du fluide caloporteur circulant dans l'échangeur. Cependant dans certaines conditions climatiques ou d'usage du véhicule, la dernière condition fait que la différence de température entre le fluide caloporteur et le module est telle que le température vue par le matériau à mémoire de forme n'est pas stable et passe successivement de part et d'autre de sa température de transition. Suivant l'inertie du système, il peut arriver que ces variations cycliques soient « rapides » (de l'ordre de la minute), ce qui provoque également ces variations sur la température du module. Or on sait que la stabilité thermique des modules est un critère important sur leur durée de vie. Il faut donc éviter dans la mesure du possible d'arriver à ce cas-ci, typiquement dans moins de 20% de la durée de vie du module (et donc du véhicule).
Lorsque le module 20 est au repos, sa température étant la plus froide, la température de l'élément d'expansion 23 est inférieure à sa température critique si bien que l'espace entre son extrémité libre 232 et l'échangeur de chaleur 22 est maximale (cf. figure 4). La résistance thermique de contact est alors maximale ce qui limite les échanges thermiques entre l'échangeur et le module.
Dès lors que le module est sollicité et commence à dissiper de la puissance, sa température augmente. Il réchauffe l'élément d'expansion jusqu'à ce qu'il atteigne sa température critique (cf. figure 5).
Une fois la température critique passée, l'élément d'expansion se rapproche ou entre en contact au moins partiellement avec l'échangeur, diminuant de manière substantielle la résistance thermique de contact entre le module et l'échangeur (cf. figure 6). La température du module diminue alors, jusqu'à :
atteindre un équilibre avec une température de module supérieure à la température critique : l'élément d'expansion reste alors en contact thermique au moins partiel avec l'échangeur ;
ce que la température du module descende en dessous de la température critique : l'élément d'expansion cesse alors d'être en contact thermique avec l'échangeur.
Dans ce cas, le système oscille et la température du module varie lentement entre deux valeurs de température.
Le choix du matériau à mémoire de forme se fera notamment en fonction :
de sa température critique, de sa conductivité thermique, de son inertie thermique suivant le volume de matériau utilisé.
La température critique sera adaptée aux niveaux de température du module « froid » (sans dissipation de puissance) et « chaud » (avec dissipation de puissance).
6.3. Matériau à changement de phase
On présente en relation avec les figures 7 à 9 un troisième mode de réalisation dans lequel le ou les éléments d'expansion sont réalisés dans un matériau à changement de phase thermiquement conducteur.
Seules les principales différences entre ce troisième mode de réalisation et les précédents sont décrites ci-après. Ces différences tiennent essentiellement à la matière dont se compose l'élément d'expansion.
Le volume spécifique d'un matériau à changement de phase varie plus ou moins brusquement lorsqu'il atteint sa température de changement de phase.
Le matériau à changement de phase appartient au groupe comprenant notamment les paraffines, les hydrates de sels ou les polyuréthanes, ces matériaux étant préférentiellement chargés de microparticules conductrices telles que des oxydes de zinc, oxydes d'aluminium ou oxydes de silicium, afin d'augmenter la conductivité thermique dudit plastique.
La première extrémité 231 de chaque élément d'expansion 23 est en contact thermique permanent avec un ou plusieurs modules de stockage d'énergie électrique 20, ou le fond 241 du boîtier 24, sa deuxième extrémité 232 étant libre de contrainte en regard de l'échangeur 22.
Le matériau à changement de phase possède une température de changement de phase au-dessus de laquelle :
1- son volume augmente brusquement
2- son volume varie linéairement mais avec une pente différente qu'au dessous de sa température de changement de phase en fonction de la température du ou des modules de stockage d'énergie électrique avec le ou lesquels il est en contact thermique, ces deux effets se combinant pour rapprocher ou éloigner l'extrémité libre 232 de l'échangeur de chaleur 22 afin de réduire au d'augmenter l'espace les séparant et la résistance thermique de contact entre le ou les modules avec lesquels il est en contact thermique et l'échangeur de chaleur.
Le ou les éléments d'expansion pourront être constitués de matériau à changement de phase ou d'une matrice contenant du matériau à changement de phase.
Lorsque le module 20 avec lequel est en contact thermique un élément d'expansion n'est pas sollicité et donc froid (sans dissipation de puissance du module), l'élément d'expansion possède un certain volume, laissant un certain gap d'air entre sa deuxième extrémité libre et l'échangeur (cf. figure 7).
Lorsque le module est sollicité et dissipe de l'énergie, sa température augmente. Il réchauffe alors l'élément d'expansion (cf. figure 8).
Lorsque celui-ci atteint sa température de changement de phase, deux phénomènes se produisent :
l'élément d'expansion emmagasine de l'énergie thermique, et l'élément d'expansion voit son volume spécifique augmenter, celui-ci se dilatant pour rapprocher son extrémité libre de l'échangeur et ainsi faire diminuer la résistance thermique de contact avec l'échangeur, sans nécessairement venir en contact avec l'échangeur (il peut subsister le gap d'air) (cf. figure 8).
Une fois la résistance thermique suffisamment abaissée, le transfert d'énergie du module vers l'échangeur se fait plus aisément et la température du module a tendance à s'abaisser. Cependant du fait que l'élément d'expansion a stocké de l'énergie, cette diminution de température est lissée dans le temps par cet effet « tampon ». Contrairement au second mode de réalisation et dans une moindre mesure au premier mode de réalisation, le système selon ce troisième mode de réalisation aura tendance à se stabiliser plus facilement.
Lorsque la température de l'élément d'expansion diminue tout en restant supérieure à la température de changement de phase, son volume diminue de sorte que son extrémité libre s'éloigne de l'échangeur pour faire augmenter la résistance thermique de contact.
Le choix du matériau à changement de phase se fera notamment en fonction :
de la taille de la surface à refroidir de la puissance thermique maximale à dissiper du niveau de température maximum admissible au niveau du module
La température de changement de phase sera adaptée aux niveaux de température du module « froid » (sans dissipation de puissance) et « chaud » (avec dissipation de puissance).
Ces paramètres vont permettre de choisir un matériau à changement de phase avec une température de changement de phase adaptée, et avec une enthalpie de changement de phase suffisante pour permettre à la fois une réactivité aux changements de puissance en dynamique et assurer une stabilité du système.
6.4. Eléments piézoélectriques
On présente en relation avec les figures 10 à 16 un troisième mode de réalisation dans lequel le ou les éléments d'expansion comprennent des éléments piézoélectriques.
Seules les principales différences entre ce quatrième mode de réalisation et les précédents sont décrites ci-après. Ces différences tiennent essentiellement à la structure de l'élément d'expansion.
Le système comprend au moins un module Peletier 100 isolant thermiquement (conductivité thermique préférentiellement <3W/m.K).
Chaque module Peletier 100 comprend une pluralité d'éléments thermoélectriques 101, alternativement des éléments dopés P et N tels que des alliages de tellure de bismuth ou des alliages de tellure de plomb, reliés entre eux en série entre deux plaques isolantes 1021; 1022, par exemple en céramique, pour former le module Peletier 100.
Chaque module Peletier 100 comprend une première face, en l'occurrence la plaque 102i, dite face chaude, en contact thermique avec un module de stockage d'énergie électrique 20 ou le fond 241 du boîtier 24, et une deuxième face, en l'occurrence la plaque 1022, dite face froide, en contact thermique avec l'échangeur de chaleur 22.
Chaque module Peletier 100 délivre une différence de potentiel électrique proportionnelle à la différence de température entre ses faces chaude 10?! et froide 1022. Cette différence de potentiel électrique est d'autant plus grande que la différence de température entre les deux faces est élevée.
Le ou les modules Peletier 100 occupent préférentiellement une surface inférieure à 10% de la surface de la face du module 20 avec lequel ils sont en contact.
Le reste de cette surface accueille des éléments piézoélectriques 103 possédant la propriété de se déformer sous l'action d'une différence de potentiel électrique appliquée à leurs bornes. Les éléments piézoélectriques sont thermiquement conducteurs (conductivité thermique préférentiellement >15 W/m.K).
Chaque élément piézoélectrique 103 a une première extrémité 103i en contact thermique permanant avec l'échangeur 22 et une deuxième extrémité 1032 libre essentiellement en regard du module 20 ou du fond 241 du boîtier 24.
La variation de différence de potentiel électrique aux bornes d'un élément piézoélectrique 103 permet de le déformer suffisamment pour qu'il réalise un pont thermique entre l'échangeur 22 et le module 20 ou le fond 241, la différence de potentiel électrique étant dimensionnée en lien avec le module Peltier 100, et l'élément piézoélectrique possédant une hystérésis suffisant pour stabiliser le système.
A titre d'exemple, en référence à la figure 16, qui illustre le pourcentage de déformation du matériau piézoélectrique en fonction de sa tension d'alimentation, cette figure étant uniquement dédiée à l'explication (les transitions dans la réalité ne sont pas si brutales et les valeurs ne sont pas réelles), le principe est celui-ci :
Lorsque la tension U aux bornes du matériau piézoélectrique est supérieure à U2, le matériau se déforme et réalise un pont thermique.
Lorsque la tension U est inférieure à Ul, le matériau est à l'état de repos et il n'y a pas de pont thermique.
Lorsque la tension U est entre Ul et U2, le matériau est déformé si précédemment la tension était supérieure à U2.
Lorsque la tension est entre Ul et U2, le matériau est à l'état de repos si précédemment la tension était inférieure à Ul.
Le but est d'avoir une différence entre Ul et U2 suffisamment grande pour éviter que le matériau ne cesse de passer d'un état déformé à un état de repos. Ces valeurs de Ul et U2 sont liées aux valeurs de tensions que peut délivrer le ou les modules Peltier (ceux-ci doivent pouvoir atteindre la valeur de U2 et au-delà).
Les éléments piézoélectriques 103 se déforment dans l'espace E entre le module 20 et l'échangeur 22 en fonction de la différence de potentiel électrique délivrée par le module Peletier 100 entre au moins deux positions extrêmes :
une position totalement déployée dans laquelle la deuxième extrémité 1032 des éléments piézoélectriques 103 est proche ou en contact thermique avec le module 20 ou le fond 241 ;
une position totalement rétractée, prise lorsque le module Peletier 100 ne délivre pas de différence de potentielle électrique, dans laquelle la deuxième extrémité 1032 des éléments piézoélectriques 103 est plus éloignée du module de stockage d'énergie électrique 20 ou du fond.
Le principe de fonctionnement est le suivant.
Dans un premier temps (cf. figure 13), le module de stockage d'énergie électrique 20 n'est pas sollicité et ne dissipe pas de puissance. La face chaude 102! et la face froide 1022 du module Peltier 100 possèdent une température identique ou très proche. Il n'existe pas de différence de potentiel électrique aux bornes du module Peltier 100. Les éléments piézoélectriques 103 sont en contact thermique uniquement avec l'échangeur 22 et un gap d'air subsiste entre eux et le module de stockage d'énergie électrique 20 ou le fond.
Dans un second temps (cf. figure 14), le module de stockage d'énergie électrique 20 est sollicité et dissipe de la chaleur. Du fait que les éléments piézoélectriques 103 ne sont pas en contact thermique avec le module de stockage d'énergie électrique 20 ou le fond 241, il y a élévation de la température du module de stockage d'énergie électrique 20, et donc élévation de la température de la face chaude 102i du module Peltier 100, la face froide 1022 étant en permanence refroidie par l'échangeur 22. Une différence de potentiel électrique apparaît aux bornes du module Peltier 100, cette différence de potentiel électrique étant transmise aux éléments piézoélectriques 103 qui commencent à se déformer.
Plus la température du module de stockage d'énergie électrique 20 et donc de la face chaude 102i du module Peltier 100 augmente, plus la différence de potentiel électrique augmente et plus les éléments piézoélectriques 103 se déforment pour que leur extrémité libre 1032 se rapproche du module.
A partir d'un certain seuil de différence de potentiel électrique (cf. figure 15), les éléments piézoélectriques 103 sont suffisamment déformés pour que leur extrémité libre 1032 se trouve en contact thermique avec le module de stockage d'énergie électrique 20 ou le fond 241, créant ainsi un pont thermique franc. Ce pont thermique permet de drainer les calories provenant du module de stockage d'énergie électrique 20 et contribue ainsi à diminuer la température du module de stockage d'énergie électrique 20.
La température de la face chaude 102! du module Peltier 100 diminue, diminuant ainsi la différence de potentiel électrique à ses bornes. Les éléments piézoélectriques 103 ont alors tendance à se rétracter plus lentement qu'ils ne s'étaient allongés du fait de leur hystérésis.
Un point d'équilibre se créé alors, permettant de limiter en boucle fermée la température du module 20 sans jouer sur le débit ou la température du liquide de refroidissement circulant dans l'échangeur.
Dans une variante, les éléments piézoélectriques pourront comprendre une face en contact thermique permanent avec le module ou le fond du boîtier et une extrémité libre susceptible de se rapprocher et de s'éloigner de l'échangeur.
Préférentiellement, un système de ce type comprend au moins un module Peletier par module de stockage d'énergie électrique. Ainsi, un système de régulation thermique d'une batterie comprendra au moins autant de modules Peletier que de modules de stockage d'énergie. Toutefois, un tel système de régulation pourra comprendre moins de modules Peletier que de modules de stockage d'énergie avec un niveau d'efficacité plus faible.
6.5. Variantes
De façon générale, l'invention consiste à faire varier la résistance thermique de contact entre un module et un échangeur de chaleur en fonction de la température du module. Le système comprend donc des moyens de modification de la résistance thermique de contact entre le ou les modules et l'échangeur de chaleur en fonction de la température du ou des modules. Ces moyens pourront comprendre des moyens de modification de l'espace entre le ou les modules et l'échangeur tels que le ou les éléments d'expansion.
La température du ou des modules peut être exploitée directement, c'est-à-dire sans apport d'énergie extérieure, pour faire varier cette résistance thermique de contact. L'invention concerne également un procédé de régulation thermique d'au moins un module de stockage d'énergie électrique au moyen d'un échangeur de chaleur (22), ledit procédé comprenant :
une étape de 30 mise en circulation d'un fluide caloporteur dans ledit échangeur, et une étape 31 de modification de la résistance thermique entre ledit module et ledit échangeur en fonction de la température dudit module.
L'étape 31 de modification de la résistance thermique pourra comprendre une étape 310 de modification de l'espace entre ladite deuxième extrémité libre de l'élément d'expansion (232) et ledit échangeur de chaleur (22) ou ledit module de stockage d'énergie électrique (20) en fonction de la température dudit module.
La température du ou des modules pourra être exploitée directement au cours de l'étape de modification pour faire varier la résistance thermique de contact, le cas échéant cet espace.
L'invention a été décrite en relation avec le refroidissement, ou le réchauffement, d'au moins un module de stockage d'énergie électrique, en particulier dans le secteur de l'automobile. Toutefois, de manière plus générale, l'invention peut être mise en œuvre dans le secteur du transport, notamment le domaine des trains, de l'aviation, des navires... Elle peut encore être mise en œuvre dans le domaine du bâtiment (au travers du stockage d'énergie à domicile pour les particuliers, ou encore le stockage d'énergie pour les bâtiments commerciaux ou industriels). Elle peut également être mise en œuvre pour assurer le refroidissement ou le réchauffage d'autres types d'éléments que des modules de stockage d'énergie électrique.

Claims (15)

1. Système de régulation thermique d'au moins un module de stockage d'énergie électrique (20), ledit système comprenant au moins :
un module de stockage d'énergie électrique (20) ;
un échangeur de chaleur (22) ;
caractérisé en ce qu'il comprend au moins un élément expansible (23, 103) conducteur thermiquement disposé entre ledit module de stockage d'énergie électrique (20) et ledit échangeur de chaleur (22) et comprenant une première extrémité (231, 103i) en contact thermique permanent avec ledit module de stockage d'énergie électrique (20) ou avec ledit échangeur de chaleur (22), et une deuxième extrémité libre (232, 1032) en regard dudit échangeur ou dudit module, l'espace entre ladite deuxième extrémité libre et ledit échangeur de chaleur ou ledit module de stockage d'énergie électrique variant en fonction de la température dudit module.
2. Système selon la revendication 1 dans lequel la chaleur dissipée par ledit un module de stockage d'énergie électrique (20) agissant sur ledit élément expansible (23) pour faire varier l'espace entre ladite deuxième extrémité libre (232) et ledit échangeur de chaleur (22) ou ledit module de stockage d'énergie électrique (20) de manière à modifier la résistance thermique entre ledit module de stockage d'énergie électrique (20) et ledit échangeur de chaleur (22) en fonction de la température dudit module de stockage d'énergie électrique (20).
3. Système selon la revendication 1 ou 2 dans lequel l'épaisseur dudit espace varie inversement proportionnellement à la température dudit module de stockage d'énergie électrique (20).
4. Système selon l'une quelconque des revendication 1 à 3 dans lequel ladite première extrémité (231) est en contact thermique permanent avec ledit module de stockage d'énergie électrique (20), ledit élément expansible (23) étant réalisé dans un matériau thermiquement conducteur possédant un coefficient d'expansion thermique linéique en fonction de la température dudit module de stockage d'énergie électrique (20), le volume de celui-ci variant proportionnellement à la température dudit module de stockage d'énergie électrique (20) pour rapprocher ou éloigner dudit échangeur de chaleur (22) ladite deuxième extrémité (232) dudit élément expansible (23) afin de faire varier ladite résistance thermique entre ledit module (20) et ledit échangeur de chaleur (22).
5 5. Système selon la revendication 4 dans lequel ledit matériau possédant un coefficient d'expansion thermique linéique est en plastique préférentiellement chargés de microparticules conductrices.
6. Système selon la revendication 5 ou 5 dans lequel ledit coefficient 10 d'expansion thermique linéique est compris entre 10_6/°C et 10_3/°C, préférentiellement supérieur à 10_4/°C.
7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel ladite première extrémité (231) est en contact thermique permanent avec ledit module
15 de stockage d'énergie électrique (20), ledit élément expansible (23) étant réalisé dans un matériau à mémoire de forme thermiquement conducteur possédant une température critique :
au-dessus de laquelle ladite extrémité libre (232) est proche dudit échangeur de chaleur (22), et
20 - en dessous de laquelle ladite extrémité libre (232) est plus éloignée dudit échangeur de chaleur (22).
8. Système selon la revendication 7 dans lequel :
au-dessus de ladite température critique, ladite deuxième extrémité 25 libre (232) est en contact thermique au moins en partie avec ledit échangeur de chaleur (22), et en dessous de ladite température critique, ladite deuxième extrémité libre (232) n'est pas en contact thermique avec ledit échangeur de chaleur (22).
30
9. Système selon la revendication 7 ou 8 dans lequel ladite température critique est inférieure à la température maximale admissible dudit module de stockage d'énergie électrique (20).
10. Système selon l'une quelconque des revendications 7 à 9 dans lequel ledit matériau à mémoire de forme appartient au groupe comprenant les alliages cuivre-aluminium, cuivre-zinc ou nickel-titane.
11. Système selon la revendication 1 ou 2 dans lequel ladite première extrémité (231) est en contact thermique permanent avec ledit module de stockage d'énergie électrique (20), ledit élément expansible (23) étant réalisé dans un matériau à changement de phase thermiquement conducteur possédant une température de changement de phase au-dessus de laquelle son volume varie linéairement en fonction de la température dudit module de stockage d'énergie électrique (20) pour rapprocher ou éloigner ladite extrémité libre (232) dudit échangeur de chaleur (22) afin de faire varier ladite résistance thermique entre ledit module (20) et ledit échangeur de chaleur (22).
12. Système selon la revendication 11 dans lequel ledit matériau à changement de phase appartient au groupe comprenant les paraffines, les hydrates de sels ou les polyuréthanes, préférentiellement chargés de microparticules conductrices.
13. Système selon la revendication 1 ou 2 dans lequel ledit au moins un élément expansible (23) comprend une pluralité d'éléments piézoélectriques (103) ayant une première extrémité (103J en contact thermique permanant avec ledit module de stockage d'énergie électrique (20) ou avec ledit échangeur de chaleur (22) et une deuxième extrémité libre (1032), ledit système comprenant au moins un module Peletier (100) comprenant une première face (102i) en contact thermique avec ledit module de stockage d'énergie électrique (20) et une deuxième face (1022) en contact thermique avec ledit échangeur de chaleur (22), ledit module Peletier (100) délivrant une différence de potentiel électrique proportionnelle à la différence de température entre lesdites première (102^ et deuxième (1022) faces, lesdits éléments piézoélectriques (103) étant reliés électriquement audit module Peletier (100) et se déformant en fonction de ladite différence de potentiel électrique entre au moins deux positions extrêmes :
une position totalement déployée dans laquelle ladite deuxième extrémité (1032) desdits éléments piézoélectriques (100) est proche ou en contact thermique avec ledit échangeur de chaleur (22) ou avec ledit module de stockage d'énergie électrique (20) ;
une position totalement rétractée, prise lorsque ledit module Peletier (100) ne délivre pas de différence de potentielle électrique, dans laquelle ladite
5 deuxième extrémité (1032) desdits éléments piézoélectriques (103) est plus éloignée dudit échangeur de chaleur (22) ou dudit au moins un module de stockage d'énergie électrique (20).
14. Système selon la revendication 13 dans lequel ledit au moins un
10 module de Peletier (100) est thermiquement isolant.
15. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 dans lequel ledit élément d'expansion (23) se trouve dans un espace E clôt et étanche entre ledit module (20) et ledit échangeur (22).
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