FR3086834A1 - COMPARTMENT FOR ELECTRIC POWER STORAGE MODULE FOR MOTOR VEHICLE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un compartiment (12) pour module de stockage d'énergie électrique (14) pour véhicule automobile comportant : - une paroi de fond (26) présentant une face interne (262) configurée pour délimiter au moins en partie un logement (20) apte à recevoir le module de stockage d'énergie électrique ; - un canal de circulation (50) d'un fluide caloporteur configuré pour qu'une extrémité du canal de circulation débouche sur la face interne (262) au travers d'au moins un orifice (65) ; - un échangeur thermique (60) destiné à être en contact thermique avec le module de stockage électrique, comprenant au moins un élément de connexion fluidique (1,100) avec le canal de circulation ; l'élément de connexion fluidique (1,100) comprenant : - un manchon (11) destiné à être inséré dans ledit orifice (65), et - un joint d'étanchéité (64) entourant ledit manchon (11) de sorte à assurer l'étanchéité entre le manchon et l'orifice.The invention relates to a compartment (12) for an electrical energy storage module (14) for a motor vehicle comprising: - a bottom wall (26) having an internal face (262) configured to delimit at least partially a housing ( 20) able to receive the electrical energy storage module; - A circulation channel (50) of a heat transfer fluid configured so that one end of the circulation channel opens onto the internal face (262) through at least one orifice (65); - a heat exchanger (60) intended to be in thermal contact with the electrical storage module, comprising at least one element for fluid connection (1,100) with the circulation channel; the fluid connection element (1,100) comprising: - a sleeve (11) intended to be inserted into said orifice (65), and - a seal (64) surrounding said sleeve (11) so as to ensure the sealing between the sleeve and the orifice.
Description
Compartiment pour module de stockage d’énergie électrique pour véhicule automobileCompartment for an electrical energy storage module for a motor vehicle
L'invention concerne un boîtier pour module de stockage d’énergie électrique pour véhicule automobile. L’invention se rapporte également à un compartiment pour module de stockage d’énergie électrique pour véhicule automobile.The invention relates to a housing for an electrical energy storage module for a motor vehicle. The invention also relates to a compartment for an electrical energy storage module for a motor vehicle.
Dans le domaine automobile, il est connu de mettre en œuvre des batteries électriques sous forme de modules de stockage d’énergie électrique. Chaque module peut comporter une pluralité de cellules de stockage d’énergie électrique reçues dans un boîtier. Il est ainsi plus aisé de combiner les batteries électriques pour obtenir une capacité de charge souhaitée. H est également plus aisé, de la sorte, de monter la batterie sur le véhicule automobile, les cellules de stockage étant protégées par le boîtier.In the automotive field, it is known to use electric batteries in the form of electrical energy storage modules. Each module can include a plurality of electrical energy storage cells received in a housing. It is thus easier to combine electric batteries to obtain a desired charging capacity. It is also easier, in this way, to mount the battery on the motor vehicle, the storage cells being protected by the housing.
Les batteries mises en œuvre ont idéalement besoin de fonctionner à des températures entre 20° C et 40° C, en particulier les batteries à haute densité de stockage, du type par exemple Li-ion ou Li-polymère. Une température trop basse impacte l'autonomie et une température trop élevée impacte la durée de vie des batteries. Il est donc nécessaire de réguler au mieux la température des batteries.The batteries used ideally need to operate at temperatures between 20 ° C and 40 ° C, in particular high density storage batteries, for example of the Li-ion or Li-polymer type. Too low a temperature affects the autonomy and a too high temperature affects the lifespan of the batteries. It is therefore necessary to regulate the temperature of the batteries as well as possible.
La demande US 2011/0206967 A décrit un exemple de telle batterie. Dans cette demande, les cellules sont stockées dans des containers ayant des logements de réception des cellules. Une paroi des containers, destinées à être en contact avec une paroi d’un container voisin présente des renfoncements formant une partie de conduit de circulation d’un fluide caloporteur.Application US 2011/0206967 A describes an example of such a battery. In this request, the cells are stored in containers having receptacles for receiving the cells. A wall of the containers, intended to be in contact with a wall of a neighboring container has recesses forming a part of the circulation conduit for a heat transfer fluid.
De nombreuses conceptions différentes de boîtier existent dans l'état de la technique dans lesquelles la connexion entre le circuit de fluide caloporteur et des plaques de refroidissement par durites disposées à l'intérieur du pack batterie, sur lesquelles reposent les modules regroupant les cellules ou éléments de la batterie est assurée par des durites.Many different housing designs exist in the state of the art in which the connection between the coolant circuit and hose cooling plates arranged inside the battery pack, on which the modules grouping the cells or elements rest of the battery is provided by hoses.
Le but de l’invention est de proposer un boîtier pour module de stockage d’énergie électrique pour véhicule automobile dont l’architecture est améliorée et simplifiée, permettant notamment de se passer de l’utilisation de durite de raccordement.The object of the invention is to provide a housing for an electrical energy storage module for a motor vehicle, the architecture of which is improved and simplified, making it possible in particular to dispense with the use of connection hose.
L’invention a ainsi pour objet un compartiment pour module de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, ce compartiment étant agencé pour recevoir au moins un module de stockage d'énergie électrique et comportant au moins : une paroi de fond comportant de préférence un matériau composite, ladite paroi de fond présentant une face interne et une face externe, la face interne étant configurée pour délimiter au moins en partie un logement apte à recevoir l’au moins un module de stockage d’énergie électrique ;The subject of the invention is therefore a compartment for an electric energy storage module for a motor vehicle, this compartment being arranged to receive at least one electric energy storage module and comprising at least: a bottom wall preferably comprising a composite material, said bottom wall having an internal face and an external face, the internal face being configured to delimit at least in part a housing capable of receiving the at least one electrical energy storage module;
un canal de circulation d’un fluide caloporteur, ce canal de circulation étant au moins partiellement formé au sein de la paroi de fond ou sur la paroi de fond, ce canal de circulation étant configuré pour qu’au moins une extrémité du canal de circulation débouche sur la face interne (au travers d’au moins un orifice ;a circulation channel for a heat-transfer fluid, this circulation channel being at least partially formed within the bottom wall or on the bottom wall, this circulation channel being configured so that at least one end of the circulation channel opens onto the internal face (through at least one orifice;
un échangeur thermique destiné à être en contact thermique avec l’au moins un module de stockage électrique, ledit échangeur thermique étant apte à être traversé par le fluide caloporteur et comprenant au moins un élément de connexion fluidique avec le canal de circulation permettant au fluide caloporteur de circuler entre l’échangeur thermique et le canal de circulation ;a heat exchanger intended to be in thermal contact with the at least one electrical storage module, said heat exchanger being capable of being traversed by the heat transfer fluid and comprising at least one element for fluid connection with the circulation channel allowing the heat transfer fluid to circulate between the heat exchanger and the circulation channel;
l’élément de connexion fluidique comprenant :the fluid connection element comprising:
un manchon destiné à être inséré au travers dudit orifice, et un joint d’étanchéité entourant ledit manchon de sorte à assurer une coopération étanche entre le manchon et l’extrémité du canal de circulation débouchant sur la face interne via l’ouverture lorsque le manchon est dans une position de montage insérée dans l’orifice.a sleeve intended to be inserted through said orifice, and a seal surrounding said sleeve so as to ensure leaktight cooperation between the sleeve and the end of the circulation channel opening onto the internal face via the opening when the sleeve is in a mounting position inserted into the hole.
On entend par échangeur thermique, un élément réalisé dans un matériau à haute conduction thermique, par exemple en aluminium, présentant un volume interne apte à la circulation de fluide caloporteur.The term “heat exchanger” is understood to mean an element made of a material with high thermal conduction, for example aluminum, having an internal volume suitable for the circulation of heat transfer fluid.
Ledit manchon est définit par une paroi externe et une paroi interne. La paroi interne définit un conduit. Ainsi, le conduit formé par le manchon permet la mise en connexion du volume interne de l’échangeur thermique avec le canal de circulation de fluide caloporteur. On entend par manchon une tubulure rigide, préférentiellement métallique.The sleeve is defined by an outer wall and an inner wall. The inner wall defines a conduit. Thus, the conduit formed by the sleeve allows the internal volume of the heat exchanger to be connected to the circulation channel for the heat transfer fluid. Sleeve means a rigid tube, preferably metallic.
Ainsi, en supprimant la connexion par durites, un compartiment selon l’invention présente une conception simplifiée et un gain en encombrement, permettant en outre une économie de coût et de temps à l’assemblage en limitant le nombre de composant d’un boîtier à batterie. De plus, l’invention présente également l’avantage d’avoir une zone de connexion fluidique limitée et donc une zone présentant un risque de fuite limitée.Thus, by eliminating the connection by hoses, a compartment according to the invention has a simplified design and a gain in bulk, further allowing savings in cost and time in assembly by limiting the number of components of a housing to drums. In addition, the invention also has the advantage of having a limited fluid connection area and therefore an area with a limited risk of leakage.
Avantageusement, la paroi de fond est isolante thermiquement.Advantageously, the bottom wall is thermally insulating.
La différence de conduction et isolation thermique des matériaux utilisés respectivement pour l’échangeur de chaleur et la paroi de fond du compartiment permet d’optimiser les performances de traitement thermique de l’échangeur de chaleur. L’échangeur thermique peut ainsi être utilisé pour chauffer ou refroidir un module de stockage d’énergie électrique.The difference in conduction and thermal insulation of the materials used respectively for the heat exchanger and the bottom wall of the compartment makes it possible to optimize the heat treatment performance of the heat exchanger. The heat exchanger can thus be used to heat or cool an electrical energy storage module.
L’étanchéité est assurée, après assemblage du compartiment, par compression du joint d’étanchéité entre la paroi externe du manchon et l’extrémité du canal de circulation, au niveau du bord de l’orifice. Le joint d’étanchéité est préférentiellement un joint torique ou un joint quadrilobe.The seal is ensured, after assembly of the compartment, by compression of the seal between the external wall of the sleeve and the end of the circulation channel, at the edge of the orifice. The seal is preferably an O-ring or a four-lobe seal.
L’échangeur thermique est en contact thermique avec la cellule. Ce qui signifie que dans certains modes de réalisation, l’échangeur thermique est directement en contact mécanique avec la cellule ou, dans d’autres modes de réalisation, indirectement par l’utilisation d’un intermédiaire présentant une bonne conduction thermique.The heat exchanger is in thermal contact with the cell. This means that in some embodiments, the heat exchanger is directly in mechanical contact with the cell or, in other embodiments, indirectly by the use of an intermediate having good thermal conduction.
Ainsi, l’échangeur thermique repose sur la face interne de la paroi de fond, les déplacements latéraux dudit échangeur sont limités par l’enfoncement, au travers de l’orifice de la paroi de fond, du manchon dans l’extrémité du canal de circulation. On entend par déplacement latéraux des déplacements dans le plan de la paroi de fond. L’élément de connexion étant exempt de moyen de liaison mécanique avant assemblage final, l’élément de connexion de l’échangeur thermique est apte à coulisser verticalement dans l’extrémité du canal débouchant par l’orifice de la paroi de fond. On entend par verticalement, un déplacement selon un axe orthogonal au plan définit par la paroi de fond.Thus, the heat exchanger rests on the internal face of the bottom wall, the lateral displacements of said exchanger are limited by the insertion, through the orifice of the bottom wall, of the sleeve into the end of the channel of circulation. Lateral displacement is understood to mean displacements in the plane of the bottom wall. The connection element being free of mechanical connection means before final assembly, the connection element of the heat exchanger is capable of sliding vertically in the end of the channel opening through the orifice of the bottom wall. By vertically is meant a displacement along an axis orthogonal to the plane defined by the bottom wall.
L’élément de connexion selon l’invention permet une connexion rapide et étanche de l’échangeur thermique avec le canal de circulation du compartiment.The connection element according to the invention allows a quick and sealed connection of the heat exchanger with the circulation channel of the compartment.
Ce compartiment forme avantageusement la partie inferieure d’un boîtier qui, avec un couvercle, reçoit des cellules de batterie.This compartment advantageously forms the lower part of a housing which, with a cover, receives battery cells.
Selon l’un des aspects de l’invention, une paroi latérale est raccordée à la paroi de fond, la paroi latérale délimitant aussi au moins en partie le logement apte à recevoir l’au moins un module de stockage d’énergie électrique. Selon un mode de réalisation possible, une paroi latérale est liée mécaniquement à la paroi de fond.Selon l’un des aspects de l’invention, le manchon est solidarisé de manière étanche à l’échangeur par brasage, soudure, sertissage, emboutissage ou déformation de matière.According to one aspect of the invention, a side wall is connected to the bottom wall, the side wall also at least partially defining the housing capable of receiving the at least one electrical energy storage module. According to one possible embodiment, a side wall is mechanically linked to the bottom wall. According to one aspect of the invention, the sleeve is secured in a sealed manner to the exchanger by soldering, welding, crimping, stamping or material deformation.
Selon l’un des aspects de l’invention, un élément de compression est placé entre l’échangeur thermique et la face interne de la paroi de fond. Avantageusement l’élément de compression est une mousse, un élément polymère ou un élément de compression comprenant un ressort à lame destiné à plaquer un élément isolant destiné à être en contact avec une face de l’échangeur. Cet élément de compression permet d’améliorer le contact entre l’échangeur thermique et un module de stockage d’énergie électrique.According to one aspect of the invention, a compression element is placed between the heat exchanger and the internal face of the bottom wall. Advantageously, the compression element is a foam, a polymer element or a compression element comprising a leaf spring intended to press an insulating element intended to be in contact with a face of the exchanger. This compression element improves the contact between the heat exchanger and an electrical energy storage module.
Selon l’un des aspects de l’invention, le compartiment comprend une pluralité d’échangeurs thermiques.According to one aspect of the invention, the compartment includes a plurality of heat exchangers.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’échangeur thermique ou chaque échangeur thermique comprend deux éléments de connexion fluidique, dont un élément de connexion fluidique d’entrée du fluide caloporteur dans le canal de circulation et un élément de connexion fluidique de sortie du fluide caloporteur du canal de circulation.According to one aspect of the invention, the heat exchanger or each heat exchanger comprises two fluid connection elements, including a fluid connection element for entering the heat transfer fluid into the circulation channel and a fluid connection element for outlet of the heat transfer fluid from the circulation channel.
Selon l’un des aspects de l’invention, le compartiment comprend en outre une structure de support du au moins un module de stockage d’énergie électrique. Avantageusement, la structure de support est agencée de façon à ce que le ou les modules de stockage d’énergie électrique y soient mécaniquement fixés, préférentiellement par vissage. Avantageusement encore, la structure de support est mécaniquement liée à la paroi de fond.According to one aspect of the invention, the compartment further comprises a support structure for the at least one electrical energy storage module. Advantageously, the support structure is arranged so that the electrical energy storage module (s) are mechanically fixed thereto, preferably by screwing. Advantageously also, the support structure is mechanically linked to the bottom wall.
Selon l’un des aspects de l’invention, le compartiment comprend en outre au moins un module, préférentiellement une pluralité de modules de stockage d’énergie électrique. Avantageusement le ou les modules sont en contact thermique par au moins une face avec un échangeur thermique. Avantageusement, un échangeur thermique est dédié à chaque module de stockage d’énergie électrique. Dans ce mode de réalisation, les modules sont fixés mécaniquement à la structure de support. Ainsi, la liaison mécanique entre l’échangeur et la paroi de fond est assurée uniquement par compression à la fixation des cellules à la structure de support et par la résistance mécanique du joint comprimé entre la paroi externe du manchon et le bord de l’orifice. Le ou les échangeurs sont ainsi pris « en sandwich » entre la paroi de fond et la ou les modules correspondantes.According to one aspect of the invention, the compartment further comprises at least one module, preferably a plurality of electrical energy storage modules. Advantageously, the module or modules are in thermal contact via at least one face with a heat exchanger. Advantageously, a heat exchanger is dedicated to each electrical energy storage module. In this embodiment, the modules are mechanically attached to the support structure. Thus, the mechanical connection between the exchanger and the bottom wall is ensured only by compression when the cells are fixed to the support structure and by the mechanical strength of the compressed seal between the external wall of the sleeve and the edge of the orifice. . The exchanger (s) are thus sandwiched between the bottom wall and the corresponding module (s).
Selon l’un des aspects de l’invention, le canal est un canal secondaire faisant la liaison entre un canal principal relié au circuit externe de fluide et l’échangeur de chaleur. Avantageusement, le canal principal dessert une pluralité de canaux secondaires. Dans ce mode de réalisation, chaque canal secondaire comprend un orifice en connexion fluidique avec un élément de connexion d’un échangeur thermique, et une zone de raccord avec le canal principal.According to one aspect of the invention, the channel is a secondary channel connecting a main channel connected to the external fluid circuit and the heat exchanger. Advantageously, the main channel serves a plurality of secondary channels. In this embodiment, each secondary channel comprises an orifice in fluid connection with a connection element of a heat exchanger, and a connection zone with the main channel.
Selon l’un des aspects de l’invention, le compartiment comporte un canal de distribution de fluide caloporteur, et un canal de collecte de fluide caloporteur, chaque canal communiquant avec un élément de connexion associé, pour respectivement permettre l’alimentation du au moins un échangeur thermique, préférentiellement plusieurs échangeurs thermiques par le canal de distribution de fluide caloporteur et l’évacuation de fluide caloporteur par le canal de collecte. Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi de fond comprend, au niveau du ou de chaque orifice, un renfort, préférentiellement métallique, surmoulé complémentaire du manchon du ou des éléments de connexion fluidique. Ce renfort forme une butée radiale pour améliorer la résistance de la zone de compression du joint d’étanchéité. Selon l’un des aspects de l’invention, le renfort surmoulé comprend une zone de réception destiné à recevoir au moins partiellement le joint d’étanchéité.According to one aspect of the invention, the compartment includes a heat transfer fluid distribution channel, and a heat transfer fluid collection channel, each channel communicating with an associated connection element, to respectively allow the supply of at least a heat exchanger, preferably several heat exchangers via the heat transfer fluid distribution channel and the evacuation of heat transfer fluid through the collection channel. According to one aspect of the invention, the bottom wall comprises, at the or each orifice, a reinforcement, preferably metallic, molded complementary to the sleeve of the fluid connection element (s). This reinforcement forms a radial stop to improve the resistance of the compression zone of the seal. According to one aspect of the invention, the overmolded reinforcement comprises a reception zone intended to at least partially receive the seal.
Selon l’un des aspects de l’invention, le ou chaque manchon comprend une gorge annulaire destinée à recevoir partiellement le joint de façon à limiter le déplacement du joint le long du manchon.According to one aspect of the invention, the or each sleeve comprises an annular groove intended to partially receive the seal so as to limit the displacement of the seal along the sleeve.
Avantageusement, le ou chaque manchon comprend en outre un deuxième joint, distinct du premier joint, préférentiellement le deuxième joint est reçu dans une deuxième gorge dudit ou desdits manchons.Advantageously, the or each sleeve further comprises a second seal, distinct from the first seal, preferably the second seal is received in a second groove of said one or more sleeves.
Selon un autre mode de réalisation, l’extrémité du canal de circulation débouchant sur la face interne via l’ouverture comprend un logement destiné à recevoir au moins partiellement le joint.According to another embodiment, the end of the circulation channel opening onto the internal face via the opening comprises a housing intended to receive the seal at least partially.
Selon l’un des aspects de l’invention un préférentiellement plusieurs moyens de pré-positionnement sont formés sur les bords délimitant le ou chaque échangeur thermique. Ainsi, le positionnement de l’échangeur est facilité sans risque de détériorer l’élément de connexion lors de l’assemblage du boîtier. Particulièrement, les moyens de pré-positionnement correspondent en des logements interagissant avec des plots ou déformation de la face interne de la paroi de fond.According to one aspect of the invention, preferably several pre-positioning means are formed on the edges delimiting the or each heat exchanger. Thus, the positioning of the exchanger is facilitated without risk of damaging the connection element during assembly of the housing. In particular, the pre-positioning means correspond to housings interacting with studs or deformation of the internal face of the bottom wall.
L’invention concerne également un procédé d’assemblage d’un compartiment pour module de stockage d’énergie électrique pour véhicule automobile, ce compartiment étant agencé pour recevoir au moins une cellule de stockage d'énergie électrique, comprenant au moins les étapes suivantes :The invention also relates to a method for assembling a compartment for an electric energy storage module for a motor vehicle, this compartment being arranged to receive at least one electric energy storage cell, comprising at least the following steps:
- pré-positionnement de l’au moins un échangeur thermique sur la paroi de fond en plaçant l’élément de connexion fluidique au regard de l’orifice de la paroi de fond,- pre-positioning of the at least one heat exchanger on the bottom wall by placing the fluid connection element facing the orifice of the bottom wall,
- positionnement du module de stockage d’énergie électrique sur l’échangeur thermique,- positioning of the electrical energy storage module on the heat exchanger,
- fixation mécanique, notamment par vissage ou encliquetage, du module de stockage d’énergie électrique sur un support de module de stockage d’énergie électrique, au cours de laquelle le manchon est inséré dans l’orifice.- mechanical fixing, in particular by screwing or snap-fastening, of the electrical energy storage module on a support of an electrical energy storage module, during which the sleeve is inserted into the orifice.
La compression du ou de chaque joint d’étanchéité est une compression radiale qui est effectuée lorsque le ou chaque manchon pénètre suffisamment dans le ou chaque orifice. Ceci est possible lors de la fixation, préférentiellement par vissage, des modules de stockage d’énergie électrique sur le support. La fixation, préférentiellement par vissage, permet de déplacer verticalement le ou chaque module à une distance déterminée de la paroi de fond. Avantageusement, la distance est déterminée de façon à ce que le joint d’étanchéité soit mis en compression entre la paroi extérieur du manchon et l’extrémité du canal de circulation débuchant sur la face interne de la paroi de fond au travers de l’orifice. En conséquence, le ou chaque échangeur thermique suit le même mouvement d’assemblage et permet d’amener le joint d’étanchéité en compression lorsque le manchon est dans une position de montage insérée dans l’orifice. Il n’y a donc aucun système de maintien ou connexion nécessaire de type encliquetage ou vissage.The compression of the or each seal is a radial compression which is carried out when the or each sleeve sufficiently penetrates into the or each orifice. This is possible during the fixing, preferably by screwing, of the modules for storing electrical energy on the support. The fixing, preferably by screwing, makes it possible to vertically move the or each module at a determined distance from the bottom wall. Advantageously, the distance is determined so that the seal is placed in compression between the outer wall of the sleeve and the end of the circulation channel opening onto the internal face of the bottom wall through the orifice. . Consequently, the or each heat exchanger follows the same assembly movement and makes it possible to bring the seal into compression when the sleeve is in a mounting position inserted into the orifice. There is therefore no necessary retention or connection system of the snap-on or screwing type.
En termes de mise en position, l’échangeur est pré-positionné par les manchons dans les orifices prévus dans la plaque de base (ou paroi de fond). C'est-à-dire que pour un échangeur comprenant un élément de connexion d’entrée et un élément de connexion de sortie, les manchons entrée/sortie se pré-positionnent dans la paroi de fond avant d’être placés en position finale par vissage des modules sur les supports.In terms of positioning, the exchanger is pre-positioned by the sleeves in the holes provided in the base plate (or bottom wall). In other words, for an exchanger comprising an inlet connection element and an outlet connection element, the inlet / outlet sleeves are pre-positioned in the bottom wall before being placed in the final position by screwing the modules onto the supports.
L’invention concerne également un boîtier pour module de stockage d’énergie électrique pour véhicule automobile, comprenant un compartiment tel que décrit précédemment, au moins un module de stockage d'énergie électrique, notamment une pluralité de modules de stockage électrique, reçu dans ce compartiment et un couvercle destiné à fermer le compartiment et ainsi protéger et isoler les modules de stockage d’énergie électrique.The invention also relates to a housing for an electrical energy storage module for a motor vehicle, comprising a compartment as described above, at least one electrical energy storage module, in particular a plurality of electrical storage modules, received in this compartment and a cover intended to close the compartment and thus protect and insulate the electrical energy storage modules.
Ce compartiment et le couvercle sont par exemple réalisés chacun à partir d’une feuille en matériau composite, notamment comprenant des fibres de verre, éventuellement en variante des fibres de carbone ou d’une autre nature, pré-imprégnées d’une résine thermoplastique.This compartment and the cover are for example each made from a sheet of composite material, in particular comprising glass fibers, possibly alternatively carbon or other fibers, pre-impregnated with a thermoplastic resin.
Le fluide caloporteur utilisé est préférentiellement de l’eau glycolée, sans limitation du titre de glycol (0% à 100%). Alternativement, le fluide caloporteur peut être de l’eau, ou choisi parmi les fluides réfrigérants d’appellation R134a, R1234yf ou R744.The heat transfer fluid used is preferably glycol water, without limitation of the glycol content (0% to 100%). Alternatively, the heat transfer fluid may be water, or chosen from refrigerants R134a, R1234yf or R744.
Selon l’un des aspects de l’invention, le manchon est réalisé dans le même matériau que l’échangeur thermique, par exemple en aluminium ou acier.According to one aspect of the invention, the sleeve is made of the same material as the heat exchanger, for example aluminum or steel.
Selon l’un des aspects de l’invention, le manchon est réalisé dans un matériau différent de celui de l’échangeur thermique, en matière plastique et peut être assemblé par surmoulage.According to one aspect of the invention, the sleeve is made of a material different from that of the heat exchanger, made of plastic and can be assembled by overmolding.
Selon l’un des aspects de l’invention, le canal ou chaque canal comporte un sillon formé par la paroi de fond et un capot agencé pour fermer ce sillon et former ainsi le canal, la fermeture se faisant notamment par soudure de ce capot sur la paroi de fond.According to one aspect of the invention, the channel or each channel has a groove formed by the bottom wall and a cover arranged to close this groove and thus form the channel, the closure being effected in particular by welding this cover on the back wall.
Selon l’un des aspects de l’invention, le capot est de forme longiligne.According to one aspect of the invention, the cover has a slender shape.
Selon l’un des aspects de l’invention, le capot est sensiblement plan.According to one aspect of the invention, the cover is substantially planar.
Selon l’un des aspects de l’invention, le capot comporte au moins un coude, pour épouser un coude du canal, notamment deux coudes.According to one aspect of the invention, the cover comprises at least one elbow, to match a channel elbow, in particular two elbows.
Selon l’un des aspects de l’invention, le sillon communique avec au moins un orifice, notamment une pluralité d’orifices, pour faire communiquer le fluide caloporteur avec un ou plusieurs échangeurs thermiques.According to one aspect of the invention, the groove communicates with at least one orifice, in particular a plurality of orifices, to communicate the heat transfer fluid with one or more heat exchangers.
Selon l’un des aspects de l’invention, ce ou ces échangeurs thermiques sont notamment chacun une plaque avec des canaux intérieures pour la circulation de fluide caloporteur.According to one aspect of the invention, this or these heat exchangers are in particular each a plate with internal channels for the circulation of heat transfer fluid.
Selon l’un des aspects de l’invention, chaque capot est réalisé en matière plastique. Notamment chaque capot est réalisé en matière thermoplastique identique ou compatible avec celle utilisée pour le compartiment, de sorte à permettre un assemblage par soudure.According to one aspect of the invention, each cover is made of plastic. In particular, each cover is made of identical or compatible thermoplastic material with that used for the compartment, so as to allow assembly by welding.
Le boîtier formé par le compartiment et éventuellement fermé par un couvercle rapporté, incluant des cellules de batterie, peut être posé sur la caisse du véhicule.The box formed by the compartment and possibly closed by an attached cover, including battery cells, can be placed on the vehicle body.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will appear more clearly on reading the following description, given by way of illustrative and nonlimiting example, and of the appended drawings among which:
- les figures 1 à 6 sont des vues d’un exemple de mise en œuvre de l’invention.- Figures 1 to 6 are views of an exemplary implementation of the invention.
Sur les différentes figures, les éléments identiques ou similaires, ayant une fonction identique ou analogue, portent les mêmes références. La description de leur structure et de leur fonction n’est donc pas systématiquement reprise.In the various figures, identical or similar elements, having an identical or analogous function, bear the same references. The description of their structure and their function is therefore not systematically repeated.
Les figures 1 et 2 illustrent un premier exemple de réalisation de boîtier 10 selon l’invention. La figure 1 illustre une vue du dessous de boîtier pour module de stockage d’énergie électrique pour véhicule automobile. Le véhicule automobile peut notamment être une voiture, un camion, un bus. La figure 2 illustre quant à elle une vue du dessus du boîtier 10.Figures 1 and 2 illustrate a first embodiment of the housing 10 according to the invention. FIG. 1 illustrates a view of the underside of a housing for an electrical energy storage module for a motor vehicle. The motor vehicle can in particular be a car, a truck, a bus. FIG. 2 illustrates a top view of the housing 10.
Le boîtier de stockage d’énergie électrique 10 comporte notamment un compartiment 12, des cellules 14 de stockage d’énergie électrique et une pièce rapportée 18 destinée à fermer le compartiment 12 pour protéger les cellules 14. Les cellules 14 sont par exemple montées électriquement en série.The electrical energy storage box 10 comprises in particular a compartment 12, cells 14 for storing electrical energy and an insert 18 intended to close the compartment 12 to protect the cells 14. The cells 14 are for example electrically mounted in series.
La pièce rapportée 18 est ici un couvercle, qui vient délimiter en partie un logement 20 destiné à recevoir l’au moins un module de stockage d’énergie électrique, et fermer en partie le compartiment 12. Le compartiment 12 peut notamment avoir une forme de cuvette, et comporte une paroi de fond 26, des parois latérales 28 et une collerette 30.The insert 18 is here a cover, which partially defines a housing 20 intended to receive the at least one electrical energy storage module, and partially close the compartment 12. The compartment 12 may in particular have a form of bowl, and has a bottom wall 26, side walls 28 and a flange 30.
Le compartiment 12 qui est agencé pour recevoir les cellules de stockage d'énergie électrique, comporte :The compartment 12 which is arranged to receive the electrical energy storage cells, comprises:
la paroi de fond 26 comportant préférentiellement un matériau composite, et présentant une face interne 262 et une face externe 261, la face interne 262 étant configurée pour délimiter au moins en partie le logement 20 apte à recevoir l’au moins un module de stockage d’énergie électrique 14 ;des parois latérales 28 liées mécaniquement à la paroi de fond 26, au moins un canal de circulation 50 d’un fluide caloporteur, voire de plusieurs canaux de circulation 50, chaque canal 50 étant au moins partiellement formé par la paroi de fond 26 (c’est-à-dire formé au sein de la paroi de fond 26 ou sur la paroi de fond 26), ce canal de circulation 50 étant configuré pour qu’au moins une extrémité du canal de circulation (50) débouche sur la face interne 262 au travers d’au moins un orifice 65 ;the bottom wall 26 preferably comprising a composite material, and having an internal face 262 and an external face 261, the internal face 262 being configured to delimit at least partially the housing 20 capable of receiving the at least one storage module d electrical energy 14; side walls 28 mechanically linked to the bottom wall 26, at least one circulation channel 50 of a heat transfer fluid, or even several circulation channels 50, each channel 50 being at least partially formed by the wall bottom 26 (that is to say formed within the bottom wall 26 or on the bottom wall 26), this circulation channel 50 being configured so that at least one end of the circulation channel (50) opens onto the internal face 262 through at least one orifice 65;
des éléments de connexion fluidique 100 agencés pour permettre de relier les canaux 50 avec un circuit externe de fluide caloporteur (non représenté sur les figures), chaque élément de connexion 100 étant par exemple au moins partiellement surmoulé avec la paroi de fond 26 et/ou la paroi latérale 28.fluid connection elements 100 arranged to allow the channels 50 to be connected with an external heat transfer fluid circuit (not shown in the figures), each connection element 100 being for example at least partially molded with the bottom wall 26 and / or the side wall 28.
Ce compartiment 12 forme la partie inferieure du boîtier 10 qui, fermé par un couvercle 18, reçoit et protège des cellules de batterie.This compartment 12 forms the lower part of the housing 10 which, closed by a cover 18, receives and protects battery cells.
Ce compartiment 12 et le couvercle 18 sont par exemple réalisés chacun à partir d’une feuille en matériau composite, notamment comprenant des fibres de verre, éventuellement en variante des fibres de carbone ou d’une autre nature, pré-imprégnées d’une résine thermoplastique.This compartment 12 and the cover 18 are for example each made from a sheet of composite material, in particular comprising glass fibers, optionally alternatively carbon or other fibers, pre-impregnated with a resin thermoplastic.
Le compartiment comporte un canal de distribution 58 de fluide caloporteur, et un canal de collecte 59 de fluide caloporteur, chaque canal communiquant respectivement avec au moins un élément de connexion d’entrée 62 d’un échangeur thermique 60 et au moins un élément de connexion de sortie 63 d’un échangeur de chaleur 60, pour respectivement permettre l’alimentation du au moins un échangeur, préférentiellement plusieurs échangeurs thermiques par le canal de distribution de fluide caloporteur et l’évacuation de fluide caloporteur par le canal de collecte. Dans ce mode de réalisation, le chemin parcouru par le fluide caloporteur est donc dans un premier temps circule dans le canal de distribution 58, puis les échangeurs thermiques 60 par l’intermédiaire des orifices 65 et des éléments de connexion d’entrée 62 et enfin circule dans le canal de collecte 59 par l’intermédiaire des orifices 65 et des éléments de connexion de sortie 63. Ces échangeurs thermiques 60 sont notamment chacun une plaque 61 avec des canaux intérieures pour la circulation de fluide caloporteur.The compartment comprises a distribution channel 58 for heat transfer fluid, and a collection channel 59 for heat transfer fluid, each channel communicating respectively with at least one inlet connection element 62 of a heat exchanger 60 and at least one connection element outlet 63 of a heat exchanger 60, to respectively allow the supply of at least one exchanger, preferably several heat exchangers by the heat transfer fluid distribution channel and the evacuation of heat transfer fluid by the collection channel. In this embodiment, the path traveled by the heat transfer fluid is therefore initially circulates in the distribution channel 58, then the heat exchangers 60 via the orifices 65 and the inlet connection elements 62 and finally circulates in the collection channel 59 via the orifices 65 and the outlet connection elements 63. These heat exchangers 60 are in particular each a plate 61 with internal channels for the circulation of heat transfer fluid.
Plusieurs moyens de pré-positionnement 617 sont formés sur les bords délimitant le ou chaque échangeur thermique. Les moyens de pré-positionnement correspondent en des logements 615 interagissant avec des plots 616 ou déformation de la face interne 262 de la paroi de fond 26.Several pre-positioning means 617 are formed on the edges delimiting the or each heat exchanger. The pre-positioning means correspond to housings 615 interacting with studs 616 or deformation of the internal face 262 of the bottom wall 26.
Un élément de support 81 est formé par une pluralité de zones de fixation destinées à la fixation des modules de stockage d’énergie électrique. Dans ce mode de réalisation, l’élément de support 81 vient de matière avec la paroi de fond et comprend au moins un insert métallique fileté afin de permettre le vissage des modules.A support element 81 is formed by a plurality of fixing zones intended for fixing the electrical energy storage modules. In this embodiment, the support element 81 comes integrally with the bottom wall and comprises at least one threaded metal insert in order to allow the modules to be screwed.
La figure 3 illustre un autre mode de réalisation de l’invention.Figure 3 illustrates another embodiment of the invention.
Selon ce mode de réalisation, le boîtier 10 est formé d’un compartiment 12 pour une pluralité de module de stockage d’énergie électrique 14 pour véhicule automobile ledit compartiment comprenant :According to this embodiment, the housing 10 is formed by a compartment 12 for a plurality of electrical energy storage modules 14 for a motor vehicle, said compartment comprising:
une paroi de fond 26, de préférence la paroi de fond comportant un matériau composite, ladite paroi étant délimité par une face interne 262 et une face externe 261, la paroi de fond assure notamment la fonction de support des échangeurs thermiques, une paroi latérale liée mécaniquement 28 à la paroi de fond, la paroi latérale présente dans ce mode de réalisation un aspect de cadre, un canal 50 pour une circulation d’un fluide caloporteur, ce canal étant au moins partiellement formé par ou sur la paroi de fond et comprenant au moins un d’orifice 65 débouchant sur la face interne 262 de ladite paroi de fond 26, un échangeur thermique 60 apte à être traversé par le fluide caloporteur et comprenant au moins un élément de connexion fluidique 1 permettant au fluide caloporteur de circuler entre l’échangeur thermique 60 et le canal de circulation 50, l’élément de connexion fluidique 1 comprenant un manchon destiné à être inséré dans ledit orifice du canal, et un joint entourant ledit manchon, destiné à assurer l’étanchéité entre le manchon et l’orifice du canal.a bottom wall 26, preferably the bottom wall comprising a composite material, said wall being delimited by an internal face 262 and an external face 261, the bottom wall ensures in particular the support function of the heat exchangers, a linked side wall mechanically 28 at the bottom wall, the side wall has in this embodiment a frame appearance, a channel 50 for a circulation of a heat-transfer fluid, this channel being at least partially formed by or on the bottom wall and comprising at least one orifice 65 opening onto the internal face 262 of said bottom wall 26, a heat exchanger 60 capable of being traversed by the heat transfer fluid and comprising at least one fluid connection element 1 allowing the heat transfer fluid to flow between the heat exchanger 60 and the circulation channel 50, the fluid connection element 1 comprising a sleeve intended to be inserted into said orifice of the duct l, and a seal surrounding said sleeve, intended to seal between the sleeve and the orifice of the channel.
Le boîtier comprend en outre :The housing further includes:
- une pluralité d’échangeur thermique 60, chaque échangeur thermique sera dédié à un module de stockage d’énergie électrique,- a plurality of heat exchangers 60, each heat exchanger will be dedicated to an electrical energy storage module,
- chaque échangeur thermique 60 comprend un élément de connexion fluidique 62 et un élément de connexion fluidique de sortie 63,each heat exchanger 60 comprises a fluid connection element 62 and an outlet fluid connection element 63,
- une structure de support 81 des modules de stockage d’énergie électrique 14, dans ce mode de réalisation la structure de support est sous forme de traverses fixées au cadre 28, les modules de stockage d’énergie électrique sont fixés mécaniquement aux traverses,a support structure 81 of the electrical energy storage modules 14, in this embodiment the support structure is in the form of cross-members fixed to the frame 28, the electrical energy storage modules are mechanically fixed to the cross-members,
- un couvercle 18,- a cover 18,
- un canal de distribution 58 et un canal de collecte 59,a distribution channel 58 and a collection channel 59,
- une plaque de renforcement 80 permettant d’assurer la protection mécanique des canaux situés sous la paroi de fond.- a reinforcement plate 80 for ensuring the mechanical protection of the channels located under the bottom wall.
L’invention concerne également un procédé d’assemblage d’un compartiment pour module de stockage d’énergie électrique pour véhicule automobile, ce compartiment étant agencé pour recevoir au moins un module de stockage d'énergie électrique, laThe invention also relates to a method for assembling a compartment for an electrical energy storage module for a motor vehicle, this compartment being arranged to receive at least one electrical energy storage module, the
La figure 4 illustre un mode de réalisation d’un élément de connexion fluidique 1,100 d’entrée ou de sortie, la structure étant préférentiellement identique.FIG. 4 illustrates an embodiment of an input or output fluid connection element 1,100, the structure preferably being identical.
L’échangeur thermique 60 présente un volume interne 600apte à la circulation de fluide caloporteur.The heat exchanger 60 has an internal volume 600 suitable for the circulation of heat transfer fluid.
Dans ce mode de réalisation, la paroi de fond 26 comprend, au niveau d’un orifice 65, un renfort métallique 68 surmouler sur la paroi de fond, complémentaire du manchon 11 de l’élément de connexion fluidique 1. Le renfort métallique 68 assure une butée rigide radiale externe du joint d’étanchéité 64. Le renfort métallique peut être notamment intégré par une technique connu de l’homme du métier de moulage d’insert métallique. Le joint d’étanchéité 64 est reçu dans une gorge annulaire 66 formée dans le manchon 11. Le joint d’étanchéité 64 est donc, une fois le boîtier assemblé, comprimé entre le manchon 11 et le renfort métallique 68.In this embodiment, the bottom wall 26 comprises, at an orifice 65, a metal reinforcement 68 molded onto the bottom wall, complementary to the sleeve 11 of the fluid connection element 1. The metal reinforcement 68 provides a rigid radial outer stop of the gasket 64. The metal reinforcement can in particular be integrated by a technique known to a person skilled in the art of molding a metal insert. The seal 64 is received in an annular groove 66 formed in the sleeve 11. The seal 64 is therefore, once the housing is assembled, compressed between the sleeve 11 and the metal reinforcement 68.
L’élément de connexion 1 présente une butée 69 permettant d’éviter!’enfoncement du manchon 11.The connection element 1 has a stop 69 making it possible to avoid! Sinking of the sleeve 11.
A la figure 5 est illustrée une variante du mode de réalisation de la figure 4. Dans ce mode de réalisation, l’élément de connexion 1,100 comprend un deuxième joint 74 logé dans une deuxième gorge formée dans le manchon 11. Ce mode de réalisation présente une étanchéité améliorée.In FIG. 5 is illustrated a variant of the embodiment of FIG. 4. In this embodiment, the connection element 1,100 comprises a second seal 74 housed in a second groove formed in the sleeve 11. This embodiment has improved sealing.
Ainsi, lorsque le boîtier est assemblé, chaque élément de connexion 1,100 assemblé respectivement à un orifice 65 et l’extrémité de canal de circulation 50 associé, forme une connexion permettant au fluide caloporteur de circuler entre le canal 50 et le volume interne 600 de l’échangeur 60.Thus, when the housing is assembled, each connection element 1,100 assembled respectively to an orifice 65 and the end of the associated circulation channel 50, forms a connection allowing the heat transfer fluid to circulate between the channel 50 and the internal volume 600 of the 'exchanger 60.
Le manchon 11 est réalisé en aluminium par exemple.The sleeve 11 is made of aluminum for example.
L’embout comporte une rainure 105 dans laquelle se trouve de la matière surmoulée de la paroi 28.The endpiece has a groove 105 in which there is material overmolded from the wall 28.
La figure 6 illustre un autre mode de réalisation de l’invention dans lequel le canal de circulation 50 débouchant sur la face interne 262 via l’ouverture 65 comprend un logement 68 destiné à recevoir au moins partiellement le joint 64. Ainsi, l’extrémité du canal de circulation débouchant au niveau de l’orifice 65 est configurée pour permettre la retenue au moins inférieure du joint 64 et coopérer avec la paroi extérieure du manchon 11 lorsque celui-ci est inséré au travers de l’orifice 65 en position assemblée. En outre, l’extrémité du canal de circulation 50 délimitant le logement 68 peut être comprendre une bague 67, par exemple en plastique, surmoulée dans le composite du compartiment 12 en vue de définir en outre une retenue supérieure du joint 64.FIG. 6 illustrates another embodiment of the invention in which the circulation channel 50 opening onto the internal face 262 via the opening 65 comprises a housing 68 intended to at least partially receive the seal 64. Thus, the end the circulation channel opening at the level of the orifice 65 is configured to allow the at least lower retention of the seal 64 and to cooperate with the external wall of the sleeve 11 when the latter is inserted through the orifice 65 in the assembled position. In addition, the end of the circulation channel 50 delimiting the housing 68 may include a ring 67, for example made of plastic, molded into the composite of compartment 12 in order to further define an upper retaining joint 64.
Chaque canal 50 comporte un sillon formé par la paroi de fond 26 et un capot 55 agencé pour fermer ce sillon et former ainsi le canal 50, la fermeture se faisant notamment par soudure de ce capot sur la paroi de fond, comme illustré sur la figure 3.Each channel 50 has a groove formed by the bottom wall 26 and a cover 55 arranged to close this groove and thus form the channel 50, the closure being effected in particular by welding this cover to the bottom wall, as illustrated in the figure. 3.
Chaque capot 55 est de forme longiligne et est sensiblement plan.Each cover 55 is of elongated shape and is substantially planar.
Chaque capot 55 comporte, pour épouser un coude du canal, notamment deux coudes 56.Each cover 55 comprises, to match an elbow of the channel, in particular two elbows 56.
Le sillon communique avec une pluralité d’orifices 65, pour faire communiquer le fluide caloporteur avec un ou plusieurs échangeurs thermiques 60.The groove communicates with a plurality of orifices 65, to communicate the heat transfer fluid with one or more heat exchangers 60.
Selon l’un des aspects de l’invention, chaque capot 55 est réalisé en matière plastique.According to one aspect of the invention, each cover 55 is made of plastic.
Le liquide de refroidissement mis en œuvre dans ce cas peut notamment être un réfrigérant liquide à base de dioxyde de carbone, comme du R744 par exemple, du 2, 3, 3, 3-tétrafluoropropène (ou HFO-1234yf) ou du 1, 1, 1, 2-tétrafluoroéthane (ou R134a). Le liquide de refroidissement peut également être un nanofluide. Le liquide de refroidissement peut encore être de l’eau, incluant éventuellement des additifs.The coolant used in this case can in particular be a liquid refrigerant based on carbon dioxide, such as R744 for example, 2, 3, 3, 3-tetrafluoropropene (or HFO-1234yf) or 1, 1 , 1, 2-tetrafluoroethane (or R134a). The coolant can also be a nanofluid. The coolant can also be water, possibly including additives.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés. L’invention s’étend également à des variantes présentant des modifications, notamment dans la constitution et l’agencement des divers éléments, ou des substitutions d’équivalents techniques.Of course, the invention is not limited to the embodiments described and shown. The invention also extends to variants presenting modifications, in particular in the constitution and arrangement of the various elements, or substitutions of technical equivalents.
Claims (12)
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