FR3101140A1 - BATTERY HEAT EXCHANGE PLATE - Google Patents
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Abstract
Système d’échange thermique comprenant un module de batterie (2) et une plaque d’échange thermique (1) par conduction avec le module de batterie (2), cette plaque (1) comprenant une plaque de base (3) et une plaque de contact thermique (4) fixée à la plaque de base (3), la plaque de base (3) comprenant un premier moyen de fixation (6) de la plaque d’échange thermique (1) sur un support, et comprenant un deuxième moyen de fixation (7) de la plaque d’échange thermique (1) contre le module de batterie (2), ce deuxième moyen de fixation (7) étant distinct du premier moyen de fixation (6). Figure 2Heat exchange system comprising a battery module (2) and a heat exchange plate (1) by conduction with the battery module (2), this plate (1) comprising a base plate (3) and a plate of thermal contact (4) fixed to the base plate (3), the base plate (3) comprising a first fixing means (6) of the heat exchange plate (1) on a support, and comprising a second fixing means (7) of the heat exchange plate (1) against the battery module (2), this second fixing means (7) being separate from the first fixing means (6). Figure 2
Description
La présente invention concerne le domaine des batteries, et plus particulièrement le domaine des batteries pour la propulsion électrique des véhicules à propulsion hybride ou électrique.The present invention relates to the field of batteries, and more particularly to the field of batteries for the electric propulsion of vehicles with hybrid or electric propulsion.
On comprendra par batterie, dans tout le texte de ce document, un ensemble comprenant au moins un module de batterie contenant au moins une cellule électrochimique. Cette batterie comprend éventuellement des moyens électriques ou électroniques pour la gestion d’énergie électrique de ce au moins un module. Lorsqu’il y a plusieurs modules, ils sont regroupés dans un bac ou carter et forment alors un bloc batteries, ce bloc batteries étant souvent désigné par l’expression anglaise « pack batteries », ce carter contenant généralement une interface de montage, et des bornes de raccordement.The term battery will be understood throughout the text of this document to mean an assembly comprising at least one battery module containing at least one electrochemical cell. This battery optionally comprises electrical or electronic means for managing the electrical energy of this at least one module. When there are several modules, they are grouped together in a tray or casing and then form a battery pack, this battery pack being often designated by the English expression "battery pack", this casing generally containing a mounting interface, and connection terminals.
Par ailleurs, on comprendra par cellule électrochimique dans tout le texte de ce document, des cellules générant du courant par réaction chimique, par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion), de type Ni-Mh, ou Ni-Cd ou encore plomb.Furthermore, the term electrochemical cell will be understood throughout the text of this document to mean cells generating current by chemical reaction, for example of the lithium-ion (or Li-ion) type, of the Ni-Mh or Ni-Cd or still lead.
Dans ce domaine, il est connu d’assembler une plaque d’échange thermique de batterie dans un bac de batterie, puis de monter un module de batterie dans le bac et en appui contre la plaque de refroidissement.In this field, it is known to assemble a battery heat exchange plate in a battery box, then to mount a battery module in the box and resting against the cooling plate.
Une plaque de refroidissement pour un tel agencement est connue du document de brevet FR-A1-3003938 et présente une plaque d'échange thermique comportant une base et une plaque de contact, la base étant en matière plastique moulée et la plaque de contact étant réalisée dans une matière thermo-conductrice. La base en matière plastique permet une plus grande variété de modes de fixation avec le support sur lequel elle se fixe, par exemple par l'ajout de pattes de fixation spécifiques.A cooling plate for such an arrangement is known from patent document FR-A1-3003938 and presents a heat exchange plate comprising a base and a contact plate, the base being made of molded plastic material and the contact plate being made in a thermally conductive material. The plastic base allows a greater variety of fixing methods with the support on which it is fixed, for example by adding specific fixing lugs.
Un inconvénient de cette conception est que la plaque et le module sont fixés indépendamment l’un de l’autre dans le carter, engendrant des dispersions de positionnement entre le module et la plaque. En outre, le carter ayant l’interface de montage du module et de la plaque est complexe à réaliser, d’autant plus complexe que ce carter est en général une grande pièce recevant plusieurs modules et plusieurs plaques d’échange thermique.A disadvantage of this design is that the plate and the module are fixed independently of each other in the casing, causing positioning dispersions between the module and the plate. In addition, the casing having the interface for mounting the module and the plate is complex to produce, all the more complex since this casing is generally a large part receiving several modules and several heat exchange plates.
Le but de l’invention est de remédier à ces inconvénients, notamment en optimisant la plaque de refroidissement.The object of the invention is to remedy these drawbacks, in particular by optimizing the cooling plate.
A cet effet, l’invention a pour objet un système d’échange thermique comprenant un module de batterie et une plaque d’échange thermique par conduction avec le module de batterie, cette plaque d’échange thermique comprenant une plaque de base et une plaque de contact thermique en contact avec le module de batterie et fixée à la plaque de base, la plaque de base comprenant un premier moyen de fixation de la plaque d’échange thermique sur un support, et comprenant un deuxième moyen de fixation de la plaque d’échange thermique contre le module de batterie, ce deuxième moyen de fixation étant distinct du premier moyen de fixation.To this end, the subject of the invention is a heat exchange system comprising a battery module and a heat exchange plate by conduction with the battery module, this heat exchange plate comprising a base plate and a plate thermal contact in contact with the battery module and fixed to the base plate, the base plate comprising a first means for fixing the heat exchange plate on a support, and comprising a second means for fixing the heat exchange plate heat exchange against the battery module, this second fixing means being separate from the first fixing means.
Ainsi la plaque de base peut être préassemblée sur le module de batterie, l’un et l’autre étant alors précisément positionnés entre eux du fait d’une chaine de cote réduite. En outre, la plaque de base intégrant le premier et le deuxième moyen de fixation, le support recevant la plaque de base peut être considérablement simplifié en ne comprenant que l’interface de montage de la plaque de base, et non plus l’interface de montage du module de batterie.Thus the base plate can be pre-assembled on the battery module, one and the other then being precisely positioned between them due to a chain of reduced dimensions. In addition, the base plate integrating the first and the second fixing means, the support receiving the base plate can be considerably simplified by comprising only the interface for mounting the base plate, and no longer the interface for mounting the battery module.
Selon un mode de réalisation de l’invention la plaque de base est en matière plastique.According to one embodiment of the invention, the base plate is made of plastic.
Ainsi la plaque de base peut avoir une épaisseur importante, et présenter alors une forte rigidité de forme sans pour autant être trop lourde, comparativement à une plaque de base métallique comme un alliage d’aluminium. Cette rigidité de forme permet alors de fixer plusieurs modules de batterie sur une même plaque de base.Thus the base plate can have a significant thickness, and then have a high form rigidity without being too heavy, compared to a metal base plate such as an aluminum alloy. This rigidity of form then makes it possible to fix several battery modules on the same base plate.
En outre, la matière plastique est thermo-isolante, toujours comparativement à la matière métallique. Par exemple, la plaque de base est réalisée en une matière plastique thermo-isolante dont la conductivité thermique (λ ) est inférieure à 2 W·m−1·K−1 à 20°C. Cela permet notamment d’éviter des échanges thermiques entre la plaque de base et un environnement extérieur au système d’échange thermique.In addition, the plastic material is thermally insulating, again compared to the metallic material. For example, the base plate is made of a heat-insulating plastic material whose thermal conductivity (λ ) is less than 2 W·m−1 ·K−1 at 20°C. This makes it possible in particular to avoid heat exchanges between the base plate and an environment outside the heat exchange system.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la matière plastique comprend une charge.According to one embodiment of the invention, the plastic material comprises a filler.
On notera à titre d’exemple des matières plastiques sous forme de résines chargées en fibres de verre ou de carbone, formant alors une matière dont la conductivité thermique sera un peu plus élevée que les plastiques non chargés, entre 0,15 et 2 W·m−1·K−1 à 20°C selon l’orientation ou non des fibres, et le sens de propagation de la chaleur considéré, et permettant d’augmenter la rigidité de la plaque de base et donc, d’augmenter sa taille.Note, for example, plastic materials in the form of resins filled with glass or carbon fibers, then forming a material whose thermal conductivity will be a little higher than unfilled plastics, between 0.15 and 2 W. m−1 K−1 at 20°C depending on the orientation or not of the fibers, and the direction of propagation of the heat considered, and allowing to increase the rigidity of the base plate and therefore, to increase its size .
Selon un mode de réalisation de l’invention, le premier moyen de fixation ou le deuxième moyen de fixation comprennent un insert métallique dans la matière de la plaque de base, cet insert métallique ayant un alésage conformé pour recevoir une vis.According to one embodiment of the invention, the first fixing means or the second fixing means comprise a metal insert in the material of the base plate, this metal insert having a bore shaped to receive a screw.
Le premier moyen de fixation comprend par exemple une vis et un insert formant une entretoise ayant un alésage central lisse traversé par la vis. L’effort de serrage de la vis est donc repris par l’entretoise et non pas par la plaque de base, l’extrémité filetée de la vis se prenant dans un trou fileté du support. On évite ainsi le fluage de la matière plastique.The first fixing means comprises for example a screw and an insert forming a spacer having a smooth central bore through which the screw passes. The tightening force of the screw is therefore taken up by the spacer and not by the base plate, the threaded end of the screw being caught in a threaded hole in the support. This prevents the creep of the plastic material.
Le deuxième moyen de fixation comprend par exemple une vis et un insert ayant un alésage central fileté traversé par l’extrémité filetée de la vis, la tête de vis bloquant le module de batterie contre la plaque d’échange thermique sans risque de dégrader le filetage de l’insert, ce dernier étant métallique.The second fixing means comprises for example a screw and an insert having a threaded central bore through which the threaded end of the screw passes, the screw head blocking the battery module against the heat exchange plate without risk of degrading the thread of the insert, the latter being metallic.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la plaque de base et la plaque de contact thermique forment une cavité entre-elles parcourue par un fluide caloporteur.According to one embodiment of the invention, the base plate and the thermal contact plate form a cavity between them traversed by a heat transfer fluid.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la plaque de base comprend, dans son épaisseur, un évidement parcouru par le fluide caloporteur, la cavité formant un premier niveau de circulation du fluide caloporteur, et l’évidement formant un deuxième niveau de circulation de ce fluide caloporteur.According to one embodiment of the invention, the base plate comprises, in its thickness, a recess through which the heat transfer fluid passes, the cavity forming a first level of circulation of the heat transfer fluid, and the recess forming a second level of circulation of this coolant.
Ces niveaux, ou étages, sont superposés l’un sur l’autre dans l’épaisseur de la plaque d’échange thermique. Le Fluide caloporteur a un parcourt dans la cavité qui est fonction de zones du module de batterie à refroidir, ce parcourt pouvant être par exemple rectiligne dans plusieurs canaux parallèles ou en forme de serpentins imbriqués ou non. Le Fluide caloporteur a un parcourt dans l’évidement qui n’est pas fonction de contraintes thermiques vu que la plaque de base est en matière thermo-isolante, mais fonction de la perte de charge du fluide souhaitée, généralement minimale.These levels, or stages, are superimposed one on the other in the thickness of the heat exchange plate. The heat transfer fluid travels in the cavity which is a function of the zones of the battery module to be cooled, this travel being able for example to be rectilinear in several parallel channels or in the form of nested serpentines or not. The heat transfer fluid travels through the recess which is not a function of thermal stresses since the base plate is made of heat-insulating material, but a function of the desired fluid pressure drop, which is generally minimal.
Ainsi le deuxième niveau de circulation permet de transporter le fluide caloporteur de façon isotherme.Thus the second level of circulation makes it possible to transport the heat transfer fluid isothermally.
Cet évidement permet en outre d’augmenter la rigidité de forme de la plaque de base sans l’alourdir.This recess also makes it possible to increase the form rigidity of the base plate without weighing it down.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le premier niveau et le deuxième niveau sont fluidiquement connectés en série.According to an embodiment of the invention, the first level and the second level are fluidically connected in series.
Le deuxième niveau forme alors un circuit de retour du fluide qui, étant thermiquement isolé, ne perturbe pas le rendement de l’échange thermique se produisant entre le module de batterie et la plaque d’échange thermique. Le fluide caloporteur du premier niveau se vide intégralement par le second niveau.The second level then forms a fluid return circuit which, being thermally insulated, does not disturb the efficiency of the heat exchange occurring between the battery module and the heat exchange plate. The heat transfer fluid of the first level is completely emptied by the second level.
Selon une variante de réalisation de l’invention, le premier niveau et le deuxième niveau sont fluidiquement connectés en parallèle.According to a variant embodiment of the invention, the first level and the second level are fluidically connected in parallel.
Le deuxième niveau forme alors un circuit transportant une partie du fluide caloporteur qui, étant thermiquement isolé, ne sera pas réchauffé par le fluide se trouvant dans la cavité. Ce deuxième niveau débouchera par exemple dans une cavité et/ou un évidement d’une seconde plaque d’échange thermique.The second level then forms a circuit transporting part of the heat transfer fluid which, being thermally insulated, will not be heated by the fluid located in the cavity. This second level will open for example into a cavity and/or a recess of a second heat exchange plate.
L’invention a aussi pour objet une batterie comprenant un système d’échange thermique tel que précédemment décrit, et un carter confinant le système d’échange thermique, le support étant un fond du carter.The invention also relates to a battery comprising a heat exchange system as described above, and a casing confining the heat exchange system, the support being a bottom of the casing.
Ce carter comprend par exemple un réceptacle recevant le système d’échange thermique, ce réceptacle étant recouvert d’un couvercle. Ce carter forme alors un espace interne confiné protégeant l’ensemble des modules et plaques d’échange thermique de toute projection d’eau ou de chocs.This casing comprises for example a receptacle receiving the heat exchange system, this receptacle being covered with a cover. This casing then forms a confined internal space protecting all the modules and heat exchange plates from any splashing water or shocks.
L’invention a aussi pour objet un procédé d’assemblage d’une batterie telle que précédemment décrite, ce procédé comprenant successivement une première étape d’assemblage de la plaque d’échange thermique contre le module de batterie, et une deuxième étape d’assemblage de cet ensemble sur le fond du carter.The invention also relates to a method for assembling a battery as described above, this method successively comprising a first step of assembling the heat exchange plate against the battery module, and a second step of assembly of this assembly on the bottom of the crankcase.
L’invention a aussi pour objet un véhicule comprenant une batterie telle que précédemment décrite.The invention also relates to a vehicle comprising a battery as previously described.
D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d’un mode particulier de réalisation, non limitatif de l’invention, faite en référence aux figures dans lesquelles :
: La figure 1 représente un système d’échange thermique conforme à l’invention.
: Figure 1 shows a heat exchange system according to the invention.
La figure 1 représente un système d’échange thermique selon un mode particulier de l’invention, non limitatif. Ce système d’échange thermique comprend dix modules de batterie 2 et une unique plaque d’échange thermique 1 par conduction avec chacun des modules de batterie 2. Les modules de batterie 2 sont répartis en un groupe de huit modules 2 et un groupe de deux modules 2, et dans une variante non représentée on a deux plaques thermiques 2 de taille différente, l’une étant en contact thermique avec chacun des modules du groupe de huit modules 2, l’autre étant en contact thermique avec chacun des modules du groupe de deux modules 2. Bien entendu, d’autres configurations sont possibles, avec trois plaques ou plus, et des modules 2 de forme quelconque.FIG. 1 represents a heat exchange system according to a particular embodiment of the invention, which is not limiting. This heat exchange system comprises ten battery modules 2 and a single heat exchange plate 1 by conduction with each of the battery modules 2. The battery modules 2 are divided into a group of eight modules 2 and a group of two modules 2, and in a variant not shown there are two thermal plates 2 of different size, one being in thermal contact with each of the modules of the group of eight modules 2, the other being in thermal contact with each of the modules of the group two modules 2. Of course, other configurations are possible, with three or more plates, and modules 2 of any shape.
Les modules 2 sont préférentiellement parallélépipédiques et présentent une face en contact avec la plaque d’échange thermique 1. Dans l’exemple de la figure 1, cette face est une face de dessous des modules 2 lorsque les modules 2 sont en position d’utilisation dans un véhicule terrestre par exemple, mais en variante cette face peut aussi bien être une face quelconque du module 2.The modules 2 are preferentially parallelepipedic and have a face in contact with the heat exchange plate 1. In the example of FIG. 1, this face is an underside face of the modules 2 when the modules 2 are in the position of use. in a land vehicle for example, but as a variant this face can just as well be any face of the module 2.
Entre la face en contact et la plaque thermique 1, est généralement intercalé une pâte thermique ou un tapis thermique 12 (voir figure 2) favorisant l’échange thermique par conduction entre le module 2 et la plaque 1 en comblant des aspérités ou des vides créés par les dispersions de fabrication des modules 2 ou des plaques 1.Between the face in contact and the thermal plate 1, is generally inserted a thermal paste or a thermal mat 12 (see Figure 2) promoting heat exchange by conduction between the module 2 and the plate 1 by filling in the roughness or voids created by the manufacturing dispersions of the modules 2 or the plates 1.
L’échange thermique par conduction entre le module 2 et la plaque 1 est un flux thermique envisagé dans les deux sens possibles : la chaleur allant du module 2 vers la plaque 1 pour un refroidissement du module 2 ou, à l’inverse, allant de la plaque 1 vers le module 2 pour un réchauffement du module 2.The heat exchange by conduction between module 2 and plate 1 is a heat flow considered in both possible directions: the heat going from module 2 to plate 1 for cooling module 2 or, conversely, going from plate 1 to module 2 for heating of module 2.
Un réseau de conduites de fluide caloporteur (non représenté) relie les plaques 1 entre-elles, ce fluide caloporteur transportant les calories vers un échangeur (non représenté) par exemple, un échangeur air / fluide caloporteur.A network of heat transfer fluid pipes (not shown) connects the plates 1 to each other, this heat transfer fluid transporting the calories to an exchanger (not shown), for example an air/heat transfer fluid exchanger.
En variante, le fluide caloporteur est remplacé par un gaz, ou un fluide à changement de phase.Alternatively, the heat transfer fluid is replaced by a gas, or a phase change fluid.
La figure 2 illustre la plaque d’échange thermique 1 en contact thermique avec la face du module 2. Cette plaque 1 comprend une plaque de base 3 et une plaque de contact thermique 4 en contact avec le module de batterie 2 et fixée à la plaque de base 3, par exemple par sertissage ou collage ou vissage. La plaque de base 3 comprend un premier moyen de fixation 6 de la plaque d’échange thermique 1 sur un support (non représenté). La plaque de base 3 comprend un deuxième moyen de fixation 7 de la plaque d’échange thermique 1 contre le module de batterie 2. Ce deuxième moyen de fixation 7 est distinct du premier moyen de fixation 6.Figure 2 illustrates the heat exchange plate 1 in thermal contact with the face of the module 2. This plate 1 comprises a base plate 3 and a thermal contact plate 4 in contact with the battery module 2 and fixed to the plate base 3, for example by crimping or gluing or screwing. The base plate 3 comprises a first fixing means 6 of the heat exchange plate 1 on a support (not shown). The base plate 3 comprises a second means 7 for fixing the heat exchange plate 1 against the battery module 2. This second fixing means 7 is separate from the first fixing means 6.
La plaque de base 3 est en matière plastique, par exemple en plastique injecté. En variante, la matière plastique comprend une charge.The base plate 3 is made of plastic material, for example injected plastic. Alternatively, the plastics material includes a filler.
Le premier moyen de fixation 6 ou le deuxième moyen de fixation 7 comprennent un insert métallique 10, 8 dans la matière de la plaque de base 3, cet insert métallique 10, 8 ayant un alésage conformé pour recevoir une vis (non représentée). Dans l’exemple illustré, l’insert 10 du premier moyen de fixation 6, dit premier insert 10, est une entretoise ayant un alésage central lisse traversé par une première vis dont l’extrémité filetée se prend dans un trou fileté du support, chaque extrémité de l’entretoise affleurant la surface externe de la plaque de base 3 de sorte à ce que l’entretoise reprenne l’intégralité de l’effort de serrage entre la tête de la première vis et le support. L’insert 8 du deuxième moyen de fixation 7, dit deuxième insert 8, présente un alésage central fileté en prise avec l’extrémité filetée d’une deuxième vis, cette deuxième vis traversant un alésage lisse 14 du module 2, la tête de la deuxième vis serrant le module de batterie 2 contre la plaque d’échange thermique 1 sans risque de dégrader le filetage du deuxième l’insert 8, ce dernier étant métallique.The first fixing means 6 or the second fixing means 7 comprise a metal insert 10, 8 in the material of the base plate 3, this metal insert 10, 8 having a bore shaped to receive a screw (not shown). In the example illustrated, the insert 10 of the first fixing means 6, called the first insert 10, is a spacer having a smooth central bore through which a first screw passes, the threaded end of which is caught in a threaded hole of the support, each end of the spacer flush with the outer surface of the base plate 3 so that the spacer takes up all of the clamping force between the head of the first screw and the support. The insert 8 of the second fixing means 7, called second insert 8, has a threaded central bore in engagement with the threaded end of a second screw, this second screw passing through a smooth bore 14 of the module 2, the head of the second screw clamping the battery module 2 against the heat exchange plate 1 without risk of degrading the thread of the second insert 8, the latter being metallic.
Le premier insert 10 et le deuxième insert 8 sont par exemple surmoulé par la plaque de base 3. En variante, ces inserts 10, 8 sont vissés, collés, ou sertis dans la plaque de base 3.The first insert 10 and the second insert 8 are for example molded over the base plate 3. Alternatively, these inserts 10, 8 are screwed, glued, or crimped into the base plate 3.
On notera que les premier et deuxième inserts 10, 8 sont disposés dans l’épaisseur d’une nervure 13 de la plaque de base 3, pour favoriser l’adhérence entre les inserts 10, 8 et la plaque de base 3. Cette nervure 13 est idéalement disposée partiellement ou en totalité sur la longueur d’un des quatre côtés de la plaque de base 3, idéalement sur le côté le plus long de sorte à rigidifier d’avantage la plaque de base 3. Dans l’exemple illustré, une seule première nervure 13 est visible, mais on comprendra qu’une deuxième nervure 13 est disposée parallèlement à la première, sur le côté opposé de la plaque de base 3, cette deuxième nervure 13 intégrant également des premier et deuxième moyens de fixation 6, 7. D’autres géométries des nervures 13 et plaque de base 3 sont envisageables, notamment lorsque les modules de batterie 2 ne sont pas parallélépipédiques, par exemple cylindriques ou à plans brisés pour s’adapter aux interfaces de la structure du véhicule.It will be noted that the first and second inserts 10, 8 are arranged in the thickness of a rib 13 of the base plate 3, to promote adhesion between the inserts 10, 8 and the base plate 3. This rib 13 is ideally arranged partially or entirely along the length of one of the four sides of the base plate 3, ideally on the longest side so as to further stiffen the base plate 3. In the example illustrated, a only first rib 13 is visible, but it will be understood that a second rib 13 is arranged parallel to the first, on the opposite side of the base plate 3, this second rib 13 also incorporating first and second fixing means 6, 7 Other geometries of the ribs 13 and base plate 3 can be envisaged, in particular when the battery modules 2 are not parallelepipedic, for example cylindrical or with broken planes to adapt to the interfaces of the structure of the vehicle.
Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 2, la plaque de base 3 et la plaque de contact thermique 4 forment une cavité 5 entre-elles parcourue par le fluide caloporteur. En outre, la plaque de base 3 comprend, dans son épaisseur, un évidement 11 parcouru par le fluide caloporteur, la cavité 5 formant un premier niveau de circulation du fluide caloporteur, et l’évidement 11 formant un deuxième niveau de circulation de ce fluide caloporteur.According to the embodiment illustrated in FIG. 2, the base plate 3 and the thermal contact plate 4 form a cavity 5 between them through which the heat transfer fluid passes. In addition, the base plate 3 comprises, in its thickness, a recess 11 through which the heat transfer fluid passes, the cavity 5 forming a first level of circulation of the heat transfer fluid, and the recess 11 forming a second level of circulation of this fluid. coolant.
Le premier niveau et le deuxième niveau sont par exemple fluidiquement connectés en série, mais en variante le premier niveau et le deuxième niveau sont fluidiquement connectés en parallèle.The first level and the second level are for example fluidically connected in series, but as a variant the first level and the second level are fluidically connected in parallel.
Ces niveaux, ou étages, sont superposés l’un sur l’autre dans l’épaisseur de la plaque d’échange thermique 1. Le Fluide caloporteur a un parcourt dans la cavité 5 qui est fonction de zones du module de batterie 2 à refroidir, ce parcourt 16, 17 pouvant être par exemple rectiligne dans plusieurs canaux parallèles 16, 17 ou en forme de labyrinthe ou de serpentins imbriqués ou non. Ces canaux 16, 17 illustrés en figure 2, sont formés par exemple par une cloison 15 issue par moulage de la plaque de base 3 et qui vient en appui contre la plaque de contact thermique 4, tout comme le parcourt d’une manière générale.These levels, or stages, are superimposed one on the other in the thickness of the heat exchange plate 1. The heat transfer fluid travels through the cavity 5 which is a function of the zones of the battery module 2 to be cooled. , this travels 16, 17 being able to be for example rectilinear in several parallel channels 16, 17 or in the form of a labyrinth or coils that may or may not be nested. These channels 16, 17 illustrated in Figure 2, are formed for example by a partition 15 resulting by molding from the base plate 3 and which bears against the thermal contact plate 4, just as it runs in a general way.
Le Fluide caloporteur a un parcourt dans l’évidement 11 qui n’est pas fonction de contraintes thermiques vu que la plaque de base 3 est en matière thermo-isolante, mais fonction de la perte de charge du fluide souhaitée, généralement minimale. L’exemple de la figure 2 illustre ce parcourt de façon similaire avec cette même cloison 15 qui se prolonge dans l’évidement 11.The heat transfer fluid travels through the recess 11 which is not a function of thermal stresses since the base plate 3 is made of heat-insulating material, but a function of the desired fluid pressure drop, which is generally minimal. The example in Figure 2 illustrates this course in a similar way with this same partition 15 which extends into the recess 11.
On notera que, avantageusement cette cloison 15 participe à la rigidification de la plaque de base 3, au même titre que la nervure 13.It will be noted that this partition 15 advantageously contributes to the stiffening of the base plate 3, in the same way as the rib 13.
La connexion en série des deux niveaux est réalisée, par exemple, par une communication fluidique (non représentée) à une extrémité de la plaque d’échange thermique 1 entre les deux niveaux. Cette connexion peut être interne à la plaque d’échange thermique 1 ou externe en utilisant une conduite du de réseau de conduites de fluide caloporteur. Le fluide caloporteur traverse alors successivement le premier niveau puis le deuxième niveau, le deuxième niveau formant alors un circuit de retour du fluide qui, étant thermiquement isolé, ne perturbe pas le rendement de l’échange thermique se produisant entre le module de batterie 2 et la plaque d’échange thermique 1. Le fluide caloporteur du premier niveau se vide intégralement par le deuxième niveau.The series connection of the two levels is achieved, for example, by fluid communication (not shown) at one end of the heat exchange plate 1 between the two levels. This connection can be internal to the heat exchange plate 1 or external using a pipe from the heat transfer fluid pipe network. The heat transfer fluid then successively passes through the first level then the second level, the second level then forming a fluid return circuit which, being thermally insulated, does not disturb the efficiency of the heat exchange occurring between the battery module 2 and the heat exchange plate 1. The heat transfer fluid of the first level is completely emptied by the second level.
La connexion en parallèle est réalisée, par exemple, en aménageant une entrée du fluide caloporteur dans la plaque d’échange thermique 1 commune aux deux niveaux, chaque niveau ayant une sortie du fluide caloporteur distincte l’une de l’autre. Le fluide sortant du premier niveau pourra alors être canalisé vers l’échangeur air/ fluide caloporteur via le réseau de conduites de fluide caloporteur, alors que le fluide sortant du deuxième niveau pourra être canalisé vers une entrée de fluide d’une autre plaque d’échange thermique 1 avant d’être à son tour canalisé vers l’échangeur air/ fluide caloporteur.The parallel connection is achieved, for example, by arranging an inlet for the heat transfer fluid in the heat exchange plate 1 common to the two levels, each level having a separate heat transfer fluid outlet from one another. The fluid leaving the first level can then be channeled to the air/heat transfer fluid exchanger via the network of heat transfer fluid pipes, while the fluid leaving the second level can be channeled to a fluid inlet of another plate of heat exchange 1 before being in turn channeled to the air/heat transfer fluid exchanger.
Le deuxième niveau forme alors un circuit canalisant une partie du fluide caloporteur qui, étant thermiquement isolé, ne sera pas réchauffé par le fluide se trouvant dans la cavité 5. Ce deuxième niveau débouchera par exemple dans une cavité et/ou un évidement d’une seconde plaque d’échange thermique via le réseau de conduites de fluide caloporteur.The second level then forms a circuit channeling part of the heat transfer fluid which, being thermally insulated, will not be heated by the fluid located in the cavity 5. This second level will open out for example into a cavity and/or a recess of a second heat exchange plate via the network of coolant pipes.
De façon non illustrée, un carter confine ce système d’échange thermique, cet ensemble formant alors une batterie, par exemple une batterie de traction d’un véhicule. Le support est par exemple un fond de ce carter.In a manner not shown, a casing confines this heat exchange system, this assembly then forming a battery, for example a traction battery of a vehicle. The support is for example a bottom of this casing.
Ce carter isole les modules 2 de tous contacts avec des projections d’eau, et confine tous dégagements gazeux des modules 2 dans l’espace interne de ce carter.This casing insulates the modules 2 from all contact with splashes of water, and confines all gaseous emissions from the modules 2 in the internal space of this casing.
Un véhicule, notamment un véhicule électrique ou hybride, comprend avantageusement une telle batterie.A vehicle, in particular an electric or hybrid vehicle, advantageously comprises such a battery.
On notera qu’un procédé d’assemblage d’une telle batterie comprenant successivement une première étape d’assemblage de la plaque d’échange thermique 1 contre le module de batterie 2, et une deuxième étape d’assemblage de cet ensemble sur le fond du carter, est avantageux. Ce procédé permet d’avoir un ensemble module 2 et plaque d’échange thermique 1 préassemblé, par exemple chez un fournisseur, indépendamment du montage de cet ensemble dans la ligne d’assemblage du véhicule intégrant ce carter. Ce procédé permet de faciliter l’assemblage tout en garantissant la qualité de l’assemblage du module 2 sur la plaque 1 en termes de positionnement relatif et de conductivité thermique. La ligne d’assemblage est également moins complexe et les bords de ligne sont moins encombrés tout en ayant une emprise au sol réduite.It will be noted that a method for assembling such a battery comprising successively a first step of assembling the heat exchange plate 1 against the battery module 2, and a second step of assembling this assembly on the bottom crankcase, is advantageous. This method makes it possible to have a module 2 and heat exchange plate 1 assembly preassembled, for example at a supplier, independently of the assembly of this assembly in the assembly line of the vehicle incorporating this casing. This process facilitates the assembly while guaranteeing the quality of the assembly of the module 2 on the plate 1 in terms of relative positioning and thermal conductivity. The assembly line is also less complex and the line edges are less cluttered while having a reduced footprint.
La première étape d’assemblage de la plaque d’échange thermique 1 contre le module de batterie 2 est réalisée par un opérateur ou un moyen d’assemblage automatisé réalisant une première sous-étape de vissage en utilisant le deuxième moyen de fixation 7 qui, dans l’exemple précédemment décrit, comprend la deuxième vis serrant la plaque d’échange thermique 1 contre le module de batterie 2. La deuxième étape d’assemblage de cet ensemble sur le fond du carter est réalisée par un opérateur ou un moyen d’assemblage automatisé réalisant une deuxième sous-étape de vissage en utilisant le premier moyen de fixation 6 qui, dans l’exemple précédemment décrit, comprend la première vis serrant la plaque d’échange thermique 1 contre le fond du carter.The first step of assembling the heat exchange plate 1 against the battery module 2 is carried out by an operator or an automated assembly means carrying out a first screwing sub-step using the second fixing means 7 which, in the example previously described, comprises the second screw tightening the heat exchange plate 1 against the battery module 2. The second assembly step of this assembly on the bottom of the casing is carried out by an operator or a means of automated assembly performing a second screwing sub-step using the first fastening means 6 which, in the example described above, comprises the first screw tightening the heat exchange plate 1 against the bottom of the casing.
Claims (10)
Method of assembling a battery according to claim 9, characterized in that it successively comprises a first step of assembling the heat exchange plate (1) against the battery module (2), and a second assembly step of this assembly on the bottom of the crankcase.
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- 2020-07-22 WO PCT/FR2020/051330 patent/WO2021053277A1/en unknown
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