FR3103968A1 - Compartment for equipment liable to give off heat - Google Patents
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Abstract
Enveloppe pour un module de stockage d’énergie électrique L’invention concerne un compartiment (2) pour un équipement susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment pour un dispositif (40) de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, ce compartiment comportant au moins un canal de circulation (3) d’un fluide de refroidissement, ce canal étant obtenu par moulage d’une matière à base de polymère, avec injection assistée d’un fluide, notamment injection assistée d’un gaz ou d’un liquide, pour former ce canal dans la matière à base de polymère. Figure pour l’abrégé : Figure 1Enclosure for an electrical energy storage module The invention relates to a compartment (2) for equipment capable of releasing heat during its operation, in particular for an electrical energy storage device (40) for a motor vehicle, this compartment comprising at least one circulation channel (3) for a cooling fluid, this channel being obtained by molding a polymer-based material, with assisted injection of a fluid, in particular assisted injection of a gas or of a liquid, to form this channel in the polymer material. Figure for the abstract: Figure 1
Description
La présente invention concerne un compartiment pour un équipement susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment pour un dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile.The present invention relates to a compartment for equipment capable of releasing heat during its operation, in particular for an electrical energy storage device for a motor vehicle.
Les demandes de brevet US2017176108 et WO 2013056938 décrivent des échangeurs de chaleur pour refroidir des cellules de batterie. Par ailleurs la demande de brevet 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.Patent applications US2017176108 and WO 2013056938 describe heat exchangers for cooling battery cells. Furthermore, patent application US 2011/0206967 A describes an example of such a battery. In this application, the cells are stored in containers having housings for receiving the cells. A wall of the containers, intended to be in contact with a wall of a neighboring container, has recesses forming part of a conduit for the circulation of a heat transfer fluid.
La présente invention vise notamment à simplifier la fabrication de compartiment pour recevoir des cellules de batterie.The present invention aims in particular to simplify the manufacture of a compartment for receiving battery cells.
La présente invention a ainsi pour objet un compartiment pour un équipement susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment pour un dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, ce compartiment comportant au moins un canal de circulation d’un fluide de refroidissement, ce canal étant obtenu par moulage d’une matière à base de polymère, avec injection assistée d’un fluide, notamment injection assistée d’un gaz ou d’un liquide, pour former ce canal dans la matière à base de polymère.The subject of the present invention is thus a compartment for equipment capable of releasing heat during its operation, in particular for an electrical energy storage device for a motor vehicle, this compartment comprising at least one channel for the circulation of a fluid cooling channel, this channel being obtained by molding a polymer-based material, with assisted injection of a fluid, in particular assisted injection of a gas or a liquid, to form this channel in the polymer-based material .
L’invention permet notamment d’avoir un compartiment, par exemple pour recevoir des cellules de batterie, qui présente également une fonction de refroidissement de ces cellules, dont la fabrication est simplifiée.The invention makes it possible in particular to have a compartment, for example for receiving battery cells, which also has a function of cooling these cells, the manufacture of which is simplified.
La formation du ou des canaux de fluide de refroidissement dans la matière à base de polymère par injection assistée d’un liquide ou d’un gaz permet d’avoir un procédé de fabrication en une étape, au lieu d’un procédé à plusieurs étapes pour former le ou les canaux qui nécessiteraient une soudure. Ainsi l’invention permet d’éviter certains problèmes d’étanchéité liés à des fuites de fluide de refroidissement. Dans l’invention, comme le ou les canaux sont formés par des formes creuses directement dans la matière, on évite ces problèmes de fuite. Les opérations de fabrication sont en outre simplifiées.Forming the coolant channel(s) in the polymer-based material by liquid or gas assisted injection allows for a one-step manufacturing process, instead of a multi-step process to form the channel(s) that would require welding. Thus, the invention makes it possible to avoid certain sealing problems linked to leaks of cooling fluid. In the invention, as the channel or channels are formed by hollow shapes directly in the material, these leakage problems are avoided. Manufacturing operations are also simplified.
Selon l’un des aspects de l’invention, le canal présente une paroi interne sans jointure, comme le résultat du creusement de la matière à base de polymère par le fluide injecté lors du moulage.According to one of the aspects of the invention, the channel has a seamless internal wall, as the result of the hollowing out of the polymer-based material by the fluid injected during molding.
Selon l’un des aspects de l’invention, le canal présente une forme cylindrique, au moins sur une partie de sa longueur, notamment avec une section transversale en rectangle ou ovale ou ronde.According to one of the aspects of the invention, the channel has a cylindrical shape, at least over part of its length, in particular with a rectangular or oval or round cross-section.
Selon l’un des aspects de l’invention, la matière à base de polymère dans laquelle est formée le canal est liée à une feuille en matériau composite à base de polymère.According to one aspect of the invention, the polymer-based material in which the channel is formed is bonded to a sheet of polymer-based composite material.
Cette liaison est notamment le résultat d’un moulage, notamment surmoulage ou co-moulage, entre la matière qui comporte le ou les canaux pour la circulation de fluide de refroidissement et cette feuille en matériau composite.This connection is in particular the result of molding, in particular overmolding or co-molding, between the material which comprises the channel or channels for the circulation of cooling fluid and this sheet of composite material.
Selon l’un des aspects de l’invention, la feuille en matériau composite comporte une ouverture et la matière qui forme le canal passe à travers cette ouverture de sorte ce canal passe aussi à travers cette ouverture de la feuille.According to one of the aspects of the invention, the sheet of composite material comprises an opening and the material which forms the channel passes through this opening so that this channel also passes through this opening of the sheet.
Selon l’un des aspects de l’invention, la matière dans laquelle et formé le canal se présente sous la forme d’une couche qui s’étend sur une face de la feuille de matériau composite.According to one of the aspects of the invention, the material in which and formed the channel is in the form of a layer which extends over one face of the sheet of composite material.
Selon l’un des aspects de l’invention, cette couche de matière et la feuille sont planes sur une partie au moins de leur superficie.According to one of the aspects of the invention, this layer of material and the sheet are flat over at least part of their surface.
Selon l’un des aspects de l’invention, cette couche et la feuille comporte un bord incliné par rapport à cette partie plane, et le canal passe dans la couche de matière sur ce bord.According to one of the aspects of the invention, this layer and the sheet has an edge inclined with respect to this flat part, and the channel passes through the layer of material on this edge.
Selon l’un des aspects de l’invention, le canal dans la matière se raccorde à un organe de connexion fluidique, notamment sur ce bord incliné.According to one of the aspects of the invention, the channel in the material is connected to a fluid connection member, in particular on this inclined edge.
Selon l’un des aspects de l’invention, cet organe de connexion fluidique est moulé par la matière de la couche qui comprend le canal.According to one of the aspects of the invention, this fluid connection member is molded by the material of the layer which comprises the channel.
Selon l’un des aspects de l’invention, la couche de matière comporte au moins deux canaux issus d’injection assistée, ces canaux étant nomment parallèles sur une majeure partie de leur longueur.According to one of the aspects of the invention, the layer of material comprises at least two channels resulting from assisted injection, these channels being named parallel over a major part of their length.
Selon l’un des aspects de l’invention, le compartiment comporte une plaque de refroidissement disposée d’un côté de la feuille en matériau composite qui est opposé au côté de la couche de matière moulée.According to one of the aspects of the invention, the compartment comprises a cooling plate arranged on one side of the sheet of composite material which is opposite to the side of the layer of molded material.
Selon l’un des aspects de l’invention, la plaque est agencée pour être parcourue par un fluide de refroidissement circulant également dans les canaux de la couche moulée. Ces canaux sont notamment des canaux nourriciers qui respectivement alimentent et évacuent le fluide de refroidissement circulant dans la plaque. Il est par exemple prévu un seul canal nourricier d’alimentation et un seul canal nourricier d’évacuation.According to one of the aspects of the invention, the plate is arranged to be traversed by a cooling fluid also circulating in the channels of the molded layer. These channels are in particular feeder channels which respectively supply and evacuate the cooling fluid circulating in the plate. For example, a single feeder supply channel and a single feeder evacuation channel are provided.
Selon l’un des aspects de l’invention, la couche qui comporte les canaux nourriciers comporte une portion de connexion réalisée d’un seul tenant avec le reste de la couche et qui est agencée pour être connectée à la plaque de refroidissement. Cette portion de connexion fait saillie à travers la feuille en matériau composite.According to one of the aspects of the invention, the layer which comprises the feeder channels comprises a connection portion made in one piece with the rest of the layer and which is arranged to be connected to the cooling plate. This connection portion protrudes through the sheet of composite material.
Selon l’un des aspects de l’invention, les canaux sont formés uniquement dans la couche de matière moulée, autrement dit les canaux ne sont pas formés par l’assemblage de deux couches distinctes par exemple.According to one of the aspects of the invention, the channels are formed only in the layer of molded material, in other words the channels are not formed by the assembly of two distinct layers for example.
Selon l’un des aspects de l’invention, la couche comporte des sillons pour former les canaux et des nervures de renfort, notamment en forme de nid d’abeille, pour le renfort mécanique du compartiment.According to one of the aspects of the invention, the layer comprises grooves to form the channels and reinforcing ribs, in particular in the form of a honeycomb, for the mechanical reinforcement of the compartment.
Ainsi la couche moulée occupe que partiellement la face extérieure de la feuille composite, et non toute cette face. Cette couche moulée occupe par exemple moins de 50% de la face extérieure de la feuille, voire moins de 25% de celle-ci.Thus the molded layer only partially occupies the outer face of the composite sheet, and not all of this face. This molded layer occupies, for example, less than 50% of the outer face of the sheet, or even less than 25% thereof.
L’invention concerne encore un module de stockage d’énergie électrique comportant une pluralité de cellules de batterie notamment disposées suivant une rangée, et un compartiment tel que décrit ci-dessus, les cellules étant placées dans ce compartiment en interaction thermique avec la plaque de refroidissement.The invention also relates to an electrical energy storage module comprising a plurality of battery cells in particular arranged in a row, and a compartment as described above, the cells being placed in this compartment in thermal interaction with the cooling.
L’invention concerne encore procédé de fabrication d’un compartiment pour un équipement susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement tel que décrit ci-dessus, le procédé comportant l’étape de former une couche de matière à base de polymère, avec injection assistée d’un fluide pour former un canal dans cette couche.The invention also relates to a method for manufacturing a compartment for equipment capable of releasing heat during its operation as described above, the method comprising the step of forming a layer of polymer-based material, with assisted injection of a fluid to form a channel in this layer.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :Other characteristics, details and advantages of the invention will emerge more clearly on reading the detailed description given below, and several embodiments given by way of indication and not limitation with reference to the schematic drawings appended on the other hand. , on which ones :
On a représenté sur les figures 1 et 2 un module 1 de stockage d’énergie électrique comportant une pluralité de cellules de batterie, visibles sur la figure 2, et un compartiment 2.There is shown in Figures 1 and 2 an electrical energy storage module 1 comprising a plurality of battery cells, visible in Figure 2, and a compartment 2.
Ce compartiment 2 comporte deux canaux 3 de circulation d’un fluide de refroidissement, visibles sur la figure 1, qui sont parallèles. Cette figure 1 montre la face inférieure et extérieure du compartiment 2. Ce compartiment 2 définit, avec un couvercle non représenté, un boitier 5 qui contient les cellules de batterie 9. Le fond de ce boitier 5 est sur ce compartiment 2.This compartment 2 comprises two channels 3 for the circulation of a cooling fluid, visible in FIG. 1, which are parallel. This figure 1 shows the lower and outer face of compartment 2. This compartment 2 defines, with a cover not shown, a box 5 which contains the battery cells 9. The bottom of this box 5 is on this compartment 2.
Chaque canal 3 est obtenu par moulage d’une matière 8 à base de polymère, avec injection assistée d’un fluide, notamment injection assistée d’un gaz ou d’un liquide, pour former ce canal 3 dans la matière à base de polymère.Each channel 3 is obtained by molding a polymer-based material 8, with assisted injection of a fluid, in particular assisted injection of a gas or a liquid, to form this channel 3 in the polymer-based material. .
Chaque canal 3 présente une paroi interne 10 sans jointure, comme le résultat du creusement de la matière à base de polymère par le fluide injecté lors du moulage.Each channel 3 has an internal wall 10 without a joint, as the result of the hollowing out of the polymer-based material by the fluid injected during molding.
Chaque canal 3 présente une forme cylindrique, au moins sur une partie de sa longueur, notamment avec une section transversale en rectangle ou ovale ou ronde.Each channel 3 has a cylindrical shape, at least over part of its length, in particular with a rectangular or oval or round cross-section.
La matière 8 à base de polymère dans laquelle est formée les canaux 3 est liée à une feuille 11 en matériau composite à base de polymère.The polymer-based material 8 in which the channels 3 are formed is bonded to a sheet 11 of polymer-based composite material.
Cette liaison est le résultat d’un surmoulage ou co-moulage entre la matière qui comporte les canaux 3 pour la circulation de fluide de refroidissement et cette feuille 11 en matériau composite.This connection is the result of an overmolding or co-molding between the material which comprises the channels 3 for the circulation of cooling fluid and this sheet 11 of composite material.
La feuille 11 en matériau composite comporte des ouvertures 13 et la matière 8 qui forme les canaux 3 passe à travers ces ouvertures 13 de sorte chaque canal 3 passe aussi à travers cette ouverture 13 associée de la feuille 11.The sheet 11 of composite material has openings 13 and the material 8 which forms the channels 3 passes through these openings 13 so that each channel 3 also passes through this associated opening 13 of the sheet 11.
La matière 8 dans laquelle et formé le canal se présente sous la forme d’une couche qui s’étend sur une face de la feuille de matériau composite.The material 8 in which and formed the channel is in the form of a layer which extends over one side of the sheet of composite material.
La feuille 11 est plane sur une partie au moins de sa superficie dans une région plane 17.The sheet 11 is planar over at least part of its surface in a planar region 17.
Cette couche 8 et la feuille 11 comporte un bord incliné 15 par rapport à cette région plane 17, et le canal 3 passe dans la couche de matière 8 sur ce bord 15.This layer 8 and the sheet 11 have an inclined edge 15 relative to this flat region 17, and the channel 3 passes through the layer of material 8 on this edge 15.
Chaque canal 3 dans la matière se raccorde à un organe de connexion fluidique 27, sur ce bord incliné 15.Each channel 3 in the material is connected to a fluid connection member 27, on this inclined edge 15.
Chaque organe de connexion fluidique 27 est surmoulé par la matière de la couche 3.Each fluid connection member 27 is overmolded by the material of layer 3.
Le compartiment 2 comporte une plaque de refroidissement 20 disposée d’un côté 21 de la feuille en matériau composite qui est opposé au côté 22 de la couche 3.Compartment 2 comprises a cooling plate 20 arranged on one side 21 of the sheet of composite material which is opposite side 22 of layer 3.
La plaque 20 est agencée pour être parcourue par un fluide de refroidissement circulant également dans les canaux 3 de la couche. Ces canaux 3 sont des canaux nourriciers qui respectivement alimentent et évacuent le fluide de refroidissement circulant dans la plaque 20. Il est par exemple prévu un seul canal nourricier d’alimentation et un seul canal nourricier d’évacuation.The plate 20 is arranged to be traversed by a cooling fluid also circulating in the channels 3 of the layer. These channels 3 are feeder channels which respectively supply and evacuate the cooling fluid circulating in the plate 20. For example, a single feeder feed channel and a single feeder discharge channel are provided.
La plaque 20 est formée de deux sous-plaques 24 qui, une fois assemblées, forment un circuit de circulation de fluide de refroidissement.Plate 20 is formed of two sub-plates 24 which, once assembled, form a cooling fluid circulation circuit.
La couche 3 comporte des portions de connexion 29 réalisées d’un seul tenant avec le reste de la couche et qui sont agencées pour être connectées à la plaque de refroidissement 20. Cette portion de connexion 29 fait saillie à travers la feuille en matériau composite et est parcoure par le canal 3 associé pour amener ce canal 3 jusqu’à la plaque 20. Cette plaque 20 est en regard de la feuille 11.Layer 3 comprises connection portions 29 made in one piece with the rest of the layer and which are arranged to be connected to the cooling plate 20. This connection portion 29 protrudes through the sheet of composite material and is traversed by the associated channel 3 to bring this channel 3 to the plate 20. This plate 20 is opposite the sheet 11.
La couche 3 comporte des sillons 33 pour former les canaux et des nervures de renfort 34, notamment en forme de nid d’abeille, pour le renfort mécanique du compartiment 2.Layer 3 comprises grooves 33 to form the channels and reinforcing ribs 34, in particular in the shape of a honeycomb, for the mechanical reinforcement of compartment 2.
Le fluide pour l’injection assistée peut être de l’eau.The fluid for the assisted injection can be water.
Ainsi la couche 3 occupe que partiellement la face extérieure de la feuille composite, et non toute cette face. Cette couche occupe par exemple moins de 50% de la face extérieure de la feuille 11, voire moins de 25% de celle-ci.Thus layer 3 only partially occupies the outer face of the composite sheet, and not all of this face. This layer occupies, for example, less than 50% of the outer face of sheet 11, or even less than 25% thereof.
Les cellules 9 sont placées dans ce compartiment 2 en interaction thermique avec la plaque de refroidissement 20.The cells 9 are placed in this compartment 2 in thermal interaction with the cooling plate 20.
Chaque canal 3 présente une longueur d’au moins 5 cm, notamment d’au moins 10 cm.Each channel 3 has a length of at least 5 cm, in particular at least 10 cm.
Le matériau composite de la feuille 11comprend des fibres de verre, éventuellement en variante des fibres de carbone ou d’une autre nature, pré-imprégnées d’une résine thermoplastique.The composite material of the sheet 11 comprises glass fibers, possibly as a variant carbon fibers or fibers of another nature, pre-impregnated with a thermoplastic resin.
Le compartiment 2 présente un bord relevé 36 sur son pourtour.Compartment 2 has a raised edge 36 on its periphery.
La structure en nid d’abeille 34 est vers l’extérieur du boitier 5.The honeycomb structure 34 is towards the outside of the box 5.
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 R-134a). 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 may 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 R-134a). The coolant can also be a nanofluid. The coolant can still be water, possibly including additives.
Les cellules de batterie comprennent par exemple une pluralité de batteries au lithium-ion (Li-ion) pour une utilisation dans un véhicule hybride. Dans un autre mode de réalisation, la pluralité de cellules de batterie sont des batteries Li-ion pour une utilisation dans un véhicule électrique à batterie.The battery cells include, for example, a plurality of lithium-ion (Li-ion) batteries for use in a hybrid vehicle. In another embodiment, the plurality of battery cells are Li-ion batteries for use in a battery electric vehicle.
La plaque de refroidissement 20 forme un échangeur de chaleur compris dans un circuit de refroidissement, non représenté, du type comprenant un compresseur et d’autres échangeurs thermiques.The cooling plate 20 forms a heat exchanger included in a cooling circuit, not shown, of the type comprising a compressor and other heat exchangers.
Le compartiment 2 et les cellules de batterie 9 forment, avec d’autres composants, un dispositif 40 de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile.The compartment 2 and the battery cells 9 form, with other components, a device 40 for storing electrical energy for a motor vehicle.
Claims (10)
Method of manufacturing a compartment for equipment capable of giving off heat during its operation according to one of claims 1 to 8, the method comprising the step of forming a layer of polymer-based material, with assisted injection of a fluid to form a channel in this layer.
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| FR1913374A FR3103968A1 (en) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | Compartment for equipment liable to give off heat |
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