FR3104826A1 - Dispositif de refroidissement d’un pack-batteries - Google Patents

Dispositif de refroidissement d’un pack-batteries Download PDF

Info

Publication number
FR3104826A1
FR3104826A1 FR1914325A FR1914325A FR3104826A1 FR 3104826 A1 FR3104826 A1 FR 3104826A1 FR 1914325 A FR1914325 A FR 1914325A FR 1914325 A FR1914325 A FR 1914325A FR 3104826 A1 FR3104826 A1 FR 3104826A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
cooling device
dielectric fluid
vehicle
cooling
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR1914325A
Other languages
English (en)
Inventor
Amrid Mammeri
Kamel Azzouz
Sebastien Garnier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority to FR1914325A priority Critical patent/FR3104826A1/fr
Priority to US17/784,821 priority patent/US20230051254A1/en
Priority to PCT/FR2020/052400 priority patent/WO2021116629A1/fr
Priority to CN202080093782.1A priority patent/CN115004448A/zh
Priority to EP20848991.4A priority patent/EP4073871A1/fr
Publication of FR3104826A1 publication Critical patent/FR3104826A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2029—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant with phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20345—Sprayers; Atomizers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure
    • G05D16/20—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means
    • G05D16/2006—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H01M10/635—Control systems based on ambient temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • H01M10/6555—Rods or plates arranged between the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H01M10/6557—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H01M10/6568—Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6569—Fluids undergoing a liquid-gas phase change or transition, e.g. evaporation or condensation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/659—Means for temperature control structurally associated with the cells by heat storage or buffering, e.g. heat capacity or liquid-solid phase changes or transition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/609—Arrangements or processes for filling with liquid, e.g. electrolytes
    • H01M50/618—Pressure control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/673—Containers for storing liquids; Delivery conduits therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/691—Arrangements or processes for draining liquids from casings; Cleaning battery or cell casings
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2029—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant with phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20327—Accessories for moving fluid, for connecting fluid conduits, for distributing fluid or for preventing leakage, e.g. pumps, tanks or manifolds
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20709—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
    • H05K7/208—Liquid cooling with phase change
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

Titre : Dispositif de refroidissement d’un pack-batteries L’invention concerne un dispositif de refroidissement (2) d’une pluralité d’éléments électroniques (11) susceptibles de dégager de la chaleur lors de leur fonctionnement pour l’alimentation électrique d’un appareil ou d’un véhicule, lesdits éléments électroniques étant disposés dans un boitier (12), le dispositif (2) comprenant au moins un élément de projection (22) d’un fluide diélectrique diphasique (3) sur les éléments électroniques (11), ainsi qu’un condenseur (26) pourvu d’un circuit de fluide de refroidissement (23), le boitier (12) comprenant un bac de récupération (25) du fluide diélectrique (3), le dispositif de refroidissement (2) comprenant un circuit de fluide diélectrique (21), pourvu d’une pompe de circulation (24) configurée pour aspirer le fluide diélectrique (3) du bac de récupération (25), et directement relié à l’élément de projection (22), caractérisé en ce que le dispositif de refroidissement (2) comprend un système de régulation (4) de la pression interne du boitier (12), le système de régulation (4) comprenant un module de contrôle (41) configuré pour générer une instruction de commande de régulation de la pression interne en fonction d’un état du dispositif de refroidissement et/ou un état de l’appareil ou du véhicule. Figure de l’abrégé : figure 1

Description

Dispositif de refroidissement d’un pack-batteries
La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs de refroidissement d’éléments électroniques, et elle peut notamment concerner des dispositifs de refroidissement des packs-batteries d’un véhicule automobile hybride ou électrique.
Le marché industriel impliquant l’utilisation d’éléments électroniques susceptibles de dégager de fortes chaleurs lors de leur fonctionnement, par exemple dans le domaine de l’industrie automobile hybride ou électrique, est de plus en plus important. Notamment, les véhicules automobiles hybrides ou électriques sont alimentés par des batteries électriques rechargeables qui, en fonctionnement, peuvent atteindre des températures extrêmes, ces températures pouvant générer un risque d’endommagement des structures du véhicule à proximité des batteries, et/ou un risque de voir les batteries s’enflammer ou bien à tout le moins de moins bien fonctionner.
Il est connu de regrouper des batteries d’un véhicule hybride ou électrique au sein d’un pack-batteries et d’utiliser un élément de projection d’un fluide sur celles-ci afin de procéder à leur refroidissement, le fluide étant diélectrique afin de ne pas provoquer de court-circuit des batteries. Ces dernières sont ainsi maintenues à une température suffisamment basse pour réduire les risques précédemment évoqués.
Le fluide diélectrique peut notamment être un fluide diphasique qui, au contact des batteries et par échange de calories, passe à l’état de vapeur. Il est dès lors connu d’équiper le pack-batteries d’un condenseur, afin de repasser le fluide diélectrique à l’état liquide. Le fluide diélectrique à l’état liquide est alors récupéré, notamment en fond du pack-batteries, et peut par exemple être dirigé vers un réseau de canaux de recirculation afin d’être à nouveau inséré dans le pack-batteries pour être projeté sur les batteries lors d’une utilisation ultérieure.
L’explication effectuée ci-dessus est valable lorsque le véhicule est en fonctionnement. Un problème similaire se pose lorsque le véhicule est en stationnement. En effet, sous l’effet des batteries encore chaudes, ou bien sous des conditions météorologiques estivales, le fluide diélectrique peut passer en état vapeur et faire augmenter la pression du boitier contenant les batteries. Une pression interne du boitier trop élevée entraîne une fuite du fluide diélectrique à l’état vapeur et donc une perte de celui-ci.
La présente invention permet de pallier le problème d’évaporation du fluide diélectrique au sein d’un boitier contenant des batteries électriques, et ce malgré le fait que le véhicule soit à l’arrêt.
Ainsi l’invention consiste en un dispositif de refroidissement d’une pluralité d’éléments électroniques susceptibles de dégager de la chaleur lors de leur fonctionnement pour l’alimentation électrique d’un appareil ou d’un véhicule, lesdits éléments électroniques étant disposés dans un boitier, le dispositif comprenant au moins un élément de projection d’un fluide diélectrique diphasique sur les éléments électroniques, ainsi qu’un condenseur pourvu d’un circuit de fluide de refroidissement, le boitier comprenant un bac de récupération du fluide diélectrique, le dispositif de refroidissement comprenant un circuit de fluide diélectrique, pourvu d’une pompe de circulation configurée pour aspirer le fluide diélectrique du bac de récupération, et directement relié à l’élément de projection, caractérisé en ce que le dispositif de refroidissement comprend un système de régulation de la pression interne du boitier, le système de régulation comprenant un module de contrôle configuré pour générer une instruction de commande de régulation de la pression interne en fonction d’un état du dispositif de refroidissement et/ou un état de l’appareil ou du véhicule.
L’élément de projection est configuré pour pulvériser le fluide diélectrique diphasique, à l’état liquide, sur les éléments électroniques. Un échange de calories s’opère alors entre les éléments électroniques chauds et le fluide diélectrique qui se vaporise sous l’effet de la haute température des éléments électroniques. Ces derniers peuvent par exemple être des cellules de batterie pour véhicule hybride ou électrique, ou tout autre élément électronique pouvant atteindre des très hautes températures et nécessitant d’être refroidi en conséquence.
Le condenseur peut par exemple se présenter sous la forme d’une plaque métallique au sein de laquelle circule un fluide de refroidissement. Le condenseur est disposé au sein du boitier de telle manière qu’un contact soit créé entre le condenseur et le fluide diélectrique sous forme vapeur. Un nouvel échange de calories est opéré entre le fluide diélectrique sous forme vapeur et le condenseur associé au fluide de refroidissement, permettant ainsi au fluide diélectrique céder les calories précédemment acquises et de revenir à l’état liquide. Le boîtier est configuré pour que ce fluide électrique diphasique à l’état liquide coule jusqu’au bac de récupération.
Le circuit de fluide diélectrique relie le bac de récupération à l’élément de projection afin de pouvoir à nouveau pulvériser le fluide diélectrique sous forme liquide sur les éléments électroniques. La pompe de circulation permet d’aspirer le fluide diélectrique présent dans le bac de récupération et de le faire circuler au sein du circuit de fluide diélectrique. Le circuit de fluide diélectrique peut directement déboucher sur l’élément de projection, ou par exemple passer au sein du condenseur avant de déboucher sur l’élément de projection, afin d’abaisser la température du fluide diélectrique avant que celui-ci soit projeté sur les éléments électroniques et ainsi puisse effectuer un refroidissement plus efficace de ceux-ci.
Le système de régulation de pression du dispositif de refroidissement est configuré pour éviter un excès de pression dans le boîtier pouvant générer des contraintes au niveau des jointures de ce boîtier et des fuites de fluide diélectrique le cas échéant. Un tel excès de pression est notamment dû à la vaporisation du fluide diélectrique présent dans le boîtier et notamment lorsque le véhicule est à l’arrêt et que le dispositif de refroidissement n’est pas en marche, c’est-à-dire lorsque le fluide de refroidissement ne circule pas dans le condenseur. Cette vaporisation peut se produire après l’arrêt du véhicule si la température atteinte par les éléments électroniques situés à proximité du bac de récupération reste trop élevée, ou bien de manière générale lorsque la température ambiante est élevée.
Selon l’invention, le module de contrôle présent au sein du système de régulation de pression permet de détecter une montée de la pression interne du boitier, ou un autre événement pouvant provoquer une montée de pression interne du boitier. Le module de contrôle permet également, suite à cette détection, de générer une instruction de commande à destination d’autres composants du système de régulation de pression aptes à réaliser une diminution de la pression interne du boitier.
Selon une caractéristique de l’invention, le module de contrôle comprend un capteur de pression, le module de contrôle étant configuré pour générer une instruction de commande de régulation de la pression interne du boitier lorsqu’une valeur mesurée par le capteur de pression dépasse une valeur seuil de pression. Le capteur de pression est avantageusement disposé dans le boitier afin de mesurer la pression de manière précise. Le capteur de pression et le module de contrôle sont configurés pour communiquer entre eux, le cas échéant par des moyens filaires.
Selon une caractéristique de l’invention, la valeur seuil de pression, à laquelle sont comparées les valeurs de pression mesurées par le capteur de pression, est de 1,5 bar. Il a été déterminé par les inventeurs qu’à partir de cette valeur de pression de 1,5 bar, la pression interne risque de déformer le boîtier et le fluide diélectrique présent dans le boîtier risque par suite de s’échapper hors du boitier, cette pression correspondant à une température d’environ 48°C. Le module de commande récupère en temps réel, ou à intervalles réguliers, les valeurs de pression mesurées par le capteur de pression et initie la régulation de pression, c’est-à-dire génère des instructions de commande appropriées, lorsqu’une des valeurs de pression récupérées est supérieure ou égale à 1,5 bar.
Selon une caractéristique de l’invention, le module de contrôle initie la régulation de la pression interne en générant une instruction de commande à destination du circuit de fluide de refroidissement associé au condenseur. En d’autres termes, le module de contrôle commande la mise en route du circuit de fluide de refroidissement uniquement lorsque la valeur seuil de pression est atteinte.
La régulation de la pression interne dans le cas qui vient d’être présenté, avec un contrôle de la pression interne et une instruction de commande relative à ce contrôle de pression, est dite active, c’est-à-dire que la régulation est effectuée en temps réel en fonction d’une mesure de pression trop élevée.
Selon une caractéristique de l’invention, le dispositif de refroidissement comporte un détecteur d’état de l’appareil ou du véhicule susceptible de détecter et envoyer au module de contrôle une information relative à l’arrêt ou au fonctionnement de l’appareil ou du véhicule. Par détecteur d’état de l’appareil ou du véhicule, il faut comprendre qu’il s’agit d’un capteur qui détecte si l’appareil ou le véhicule, sur lequel est installé le dispositif de refroidissement, est en fonctionnement ou s’il est à l’arrêt. A titre d’exemple, le détecteur d’état peut par exemple être un accéléromètre ou un organe directement lié au dispositif de démarrage du véhicule. Le détecteur d’état de l’appareil ou du véhicule peut envoyer un signal au module de contrôle dès que le changement d’état est avéré, que ce soit par exemple un arrêt du contact du véhicule, ou bien un démarrage de celui-ci.
Selon une caractéristique de l’invention, le système de régulation de pression comprend un réservoir de stockage isolé du boitier, ainsi qu’une pompe de régulation apte à aspirer le fluide diélectrique présent dans le bac de récupération jusqu’au réservoir de stockage, et/ou à aspirer le fluide diélectrique présent dans le réservoir de stockage jusqu’au bac de récupération, en fonction d’une indication donnée par le détecteur d’état de l’appareil ou du véhicule. Autrement dit, le système de régulation de pression peut être configuré pour assurer le transfert du fluide diélectrique entre le bac de récupération et le réservoir de stockage, et ce dans les deux sens de circulation en fonction de l’état du véhicule déterminé par l’intermédiaire du détecteur d’état du véhicule. Plus particulièrement, lorsque le moteur du véhicule ne tourne pas, et que le fluide de refroidissement ne circule pas dans le condenseur, le risque de voir chauffer le fluide diélectrique est important et le système de régulation est configuré pour retirer le fluide diélectrique du boîtier du dispositif de refroidissement.
Ainsi, lorsqu’il est détecté que le véhicule est à l’arrêt, moteur coupé par exemple, le détecteur d’état du véhicule transmet l’information au module de contrôle, qui initie le fonctionnement de la pompe de régulation pour transférer le fluide diélectrique du bac de récupération jusqu’au réservoir de stockage. A l’inverse, lorsque le véhicule est mis en route, le transfert du fluide diélectrique est effectué dans le sens inverse, c’est-à-dire du réservoir de stockage vers le bac de récupération, afin que le fluide diélectrique soit de nouveau présent dans le boîtier pour jouer son rôle de refroidissement des batteries.
L’aspiration du fluide diélectrique hors du bac de récupération, et donc hors du boitier, permet d’éviter l’évaporation du fluide diélectrique diphasique au sein du boitier lorsque le véhicule est à l’arrêt, par exemple sous l’effet des éléments électroniques, par exemple des éléments de batterie, pouvant demeurer à une température élevée, ou bien sous l’effet de conditions météorologiques estivales. Ainsi, le système de régulation peut également comprendre un capteur de température mesurant la température ambiante de l’environnement extérieur et/ou la température au sein du boîtier, afin de déterminer s’il est nécessaire de pomper le fluide diélectrique hors du boitier ou non, cette information de température pouvant notamment être considérée de manière additionnelle à celle de l’arrêt du véhicule.
La régulation de la pression interne dans le cas qui vient d’être présenté, avec un retrait du fluide diélectrique du boîtier pour éviter une surpression en cas d’arrêt du véhicule, est dite passive, c’est-à-dire que le fluide diélectrique est évacué du bac de récupération dès l’arrêt du véhicule afin de prévenir une potentielle hausse de la pression interne du boitier, sans pour autant qu’il soit certain que la pression interne du boitier augmente de manière trop excessive.
Selon une caractéristique de l’invention, le système de régulation comprend une structure isolante recouvrant le réservoir de stockage. La structure isolante est indépendante du boitier, à distance de celui-ci et recouvre le réservoir de stockage. Conformément à ce qui précède dans le cas d’un réservoir de stockage, le fluide diélectrique est sorti du boîtier du dispositif de refroidissement pour être éloigné des éléments électroniques susceptibles de provoquer l’évaporation du fluide diélectrique. La structure isolante joue alors un rôle de barrière thermique afin que la température ambiante ne soit pas non plus en mesure de provoquer l’évaporation du fluide diélectrique. Dans ces conditions, le fluide diélectrique est maintenu à l’état liquide afin d’être opérationnel lors de son transfert vers le boîtier, et par exemple le bac de récupération, lorsque le véhicule redémarre.
Selon une caractéristique de l’invention, le réservoir de stockage comprend un échangeur thermique. Le fluide diélectrique peut ainsi être refroidi lorsqu’il est stocké au sein du réservoir de stockage. Ce dernier peut par exemple être parcouru par une passe au sein de laquelle circule un fluide de refroidissement, afin de conserver le fluide diélectrique à basse température. Le fluide diélectrique est ainsi maintenu en phase liquide. Une telle caractéristique peut être une alternative, ou au contraire être mise en œuvre de manière complémentaire, à la présence d’un structure isolante telle que précédemment évoquée.
L’invention couvre également un procédé de mise en œuvre d’un dispositif de refroidissement tel que décrit précédemment, caractérisé en ce qu’il comprend:
une étape de détermination par l’intermédiaire du module de contrôle d’au moins une donnée liée à une augmentation potentielle ou effective de la pression interne du boitier du dispositif de refroidissement,
une étape de commande du système de régulation de pression pour diminuer la pression interne du boîtier, l’étape de commande étant déclenchée en fonction de ladite donnée.
L’étape de détermination peut notamment comporter une mesure effectuée par un capteur de pression ou un capteur de température, selon les modes de réalisation du dispositif de refroidissement, et/ou la détection d’un état du véhicule qui détecte l’arrêt ou le démarrage du véhicule. Le module de contrôle reçoit un ou plusieurs signaux et génère une instruction de commande en conséquence, à savoir l’activation du circuit de fluide de refroidissement alors que le véhicule est à l’arrêt et que la pression interne dépasse une valeur seuil dans le cas d’une régulation active, ou l’aspiration du fluide diélectrique du bac de récupération vers le réservoir de stockage dans le cas d’une régulation passive.
L’invention couvre également un système de gestion thermique comprenant un boitier destiné à recevoir une pluralité d’éléments électroniques susceptibles de dégager une chaleur lors de leur fonctionnement et un dispositif de refroidissement tel que décrit précédemment.
L’invention couvre également un pack-batteries comprenant une pluralité d’éléments électroniques susceptibles de dégager une chaleur lors de leur fonctionnement, un boitier recevant lesdits éléments électroniques et un dispositif de refroidissement tel que décrit précédemment. Un tel pack-batteries permet l’alimentation par exemple d’un moteur électrique ou hybride d’un véhicule automobile.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après, de manière indicative et non limitative en référence aux dessins schématiques annexés, sur lesquels :
est un schéma d’un premier mode de réalisation d’un dispositif de refroidissement d’éléments électroniques selon l’invention,
est un schéma d’un deuxième mode de réalisation du dispositif de refroidissement d’éléments électroniques selon l’invention,
est une représentation d’un exemple du contenu d’un boitier du dispositif de refroidissement,
est une représentation d’un pack-batteries muni du dispositif de refroidissement selon l’invention.
Un dispositif de refroidissement 2 selon l’invention est illustré sur la figure 1. Un tel dispositif comporte notamment un boitier 12 logeant une pluralité d’éléments électroniques 11 et un dispositif de refroidissement 2 qui comprend au moins un circuit de fluide diélectrique 21 à l’intérieur duquel circule un fluide diélectrique 3, ici diphasique, et qui est configuré pour permettre le refroidissement des éléments électroniques. Selon l’invention, et tel que cela sera décrit ci-après, le dispositif de refroidissement comporte un système de régulation de la pression interne du boîtier.
Le circuit de fluide diélectrique 21 se présente sous la forme d’un canal de circulation sur lequel est disposé au moins un élément de projection 22. L’élément de projection 22 peut par exemple être une buse de projection assurant la pulvérisation du fluide diélectrique 3 sous forme de spray. De manière avantageuse, le circuit de fluide diélectrique 21 comporte une pluralité d’éléments de projection 22, répartis de manière à assurer la pulvérisation du fluide diélectrique 3 sur une pluralité d’éléments électroniques 11.
Les éléments électroniques 11 peuvent par exemple être des cellules de batterie permettant l’alimentation d’un moteur électrique ou hybride d’un véhicule, ou encore des serveurs informatiques nécessitant d’être régulièrement refroidis. Dans chacun de ces cas, l’action de projection du fluide diélectrique 3 sur les éléments électroniques 11 permet d’abaisser la température de ces derniers. La figure 1 représente quatre éléments électroniques 11, sur lesquels est projeté du fluide diélectrique 3 par le biais de quatre séries de deux éléments de projection 22 disposés sur le circuit de fluide diélectrique 21.
Une fois projeté contre les éléments électroniques 11, le fluide diélectrique 3 diphasique, sous l’effet de la température élevée des éléments électroniques 11, est au moins en grande majorité vaporisé, phase vapeur 31. Il est toutefois possible qu’une partie du fluide diélectrique 3 soit maintenue en phase liquide malgré l’échange de chaleur avec les éléments électroniques 11. Le fluide diélectrique 3 en phase liquide coule alors jusqu’à un bac de récupération 25 situé en contrebas des éléments électroniques 11. Le bac de récupération 25 peut présenter la forme d’un quelconque récipient pourvu d’un volume interne et étant apte à récupérer la totalité du fluide diélectrique 3 sous forme liquide.
Le dispositif de refroidissement 2 comprend un condenseur 26 qui consiste en une plaque au sein duquel s’étend un circuit de fluide de refroidissement 23. Le fluide de refroidissement peut par exemple être de l’eau glycolée, ou d’autres liquides réfrigérants du type R134a ou 1234yf. La plaque formant condenseur 26 présente une paroi de contact 27 tournée vers l’intérieur du boîtier et donc disposée entre le circuit de fluide de refroidissement 23 et l’élément de projection 22. Le fluide diélectrique 3 diphasique, une fois vaporisé par le dégagement de chaleur des éléments électroniques 11, entre en contact avec le condenseur 26, plus précisément avec la paroi de contact 27, et se liquéfie au contact de cette paroi refroidie sous l’effet du fluide de refroidissement circulant dans le circuit de fluide de refroidissement 23.
Dans l’exemple illustré, la paroi de contact 27 est légèrement inclinée, permettant ainsi de faire migrer le fluide diélectrique 3 repassé sous forme liquide 32 le long de la paroi de contact 27 pour tomber dans le bac de récupération 25, sous l’effet de la gravité. Le bac de récupération 25 récupère donc le fluide diélectrique 3 sous forme liquide, que ce soit du fluide diélectrique diphasique non évaporé lors de la projection contre les éléments électroniques 11, ou bien du fluide vaporisé puis liquéfié par le condenseur 26.
Le circuit de fluide diélectrique 21 comprend une extrémité, opposée à l’extrémité comprenant l’élément de projection 22, qui est immergée dans le fluide diélectrique 3 sous forme liquide 32 présent dans le bac de récupération 25. Le circuit de fluide diélectrique 21 est apte à aspirer le fluide diélectrique 3 présent dans le bac de récupération 25 par le biais d’une pompe de circulation 24. Le fluide diélectrique 3 récupéré dans le bac sous forme liquide peut ainsi recirculer au sein du circuit de fluide diélectrique 21 et être à nouveau projeté sur les éléments électroniques 11 par le biais de l’élément de projection 22.
Dans l’exemple illustré sur la figure 1, le circuit de fluide diélectrique 21 est isolé du condenseur 26, mais il est possible de faire passer le circuit de fluide diélectrique 21 au travers du condenseur 26 afin d’abaisser la température du fluide diélectrique 3 et ainsi améliorer le refroidissement des éléments électroniques 11. Par ailleurs, il est ici illustré un circuit de fluide diélectrique intégralement disposé dans le boîtier 12 du dispositif de refroidissement, mais il doit être compris que ce circuit peut s’étendre au moins en partie en dehors du boîtier, un embout de raccordement permettant la sortie du fluide présent dans le bac de récupération dans un conduit externe au boîtier et un autre embout permettant le retour du fluide au niveau du condenseur par exemple.
Selon l’invention, afin d’éviter qu’une vaporisation non souhaitée du fluide diélectrique 3 diphasique entraîne une augmentation de la pression interne du boitier 12, le dispositif de refroidissement 2 est pourvu d’un système de régulation de pression 4 permettant de prévenir ou atténuer l’augmentation de pression interne du boitier 12. Une telle vaporisation non souhaitée peut notamment avoir lieu, à l’arrêt du véhicule et donc lorsque le fluide de refroidissement ne circule pas dans le condenseur, et lorsqu’une température excessive est constatée dans le boitier, notamment due à une température extérieure élevée.
Dans le premier mode de réalisation illustré sur la figure 1, le système de régulation 4 comprend un capteur de pression 42 qui mesure la pression interne du boitier 12 et un module de commande 41 qui est configuré pour pouvoir modifier la configuration du circuit de refroidissement et notamment la circulation du fluide de refroidissement.
Le capteur de pression 42 est disposé dans le boîtier, ici au voisinage de la face de contact 27 du condenseur 26, pour mesurer la pression interne du boîtier, et il est configuré pour communiquer avec le module de commande afin de lui transmettre les valeurs de pression mesurées.
Le module de contrôle 41 est configuré pour comparer les valeurs mesurées avec une valeur seuil de pression, qui peut notamment être égale à 1,5 bar. Lorsque la valeur seuil de pression est dépassée, le module de contrôle 41 a pour fonction de générer une instruction de commande à destination du circuit de fluide de refroidissement 23 pour permettre la régulation de la pression interne du boitier 12.
Plus particulièrement, lorsque le module de contrôle 41 a détecté un cas de surpression, une instruction commande est transmise au circuit de fluide de refroidissement 23 du condenseur 26 afin que le fluide de refroidissement circule à l’intérieur du circuit et puisse évacuer les calories captées du fluide diélectrique. En d’autres termes, l’instruction de commande vise à relancer la circulation du fluide de refroidissement du condenseur 26, afin que le fluide diélectrique 3 sous forme vapeur 31 puisse reprendre une forme liquide et ainsi permettre une diminution de la pression interne du boitier 12.
La communication entre capteur de pression et module de commande, et l’action de régulation qui en résulte, est notamment mise en œuvre dans le cas d’un arrêt du véhicule, et d’un arrêt de la circulation du fluide de refroidissement qui peut en résulter si le moteur est coupé.
Lorsque le module de commande reçoit une information relative à une telle situation d’arrêt du véhicule, les valeurs mesurées par le capteur de pression peuvent être requises de façon continue, ou bien de façon cyclique, à intervalles réguliers.
L’action de régulation qui vient d’être décrite peut être stoppée par un contrôle de la pression interne du boitier 12 via le capteur de pression 42. Lorsque la pression interne diminue et repasse sous la valeur seuil de pression, ici de 1,5 bar, le module de contrôle 41 peut générer une instruction de commande d’arrêt de circulation du fluide de refroidissement, cette circulation pouvant être remise en marche par le module de contrôle 41 à chaque fois que la valeur seuil de pression est dépassée au sein du boitier 12.
Le premier mode de réalisation du dispositif de refroidissement 2 comprend donc un système de régulation 4 dit actif, c’est-à-dire ici basé sur la mesure de la pression interne du boitier 12 et entraînant la condensation du fluide diélectrique 3 lorsque cela s’avère nécessaire.
La figure 2 est une représentation schématique d’un deuxième mode de réalisation du dispositif de refroidissement 2. Ce deuxième mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation uniquement au niveau du système de régulation 4. Le procédé de refroidissement des éléments électroniques 11 étant rigoureusement identique, on se réfèrera à la description de la figure 1 en ce qui concerne cet aspect du dispositif de refroidissement 2.
Dans ce deuxième mode de réalisation, le système de régulation 4 n’inclut pas de capteur de pression de sorte qu’il ne permet pas une régulation active comme précédemment décrit, mais au contraire une régulation passive, préventive. Tel qu’il a pu être évoqué à titre optionnel dans le premier mode de réalisation, le système de régulation comprend ici un détecteur d’état 43 de l’appareil, ou du véhicule par exemple, comportant ce dispositif de refroidissement. Le détecteur d’état 43 permet notamment, dans le cas d’application du dispositif de refroidissement à un véhicule automobile, la détection de l’arrêt du véhicule, plus précisément lorsque le contact de celui-ci est coupé. Le détecteur d’état 43 est configuré pour détecter également le démarrage du véhicule. Lors de l’arrêt ou du démarrage du véhicule, le détecteur d’état 43 envoie un signal au module de contrôle 41 qui, tout comme pour le premier mode de réalisation, génère une instruction de commande pour la régulation de la pression interne au boitier 12.
Le système de régulation comprend également un réservoir de stockage 45 relié au bac de récupération 25 par une conduite quelconque. Le réservoir de stockage 45 est situé hors du boitier 12 et ne communique avec celui-ci que par ladite conduite.
Lorsque le contact du véhicule est coupé, l’arrêt est détecté par le détecteur d’état 43 qui transmet un signal au module de contrôle 41. Ce dernier commande alors une pompe de régulation 44 qui assure l’aspiration du fluide diélectrique 3 présent dans le bac de récupération 25 pour le diriger jusqu’au réservoir de stockage 45. Tant que le véhicule est à l’arrêt, le fluide diélectrique 3 est conservé dans le réservoir de stockage 45. Lorsque le véhicule redémarre, le détecteur d’état 43 envoie à nouveau un signal au module de contrôle 41 qui commande à nouveau la pompe de régulation 44 cette fois dans une configuration inverse pour transférer le fluide diélectrique 3 du réservoir de stockage 45 jusqu’au bac de récupération 25.
Ainsi, lorsque le véhicule est à l’arrêt, le fluide diélectrique 3 est isolé du boitier 12 et ne risque pas de s’évaporer sous l’effet d’une élévation de température et d’entraîner une augmentation de la pression interne du boitier. Lorsque le véhicule redémarre, le fluide diélectrique 3 est retransféré dans le bac de récupération 25 afin de pouvoir refroidir les éléments électroniques 11 tel que cela est décrit dans la figure 1.
Il convient de noter que la mise en œuvre de cette régulation de pression implique l’actionnement d’une pompe et a donc un coût énergétique, même minime. Dès lors, le système de régulation peut être configuré de manière à ce que le module de commande 41 récupère une information relative à la température, que ce soit la température interne au boîtier 12 et/ou la température ambiante, pour n’activer cette régulation en cas d’arrêt du véhicule que dans des conditions de forte température risquant de provoquer l’évaporation du fluide diélectrique diphasique.
De manière optionnelle, et tel qu’ici représenté sur la figure 2, afin que le fluide diélectrique diphasique 3 soit maintenu à l’état liquide dans le réservoir de stockage 45, ce dernier peut être disposé au sein d’une structure isolante 46 qui fait office de barrière thermique et empêche ainsi tout phénomène d’évaporation au sein du réservoir de stockage 45. Le fluide diélectrique 3 stocké dans le réservoir de stockage 45 peut également être refroidi par un échangeur thermique 47 pour d’une part être conservé à l’état liquide et éviter une surpression non souhaitée et pour d’autre part être à une température optimale pour générer un refroidissement plus efficace sur les éléments électroniques 11 par la suite, lorsque le fluide diélectrique 3 est transféré dans le bac de récupération 25. La structure isolante 46 et le refroidisseur 47 ne sont pas indissociables. Il est possible de n’utiliser que l’un ou l’autre sans altérer l’efficacité du système de régulation 4 et/ou en fonction du besoin.
Le deuxième mode de réalisation du dispositif de refroidissement 2 comprend donc un système de régulation 4 dit passif, c’est-à-dire permettant le retrait du fluide diélectrique 3 du boitier 12 de manière préventive pour empêcher son évaporation au sein de celui-ci, et ce sans que cela soit forcément nécessaire.
Tel que cela est illustré sur la figure 3, le dispositif de refroidissement est associé à un pack batteries muni de six éléments électroniques 11 divisés en trois étages de deux éléments électroniques 11 chacun, chaque étage d’éléments électroniques 11 étant surplombé par un condenseur 26.
Chaque condenseur 26 comprend deux parois latérales 262 reliées entre elles par une paroi supérieure 261. La paroi supérieure 261 s’étend principalement selon un plan formé par un axe longitudinal L et un axe transversal T, tandis que les parois latérales 262 s’étendent principalement selon un plan formé par l’axe longitudinal L et un axe vertical V, en référence au trièdre L, V, T représenté sur la figure 3. Chaque condenseur 26 comprend également une paroi centrale 263, s’étendant depuis la paroi supérieure 261 en étant parallèle aux parois latérales et en présentant des dimensions identiques ou sensiblement identiques aux dimensions de ces parois latérales 262. Le condenseur 26 dans son intégralité se présente donc sous la forme de deux U disposés côte à côte, chacun des U encadrant partiellement un élément électronique 11 de l’étage surplombé par le condenseur 26.
Les éléments de projection 22 sont situés sur les parois latérales 262 et la paroi centrale 263 du condenseur 26, plus précisément sur une face de chacune desdites parois orientée vers l’élément électronique 11, afin que le fluide diélectrique puisse être projeté contre les éléments électroniques 11. Le fluide diélectrique est amené jusqu’aux éléments de projection 22 par le biais du circuit de fluide diélectrique 21 visible en relief sur chacune des parois latérales 262 et des parois centrales 263. Le circuit de fluide de refroidissement 23 s’étend quant à lui dans l’épaisseur de la paroi supérieure 261, depuis une entrée de fluide de refroidissement 231 jusqu’à une sortie de fluide de refroidissement 232, chacune situé sur la paroi supérieure 261. La paroi supérieure 261 comprend également une entrée de fluide diélectrique 211, la sortie de fluide diélectrique étant assurée par les éléments de projection 22.
Le bac de récupération 25 est situé en contrebas de l’ensemble des éléments électroniques 11 afin de récupérer l’intégralité du fluide diélectrique, provenant soit directement de la pulvérisation contre les éléments électroniques 11, soit issu de la liquéfaction du fluide diélectrique par le condenseur 26, tel que cela a été écrit précédemment.
Un tel ensemble d’éléments électroniques et le dispositif de refroidissement associé peuvent notamment être intégrés à un pack-batteries 1 tel qu’illustré sur la figure 4, qui permet d’assurer par exemple l’alimentation d’un véhicule hybride ou électrique.
Dans l’exemple illustré, le pack-batteries 1, destiné à être disposé sous l’habitacle du véhicule, comprend deux boitiers 12, chaque boitier incluant en son sein un aménagement tel que représenté sur la figure 3 par exemple.
Tel que cela a été évoqué précédemment, le circuit de fluide diélectrique 21 est ici agencé à l’extérieur du boîtier, avec un embout de raccordement émergeant de chaque boitier 12 au niveau du bac de récupération agencé à l’intérieur de ce dernier. Le circuit de fluide diélectrique 21 est ainsi raccordé au bac de récupération afin d’aspirer le fluide diélectrique sous forme liquide s’y étant déposé, notamment via une pompe de circulation 24. A l’extrémité opposée, le circuit de fluide diélectrique 21 est raccordé à une plaque distributrice 52 située entre les deux boitiers 12 du pack-batteries 1.
Dans l’exemple illustré, la plaque distributrice est configurée pour alimenter chacun des étages des éléments électroniques en fluide diélectrique.
Outre le circuit de fluide diélectrique 21, le pack-batteries 1 comprend également une connectique 51 permettant l’alimentation du circuit de fluide de refroidissement de chaque condenseur en fluide de refroidissement. Ainsi, chacun des boitiers 12 comprend deux connectiques 51 correspondant à une entrée et une sortie de fluide de refroidissement. Conformément à ce qui a été décrit pour le fluide diélectrique, le fluide de refroidissement circule au sein de la plaque distributrice 52 afin d’alimenter la totalité des condenseurs en fluide de refroidissement. Les connectiques 51 permettent la liaison de chaque circuit de fluide de refroidissement avec un module de refroidissement, non représenté sur la figure 4, qui permet de refroidir le fluide de refroidissement après que celui-ci a effectué l’échange thermique avec le fluide diélectrique lors de son passage au sein de chacun des condenseurs. Chaque circuit de fluide de refroidissement comporte des moyens d’activation de la circulation du fluide de refroidissement au sein de ce circuit, par exemple une vanne ou une pompe.
Le dispositif de refroidissement selon le premier mode de réalisation précédemment décrit peut notamment être mis en œuvre dans le pack-batteries illustré sur la figure 4, en prévoyant un capteur de pression disposé au sein de chaque boitier 12. Le module de contrôle peut notamment être disposé au sein de l’un des boitiers 12, ou fixé au pack-batteries 1, et ce module de contrôle peut être configuré pour donner une instruction de commande aux moyens d’activation précédemment évoqués.
Dans le cas du deuxième mode de réalisation, il est possible de relier un canal vers le réservoir de stockage à partir du bac de récupération de chacun des boitiers 12, via des embouts de raccordement similaires à ceux utilisés pour le raccordement du circuit de fluide diélectrique 21 et visibles sur la figure 4.
Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention, dès lors que, conformément à l’invention, le dispositif de refroidissement comprend un système de régulation de la pression interne.

Claims (10)

  1. Dispositif de refroidissement (2) d’une pluralité d’éléments électroniques (11) susceptibles de dégager de la chaleur lors de leur fonctionnement pour l’alimentation électrique d’un appareil ou d’un véhicule, lesdits éléments électroniques étant disposés dans un boitier (12), le dispositif (2) comprenant au moins un élément de projection (22) d’un fluide diélectrique diphasique (3) sur les éléments électroniques (11), ainsi qu’un condenseur (26) pourvu d’un circuit de fluide de refroidissement (23), le boitier (12) comprenant un bac de récupération (25) du fluide diélectrique (3), le dispositif de refroidissement (2) comprenant un circuit de fluide diélectrique (21), pourvu d’une pompe de circulation (24) configurée pour aspirer le fluide diélectrique (3) du bac de récupération (25), et directement relié à l’élément de projection (22), caractérisé en ce que le dispositif de refroidissement (2) comprend un système de régulation (4) de la pression interne du boitier (12), le système de régulation (4) comprenant un module de contrôle (41) configuré pour générer une instruction de commande de régulation de la pression interne en fonction d’un état du dispositif de refroidissement et/ou un état de l’appareil ou du véhicule.
  2. Dispositif de refroidissement (2) selon la revendication 1, dans lequel le module de contrôle (41) comprend un capteur de pression (42), le module de contrôle (41) étant configuré pour générer une instruction de commande de régulation de la pression interne du boitier (12) lorsqu’une valeur mesurée par le capteur de pression dépasse une valeur seuil de pression.
  3. Dispositif de refroidissement (2) selon la revendication 2, dans lequel la valeur seuil de pression à laquelle sont comparées les valeurs de pression mesurées par le capteur de pression (42) est de 1,5 bar.
  4. Dispositif de refroidissement (2) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le module de contrôle (41) initie une régulation de la pression interne en générant une instruction de commande à destination du circuit de fluide de refroidissement associé au condenseur.
  5. Dispositif de refroidissement (2) selon l’une des revendications précédentes, comportant un détecteur d’état (43) de l’appareil ou du véhicule susceptible de détecter et envoyer au module de contrôle (41) une information relative à l’arrêt ou au fonctionnement de l’appareil ou du véhicule.
  6. Dispositif de refroidissement (2) selon la revendication 5, dans lequel le système de régulation de pression (4) comprend un réservoir de stockage (45) isolé du boitier (12), ainsi qu’une pompe de régulation (44) apte à aspirer le fluide diélectrique (3) présent dans le bac de récupération (25) jusqu’au réservoir de stockage (45) et/ou à aspirer le fluide diélectrique présent dans le réservoir de stockage (45) jusqu’au bac de récupération (25), en fonction d’une indication donnée par le détecteur d’état (43) de l’appareil ou du véhicule.
  7. Dispositif de refroidissement (2) selon la revendication 6, dans lequel le système de régulation (4) comprend une structure isolante (46) recouvrant le réservoir de stockage (45).
  8. Dispositif de refroidissement (2) selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le réservoir de stockage (45) comprend un refroidisseur (47).
  9. Procédé de mise en œuvre d’un dispositif de refroidissement (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend:
    • une étape de détermination par l’intermédiaire du module de contrôle (41) d’au moins une donnée liée à une augmentation potentielle ou effective de la pression interne du boitier (12) du dispositif de refroidissement (2),
    • une étape de commande du système de régulation (4) de pression pour diminuer la pression interne du boitier, l’étape de commande étant déclenchée en fonction de ladite donnée.
  10. Pack-batteries (1) comprenant une pluralité d’éléments électroniques (11) susceptibles de dégager une chaleur lors de leur fonctionnement et un dispositif de refroidissement (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
FR1914325A 2019-12-12 2019-12-12 Dispositif de refroidissement d’un pack-batteries Pending FR3104826A1 (fr)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1914325A FR3104826A1 (fr) 2019-12-12 2019-12-12 Dispositif de refroidissement d’un pack-batteries
US17/784,821 US20230051254A1 (en) 2019-12-12 2020-12-11 Device for cooling a battery pack
PCT/FR2020/052400 WO2021116629A1 (fr) 2019-12-12 2020-12-11 Dispositif de refroidissement d'un pack-batteries
CN202080093782.1A CN115004448A (zh) 2019-12-12 2020-12-11 用于冷却电池组的装置
EP20848991.4A EP4073871A1 (fr) 2019-12-12 2020-12-11 Dispositif de refroidissement d'un pack-batteries

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1914325A FR3104826A1 (fr) 2019-12-12 2019-12-12 Dispositif de refroidissement d’un pack-batteries
FR1914325 2019-12-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3104826A1 true FR3104826A1 (fr) 2021-06-18

Family

ID=74550690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1914325A Pending FR3104826A1 (fr) 2019-12-12 2019-12-12 Dispositif de refroidissement d’un pack-batteries

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230051254A1 (fr)
EP (1) EP4073871A1 (fr)
CN (1) CN115004448A (fr)
FR (1) FR3104826A1 (fr)
WO (1) WO2021116629A1 (fr)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220100459A (ko) * 2021-01-08 2022-07-15 현대모비스 주식회사 배터리 모듈 냉각 구조체
FR3124319A1 (fr) * 2021-06-17 2022-12-23 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de régulation thermique d’un composant électrique et/ou électronique
FR3129779A1 (fr) * 2021-11-29 2023-06-02 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de regulation de la temperature d’un element electrique et/ou electronique
FR3131806B1 (fr) * 2022-01-11 2023-11-24 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de régulation thermique pour un composant électrique ou électronique
US20230292465A1 (en) * 2022-03-10 2023-09-14 Baidu Usa Llc It cooling enclosures for energy storage backup systems
CN117096475B (zh) * 2023-10-20 2024-01-30 珠海中力新能源科技有限公司 一种电池组的管理方法、装置、电子设备及存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203279429U (zh) * 2013-01-09 2013-11-06 中国科学院电工研究所 用于发热装置的喷淋式蒸发冷却循环系统
FR3037727A3 (fr) * 2015-06-17 2016-12-23 Renault Sa Pack de batterie refroidit par un materiau a changement de phase a pression constante
US20190043785A1 (en) * 2016-06-16 2019-02-07 Guangdong Hi-1 New Materials Technology Research Institute Co. Ltd Coolant contact type cooling system for high-power device and operation method thereof
WO2019150061A1 (fr) * 2018-02-05 2019-08-08 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de regulation de temperature d'une batterie ou d'un dispositif electronique de puissance

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203279429U (zh) * 2013-01-09 2013-11-06 中国科学院电工研究所 用于发热装置的喷淋式蒸发冷却循环系统
FR3037727A3 (fr) * 2015-06-17 2016-12-23 Renault Sa Pack de batterie refroidit par un materiau a changement de phase a pression constante
US20190043785A1 (en) * 2016-06-16 2019-02-07 Guangdong Hi-1 New Materials Technology Research Institute Co. Ltd Coolant contact type cooling system for high-power device and operation method thereof
WO2019150061A1 (fr) * 2018-02-05 2019-08-08 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de regulation de temperature d'une batterie ou d'un dispositif electronique de puissance

Also Published As

Publication number Publication date
EP4073871A1 (fr) 2022-10-19
WO2021116629A1 (fr) 2021-06-17
US20230051254A1 (en) 2023-02-16
CN115004448A (zh) 2022-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR3104826A1 (fr) Dispositif de refroidissement d’un pack-batteries
EP3017498B1 (fr) Dispositif de gestion thermique de la batterie d'un vehicule electrique
EP4078720A1 (fr) Dispositif de régulation thermique pour un composant électrique
FR3105709A1 (fr) Dispositif de régulation thermique
EP3828018B1 (fr) Dispositif de gestion de l'énergie thermique dans un véhicule
WO2022003035A1 (fr) Dispositif de régulation thermique
EP2556229B1 (fr) Procédé d'estimation de la température initiale d'un organe mécanique d'un véhicule au démarrage du véhicule
EP4029077B1 (fr) Dispositif de régulation de température d'un élément électrique à l'aide d'un fluide diélectrique
FR3105715A1 (fr) Dispositif de régulation thermique
WO2021123558A1 (fr) Procédé d'obtention d'un dispositif de régulation thermique d'au moins un composant électrique ou électronique et dispositif de régulation thermique correspondant
WO2023203189A1 (fr) Système de régulation thermique d'une batterie
FR3014597A1 (fr) Dispositif et procede de refroidissement d'une batterie de vehicule electrique ou hybride
FR3124319A1 (fr) Dispositif de régulation thermique d’un composant électrique et/ou électronique
WO2023203188A1 (fr) Système de régulation thermique d'une batterie
WO2021185990A1 (fr) Dispositif de régulation thermique
WO2023203184A1 (fr) Module de batterie pour véhicule automobile
WO2022214573A1 (fr) Composant electrique et/ou electronique pour un systeme electronique comprenant une pluralite de moyens de traitement thermique
EP4061663B1 (fr) Procédé de diagnostic thermique pour la détection d'une anomalie de fonctionnement d'un circuit électrique de véhicule automobile
EP3584517B1 (fr) Système comprenant une machine à absorption pour la production de froid à partir de la chaleur fatale de gaz d'échappement d'un véhicule comprenant un module de stockage de l'énergie thermique, un procédé d'utilisation du système et une utilisation du système
WO2022268581A1 (fr) Dispositif de régulation thermique d'au moins un composant électrique et/ou électronique
FR3111691A1 (fr) Dispositif thermique à PRESSION controlee alimente en fluide fusible
FR3130455A1 (fr) Système de gestion thermique d’un système hybride pile à combustible – batterie rechargeable
EP4356058A1 (fr) Dispositif de régulation thermique pour au moins un élément électrique et/ou électronique
WO2024079101A1 (fr) Dispositif de regulation de temperature d'une pluralite d'elements electriques et/ou electroniques
FR2997448A1 (fr) Gestion du refroidissement d'un systeme de moteur equipe d'un dispositif de recirculation partielle des gaz d'echappement

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20231020

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5