FR3106699A1 - Compartment for equipment liable to give off heat - Google Patents

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FR3106699A1
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wall
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Sergio Da Costa Pito
Richard COTTET
Mohamed Ibrahimi
Thibaut Perrin
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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Abstract

Compartiment pour un équipement susceptible de dégager de la chaleur L’invention concerne un compartiment (2) pour un équipement (9) 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 (3) d’un fluide de refroidissement, le canal étant formé entre une paroi d’interface thermique et une paroi de fond du compartiment, cette paroi d’interface (20) et cette paroi de fond (21) étant assemblées mécaniquement entre elles par un élément de liaison mécanique (22) qui est au moins partiellement en matière plastique et étant en contact avec les deux parois. Figure pour l’abrégé : Figure 2Compartment for equipment liable to release heat The invention relates to a compartment (2) for equipment (9) liable to release heat during its operation, in particular for an electrical energy storage device for a motor vehicle, this compartment comprising at least one circulation channel (3) for a cooling fluid, the channel being formed between a thermal interface wall and a bottom wall of the compartment, this interface wall (20) and this bottom (21) being mechanically assembled together by a mechanical connecting element (22) which is at least partially made of plastic material and being in contact with the two walls. Figure for abstract: Figure 2

Description

Compartiment pour un équipement susceptible de dégager de la chaleurCompartment for equipment likely to generate heat

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.

D’une manière générale, de nos jours, les plaques de refroidissement sont assemblées avec le boitier à batterie par des vis par exemple.In general, nowadays, the cooling plates are assembled with the battery box by screws for example.

La présente invention vise notamment à simplifier la fabrication d’un compartiment pour recevoir des cellules de batterie, notamment concernant l’assemblage des éléments de refroidissement avec le reste du compartiment.The present invention aims in particular to simplify the manufacture of a compartment for receiving battery cells, in particular concerning the assembly of the cooling elements with the rest of the compartment.

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, le canal étant formé entre une paroi d’interface thermique et une paroi de fond du compartiment, cette paroi d’interface et cette paroi de fond étant assemblées mécaniquement entre elles par un élément de liaison mécanique qui est au moins partiellement en matière plastique et étant en contact avec les deux parois.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, the channel being formed between a thermal interface wall and a bottom wall of the compartment, this interface wall and this bottom wall being mechanically assembled together by a mechanical connecting element which is at least partially made of material plastic and being in contact with both walls.

Grâce à l’invention, il est possible de réduire l’encombrement en hauteur du compartiment, notamment du fait d’un nombre optimisé de pièces nécessaires et de l’assemblage direct des parois d’interface et de fond ensemble. La hauteur est la direction perpendiculaire aux plans principaux des parois de fond et d’interface.Thanks to the invention, it is possible to reduce the overall height of the compartment, in particular due to an optimized number of parts required and the direct assembly of the interface and bottom walls together. The height is the direction perpendicular to the main planes of the bottom and interface walls.

De même le poids global peut être réduit.Also the overall weight can be reduced.

Notamment dans le cas où la paroi d’interface est en aluminium et la paroi de fond en matériau composite à base de polymère avec une charge, par exemple une charge de fibres de verre, l’invention permet de réduire les sollicitations mécaniques au niveau des contacts entre la paroi d’interface et la paroi de fond, du fait des éléments de liaison mécaniques.In particular in the case where the interface wall is made of aluminum and the bottom wall of composite material based on a polymer with a filler, for example a filler of glass fibers, the invention makes it possible to reduce the mechanical stresses at the level of the contacts between the interface wall and the bottom wall, due to the mechanical connecting elements.

L’invention permet ainsi d’augmenter la robustesse de l’ensemble.The invention thus makes it possible to increase the robustness of the assembly.

Selon l’un des aspects de l’invention, l’élément de liaison mécanique est issu d’un surmoulage sur les deux parois d’interface et de fond.According to one of the aspects of the invention, the mechanical connecting element results from an overmolding on the two interface and bottom walls.

Selon l’un des aspects de l’invention, les deux parois comportent chacune au moins un orifice, ces orifices respectifs étant en regard l’un de l’autre, et l’élément de liaison mécanique s’étend à travers ces orifices alignés.According to one of the aspects of the invention, the two walls each comprise at least one orifice, these respective orifices facing each other, and the mechanical connecting element extends through these aligned orifices .

Selon l’un des aspects de l’invention, l’élément de liaison comporte des élargissements en appui sur les deux parois, et entre ces élargissements, une tige passant dans les deux orifices des parois.According to one of the aspects of the invention, the connecting element comprises enlargements resting on the two walls, and between these enlargements, a rod passing through the two orifices of the walls.

Selon l’un des aspects de l’invention, ces élargissements maintiennent serrées les parois l’une contre l’autre.According to one of the aspects of the invention, these enlargements hold the walls tight against each other.

Selon l’un des aspects de l’invention, le compartiment comporte une pluralité d’éléments de liaison mécanique, passant chacun à travers une paire d’orifices des parois.According to one of the aspects of the invention, the compartment comprises a plurality of mechanical connection elements, each passing through a pair of orifices in the walls.

Selon l’un des aspects de l’invention, ces éléments de liaison sont régulièrement disposés sur les parois d’interface et de fond.According to one of the aspects of the invention, these connecting elements are regularly arranged on the interface and bottom walls.

Selon l’un des aspects de l’invention, chaque élément de liaison mécanique comporte une colonnette qui fait saillie d’un côté externe de la paroi de fond.According to one of the aspects of the invention, each mechanical connection element comprises a column which protrudes from an outer side of the bottom wall.

Selon l’un des aspects de l’invention, les parois d’interface et de fond comporte un rebord et il est prévu une bande surmoulée qui longe ce rebord pour maintenir serrées les parois le long de ce rebord.According to one of the aspects of the invention, the interface and bottom walls have a rim and there is provided an overmolded strip which runs along this rim to keep the walls tight along this rim.

Selon l’un des aspects de l’invention, cette bande présente une forme, en section transversale, en forme de U pour venir enserrer les deux parois le long de leur rebord.According to one of the aspects of the invention, this strip has a shape, in cross section, U-shaped to grip the two walls along their edge.

Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi d’interface est en métal, notamment en aluminium.According to one of the aspects of the invention, the interface wall is made of metal, in particular aluminum.

Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi d’interface comporte une colonne creuse qui s’étend à travers un orifice de la paroi de fond, et cette colonne creuse sert à recevoir un organe de fixation du type vis ou tirant, pour fixer le compartiment à une pièce du véhicule.According to one of the aspects of the invention, the interface wall comprises a hollow column which extends through an orifice in the bottom wall, and this hollow column is used to receive a fixing member of the screw or tie type , to fix the compartment to a part of the vehicle.

L’invention concerne encore un dispositif de stockage d’énergie électrique comportant une pluralité de cellules de batterie notamment disposées suivant une rangée, et un compartiment selon l’une des revendications précédentes, les cellules étant placées dans ce compartiment en interaction thermique avec la paroi d’interface thermique.The invention also relates to an electrical energy storage device comprising a plurality of battery cells in particular arranged in a row, and a compartment according to one of the preceding claims, the cells being placed in this compartment in thermal interaction with the wall thermal interface.

L’invention permet d’avoir une hauteur totale du compartiment qui est relativement faible, ce qui est avantageux compte tenu des contraintes d’encombrement. Le compartiment peut également être fabriqué de manière simplifiée.The invention makes it possible to have a total height of the compartment which is relatively low, which is advantageous given the space constraints. The compartment can also be manufactured in a simplified manner.

L’invention concerne encore un dispositif de stockage d’énergie électrique comportant une pluralité de cellules de batterie, notamment disposées suivant une rangée, et un compartiment selon l’une des revendications précédentes, les cellules étant placées dans ce compartiment en interaction thermique avec la plaque de refroidissement.The invention also relates to an electrical energy storage device comprising a plurality of battery cells, in particular arranged in a row, and a compartment according to one of the preceding claims, the cells being placed in this compartment in thermal interaction with the cooling plate.

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 :

est une vue schématique d’un dispositif de stockage d’énergie électrique selon un exemple de réalisation de l’invention, is a schematic view of an electrical energy storage device according to an exemplary embodiment of the invention,

représente une coupe du compartiment de la [Fig.1], represents a section of the compartment of [Fig.1],

est une vue schématique de la disposition des éléments de liaison mécanique du compartiment de la figure [Fig.2], is a schematic view of the arrangement of the mechanical connection elements of the compartment of the figure [Fig.2],

est une vue schématique de la disposition des canaux du compartiment de la figure [Fig.2]. is a schematic view of the layout of the channels of the compartment of figure [Fig.2].

On a représenté sur la figure 1 un module 1 de stockage d’énergie électrique comportant une pluralité de cellules de batterie 9 et un compartiment 2.There is shown in Figure 1 an electrical energy storage module 1 comprising a plurality of battery cells 9 and a compartment 2.

Comme visible sur les figures 2 et 4, ce compartiment 2 comporte des canaux 3 de circulation d’un fluide de refroidissement qui présentent des tronçons parallèles 4 avec des demi-tours 6. D’autres formes de canaux sont bien entendu envisageables.As visible in Figures 2 and 4, this compartment 2 comprises channels 3 for circulation of a cooling fluid which have parallel sections 4 with half-turns 6. Other forms of channels are of course possible.

Ce compartiment 2 définit, avec un couvercle supérieur 9, un boitier 5 qui contient les cellules de batterie 9.This compartment 2 defines, with an upper cover 9, a box 5 which contains the battery cells 9.

Ce compartiment 2 comporte un cadre 93qui définit un pourtour 95 du compartiment 2.This compartment 2 comprises a frame 93 which defines a perimeter 95 of the compartment 2.

Ce cadre 93 comporte des barreaux externes 94 formant le pourtour 95.This frame 93 comprises external bars 94 forming the perimeter 95.

Les barreaux 94 sont notamment en structure alvéolée. Ces barreaux ont par exemple en acier ou aluminium.The bars 94 are in particular of honeycomb structure. These bars are, for example, made of steel or aluminium.

Le couvercle 9 est agencé pour s’appliquer contre le cadre 93 pour fermer le compartiment, avec interposition d’un ou plusieurs joints d’étanchéité non représentés.The cover 9 is arranged to bear against the frame 93 to close the compartment, with the interposition of one or more seals, not shown.

Les canaux 3 sont formés entre une paroi d’interface thermique 20 et une paroi de fond 21 du compartiment 2.Channels 3 are formed between a thermal interface wall 20 and a bottom wall 21 of compartment 2.

Cette paroi d’interface 20 et cette paroi de fond 21 sont assemblées mécaniquement entre elles par des éléments de liaison mécanique 22 qui sont en matière plastique et en contact avec les deux parois 20 et 21.This interface wall 20 and this bottom wall 21 are mechanically assembled together by mechanical connecting elements 22 which are made of plastic material and in contact with the two walls 20 and 21.

Notamment dans le cas où la paroi d’interface 20 est en aluminium et la paroi de fond 21 en matériau composite à base de polymère avec une charge, par exemple une charge de fibres de verre, l’invention permet de réduire les sollicitations mécaniques au niveau des contacts entre la paroi d’interface et la paroi de fond, du fait des éléments de liaison mécaniques.In particular in the case where the interface wall 20 is made of aluminum and the bottom wall 21 of composite material based on a polymer with a filler, for example a filler of glass fibers, the invention makes it possible to reduce the mechanical stresses at the level of the contacts between the interface wall and the bottom wall, due to the mechanical connecting elements.

Les éléments de liaison mécanique 22 sont issus d’un surmoulage sur les deux parois d’interface 20 et de fond 21.The mechanical connecting elements 22 come from an overmolding on the two interface 20 and bottom 21 walls.

Les deux parois 20 et 21 comportent chacune des orifices respectifs 24 et 25, ces orifices respectifs étant en regard, par paire, l’un de l’autre, et chaque élément de liaison mécanique 22 s’étend à travers ces orifices alignés 24 et 25, comme mieux visible sur la figure 2.The two walls 20 and 21 each have respective orifices 24 and 25, these respective orifices facing each other, in pairs, and each mechanical connection element 22 extends through these aligned orifices 24 and 25, as best seen in Figure 2.

Chaque élément de liaison 22 comporte des élargissements 26 et 27 en appui respectivement sur les deux parois 20 et 21, et entre ces élargissements 26 et 27, une tige 28 passant dans les deux orifices24 et 25 des parois.Each connecting element 22 comprises widenings 26 and 27 bearing respectively on the two walls 20 and 21, and between these widenings 26 and 27, a rod 28 passing through the two orifices 24 and 25 of the walls.

Ces élargissements 26 et 27, par exemple de forme en disques, maintiennent serrées les parois 20 et 21 l’une contre l’autre.These enlargements 26 and 27, for example in the shape of discs, hold the walls 20 and 21 tight against each other.

Ces disques 26 et les orifices 24 et 25 sont régulièrement espacées pour former des lignes et des rangées parallèles, comme visible sur la figure 3.These discs 26 and the orifices 24 and 25 are regularly spaced to form parallel lines and rows, as shown in Figure 3.

Autrement dit, les éléments de liaison 22 sont régulièrement disposés sur les parois d’interface et de fond.In other words, the connecting elements 22 are regularly arranged on the interface and bottom walls.

Chaque élément de liaison mécanique 22 comporte une colonnette 29 qui fait saillie d’un côté externe de la paroi de fond 21.Each mechanical connection element 22 comprises a column 29 which protrudes from an outer side of the bottom wall 21.

Les parois d’interface 20 et de fond 21 comporte un rebord 30 et il est prévu une bande surmoulée 31 qui longe ce rebord 30 pour maintenir serrées les parois 20 et 21 le long de ce rebord 30.The interface 20 and bottom 21 walls have a rim 30 and there is an overmolded strip 31 which runs along this rim 30 to hold the walls 20 and 21 tight along this rim 30.

Cette bande 31 présente une forme, en section transversale, en forme de U pour venir enserrer les deux parois 20 et 21 le long de leur rebord 30.This strip 31 has a shape, in cross section, U-shaped to enclose the two walls 20 and 21 along their edge 30.

La paroi d’interface 20 est en métal, notamment en aluminium.The interface wall 20 is made of metal, in particular aluminum.

La paroi d’interface 20 comporte des colonnes creuses 33 qui s’étendent à travers un orifice 34 de la paroi de fond 21, et chaque colonne creuse 33 sert à recevoir un organe de fixation du type vis ou tirant, pour fixer le compartiment 2 à une pièce du véhicule.The interface wall 20 comprises hollow columns 33 which extend through an orifice 34 of the bottom wall 21, and each hollow column 33 is used to receive a fixing member of the screw or tie type, to fix the compartment 2 to a part of the vehicle.

Le fluide 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 cooling fluid 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 9 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 9 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.

Les canaux 3 et la plaque d’interface 20 forment un échangeur de chaleur compris dans un circuit de refroidissement, non représenté, du type comprenant un compresseur et d’autres échangeurs thermiques.Channels 3 and interface plate 20 form a heat exchanger included in a cooling circuit, not shown, of the type comprising a compressor and other heat exchangers.

Claims (9)

Compartiment (2) pour un équipement (9) 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 (3) d’un fluide de refroidissement, le canal étant formé entre une paroi d’interface thermique et une paroi de fond du compartiment, cette paroi d’interface (20) et cette paroi de fond (21) étant assemblées mécaniquement entre elles par un élément de liaison mécanique (22) qui est au moins partiellement en matière plastique et étant en contact avec les deux parois.Compartment (2) for equipment (9) capable of giving off heat during its operation, in particular for an electrical energy storage device for a motor vehicle, this compartment comprising at least one circulation channel (3) of a cooling fluid, the channel being formed between a thermal interface wall and a bottom wall of the compartment, this interface wall (20) and this bottom wall (21) being mechanically assembled together by a mechanical connecting element (22) which is at least partially made of plastic material and being in contact with the two walls. Compartiment selon la revendication précédente, dans lequel cet élément de liaison mécanique (22) est issu d’un surmoulage sur les deux parois d’interface et de fond.Compartment according to the preceding claim, in which this mechanical connection element (22) results from an overmolding on the two interface and bottom walls. Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les deux parois comportent chacune au moins un orifice, ces orifices respectifs (24, 25) étant en regard l’un de l’autre, et l’élément de liaison mécanique s’étend à travers ces orifices alignés.Compartment according to one of the preceding claims, in which the two walls each comprise at least one orifice, these respective orifices (24, 25) facing each other, and the mechanical connecting element extends through these aligned orifices. Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’élément de liaison comporte des élargissements (26, 27) en appui sur les deux parois, et entre ces élargissements, une tige passant dans les deux orifices des parois.Compartment according to one of the preceding claims, in which the connecting element comprises widenings (26, 27) resting on the two walls, and between these widenings, a rod passing through the two orifices of the walls. Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le compartiment comporte une pluralité d’éléments de liaison mécanique (22), passant chacun à travers une paire d’orifices des parois.Compartment according to one of the preceding claims, in which the compartment comprises a plurality of mechanical connection elements (22), each passing through a pair of openings in the walls. Compartiment selon la revendication précédente, dans lequel ces éléments de liaison (22) sont régulièrement disposés sur les parois d’interface et de fond.Compartment according to the preceding claim, in which these connecting elements (22) are regularly arranged on the interface and bottom walls. Compartiment selon l’une des revendications 5 ou 6, dans lequel chaque élément de liaison mécanique comporte une colonnette (29) qui fait saillie d’un côté externe de la paroi de fond.Compartment according to one of Claims 5 or 6, in which each mechanical connection element comprises a column (29) which projects from an external side of the bottom wall. Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les parois d’interface et de fond comporte un rebord (30), et comprenant une bande surmoulée (31) qui longe ce rebord pour maintenir serrées les parois le long de ce rebord.Compartment according to one of the preceding claims, in which the interface and bottom walls comprise a rim (30), and comprising an overmolded strip (31) which runs along this rim to hold the walls tight along this rim. Dispositif de stockage d’énergie électrique comportant une pluralité de cellules de batterie (9) notamment disposées suivant une rangée, et un compartiment selon l’une des revendications précédentes, les cellules étant placées dans ce compartiment en interaction thermique avec la paroi d’interface thermique.
Electrical energy storage device comprising a plurality of battery cells (9) in particular arranged in a row, and a compartment according to one of the preceding claims, the cells being placed in this compartment in thermal interaction with the interface wall thermal.
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