FR3106937A1 - Dispositif de régulation de température d’un élément électrique susceptible de dégager de la chaleur en fonctionnement et pack-batterie comprenant un tel dispositif - Google Patents

Dispositif de régulation de température d’un élément électrique susceptible de dégager de la chaleur en fonctionnement et pack-batterie comprenant un tel dispositif Download PDF

Info

Publication number
FR3106937A1
FR3106937A1 FR2001146A FR2001146A FR3106937A1 FR 3106937 A1 FR3106937 A1 FR 3106937A1 FR 2001146 A FR2001146 A FR 2001146A FR 2001146 A FR2001146 A FR 2001146A FR 3106937 A1 FR3106937 A1 FR 3106937A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
compartment
fluid
temperature
regulating
elements
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
FR2001146A
Other languages
English (en)
Inventor
Christophe DENOUAL
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 FR2001146A priority Critical patent/FR3106937A1/fr
Priority to PCT/FR2021/050182 priority patent/WO2021156563A1/fr
Publication of FR3106937A1 publication Critical patent/FR3106937A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • 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
    • 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
    • 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
    • H01M10/657—Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
    • H01M10/6571—Resistive heaters
    • 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
    • H01M10/657—Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
    • H01M10/6572—Peltier elements or thermoelectric devices
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0028—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cooling heat generating elements, e.g. for cooling electronic components or electric devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/14—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for preventing damage by freezing, e.g. for accommodating volume expansion
    • 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
    • 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

Dispositif de régulation de température d’un ou plusieurs éléments électriques susceptibles de dégager de la chaleur en fonctionnement, ledit dispositif comprenant un boitier principal définissant un compartiment principal subdivisé en un premier compartiment destiné à recevoir le ou les éléments électriques susceptibles de dégager de la chaleur en fonctionnement et configuré pour permettre une régulation de température dudit ou desdits éléments électriques à l’aide d’un premier fluide, et un deuxième compartiment définissant un vase d’expansion dudit premier fluide et recevant au moins un élément permettant la distribution fluidique et/ou au moins un élément permettant la gestion thermique du premier fluide. Figure pour abrégé : figure 1

Description

Dispositif de régulation de température d’un élément électrique susceptible de dégager de la chaleur en fonctionnement et pack-batterie comprenant un tel dispositif
La présente invention concerne un dispositif de régulation de température d’un élément électrique susceptible de dégager de la chaleur en fonctionnement, ainsi qu’un pack-batterie comprenant un tel dispositif.
La régulation thermique des éléments électriques susceptibles de dégager de la chaleur en fonctionnement, tels que des batteries, est un aspect primordial pour la gestion de leur efficacité. Par exemple, dans le domaine des véhicules automobiles électriques et hybrides, si des batteries sont soumises à des températures trop froides, leur autonomie peut décroitre fortement et si elles sont soumises à des températures trop importantes, il y a un risque d'emballement thermique pouvant aller jusqu'à la destruction de la batterie. Il en est de même pour des éléments électriques susceptibles de dégager de la chaleur en fonctionnement dans d’autres domaines comme par exemple le domaine des systèmes informatiques tels que des serveurs. Certains éléments d’un système informatique tels que par exemple des microprocesseurs risquent, si une température critique est atteinte, d’altérer le fonctionnement de l’ensemble du système informatique.
Dans les véhicules électriques et hybrides, les batteries sont généralement sous forme de cellules disposées en parallèles dans un boîtier de protection et forment ce que l'on appelle un pack batterie. Afin de réguler la température des cellules, il est connu d'ajouter un dispositif de régulation de température. Ces dispositifs comportent généralement un circuit de transport calorifique incorporé en partie à l'intérieur du boîtier du pack batterie et en contact direct ou indirect avec les batteries.
Dans de tels pack batterie, la majorité des éléments permettant de contribuer à la régulation thermique du fluide servant à refroidir ou réchauffer les batteries tel qu’un refroidisseur du fluide, un radiateur de chauffage du fluide, un échangeur thermique bi-fluide, un vase d’expansion etc. sont localisés à l’extérieur de l’architecture des boitiers de protection. Seuls les refroidisseurs de batterie et les tubulures de distribution du fluide sont localisés dans le boitier du pack batterie. Une telle architecture implique la présence de tubulures entre le boitier et les éléments externes audit boitier, ce qui génère de l’encombrement et des difficultés d’installation et de maintenance.
L’invention vise à résoudre ces problèmes techniques en proposant un dispositif de régulation de température d’un ou plusieurs éléments électriques susceptibles de dégager de la chaleur en fonctionnement, ledit dispositif comprenant un boitier principal définissant un compartiment principal subdivisé en un premier compartiment destiné à recevoir le ou les éléments électriques susceptibles de dégager de la chaleur en fonctionnement et configuré pour permettre une régulation de température dudit ou desdits éléments électriques à l’aide d’un premier fluide, et un deuxième compartiment définissant un vase d’expansion dudit premier fluide et recevant au moins un élément permettant la distribution fluidique et/ou au moins un élément permettant la gestion thermique du premier fluide.
Cette intégration de différents éléments dans le boitier principal permet entre autre de réduire le nombre de tubulure et de connexions, de gagner en compacité et de réduire la masse du dispositif de régulation de température. De plus, l’installation et la maintenance du dispositif de régulation de température est également facilité.
L’invention peut également comprendre l’une quelconque des caractéristiques suivantes, prises individuellement ou selon toute combinaison techniquement possible :
- le premier compartiment et le deuxième compartiment sont séparés par une cloison de séparation,
- la cloison de séparation est configurée de sorte à permettre un échange fluidique, en particulier un échange fluidique contrôlé, entre le premier compartiment et le deuxième compartiment,
- la cloison de séparation est sensiblement parallèle à une paroi latérale du boitier,
- la cloison de séparation est sensiblement parallèle à un fond du boitier,
- le boitier principal comprend un couvercle amovible,
- le premier compartiment comprend un système de régulation de température associé aux éléments électriques,
- le système de régulation de température comprend un circuit de transport fluidique du premier fluide,
- le circuit de transport fluidique du premier fluide comprend au moins un conduit,
- le circuit de transport fluidique du premier fluide est au moins partiellement intégré dans la structure du boitier,
- le circuit de transport fluidique du premier fluide est intégré dans le boitier par surmoulage,
- le système de régulation de température associé aux éléments électriques comprend un échangeur thermique,
- le circuit de transport fluidique au sein du premier compartiment est de type fermé de sorte que le premier fluide circule dans un ou des échangeurs thermiques destinés à être en contact avec le ou les éléments électriques,
- le premier fluide peut être de l’eau glycolée ou un réfrigérant,
- l’échangeur thermique est de type refroidisseur de batterie,
- le premier fluide est un fluide diélectrique,
- le circuit de transport fluidique au sein du premier compartiment est de type ouvert de sorte que le fluide diélectrique vienne directement au contact éléments électriques au sein du premier compartiment,
- le circuit de transport de fluide diélectrique comprend des moyens pour créer un flux de liquide diélectrique au sein du premier compartiment,
- le circuit de transport de fluide diélectrique comprend des moyens pour arroser la surface des éléments électriques à l’aide dudit fluide diélectrique,
- le circuit de transport de fluide diélectrique comprend des buses,
- les éléments permettant la distribution fluidique du premier fluide comprennent une pompe,
- les éléments permettant la gestion thermique du premier fluide comprennent un échangeur de chaleur de type refroidisseur,
- les éléments permettant la gestion thermique du premier fluide comprennent une cellule Peltier,
- les éléments permettant la gestion thermique du premier fluide comprennent un radiateur de chauffage,
- les éléments permettant la gestion thermique du premier fluide comprennent un élément résistif,- le boitier principal comprend une série d’ouvertures permettant une connexion étanche des différents éléments du deuxième compartiment avec un système externe,
- la cloison est formée en continuité de matière avec le boitier principal,
- le couvercle du boitier principal permet de refermer à la fois le premier compartiment et le deuxième compartiment,
- le circuit de transport calorifique du premier compartiment est au moins partiellement intégré dans une structure du boitier,
- le circuit de transport calorifique du premier compartiment est intégré dans le boitier par surmoulage,
- l’échangeur thermique du premier compartiment est au moins partiellement intégré dans la structure du boitier,
- l’échangeur thermique du premier compartiment est intégré dans le boitier par surmoulage,
- le deuxième compartiment est formé par un deuxième boitier indépendant logé dans le boitier principal,
- la cloison de séparation consiste en une paroi du deuxième boitier indépendant,
- la cloison de séparation est sensiblement parallèle à une paroi latérale du boitier principal de sorte que le deuxième compartiment est situé à côté du premier compartiment,
- la cloison de séparation est sensiblement parallèle à un fond du boitier de sorte que le deuxième compartiment est situé en dessous du premier compartiment,
- le deuxième boitier comprend une série d’ouvertures permettant une connexion étanche des différents éléments du deuxième compartiment avec un système externe,
- le deuxième boitier indépendant est fixé dans le boitier principal de manière réversible de sorte à pouvoir être démonté,
- le deuxième boitier indépendant comprend un couvercle indépendant,
- la fixation des différents composants intégrés dans le deuxième compartiment se fait par vissage et/ou platine de fixation avec une étanchéité notamment par des joints élastomères.
L’invention concerne également un pack batterie comprenant le dispositif de régulation de température décrit plus haut ainsi qu’au moins un élément électrique logé dans ledit premier compartiment du dispositif, le ou lesdits éléments électriques comprenant au moins une cellule de batterie.
L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1, illustre en perspective de façon schématique un mode de réalisation d’un dispositif selon l’invention, ainsi qu’un pack batterie selon l’invention
- la figure 2, illustre en perspective de façon schématique un deuxième mode de réalisation d’un dispositif selon l’invention,
- la figure 3, illustre en perspective de façon schématique un troisième mode de réalisation d’un dispositif selon l’invention,
- la figure 4, est une illustration en vue en coupe d’un quatrième mode de réalisation d’un dispositif selon l’invention,
- la figure 5 est une illustration en vue en coupe d’un cinquième mode de réalisation d’un dispositif selon l’invention.
Comme illustré à la figure 1, l’invention concerne un dispositif 1 de régulation de température d’un élément électrique 7 susceptible de dégager de la chaleur en fonctionnement. Ledit dispositif 1 comprend un boitier principal 2 définissant un compartiment principal. Avantageusement, le boitier principal 2 présente sensiblement la forme d’un parallélépipède. Le boitier principal 2 peut comprendre des parois latérales, un fond et un couvercle 3. Avantageusement, le couvercle 3 du boitier principal est amovible.
Le compartiment principal est subdivisé en un premier compartiment 10 et un deuxième compartiment 20. Le premier compartiment 10 est destiné à recevoir au moins un élément électrique 7 susceptible de dégager de la chaleur en fonctionnement. Ces éléments électriques 7 susceptibles de dégager de la chaleur en fonctionnement peuvent notamment être des cellules de batteries, des microprocesseurs ou autre composants de systèmes informatiques tels que des serveurs. Le premier compartiment 10 est configuré pour permettre une régulation de température dudit ou desdits éléments électriques à l’aide d’un premier fluide. Pour cela, il comprend un système de régulation de température dudit ou desdits éléments électriques 7 à l’aide dudit premier fluide.
Le deuxième compartiment 20 définit quant à lui un vase d’expansion dudit premier fluide et comprend au moins un élément permettant la distribution fluidique et/ou au moins un élément permettant la gestion thermique du premier fluide. Un vase d'expansion correspond à un dispositif capable d'absorber les variations de volume d’un fluide d'un circuit de refroidissement/chauffage en fonction de la température. Dans l’état de l’art, pour un dispositif de régulation de température d’une batterie, il s’agit généralement d’un petit réservoir capable d'absorber les variations de volume d’un liquide caloporteur et situé à l’extérieur du boitier du pack batterie. Dans la présente invention, le vase d’expansion est formé par le deuxième compartiment 20 s’inscrivant dans le boitier principal 2 du dispositif 1 de régulation de température. En d’autres termes les éléments situés dans le deuxième compartiment 20 et permettant la distribution fluidique et la gestion thermique du premier fluide sont immergés, au moins partiellement, dans le premier fluide et ceci de sorte à pouvoir réaliser un échange thermique avec ledit premier fluide à tout le moins pour les éléments permettant la gestion thermique du premier fluide. Le deuxième compartiment 20 constitue ainsi un réservoir du premier fluide. Son volume est choisi en fonction du volume total du premier fluide, de sorte à présenter un volume mort suffisant pour absorber les variations de volumes éventuelles dudit fluide. Le premier fluide peut en particulier être un liquide caloporteur. Avantageusement, le premier fluide est de l’eau glycolée ou un réfrigérant.
L’intégration, au sein du deuxième compartiment 20 du dispositif 1 de régulation de température, de la fonction du vase d’expansion ainsi que des éléments permettant la distribution fluidique et la gestion thermique du premier fluide permet de gagner en compacité, de diminuer le nombre de connexions et de réduire la masse du dispositif.
Avantageusement, le premier compartiment 10 et le deuxième compartiment 20 sont séparés par une cloison 30 de séparation.
En fonction de la nature du premier fluide, il peut être nécessaire d’empêcher un contact direct entre ledit fluide et les éléments électriques 7. Nous reviendrons plus en détail sur ce point plus loin dans la description.
Avantageusement, la cloison de séparation 30 est configurée de sorte à permettre un échange fluidique contrôlé entre le premier compartiment 10 et le deuxième compartiment 20. La cloison 30 de séparation peut par exemple comprendre une première ouverture pour le passage du premier fluide du premier compartiment 10 vers le deuxième compartiment 20, et une seconde ouverture pour le passage du premier fluide du deuxième compartiment 20 vers le premier compartiment 10. Les ouvertures de la cloison de séparation 30 ne sont pas ici représentées.
Plusieurs configurations du boitier principal 2 et de la cloison de séparation 30 sont possibles. Selon une première configuration, la cloison de séparation 30 est sensiblement parallèle à une paroi latérale du boitier principal 2. Le premier compartiment 10 et le deuxième compartiment 20 sont alors situés l’un à côté de l’autre. Cette configuration correspond aux modes de réalisations représentés aux figures 1 à 3.
Selon une autre configuration, la cloison de séparation 30 est sensiblement parallèle au fond du boitier principal 2. Le premier compartiment 10 et le deuxième compartiment 20 sont alors situés l’un en dessous de l’autre. Cette configuration correspond au mode de réalisation représenté aux figures 4 et 5.
Préférentiellement, le système de régulation de température associé aux éléments électriques 7 comprend un circuit de transport fluidique 11 du premier fluide.
Avantageusement, les éléments permettant la distribution fluidique du premier fluide comprennent une pompe. Ladite pompe est configurée pour aspirer ledit premier fluide dans le deuxième compartiment 20 et le mettre sous pression dans le circuit de transport fluidique 11.
Avantageusement encore, les éléments permettant la gestion thermique du fluide comprennent échangeur de chaleur tel qu’un refroidisseur. Le refroidisseur est traversé pas un second fluide, comme par exemple un liquide réfrigérant, permettant de refroidir le premier fluide.
Alternativement, les éléments permettant la gestion thermique du premier fluide comprennent également un radiateur de chauffage. Le radiateur de chauffage est un élément chauffant permettant de chauffer le premier fluide de sorte à faire monter les éléments électriques 7 en température.
Avantageusement, les éléments permettant la gestion thermique du premier fluide comprennent un échangeur de chaleur pouvant à la fois chauffer et refroidir ledit premier fluide. Dans ce cas, le premier fluide est avantageusement de type liquide de refroidissement, par exemple de l’eau glycolée.
Avantageusement encore, les éléments permettant la gestion thermique du premier fluide comprennent une cellule Peltier.
Préférentiellement, le boitier principal 2 comprend une série d’ouvertures 32 permettant une connexion étanche des différents éléments du deuxième compartiment 20 avec un système externe. Par exemple, le refroidisseur du deuxième compartiment 20 peut être connecté de façon étanche à un circuit de fluide réfrigérant d’un système de climatisation externe. De la même manière, la pompe peut être connectée avec un système d’alimentation électrique externe.
Ainsi, en fonctionnement, le premier fluide présent dans le deuxième compartiment 20 est aspiré par la pompe et mis sous pression dans le circuit de transport fluidique 11. Le premier fluide est alors transporté dans le premier compartiment 10 et amené au contact, direct ou indirect, des éléments électriques 7 susceptibles de dégager de la chaleur en fonctionnement. Se produit alors un transfert de chaleur entre les éléments électriques 7 et le premier fluide qui monte ou descend en température et qui est ensuite transporté dans le deuxième compartiment 20. Le premier fluide vient alors au contact direct du ou des échangeurs de chaleur présents dans le deuxième compartiment 20 et est refroidi et/ou réchauffé par ces derniers. Une fois refroidit et/ou réchauffé, le premier fluide est à nouveau mis sous pression dans le circuit de transport fluidique 11.
Selon un mode de réalisation représenté aux figures 1 et 2, le circuit de transport fluidique 11 du premier fluide au sein du premier compartiment est avantageusement de type fermé de sorte qu’il n’y ait pas de contact direct entre les éléments électriques 7 et le premier fluide. Le système de régulation de température associé aux éléments électriques 7 comprend alors un échangeur thermique 12. Un tel échangeur thermique 12 peut par exemple consister en une pluralité de plaques venant au contact des éléments électriques 7 et au travers desquels circule le premier fluide. Dans les modes de réalisation des figures 1 et 2, l’échangeur thermique 12 consiste en une série de plaques disposées contre le fond du boitier 2. Une face inférieure des éléments électriques 7 vient alors au contact des plaques et un échange de chaleur est réalisé. La disposition des plaques illustrées ici n’est nullement limitative. On peut imaginer une série de plaque s’étendant depuis le fond du boitier vers le couvercle 3 du boitier 2 et destinées à s’insérer entre les éléments électriques 7 de sorte à venir au contact de leurs faces latérales. Dans cette configuration, la cloison 30 de séparation permet de séparer le premier fluide présent dans le deuxième compartiment 20 des éléments électriques 7.
Selon un mode de réalisation représenté à la figure 3, le circuit de transport fluidique 11 du premier fluide au sein du premier compartiment 10 est avantageusement de type ouvert de sorte que le premier fluide puisse venir directement au contact des éléments électriques 7 au sein du premier compartiment 10. Le premier fluide est alors un liquide diélectrique de sorte à éviter toute interaction électrique avec les éléments électriques 7.
Selon ce mode de réalisation, le compartiment principal peut être rempli, au moins en partie, d’un liquide diélectrique de sorte que les éléments électriques 7 soient au moins en partie immergés dans ledit liquide diélectrique. Le circuit de transport fluidique 11 comprend alors avantageusement des moyens pour créer un flux de liquide diélectrique au sein du premier compartiment 10. Ces moyens pour créer un flux de liquide diélectrique peuvent comprendre des buses 13.
Selon une autre configuration non représentée, le circuit de transport de fluide diélectrique peut comprendre des moyens pour arroser la surface des éléments électriques 7 à l’aide dudit fluide diélectrique. Les éléments électriques 7 ne sont alors pas immergés dans le liquide diélectrique mais ce dernier est projeté à leur surface avant d’être réintroduit dans le circuit de transport fluidique 11. Les moyens pour arroser la surface des éléments électriques 7 peuvent comprendre des rampes et/ou des buses d’aspersion.
Toujours selon ce mode de réalisation, la cloison de séparation 30 est configurée de sorte à permettre un échange fluidique contrôlé entre le premier compartiment 10 et deuxième compartiment 20.
Selon un mode de réalisation représenté aux figures 1 à 3, la cloison 30 est formée en continuité de matière avec le boitier principal 2. Ainsi, le deuxième compartiment 20 fait partie intégrante du boitier principal 2. Avantageusement, le circuit de transport fluidique 11, qu’il soit de type ouvert ou fermé, et/ou l’échangeur thermique 12 du premier compartiment 10 sont au moins partiellement intégrés dans la structure du boitier 2. En pratique, le circuit de transport fluidique 11 peut consister en une série de canaux réalisés par surmoulage directement dans le boitier principal 2. Il en est de même pour l’échangeur thermique 12 du premier compartiment 10. Ceci permet de réduire encore d’avantage l’encombrement, de diminuer le nombre de connexions et de réduire la masse du dispositif.
Dans le dispositif 1 représenté à la figure 1, le circuit de transport fluidique 11 comprend un canal partant du deuxième compartiment 20 et traversant une partie d’une paroi latérale du boitier 2. Ledit canal est ici par exemple intégré au boitier par surmoulage. Cette première portion 11a du circuit de transport fluidique 11 correspond à l’arrivée du premier fluide dans le premier compartiment 10. Le premier fluide traverse alors l’échangeur thermique 12 qui est lui-même intégré dans le fond du boitier 2 et ressort dans une seconde portion 11b du circuit de transport fluidique 11 au niveau de la paroi latérale opposée. Ladite seconde portion 11b comprend également un canal intégré au boitier par surmoulage. Cette seconde portion 11b du circuit de transport fluidique 11 correspond à la sortie du premier fluide du premier compartiment 10. Dans cette configuration les échangeurs de chaleur du premier compartiment 10 présentent avantageusement une circulation en un nombre impairs de passes.
Dans le dispositif 1 représenté à la figure 2, les deux portions 11a et 11b du circuit de transport fluidique 11, à savoir l’arrivée et la sortie du premier fluide, sont situées dans la même paroi latérale du boitier 2. Dans cette configuration les échangeurs de chaleur du premier compartiment 10 présentent avantageusement une circulation en un nombre pairs de passes.
Dans le dispositif 1 représenté à la figure 3, le circuit de transport fluidique 11 n’est constitué que d’une portion 11a d’arrivée de fluide. Cette portion consiste en l’occurrence en une série de canaux partant du deuxième compartiment 20, passant dans les parois latérales du boitier 2 adjacentes audit deuxième compartiment 20 jusqu’à la paroi latérale opposée audit deuxième compartiment 20. Le premier fluide est alors projeté par des buses 13, entre au contact des éléments électriques 7 puis traverse une ou des ouvertures de retour ménagées dans la cloison de séparation 30 de sorte à retourner dans le deuxième compartiment 20.
Selon un autre mode de réalisation non représenté, le deuxième compartiment 20 est formé par un deuxième boitier indépendant logé dans le boitier principal 2. La cloison 30 de séparation consiste alors en une paroi dudit deuxième boitier indépendant. Les différents éléments permettant la distribution fluidique et la gestion thermique du premier fluide sont alors fixés dans le deuxième boitier indépendant par vissage et/ou à l’aide de platine de fixation avec une étanchéité réalisée par des joints élastomères.
Avantageusement, le deuxième boitier indépendant est fixé dans le boitier principal 2 de manière réversible de sorte à pouvoir être démonté. Il est alors possible pour un opérateur de démonter le deuxième boitier indépendant et ainsi d’avoir accès aux éléments permettant la distribution fluidique et la gestion thermique du premier fluide même avec un accès limité et ce sans démonter l’ensemble du dispositif.
Selon un mode de réalisation illustré aux figures 4 et 5, le premier compartiment 10 et le deuxième compartiment 20 sont situés l’un en dessous de l’autre. La cloison de séparation 30 est alors sensiblement parallèle au fond du boitier principal 2.
Dans le mode de réalisation de la figure 4, le circuit de transport fluidique 11 du premier fluide au sein du premier compartiment est de type fermé de sorte qu’il n’y ait pas de contact direct entre les éléments électriques 7 et le premier fluide. Le système de régulation de température associé aux éléments électriques 7 comprend alors un échangeur thermique 12. Cette configuration, avec le premier compartiment 10 et le deuxième compartiment 20 situés l’un en dessous de l’autre, permet notamment de diminuer la longueur du circuit de transport fluidique 11 et donc la quantité de fluide nécessaire.
Dans le mode de réalisation de la figure 5, le circuit de transport fluidique 11 du premier fluide au sein du premier compartiment 10 est avantageusement de type ouvert de sorte que le premier fluide puisse venir directement au contact des éléments électriques 7 au sein du premier compartiment 10. Le premier fluide est alors un liquide diélectrique de sorte à éviter toute interaction électrique avec les éléments électriques 7.
La présente invention concerne également un pack batterie 100 comprenant le dispositif 1 de régulation de température décrit plus haut ainsi qu’au moins un élément électrique 7 logé dans ledit premier compartiment 10 du dispositif 1, le ou lesdits éléments électriques 7 comprenant au moins une cellule de batterie.

Claims (10)

  1. Dispositif (1) de régulation de température d’un ou plusieurs éléments électriques (7) susceptibles de dégager de la chaleur en fonctionnement, ledit dispositif (1) comprenant un boitier principal (2) définissant un compartiment principal subdivisé en un premier compartiment (10) destiné à recevoir le ou les éléments électriques (7) susceptibles de dégager de la chaleur en fonctionnement et configuré pour permettre une régulation de température dudit ou desdits éléments électriques (7) à l’aide d’un premier fluide, et un deuxième compartiment (20) définissant un vase d’expansion dudit premier fluide et recevant au moins un élément permettant la distribution fluidique et/ou au moins un élément permettant la gestion thermique du premier fluide.
  2. Dispositif (1) de régulation de température selon la revendication 1, dans lequel les premier compartiment (10) et deuxième compartiment (20) sont séparés par une cloison (30) de séparation configurée de sorte à permettre un échange fluidique entre le premier compartiment (10) et deuxième compartiment (20).
  3. Dispositif (1) de régulation de température selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le premier compartiment (10) comprend un système de régulation de température associé aux éléments électriques (7), ledit système de régulation comprenant un circuit de transport fluidique (11) du premier fluide.
  4. Dispositif (1) de régulation de température selon la revendication 3, dans lequel le système de régulation de température associé aux éléments électriques (7) comprend au moins un échangeur thermique (12), le circuit de transport fluidique (11) au sein du premier compartiment étant de type fermé de sorte que le premier fluide circule dans un ou des échangeurs thermiques (12) destinés à être en contact avec le ou les éléments électriques (7).
  5. Dispositif (1) de régulation de température selon la revendication 3, dans lequel le premier fluide est un fluide diélectrique, le circuit de transport fluidique (11) au sein du premier compartiment (10) étant de type ouvert de sorte que le fluide diélectrique vienne directement au contact éléments électriques (7) au sein du premier compartiment (10).
  6. Dispositif (1) de régulation de température selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le boitier principal (2) comprend une série d’ouvertures (32) permettant une connexion étanche des différents éléments du deuxième compartiment (20) avec un système externe.
  7. Dispositif (1) de régulation de température selon les revendications 2 et 4, dans lequel la cloison (30) est formée en continuité de matière avec le boitier principal (2), le circuit de transport fluidique (11) et/ou l’échangeur thermique (12) du premier compartiment (10) étant au moins partiellement intégrés dans la structure du boitier.
  8. Dispositif (1) de régulation de température selon l’une des revendications 2 à 6, dans lequel le deuxième compartiment (20) est formé par un deuxième boitier indépendant (4) logé dans le boitier principal (2), la cloison (30) de séparation consistant en une paroi du deuxième boitier indépendant (4).
  9. Dispositif (1) de régulation de température selon la revendication 8, dans lequel le deuxième boitier indépendant (4) est fixé dans le boitier principal (2) de manière réversible de sorte à pouvoir être démonté.
  10. Pack batterie (100) comprenant le dispositif (1) de régulation de température selon l’une des revendications précédentes ainsi qu’au moins un élément électrique (7) logé dans ledit premier compartiment (10) dudit dispositif (1), le ou lesdits éléments électriques (7) comprenant au moins une cellule de batterie.
FR2001146A 2020-02-05 2020-02-05 Dispositif de régulation de température d’un élément électrique susceptible de dégager de la chaleur en fonctionnement et pack-batterie comprenant un tel dispositif Pending FR3106937A1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2001146A FR3106937A1 (fr) 2020-02-05 2020-02-05 Dispositif de régulation de température d’un élément électrique susceptible de dégager de la chaleur en fonctionnement et pack-batterie comprenant un tel dispositif
PCT/FR2021/050182 WO2021156563A1 (fr) 2020-02-05 2021-02-02 Dispositif de régulation de température d'un élément électrique susceptible de dégager de la chaleur en fonctionnement et pack-batterie comprenant un tel dispositif

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2001146A FR3106937A1 (fr) 2020-02-05 2020-02-05 Dispositif de régulation de température d’un élément électrique susceptible de dégager de la chaleur en fonctionnement et pack-batterie comprenant un tel dispositif
FR2001146 2020-02-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3106937A1 true FR3106937A1 (fr) 2021-08-06

Family

ID=70154747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR2001146A Pending FR3106937A1 (fr) 2020-02-05 2020-02-05 Dispositif de régulation de température d’un élément électrique susceptible de dégager de la chaleur en fonctionnement et pack-batterie comprenant un tel dispositif

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3106937A1 (fr)
WO (1) WO2021156563A1 (fr)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040135550A1 (en) * 2001-06-25 2004-07-15 Hideo Nishihata Temperature regulator of storage battery and vehicle including the same
JP2009016238A (ja) * 2007-07-06 2009-01-22 Toyota Motor Corp 蓄電装置及び車両
US20090280395A1 (en) * 2008-05-09 2009-11-12 Gm Global Technology Operations, Inc. Battery Thermal System for Vehicle
EP2133952A1 (fr) * 2008-06-11 2009-12-16 Valeo Systèmes Thermiques Module de contrôle d'une température d'une source d'alimentation électrique d'un véhicule automobile.
US20100291414A1 (en) * 2009-05-18 2010-11-18 Bsst Llc Battery Thermal Management System
FR2975230A1 (fr) * 2011-05-10 2012-11-16 Valeo Systemes Thermiques Pack batterie avec dispositif de regulation thermique associe

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040135550A1 (en) * 2001-06-25 2004-07-15 Hideo Nishihata Temperature regulator of storage battery and vehicle including the same
JP2009016238A (ja) * 2007-07-06 2009-01-22 Toyota Motor Corp 蓄電装置及び車両
US20090280395A1 (en) * 2008-05-09 2009-11-12 Gm Global Technology Operations, Inc. Battery Thermal System for Vehicle
EP2133952A1 (fr) * 2008-06-11 2009-12-16 Valeo Systèmes Thermiques Module de contrôle d'une température d'une source d'alimentation électrique d'un véhicule automobile.
US20100291414A1 (en) * 2009-05-18 2010-11-18 Bsst Llc Battery Thermal Management System
FR2975230A1 (fr) * 2011-05-10 2012-11-16 Valeo Systemes Thermiques Pack batterie avec dispositif de regulation thermique associe

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021156563A1 (fr) 2021-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR3079971A1 (fr) Unite de batterie avec des moyens de controle de temperature integres
WO2019197335A1 (fr) Unite de batterie avec des moyens de regulation de la temperature integres au boitier
EP4062120B1 (fr) Système de gestion thermique pour composant électrique
FR2975230A1 (fr) Pack batterie avec dispositif de regulation thermique associe
WO2021018961A1 (fr) Module et dispositif de refroidissement pour batterie et batterie correspondante
FR3016479A1 (fr) Plaque d'echange thermique pour gestion thermique de batterie et procede de fabrication associe
EP3046178B1 (fr) Batterie dotee d'un dispositif de regulation thermique d elements electrochimiques, procede de fabrication associe
FR3100608A1 (fr) Système de gestion thermique pour composant électrique
FR3106937A1 (fr) Dispositif de régulation de température d’un élément électrique susceptible de dégager de la chaleur en fonctionnement et pack-batterie comprenant un tel dispositif
FR2976739A3 (fr) Dispositif de regulation thermique d’une batterie d’accumulateurs d’un vehicule a motorisation electrique
WO2022214571A1 (fr) Plaque longitudinale pour dispositif de traitement thermique
EP3811432B1 (fr) Boîtier comprenant un ensemble modulable pour la circulation d'un fluide caloporteur dans une batterie pour vehicule automobile
FR3061766A1 (fr) Dispositif d'echange thermique, notamment pour la regulation thermique d'une batterie d'un vehicule automobile
WO2020115428A1 (fr) Batterie modulaire comprenant un systeme de conditionnement thermique
WO2012041724A1 (fr) Batterie thermique, module de chauffage utilisant une telle batterie et dispositif de chauffage utilisant une telle batterie et/ou un tel module
FR3124348A1 (fr) Dispositif de régulation thermique pour système électronique
EP4094552A1 (fr) Dispositif de refroidissement d'un composant électrique et/ou électronique susceptible de dégager de la chaleur en fonctionnement
WO2022268583A1 (fr) Système électronique comprenant au moins un composant électrique et/ou électronique et un dispositif de régulation thermique
WO2021048499A1 (fr) Dispositif de gestion thermique pour composant électrique et système comprenant un tel dispositif
EP3396291A1 (fr) Module thermique comprenant un boitier et un echangeur thermique
EP4073872A1 (fr) Dispositif de régulation thermique d'au moins un composant électrique
FR3124317A1 (fr) « Dispositif de régulation thermique d’au moins un composant électrique »
FR3095078A3 (fr) Élément de bloc-batterie doté d’un espace entre les éléments de batterie pour acheminer un liquide caloporteur
FR3140996A1 (fr) Dispositif de régulation de température d’une pluralité d’éléments électriques et/ou électroniques
FR3129529A1 (fr) « Dispositif de refroidissement d’un composant électrique et/ou électronique susceptible de dégager de la chaleur en fonctionnement »

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20210806

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3