FR3113542A1 - Ensemble de batterie et procede de pilotage thermique d’un ensemble de batterie - Google Patents

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Abstract

La présente invention a pour objet un ensemble de batterie (100) comprenant une première chambre et une deuxième chambre (C1, C2) , un premier et un deuxième ensembles (MCE1, MCE2) de modules de cellules électrochimiques, une première et une deuxième entrées de fluide (EFP1, EFP2), une première et une deuxième sorties (S1, S2) de fluide, et un module de pilotage thermique de l’ensemble de batterie (100) par raccordement sélectif de la première sortie (S1) de fluide et/ou de la deuxième sortie (S2) de fluide pour, en fonction d’un mode d’usage de l’ensemble de batterie (100), établir un régime de fonctionnement en parallèle avec une première boucle (BP1) de circulation de fluide et une deuxième boucle (BP2) de circulation de fluide indépendante de la première boucle (BP1), ou établir un régime de fonctionnement en série avec une boucle commune (BCS) de circulation du fluide successivement à travers les deux ensembles (MCE1, MCE2) de modules de cellules électrochimiques. Figure pour l'abrégé : 1

Description

ENSEMBLE DE BATTERIE ET PROCEDE DE PILOTAGE THERMIQUE D’UN ENSEMBLE DE BATTERIE
Domaine technique de l’invention
La présente invention concerne un ensemble de batterie, notamment pour véhicule automobile.
L’invention concerne plus particulièrement un ensemble de batterie, comportant un module de pilotage thermique.
L’invention concerne aussi un procédé de pilotage thermique d’un ensemble de batterie.
Arrière-plan technique
Un ensemble de batterie est notamment utilisé pour l’alimentation des machines électriques de propulsion de véhicules automobiles, et notamment des véhicules à propulsion électrique ou à propulsion dite « hybride ».
Dans les premières générations de ces véhicules, la puissance thermique produite par l’ensemble de batterie est relativement faible, et par exemple de l’ordre de 1 kW.
Pendant un cycle de décharge en roulage ou de recharge à une borne de l’ensemble de batterie, la puissance thermique maximale peut varier entre 3kW et 43 kW.
Afin de refroidir un tel ensemble de batterie, on peut utiliser une circulation d’air de refroidissement.
Pour réduire la durée de l’indisponibilité du véhicule pendant un cycle de recharge, une solution consiste à augmenter la puissance de recharge.
Par exemple, il est possible de recourir à une puissance de recharge de 150 kW, pendant une durée de recharge comprise entre 30 et 45 minutes et obtenir un taux de recharge compris entre 60 et 70% de la capacité de l’ensemble de batterie, par exemple pour disposer d’une autonomie de roulage du véhicule comprise entre 100 et 150 kilomètres.
Un tel cycle de recharge à forte puissance produit une puissance thermique comprise entre 4kW et 6 kW.
Du fait de sa faible chaleur spécifique et de son faible débit massique, l’air n’est plus un fluide caloporteur suffisamment efficace pour assurer le refroidissement de l’ensemble de batterie.
C’est ainsi qu’il a été proposé d’utiliser un mélange d’eau glycolée comme liquide de refroidissement qui a une chaleur spécifique trois fois plus élevée, et de faire circuler un débit massique plus important de ce fluide de refroidissement.
La circulation de l’eau glycolée est réalisée au moyen de canalisations dont la section de passage est dix fois plus petite que celle des canalisations d’air de refroidissement.
Les performances de refroidissement obtenues par de l’eau glycolée dépendent de la proximité des canalisations avec les cellules électrochimiques au sein desquelles la chaleur à évacuer est produite.
La chaleur produite par les cellules électrochimiques doit être conduite en direction d’une chambre d’eau en traversant plusieurs structures. La résistance thermique résultant des conductions thermiques à travers ces structures peut représenter 70% de la résistance thermique globale du système de refroidissement de l’ensemble de batterie.
Afin de réduire la durée de recharge à environ 10 minutes, il est apparu souhaitable de pouvoir augmenter la puissance de recharge à 250 kW, voire à 350 kW. Une telle puissance de recharge augmente la puissance thermique produite jusqu’à une valeur comprise entre 12kW et 19 kW.
Le seul refroidissement à eau glycolée n’est alors pas suffisant pour satisfaire les besoins de refroidissement.
Une solution pour améliorer le refroidissement consiste à utiliser un liquide diélectrique, tel que l’huile utilisée pour le refroidissement de transformateurs électriques, en supprimant les résistances thermiques de conduction résultant d’un refroidissement indirect par eau.
Il est en effet possible de faire circuler ce type de liquide diélectrique directement autour des cellules électrochimiques et de refroidir directement les cellules électrochimiques sans intermédiaire.
Des modélisations et des études expérimentales montrent que cette conception du refroidissement permet d’évacuer une puissance thermique élevée.
Le débit (De 3000 à 10000 litres par heure) nécessaire au refroidissement est de trois à dix fois le débit conventionnel.
L’intérêt d’utiliser l’huile comme fluide caloporteur est son faible cout par rapport à d’autres fluides diélectriques.
L’huile est combustible et, pour réduire les risques d’incendie dus à la présence de l’huile dans un ensemble de batterie, il est préférable d’utiliser une huile à forte viscosité qui a une température d’inflammation plus élevée qu’une huile à basse viscosité.
La viscosité de l’huile est vingt fois plus importante que celle de l’eau et, en combinaison avec un débit élevé, la perte de charge à l’intérieur du système de refroidissement devient très importante.
En conséquence, pour que les cellules électrochimiques soient toutes à la même température, il est nécessaire de réaliser une répartition de la circulation du liquide de refroidissement qui soit la plus homogène possible.
Une solution connue consiste à faire circuler le liquide entre les cellules électrochimiques et il a été proposé des conceptions complexes des canalisations de circulation qui sont associées à des pertes de charge élevées.
Outre les problèmes de pertes de charge élevées, ces canalisations de distribution / circulation posent aussi des problèmes d’étanchéité.
Le document US20090191452 A1 (« Battery pack ») propose une conception d’un ensemble de batterie qui comporte un ensemble de modules de cellules électrochimiques ayant une distribution optimisée de la température dans l'ensemble de batterie et une circulation optimisée à travers l’ensemble de batterie.
La température maximale des cellules électrochimiques et la différence de température entre toutes les cellules électrochimiques de l’ensemble de batterie sont optimisées pour un pilotage thermique efficace assurant la sécurité, une meilleure performance et une durée de vie prolongée de l’ensemble de batterie et des cellules électrochimiques.
La conception divulguée dans ce document propose un ensemble de batterie qui permet un flux optimisé et des pertes de charge minimisées.
La circulation de l’air ou du fluide de refroidissement est assurée en parallèle entre les cellules électrochimiques, notamment selon des trajets d'écoulement divergents entre les modules de cellules électrochimiques et des parties du boitier.
L’invention vise à proposer une conception d’un ensemble de batterie qui permet d’en améliorer le refroidissement et de piloter le refroidissement en fonction de paramètres d’utilisation de la batterie.
L’invention propose un ensemble de batterie comprenant :
- une première chambre ;
- une deuxième chambre ;
- un premier ensemble de modules de cellules électrochimiques disposé à l'intérieur de la première chambre ;
- un deuxième ensemble de modules de cellules électrochimiques disposé à l'intérieur de la deuxième chambre ;
- une première entrée de fluide dans la première chambre ;
- une deuxième entrée de fluide dans la deuxième chambre ;
- une première sortie de fluide hors de la première chambre ;
- une deuxième sortie de fluide hors de la deuxième chambre ;
- et un module de pilotage thermique de l’ensemble de batterie par raccordement sélectif de la première sortie de fluide et/ou de la deuxième sortie de fluide pour, en fonction d’un mode d’usage de l’ensemble de batterie, établir :
** soit un régime de fonctionnement en parallèle dans lequel la première sortie est raccordée à la première entrée pour établir une première boucle de circulation de fluide, et dans lequel la deuxième sortie est raccordée à la deuxième entrée pour établir une deuxième boucle de circulation de fluide indépendante de la première boucle ;
** soit un régime de fonctionnement en série dans lequel la première sortie est raccordée à la deuxième entrée, et dans lequel la deuxième sortie est raccordée à la première entrée pour établir une boucle commune de circulation du fluide successivement à travers les deux ensembles de modules de cellules électrochimiques.
Selon une autre conception, l’invention propose un ensemble de batterie comprenant un boîtier comportant :
- une cloison interne qui divise le boîtier en :
-- une première chambre ;
-- et une deuxième chambre adjacente à la première chambre ;
- un premier ensemble de modules de cellules électrochimiques disposé à l'intérieur de la première chambre ;
- un deuxième ensemble de modules de cellules électrochimiques disposé à l'intérieur de la deuxième chambre ;
- une première entrée de fluide dans la première chambre ;
- une deuxième entrée de fluide dans la deuxième chambre ;
- une sortie centrale de fluide qui est agencée au droit de la cloison interne, qui est commune à la première chambre et à la deuxième chambre, et qui est raccordée à un orifice d’entrée d’un caisson de recirculation du fluide qui comporte :
* un premier orifice de sortie raccordé à la première entrée de fluide du boîtier ;
* et un deuxième orifice de sortie raccordé à la deuxième entrée de fluide du boîtier ;
- et un module de pilotage thermique de l’ensemble de batterie par obturation sélective de la sortie centrale du boîtier et par raccordement sélectif du deuxième orifice de sortie du caisson de recirculation à la deuxième entrée de fluide du boîtier pour, en fonction d’un mode d’usage de l’ensemble de batterie, établir :
** soit un régime de fonctionnement en parallèle dans lequel la sortie centrale du boîtier est raccordée à l’orifice d’entrée du caisson de recirculation et le deuxième orifice de sortie du caisson de recirculation est raccordé à la deuxième entrée de fluide du boîtier pour établir une première boucle de circulation de fluide et établir une deuxième boucle de circulation de fluide indépendante de la première boucle ;
** soit un régime de fonctionnement en série dans lequel la sortie centrale du boîtier est obturée et le raccordement du deuxième orifice de sortie du caisson de recirculation à la deuxième entrée de fluide du boîtier est interrompu pour établir une boucle commune de circulation du fluide successivement à travers les deux ensembles de modules de cellules électrochimiques.
L’ensemble des conceptions selon l’invention permet la mise en œuvre d’un procédé de pilotage thermique d’un ensemble de batterie comprenant :
- une première chambre ;
- une deuxième chambre ;
- un premier ensemble de modules de cellules électrochimiques disposé à l'intérieur de la première chambre ;
- un deuxième ensemble de modules de cellules électrochimiques disposé à l'intérieur de la deuxième chambre,
le procédé étant caractérisé en ce que, en fonction d’un mode d’usage de l’ensemble de batterie, il consiste à établir :
- soit un régime de fonctionnement en parallèle avec une première boucle de circulation de fluide à travers le premier ensemble de modules de cellules électrochimiques, et une deuxième boucle de circulation de fluide à travers deuxième ensemble de modules de cellules électrochimiques, indépendante de la première boucle ;
- soit un régime de fonctionnement en série avec une boucle commune de circulation du fluide successivement à travers les deux ensembles de modules de cellules électrochimiques.
Selon d’autres caractéristiques du procédé de pilotage selon l’invention :
- le mode d’usage de l’ensemble de batterie est soit un mode de charge ou de recharge associé au régime de fonctionnement en parallèle, soit un mode d’utilisation de l’ensemble de batterie associé au régime de fonctionnement en série ;
- l’ensemble de batterie alimente une machine électrique de traction appartenant à un groupe motopropulseur d’un véhicule automobile, et le mode de charge est un mode de recharge de l’ensemble de batterie et le mode d’utilisation est un mode d’alimentation de la machine électrique de traction pour la propulsion du véhicule.
L’invention propose encore un véhicule automobile comportant un groupe motopropulseur comportant une machine électrique de traction qui est alimentée par un ensemble de batterie selon l’invention, caractérisé en ce que le mode de charge est un mode de recharge de l’ensemble de batterie et le mode d’utilisation est un mode d’alimentation de la machine électrique de traction pour la propulsion du véhicule.
Brève descriptions des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
– la figure 1 est une représentation schématique d’un premier exemple de réalisation d’un ensemble de batterie selon l’invention ;
– la figure 2 est une représentation schématique d’un deuxième exemple de réalisation d’un ensemble de batterie selon l’invention ;
– la figure 3 est une représentation détaillée d’un exemple de mise en œuvre du deuxième exemple de réalisation d’un ensemble de batterie selon l’invention et sur laquelle la circulation du fluide est indiquée dans le mode de fonctionnement en parallèle ;
– la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 3 sur laquelle la circulation du fluide est indiquée dans le mode de fonctionnement en série ;
– la figure 5 est une représentation schématique en perspective du boîtier de l’ensemble de batterie représenté à la figure 3 ;
– la figure 6 est une vue schématique en perspective d’un exemple de réalisation d’un module de cellules électrochimiques ;
– la figure 7 est une vue de dessus du module de la figure 6 ;
– la figure 8 est une vue de dessus d’une variante de conception du module de la figure 6 ;
– la figure 9 est une vue en coupe par un plan vertical du module de la figure 6 ;
– la figure 10 est une vue de détail, en coupe par un plan vertical qui illustre des composants du module ;
– la figure 11 est une représentation schématique d’un premier exemple de conception d’un échangeur thermique apte à être intégré dans un ensemble de batterie selon l’invention ; et
– la figure 12 est une représentation schématique d’un deuxième exemple de conception d’un échangeur thermique apte à être intégré dans un ensemble de batterie selon l’invention.
Description détaillée de l'invention
Pour la description de l'invention et la compréhension des revendications, on adoptera à titre non limitatif et sans référence limitative à la gravité terrestre les orientations verticale, longitudinale et transversale selon le repère V, L, T indiqué aux figures dont les axes longitudinal L et transversal T s’étendent dans un plan horizontal.
Premier exemple de réalisation
La figure 1 représente schématiquement un ensemble de batterie 100 comportant deux ensembles de modules de cellules électrochimiques dont le refroidissement peut être réalisé sélectivement selon un régime de fonctionnement en parallèle ou bien selon un régime de fonctionnement en série.
A titre d’exemple non limitatif, l’ensemble de batterie 100 comprend ici deux chambres C1 et C2.
La première chambre C1 et la deuxième chambre C2 sont chacune réalisée dans un boîtier indépendant. Les deux boîtiers sont illustrés ici sous la forme de composants distincts et adjacents horizontalement en considérant la figure 1.
Dans sa partie centrale, chaque chambre C1, C2 loge un ensemble associé MCE1, MCE2 de modules de cellules électrochimiques.
La première chambre C1 comporte une première entrée de fluide EFP1 dans la première chambre C1qui débouche dans un compartiment CC1 agencé au-dessus du premier ensemble MCE1 de modules de cellules électrochimiques et, à son extrémité inférieure, la première chambre C1 comporte une première sortie S1 du fluide hors de la première chambre C1 qui est reliée au compartiment CD1 agencé en-dessous du premier ensemble MCE1 de modules de cellules électrochimiques.
De la même manière, la deuxième chambre C2 comporte une deuxième entrée de fluide EFP2 dans la deuxième chambre qui débouche dans un compartiment CC2 agencé au-dessus du deuxième ensemble MCE2 de modules de cellules électrochimiques et, à son extrémité inférieure, la deuxième chambre C2 comporte une deuxième sortie S2 du fluide hors de la deuxième chambre C2 qui est reliée au compartiment CD2 agencé en-dessous du deuxième ensemble MCE2 de modules de cellules électrochimiques.
Dans chacune des chambres C1, C2, le fluide entrant par l’entrée associée de fluide EFP1, EFP2 traverse l’ensemble associé de modules de cellules électrochimiques MCE1, MCE2 et sort par la sortie associée de fluide S1, S2.
L’ensemble de batterie 100 à deux chambres C1, C2 est associé à un module de pilotage thermique de l’ensemble de batterie 100 par raccordement sélectif de la première sortie S1 de fluide et/ou de la deuxième sortie S2 de fluide pour, en fonction d’un mode d’usage de l’ensemble de batterie 100, établir l’un ou l’autre de deux régimes de fonctionnement.
Le module de pilotage est représenté en-dessous des deux chambres C1 et C2 et il comporte un premier distributeur D1 à trois voies et deux positions (3/2) comportant un orifice d’entrée OE1 qui est raccordé à la première sortie de fluide S1 de la première chambre C1.
En fonction de la position du premier distributeur D1, ce dernier est apte à raccorder sélectivement l’orifice d’entrée OE1 soit à un premier orifice de sortie OS11 qui – par l’intermédiaire d’une canalisation de raccordement CR1 - est raccordé à la première entrée de fluide EFP1 de la première chambre C1, soit à un deuxième orifice de sortie OS12 qui – par l’intermédiaire d’une canalisation de raccordement CRS1 - est raccordé à la deuxième entrée de fluide EFP2 de la deuxième chambre C2.
Le module de pilotage comporte aussi un deuxième distributeur D2 à trois voies et deux positions (3/2) comportant un orifice d’entrée OE2 qui est raccordé à la deuxième sortie de fluide S2 de la deuxième chambre C2.
En fonction de la position du deuxième distributeur D2, ce dernier est apte à raccorder sélectivement l’orifice d’entrée OE2 soit à un premier orifice de sortie OS21 qui – par l’intermédiaire d’une canalisation de raccordement CR2 - est raccordé à la deuxième entrée de fluide EFP2, soit à un deuxième orifice de sortie OS22 qui – par l’intermédiaire d’une canalisation de raccordement CRS2 – est raccordé à la première entrée de fluide EFP1 de la première chambre C1.
Le module de pilotage comporte encore une unité de pilotage, non représentée, des changements simultanés de positions du premier distributeur D1 et du deuxième distributeur D2 pour établir sélectivement le régime de fonctionnement, ou régime de refroidissement, de l’ensemble de batterie 100, soit :
- en parallèle selon un mode dans lequel la première sortie de fluide S1 est raccordée à la première entrée de fluide EFP1 pour établir une première boucle BP1 de circulation de fluide, et dans lequel la deuxième sortie de fluide S2 est raccordée à la deuxième entrée de fluide EFP2 pour établir une deuxième boucle BP2 de circulation de fluide, indépendante de la première boucle BP1 ;
- ou en série, selon un mode dans lequel la première sortie de fluide S1 est raccordée à la deuxième entrée de fluide EFP2, et dans lequel la deuxième sortie de fluide S2 est raccordée à la première entrée de fluide EFP1 pour établir une boucle commune BCS de circulation du fluide successivement à travers les deux ensembles MCE1, MCE2 de modules de cellules électrochimiques.
A la figure 1, les deux distributeurs D1 et D2 sont représentés chacun dans la position correspondant au régime de fonctionnement en parallèle de l’ensemble de batterie 100.
Dans cette position, le trajet du fluide « en parallèle » à travers chacune des deux chambres est le suivant :
- Chambre C1 : EFP1→CC1→MCE1→CD1→S1→OE1→OS11→CR1→EFP1
- Chambre C2 : EFP2→CC2→MCE2→CD2→S2→OE2→OS21→CR2→EFP2
Pour passer de ce régime de fonctionnement de l’ensemble de batterie 100 « en parallèle » au régime de fonctionnement de l’ensemble de batterie 100 « en série », l’unité de pilotage provoque le changement simultané de position des deux distributeurs D1 et D2, c’est-à-dire par déplacement vers la gauche des deux distributeurs D1 et D2 en considérant la figure 1.
Dans cette position, le trajet du fluide « en série » successivement à travers les deux chambres C1 et C2 est le suivant :
EFP1→CC1→MCE1→CD1→S1→OE1→OS12→CRS1→EFP2→CC2→MCE2→CD2→S2→OE2→OS22→CRS2→EFP1
Par exemple, le mode d’usage de l’ensemble de batterie 100 est soit un mode de charge associé au régime de fonctionnement en parallèle, soit un mode d’utilisation de l’ensemble de batterie 100 associé audit régime de fonctionnement en série.
Ainsi, à bord d’un véhicule automobile comportant un groupe motopropulseur comportant au moins une machine électrique de traction qui est alimentée par un ensemble de batterie 100, le mode de charge est un mode de recharge de l’ensemble de batterie 100 et le mode d’utilisation est un mode d’alimentation de la machine électrique de traction pour la propulsion du véhicule.
L’ensemble de batterie 100 peut aussi comporter des moyens de refroidissement du fluide circulant.
Par exemple, dans chacune des deux boucles indépendantes BP1 et BP2 de circulation de fluide, les moyens de refroidissement comportent au moins un échangeur thermique ET1, ET2 de refroidissement du fluide qui, en régime de fonctionnement en parallèle, circule dans chacune des première BP1 et deuxième BP2 boucles de circulation.
Chaque échangeur thermique ET1, ET2 est ici implanté dans la canalisation associée CR1, CR2.
Pour le refroidissement du fluide en régime de fonctionnement en série, les moyens de refroidissement comportent au moins un échangeur thermique commun ETC de refroidissement du fluide circulant dans la boucle commune BCS de circulation.
L’échangeur thermique ETC est ici implanté dans la canalisation CRS2.
Il est bien entendu possible de mutualiser les échangeurs thermiques et/ou de les multiplier.
Par exemple, pour le refroidissement en régime de fonctionnement en série, il est aussi possible d’implanter un autre échangeur thermique dans la canalisation CRS1, intermédiaire entre les deux chambres C1 et C2.
Deuxième exemple de réalisation
La figure 2 représente schématiquement un ensemble de batterie 100 compact comportant deux ensembles MCi (MCE1 et MCE2)de modules de cellules électrochimiques dont le refroidissement peut être réalisé sélectivement selon un régime de fonctionnement en parallèle ou bien selon un régime de fonctionnement en série.
L’ensemble de batterie 100 comprend un boîtier 10 qui comporte une paroi arrière 12, une paroi avant 14, une première paroi latérale PL1 et une deuxième paroi latérale PL2 et une cloison centrale interne CLI qui divise le boîtier 10 en une première chambre C1 et une deuxième chambre C2.
Les deux chambres C1 et C2 sont ainsi adjacentes horizontalement en considérant la figure 2.
Dans sa partie centrale, chaque chambre C1, C2 loge un ensemble associé MCE1, MCE2 de modules de cellules électrochimiques.
Un premier ensemble MCE1 de modules de cellules électrochimiques est disposé à l'intérieur de la première chambre C1 et un deuxième ensemble MCE2 de modules de cellules électrochimiques est disposé à l'intérieur de la deuxième chambre C2.
Dans sa paroi latérale de gauche PL1, la première chambre C1 comporte une première entrée de fluide EFP1 dans la première chambre qui débouche dans un compartiment latéral CC1 agencé à gauche du premier ensemble MCE1 de modules de cellules électrochimiques. A droite de l’ensemble MCE1, la première chambre CE1 comporte un compartiment central CD1 qui est relié à une sortie centrale SC de fluide.
De la même manière, dans sa paroi latérale de droite PL2, la deuxième chambre C2 comporte une deuxième entrée de fluide EFP2 dans la deuxième chambre qui débouche dans un compartiment latéral CC2 agencé à droite du deuxième ensemble MCE2 de modules de cellules électrochimiques. A gauche de l’ensemble MCE2, la deuxième chambre CE2 comporte un compartiment central CD2 qui est relié à la sortie centrale SC de fluide.
Dans chacune des chambres C1, C2, le fluide peut circuler – dans les deux sens - en traversant l’ensemble associé de modules de cellules électrochimiques MCE1, MCE2.
Les deux compartiments centraux CD1 et CD2 sont adjacents et sont séparés par la cloison interne CLI qui, à partir de la paroi arrière 12, s’étend sensiblement sur toute la longueur du boîtier 10 en direction de la paroi avant 14.
Au voisinage de la paroi avant 14, la cloison interne CLI comporte un passage central de fluide PCF formé dans la cloison interne CLI.
Le passage central de fluide PCF établit une communication entre la première chambre C1 et la deuxième chambre C2 qui peut permettre une circulation directe du fluide d’une chambre à l’autre, et par exemple du compartiment central CD1 de la première chambre C1 vers le compartiment central adjacent CD2 de la deuxième chambre C2.
Dans sa partie centrale, la paroi avant 14 comporte une sortie centrale SC de fluide qui est agencée au droit de la cloison interne CLI et qui est commune à la première chambre C1 et à la deuxième chambre C2.
L’ensemble de batterie 100 à deux chambres C1, C2 est associé à un module de pilotage thermique de l’ensemble de batterie 100 qui comporte un caisson de recirculation CR du fluide qui est ici représenté adjacent à la paroi avant en-dessous des deux chambres C1 et C2.
Le caisson de recirculation CR comporte un orifice d’entrée OE qui est ici adjacent à la sortie commune SC du boîtier 10 avec laquelle il se confond pour permettre une circulation du fluide du boîtier 10 vers le caisson de recirculation CR.
Le passage central de fluide PCF établit une communication entre la première chambre C1 et le caisson de recirculation CR à travers la sortie centrale SC de fluide, et une communication entre la deuxième chambre C2 et le caisson de recirculation CR à travers la sortie centrale SC de fluide.
Le fluide peut ainsi sortir de la première chambre C1 du boîtier 10, à travers le premier compartiment central CD1 et à travers la sortie commune CS.
De même, le fluide peut sortir de la deuxième chambre C2 du boîtier 10, à travers le deuxième compartiment central CD2 et à travers la sortie commune CS.
Le caisson de recirculation CR du fluide comporte un premier orifice de sortie OS1 qui est raccordé à la première entrée de fluide EFP1 du boîtier 10 par l’intermédiaire d’une canalisation de raccordement CR1.
Le caisson de recirculation CR du fluide comporte un deuxième orifice de sortie OS2 qui est raccordé à la deuxième entrée de fluide EFP2 du boîtier 10 par l’intermédiaire d’une canalisation de raccordement CR2.
Le caisson CR de recirculation comporte encore un conduit CO qui – à son extrémité amont - raccorde l’orifice d’entrée OE du caisson de recirculation CR simultanément au premier orifice de sortie OS1 et au deuxième orifice de sortie OS2 du caisson de recirculation CR qui sont ici agencés de manière opposée à l’extrémité aval du conduit de raccordement CO.
Au voisinage de son extrémité amont adjacente à l’orifice d’entrée OE du caisson de recirculation CR, ce dernier comporte un passage latéral PA qui raccorde l’orifice d’entrée OE du caisson de recirculation CR à la deuxième entrée de fluide EFP2 du boîtier 10 par l’intermédiaire de la canalisation de raccordement CR2.
Le caisson de recirculation CR comporte une canalisation CA raccordant le deuxième orifice de sortie OS2 au passage latéral PA.
Ainsi, le fluide circulant dans la canalisation de raccordement CR2 peut soit provenir de la canalisation CA, soit provenir du passage latéral PA.
Pour le pilotage thermique de l’ensemble de batterie 110, le caisson de recirculation CR loge:
- un premier volet V1 d’obturation qui est apte à occuper sélectivement une position fonctionnelle dans laquelle la sortie centrale SC du boîtier 10 est raccordée à l’orifice d’entrée OE du caisson de recirculation CR, ou une position fonctionnelle dans laquelle la sortie centrale SC du boîtier 10 est obturée par ce premier volet V1 ;
- et un deuxième volet V2 d’obturation qui est apte à occuper sélectivement une position fonctionnelle dans laquelle le deuxième orifice OS2 de sortie du caisson de recirculation CR est raccordé à la deuxième entrée de fluide EFP2 du boîtier 10, ou une position fonctionnelle dans laquelle ce raccordement est interrompu.
Le premier volet V1 est ainsi apte à interrompre le raccordement entre l’orifice d’entrée OE du caisson de recirculation CR et le passage latéral PA, et le deuxième volet V2 est ainsi apte à interrompre le raccordement entre la canalisation CA et le passage PA.
Chaque volet V1, V2 est ici un volet qui est monté pivotant entre ses deux positions angulaires fonctionnelles qui sont ici espacées de quatre-vingt-dix degrés d’angle.
Le module de pilotage thermique comporte enfin une unité, non représentée, de pilotage des changements de positions angulaires du premier volet V1 et du deuxième volet V2 pour établir sélectivement le régime de fonctionnement de l’ensemble de batterie 100, en parallèle ou en série, en fonction d’un mode d’usage de l’ensemble de batterie 100.
L’unité de pilotage commande des changements simultanés des positions angulaires fonctionnelles du premier volet V1 et du deuxième volet V2 pour établir sélectivement le régime de fonctionnement de l’ensemble de batterie 100.
A la figure 2, en régime de fonctionnement en parallèle, les volets V1 et V2 sont représentés en trait double plein.
Dans le régime de fonctionnement en parallèle, la sortie commune SC de fluide et le premier orifice de sortie OS1 sont reliés à la première entrée de fluide EFP1 pour établir une première boucle de circulation de fluide, et la sortie commune SC de fluide et le deuxième orifice de sortie OS2 sont reliés à la deuxième entrée de fluide EFP2 pour établir une deuxième boucle de circulation de fluide indépendante de la première boucle.
Dans cette position des deux volets V1 et V2, le trajet du fluide « en parallèle » à travers chacune des deux chambres est le suivant :
- Chambre C1 : EFP1→CC1→MCE1→CD1→SC→OE→OS1→CR1→EFP1
- Chambre C2 : EFP2→CC2→MCE2→CD2→SC→OE→OS2→CA→CR2→EFP2
Pour passer de ce régime de fonctionnement de l’ensemble de batterie 100 en parallèle au régime de fonctionnement de l’ensemble de batterie 100 en série, l’unité de pilotage provoque le changement simultané de position angulaire des deux volets V1 et V2, c’est-à-dire par pivotement dans le sens horaire de chacun des deux volets V1 et V2.
A la figure 2, en régime de fonctionnement en série, les volets V1 et V2 sont représentés en trait double en pointillés.
Dans le régime de fonctionnement en série, la sortie commune SC de fluide est obturée par le premier volet V1 et la sortie de la canalisation CA est obturée par le deuxième volet V2.
Dans ces positions angulaires fonctionnelles respectives des deux volets d’obturation V1 et V2, le passage latéral PA est libre et le fluide peut y circuler.
Selon le régime de fonctionnement en série, le module de pilotage thermique établit une boucle commune de circulation du fluide successivement à travers les deux ensembles MCE1, MCE2 de modules de cellules électrochimiques.
Par rapport au régime de fonctionnement en parallèle, le deuxième ensemble MCE2 de modules de cellules électrochimiques est traversé en sens inverse par le fluide circulant.
Dans cette position des deux volets V1 et V2, le trajet du fluide « en série » successivement à travers les deux chambres C1 et C2 est le suivant:
EFP1→CC1→MCE1→CD1→PCF→CD2→MCE2→CC2→EFP2→CR2→PA→OS1→CR1
A titre non limitatif, l’ensemble de batterie 100 comporte aussi des moyens de refroidissement du fluide circulant qui comportent par exemple un échangeur thermique ET de refroidissement du fluide qui est agencé dans le conduit C0 raccordant l’orifice d’entrée OE du caisson de recirculation CR simultanément au premier orifice de sortie OS1 et au deuxième orifice de sortie OS2 du caisson de recirculation CR.
Par rapport à la figure 2 qui vient d’être décrite, la figure 3 et la figure 4 sont des vues détaillées de dessus d’un exemple de mise en œuvre du deuxième exemple de réalisation d’un ensemble de batterie selon l’invention.
Cet exemple sera décrit par comparaison et compléments par rapport à ce qui a été décrit en référence à la figure 2.
Le boîtier 10 présente une symétrie générale de conception par rapport à un plan médian de symétrie passant par la cloison interne CLI.
Chaque ensemble MCE1, MCE2 de modules de cellules électrochimiques comporte ici plusieurs modules qui, à titre non limitatif, sont ici au nombre de quatre.
Les modules sont alignés et décalés les uns par rapport aux autres latéralement selon la direction transversale.
Ainsi, le premier ensemble MCE1 de quatre modules de cellules électrochimiques est agencé selon un premier axe – vertical en considérant la figure 3 - qui forme un angle aigu avec la cloison interne CLI et avec la première paroi latérale PL1 et le deuxième ensemble MCE2 de quatre modules de cellules électrochimiques est agencé selon un deuxième axe formant un angle aigu avec la cloison interne CLI et avec la deuxième paroi latérale PL2.
Ces deux axes forment des angles aigus opposés par rapport à la cloison interne CLI.
Grâce à cet agencement géométrique, le premier compartiment latéral CC1 délimite avec la première paroi latérale PL1 un premier chemin convergent d'écoulement de fluide qui est formé entre la première paroi latérale PL1 et le premier ensemble MCE1 de modules de cellules électrochimiques, dont la largeur transversale diminue depuis la paroi arrière 12 jusqu’à la paroi avant 14 ; et le deuxième compartiment latéral CC2 délimite avec la deuxième paroi latérale PL2 un deuxième chemin convergent d'écoulement de fluide qui est formé entre la deuxième paroi latérale PL2 et le deuxième ensemble MCE2 de modules de cellules électrochimiques, dont la largeur transversale diminue progressivement depuis la paroi arrière 12 jusqu’à la paroi avant 14.
Le fluide qui pénètre dans une chambre C1, C2 par son entrée EFP1, EFP2 est ainsi apte à traverser chacun des quatre modules adjacents MCE1, MCE2 pour déboucher ensuite dans le compartiment central associé CD1, CD2.
Grâce à cet agencement géométrique, le premier compartiment central CD1 délimite avec la cloison interne CLI un premier chemin divergent d'écoulement du fluide (ayant traversé le premier ensemble MCE1 de modules de cellules électrochimiques) qui est formé entre la cloison interne CLI et le premier ensemble MCE1 et dont la largeur transversale augmente progressivement depuis la paroi arrière 12 jusqu’à la paroi avant 14 ; et le deuxième compartiment central CD2 délimite avec la cloison interne CLI un deuxième chemin divergent d'écoulement du fluide (ayant traversé le deuxième ensemble MCE2 de modules de cellules électrochimiques) qui est formé entre la cloison interne CLI et le deuxième ensemble MCE2 et dont la largeur transversale augmente progressivement depuis la paroi arrière 12 jusqu’à la paroi avant 14.
En régime de fonctionnement en parallèle, le deuxième chemin convergent CC2 est le chemin d’écoulement de fluide à travers le deuxième ensemble MCE2 de modules de cellules électrochimiques, et le deuxième chemin divergent CD2 est le chemin d’alimentation en fluide ayant traversé le deuxième ensemble MCE2 de modules de cellules électrochimiques, tandis que, en régime de fonctionnement en série, le deuxième chemin divergent CD2 est le chemin d’alimentation en fluide ayant préalablement traversé le premier ensemble MCE1 de modules de cellules électrochimiques, et le deuxième chemin convergent CC2 est le chemin d’écoulement du fluide ayant traversé le deuxième ensemble MCE2 de modules de cellules électrochimiques.
Outre un échangeur thermique 25, on a aussi représenté aux figures 3 et 4 une pompe 18 qui est agencée dans le conduit CO de raccordement en amont de l’échangeur thermique ET pour faire circuler le fluide d’amont en aval dans le conduit CO.
Il est aussi possible d’aménager un élément chauffant 36 qui peut permettre de chauffer un fluide diélectrique pour chauffer ensuite les cellules électrochimiques.
La figure 5 est une représentation schématique en perspective du boîtier 10 de l’ensemble de batterie 100 représenté à la figure 3 qui permet d’illustrer la grande compacité de cet ensemble et notamment sa hauteur ou épaisseur réduite selon l’axe vertical V, les ensembles MCE1 et MCE2 de modules de cellules électrochimiques étant agencés globalement horizontalement avec l’ensemble des circulations de fluide qui s’étendent aussi dans un plan horizontal.
L’ensemble de batterie 100 peut ainsi être constitué en utilisant des cellules électrochimiques relativement longues, et par exemple de l’ordre de 0,5m.
Le boîtier 10 est parallélépipédique rectangle et de faible hauteur, ce qui facilite notamment l’agencement à bord d’un véhicule automobile.
Description détaillée de certains composants de l’ensemble de batterie
A la figure 6, on a représenté schématiquement et en perspective un exemple de conception d’un module 1 qui contient une pluralité de cellules électrochimiques 2.
Comme on peut le voir aussi aux figures 8 et 9, afin que chaque cellule électrochimique2 bénéficie des mêmes performances de refroidissement, il est par exemple proposé de grouper d’abord les cellules électrochimiques, par exemple par deux, puis - entre tous les groupes de deux cellules électrochimiques - on met en place un intercalaire 3 qui forme des mini-canaux de section rectangulaire, par exemple carrée.
Il est aussi possible d’utiliser un intercalaire ondulé 3 qui peut permettre d’obtenir une aire plus importante de contact direct entre les cellules électrochimiques à refroidir et le liquide diélectrique de refroidissement.
La distance ou entrefer entre tous les groupes de deux cellules électrochimiques peut être choisie entre 1mm et 3 mm en fonction notamment des critères de pertes de charge, qui dépendent notamment du débit et de la viscosité du liquide utilisé.
Aux deux extrémités d’un module 1 on peut ne mettre qu’une seule cellule électrochimique ou un nombre de cellules électrochimiques qui est inférieur à la division du nombre de cellules électrochimiques regroupées par deux.
Chaque cellule électrochimique a une seule surface en contact direct avec le liquide de refroidissement, et sa chaleur est transmise par convection au liquide de refroidissement.
La figure 6 montre le cas d’un module formé par douze cellules électrochimiques. Ce nombre peut être un multiple du nombre de cellules électrochimiques regroupées, par exemple pour deux cellules électrochimiques regroupées ce nombre peut être quatorze, seize ou dix-huit, à choisir en fonction de la tension dont on veut disposer par module.
Ces cellules électrochimiques d’orientation verticale et transversale sont mises entre deux plaques horizontales 5, dont une supérieure et une inférieure. On peut y réaliser des rainures internes pour que les bords 2D en haut et en bas formés par la soudure de l’enveloppe des cellules électrochimiques puissent s’y loger sans être déformés.
Les deux plaques 5 peuvent être réalisées en matériau synthétique et par exemple en plastique léger, ou encore matériau souple, avec éventuellement intégration d’une fonction d’isolation thermique qui peut être utilisée en cas de température ambiante élevée par exemple en été pour que la chaleur externe ne puisse pas entrer dans les cellules électrochimiques lorsqu’elle est refroidie par un liquide diélectrique à basse température, ou bien en hiver pour que la chaleur de cellules électrochimiques ne puisse pas se perdre en direction de l’air externe ambiant froid.
L’ensemble constitué des cellules électrochimiques 2 et des deux plaques horizontales 5 est ensuite enveloppé par deux parois externes horizontales 6 supérieure et inférieure et deux parois latérales verticales 7. Ces quatre parois peuvent être métalliques de faible épaisseur ou en matière plastique pour réduire le poids.
Chaque cellule électrochimique 2 est constituée par un corps de cellule 2A constitué par des matériaux de stockage de l’électricité, un connecteur 2B de tension positive et un connecteur 2C de tension négative.
Le raccordement électrique de ces connecteurs est assurée par des mini plaques métalliques 2D aussi appelées « Bus bars ».
La longueur des quatre parois externes 6 et 7 du module 6 et 7 est supérieure à la longueur totale des corps de cellule 2A augmentée de celles des connecteurs 2B et 2C.
Dans ces deux zones, des deux côtés du module, sont aussi réalisés les raccordements du circuit de courant électrique. On y installe aussi le système de contrôle de cellules électrochimiques (Battery Management System - BMS) pour la gestion électrique (Par équilibrage de la capacité électrique des cellules électrochimiques) et la gestion thermique des cellules électrochimiques.
Pour les deux parois latérales verticales 7, les parties d’extrémités 7A et 7B qui ne sont pas en contact direct avec les cellules électrochimiques 2 sont ajourées par des trous, ou en forme de grilles pour que le liquide de refroidissement puisse les traverser sans difficulté.
Pour les deux flancs du module 1, on peut les laisser ouvert, ou bien agencer une grille de protection à chaque flanc, ces grilles laissant passer le liquide diélectrique.
On peut agencer les cellules électrochimiques de manière légèrement décalées comme cela est par exemple représenté aux figures 7 et 8 dont chacune est une vue de dessus d’un module 1.
A la figure 7, les parois externes horizontales 6 supérieure et inférieure sont rectangulaires.
A la figure 8, les parois externes horizontales 6 supérieure et inférieure ont un contour en forme de losange.
Un échangeur thermique tel que ceux mentionnés précédemment peut être un échangeur thermique 25 pour le fluide diélectrique et/ou de l’eau glycolé comme représenté à la figure 10.
Cet échangeur 25 est branché sur un circuit 34 de refroidissement à eau d’un véhicule qui comporte par exemple un radiateur d’eau 31 placé en face avant du véhicule, une pompe 30, une vanne 32. Cet échangeur permet de refroidir le fluide diélectrique par l’air (Créé par le roulage du véhicule et/ou par un ventilateur 35, et il permet d’éviter d’utiliser la boucle de climatisation du véhicule pour refroidir le liquide diélectrique. On y trouve aussi un échangeur eau-réfrigérant 43 (Aussi appelé « Chiller ») qui, en été à température ambiante élevée (Par exemple supérieure à 35°C), refroidit l’eau qui ensuite refroidit le liquide diélectrique. L’échangeur 43 est refroidi par la boucle 42 de climatisation de l’habitacle du véhicule qui est schématisée par une ligne en pointillés. La boucle de climatisation comporte par exemple un compresseur 37, un condenseur 38, deux vannes de détente 39 et 40, et un ensemble (CVCA ou HVAC) 41 de chauffage-ventilation-et conditionnement d’air pour refroidir l’air de l’habitacle. Lorsque l’eau est refroidie par l’échangeur 43, la vanne 32 ferme le passage d’eau à travers le radiateur 31 et ouvre le passage par une ligne 33.
Comme représenté à la figure 11, l’échangeur 25 peut être un échangeur fluide diélectrique / réfrigérant. Dans ce cas on doit démarrer la climatisation du véhicule pour toute demande de refroidissement.

Claims (15)

  1. Ensemble de batterie (100) comprenant :
    - une première chambre (C1) ;
    - une deuxième chambre (C2) ;
    - un premier ensemble (MCE1) de modules de cellules électrochimiques disposé à l'intérieur de la première chambre (C1) ;
    - un deuxième ensemble (MCE2) de modules de cellules électrochimiques disposé à l'intérieur de la deuxième chambre (C2) ;
    - une première entrée de fluide (EFP1) dans la première chambre (C1) ;
    - une deuxième entrée de fluide (EFP2) dans la deuxième chambre (C2) ;
    - une première sortie (S1) de fluide hors de la première chambre (C1) ;
    - une deuxième sortie (S2) de fluide hors de la deuxième chambre (C2) ;
    - et un module de pilotage thermique de l’ensemble de batterie (100) par raccordement sélectif de la première sortie (S1) de fluide et/ou de la deuxième sortie (S2) de fluide pour, en fonction d’un mode d’usage de l’ensemble de batterie (100), établir :
    ** soit un régime de fonctionnement en parallèle dans lequel la première sortie (S1) est raccordée à la première entrée (EFP1) pour établir une première boucle (BP1) de circulation de fluide, et dans lequel la deuxième sortie (S2) est raccordée à la deuxième entrée (EFP2) pour établir une deuxième boucle (BP2) de circulation de fluide indépendante de la première boucle (BP1) ;
    ** soit un régime de fonctionnement en série dans lequel la première sortie (S1) est raccordée à la deuxième entrée (EFP2), et dans lequel la deuxième sortie (S2) est raccordée à la première entrée (EFP1) pour établir une boucle commune (BCS) de circulation du fluide successivement à travers les deux ensembles (MCE1, MCE2) de modules de cellules électrochimiques.
  2. Ensemble de batterie (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module de pilotage thermique comporte :
    - un premier (D1) distributeur 3/2 comportant un orifice d’entrée (OE1) raccordé à la première sortie (S1) de la première chambre (C1) qui est apte à être raccordé sélectivement soit à un premier orifice de sortie (OS11) raccordé à la première entrée (EFP1), soit à un deuxième orifice de sortie (OS12) raccordé à la deuxième entrée (EFP2) de la deuxième chambre (C2) ;
    - un deuxième (D2) distributeur 3/2 comportant un orifice d’entrée (OE2) raccordé à la deuxième sortie (S2) de la deuxième chambre (C2) qui est apte à être raccordé sélectivement soit à un premier orifice de sortie (OS21) raccordé à la deuxième entrée (EFP2), soit à un deuxième deux orifice de sortie (OS22) raccordé à la première entrée EFP1 de la première chambre (C1) ;
    - et une unité de pilotage des changements de positions du premier distributeur (D1) et du deuxième distributeur (D2) pour établir sélectivement le régime de fonctionnement de l’ensemble de batterie (100), en parallèle ou en série, en fonction d’un mode d’usage de l’ensemble de batterie (100).
  3. Ensemble de batterie (100) selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de refroidissement du fluide circulant dans chacune des première (BP1) et deuxième (BP2) boucles de circulation en régime de fonctionnement en parallèle et/ou de refroidissement du fluide circulant dans la boucle commune (BCS) en régime de fonctionnement en série.
  4. Ensemble de batterie (100) selon la revendication 3, caractérisé en ce qu’il comporte :
    - au moins un échangeur thermique (ET1) de refroidissement du fluide circulant dans la première boucle (BP1) de circulation du fluide ;
    - au moins un échangeur thermique (ET2) de refroidissement du fluide circulant dans la deuxième boucle (BP2) de circulation du fluide ;
    - et un au moins un échangeur thermique (ETC) de refroidissement du fluide circulant dans la boucle commune (BCS) de circulation du fluide.
  5. Ensemble de batterie (100) comprenant un boîtier (10) comportant :
    - une cloison interne (CLI) qui divise le boîtier (10) en :
    -- une première chambre (C1) ;
    -- et une deuxième chambre (C2) adjacente à la première chambre (C1) ;
    - un premier ensemble (MCE1) de modules de cellules électrochimiques disposé à l'intérieur de la première chambre (C1) ;
    - un deuxième ensemble (MCE2) de modules de cellules électrochimiques disposé à l'intérieur de la deuxième chambre (C2) ;
    - une première entrée de fluide (EFP1) dans la première chambre (C1) ;
    - une deuxième entrée de fluide (EFP2) dans la deuxième chambre (C2) ;
    - une sortie centrale (SC) de fluide qui est agencée au droit de la cloison interne (CLI), qui est commune à la première chambre (C1) et à la deuxième chambre (C2), et qui est raccordée à un orifice d’entrée (OE) d’un caisson de recirculation (CR) du fluide qui comporte :
    * un premier orifice de sortie (OS1) raccordé à la première entrée de fluide (EFP1) du boîtier (10) ;
    * et un deuxième orifice de sortie (OS2) raccordé à la deuxième entrée de fluide (EFP2) du boîtier (10) ;
    - et un module de pilotage thermique de l’ensemble de batterie (100) par obturation sélective de la sortie centrale (SC) du boîtier (10) et raccordement sélectif du deuxième orifice de sortie (OS2) du caisson de recirculation (CR) à la deuxième entrée de fluide (EFP2) du boîtier (10) pour, en fonction d’un mode d’usage de l’ensemble de batterie (100), établir :
    ** soit un régime de fonctionnement en parallèle dans lequel la sortie centrale (SC) du boîtier (10) est raccordée à l’orifice d’entrée (OE) du caisson de recirculation (CR) et le deuxième orifice de sortie (OS2) du caisson de recirculation (CR) est raccordé à la deuxième entrée de fluide (EFP2) du boîtier (10) pour établir une première boucle (BP1) de circulation de fluide et établir une deuxième boucle (BP2) de circulation de fluide indépendante de la première boucle (BP1) ;
    ** soit un régime de fonctionnement en série dans lequel la sortie centrale (SC) du boîtier (10) est obturée et le raccordement du deuxième orifice (OS2) de sortie du caisson de recirculation (CR) à la deuxième entrée de fluide (EFP2) du boîtier (10) est interrompu pour établir une boucle commune (BCS) de circulation du fluide successivement à travers les deux ensembles (MCE1, MCE2) de modules de cellules électrochimiques.
  6. Ensemble de batterie (100) selon la revendication la revendication 5, caractérisé en ce qu’il comporte :
    - un premier volet (V1) d’obturation qui est apte à occuper sélectivement une position dans laquelle la sortie centrale (SC) du boîtier (10) est raccordée à l’orifice d’entrée (OE) du caisson (CR) de recirculation, ou une position dans laquelle la sortie centrale (SC) du boîtier (10) est obturée ;
    - un deuxième volet (V2) d’obturation qui est apte à occuper sélectivement une position dans laquelle deuxième orifice (OS2) de sortie du caisson de recirculation (CR) est raccordé à la deuxième entrée de fluide (EFP2) du boîtier (10), ou une position dans laquelle ce raccordement est interrompu ;
    - et une unité de pilotage des changements de positions du premier volet (V1) et du deuxième volet (V2) pour établir sélectivement le régime de fonctionnement de l’ensemble de batterie (100), en parallèle ou en série, en fonction d’un mode d’usage de l’ensemble de batterie (100).
  7. Ensemble de batterie (100) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le caisson (CR) de recirculation comporte :
    - un conduit (CO) raccordant l’orifice d’entrée (OE) du caisson de recirculation (CR) simultanément au premier orifice de sortie (OS1) et au deuxième orifice de sortie (OS2) du caisson de recirculation (CR) ;
    - un passage (PA) raccordant l’orifice d’entrée (OE) du caisson de recirculation (CR) à la deuxième entrée de fluide (EFP2) du boîtier (10) ;
    - et une canalisation (CA) raccordant le deuxième orifice de sortie (OS2) audit passage (PA),
    et en ce que le premier volet (V1) est apte à interrompre le raccordement entre l’orifice d’entrée (OE) du caisson de recirculation (CR) et ledit passage (PA), et le deuxième volet (V2) est apte à interrompre le raccordement entre ladite canalisation (CA) et ledit passage (PA).
  8. Ensemble de batterie (100) selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu’il comporte au moins un échangeur thermique (ET) de refroidissement du fluide qui est agencé dans un conduit (C0) raccordant l’orifice d’entrée (OE) du caisson de recirculation (CR) simultanément au premier orifice de sortie (OS1) et au deuxième orifice de sortie (OS2) du caisson de recirculation (CR).
  9. Ensemble de batterie (100) selon l’une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le boîtier (10) comporte :
    - une paroi arrière (12), une paroi avant (14), une première paroi latérale (PL1) et une deuxième paroi latérale (PL2) ;
    - et une cloison interne (CLI) qui divise le boîtier (10) et qui, avec la première paroi latérale (PL1), délimite la première chambre (C1) et, avec la deuxième paroi latérale (PL2), délimite la deuxième chambre (C2) adjacente à la première chambre (C1) ;
    et en ce que la cloison interne (CLI) comporte un passage central de fluide (PCF) formé dans la cloison interne (CLI) qui :
    * établit une communication entre la première chambre (C1) et la deuxième chambre (C2) ;
    * est apte à établir une communication entre la première chambre (C1) et le caisson de recirculation (CR) à travers la sortie centrale (SC) de fluide ;
    * est apte à établir une communication entre la deuxième chambre (C2) et le caisson de recirculation (CR) à travers la sortie centrale (SC) de fluide.
  10. Ensemble de batterie (100) selon la revendication 8, caractérisé en ce que :
    - le premier ensemble (MCE1) de modules de cellules est agencé selon un premier axe formant un angle aigu avec la cloison interne (CLI) et la première paroi latérale (PL1) ;
    - le deuxième ensemble (MCE2) de modules de cellules est agencé selon un deuxième axe formant un angle aigu avec la cloison interne (CLI) et la deuxième paroi latérale (PL2) ;
    - un premier chemin convergent (CC1) d'écoulement de fluide (FP1) est formé entre la première paroi latérale (PL1) et le premier ensemble (MCE1) de modules de cellules électrochimiques, dont une largeur diminue de la paroi arrière (12) à la paroi avant (14) ;
    - un premier chemin divergent (CD1) d'écoulement du fluide, ayant traversé le premier ensemble (MCE1) de modules de cellules électrochimiques, est formé entre la cloison interne (CLI) et le premier ensemble (MCE1) de modules de cellules électrochimiques, dont une largeur augmente de la paroi arrière (12) à la paroi avant (14);
    - un deuxième chemin convergent (CC2) d'écoulement de fluide est formé entre la deuxième paroi latérale (PL2) et le deuxième ensemble (MCE2) de modules de cellules électrochimiques, dont une largeur diminue de la paroi arrière (12) à la paroi avant (14) ;
    - un deuxième chemin divergent (CD2) d'écoulement de fluide est formé entre la cloison interne (CLI) et le deuxième ensemble (MCE2) de modules de cellules électrochimiques, dont une largeur augmente de la paroi arrière (12) à la paroi avant (14),
    et en ce que,
    - en régime de fonctionnement en parallèle, le deuxième chemin convergent (CC2) est un chemin d’écoulement de fluide (FP2) à travers le deuxième ensemble (MCE2) de modules de cellules électrochimiques, et le deuxième chemin divergent (CD2) est un chemin d’écoulement du fluide ayant traversé le deuxième ensemble (MCE2) de modules de cellules électrochimiques ;
    - et en régime de fonctionnement en série, le deuxième chemin divergent (CD2) est un chemin d’écoulement du fluide ayant préalablement traversé le premier ensemble (MCE1) de modules de cellules électrochimiques, et le deuxième chemin convergent (CC2) est un chemin d’écoulement du fluide ayant traversé le deuxième ensemble (MCE2) de modules de cellules électrochimiques.
  11. Ensemble de batterie (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit mode d’usage de l’ensemble de batterie (100) est soit un mode de charge associé audit régime de fonctionnement en parallèle, soit un mode d’utilisation de l’ensemble de batterie (100) associé audit régime de fonctionnement en série.
  12. Véhicule automobile comportant un groupe motopropulseur comportant une machine électrique de traction qui est alimentée par un ensemble de batterie (100) selon la revendication 11, caractérisé en ce que le mode de charge est un mode de recharge de l’ensemble de batterie (100) et le mode d’utilisation est un mode d’alimentation de la machine électrique de traction pour la propulsion du véhicule.
  13. Procédé de pilotage thermique d’un ensemble de batterie (100) comprenant :
    - une première chambre (C1) ;
    - une deuxième chambre (C2) ;
    - un premier ensemble (MCE1) de modules de cellules électrochimiques disposé à l'intérieur de la première chambre (C1) ;
    - un deuxième ensemble (MCE2) de modules de cellules électrochimiques disposé à l'intérieur de la deuxième chambre (C2),
    le procédé étant caractérisé en ce que, en fonction d’un mode d’usage de l’ensemble de batterie (100), il consiste à établir :
    - soit un régime de fonctionnement en parallèle avec une première boucle (BP1) de circulation de fluide à travers le premier ensemble (MCE1) de modules de cellules électrochimiques, et une deuxième boucle (BP2) de circulation de fluide à travers deuxième ensemble (MCE2) de modules de cellules électrochimiques, indépendante de la première boucle (BP1) ;
    - soit un régime de fonctionnement en série avec une boucle commune (BCS) de circulation du fluide successivement à travers les deux ensembles (MCE1, MCE2) de modules de cellules électrochimiques.
  14. Procédé de pilotage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit mode d’usage de l’ensemble de batterie (100) est soit un mode de charge associé audit régime de fonctionnement en parallèle, soit un mode d’utilisation de l’ensemble de batterie (100) associé audit régime de fonctionnement en série.
  15. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’ensemble de batterie (100) alimente une machine électrique de traction appartenant à un groupe motopropulseur d’un véhicule automobile, et en ce que le mode de charge est un mode de recharge de l’ensemble de batterie (100) et le mode d’utilisation est un mode d’alimentation de la machine électrique de traction pour la propulsion du véhicule.
FR2008554A 2020-08-18 2020-08-18 Ensemble de batterie et procede de pilotage thermique d’un ensemble de batterie Active FR3113542B1 (fr)

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