FR3127849A1 - Compartiment pour un equipement susceptible de degager de la chaleur - Google Patents

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Abstract

Compartiment pour un équipement susceptible de dégager de la chaleur L’invention concerne un compartiment (1) pour un équipement susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, l’équipement étant notamment un dispositif (9) de stockage d'énergie électrique pour véhicule, ce compartiment comportant au moins un logement (2) agencé pour recevoir ledit équipement électrique, au moins une poutre (3) formant une paroi latérale de ce logement, et un couvercle agencé pour être assemblé avec la poutre pour fermer le logement, le compartiment (1) étant caractérisé en ce que la poutre (3) comprend une âme réalisée en matériau composite contenant une matière plastique et des éléments de renfort, par exemple en fibres de verre ou de carbone, cette poutre et le couvercle (5) comprenant chacun au moins un élément métallique, ces éléments métalliques étant mis en continuité électrique entre eux de sorte à participer à une protection électromagnétique du compartiment. Figure pour l’abrégé : Figure 2

Description

Compartiment pour un équipement susceptible de dégager de la chaleur
La présente invention concerne un compartiment pour un équipement susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment pour un dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile.
Les demandes de brevet US2017176108 et WO 2013056938 décrivent des échangeurs de chaleur pour refroidir des cellules de batterie. Par ailleurs la demande de brevet US 2011/0206967 A décrit un exemple de telle batterie. Dans cette demande, les cellules sont stockées dans des containers ayant des logements de réception des cellules. Une paroi des containers, destinées à être en contact avec une paroi d’un container voisin présente des renfoncements formant une partie de conduit de circulation d’un fluide caloporteur.
Il est avantageux d’utiliser, pour réaliser ces compartiments, des matériaux composites à base de matière plastique. Ce type de matériaux est plus léger et peut présente des propriétés mécaniques appropriées.
D’une manière générale, la batterie est soumise à des contraintes électromagnétiques provenant des différents équipements électroniques du véhicule tel que l’UCE (Unité de Command Electronique) plus connu sous l’acronyme anglais ECU pouvant provoquer des perturbations et un dysfonctionnement de la batterie, on parle d’interférences électromagnétiques (EMI).
L’invention vise à surmonter cet inconvénient.
La présente invention a ainsi pour objet un compartiment pour un équipement susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, l’équipement étant notamment un dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule, ce compartiment comportant au moins un logement agencé pour recevoir ledit équipement électrique, au moins une poutre formant une paroi latérale de ce logement, et un couvercle agencé pour être assemblé avec la poutre pour fermer le logement, le compartiment étant caractérisé en ce que la poutre comprend une âme réalisée en matériau composite contenant une matière plastique et des éléments de renfort, par exemple en fibres de verre ou de carbone, cette poutre et le couvercle comprenant chacun au moins un élément métallique, ces éléments métalliques étant mis en continuité électrique entre eux de sorte à participer à une protection électromagnétique du compartiment.
Grâce à l’invention, il est possible d’avoir un compartiment avec une structure globalement en matériau composite tout en ayant une protection contre des perturbations électromagnétiques, ainsi que d’assurer une continuité électrique vis-à-vis de la caisse véhicule.
Les éléments métalliques sur le couvercle et la ou les poutres peuvent assurer, non seulement la fonction de protection contre des perturbations électromagnétiques, mais également avoir une fonction de résistance au feu, de sorte à procurer une meilleure sécurité de l’ensemble.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’élément métallique comporte l’un des éléments suivants : une feuille métallique, un tissé métallique, un revêtement métallique, des fils ou fibres métalliques placés en vrac.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’élément métallique comporte de l’aluminium.
Selon l’un des aspects de l’invention, la face de la poutre formant la paroi latérale est entièrement recouverte par l’élément métallique, qui est notamment une feuille métallique, un tissé métallique, un revêtement métallique, des fils ou fibres métalliques placés en vrac sur cette face de la poutre.
En variante, une zone ou certaines zones de cette face de la poutre sont dépourvues d’élément métallique.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’élément métallique de la poutre est en surface de la poutre. Dans ce cas, l’élément métallique est notamment lié au matériau composite de la poutre, à sa surface.
Par exemple, dans le cas où l’élément métallique est un revêtement métallique, ce revêtement peut être déposé sur une face du matériau composite de la poutre.
Lorsque l’élément métallique est une feuille ou un tissé métallique, cette feuille ou ce tissé peut être lié au matériau composite lors de la fabrication de la poutre.
Selon l’un des aspects de l’invention, la poutre est réalisée par pultrusion, à savoir une extrusion par tirage, du matériau composite.
Selon l’un des aspects de l’invention, le matériau composite comporte des fibres continues de verre ou de carbone qui servent de renfort mécanique.
Selon l’un des aspects de l’invention, la pultrusion est réalisée dans le sens de ces fibres continues.
Selon l’un des aspects de l’invention, la matrice plastique du matériau composite est un thermoplastique ou un thermodurcissable.
Selon l’un des aspects de l’invention, la matrice plastique est choisie parmi : une polyoléfine, un polyamide, un polyester.
Selon l’un des aspects de l’invention, la poutre est creuse dans la direction longitudinale.
Selon l’un des aspects de l’invention, chaque poutre comprend une ou plusieurs cavités issues de la pultrusion.
Selon l’un des aspects de l’invention, ces cavités sont parallèles entre elles.
Selon l’un des aspects de l’invention, ces cavités sont les unes au-dessus des autres dans le sens de la hauteur du logement.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’élément métallique est au moins partiellement noyé dans le matériau composite de la poutre.
Selon l’un des aspects de l’invention, le couvercle est réalisé à base d’une matière plastique.
Selon l’un des aspects de l’invention, le couvercle est réalisé en matériau composite contenant une matière plastique et des éléments de renfort, par exemple en fibres de verre ou de carbone.
Le couvercle et la poutre peuvent, si on le souhaite, être réalisés dans le même matériau.
Selon l’un des aspects de l’invention, le couvercle est agencé pour s’appuyer sur les poutres formant la paroi latérale du logement.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’élément métallique recouvre entièrement une face du couvercle tournée vers le logement.
Par exemple, lorsque l’élément métallique est une feuille ou un tissé métallique, cette feuille ou ce tissé s’étend sur toute cette face du couvercle tournée vers le logement.
Selon l’un des aspects de l’invention, le couvercle comporte un rebord s’appuyant sur une tranche des poutres.
Selon l’un des aspects de l’invention, le couvercle présente une face plane bordée par ce rebord périphérique.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’élément métallique du couvercle et l’élément métallique de la poutre, ou des poutres, sont en continuité électrique via un contact électrique entre ces éléments métalliques.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’élément métallique de la poutre s’étend sur la face formant la paroi latérale et sur au moins l’une des tranches de la poutre.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’élément métallique du couvercle s’étend sur un rebord de ce couvercle et vient en contact avec l’élément métallique de la poutre, sur la tranche de cette poutre.
Selon l’un des aspects de l’invention, ce contact assure ainsi la continuité électrique.
Par exemple, lorsque les éléments métalliques sont des feuilles ou des tissés métalliques, ces feuilles ou ces tissés viennent en contact l’un de l’autre.
Selon l’un des aspects de l’invention, le compartiment comporte une plaque de refroidissement comprenant un ou plusieurs canaux qui peuvent être parcourus par un fluide de refroidissement.
Selon l’un des aspects de l’invention, la plaque est réalisée en matériau métallique, par exemple en aluminium.
Selon l’un des aspects de l’invention, la plaque de refroidissement est disposée dans un fond du logement du compartiment de sorte que l’équipement électrique à refroidir repose sur cette plaque, ou ces plaques lorsque le compartiment en comporte plusieurs.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’élément métallique de la poutre, ou des poutres, vient en continuité électrique avec la ou les plaques de refroidissement qui sont métalliques.
Ainsi il est formé une cage de protection contre les perturbations électromagnétiques. Par exemple cette cage enveloppe totalement les équipements électriques logés dans le compartiment.
Selon l’un des aspects de l’invention, la ou les poutres comprennent des tranches où l’élément métallique est présent, et qui reposent sur la ou les plaques de refroidissement de sorte à assurer la continuité électrique entre la paroi latérale des poutres et les plaques de refroidissement.
Selon l’un des aspects de l’invention, le compartiment comporte un capot de fond.
Selon l’un des aspects de l’invention, le ou les plaques de refroidissement reposent sur ce capot de fond.
Selon l’un des aspects de l’invention, ce capot de fond est réalisé en matériau composite à base de matière plastique.
Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi latérale du compartiment est formée par quatre faces sensiblement rectangulaires.
L’invention concerne encore un module de stockage d’énergie électrique comportant une pluralité de cellules de batterie notamment disposées suivant une rangée, et un compartiment tel que décrit ci-dessus, les cellules étant placées dans ce compartiment en interaction thermique avec la plaque de refroidissement.
Ce module est, grâce à l’invention, doté d’une fonction de protection électromagnétique (encore appelée CEM ou Compatibilité Electromagnétique).
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
est une vue schématique d’un compartiment selon un exemple de réalisation de l’invention, en perspective,
représente le compartiment de la , en coupe,
est une vue schématique, en détail, du compartiment de la .
On a représenté sur les figures 1 et 2 un module 100 de stockage d’énergie électrique comportant une pluralité de cellules de batterie 9, et un compartiment 1.
Ce compartiment 1 comporte un logement 2 agencé pour recevoir les équipements électriques, et quatre poutres 3 formant une paroi latérale 4 de ce logement 2.
Le compartiment 1 comprend en outre un couvercle 5 agencé pour être assemblé avec les poutres 3 pour fermer le logement 2.
Comme illustré sur la , chaque poutre 3 comprend une âme 7 réalisée en matériau composite contenant une matière plastique et des éléments de renfort, ici en fibres de verre ou de carbone.
Les poutres 3 et le couvercle 5 comprennent chacun un élément métallique 9, ces éléments métalliques 9 étant mis en continuité électrique entre eux de sorte à participer à une protection électromagnétique du compartiment 1.
L’élément métallique 9 comporte l’un des éléments suivants : une feuille métallique, un tissé métallique, un revêtement métallique, des fils ou fibres métalliques placés en vrac.
Chaque élément métallique 9 est réalisé à base d’aluminium, pour les fils ou les fibres.
La face 12 de la poutre 3 formant la paroi latérale 4 est entièrement recouverte par l’élément métallique 9, qui est ici une feuille métallique, un tissé métallique, un revêtement métallique ou des fils ou fibres métalliques placés en vrac sur cette face 12 de la poutre 3.
La paroi latérale 4 du compartiment est formée par quatre faces sensiblement rectangulaires.
L’élément métallique 9 de chaque poutre 3 est en surface de la poutre. Dans ce cas, l’élément métallique est lié au matériau composite de la poutre 3. Par exemple, dans le cas où l’élément métallique est un revêtement métallique, ce revêtement peut être déposé sur une face du matériau composite de la poutre 3.
Lorsque l’élément métallique 9 est une feuille ou un tissé métallique, cette feuille ou ce tissé peut être lié au matériau composite lors de la fabrication de la poutre 3.
Chaque poutre 3 est réalisée par pultrusion, à savoir une extrusion par tirage, du matériau composite.
Le matériau composite comporte des fibres continues de verre ou de carbone qui servent de renfort mécanique. La pultrusion est réalisée dans le sens de ces fibres continues. La matrice plastique du matériau composite est un thermoplastique ou un thermodurcissable. La matrice plastique est choisie parmi : une polyoléfine, un polyamide, un polyester, un acrylique.
Chaque poutre 3 est creuse dans la direction longitudinale de la poutre concernée, et comprend plusieurs cavités 14 issues de la pultrusion. Ces cavités 14 sont parallèles entre elles.
Ces cavités 14 sont les unes au-dessus des autres, dans le sens de la hauteur du logement.
Le couvercle 5 est réalisé en matériau composite contenant une matière plastique et des éléments de renfort, par exemple en fibres de verre ou de carbone.
Le couvercle 5 est agencé pour s’appuyer sur les poutres 3 formant la paroi latérale du logement.
L’élément métallique 9 recouvre entièrement une face 17 du couvercle 5 tournée vers le logement 2.
Par exemple, lorsque l’élément métallique 9 est une feuille ou un tissé métallique, cette feuille ou ce tissé 9 s’étend sur toute cette face 17 du couvercle 5.
Le couvercle 5 comporte un rebord 18 s’appuyant sur une tranche 19 des poutres 3.
Le couvercle 5 présente une face plane 21 bordée par ce rebord périphérique 18.
L’élément métallique 9 du couvercle 5 et l’élément métallique 9 des poutres 3 sont en continuité électrique via un contact électrique entre ces éléments métalliques 9.
L’élément métallique 9 de chaque poutre 3 s’étend sur la face 12 formant la paroi latérale et la tranche 19 de la poutre qui est en regard du couvercle 5.
L’élément métallique 9 du couvercle 5 s’étend sur un rebord 18 de ce couvercle 5 et vient en contact avec l’élément métallique 9 des poutres 3, sur la tranche 19 de ces poutres 3.
Ce contact assure ainsi la continuité électrique.
Par exemple, lorsque les éléments métalliques 9 sont des feuilles ou des tissés métalliques, ces feuilles ou ces tissés viennent en contact l’un de l’autre.
Le compartiment comporte des plaques de refroidissement 20 comprenant un ou plusieurs canaux qui peuvent être parcourus par un fluide de refroidissement.
Chaque plaque 20 est réalisée en matériau métallique, par exemple en aluminium.
Les plaques de refroidissement 20 sont disposées dans un fond 27 du logement 2 du compartiment 1 de sorte que les cellules de batterie 9 repose sur ces plaques 20.
L’élément métallique 9 des poutres 3 vient en continuité électrique avec les plaques de refroidissement 20 qui sont métalliques.
Il est ainsi formé une cage de protection contre des perturbations électromagnétiques.
Le compartiment 1 comporte un capot de fond 29.
Les plaques de refroidissement 20 reposent sur ce capot de fond 29 via par exemple des nervures.
Ce capot de fond 29 est réalisé en matériau composite à base de matière plastique.
Le liquide de refroidissement qui circule dans les plaques de refroidissement 20 peut notamment être un réfrigérant liquide à base de dioxyde de carbone, comme du R744 par exemple, du 2, 3, 3, 3-tétrafluoropropène (ou HFO-1234yf) ou du 1, 1, 1, 2-tétrafluoroéthane (ou R-134a). Le liquide de refroidissement peut également être un nanofluide. Le liquide de refroidissement peut encore être de l’eau, incluant éventuellement des additifs, ou un liquide diélectrique.
Les plaques de refroidissement 20 forment un échangeur de chaleur compris dans un circuit de refroidissement, non représenté, du type comprenant un compresseur et d’autres échangeurs thermiques.
Les cellules de batterie 9 comprennent par exemple une pluralité de batteries au lithium-ion (Li-ion) pour une utilisation dans un véhicule hybride. Dans un autre mode de réalisation, la pluralité de cellules de batterie sont des batteries Li-ion pour une utilisation dans un véhicule électrique à batterie.

Claims (15)

  1. Compartiment (1) pour un équipement susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, l’équipement étant notamment un dispositif (9) de stockage d'énergie électrique pour véhicule, ce compartiment comportant au moins un logement (2) agencé pour recevoir ledit équipement électrique, au moins une poutre (3) formant une paroi latérale de ce logement, et un couvercle agencé pour être assemblé avec la poutre pour fermer le logement, le compartiment (1) étant caractérisé en ce que la poutre (3) comprend une âme réalisée en matériau composite contenant une matière plastique et des éléments de renfort, par exemple en fibres de verre ou de carbone, cette poutre et le couvercle (5) comprenant chacun au moins un élément métallique (9), ces éléments métalliques étant mis en continuité électrique entre eux de sorte à participer à une protection électromagnétique du compartiment.
  2. Compartiment selon la revendication précédente, dans lequel l’élément métallique (9) comporte l’un des éléments suivants : une feuille métallique, un tissé métallique, un revêtement métallique, des fils ou fibres métalliques placés en vrac.
  3. Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’élément métallique comporte de l’aluminium.
  4. Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la face de la poutre (3) formant une paroi latérale est entièrement recouverte par l’élément métallique (9), qui est notamment une feuille métallique, un tissé métallique, un revêtement métallique, des fils ou fibres métalliques placés en vrac sur cette face de la poutre.
  5. Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la poutre (3) est réalisée par pultrusion, à savoir une extrusion par tirage, du matériau composite.
  6. Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le matériau composite comporte des fibres continues de verre ou de carbone qui servent de renfort mécanique.
  7. Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la poutre (3) est creuse dans la direction longitudinale.
  8. Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le couvercle (5) est réalisé à base d’une matière plastique.
  9. Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le couvercle (5) est agencé pour s’appuyer sur les poutres formant la paroi latérale du logement.
  10. Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’élément métallique (9) recouvre entièrement une face du couvercle tournée vers le logement.
  11. Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’élément métallique du couvercle (5) et l’élément métallique de la poutre, ou des poutres (3), sont en continuité électrique via un contact électrique entre ces éléments métalliques.
  12. Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le compartiment (1) comporte au moins une plaque de refroidissement (20) comprenant un ou plusieurs canaux qui peuvent être parcourus par un fluide de refroidissement.
  13. Compartiment selon la revendication précédente, dans lequel l’au moins une plaque (20) est réalisée en matériau métallique, par exemple en aluminium.
  14. Compartiment selon la revendication précédente, dans lequel l’élément métallique de la poutre (3), ou des poutres, vient en continuité électrique avec l’au moins une plaque de refroidissement (20) qui est métallique.
  15. Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le compartiment comporte un capot de fond (29).
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