FR3129777A1 - Dispositif de gestion thermique pour systeme de batterie pour vehicule automobile - Google Patents

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Abstract

Ce dispositif de gestion thermique (10) pour système de batterie (2) pour véhicule automobile comprend une pluralité de modules de batterie (6) comportant chacun au moins une cellule de batterie (8), un fluide caloporteur étant destiné à circuler dans ledit dispositif de gestion thermique (10) entre une entrée (12) et une sortie (14) de fluide caloporteur. Le dispositif comporte une pluralité d’échangeurs de chaleur (22) destinés à être disposés au sein des modules de batterie (6) et à échanger de l’énergie calorifique avec les différentes cellules de batterie (8), lesdits échangeurs de chaleurs (22) étant connectés en parallèles les uns des autres, le dispositif comportant en outre un premier capteur de température (28) du fluide caloporteur disposé en aval de chaque échangeur de chaleur (22) et un deuxième capteur de température (30) destiné à être disposé au sein de chaque module de batterie (6). Figure pour l’abrégé : figure 1

Description

DISPOSITIF DE GESTION THERMIQUE POUR SYSTEME DE BATTERIE POUR VEHICULE AUTOMOBILE
L’invention concerne les véhicules automobiles. Plus précisément, l’invention se rapporte à un dispositif de gestion thermique pour système de batterie pour véhicule automobile électrique ou hybride, à un système de batterie pour véhicule automobile électrique ou hybride comprenant un tel dispositif et à un procédé de détection de défaut dans un tel système de batterie.
Un système de batterie pour véhicule automobile électrique ou hybride comporte généralement plusieurs modules de batterie comprenant eux-mêmes plusieurs cellules de batterie chacun. Lors de l’utilisation de ces cellules de batterie pour fournir de la puissance électrique au véhicule, elles produisent de la chaleur qui augmente leur température. Etant donné que les cellules de batterie présentent une gamme de température dans laquelle elles présentent un fonctionnent optimal, il est nécessaire de mesurer régulièrement la température des modules de batterie et de s’assurer que leur température reste dans ladite gamme.
A cet effet, il est connu de doter chaque module de batterie d’un capteur de température permettant une mesure régulière de la température des modules de batterie. En outre, pour dissiper une partie de la chaleur produite par les cellules de batterie, le système est pourvu d’un circuit de fluide caloporteur connecté à chaque module de batterie et configuré pour absorber de la chaleur de chacun des modules de batterie via un échangeur de chaleur équipant chacun des modules de batterie.
Ces moyens de refroidissement couplés avec les capteurs de température sont efficaces mais il est compliqué de détecter un défaut de fonctionnement des moyens de refroidissement. En effet, si le capteur de température est monté sur l’échangeur de chaleur, il peut ne pas détecter rapidement un mauvais refroidissement des cellules de batterie et ainsi permettre une trop forte augmentation de leur température. Cette latence peut suffire pour engendrer une détérioration des cellules de batterie occasionnée par l’augmentation de température, ce qu’il est préférable d’éviter pour conserver l’intégrité des cellules de batterie.
Un objectif de l’invention est ainsi d’améliorer le dispositif de gestion thermique pour système de batterie pour véhicule automobile en permettant une détection plus fine des anomalies de fonctionnement des moyens de refroidissement des modules de batterie.
A cet effet, on prévoit selon l’invention un dispositif de gestion thermique pour système de batterie pour véhicule automobile comprenant une pluralité de modules de batterie, chaque module de batterie comportant au moins une cellule de batterie, un fluide caloporteur étant destiné à circuler dans ledit dispositif de gestion thermique entre une entrée et une sortie de fluide caloporteur,
le dispositif de gestion thermique comportant une pluralité d’échangeurs de chaleur destinés à être disposés au sein des modules de batterie et destinés à échanger de l’énergie calorifique avec les différentes cellules de batterie, lesdits échangeurs de chaleurs étant connectés en parallèle les uns des autres,
le dispositif de gestion thermique comportant en outre un premier capteur de température du fluide caloporteur disposé en aval de chaque échangeur de chaleur et un deuxième capteur de température destiné à être disposé au sein de chaque module de batterie.
Ainsi, grâce à la présence des premier et second capteurs de température, il est possible de mesure la température dans chacun des modules de batterie à deux emplacements différents, à savoir à la sortie de fluide caloporteur du module de batterie et à une position quelconque dans le module de batterie, potentiellement éloignée de la sortie de fluide caloporteur. Du fait de la présence de l’échangeur de chaleur, la température dans le module de batterie doit être relativement uniforme, à moins que l’échangeur de chaleur ne soit défectueux ou assure un mauvais contact avec les cellules de batterie, et donc assure un mauvais échange de chaleur, avec le module de batterie. De la sorte, en relevant la température mesurée par les deux capteurs de température dans un même module de batterie et en comparant entre elles ces deux mesures, il est possible de déterminer un bon ou mauvais fonctionnement de l’échangeur de chaleur. Si la différence entre les deux mesures de température est inférieure à une valeur prédéterminée, alors l’échangeur de chaleur fonctionne correctement. Si la différence entre les deux mesures de température est supérieure à la valeur prédéterminée, alors l’échangeur de chaleur présente un disfonctionnement qui appelle une opération de maintenance ou de remplacement. Dès lors, grâce aux capteurs de température, les anomalies de fonctionnement des échangeurs de chaleur peuvent être détectées de manière plus anticipée que dans l’art antérieur.
Avantageusement, le dispositif de gestion thermique comporte, pour chaque échangeur de chaleur, une vanne de contrôle du débit de fluide caloporteur destinée à circuler dans ledit échangeur de chaleur.
On peut ainsi moduler la quantité de fluide caloporteur distribuée à chacun des modules de batterie, contrairement à des systèmes de batterie de l’art antérieur dans lequel la répartition de fluide caloporteur passant dans chacun des modules de batterie est déterminée lors de la conception du système sur un unique point de débit nominal lié à la section de passage de l’alimentation de chaque module. Cela rend en outre l’invention adaptable à un système de batterie comprenant des modules de batterie différentes entre elle, par exemple si certains des modules de batterie présentent des chimies différentes tels que des modules dits « typés énergie » ou des modules dits « typés puissance », et de prendre en compte un vieillissement non homogène des modules de batterie.
Avantageusement, les vannes de contrôle sont disposées en aval de chaque échangeur de chaleur.
De préférence, une vanne de contrôle et le premier capteur sont rassemblés au sein d’un même module de gestion thermique disposé en aval de chaque échangeur de chaleur.
L’invention se présente ainsi sous la forme d’un module de gestion thermique simple à intégrer à un module de batterie. En d’autres termes, l’invention est simple à mettre en œuvre.
Avantageusement, au moins une des vannes de contrôle est une vanne proportionnelle.
Avantageusement, l’échangeur de chaleur est une plaque froide.
L’échangeur de chaleur forme ainsi un composant simple à réaliser et à intégrer dans chaque module de batterie.
Avantageusement, l’entrée et la sortie de fluide caloporteur sont reliées directement ou indirectement à un circuit de climatisation.
On permet ainsi un refroidissement efficace du fluide caloporteur après qu’il ait refroidi les modules de batterie.
On prévoit également selon l’invention un système de batterie pour véhicule automobile électrique ou hybride, ledit système de batterie comportant une pluralité de modules de batterie, chaque module de batterie comportant au moins une cellule de batterie, ledit système de batterie comportant un dispositif de gestion thermique tel que défini dans ce qui précède.
Avantageusement, le deuxième capteur de température est disposé de sorte à contrôler la température des cellules de chaque module de batterie.
On s’assure ainsi que les premier et second capteur de température sont situés à distance l’un de l’autre, et donc qu’ils effectuent des mesures de températures à des emplacements bien différents du module de batterie. Cela permet de fiabiliser la détection d’anomalies de fonctionnement de l’échangeur de chaleur.
De préférence, pour chaque module de batterie, le deuxième capteur de température est disposé de sorte à contrôler la température de la cellule de batterie la plus éloignée de l’arrivée de fluide caloporteur dans l’échangeur de chaleur.
Cela permet d’accroitre davantage la fiabilité de la détection mentionnée ci-dessus.
Avantageusement, les modules de batterie sont regroupés au sein d’un boîtier, l’entrée de fluide caloporteur du dispositif de gestion thermique comportant un raccordement d’entrée et la sortie de fluide caloporteur du dispositif de gestion thermique comportant un raccordement de sortie, les raccordements d’entrée et de sortie étant disposés tous deux sur ledit boîtier.
On prévoit aussi selon l’invention un procédé de détection de défaut dans un système de batterie tel que défini dans ce qui précède, dans lequel, pour au moins un des modules de batterie, on compare des mesures de température effectuées par les premier et deuxième capteurs de température, et en fonction de la comparaison, on détermine un état de fonctionnement dudit module de batterie.
Brève description des figures
L'invention va être exposée plus en détails dans la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
la est une vue schématique d’un système de batterie d’un véhicule automobile comprenant un dispositif de gestion thermique selon l’invention.

Claims (12)

  1. Dispositif de gestion thermique (10) pour système de batterie (2) pour véhicule automobile comprenant une pluralité de modules de batterie (6), chaque module de batterie (6) comportant au moins une cellule de batterie (8), un fluide caloporteur étant destiné à circuler dans ledit dispositif de gestion thermique (10) entre une entrée (12) et une sortie (14) de fluide caloporteur,
    caractérisé en ce qu’il comporte une pluralité d’échangeurs de chaleur (22) destinés à être disposés au sein des modules de batterie (6) et destinés à échanger de l’énergie calorifique avec les différentes cellules de batterie (8), lesdits échangeurs de chaleurs (22) étant connectés en parallèles les uns des autres,
    le dispositif de gestion thermique (10) comportant en outre un premier capteur de température (28) du fluide caloporteur disposé en aval de chaque échangeur de chaleur (22) et un deuxième capteur de température (30) destiné à être disposé au sein de chaque module de batterie (6).
  2. Dispositif de gestion thermique (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comporte, pour chaque échangeur de chaleur (22), une vanne de contrôle (26) du débit de fluide caloporteur destiné à circuler dans ledit échangeur de chaleur (22).
  3. Dispositif de gestion thermique (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les vannes de contrôle (26) sont disposées en aval de chaque échangeur de chaleur (22).
  4. Dispositif de gestion thermique (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’une vanne de contrôle (26) et le premier capteur (28) sont rassemblés au sein d’un même module de gestion thermique (24) disposé en aval de chaque échangeur de chaleur (22).
  5. Dispositif de gestion thermique (10) selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu’au moins une des vannes de contrôle (26) est une vanne proportionnelle.
  6. Dispositif de gestion thermique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’échangeur de chaleur (22) est une plaque froide.
  7. Dispositif de gestion thermique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’entrée (12) et la sortie (14) de fluide caloporteur sont reliées directement ou indirectement à un circuit de climatisation (20).
  8. Système de batterie (2) pour véhicule automobile électrique ou hybride, ledit système de batterie (2) comportant une pluralité de modules de batterie (6), chaque module de batterie (6) comportant au moins une cellule de batterie (8),
    caractérisé en ce qu’il comporte un dispositif de gestion thermique (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.
  9. Système de batterie (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le deuxième capteur de température (30) est disposé de sorte à contrôler la température des cellules de batterie (8) de chaque module de batterie (6).
  10. Système de batterie (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, pour chaque module de batterie (6), le deuxième capteur de température (30) est disposé de sorte à contrôler la température de la cellule de batterie (6) la plus éloignée de l’arrivée de fluide caloporteur dans l’échangeur de chaleur (22).
  11. Système de batterie (2) selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que les modules de batterie (6) sont regroupés au sein d’un boîtier (4), l’entrée (12) de fluide caloporteur du dispositif de gestion thermique comportant un raccordement d’entrée (16) et la sortie (14) de fluide caloporteur du dispositif de gestion thermique comportant un raccordement de sortie (18), les raccordements d’entrée (16) et de sortie (18) étant disposés tous deux sur ledit boîtier (4).
  12. Procédé de détection de défaut dans un système de batterie (2) selon l’une quelconque des revendications 8 à 11, dans lequel, pour au moins un des modules de batterie (6), on compare des mesures de température effectuées par les premier et deuxième capteurs de température (28, 30), et en fonction de la comparaison, on détermine un état de fonctionnement dudit module de batterie (6).
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