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Abstract

Bac pour recevoir un composant susceptible de dégager de la chaleur L’invention concerne un bac (1) agencé pour recevoir un composant susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment ce composant étant un module de stockage d’énergie électrochimique, le bac comprenant : une paroi de fond (2) agencée pour recevoir le composant;au moins une paroi latérale (7) fixée à la paroi de fond et comprenant notamment une plaque interne (8) et une plaque externe (9) assemblées ensemble pour former au moins un canal de circulation de fluide caloporteur, cette paroi latérale ayant un pourtour pourvu d’au moins un coin plié (12). Figure pour l’abrégé : Figure 1

Description

Bac pour recevoir un composant susceptible de dégager de la chaleur
La présente invention concerne un bac, agencé pour recevoir un composant susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement. L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un tel bac.
L’invention concerne notamment un bac de refroidissement d’au moins un module de stockage électrochimique, en particulier pour le domaine automobile.
Les modules de stockage électrochimique, à savoir des modules de batteries destinés à des véhicules électriques ou hybrides, doivent autant que possible être maintenus à température souhaitée pour un fonctionnement optimal. A cette fin, on utilise des dispositifs de régulation de température, soit pour refroidir, soit pour chauffer lesdits modules pour les maintenir à une température souhaitée. Notamment, les dispositifs de régulation de température comportent un bac agencé pour recevoir les modules de batterie.
L’invention vise à simplifier la conception et la fabrication du compartiment pour ainsi réduire le coût de fabrication.
L’invention propose ainsi un bac agencé pour recevoir un composant susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment ce composant étant un module de stockage d’énergie électrochimique, le bac comprenant :
  • une paroi de fond agencée pour recevoir le composant;
  • au moins une paroi latérale fixée à la paroi de fond et comprenant notamment une plaque interne et une plaque externe assemblées ensemble pour former au moins un canal de circulation de fluide caloporteur, cette paroi latérale ayant un pourtour pourvu d’au moins un coin plié.
Grâce à l’invention, la paroi latérale peut être continue sur le ou les coins de son pourtour, à la différence d’une paroi latérale qui serait formée par plusieurs pans assemblés au niveau des coins. L’invention offre ainsi une meilleure étanchéité car au moins certains coins du pourtour ne sont pas formés par des lignes de joint qui pourraient présenter un défaut d’étanchéité.
De plus, l’invention permet, pour fabriquer la paroi latérale, d’utiliser moins d’éléments à assembler, ce qui peut faire baisser le coût de fabrication du bac.
Selon l’un des aspects de l’invention, le coin plié est sensiblement arrondi.
Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi latérale présente une hauteur mesurée suivant une direction perpendiculaire à la paroi de fond, et le coin plié s’étend sur toute cette hauteur de la paroi latérale.
Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi latérale présente un pourtour fermé et comprend une ligne de jointure le long de laquelle la paroi latérale se referme sur elle-même.
Selon l’un des aspects de l’invention, la ligne de jointure est rectiligne et s’étend sur toute la hauteur de la paroi latérale.
Selon l’un des aspects de l’invention, la ligne de jointure est une ligne de soudure qui lie deux bords jointifs de la paroi latérale.
Selon l’un des aspects de l’invention, le pourtour de la paroi latérale est sensiblement rectangulaire avec trois coins pliés arrondis, et un coin formé par la ligne de jointure.
Selonl’un des aspects de l’invention, la paroi latérale présente un prolongement définissant une paroi interne, à l’intérieur du pourtour de la paroi latérale.
Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi interne s’étend entre deux emplacements pour composants à refroidir. Ainsi le ou les canaux dans cette paroi interne sert à refroidir les composants de p art et d’autre de la paroi interne.
Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi interne est sensiblement plane, notamment s’étendant entre deux bords opposés du pourtour de la paroi latérale.
Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi latérale présente deux prolongement s définissant deux paroi s interne s accolées l’une contre l’autre , à l’intérieur du pourtour de la paroi latérale.
Selon l’un des aspects de l’invention, les plaques assemblées de la paroi latérale sont en métal, notamment en aluminium.
Selon l’un des aspects de l’invention, les plaques interne et externe de la paroi latérale sont assemblées ensemble par soudage, brasage ou collage.
Selon l’un des aspects de l’invention, la plaque interne est en regard de l’intérieur du bac, et la plaque externe est en regard de l’extérieur du bac.
Selon l’un des aspects de l’invention, la plaque externe comporte une pluralité de zones renfoncées formant le ou les canaux de circulation de fluide caloporteur.
Selon l’un des aspects de l’invention, la plaque externe comporte des zones de jonction planes, notamment entre les zones renfoncées, ces zones de jonction planes étant agencées pour être mises en appui contre la plaque interne pour former le ou les canaux de circulation de fluide caloporteur.
Selon l’un des aspects de l’invention, le coin plié de la paroi latérale correspond à des coins pliés des plaques interne et externe.
Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi de fond comporte au moins deux plaques formant entre elles un ou plusieurs canaux de circulation de fluide caloporteur.
Selon l’un des aspects de l’invention, la face interne de la paroi de fond est plane. Ainsi, la surface de contact entre le composant et la paroi du fond est maximale de sorte que l’échange thermique entre la paroi de fond et le composant est optimisé.
Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi de fond comporte une plaque interne comprenant une face interne sur laquelle peut être posé le composant et une plaque externe formant avec la plaque interne un ou plusieurs canaux de circulation de fluide caloporteur.
Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi latérale est soudée ou brasée à la paroi de fond.
Selon l’un des aspects de l’invention, la méthode de soudage est le soudage MIG (« metal inert gas welding ») – MAG (« metal active gas »).
En variante, la méthode de soudage est le soudage par laser.
Selon l’un des aspects de l’invention, le bac comprend un cordon de soudure entre la paroi latérale et la paroi de fond.
Selon l’un des aspects de l’invention, le cordon de soudure s’étend sur tout le pourtour de la paroi latérale, ou une portion de ce pourtour.
Selon l’un des aspects de l’invention, le bac comprend un joint d’étanchéité, notamment à base de résine, qui longe une ligne de jonction entre la paroi latérale et la paroi de fond.
Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi latérale ou la paroi de fond comprend au moins un orifice d’entrée ou de sortie de fluide pour permettre le raccord de tubulures externes d’alimentation ou de collecte de fluide, au canal ou aux canaux présents dans ces parois.
Selonl’un des aspects de l’invention, la paroi latérale et/ ou la paroi de fond comprend des canaux de circulation de fluide caloporteur agencés pour permettre un écoulement en contre-courant (ou « counterflow » en anglais), à savoir les canaux présentent au moins deux tronçons voisins parallèles avec des sens d’écoulement opposé.
Selon l’un des aspects de l’invention, le bac comprend un couvercle agencé pour être fixé sur la paroi latérale.
L’invention concerne également un ensemble comprenant au moins un composant, notamment au moins un module de stockage d’énergie électrochimique, et un bac tel que précité, agencé pour échanger thermiquement avec ce composant placé sur la paroi de fond du bac.
L’invention a également pour objet un procédé pour réaliser un bac agencé pour recevoir un composant susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment ce composant étant un module de stockage d’énergie électrochimique, le procédé comprenant les étapes suivantes :
  • fournir une paroi de fond agencée pour recevoir le composant;
  • plier une structure à double plaque, notamment en métal, pour former une paroi latérale comprenant une plaque interne et une plaque externe formant ensemble au moins un canal de circulation de fluide caloporteur, la pliure correspondant à un coin du pourtour de la paroi latérale,
  • fixer la paroi latérale à la paroi de fond.
Selon l’un des aspects de l’invention, le procédé comporte l’étape suivante :
  • chauffer la structure à double plaque préalablement à l’étape de pliure.
La déformation pour plier la structure à double plaque peut être plus aisée une fois chauffée.
Selon l’un des aspects de l’invention, la structure à double plaque est chauffée dans un four.
Selon l’un des aspects de l’invention, la structure à double plaque est pliée au contact d’un mandrin, notamment de forme cylindrique, pour former le ou les coins arrondis.
Selon l’un des aspects de l’invention, la structure à double plaque est enroulée autour d'un mandrin et étirée en même temps afin de limiter l'écrasement des canaux.
Selon l’un des aspects de l’invention, la structure à double plaque est pliée à plusieurs emplacements afin de former un prolongement définissant une paroi interne, à l’intérieur du pourtour de la paroi latérale. Par exemple, la structure à double plaque est pliée en au moins 5 emplacements, formant au moins 5 coins arrondis.
Selon l’un des aspects de l’invention, le fluide caloporteur est un fluide réfrigérant, notamment un fluide choisi parmi les fluides réfrigérants R134a, R1234yf ou R744, ou une eau glycolée.
Selon l’un des aspects de l’invention, le fluide caloporteur est lui-même refroidi par un échangeur d’évaporation (appelé « chiller » en anglais) connecté à une boucle de climatisation du véhicule.
Selon l’un des aspects de l’invention, le composant est un module de stockage d’énergie électrochimique qui est choisi parmi des modules de batterie de type Li-ion, Li-air, Lithium polymère, Lithium souffre, Lithium métal, Na-ion, Na-air, K-ion, Mg-ion, ou Zn-air.
Selon l’un des aspects de l’invention, le composant est une pile à combustible.
Le composant peut être un module de stockage d’énergie électrochimique, en particulier un module de batterie, comprenant une ou plusieurs cellules de batterie, notamment logées dans un boîtier. Le bac peut recevoir un ou plusieurs modules. Les modules peuvent être disposés dans le bac suivant une rangée ou plusieurs rangées parallèles.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d’exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
– la illustre, schématiquement et partiellement, une vue en perspective d’un bac selon un exemple de mise en œuvre de l’invention ;
- la illustre, schématiquement, une vue en coupe de la paroi latérale du bac de la ;
- la illustre, schématiquement, une vue en coupe de la paroi de fond du bac de la ;
- la illustre, schématiquement, un mandrin au contact duquel la pliure de la paroi latérale est faite,
- la illustre, schématiquement et partiellement, une vue de dessus, d’un bac selon un autre exemple de mise en œuvre de l’invention.
Dans ce qui suit, sur les dessins, les mêmes références numériques désignent les mêmes éléments ou organes.
On a représenté, sur la , une vue en perspective d’un bac 1 agencé pour recevoir des composants 50 placés sur une face interne plane 3 d’une paroi de fond 2 du bac 1.
Le bac 1 comprend en outre un couvercle 4 agencé pour être fixé sur une paroi latérale 7 du bac 1.
Chaque composant 50 est un module de stockage d’énergie électrochimique.
Le module de stockage d’énergie électrochimique est choisi parmi des modules de batterie de type Li-ion, Li-air, Lithium polymère, Lithium souffre, Lithium métal, Na-ion, Na-air, K-ion, Mg-ion, ou Zn-air.
Dans l’exemple décrit, le bac 1 reçoit deux rangées de six modules chacune, de sorte qu’un total de douze modules soit logé dans ce bac 1. Chaque module peut être fixé dans le bac 1 au moyen d’éléments de fixation tel que des vis (non-représentés). Chaque module présente un pourtour rectangulaire.
La paroi latérale 7 est fixée à la paroi de fond 2 et comprend, comme illustré sur la , une plaque interne 8 et une plaque externe 9 assemblées ensemble pour former des canaux 10 de circulation de fluide caloporteur.
La plaque interne 8 est en regard de l’intérieur du bac 1, et la plaque externe 9 est en regard de l’extérieur du bac 1.
Cette paroi latérale 7 présente un pourtour 11 pourvu de trois coins pliés 12.
Chaque coin plié 12 est sensiblement arrondi.
La paroi latérale 7 présente une hauteur H mesurée suivant une direction perpendiculaire à la paroi de fond, et les coins pliés s’étendent sur toute cette hauteur H de la paroi latérale 7.
Le pourtour 11 est fermé et comprend une ligne de jointure 14 le long de laquelle la paroi latérale 7 se referme sur elle-même.
La ligne de jointure 14 est rectiligne et s’étend sur toute la hauteur H de la paroi latérale 7. Cette ligne de jointure 14 est une ligne de soudure qui lie deux bords 15 jointifs de la paroi latérale 7.
Ainsi, le pourtour 11 de la paroi latérale 7 est sensiblement rectangulaire avec trois coins pliés arrondis 12, et un coin 16 formé par la ligne de jointure 14.
Les plaques 8 et 9 assemblées de la paroi latérale 7 sont en métal, ici en aluminium. L’assemblage se fait par soudage, brasage ou collage.
La plaque externe 9 comporte une pluralité de zones renfoncées 17 formant les canaux 10 de circulation de fluide caloporteur.
La plaque externe 9 comporte des zones de jonction planes 19, entre les zones renfoncées 17, ces zones de jonction planes 19 étant agencées pour être mises en appui contre la plaque interne 8 pour former les canaux 10 de circulation de fluide caloporteur.
Chaque coin plié 12 de la paroi latérale 7 correspond à des coins pliés des plaques interne et externe 8 et 9.
De manière similaire, comme illustré sur la , la paroi de fond 3 comporte deux plaques 20 et 21 formant entre elles plusieurs canaux 22 de circulation de fluide caloporteur.
La face interne de la paroi de fond 2 est plane. Ainsi, la surface de contact entre les composants 50 et la paroi du fond 2 est maximale de sorte que l’échange thermique entre la paroi de fond 2 et les composants 50 est optimisé.
Ainsi, la plaque interne 20 comprend une face interne 24 sur laquelle sont posés les composants 50 et la plaque externe 21 formant avec la plaque interne 20 les canaux 22 de circulation de fluide caloporteur.
La paroi latérale 7 est soudée à la paroi de fond 2 par soudage MIG (« metal inert gas welding »).
Ainsi, le bac 1 comprend des cordons de soudure 25 entre la paroi latérale 7 et la paroi de fond 2. Ces cordons de soudure 25 s’étendent, de manière discontinue, sur tout le pourtour de la paroi latérale 7, à sa base.
Le bac 1 comprend en outre un joint d’étanchéité 26, à base de résine telle que le mastic, qui longe une ligne de jonction entre la paroi latérale 7 et la paroi de fond 2, à l’intérieur du bac 1.
La paroi latérale 7 comprend des orifices 27 d’entrée ou de sortie de fluide, dont un seul est représenté sur la , pour permettre le raccord de tubulures externes d’alimentation ou de collecte de fluide, aux canaux 10 présents dans cette paroi latérale 7.
Il est ainsi formé un ensemble 60 les modules 50 de stockage d’énergie électrochimique, et la bac 1 agencé pour échanger thermiquement avec ces modules 50 placés sur la paroi de fond 2.
Le procédé de fabrication du bac 1 comprend les étapes suivantes :
  • fournir la paroi de fond 2;
  • plier une structure à double plaque 30 (visible sur la ) pour former la paroi latérale 7, chaque pliure correspondant à un coin 12 du pourtour de la paroi latérale 7,
  • fixer la paroi latérale 7 ainsi formée à la paroi de fond 2.
La structure à double plaque 30 est chauffée, par exemple dans un four, préalablement à l’étape de pliure.
La structure à double plaque 30 est pliée au contact d’un mandrin 31, de forme cylindrique, pour former les coins arrondis 12. De préférence, la structure à double plaque 30 est enroulée autour du mandrin 31 et étirée en même temps afin de limiter l'écrasement des canaux 10.
Le fluide caloporteur est un fluide réfrigérant, notamment un fluide choisi parmi les fluides réfrigérants R134a, R1234yf ou R744, ou une eau glycolée.
Le fluide caloporteur est lui-même refroidi par un échangeur d’évaporation (appelé « chiller » en anglais) connecté à une boucle de climatisation du véhicule.
On a illustré sur la un autre exemple de mise en œuvre de l’invention
Dans cet exemple, la structure à double plaque 40 est pliée de manière à former un prolongement 41 définissant une paroi interne 42, à l’intérieur du pourtour de la paroi latérale 43. La structure à double plaque 40 est pliée en 5 emplacements, formant 5 coins arrondis 44.
La paroi interne 42 est sensiblement centrée pour diviser l’intérieur du bac en deux volumes 45 et 46. En variante, cette paroi interne 42 peut être placée différemment, de manière décentrée par exemple.

Claims (13)

  1. Bac (1) agencé pour recevoir un composant susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment ce composant étant un module (50) de stockage d’énergie électrochimique, le bac comprenant :
    • une paroi de fond (2) agencée pour recevoir le composant;
    • au moins une paroi latérale (7) fixée à la paroi de fond et comprenant notamment une plaque interne (8) et une plaque externe (9) assemblées ensemble pour former au moins un canal (10) de circulation de fluide caloporteur, cette paroi latérale ayant un pourtour pourvu d’au moins un coin plié (12).
  2. Bac selon la revendication 1, dans lequel le coin plié (12) est sensiblement arrondi.
  3. Bac selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel la paroi latérale (7) présente une hauteur (H) mesurée suivant une direction perpendiculaire à la paroi de fond (2), et le coin plié s’étend sur toute cette hauteur de la paroi latérale (7).
  4. Bac selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la paroi latérale présente un pourtour fermé et comprend une ligne de jointure (14) le long de laquelle la paroi latérale (7) se referme sur elle-même.
  5. Bac selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la paroi latérale présente un prolongement (41) définissant une paroi interne (42), à l’intérieur du pourtour de la paroi latérale.
  6. Bac selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les plaques assemblées (8, 9) de la paroi latérale (7) sont en métal, notamment en aluminium.
  7. Bac selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la paroi de fond (2) comporte au moins deux plaques (20, 21) formant entre elles un ou plusieurs canaux (22) de circulation de fluide caloporteur.
  8. Bac selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le bac comprend un cordon de soudure (26) entre la paroi latérale et la paroi de fond.
  9. Bac selon l’une quelconque des revendications précédentes, le bac comprend un joint d’étanchéité (25) qui longe une ligne de jonction entre la paroi latérale (7) et la paroi de fond (2).
  10. Ensemble (60) comprenant au moins un composant (50), notamment au moins un module de stockage d’énergie électrochimique, et un bac (1) selon l’une des revendications précédentes, agencé pour échanger thermiquement avec ce composant placé sur la paroi de fond du bac.
  11. Procédé pour réaliser un bac (1) agencé pour recevoir un composant susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment ce composant étant un module de stockage d’énergie électrochimique, le procédé comprenant les étapes suivantes :
    • fournir une paroi de fond (2) agencée pour recevoir le composant;
    • plier une structure à double plaque (30), notamment en métal, pour former une paroi latérale comprenant une plaque interne et une plaque externe formant ensemble au moins un canal de circulation de fluide caloporteur, la pliure correspondant à un coin du pourtour de la paroi latérale,
    • fixer la paroi latérale (7) à la paroi de fond.
  12. Procédé selon la revendication précédente, comportant l’étape suivante :
    • chauffer la structure à double plaque (30) préalablement à l’étape de pliure.
  13. Procédé selon l’une des revendications 10 et 11, dans lequel la structure à double plaque (30) est pliée au contact d’un mandrin (31), notamment de forme cylindrique, pour former le ou les coins arrondis.
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