FR3140088A1 - Cooling of a battery by immersion in a composition with change of state - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne l’utilisation d’une composition de transfert de chaleur comprenant de 20 % à moins de 100 % en poids d’un fluide frigorigène comprenant un composé choisi parmi les hydrocarbures halogénés, les composés perhalogénés, les cétones fluorées, les éthers fluorés ainsi que leurs combinaisons, et de plus de 0 % à 80 % en poids d’un fluide diélectrique, pour refroidir une batterie, la batterie comprenant des cellules de stockage d’énergie immergées dans la composition de transfert de chaleur, et la composition de transfert de chaleur subissant une évaporation au contact des cellules de stockage d’énergie. Figure 1The invention relates to the use of a heat transfer composition comprising from 20% to less than 100% by weight of a refrigerant comprising a compound chosen from halogenated hydrocarbons, perhalogenated compounds, fluorinated ketones, ethers fluorinated as well as combinations thereof, and more than 0% to 80% by weight of a dielectric fluid, for cooling a battery, the battery comprising energy storage cells immersed in the heat transfer composition, and the composition heat transfer undergoing evaporation in contact with the energy storage cells. Figure 1
Description
La présente invention concerne l’utilisation d’une composition de transfert de chaleur comprenant au moins un fluide frigorigène et au moins un fluide diélectrique, pour refroidir une batterie. L’invention s’applique en particulier aux batteries de véhicules électriques ou hybrides.The present invention relates to the use of a heat transfer composition comprising at least one refrigerant and at least one dielectric fluid, to cool a battery. The invention applies in particular to batteries for electric or hybrid vehicles.
Le besoin de dissiper de forts flux thermiques est primordial dans plusieurs applications, notamment le refroidissement des batteries. Le refroidissement par changement de phase liquide-vapeur s’avère une solution efficace pour la dissipation de quantités de chaleur importantes tout en maintenant la température de la batterie dans sa gamme de température optimale et tout en ayant une température uniforme du système.The need to dissipate strong thermal flows is essential in several applications, notably battery cooling. Liquid-vapor phase change cooling is an effective solution for dissipating significant amounts of heat while maintaining the battery temperature within its optimal temperature range and having a uniform system temperature.
En particulier, les batteries des véhicules électriques ou hybrides donnent un rendement maximal dans des conditions d’utilisation spécifiques et surtout dans une plage de température bien spécifique. Ainsi, dans les climats froids, l’autonomie des véhicules électriques ou hybrides pose problème, d’autant plus que les besoins importants de chauffage consomment une grande partie de l’énergie électrique stockée. En outre, à basse température, la puissance disponible de la batterie est faible, ce qui pose un problème de conduite. D’ailleurs, le coût de la batterie contribue fortement au coût du véhicule électrique ou hybride.In particular, the batteries of electric or hybrid vehicles provide maximum performance under specific conditions of use and especially in a very specific temperature range. Thus, in cold climates, the autonomy of electric or hybrid vehicles poses a problem, especially since significant heating needs consume a large part of the stored electrical energy. In addition, at low temperatures, the available battery power is low, which poses a driving problem. Moreover, the cost of the battery contributes significantly to the cost of the electric or hybrid vehicle.
Inversement, le refroidissement de la batterie représente un enjeu de sécurité prépondérant. Différentes huiles diélectriques peuvent être utilisées pour refroidir la batterie d’un véhicule électrique ou hybride. Cependant, lorsque la charge rapide de la batterie est exigée, l’utilisation d’un système de refroidissement monophasique utilisant par exemple des huiles diélectriques seules ne suffit pas pour refroidir efficacement la batterie. Dans ce cas, il faut envisager un système de refroidissement avec changement de phase de la composition de chaleur. Des fluides, comme par exemple les fluides frigorigènes, plus volatils et moins visqueux doivent être utilisés. Cependant, ces fluides présentent des tensions de vapeur supérieures à celles observées dans le cas des huiles diélectriques, ce qui peut nécessiter un renforcement du boitier de la batterie (et donc une augmentation de son poids) afin de résister à la pression. Ces fluides présentent d’ailleurs un coût supérieur à celui des huiles diélectriques. Ils ont également une densité beaucoup plus élevée que les fluides diélectriques, ce qui peut alourdir le système.Conversely, battery cooling represents a major safety issue. Different dielectric oils can be used to cool the battery of an electric or hybrid vehicle. However, when rapid charging of the battery is required, the use of a single-phase cooling system using for example dielectric oils alone is not sufficient to effectively cool the battery. In this case, a cooling system with phase change of heat composition should be considered. Fluids, such as refrigerants, which are more volatile and less viscous must be used. However, these fluids have vapor pressures higher than those observed in the case of dielectric oils, which may require reinforcement of the battery case (and therefore an increase in its weight) in order to withstand the pressure. These fluids also have a higher cost than dielectric oils. They also have a much higher density than dielectric fluids, which can make the system heavier.
De plus, il est important d’utiliser, à proximité de la batterie, des compositions peu ou non inflammables afin d’éliminer tout risque lié à la sécurité de l’utilisation de ces compositions.In addition, it is important to use low or non-flammable compositions near the battery in order to eliminate any risk related to the safety of the use of these compositions.
Le document FR 2973809 concerne l’utilisation d’un adsorbant zéolithique pour améliorer la stabilité thermique d’une huile soumise à des variations de température dans des compositions de fluides réfrigérants.Document FR 2973809 concerns the use of a zeolite adsorbent to improve the thermal stability of an oil subjected to temperature variations in refrigerant fluid compositions.
Le document FR 2962442 concerne une composition stable comprenant du 2,3,3,3-tetrafluoropropène, pour utilisation en réfrigération et climatisation.Document FR 2962442 relates to a stable composition comprising 2,3,3,3-tetrafluoropropene, for use in refrigeration and air conditioning.
Le document US 2014/057826 concerne une composition de transfert de chaleur comprenant au moins une hydrochlorofluorooléfine utilisée pour des applications de climatisation, de réfrigération et de pompe à chaleur ou utilisée pour le nettoyage des produits, composants, substrats ou autres articles contenant la substance à nettoyer.Document US 2014/057826 relates to a heat transfer composition comprising at least one hydrochlorofluoroolefin used for air conditioning, refrigeration and heat pump applications or used for cleaning products, components, substrates or other articles containing the substance to be to clean.
Le document WO 2019/242977 concerne un appareillage de commutation isolé par un fluide qui comprend un compartiment de fluide rempli avec un fluide électriquement isolant et un conducteur électrique placé dans le compartiment de fluide et électriquement isolé par le fluide électriquement isolant.WO 2019/242977 relates to fluid-insulated switchgear that includes a fluid compartment filled with an electrically insulating fluid and an electrical conductor placed in the fluid compartment and electrically insulated by the electrically insulating fluid.
Le document WO 2019/162598 concerne l'utilisation d'un fluide frigorigène comprenant du 2,3,3,3-tétrafluoropropène pour le maintien de la température d'une batterie d'un véhicule électrique ou hybride dans une gamme de température.Document WO 2019/162598 relates to the use of a refrigerant comprising 2,3,3,3-tetrafluoropropene for maintaining the temperature of a battery of an electric or hybrid vehicle in a temperature range.
Le document WO 2019/162599 concerne l’utilisation d'un fluide frigorigène comprenant du 2,3,3,3-tétrafluoropropène pour le préchauffage d'une batterie d'un véhicule électrique ou hybride à partir du démarrage du véhicule.Document WO 2019/162599 relates to the use of a refrigerant comprising 2,3,3,3-tetrafluoropropene for preheating a battery of an electric or hybrid vehicle from the start of the vehicle.
Le document WO 2019/197783 concerne un procédé de refroidissement et/ou de chauffage d'un corps ou d'un fluide dans un véhicule automobile, au moyen d'un système comprenant un circuit de compression de vapeur dans lequel circule une première composition de transfert de chaleur et un circuit secondaire dans lequel circule une deuxième composition de transfert de chaleur.Document WO 2019/197783 relates to a method of cooling and/or heating a body or a fluid in a motor vehicle, by means of a system comprising a vapor compression circuit in which circulates a first composition of heat transfer and a secondary circuit in which a second heat transfer composition circulates.
Les documents WO 2020/011888, WO 2020/100152, WO 2020/007954, US 9,865,907, US 10,784,545, FR 3037727, FR 3075471, FR 3085542, FR 3085545, FR 3085547, FR 3085556 et EP 3499634 décrivent des systèmes de régulation thermique de batteries par contact direct avec un fluide.Documents WO 2020/011888, WO 2020/100152, WO 2020/007954, US 9,865,907, US 10,784,545, FR 3037727, FR 3075471, FR 3085542, FR 3085545, FR 3085547, FR 308 5556 and EP 3499634 describe thermal regulation systems of batteries by direct contact with a fluid.
Il existe un besoin d’assurer un fonctionnement optimal des batteries, notamment de véhicules électriques ou hybrides, de sorte à fournir des batteries performantes, ayant des durées de vie élevées et sécurisées sans augmenter les coûts.There is a need to ensure optimal operation of batteries, particularly in electric or hybrid vehicles, in order to provide efficient batteries with long and secure lifespans without increasing costs.
L’invention concerne en premier lieu l’utilisation d’une composition de transfert de chaleur comprenant de 20 % à moins de 100 % en poids d’un fluide frigorigène comprenant un composé choisi parmi les hydrocarbures halogénés, les composés perhalogénés, les cétones fluorées, les éthers fluorés ainsi que leurs combinaisons, et de plus de 0 % à 80 % en poids d’un fluide diélectrique, pour refroidir une batterie, la batterie comprenant des cellules de stockage d’énergie immergées dans la composition de transfert de chaleur, et la composition de transfert de chaleur subissant une évaporation au contact des cellules de stockage d’énergie.The invention firstly relates to the use of a heat transfer composition comprising from 20% to less than 100% by weight of a refrigerant fluid comprising a compound chosen from halogenated hydrocarbons, perhalogenated compounds, fluorinated ketones , fluorinated ethers as well as their combinations, and more than 0% to 80% by weight of a dielectric fluid, for cooling a battery, the battery comprising energy storage cells immersed in the heat transfer composition, and the heat transfer composition undergoing evaporation upon contact with the energy storage cells.
Dans des modes de réalisation, la composition de transfert de chaleur circule dans un circuit de transfert de chaleur.In embodiments, the heat transfer composition flows through a heat transfer circuit.
Dans des modes de réalisation, la batterie comprend un ou plusieurs modules comportant chacun une enceinte dans laquelle sont disposées des cellules de stockage d’énergie, la ou les enceintes faisant partie du circuit de transfert de chaleur.In embodiments, the battery comprises one or more modules each comprising an enclosure in which energy storage cells are arranged, the enclosure(s) forming part of the heat transfer circuit.
Dans des modes de réalisation, le circuit de transfert de chaleur est thermiquement couplé à un circuit secondaire contenant une composition de transfert additionnelle.In embodiments, the heat transfer circuit is thermally coupled to a secondary circuit containing an additional transfer composition.
Dans des modes de réalisation, le circuit secondaire est le circuit de climatisation d’un véhicule ; et/ou est un circuit de pompe à chaleur réversible.In embodiments, the secondary circuit is the air conditioning circuit of a vehicle; and/or is a reversible heat pump circuit.
Dans des modes de réalisation, le fluide frigorigène comprend ou est du 1 chloro 3,3,3 trifluoropropène, de préférence sous forme E, ou est un mélange binaire, de préférence azéotropique, de 1 chloro 3,3,3 trifluoropropène sous forme Z et de 1,1,1,2,3-pentafluoropropane, ou de 1,1,1,4,4,4-hexafluorobut-2-ène sous forme Z et de 1,2-dichloroéthylene sous forme E.In embodiments, the refrigerant comprises or is 1 chloro 3,3,3 trifluoropropene, preferably in the E form, or is a binary, preferably azeotropic mixture of 1 chloro 3,3,3 trifluoropropene in the Z form and 1,1,1,2,3-pentafluoropropane, or 1,1,1,4,4,4-hexafluorobut-2-ene in Z form and 1,2-dichloroethylene in E form.
Dans des modes de réalisation, le fluide diélectrique est choisi parmi les huiles diélectriques minérales, les huiles diélectriques synthétiques, et les huiles diélectriques végétales, et de préférence parmi les hydrocarbures aromatiques choisis parmi les alkylbenzènes, les alkyldiphényléthanes, les alkylnaphtalènes, les méthylpolyarylméthanes ainsi que leurs combinaisons, les poly (alpha)oléfines et les esters de polyol.In embodiments, the dielectric fluid is chosen from mineral dielectric oils, synthetic dielectric oils, and vegetable dielectric oils, and preferably from aromatic hydrocarbons chosen from alkylbenzenes, alkyldiphenylethanes, alkylnaphthalenes, methylpolyarylmethanes as well as their combinations, poly (alpha) olefins and polyol esters.
Dans des modes de réalisation, la batterie est la batterie d’un véhicule électrique ou hybride, de préférence d’une automobile électrique ou hybride.In embodiments, the battery is the battery of an electric or hybrid vehicle, preferably an electric or hybrid automobile.
Dans des modes de réalisation, l’utilisation est mise en œuvre lors de la charge de la batterie du véhicule, la batterie du véhicule étant de préférence totalement chargée dans une durée inférieure ou égale à 30 min, et de préférence inférieure ou égale à 15 min à partir de sa décharge totale.In embodiments, the use is implemented when charging the vehicle battery, the vehicle battery preferably being fully charged in a period of less than or equal to 30 min, and preferably less than or equal to 15 min from its total discharge.
L’invention concerne également un ensemble de batterie, notamment pour véhicule électrique ou hybride, comprenant un ou plusieurs modules comportant chacun une enceinte dans laquelle sont disposées des cellules de stockage d’énergie immergées dans une composition de transfert de chaleur, la composition de transfert de chaleur comprenant de 20 % à moins de 100 % en poids d’un fluide frigorigène comprenant un composé choisi parmi les hydrocarbures halogénés, les composés perhalogénés, les cétones fluorées, les éthers fluorés ainsi que leurs combinaisons, et de plus de 0 % à 80 % en poids d’un fluide diélectrique, l’ensemble de batterie étant configuré de telle sorte que la composition de transfert de chaleur subit une évaporation pour refroidir la batterie.The invention also relates to a battery assembly, in particular for an electric or hybrid vehicle, comprising one or more modules each comprising an enclosure in which energy storage cells are arranged immersed in a heat transfer composition, the transfer composition of heat comprising from 20% to less than 100% by weight of a refrigerant comprising a compound chosen from halogenated hydrocarbons, perhalogenated compounds, fluorinated ketones, fluorinated ethers as well as combinations thereof, and from more than 0% to 80% by weight of a dielectric fluid, the battery assembly configured such that the heat transfer composition undergoes evaporation to cool the battery.
Dans des modes de réalisation, l’ensemble comprend un circuit de transfert de chaleur dans lequel circule la composition de transfert de chaleur, la ou les enceintes du ou des modules étant intégrées à ce circuit de transfert de chaleur.In embodiments, the assembly comprises a heat transfer circuit in which the heat transfer composition circulates, the enclosure(s) of the module(s) being integrated into this heat transfer circuit.
Dans des modes de réalisation, le circuit de transfert de chaleur comprend une pompe ; et/ou le circuit de transfert de chaleur comprend un échangeur de chaleur pour permettre un échange de chaleur de la composition de transfert de chaleur soit avec l’air ambiant, soit avec une composition de transfert de chaleur dans un circuit secondaire.In embodiments, the heat transfer circuit includes a pump; and/or the heat transfer circuit includes a heat exchanger to enable heat exchange of the heat transfer composition either with ambient air or with a heat transfer composition in a secondary circuit.
Dans des modes de réalisation, le fluide frigorigène comprend ou est du 1 chloro 3,3,3 trifluoropropène, de préférence sous forme E, ou est un mélange binaire, de préférence azéotropique, de 1 chloro 3,3,3 trifluoropropène sous forme Z et de 1,1,1,2,3-pentafluoropropane, ou de 1,1,1,4,4,4-hexafluorobut-2-ène sous forme Z et de 1,2-dichloroéthylene sous forme E.In embodiments, the refrigerant comprises or is 1 chloro 3,3,3 trifluoropropene, preferably in the E form, or is a binary, preferably azeotropic mixture of 1 chloro 3,3,3 trifluoropropene in the Z form and 1,1,1,2,3-pentafluoropropane, or 1,1,1,4,4,4-hexafluorobut-2-ene in Z form and 1,2-dichloroethylene in E form.
Dans des modes de réalisation, le fluide diélectrique est choisi parmi les huiles diélectriques minérales, les huiles diélectriques synthétiques, et les huiles diélectriques végétales, et de préférence parmi les alkylbenzènes, les alkyldiphényléthanes, les alkylnaphtalènes, les méthylpolyarylméthanes ainsi que leurs combinaisons, les poly (alpha)oléfines et les esters de polyol.In embodiments, the dielectric fluid is chosen from mineral dielectric oils, synthetic dielectric oils, and vegetable dielectric oils, and preferably from alkylbenzenes, alkyldiphenylethanes, alkylnaphthalenes, methylpolyarylmethanes as well as their combinations, poly (alpha)olefins and polyol esters.
L’invention concerne également un procédé de régulation de la température de la batterie de l’ensemble de batterie décrit ci-dessus, comprenant le refroidissement des cellules de stockage d’énergie par la composition de transfert de chaleur par évaporation partielle de la composition de transfert de chaleur.The invention also relates to a method of regulating the battery temperature of the battery assembly described above, comprising cooling the energy storage cells by the heat transfer composition by partial evaporation of the composition of heat transfer.
La présente invention permet de répondre au besoin exprimé ci-dessus. Elle permet en effet d’assurer un fonctionnement optimal de l’équipement, en particulier une batterie de véhicule électrique ou hybride (en particulier la batterie de traction du véhicule), de sorte à fournir des batteries performantes ayant des durées de vie élevées et sécurisées sans augmenter les coûts.The present invention makes it possible to meet the need expressed above. It makes it possible to ensure optimal operation of the equipment, in particular an electric or hybrid vehicle battery (in particular the vehicle's traction battery), so as to provide high-performance batteries with long and secure lifespans. without increasing costs.
Cela est accompli grâce à l’utilisation d’une composition de transfert de chaleur comprenant de 20 % à moins de 100 % en poids d’un fluide frigorigène choisi parmi les hydrocarbures halogénés, les composés perhalogénés, les cétones fluorées, les éthers fluorés ainsi que leurs combinaisons, et de plus de 0 % à 80 % d’un fluide diélectrique, les cellules de stockage d’énergie de la batterie étant immergées dans la composition de transfert de chaleur et la composition de transfert de chaleur subissant une évaporation au contact des cellules de stockage d’énergie.This is accomplished through the use of a heat transfer composition comprising from 20% to less than 100% by weight of a refrigerant chosen from halogenated hydrocarbons, perhalogenated compounds, fluorinated ketones, fluorinated ethers as well as than combinations thereof, and more than 0% to 80% of a dielectric fluid, the energy storage cells of the battery being immersed in the heat transfer composition and the heat transfer composition undergoing evaporation on contact energy storage cells.
En effet, la combinaison d’un fluide diélectrique avec un fluide frigorigène permet de maintenir des propriétés de transfert de chaleur largement supérieures à celles d’un fluide diélectrique en phase liquide.Indeed, the combination of a dielectric fluid with a refrigerant makes it possible to maintain heat transfer properties that are far superior to those of a dielectric fluid in the liquid phase.
Par rapport à l’utilisation d’un fluide frigorigène seul, l’invention permet de réduire le coût et le poids sans dégradation notable des performances de la batterie, de la durée de vie, ou de la sécurité.Compared to the use of a refrigerant alone, the invention makes it possible to reduce cost and weight without significant degradation of battery performance, lifespan, or safety.
De plus, la tension de vapeur de la composition est généralement inférieure à celle du fluide frigorigène seul, ce qui permet de diminuer les contraintes de renforcement de l’installation.In addition, the vapor pressure of the composition is generally lower than that of the refrigerant alone, which makes it possible to reduce the constraints of reinforcing the installation.
Ainsi, l’invention permet de manière générale d’augmenter l’efficacité et la durée de vie des batteries, notamment lors d’une charge rapide, sans augmenter les coûts.Thus, the invention generally makes it possible to increase the efficiency and lifespan of batteries, particularly during rapid charging, without increasing costs.
De préférence, le fluide frigorigène a un point d’ébullition inférieur à 50°C, de préférence encore inférieur à 30°C, et notamment inférieur à 25°C ou à 20°C (à 1 bar). Une température d’ébullition relativement faible peut aider à ralentir la propagation en cas d’emballement thermique de la batterie.Preferably, the refrigerant has a boiling point lower than 50°C, more preferably lower than 30°C, and in particular lower than 25°C or 20°C (at 1 bar). A relatively low boiling temperature can help slow the spread in the event of a battery thermal runaway.
De préférence, la composition présente une résistivité volumique supérieure ou égale à 106Ω.cm à 25°C. De préférence, la composition présente une tension de claquage supérieure ou égale à 20 kV à 20°C. Cela assure que les propriétés diélectriques de la composition sont compatibles, du point de vue de la sécurité, avec une utilisation en contact direct avec la batterie.Preferably, the composition has a volume resistivity greater than or equal to 10 6 Ω.cm at 25°C. Preferably, the composition has a breakdown voltage greater than or equal to 20 kV at 20°C. This ensures that the dielectric properties of the composition are compatible, from a safety point of view, with use in direct contact with the battery.
Le fluide frigorigène permet de diminuer la viscosité du fluide diélectrique et éventuellement de rendre la composition plus volatile, et donc plus efficace. Le fluide frigorigène permet également de diminuer la température de saturation liquide de la composition (par rapport à une composition comprenant uniquement du fluide diélectrique) et d’améliorer l’efficacité du refroidissement de la batterie. Par rapport à une composition comprenant uniquement du fluide frigorigène, l’invention permet de diminuer les contraintes liées à la tenue en pression de l’installation.The refrigerant makes it possible to reduce the viscosity of the dielectric fluid and possibly make the composition more volatile, and therefore more effective. The refrigerant also makes it possible to reduce the liquid saturation temperature of the composition (compared to a composition comprising only dielectric fluid) and to improve the cooling efficiency of the battery. Compared to a composition comprising only refrigerant, the invention makes it possible to reduce the constraints linked to the pressure resistance of the installation.
Avantageusement, la combinaison de fluide frigorigène avec le fluide diélectrique permet également d’obtenir des compositions qui sont peu ou non inflammables.Advantageously, the combination of refrigerant with the dielectric fluid also makes it possible to obtain compositions which are slightly or non-flammable.
La
La
La
La
La
L’invention est maintenant décrite plus en détail et de façon non limitative dans la description qui suit.The invention is now described in more detail and in a non-limiting manner in the description which follows.
La composition de transfert de chaleur selon l’invention comprend au moins un fluide frigorigène et au moins un fluide diélectrique.The heat transfer composition according to the invention comprises at least one refrigerant and at least one dielectric fluid.
Par «fluide frigorigène», on entend un fluide susceptible d’absorber de la chaleur en s'évaporant à basse température et basse pression et de rejeter de la chaleur en se condensant à haute température et haute pression.By “ refrigerant ” is meant a fluid capable of absorbing heat by evaporating at low temperature and low pressure and of rejecting heat by condensing at high temperature and high pressure.
Le fluide frigorigène comprend un composé choisi parmi les hydrocarbures halogénés, les composés perhalogénés, les cétones fluorées, les éthers fluorés ainsi que leurs combinaisons.The refrigerant comprises a compound chosen from halogenated hydrocarbons, perhalogenated compounds, fluorinated ketones, fluorinated ethers and combinations thereof.
Le fluide frigorigène peut consister en un ou plusieurs tels composés. Alternativement, il peut également comprendre un ou plusieurs composés supplémentaires choisis parmi les hydrocarbures (alcanes ou oléfines, notamment propane, butane, isobutane, pentane, isopentane), le CO2et les hydrocarbures oxygénés (notamment méthoxyméthane, éthoxyéthane et formate de méthyle).The refrigerant may consist of one or more such compounds. Alternatively, it may also comprise one or more additional compounds chosen from hydrocarbons (alkanes or olefins, in particular propane, butane, isobutane, pentane, isopentane), CO 2 and oxygenated hydrocarbons (in particular methoxymethane, ethoxyethane and methyl formate).
De préférence, le fluide frigorigène est constitué de composés en C1, C2, C3, C4 et/ou C5 ; de préférence encore en C1, C2, C3 et/ou C4.Preferably, the refrigerant consists of C1, C2, C3, C4 and/or C5 compounds; preferably still in C1, C2, C3 and/or C4.
Parmi les hydrocarbures halogénés, on peut citer les hydrofluorocarbures, les hydrochlorofluorocarbures, les hydrofluorooléfines, les hydrochlorooléfines et les hydrochlorofluorooléfines.Among the halogenated hydrocarbons, mention may be made of hydrofluorocarbons, hydrochlorofluorocarbons, hydrofluoroolefins, hydrochloroolefins and hydrochlorofluoroolefins.
A titre d’exemple, le fluide frigorigène peut être choisi parmi le 1,1,1,4,4,4-hexafluorobut-2-ène (HFO-1336mzz, isomère E ou Z), le 1-chloro-3,3,3-trifluoropropène (HCFO-1233zd, isomère E ou Z), le 3,3,4,4,4-pentafluorobut-1-ène (HFO-1345fz), le 2,4,4,4-tétrafluorobut-1-ène (HFO-1354mfy), le 1,1,2-trifluoroéthylène (HFO-1123), le 2,3,3,3-tétrafluoropropène (HFO-1234yf), le 1,3,3,3-tétrafluoropropène (HFO-1234ze, isomère E ou Z, de préférence E), le 1-chloro-2,3,3,3-tétrafluoropropène (HCFO-1224yd, isomère E ou Z, de préférence Z), le difluorométhane (HFC-32), le 1,1,1,2-tétrafluoroéthane (HFC-134a), le 1,1,2,2-tétrafluoroéthane (HFC-134), le 1,1-difluoroéthane (HFC-152a), le pentafluoroéthane (HFC-125), le 1,1,1,3,3-pentafluoropropane (HFC-245fa), le 1,1,1,2,3-pentafluoropropane (HFC-245eb), 1,1,1,2,3,3-hexafluoropropane (HFC-236ea), le 1,1,1,3,3-pentafluorobutane (HFC-365mfc), le fluoroéthane (HFC-161), le 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane (HFC-227ea), le 1,1,1-trifluoropropane (HFC-263fb), le 1,2-dichloroéthylene (HCO-1130, isomère E ou Z, de préférence E) et les combinaisons de ceux-ci.By way of example, the refrigerant can be chosen from 1,1,1,4,4,4-hexafluorobut-2-ene (HFO-1336mzz, E or Z isomer), 1-chloro-3,3 ,3-trifluoropropene (HCFO-1233zd, E or Z isomer), 3,3,4,4,4-pentafluorobut-1-ene (HFO-1345fz), 2,4,4,4-tetrafluorobut-1- ene (HFO-1354mfy), 1,1,2-trifluoroethylene (HFO-1123), 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf), 1,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO- 1234ze, isomer E or Z, preferably E), 1-chloro-2,3,3,3-tetrafluoropropene (HCFO-1224yd, isomer E or Z, preferably Z), difluoromethane (HFC-32), 1,1,1,2-tetrafluoroethane (HFC-134a), 1,1,2,2-tetrafluoroethane (HFC-134), 1,1-difluoroethane (HFC-152a), pentafluoroethane (HFC-125) , 1,1,1,3,3-pentafluoropropane (HFC-245fa), 1,1,1,2,3-pentafluoropropane (HFC-245eb), 1,1,1,2,3,3-hexafluoropropane (HFC-236ea), 1,1,1,3,3-pentafluorobutane (HFC-365mfc), fluoroethane (HFC-161), 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane (HFC -227ea), 1,1,1-trifluoropropane (HFC-263fb), 1,2-dichloroethylene (HCO-1130, isomer E or Z, preferably E) and combinations thereof.
Des composés préférés sont notamment le HCFO-1233zd (de préférence sous forme E), le HFO-1336mzz (de préférence sous forme Z) et le HCFO-1224yd (de préférence sous forme Z).Preferred compounds include HCFO-1233zd (preferably in E form), HFO-1336mzz (preferably in Z form) and HCFO-1224yd (preferably in Z form).
Les composés perhalogénés sont composés d’atomes de carbone et d’atomes d’halogènes uniquement. On peut citer par exemple les composés perfluorés tels que le dodécafluoropentane, le tétradécafluorohexane, l’hexadécafluoroheptane et leurs combinaisons.Perhalogenated compounds are composed of carbon atoms and halogen atoms only. Examples include perfluorinated compounds such as dodecafluoropentane, tetradecafluorohexane, hexadecafluoroheptane and their combinations.
Parmi les cétones fluorées, on peut citer par exemple les mono cétones fluorées, les monocétones perfluorées tels que la 1,1,1,2,2,4,5,5,5-nonafluoro-4-(trifluorométhyl)-3-pentanone et leurs combinaisons.Among the fluorinated ketones, we can cite for example fluorinated mono ketones, perfluorinated monoketones such as 1,1,1,2,2,4,5,5,5-nonafluoro-4-(trifluoromethyl)-3-pentanone and their combinations.
Parmi les éthers fluorés, on peut citer par exemple les hydrofluoroéthers tel que le méthoxynonafluorobutane (HFE7100), l’éthoxy-nonafluorobutane (HFE-7200), le 1-méthoxyheptafluoropropane (HFE-7000), les perfluoropolyethers et leurs combinaisons.Among the fluorinated ethers, we can cite for example hydrofluoroethers such as methoxynonafluorobutane (HFE7100), ethoxy-nonafluorobutane (HFE-7200), 1-methoxyheptafluoropropane (HFE-7000), perfluoropolyethers and their combinations.
Le fluide frigorigène peut comprendre plusieurs, par exemple deux, ou trois, ou quatre ou cinq composés tels que décrits ci-dessus.The refrigerant may comprise several, for example two, or three, or four or five compounds as described above.
Par exemple, le fluide frigorigène peut consister (ou consister essentiellement) en :
- un mélange de HFO-1234yf et de HFC-134a ;
- un mélange de HFO-1336mzz(Z) et HCO-1130(E) ;
- un mélange de HFO-1234ze(E) et HFC-227ea ;
- un mélange de HFO-1234yf, HFC-134a et HFC-152a ;
- un mélange de HFC-32, HFC-152a et HFO-1234ze(E) ;
- un mélange de CO2, HFC-134a et HFO-1234ze(E) ;
- un mélange de HFC-32, HFO-1234ze(E) et butane ;
- un mélange de HFC-32, HFC-125 et HFO-1234ze(E) ;
- un mélange de HFC-32, HFC-125, HFO-1234yf, HFC-134a et HFO-1234ze(E) ;
- un mélange de HFC-32, HFC-125, HFO-1234yf et HFC-134a ;
- un mélange de HFC-134a et HFO-1234ze(E) ;
- un mélange de HFC-32, HFC-125 et HFO-1234yf ;
- un mélange de HFC-32 et HFO-1234yf ;
- un mélange de CO2, HFC-32 et HFO-1234yf) ;
- un mélange de HFC-32, HFC-134a et HFO-1234ze(E) ;
- un mélange de HFC-32, HFO-1234yf et HFC-152a ;
- un mélange de HFC-32, HFO-1234yf et HFO-1234ze(E) ;
- un mélange de HFC-32, HFC-125, HFC-134a et HFO-1234ze(E) ;
- un mélange de HFC-32, HFC-125, HFC-134a et HFO-1234ze(E) ;
- un mélange de CO2, HFC-32, HFC-125, HFO-1234yf et HFC-134a ;
- un mélange de HFC-32, HFC-125, HFO-1234ze(E) et HFC-227ea ; et
- un mélange de HFC-32, propane et HFO-1234yf.
- a mixture of HFO-1234yf and HFC-134a;
- a mixture of HFO-1336mzz(Z) and HCO-1130(E);
- a mixture of HFO-1234ze(E) and HFC-227ea;
- a mixture of HFO-1234yf, HFC-134a and HFC-152a;
- a mixture of HFC-32, HFC-152a and HFO-1234ze(E);
- a mixture of CO 2 , HFC-134a and HFO-1234ze(E);
- a mixture of HFC-32, HFO-1234ze(E) and butane;
- a mixture of HFC-32, HFC-125 and HFO-1234ze(E);
- a mixture of HFC-32, HFC-125, HFO-1234yf, HFC-134a and HFO-1234ze(E);
- a mixture of HFC-32, HFC-125, HFO-1234yf and HFC-134a;
- a mixture of HFC-134a and HFO-1234ze(E);
- a mixture of HFC-32, HFC-125 and HFO-1234yf;
- a mixture of HFC-32 and HFO-1234yf;
- a mixture of CO 2 , HFC-32 and HFO-1234yf);
- a mixture of HFC-32, HFC-134a and HFO-1234ze(E);
- a mixture of HFC-32, HFO-1234yf and HFC-152a;
- a mixture of HFC-32, HFO-1234yf and HFO-1234ze(E);
- a mixture of HFC-32, HFC-125, HFC-134a and HFO-1234ze(E);
- a mixture of HFC-32, HFC-125, HFC-134a and HFO-1234ze(E);
- a mixture of CO 2 , HFC-32, HFC-125, HFO-1234yf and HFC-134a;
- a mixture of HFC-32, HFC-125, HFO-1234ze(E) and HFC-227ea; And
- a mixture of HFC-32, propane and HFO-1234yf.
Ainsi, le fluide frigorigène peut être un corps pur ou un mélange. Lorsqu’il s’agit d’un mélange, il s’agit de préférence d’un mélange azéotropique, ou quasi-azéotropique.Thus, the refrigerant can be a pure substance or a mixture. When it is a mixture, it is preferably an azeotropic, or quasi-azeotropic, mixture.
Des compositions azéotropiques préférées sont les réfrigérants :
- R-513A (56 % de HFO-1234yf et 44 % de HFC-134a) ;
- R-513B (58,5 % de HFO-1234yf et 41,5 % de HFC-134a) ;
- R-514A (74,7 % de HFO-1336mzz(Z) et 25,3 % de HCO-1130(E)) ;
- R-515A (88 % de HFO-1234ze(E) et 12 % de HFC-227ea) ;
- R-516A (77,5 % de HFO-1234yf, 8,5 % de HFC-134a et 14 % de HFC-152a).
- R-513A (56% HFO-1234yf and 44% HFC-134a);
- R-513B (58.5% HFO-1234yf and 41.5% HFC-134a);
- R-514A (74.7% HFO-1336mzz(Z) and 25.3% HCO-1130(E));
- R-515A (88% HFO-1234ze(E) and 12% HFC-227ea);
- R-516A (77.5% HFO-1234yf, 8.5% HFC-134a and 14% HFC-152a).
Alternativement, dans certains modes de réalisation, des compositions zéotropiques peuvent être employées, et notamment les réfrigérants :
- R-444A (12 % de HFC-32, 5 % de HFC-152a et 83 % de HFO-1234ze(E)) ;
- R-444B (41,5 % de HFC-32, 10 % de HFC-152a et 48,5 % de HFO-1234ze(E)) ;
- R-445A (6 % de CO2, 9 % de HFC-134a et 85 % de HFO-1234ze(E)) ;
- R-446A (68 % de HFC-32, 29 % de HFO-1234ze(E) et 3 % de butane) ;
- R-447A (68 % de HFC-32, 3,5 % de HFC-125 et 28,5 % de HFO-1234ze(E)) ;
- R-447B (68 % de HFC-32, 8 % de HFC-125 et 24 % de HFO-1234ze(E)) ;
- R-448A (26 % de HFC-32, 26 % de HFC-125, 20 % de HFO-1234yf, 21 % de HFC-134a et 7 % de HFO-1234ze(E)) ;
- R-449A (24,3 % de HFC-32, 24,7 % de HFC-125, 25,3 % de HFO-1234yf et 25,7 % de HFC-134a) ;
- R-449B (25,2 % de HFC-32, 24,3 % de HFC-125, 23,2 % de HFO-1234yf et 27,3 % de HFC-134a) ;
- R-449C (20 % de HFC-32, 20 % de HFC-125, 31 % de HFO-1234yf et 29 % de HFC-134a) ;
- R-450A (42 % de HFC-134a et 58 % de HFO-1234ze(E)) ;
- R-451A (89, 8 % de HFO-1234yf et 10,2 % de HFC-134a) ;
- R-451B (88, 8 % de HFO-1234yf et 11,2 % de HFC-134a) ;
- R-452A (11 % de HFC-32, 59 % de HFC-125 et 30 % de HFO-1234yf) ;
- R-452B (67 % de HFC-32, 7 % de HFC-125 et 26 % de HFO-1234yf) ;
- R-452C (12,5 % de HFC-32, 61 % de HFC-125 et 26,5 % de HFO-1234yf) ;
- R-454A (35 % de HFC-32 et 65 % de HFO-1234yf) ;
- R-454B (68,9 % de HFC-32 et 31,1 % de HFO-1234yf) ;
- R-454C (21,5 % de HFC-32 et 78,5 % de HFO-1234yf) ;
- R-455A (3 % de CO2, 21,5 % de HFC-32 et 75,5 % de HFO-1234yf) ;
- R-456A (6 % de HFC-32, 45 % de HFC-134a et 49 % de HFO-1234ze(E)) ;
- R-457A (18 % de HFC-32, 70 % de HFO-1234yf et 12 % de HFC-152a) ;
- R-459A (68 % de HFC-32, 26 % de HFO-1234yf et 6 % de HFO-1234ze(E)) ;
- R-459B (21 % de HFC-32, 69 % de HFO-1234yf et 10 % de HFO-1234ze(E)) ;
- R-460A (12 % de HFC-32, 52 % de HFC-125, 14 % de HFC-134a et 22 % de HFO-1234ze(E)) ;
- R-460B (28 % de HFC-32, 25 % de HFC-125, 20 % de HFC-134a et 27 % de HFO-1234ze(E)) ;
- R-460C (2,5 % de HFC-32, 2,5 % de HFC-125, 46 % de HFC-134a et 49 % de HFO-1234ze(E)) ;
- R-460A (12 % de HFC-32, 52 % de HFC-125, 14 % de HFC-134a et 22 % de HFO-1234ze(E)) ;
- R-463A (6 % de CO2, 36 % de HFC-32, 30 % de HFC-125, 14 % de HFO-1234yf et 14 % de HFC-134a) ;
- R-464A (27 % de HFC-32, 27 % de HFC-125, 40 % de HFO-1234ze(E) et 6 % de HFC-227ea) ; et
- R-465A (21 % de HFC-32, 7,9 % de propane et 71,1 % de HFO-1234yf).
- R-444A (12% HFC-32, 5% HFC-152a and 83% HFO-1234ze(E));
- R-444B (41.5% HFC-32, 10% HFC-152a and 48.5% HFO-1234ze(E));
- R-445A (6% CO 2 , 9% HFC-134a and 85% HFO-1234ze(E));
- R-446A (68% HFC-32, 29% HFO-1234ze(E) and 3% butane);
- R-447A (68% HFC-32, 3.5% HFC-125 and 28.5% HFO-1234ze(E));
- R-447B (68% HFC-32, 8% HFC-125 and 24% HFO-1234ze(E));
- R-448A (26% HFC-32, 26% HFC-125, 20% HFO-1234yf, 21% HFC-134a and 7% HFO-1234ze(E));
- R-449A (24.3% HFC-32, 24.7% HFC-125, 25.3% HFO-1234yf and 25.7% HFC-134a);
- R-449B (25.2% HFC-32, 24.3% HFC-125, 23.2% HFO-1234yf and 27.3% HFC-134a);
- R-449C (20% HFC-32, 20% HFC-125, 31% HFO-1234yf and 29% HFC-134a);
- R-450A (42% HFC-134a and 58% HFO-1234ze(E));
- R-451A (89.8% HFO-1234yf and 10.2% HFC-134a);
- R-451B (88.8% HFO-1234yf and 11.2% HFC-134a);
- R-452A (11% HFC-32, 59% HFC-125 and 30% HFO-1234yf);
- R-452B (67% HFC-32, 7% HFC-125 and 26% HFO-1234yf);
- R-452C (12.5% HFC-32, 61% HFC-125 and 26.5% HFO-1234yf);
- R-454A (35% HFC-32 and 65% HFO-1234yf);
- R-454B (68.9% HFC-32 and 31.1% HFO-1234yf);
- R-454C (21.5% HFC-32 and 78.5% HFO-1234yf);
- R-455A (3% CO 2 , 21.5% HFC-32 and 75.5% HFO-1234yf);
- R-456A (6% HFC-32, 45% HFC-134a and 49% HFO-1234ze(E));
- R-457A (18% HFC-32, 70% HFO-1234yf and 12% HFC-152a);
- R-459A (68% HFC-32, 26% HFO-1234yf and 6% HFO-1234ze(E));
- R-459B (21% HFC-32, 69% HFO-1234yf and 10% HFO-1234ze(E));
- R-460A (12% HFC-32, 52% HFC-125, 14% HFC-134a and 22% HFO-1234ze(E));
- R-460B (28% HFC-32, 25% HFC-125, 20% HFC-134a and 27% HFO-1234ze(E));
- R-460C (2.5% HFC-32, 2.5% HFC-125, 46% HFC-134a and 49% HFO-1234ze(E));
- R-460A (12% HFC-32, 52% HFC-125, 14% HFC-134a and 22% HFO-1234ze(E));
- R-463A (6% CO 2 , 36% HFC-32, 30% HFC-125, 14% HFO-1234yf and 14% HFC-134a);
- R-464A (27% HFC-32, 27% HFC-125, 40% HFO-1234ze(E) and 6% HFC-227ea); And
- R-465A (21% HFC-32, 7.9% propane and 71.1% HFO-1234yf).
Tous les pourcentages indiqués sont en poids.All percentages shown are by weight.
Dans certains modes de réalisation préférés, le fluide frigorigène comprend le HCFO-1233zd sous forme E ou Z, et encore de préférence sous forme E.In certain preferred embodiments, the refrigerant comprises HCFO-1233zd in form E or Z, and more preferably in form E.
De préférence, la composition de transfert de chaleur selon l’invention comprend essentiellement un seul composé, en tant que fluide frigorigène. Dans ce cas, il est préférable que ce fluide frigorigène soit du HCFO-1233zd sous forme E ou Z, et encore de préférence sous forme E.Preferably, the heat transfer composition according to the invention essentially comprises a single compound, as refrigerant. In this case, it is preferable that this refrigerant is HCFO-1233zd in form E or Z, and even more preferably in form E.
Des impuretés peuvent être présentes jusqu’à par exemple 1 % en poids au maximum.Impurities may be present up to, for example, 1% by weight maximum.
Le fluide frigorigène peut notamment comprendre, en poids :
- au moins 99,5 % de HCFO-1233zd(E), de préférence au moins 99,7 %, de préférence encore au moins 99,8 % ;
- une teneur en HFC-245fa inférieure ou égale à 500 ppm, de préférence de 1 à 500 ppm, de préférence encore de 2 à 300 ppm ;
- une teneur en HFO-1234ze (E ou Z) inférieure ou égale à 100 ppm, de préférence de 1 à 100 ppm, de préférence encore de 2 à 50 ppm ;
- une teneur en HCFO-1233zd (Z) inférieure ou égale à 100 ppm, de préférence de 1 à 100 ppm, de préférence encore de 2 à 50 ppm.
- at least 99.5% HCFO-1233zd(E), preferably at least 99.7%, more preferably at least 99.8%;
- an HFC-245fa content less than or equal to 500 ppm, preferably 1 to 500 ppm, more preferably 2 to 300 ppm;
- an HFO-1234ze content (E or Z) less than or equal to 100 ppm, preferably 1 to 100 ppm, more preferably 2 to 50 ppm;
- a HCFO-1233zd (Z) content less than or equal to 100 ppm, preferably 1 to 100 ppm, more preferably 2 to 50 ppm.
D’autres compositions préférées sont :
- un mélange consistant (ou consistant essentiellement) en du HCFO-1233zd(E) et du HFC-245eb, de préférence une composition quasi-azéotropique ou azéotropique ;
- un mélange consistant (ou consistant essentiellement) en du HFO-1366mzz(Z) et du HCO-1130(E), de préférence une composition quasi-azéotropique ou azéotropique, et de préférence encore le réfrigérant R-514A.
- a mixture consisting (or consisting essentially) of HCFO-1233zd(E) and HFC-245eb, preferably a quasi-azeotropic or azeotropic composition;
- a mixture consisting (or consisting essentially) of HFO-1366mzz(Z) and HCO-1130(E), preferably a quasi-azeotropic or azeotropic composition, and more preferably the refrigerant R-514A.
Le fluide frigorigène selon l’invention peut notamment avoir une viscosité liquide de 0,1 à 2 cP à 20°C, de préférence de 0,2 à 0,9 CP à 20°C. La viscosité peut être mesurée selon la méthode indiquée à l’exemple 2 ci-dessous.The refrigerant according to the invention may in particular have a liquid viscosity of 0.1 to 2 cP at 20°C, preferably 0.2 to 0.9 CP at 20°C. Viscosity can be measured using the method shown in Example 2 below.
Le fluide frigorigène selon l’invention peut notamment avoir une température de saturation liquide de 0 à 50°C, de préférence de 10 à 30, notamment de 15 à 25°C, à 1 bar.The refrigerant according to the invention may in particular have a liquid saturation temperature of 0 to 50°C, preferably 10 to 30, in particular 15 to 25°C, at 1 bar.
Le fluide frigorigène selon l’invention peut notamment avoir une densité de 1 à 1,7, de préférence de 1 à 1,5, de préférence 1 à 1,4 à 20°C.The refrigerant according to the invention may in particular have a density of 1 to 1.7, preferably 1 to 1.5, preferably 1 to 1.4 at 20°C.
Le fluide frigorigène selon l’invention peut notamment avoir une pression de saturation liquide inférieure ou égale à 2 bar à 30°C.The refrigerant according to the invention may in particular have a liquid saturation pressure less than or equal to 2 bar at 30°C.
Par «fluide diélectrique», on entend, au sens de la présente invention, un fluide, généralement une huile, qui ne conduit pas (ou peu) l'électricité mais laisse s'exercer les forces électrostatiques.By “ dielectric fluid ” is meant, within the meaning of the present invention, a fluid, generally an oil, which does not (or only minimally) conduct electricity but allows electrostatic forces to be exerted.
Par «huile» on entend un corps gras qui est à l'état liquide à température ambiante et qui est immiscible avec l'eau. Les huiles sont des liquides gras, d'origine végétale, minérale ou synthétique. Elle peut être choisie parmi les huiles appartenant aux groupes I à V comme définis dans la classification API (ou leurs équivalents suivant la classification ATIEL).By “ oil ” we mean a fatty substance which is in the liquid state at room temperature and which is immiscible with water. Oils are fatty liquids, of vegetable, mineral or synthetic origin. It can be chosen from oils belonging to groups I to V as defined in the API classification (or their equivalents according to the ATIEL classification).
Les huiles isolantes (diélectriques) possèdent des caractéristiques de fluide caloporteurs et participent donc au transfert de chaleur tout comme le fluide frigorigène.Insulating oils (dielectric) have heat transfer fluid characteristics and therefore participate in heat transfer just like the refrigerant.
L’huile comprise dans la composition de transfert de chaleur peut être notamment choisie parmi les huiles diélectriques minérales, les huiles diélectriques synthétiques éventuellement biosourcées, et les huiles diélectriques végétales ainsi que leurs combinaisons.The oil included in the heat transfer composition may in particular be chosen from mineral dielectric oils, synthetic dielectric oils possibly biosourced, and vegetable dielectric oils as well as their combinations.
De préférence, le fluide diélectrique comprend au moins une huile diélectrique minérale. Des exemples non limitatifs de telles huiles diélectriques minérales comprennent les huiles paraffiniques et les huiles naphténiques, telles que les huiles diélectriques de la famille Nytro, commercialisés par la société Nynas (en particulier Nytro Taurus, Nytro Libra, Nytro 4000X et Nytro 10XN), et Dalia, commercialisé par la société Shell.Preferably, the dielectric fluid comprises at least one mineral dielectric oil. Non-limiting examples of such mineral dielectric oils include paraffinic oils and naphthenic oils, such as dielectric oils of the Nytro family, marketed by the company Nynas (in particular Nytro Taurus, Nytro Libra, Nytro 4000X and Nytro 10XN), and Dalia, marketed by the Shell company.
Les huiles diélectriques minérales peuvent être de préférence des huiles paraffiniques (c’est-à-dire des hydrocarbures saturés linéaires ou ramifiés) telle que l’huile Nytro Taurus commercialisée par la société Nynas et l’huile Dalia commercialisée par la société Shell, ou naphténiques (c’est-à-dire des paraffines cycliques) telles que les huiles Nytro libra et Nytro 10XN commercialisées par la société Nynas, des composés aromatiques (c’est-à-dire des hydrocarbures insaturés cycliques contenant un ou plusieurs cycles caractérisés par des doubles liaisons alternées avec des liaisons simples) et des composés non hydrocarbures.The mineral dielectric oils may preferably be paraffinic oils (that is to say linear or branched saturated hydrocarbons) such as Nytro Taurus oil marketed by the Nynas company and Dalia oil marketed by the Shell company, or naphthenics (i.e. cyclic paraffins) such as Nytro libra and Nytro 10XN oils marketed by the company Nynas, aromatic compounds (i.e. cyclic unsaturated hydrocarbons containing one or more rings characterized by double bonds alternating with single bonds) and non-hydrocarbon compounds.
De préférence, le fluide diélectrique est une huile diélectrique synthétique éventuellement biosourcée. De préférence, il peut s’agir d’hydrocarbures aromatiques, hydrocarbures aliphatiques, huiles silicones, esters et polyesters, notamment esters de polyol, ainsi que les mélanges de deux ou plusieurs d’entre elles en toutes proportions.Preferably, the dielectric fluid is a synthetic dielectric oil, possibly biosourced. Preferably, these may be aromatic hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons, silicone oils, esters and polyesters, in particular polyol esters, as well as mixtures of two or more of them in all proportions.
Parmi les hydrocarbures aromatiques, on peut citer, de manière non limitative, les alkylbenzènes, les alkyldiphényléthanes (par exemple phénylxyxlyéthane (PXE), phényléthylphényléthane (PEPE), mono-isopropylbiphényle (MIPB), 1,1-diphényléthane (1,1-DPE)), les alkylnaphtalènes (par exemple di-iso-propylnaphtalène (DIPN)), les méthylpolyarylméthanes (par exemple benzyltoluène (BT) et dibenzyltolulène DBT), et leurs mélanges. Dans lesdits les hydrocarbures aromatiques, il doit être compris qu’au moins un cycle est aromatique et qu’éventuellement un ou plusieurs autres cycle(s) présent(s) peuvent être partiellement ou totalement insaturé(s). On peut citer notamment les fluides diélectriques commercialisés par Soltex Inc, par la société Arkema sous le nom de Jarylec®, et le SAS 60E de la société JX Nippon Chemical Texas Inc.Among the aromatic hydrocarbons, mention may be made, without limitation, of alkylbenzenes, alkyldiphenylethanes (for example phenylxyxlyethane (PXE), phenylethylphenylethane (PEPE), mono-isopropylbiphenyl (MIPB), 1,1-diphenylethane (1,1-DPE )), alkylnaphthalenes (e.g. di-iso-propylnaphthalene (DIPN)), methylpolyarylmethanes (e.g. benzyltoluene (BT) and dibenzyltolulene DBT), and mixtures thereof. In said aromatic hydrocarbons, it must be understood that at least one ring is aromatic and that possibly one or more other ring(s) present may be partially or totally unsaturated. We can cite in particular the dielectric fluids marketed by Soltex Inc, by the company Arkema under the name Jarylec ® , and SAS 60E from the company JX Nippon Chemical Texas Inc.
Parmi les hydrocarbures aliphatiques, on peut citer de manière non limitative, les alcanes, les poly (apha)oléfines (PAO), par exemple les polyisobutènes (PIB) ou les oléfines de type vinylidène, telles que celles commercialisées par exemple par la société Soltex Inc.Among the aliphatic hydrocarbons, mention may be made, in a non-limiting manner, of alkanes, poly (apha) olefins (PAO), for example polyisobutenes (PIB) or vinylidene type olefins, such as those sold for example by the company Soltex. Inc.
Les alcanes peuvent notamment comprendre au moins 8 atomes de carbone, par exemple entre 8 et 22 atomes de carbone, de préférence entre 15 et 22 atomes de carbone.The alkanes may in particular comprise at least 8 carbon atoms, for example between 8 and 22 carbon atoms, preferably between 15 and 22 carbon atoms.
Les PAO peuvent être choisies dans le groupe IV et sont par exemple obtenues à partir de monomères comprenant de 4 à 32 atomes de carbone, par exemple à partir d'octène ou de décène. La masse moléculaire moyenne en poids de la PAO peut varier assez largement. De manière préférée, la masse moléculaire moyenne en poids de la PAO est inférieure à 600 Da. La masse moléculaire moyenne en poids de la PAO peut également aller de 100 à 600 Da, de 150 à 600 Da, ou encore de 200 à 600 Da. Par exemple, les PAO présentant une viscosité cinématique, mesurée à 100°C selon la norme ASTM D445, allant de 1,5 à 8 mm2/s sont vendues commercialement par Ineos sous les marques Durasyn® 162, Durasyn® 164, Durasyn® 166 et Durasyn® 168.The PAOs can be chosen from group IV and are for example obtained from monomers comprising from 4 to 32 carbon atoms, for example from octene or decene. The weight average molecular weight of PAO can vary quite widely. Preferably, the weight average molecular mass of the PAO is less than 600 Da. The weight average molecular mass of the PAO can also range from 100 to 600 Da, from 150 to 600 Da, or even from 200 to 600 Da. For example, PAOs having a kinematic viscosity, measured at 100°C according to the ASTM D445 standard, ranging from 1.5 to 8 mm 2 /s are sold commercially by Ineos under the brands Durasyn® 162, Durasyn® 164, Durasyn® 166 and Durasyn® 168.
Parmi les huiles silicones, on peut citer de manière non limitative, les huiles silicones linéaires de types polydiméthylsiloxanes, telles que par exemple celles commercialisées par la société Wacker sous la dénomination Wacker®AK.Among the silicone oils, mention may be made, in a non-limiting manner, of linear silicone oils of the polydimethylsiloxane type, such as for example those marketed by the company Wacker under the name Wacker ® AK.
Parmi les esters synthétiques, on peut citer de manière non limitative les esters de type phtalique tels que le dioctylphtalate (DOP) ou le di-isononylphtalate (DINP) (commercialisé par exemple par la société BASF).Among the synthetic esters, we can cite in a non-limiting manner phthalic type esters such as dioctylphthalate (DOP) or di-isononylphthalate (DINP) (marketed for example by the company BASF).
On peut également citer de manière non limitative les esters issus de la réaction entre un polyalcool et un acide organique, en particulier un acide choisi parmi les acides organiques en C4à C22, saturés ou insaturés. À titre d’exemples non limitatifs de tels acides organiques, on peut citer l’acide undécanoïque, l’acide heptanoïque, l’acide octanoïque, l’acide palmitique, et leurs mélanges. Parmi les polyols qui peuvent être utilisés pour la synthèse des esters précités, on peut citer, à titre d’exemples non limitatifs, le pentaérythritol pour la synthèse de l’huile MIVOLT DF7 Midel 7131, et Mivolt DFK de la société M&I Materials.We can also cite in a non-limiting manner the esters resulting from the reaction between a polyalcohol and an organic acid, in particular an acid chosen from C 4 to C 22 organic acids, saturated or unsaturated. As non-limiting examples of such organic acids, mention may be made of undecanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, palmitic acid, and mixtures thereof. Among the polyols which can be used for the synthesis of the aforementioned esters, we can cite, by way of non-limiting examples, pentaerythritol for the synthesis of MIVOLT DF7 Midel 7131 oil, and Mivolt DFK from the company M&I Materials.
Les esters peuvent par exemple être des diesters de formule Ra-C(O)-O-([C(R)2]n-O)s-C(O)-Rb, dans laquelle chaque R représente indépendamment un atome d'hydrogène ou un groupe alkyle en C1-C5, linéaire ou ramifié, en particulier un groupe méthyle, éthyle ou propyle, notamment méthyle ; s vaut 1, 2, 3, 4, 5 ou 6 ; n vaut 1, 2 ou 3 ; étant entendu que, lorsque s est différent de 1, les n peuvent être identiques ou différents ; et Raet Rb, identiques ou différents, représentent indépendamment les uns des autres, des groupements hydrocarbonés, saturés ou insaturés, linéaires ou ramifiés, présentant un enchainement linéaire de 6 à 18 atomes de carbone. De préférence, lorsque s et n sont identiques et valent 2, au moins I'un des groupes R représente un groupe alkyle en C1-C5, linéaire ou ramifié ; et lorsque s vaut 1 et n vaut 3, au moins l'un des groupes R lié au carbone en position beta des atomes d'oxygène des fonctions esters représente un atome d'hydrogène.The esters can for example be diesters of formula R a -C(O)-O-([C(R) 2 ] n -O) s -C(O)-R b , in which each R independently represents an atom hydrogen or a C1-C5 alkyl group, linear or branched, in particular a methyl, ethyl or propyl group, in particular methyl; s is 1, 2, 3, 4, 5 or 6; n is 1, 2 or 3; it being understood that, when s is different from 1, the n can be identical or different; and R a and R b , identical or different, represent independently of each other, hydrocarbon groups, saturated or unsaturated, linear or branched, having a linear sequence of 6 to 18 carbon atoms. Preferably, when s and n are identical and equal to 2, at least one of the groups R represents a linear or branched C1-C5 alkyl group; and when s is 1 and n is 3, at least one of the R groups linked to the carbon in the beta position of the oxygen atoms of the ester functions represents a hydrogen atom.
Les esters synthétiques issus de la réaction entre un polyalcool et un acide organique sont par exemple le Midel 7131 de la société M&I Materials ou encore les esters de la gamme Nycodiel de la société Nyco.Synthetic esters resulting from the reaction between a polyalcohol and an organic acid are, for example, Midel 7131 from the company M&I Materials or the esters from the Nycodiel range from the company Nyco.
Parmi les esters naturels et les huiles végétales, on peut citer, de manière non limitative, les produits issus de graines huileuses ou d’autres sources d’origine naturelle. On peut citer à titre d’exemple et de manière non limitative le FR3™ ou encore l’Envirotemp™ commercialisés par la société Cargill ou encore le Midel eN 1215 commercialisé par la société M&I Materials.Among natural esters and vegetable oils, we can cite, without limitation, products derived from oily seeds or other sources of natural origin. We can cite by way of example and in a non-limiting manner the FR3™ or the Envirotemp™ marketed by the company Cargill or the Midel eN 1215 marketed by the company M&I Materials.
On peut également utiliser un polyalkylène glycol (PAG), notamment obtenu par polymérisation ou copolymérisation d'oxydes d'alkylène comprenant de 2 à 8 atomes de carbone, en particulier de 2 à 4 atomes de carbone.It is also possible to use a polyalkylene glycol (PAG), in particular obtained by polymerization or copolymerization of alkylene oxides comprising from 2 to 8 carbon atoms, in particular from 2 to 4 carbon atoms.
La composition de transfert de chaleur selon l’invention peut comprendre une huile ou plusieurs, par exemple deux, ou trois, ou quatre ou cinq huiles.The heat transfer composition according to the invention may comprise one oil or more, for example two, or three, or four or five oils.
Un fluide diélectrique préféré est un ester de polyol fabriqué à partir du pentaérythritol.A preferred dielectric fluid is a polyol ester made from pentaerythritol.
Un autre fluide diélectrique préféré est une poly (apha)oléfine (PAO) comprenant majoritairement (c’est-à-dire à plus de 50 % en poids) des isoparaffines comprenant de 4 à 32 atomes de carbone. Ce fluide appartient au groupe IV de la classification API.Another preferred dielectric fluid is a poly (apha) olefin (PAO) comprising mainly (i.e. more than 50% by weight) isoparaffins comprising from 4 to 32 carbon atoms. This fluid belongs to group IV of the API classification.
De préférence, la composition de transfert de chaleur selon l’invention comprend un seul fluide diélectrique.Preferably, the heat transfer composition according to the invention comprises a single dielectric fluid.
Le fluide diélectrique peut notamment avoir une viscosité de 1 à 60 cP à 20°C selon la norme ISO3104.The dielectric fluid may in particular have a viscosity of 1 to 60 cP at 20°C according to the ISO3104 standard.
Le fluide diélectrique peut notamment avoir une température d’ébullition supérieure à 30°C, telle que mesurée par ébulliométrie.The dielectric fluid may in particular have a boiling temperature greater than 30°C, as measured by ebulliometry.
Le fluide diélectrique peut être présent dans la composition à une teneur de plus de 0 % à 80 %, de préférence plus de 0 à 65 %, de préférence encore de 10 à 45 % en poids par rapport au poids total de la composition de transfert de chaleur.The dielectric fluid may be present in the composition at a content of more than 0% to 80%, preferably more than 0 to 65%, more preferably 10 to 45% by weight relative to the total weight of the transfer composition. heat.
Par exemple, cette teneur peut être de plus de 0 à 5 % ; ou de 5 à 10 % ; ou de 10 à 15 % ; ou de 15 à 20 % ; ou de 20 à 25 % ; ou de 25 à 30 % ; ou de 30 à 35 % ; ou de 35 à 40 % ; ou de 40 à 45 % ; ou de 45 à 50 % ; ou de 50 à 55 % ; ou de 55 à 60 % ; ou de 60 à 65 % ; ou de 65 à 70 % ; ou de 70 à 75 % ; ou de 75 à 80 %, en poids par rapport au poids total de la composition de transfert de chaleur.For example, this content can be more than 0 to 5%; or 5 to 10%; or 10 to 15%; or 15 to 20%; or 20 to 25%; or 25 to 30%; or 30 to 35%; or 35 to 40%; or 40 to 45%; or 45 to 50%; or 50 to 55%; or 55 to 60%; or 60 to 65%; or 65 to 70%; or 70 to 75%; or 75 to 80%, by weight relative to the total weight of the heat transfer composition.
Le fluide frigorigène peut être présent dans la composition à une teneur de 20 à moins de 100 %, de préférence de 35 à moins de 100 %, de préférence encore de 55 à 90 % en poids par rapport au poids total de la composition de transfert de chaleur.The refrigerant may be present in the composition at a content of 20 to less than 100%, preferably 35 to less than 100%, more preferably 55 to 90% by weight relative to the total weight of the transfer composition. heat.
Par exemple, cette teneur peut être de de 20 à 25 % ; ou de 25 à 30 % ; ou de 30 à 35 % ; ou de 35 à 40 % ; 40 à 45 % ; ou de 45 à 50 % ; ou de 50 à 55 % ; ou de 55 à 60 % ; ou de 60 à 65 % ; ou de 65 à 70 % ; ou de 70 à 75 % ; ou de 75 à 80 % ; ou de 80 à 85 % ; ou de 85 à 90 % ; ou de 90 à 95 % ; ou de 95 à moins de 100 %, en poids par rapport au poids total de la composition de transfert de chaleur.For example, this content can be 20 to 25%; or 25 to 30%; or 30 to 35%; or 35 to 40%; 40 to 45%; or 45 to 50%; or 50 to 55%; or 55 to 60%; or 60 to 65%; or 65 to 70%; or 70 to 75%; or 75 to 80%; or 80 to 85%; or 85 to 90%; or 90 to 95%; or from 95 to less than 100%, by weight based on the total weight of the heat transfer composition.
Dans certains modes de réalisation, la composition de transfert de chaleur selon l’invention comprend un ester de polyol fabriqué à partir du pentaérythritol et au moins un hydrocarbure fluoré ou fluorochloré, tel que par exemple, de manière non limitative un hydrofluoropropane, un hydrofluoropropène, un hydrochlorofluoropropane, un hydrochlorofluoropropène, ainsi que leurs mélanges en toutes proportions.In certain embodiments, the heat transfer composition according to the invention comprises a polyol ester made from pentaerythritol and at least one fluorinated or fluorochlorinated hydrocarbon, such as for example, without limitation, a hydrofluoropropane, a hydrofluoropropene, a hydrochlorofluoropropane, a hydrochlorofluoropropene, as well as their mixtures in all proportions.
Dans d’autres modes de réalisation, la composition de transfert de chaleur selon l’invention comprend une poly (alpha)oléfine (PAO) et au moins un hydrocarbure fluoré ou fluorochloré, tel que par exemple, de manière non limitative un hydrofluoropropane, un hydrofluoropropène, un hydrochlorofluoropropane, un hydrochlorofluoropropène, ainsi que leurs mélanges en toutes proportions.In other embodiments, the heat transfer composition according to the invention comprises a poly (alpha) olefin (PAO) and at least one fluorinated or fluorochlorinated hydrocarbon, such as for example, without limitation, a hydrofluoropropane, a hydrofluoropropene, a hydrochlorofluoropropane, a hydrochlorofluoropropene, as well as their mixtures in all proportions.
De préférence, la composition de transfert de chaleur selon l’invention comprend du HCFO-1233zd (de préférence sous forme E) et un ester de polyol fabriqué à partir du pentaérythritol. Encore plus préférentiellement, la composition de transfert de chaleur selon l’invention consiste essentiellement, voire consiste, en du HCFO-1233zd (de préférence sous forme E) et un ester de polyol fabriqué à partir du pentaérythritol.Preferably, the heat transfer composition according to the invention comprises HCFO-1233zd (preferably in form E) and a polyol ester made from pentaerythritol. Even more preferably, the heat transfer composition according to the invention consists essentially, or even consists, of HCFO-1233zd (preferably in form E) and a polyol ester made from pentaerythritol.
De préférence, la composition de transfert de chaleur selon l’invention comprend du HCFO-1233zd (de préférence sous forme E) et une poly (apha)oléfine (PAO). Encore plus préférentiellement, la composition de transfert de chaleur selon l’invention consiste essentiellement, voire consiste, en du HCFO-1233zd (de préférence sous forme E) et une poly (alpha)oléfine (PAO). Elle peut également consister essentiellement, ou consister, en du HCFO-1233zd sous forme Z, du HFC-245eb et une PAO. Elle peut également consister essentiellement, ou consister, en du HFO-1336mzz sous forme Z et une PAO. Elle peut également consister essentiellement, ou consister, en du HFO-1336mzz sous forme Z, du HCO-1130 sous forme E et une PAO.Preferably, the heat transfer composition according to the invention comprises HCFO-1233zd (preferably in E form) and a poly (apha) olefin (PAO). Even more preferably, the heat transfer composition according to the invention consists essentially, or even consists, of HCFO-1233zd (preferably in form E) and a poly (alpha) olefin (PAO). It may also consist primarily, or consist, of HCFO-1233zd in Z form, HFC-245eb and PAO. It may also consist essentially, or consist, of HFO-1336mzz in Z form and a PAO. It may also consist essentially, or consist, of HFO-1336mzz in Z form, HCO-1130 in E form and a PAO.
La composition utilisable dans le cadre de la présente invention peut en outre comprendre un ou plusieurs additifs et/ou charges, par exemple choisis parmi, de manière non limitative, les antioxydants, les passivateurs, les abaisseurs de point d’écoulement, les inhibiteurs de décomposition, les parfums et arômes, les colorants, les conservateurs, et leurs mélanges. La présence d’un inhibiteur de décomposition est particulièrement préférée.The composition usable in the context of the present invention may further comprise one or more additives and/or fillers, for example chosen from, without limitation, antioxidants, passivators, pour point depressants, inhibitors of decomposition, perfumes and flavorings, colorings, preservatives, and their mixtures. The presence of a decomposition inhibitor is particularly preferred.
Parmi les antioxydants qui peuvent être avantageusement utilisés dans la composition, on peut citer, à titre d’exemples non limitatifs, les antioxydants phénoliques, tels que par exemple le dibutylhydroxytoluène, le butylhydroxyanisole, les tocophérols, ainsi que les acétates de ces anti-oxydants phénoliques ; les antioxydants de type amine, tels que par exemple la phényl-α-naphtylamine, de type diamine, par exemple la N,N’-di-(2-naphtyl)-para-phénylènediamine, l’acide ascorbique et ses sels, les esters de l’acide ascorbique, seuls ou en mélanges de deux ou plusieurs d’entre eux ou avec d’autres composants, comme par exemple les extraits de thé vert, les extraits de café.Among the antioxidants which can be advantageously used in the composition, mention may be made, by way of non-limiting examples, of phenolic antioxidants, such as for example dibutylhydroxytoluene, butylhydroxyanisole, tocopherols, as well as the acetates of these antioxidants. phenolics; amine type antioxidants, such as for example phenyl-α-naphthylamine, of the diamine type, for example N,N'-di-(2-naphthyl)-para-phenylenediamine, ascorbic acid and its salts, ascorbic acid esters, alone or in mixtures of two or more of them or with other components, such as for example green tea extracts, coffee extracts.
Un antioxydant particulièrement adapté est celui disponible dans le commerce auprès de la société Brenntag sous la dénomination commerciale Ionol®.A particularly suitable antioxidant is that available commercially from the company Brenntag under the trade name Ionol® .
Les passivateurs utilisables dans le cadre de la présente invention sont avantageusement choisis parmi les dérivés du triazole, les benzimidazoles, les imidazoles, le thiazole, le benzothiazole. À titre d’exemple et de manière non limitative, le dioctylaminométhyl-2,3-benzotriazole et le 2-dodécyldithio-imidazole peuvent être mentionnés.The passivators which can be used in the context of the present invention are advantageously chosen from triazole derivatives, benzimidazoles, imidazoles, thiazole and benzothiazole. By way of example and in a non-limiting manner, dioctylaminomethyl-2,3-benzotriazole and 2-dodecyldithioimidazole may be mentioned.
Parmi les abaisseurs de point d’écoulement qui peuvent être présents, on peut citer, à titres d’exemples non limitatifs, les esters d’acides gras de sucrose, les polymères acryliques tels que le poly(méthacrylate d’alkyle) ou encore le poly(acrylate d’alkyle).Among the pour point depressants which may be present, mention may be made, by way of non-limiting examples, of sucrose fatty acid esters, acrylic polymers such as poly(alkyl methacrylate) or even poly(alkyl acrylate).
Les polymères acryliques préférés sont ceux dont le poids moléculaire est compris entre 50000 g.mol-1et 500000 g.mol-1. Des exemples de ces polymères acryliques incluent des polymères pouvant contenir des groupes alkyles linéaires comprenant de 1 à 20 atomes de carbone.The preferred acrylic polymers are those whose molecular weight is between 50,000 g.mol -1 and 500,000 g.mol -1 . Examples of these acrylic polymers include polymers which may contain linear alkyl groups comprising from 1 to 20 carbon atoms.
Parmi ceux-ci, et toujours à titre d’exemples non limitatifs, on peut citer le poly(acrylate de méthyle), le poly(méthacrylate de méthyle), le poly(acrylate d’heptyle), le poly(méthacrylate d’heptyle), le poly(acrylate de nonyle), le poly(méthacrylate de nonyle), le poly(acrylate de undécyle), le poly(méthacrylate de undécyle), le poly(acrylate de tridécyle), le poly(méthacrylate de tridécyle), le poly(acrylate de pentadécyle), le poly(méthacrylate de pentadécyle), le poly(acrylate d’heptadécyle), et le poly(méthacrylate d’heptadécyle).Among these, and still by way of non-limiting examples, mention may be made of poly(methyl acrylate), poly(methyl methacrylate), poly(heptyl acrylate), poly(heptyl methacrylate ), poly(nonyl acrylate), poly(nonyl methacrylate), poly(undecyl acrylate), poly(undecyl methacrylate), poly(tridecyl acrylate), poly(tridecyl methacrylate), poly(pentadecyl acrylate), poly(pentadecyl methacrylate), poly(heptadecyl acrylate), and poly(heptadecyl methacrylate).
Un exemple d’un tel abaisseur de point d’écoulement est disponible dans le commerce auprès de la société Sanyo Chemical Industries, Ltd, sous la dénomination commerciale Aclube.An example of such a pour point depressant is commercially available from Sanyo Chemical Industries, Ltd, under the trade name Aclube.
Selon un aspect tout particulièrement préféré, un inhibiteur de décomposition est présent en tant qu’additif. L’inhibiteur de décomposition peut en particulier être choisi parmi les dérivés carbodi-imides tels que le diphényle carbodi-imide, le di-tolylcarbodi-imide, le bis(isopropylphényl)carbodi-imide, le bis(butylphényl)carbodi-imide ; mais aussi parmi les phénylglycidyl éthers, ou esters, les alkylglycidyl éthers, ou esters, le carboxylate de 3,4-époxycyclohexylméthyle-(3,4-époxycyclohexane), les composés de la famille des anthraquinones, tels que par exemple la β-méthylanthraquinone commercialisée sous le nom «BMAQ», les dérivés époxydés tels que les vinylcyclohexène diépoxydes, le carboxylate de 3,4-époxy-6-méthylcyclohexylméthyle-(3,4-époxy-6-méthylhexane), les résines époxy type phénol novolak, les diglycidyl éther époxy de bisphénol A, tels que la DGEBA ou la CEL 2021P, disponibles notamment auprès de la société Whyte Chemicals.In a particularly preferred aspect, a decomposition inhibitor is present as an additive. The decomposition inhibitor may in particular be chosen from carbodiimide derivatives such as diphenyl carbodiimide, di-tolylcarbodiimide, bis(isopropylphenyl)carbodiimide, bis(butylphenyl)carbodiimide; but also among phenylglycidyl ethers, or esters, alkylglycidyl ethers, or esters, 3,4-epoxycyclohexylmethyl-(3,4-epoxycyclohexane) carboxylate, compounds of the anthraquinone family, such as for example β-methylanthraquinone marketed under the name “ BMAQ ”, epoxidized derivatives such as vinylcyclohexene diepoxides, 3,4-epoxy-6-methylcyclohexylmethyl-(3,4-epoxy-6-methylhexane) carboxylate, phenol novolak type epoxy resins, diglycidyl ether epoxy of bisphenol A, such as DGEBA or CEL 2021P, available in particular from the company Whyte Chemicals.
La quantité totale en additifs de préférence n’excède pas 5 % en poids, en particulier 4 %, en plus particulier 3 % et tout particulièrement 2 % en poids voire 1 % en poids de la composition de transfert de chaleur.The total quantity of additives preferably does not exceed 5% by weight, in particular 4%, more particularly 3% and very particularly 2% by weight or even 1% by weight of the heat transfer composition.
La composition selon l’invention peut être préparée selon tout moyen bien connu de l’homme du métier, par exemple par simple mélange des divers composants de la composition selon l’invention.The composition according to the invention can be prepared by any means well known to those skilled in the art, for example by simply mixing the various components of the composition according to the invention.
Dans certains modes de réalisation, la composition de transfert de chaleur contient des impuretés. Lorsqu’elles sont présentes, elles peuvent représenter moins de 1 %, de préférence moins de 0,5 %, de préférence moins de 0,1 %, de préférence moins de 0,05 % et de préférence moins de 0,01 % (en poids) par rapport à la composition de transfert de chaleur.In some embodiments, the heat transfer composition contains impurities. When present, they may represent less than 1%, preferably less than 0.5%, preferably less than 0.1%, preferably less than 0.05% and preferably less than 0.01% ( by weight) relative to the heat transfer composition.
Le choix des différents composants n’est pas limitatif dès lors que la composition de transfert de chaleur selon l’invention présente les propriétés (conductivité thermique, viscosité, résistivité, tension de claquage, …) requises pour l’application visée. De préférence une résistivité volumique supérieure ou égale à 106Ω.cm à 25°C, et de préférence supérieure ou égale à 107Ω.cm ou à 108Ω.cm. La résistivité d'un matériau, représente sa capacité à s'opposer à la circulation du courant électrique. En d’autres termes, la résistivité volumique est une indication des propriétés diélectriques de la composition. La résistivité volumique est mesurée selon la norme IEC 60247.The choice of the different components is not limiting as long as the heat transfer composition according to the invention has the properties (thermal conductivity, viscosity, resistivity, breakdown voltage, etc.) required for the intended application. Preferably a volume resistivity greater than or equal to 10 6 Ω.cm at 25°C, and preferably greater than or equal to 10 7 Ω.cm or 10 8 Ω.cm. The resistivity of a material represents its ability to oppose the flow of electric current. In other words, volume resistivity is an indication of the dielectric properties of the composition. Volume resistivity is measured according to the IEC 60247 standard.
Par exemple, cette résistivité volumique peut être de 106à 5x106Ω.cm ; ou de 5x106à 107Ω.cm ; ou de 107à 5x107Ω.cm ; ou de 5x107à 108Ω.cm ; ou de 108à 5x108Ω.cm ; ou de 5x108à 109Ω.cm ; ou de plus de 109Ω.cm.For example, this volume resistivity can be from 10 6 to 5x10 6 Ω.cm; or from 5x10 6 to 10 7 Ω.cm; or from 10 7 to 5x10 7 Ω.cm; or from 5x10 7 to 10 8 Ω.cm; or from 10 8 to 5x10 8 Ω.cm; or from 5x10 8 to 10 9 Ω.cm; or more than 10 9 Ω.cm.
De plus, la composition de transfert de chaleur selon l’invention présente de préférence une tension de claquage à 20°C supérieure ou égale à 20 kV, de préférence supérieure ou égale à 20 kV, de préférence supérieure ou égale à 30 kV, de préférence supérieure ou égale à 50 kV, et encore de préférence supérieure ou égale à 100 kV. Par «tension de claquage» on entend la tension électrique minimale qui rend conductrice une portion d'un isolant. Ainsi, ce paramètre est également une indication des propriétés diélectriques de la composition. La tension de claquage est mesurée selon la norme IEC 60156.In addition, the heat transfer composition according to the invention preferably has a breakdown voltage at 20°C greater than or equal to 20 kV, preferably greater than or equal to 20 kV, preferably greater than or equal to 30 kV, of preferably greater than or equal to 50 kV, and more preferably greater than or equal to 100 kV. By “ breakdown voltage ” we mean the minimum electrical voltage which makes a portion of an insulator conductive. Thus, this parameter is also an indication of the dielectric properties of the composition. The breakdown voltage is measured according to the IEC 60156 standard.
Par exemple, la tension de claquage à 20°C de la composition selon l’invention peut être de 25 à 30 kV ; ou de 30 à 40 kV ; ou de 40 à 50 kV ; ou de 50 à 60 kV ; ou de 60 à 70 kV ; ou de 70 à 80 kV ; ou de 80 à 90 kV ; ou de 90 à 100 kV ; ou de 100 à 110 kV ; ou de 110 à 120 kV ; ou de 120 à 130 kV ; ou de 130 à 140 kV ; ou de 140 à 150 kV.For example, the breakdown voltage at 20°C of the composition according to the invention can be 25 to 30 kV; or 30 to 40 kV; or 40 to 50 kV; or 50 to 60 kV; or 60 to 70 kV; or 70 to 80 kV; or 80 to 90 kV; or 90 to 100 kV; or 100 to 110 kV; or 110 to 120 kV; or 120 to 130 kV; or 130 to 140 kV; or 140 to 150 kV.
La composition de transfert de chaleur selon l’invention peut également présenter une température de saturation liquide de 20 à 80°C, et de préférence de 30 à 70°C à une pression de 1 bar. Par exemple, cette température peut être de 20 à 25°C ; ou de 25 à 30°C ; ou de 30 à 35°C ; ou de 35 à 40°C ; ou de 40 à 45°C ; ou de 45 à 50°C ; ou de 50 à 55°C ; ou de 55 à 60°C ; ou de 60 à 65°C ; ou de 65 à 70°C ; ou de 70 à 75°C ; ou de 75 à 80°C.The heat transfer composition according to the invention can also have a liquid saturation temperature of 20 to 80°C, and preferably of 30 to 70°C at a pressure of 1 bar. For example, this temperature can be 20 to 25°C; or 25 to 30°C; or 30 to 35°C; or 35 to 40°C; or 40 to 45°C; or 45 to 50°C; or from 50 to 55°C; or from 55 to 60°C; or from 60 to 65°C; or from 65 to 70°C; or 70 to 75°C; or 75 to 80°C.
La composition de transfert de chaleur selon l’invention peut notamment avoir une viscosité de 0,1 à 20 cP à 20°C suivant la norme ISO 3104.The heat transfer composition according to the invention may in particular have a viscosity of 0.1 to 20 cP at 20°C according to the ISO 3104 standard.
La composition de transfert de chaleur selon l’invention est de préférence peu inflammable (c’est-à-dire présentant un point éclair élevé, par exemple supérieur à 150°C, ou à 200°C, ou à 250°C, ou à 300°C, selon les normes ISO 3679 et ISO 3680) ou encore de préférence non-inflammable.The heat transfer composition according to the invention is preferably not very flammable (that is to say having a high flash point, for example greater than 150°C, or 200°C, or 250°C, or at 300°C, according to standards ISO 3679 and ISO 3680) or preferably non-flammable.
Utilisation de la composition de transfert de chaleurUse of heat transfer composition
En faisant référence à la
La batterie peut comprendre un ensemble de cellules de stockage d’énergie (ou accumulateurs), qui peuvent être regroupées en un seul ou plusieurs modules. Chaque module peut contenir une pluralité de cellules disposées dans une enceinte hermétique. Chaque enceinte de module peut être configurée pour maintenir les cellules de façon fixe.The battery may include a set of energy storage cells (or accumulators), which may be grouped into a single or several modules. Each module can contain a plurality of cells arranged in a hermetic enclosure. Each module enclosure can be configured to hold cells in a fixed manner.
La batterie peut comprendre des modules identiques ou différents. Les modules peuvent être assemblés entre eux mécaniquement et/ou connectés électriquement, pour former la batterie. Les modules peuvent être électriquement connectés en série, ou en parallèle.The battery may include identical or different modules. The modules can be assembled together mechanically and/or connected electrically to form the battery. The modules can be electrically connected in series, or in parallel.
Chaque enceinte peut par exemple comprendre une portion supérieure et une portion inférieure reliées entre elles, par exemple par soudage, collage ou vissage.Each enclosure can for example comprise an upper portion and a lower portion connected together, for example by welding, gluing or screwing.
Les cellules peuvent être par exemple de forme cylindrique. Chaque module peut comprendre de 2 à 200 cellules, de préférence de 4 à 100 cellules, de préférence encore de 6 à 50 cellules. Les cellules peuvent être par exemple disposées en N rangées de M cellules dans chaque module. N peut valoir par exemple de 1 à 10, par exemple peut valoir 2. M peut valoir par exemple de 1 à 60, et par exemple peut être un multiple de 3 (à savoir 3, 6, 12, 18, 30…). Dans certains modes de réalisation, les cellules peuvent être rangées selon une disposition tridimensionnelle dans chaque module, avec un empilement de P couches de NxM cellules. Le nombre de couches P peut alors valoir par exemple de 2 à 5. Alternativement, une seule couche est présente.The cells can for example be cylindrical in shape. Each module can comprise from 2 to 200 cells, preferably from 4 to 100 cells, more preferably from 6 to 50 cells. The cells can for example be arranged in N rows of M cells in each module. N can be worth for example from 1 to 10, for example can be worth 2. M can be worth for example from 1 to 60, and for example can be a multiple of 3 (namely 3, 6, 12, 18, 30…). In certain embodiments, the cells can be arranged in a three-dimensional arrangement in each module, with a stack of P layers of NxM cells. The number of layers P can then be for example from 2 to 5. Alternatively, only one layer is present.
Les cellules peuvent être par exemple des cellules rechargeables nickel-cadmium (NiCd), nickel hydrure de métal (Ni-M-H) ou lithium-ion (Li-ion).The cells can be, for example, nickel-cadmium (NiCd), nickel metal hydride (Ni-M-H) or lithium-ion (Li-ion) rechargeable cells.
Chaque enceinte peut être par exemple fabriquée en matière plastique, notamment en polystyrène, polychlorure de vinyle, polycarbonate, polyéthylène, polypropylène, polymère acrylique et notamment polyméthacrylate de méthyle, résine phénolique… Alternativement, elle peut être fabriquée en matière métallique, par exemple en aluminium.Each enclosure can for example be made of plastic material, in particular polystyrene, polyvinyl chloride, polycarbonate, polyethylene, polypropylene, acrylic polymer and in particular polymethyl methacrylate, phenolic resin, etc. Alternatively, it can be made of metallic material, for example aluminum .
La composition de transfert de chaleur est utilisée pour refroidir une batterie. Ce refroidissement est effectué en plaçant la composition de transfert de chaleur en contact direct avec des cellules de stockage d’énergie de la batterie, la composition de transfert de chaleur changeant au moins partiellement d’état (subissant une évaporation) au contact des cellules. Autrement dit, les cellules de stockage d’énergie sont immergées dans la composition de transfert de chaleur.The heat transfer composition is used to cool a battery. This cooling is accomplished by placing the heat transfer composition in direct contact with energy storage cells of the battery, with the heat transfer composition at least partially changing state (undergoing evaporation) upon contact with the cells. That is, the energy storage cells are immersed in the heat transfer composition.
Par «immergées», on entend que les cellules sont en contact avec la composition de transfert de chaleur. Plus particulièrement, les surfaces extérieures des cellules sont en contact avec la composition de transfert de chaleur. De préférence, elles sont en contact avec la composition de transfert de chaleur essentiellement sous forme liquide.By “ immersed ” we mean that the cells are in contact with the heat transfer composition. More particularly, the exterior surfaces of the cells are in contact with the heat transfer composition. Preferably, they are in contact with the heat transfer composition essentially in liquid form.
Les cellules peuvent ainsi être disposées dans un bain de composition de transfert de chaleur. La composition de transfert de chaleur peut occuper la totalité de l’espace interne du module, entre les cellules et la paroi de l’enceinte, ou de préférence un ciel gazeux peut être prévu. De préférence, la totalité de la surface des cellules dans l’enceinte est en contact avec la composition sous forme liquide.The cells can thus be placed in a bath of heat transfer composition. The heat transfer composition can occupy the entire internal space of the module, between the cells and the wall of the enclosure, or preferably a gaseous sky can be provided. Preferably, the entire surface of the cells in the enclosure is in contact with the composition in liquid form.
Alternativement, la surface des cellules peut être recouverte d’un film liquide obtenu grâce à des moyens adaptés (arrosage, projection, jet…) et/ou par traitement spécifique de la surface des cellules.Alternatively, the surface of the cells can be covered with a liquid film obtained using suitable means (watering, projection, jet, etc.) and/or by specific treatment of the surface of the cells.
Par exemple, la composition de transfert de chaleur peut être aspergée sur les cellules par des buses monodirectionnelles ou multidirectionnelles. Elles peuvent par exemple être disposées entre les cellules de sorte à projeter la composition de transfert de chaleur sur des faces latérales des cellules. Alternativement, elles sont placées au-dessus des cellules à projeter la composition de transfert de chaleur sur des faces supérieures des cellules. La composition peut être projetée sous la forme d’un jet, ou ruisseler, ou être sous forme d’une brumisation. La composition peut être récupérée dans un réservoir et recirculer grâce à une pompe. Un échangeur de chaleur et/ou un moyen de chauffage (par exemple résistance) peuvent être disposés dans le réservoir, ou en amont ou en aval de la pompe, pour permettre d’apporter ou d’ôter de la chaleur à la composition. Dans cette variante, la mise en contact de la composition liquide avec la surface des cellules peut être effectuée uniquement lorsqu’il y a un besoin de régulation de la température de la batterie. Le reste du temps, et notamment lorsque la batterie n’est pas en fonctionnement, la surface des cellules peut ne pas être en contact avec la composition de transfert de chaleur.For example, the heat transfer composition may be sprayed onto the cells by monodirectional or multidirectional nozzles. They can for example be arranged between the cells so as to project the heat transfer composition onto the side faces of the cells. Alternatively, they are placed above the cells to project the heat transfer composition onto the upper faces of the cells. The composition can be projected in the form of a jet, or streamed, or in the form of a mist. The composition can be recovered in a tank and recirculated using a pump. A heat exchanger and/or a heating means (for example resistance) can be placed in the tank, or upstream or downstream of the pump, to allow heat to be supplied or removed from the composition. In this variant, bringing the liquid composition into contact with the surface of the cells can be carried out only when there is a need to regulate the temperature of the battery. The rest of the time, and in particular when the battery is not in operation, the surface of the cells may not be in contact with the heat transfer composition.
Optionnellement, la surface des cellules peut être revêtue d’un film hydrophile pour permettre de distribuer une couche de liquide de composition de transfert de chaleur sur la surface des cellules. Par exemple, un film de SiO2nanostructuré peut être employé. Alternativement, une structure filamentaire ou fibreuse (comprenant une ou des mèches, ou un textile tissé ou non-tissé), ou encore une poudre métallique agglomérée, peut être disposée à la surface des cellules, pour permettre de distribuer une couche de liquide de composition de transfert de chaleur sur la surface des cellules par capillarité.Optionally, the surface of the cells can be coated with a hydrophilic film to enable a layer of heat transfer composition liquid to be distributed onto the surface of the cells. For example, a nanostructured SiO 2 film can be used. Alternatively, a filamentary or fibrous structure (comprising one or more wicks, or a woven or non-woven textile), or even an agglomerated metal powder, can be placed on the surface of the cells, to enable a layer of composition liquid to be distributed. heat transfer to the surface of cells by capillarity.
La composition de transfert de chaleur est totalement ou partiellement vaporisée au contact des cellules (afin de les refroidir).The heat transfer composition is totally or partially vaporized in contact with the cells (in order to cool them).
De préférence, le changement d’état est partiel : le fluide diélectrique reste essentiellement à l’état liquide, tandis que le fluide frigorigène subit un changement d’état total ou partiel.Preferably, the change of state is partial: the dielectric fluid remains essentially in the liquid state, while the refrigerant undergoes a total or partial change of state.
Cela permet de tirer au mieux profit des propriétés thermiques de la composition de transfert de chaleur. En effet, le refroidissement par contact direct des cellules de la batterie avec la composition de transfert de chaleur est utile en cas de charge rapide de la batterie, qui implique le réchauffement rapide de celle-ci. Il permet le maintien de la température de manière homogène dans sa gamme de fonctionnement optimale.This makes it possible to take full advantage of the thermal properties of the heat transfer composition. Indeed, cooling by direct contact of the battery cells with the heat transfer composition is useful in the event of rapid charging of the battery, which involves rapid heating of the latter. It allows the temperature to be maintained evenly within its optimal operating range.
La composition de transfert de chaleur est contenue dans un dispositif, adapté à permettre l’échange de chaleur de la composition avec les cellules de la batterie, et de préférence également avec une source secondaire.The heat transfer composition is contained in a device, adapted to enable heat exchange of the composition with the battery cells, and preferably also with a secondary source.
Ce dispositif, avec la batterie elle-même, constitue un ensemble de batterie selon l’invention.This device, with the battery itself, constitutes a battery assembly according to the invention.
La source secondaire peut être l’air ambiant, ou une composition de transfert de chaleur additionnelle. Lorsqu’il s’agit de l’air ambiant, un ou des ventilateurs peuvent être utilisés pour augmenter l’échange de chaleur avec celui-ci.The secondary source may be ambient air, or an additional heat transfer composition. When dealing with ambient air, a fan or fans can be used to increase the heat exchange with it.
La composition de transfert de chaleur peut être statique ou circulante.The heat transfer composition may be static or circulating.
Si elle est statique, le dispositif comporte la ou les enceintes contenant des cellules de la batterie, ainsi que la composition de transfert de chaleur en contact avec ces cellules. La composition de transfert de chaleur échange de la chaleur avec l’environnement ou une composition de transfert de chaleur additionnellevial’enceinte elle-même. La paroi interne et/ou la paroi externe de l’enceinte peut ainsi comporter des éléments de dissipation thermique tels que des ailettes ou une autre structure en relief pour faciliter les échanges de chaleur avec l’environnement ou la composition de transfert de chaleur additionnelle. Préférentiellement, la composition de transfert de chaleur peut échanger de la chaleur avec la composition de transfert de chaleur additionnelle,viaun échangeur de chaleur situé dans l’enceinte, ou directementviala paroi de l’enceinte, ouviades plaques ou canaux sur la paroi de l’enceinte.If it is static, the device includes the enclosure(s) containing battery cells, as well as the heat transfer composition in contact with these cells. The heat transfer composition exchanges heat with the environment or an additional heat transfer composition via the enclosure itself. The internal wall and/or the external wall of the enclosure may thus include heat dissipation elements such as fins or another raised structure to facilitate heat exchange with the environment or the additional heat transfer composition. Preferably, the heat transfer composition can exchange heat with the additional heat transfer composition, via a heat exchanger located in the enclosure, or directly via the wall of the enclosure, or via plates or channels on the wall of the enclosure.
Par exemple, un condenseur peut être ménagé dans une paroi supérieure de l’enceinte. Ainsi, la composition de transfert de chaleur qui subit une évaporation en refroidissant les cellules peut être condensée dans ce condenseur, pour revenir sous la forme liquide. Ce condenseur permet un échange de chaleur avec l’air ambiant ou avec une composition de transfert de chaleur additionnelle. Le condenseur peut comprendre des canaux ménagés dans la paroi supérieure de l’enceinte. Des stries, pointes ou autres reliefs peuvent aider la composition de transfert de chaleur condensée à ruisseler vers la partie inférieure de l’enceinte.For example, a condenser can be provided in an upper wall of the enclosure. Thus, the heat transfer composition which undergoes evaporation while cooling the cells can be condensed in this condenser, returning to liquid form. This condenser allows heat exchange with ambient air or with an additional heat transfer composition. The condenser may include channels provided in the upper wall of the enclosure. Ridges, spikes, or other reliefs can help the condensed heat transfer composition flow toward the bottom of the enclosure.
La pression dans l’enceinte peut varier en fonction de la température dans l’enceinte. La pression dans l’enceinte peut par exemple demeurer inférieure à 5 bar, ou inférieure à 4 bar, ou inférieure à 2 bar.The pressure in the enclosure may vary depending on the temperature in the enclosure. The pressure in the enclosure may, for example, remain less than 5 bar, or less than 4 bar, or less than 2 bar.
Lorsque la composition de transfert de chaleur est circulante, le dispositif comporte un circuit principal de transfert de chaleur, comme illustré sur la
Le débit de la composition de transfert de chaleur dans le circuit principal peut être de 0 à 100 L/min de préférence de 5 à 50 L/min.The flow rate of the heat transfer composition in the main circuit can be from 0 to 100 L/min, preferably from 5 to 50 L/min.
L’enceinte de chaque module peut être pourvue d’au moins une entrée de fluide et au moins une sortie de fluide, pour permettre à la composition de transfert de chaleur de traverser l’enceinte, les cellules étant immergées, de préférence en totalité, dans la composition de transfert de chaleur.The enclosure of each module may be provided with at least one fluid inlet and at least one fluid outlet, to allow the heat transfer composition to pass through the enclosure, the cells being immersed, preferably entirely, in the heat transfer composition.
Pour éviter les chocs thermiques, il peut être préféré que la température de la composition de transfert de chaleur, à l’entrée de l’enceinte, soit supérieure ou égale à 10°C, par exemple entre environ 20 et environ 30°C.To avoid thermal shock, it may be preferred that the temperature of the heat transfer composition, at the entrance to the enclosure, be greater than or equal to 10°C, for example between approximately 20 and approximately 30°C.
Pour assurer une meilleure homogénéité de la régulation thermique de la batterie, il peut être préféré que glissement de température (différence entre la température de la composition de transfert de chaleur en sortie de l’enceinte et la température de la composition de transfert de chaleur en entrée de l’enceinte) soit, en valeur absolue, inférieur ou égal à 10°C, de préférence à 5°C, de préférence encore à 2°C, de préférence encore à 1°C.To ensure better homogeneity of the thermal regulation of the battery, it may be preferred that temperature shift (difference between the temperature of the heat transfer composition leaving the enclosure and the temperature of the heat transfer composition in entrance to the enclosure) or, in absolute value, less than or equal to 10°C, preferably 5°C, more preferably 2°C, more preferably 1°C.
Les modules peuvent être fluidiquement connectés en série, ou en parallèle, vis-à-vis de la circulation de la composition de transfert de chaleur.The modules can be fluidly connected in series, or in parallel, with respect to the circulation of the heat transfer composition.
En faisant à nouveau référence à la
Des distributeurs et collecteurs peuvent être attachés ou intégrés aux enceintes, lorsque plusieurs entrées et/ou plusieurs sorties de fluide sont prévues dans chaque enceinte. Dans certains modes de réalisation, des portions de distributeurs et collecteurs peuvent être formées dans les enceintes elles-mêmes, de sorte à permettre la collecte et la distribution de la composition de transfert de chaleur d’un module à l’autre lorsque les enceintes respectives sont assemblées.Distributors and collectors can be attached to or integrated into the enclosures, when several fluid inlets and/or outlets are provided in each enclosure. In some embodiments, distributor and collector portions may be formed within the enclosures themselves, so as to enable collection and distribution of the heat transfer composition from one module to another when the respective enclosures are assembled.
Lorsque la composition de transfert de chaleur est utilisée pour refroidir la batterie, elle est totalement ou de préférence partiellement vaporisée au passage de la ou des enceintes.When the heat transfer composition is used to cool the battery, it is completely or preferably partially vaporized as it passes through the enclosure(s).
De préférence, le changement d’état est effectué entre une composition totalement liquide et une composition biphasique liquide – vapeur lors du passage par la batterie, puis à nouveau vers une composition totalement liquide (au sein de l’échangeur de chaleur 408, 408’) avant de revenir vers la batterie.Preferably, the change of state is carried out between a completely liquid composition and a two-phase liquid - vapor composition when passing through the battery, then again towards a completely liquid composition (within the heat exchanger 408, 408' ) before returning to the battery.
Le transport de la composition de transfert de chaleur dans le circuit principal peut être assuré par une ou plusieurs pompes 406. De préférence, le circuit principal ne comprend pas de compresseur : autrement dit, le circuit de transfert de chaleur n’est pas un circuit de compression de vapeur.The transport of the heat transfer composition in the main circuit can be ensured by one or more pumps 406. Preferably, the main circuit does not include a compressor: in other words, the heat transfer circuit is not a circuit vapor compression.
L’échangeur de chaleur 408 peut être en particulier un radiateur assurant un échange de chaleur avec l’air ambiant.The heat exchanger 408 may in particular be a radiator ensuring heat exchange with the ambient air.
Alternativement, l’échangeur de chaleur 408’ couple le circuit principal avec un circuit secondaire dans lequel circule une composition de transfert de chaleur additionnelle, qui elle-même échange de la chaleur avec une autre source, par exemple avec l’air ambiant.Alternatively, the heat exchanger 408' couples the main circuit with a secondary circuit in which an additional heat transfer composition circulates, which itself exchanges heat with another source, for example with the ambient air.
La composition de transfert de chaleur additionnelle peut être identique à ou différente de la composition de transfert de chaleur. Par exemple, il peut s’agir d’un fluide frigorigène tel que décrit ci-dessus, non mélangé avec un fluide diélectrique. Par exemple, la composition peut comprendre du HFO-1234yf, associé le cas échéant à un ou des lubrifiants et autres additifs. Alternativement, il peut s’agir d’un mélange d’eau et de glycol par exemple.The additional heat transfer composition may be the same as or different from the heat transfer composition. For example, it may be a refrigerant as described above, not mixed with a dielectric fluid. For example, the composition may comprise HFO-1234yf, associated where appropriate with one or more lubricants and other additives. Alternatively, it can be a mixture of water and glycol for example.
Ce circuit secondaire peut être un circuit de réfrigération, comprenant un compresseur, un détendeur, un évaporateur et un condenseur ; ou il peut s’agir d’un simple circuit caloporteur dépourvu de compresseur.This secondary circuit can be a refrigeration circuit, comprising a compressor, an expander, an evaporator and a condenser; or it can be a simple heat transfer circuit without a compressor.
Une vanne de détente (par exemple une vanne de détente électronique) peut être prévue en amont de l’échangeur de chaleur 408’ dans ce circuit secondaire.An expansion valve (for example an electronic expansion valve) can be provided upstream of the heat exchanger 408' in this secondary circuit.
Une pompe peut être prévue dans ce circuit secondaire pour faire circuler la composition de transfert de chaleur additionnelle.A pump can be provided in this secondary circuit to circulate the additional heat transfer composition.
La composition de transfert de chaleur additionnelle peut optionnellement changer d’état, en totalité ou partiellement, à la traversée de l’échangeur de chaleur 408’. Ainsi, si la composition de transfert de chaleur est refroidie dans l’échangeur de chaleur 408’, la composition de transfert de chaleur additionnelle est corrélativement réchauffée et peut s’évaporer en totalité ou en partie (par exemple d’un état totalement liquide à un état biphasique liquide – vapeur). Inversement, si la composition de transfert de chaleur est réchauffée dans l’échangeur de chaleur 408’, la composition de transfert de chaleur additionnelle est corrélativement refroidie et peut se condenser en totalité ou en partie (par exemple d’un état biphasique liquide – vapeur à un état totalement liquide).The additional heat transfer composition can optionally change state, in whole or in part, when passing through the heat exchanger 408'. Thus, if the heat transfer composition is cooled in the heat exchanger 408', the additional heat transfer composition is correspondingly heated and can evaporate in whole or in part (for example from a completely liquid state to a biphasic liquid – vapor state). Conversely, if the heat transfer composition is reheated in the heat exchanger 408', the additional heat transfer composition is correspondingly cooled and may condense in whole or in part (e.g. from a two-phase liquid-vapor state). to a completely liquid state).
Optionnellement, le circuit secondaire peut être réversible (c’est-à-dire qu’il peut refroidir ou chauffer la composition de transfert de chaleur qui est au contact de la batterie, selon le mode de fonctionnement).Optionally, the secondary circuit can be reversible (i.e. it can cool or heat the heat transfer composition which is in contact with the battery, depending on the operating mode).
L’échangeur de chaleur 408’ permettant l’échange de chaleur avec la composition de transfert de chaleur additionnelle peut être par exemple à co-courant ou, de préférence, à contre-courant.The heat exchanger 408' allowing heat exchange with the additional heat transfer composition can for example be co-current or, preferably, counter-current.
Par «échangeur de chaleur à contre-courant», on entend un échangeur de chaleur dans lequel de la chaleur est échangée entre un premier fluide et un deuxième fluide, le premier fluide à l’entrée de l’échangeur échangeant de la chaleur avec le deuxième fluide à la sortie de l’échangeur, et le premier fluide à la sortie de l’échangeur échangeant de la chaleur avec le deuxième fluide à l’entrée de l’échangeur.By “ counter-current heat exchanger ” is meant a heat exchanger in which heat is exchanged between a first fluid and a second fluid, the first fluid at the inlet of the exchanger exchanging heat with the second fluid at the outlet of the exchanger, and the first fluid at the outlet of the exchanger exchanging heat with the second fluid at the inlet of the exchanger.
Par exemple, les échangeurs de chaleur à contre-courant comprennent les dispositifs dans lesquels le flux du premier fluide et le flux du deuxième fluide sont dans des directions opposées, ou quasiment opposées. Les échangeurs fonctionnant en mode courant croisé à tendance contre-courant sont également compris parmi les échangeurs de chaleur à contre-courant.For example, counter-current heat exchangers include devices in which the flow of the first fluid and the flow of the second fluid are in opposite, or nearly opposite, directions. Exchangers operating in cross-current mode with counter-current tendency are also included among counter-current heat exchangers.
Les échangeurs de chaleur peuvent être en particulier des échangeurs à tubes en U, à faisceau tubulaire horizontal ou vertical, à spirales, à plaques ou à ailettes.The heat exchangers may in particular be U-tube, horizontal or vertical tube bundle, spiral, plate or fin exchangers.
La composition de transfert de chaleur additionnelle elle-même peut échanger de la chaleur avec l’environnement, au moyen d’un échangeur de chaleur supplémentaire. Elle peut optionnellement être également utilisée pour chauffer ou refroidir l’air de l’habitacle du véhicule. Ainsi, la chaleur dissipée par la batterie peut être absorbée par le circuit de climatisation du véhicule.The additional heat transfer composition itself can exchange heat with the environment, by means of an additional heat exchanger. It can optionally also be used to heat or cool the air in the vehicle cabin. Thus, the heat dissipated by the battery can be absorbed by the vehicle's air conditioning circuit.
A cet effet le circuit secondaire peut comporter différentes branches dotées d’échangeurs de chaleur distincts, la composition de transfert de chaleur additionnelle circulant ou non dans ces branches, selon le mode de fonctionnement. Optionnellement, alternativement ou en complément, le circuit secondaire peut comporter des moyens de changement du sens de circulation de la composition de transfert de chaleur additionnelle, comprenant par exemple une ou plusieurs vannes à trois voies ou à quatre voies.For this purpose, the secondary circuit may include different branches equipped with separate heat exchangers, the additional heat transfer composition circulating or not in these branches, depending on the operating mode. Optionally, alternatively or in addition, the secondary circuit may include means for changing the direction of circulation of the additional heat transfer composition, comprising for example one or more three-way or four-way valves.
Le circuit principal peut comprendre un réservoir pour le stockage de la composition de transfert de chaleur sous forme liquide en excès.The main circuit may include a reservoir for storing excess heat transfer composition in liquid form.
Le circuit secondaire peut comprendre un réservoir pour le stockage de la composition de transfert de chaleur additionnelle sous forme liquide en excès.The secondary circuit may include a reservoir for storing the additional heat transfer composition in excess liquid form.
Quand le circuit principal est équipé d’une pompe, une protection peut être prévue par exemple en amont de la pompe, pour assurer que seul du liquide est pompé vers la batterie. En effet, selon les conditions extérieures (par exemple lorsque le véhicule est chaud au démarrage en raison des conditions météorologiques), la composition de transfert de chaleur peut être biphasique en amont de la pompe, notamment en sortie du réservoir. La protection peut comprendre un système de dérivation, notamment entre le réservoir et la pompe, avec une vanne, un capteur de pression et un capteur de température. Un filtre et un dessiccateur peuvent être prévus pour capturer des impuretés et l’humidité respectivement.When the main circuit is equipped with a pump, protection can be provided, for example upstream of the pump, to ensure that only liquid is pumped to the battery. Indeed, depending on external conditions (for example when the vehicle is hot when starting due to weather conditions), the heat transfer composition can be biphasic upstream of the pump, particularly at the outlet of the tank. The protection may include a bypass system, in particular between the tank and the pump, with a valve, a pressure sensor and a temperature sensor. A filter and a desiccator can be provided to capture impurities and moisture respectively.
Il est possible de prévoir encore un troisième circuit contenant une autre composition de transfert de chaleur additionnelle, connecté thermiquement au circuit secondaire, par un échangeur de chaleur. Ce troisième circuit peut notamment être dédié à la récupération de la chaleur dissipée par le moteur et/ou les composants électriques du véhicule.It is possible to provide yet a third circuit containing another additional heat transfer composition, thermally connected to the secondary circuit, by a heat exchanger. This third circuit can in particular be dedicated to the recovery of the heat dissipated by the engine and/or the electrical components of the vehicle.
Il est possible de prévoir deux ou plus de deux circuits principaux opérés en parallèle et contrôlés indépendamment, pour réguler la température de différents modules de la batterie, ou pour contrôler différentes batteries lorsqu’il y en a plusieurs.It is possible to provide two or more main circuits operated in parallel and controlled independently, to regulate the temperature of different battery modules, or to control different batteries when there are several.
Un système de gestion de la batterie 410 peut être associé à la batterie 402, afin de mesurer les paramètres électriques (notamment la tension) mais également la température de chaque module (au moyen de capteurs de température), et commander les modules ainsi que le circuit principal (et éventuellement le circuit secondaire), et notamment leurs pompes, afin d’assurer que les paramètres électriques en question et la température se situent dans des gammes souhaitées.A battery management system 410 can be associated with the battery 402, in order to measure the electrical parameters (in particular the voltage) but also the temperature of each module (by means of temperature sensors), and control the modules as well as the main circuit (and possibly the secondary circuit), and in particular their pumps, in order to ensure that the electrical parameters in question and the temperature are within the desired ranges.
Des exemples particuliers de systèmes de régulation thermique comprenant un circuit principal et un circuit secondaire sont à présent décrits plus en détail.Particular examples of thermal regulation systems comprising a main circuit and a secondary circuit are now described in more detail.
En faisant référence à la
Au moins un module de batterie 10 (tel que décrit ci-dessus) est fluidiquement intégré au circuit principal 2. Un élément de chauffage 11 peut être associé au module de batterie 10 ou intégré à celui-ci.At least one battery module 10 (as described above) is fluidly integrated into the main circuit 2. A heating element 11 may be associated with or integrated into the battery module 10.
Lorsque le circuit est équipé d’une pompe, un réservoir 21 peut être optionnellement prévu dans le circuit principal 2 pour recevoir un excès de composition de transfert de chaleur sous forme liquide.When the circuit is equipped with a pump, a reservoir 21 can optionally be provided in the main circuit 2 to receive excess heat transfer composition in liquid form.
En mode refroidissement de la batterie, la pompe 7 prélève la composition de transfert de chaleur du réservoir 21 et l’envoie vers le module de batterie 10. La composition de transfert de chaleur est à l’état liquide à l’entrée du module de batterie 10. Elle atteint sa température de saturation et est partiellement vaporisée en traversant le module de batterie 10 et en absorbant la chaleur dissipée par les cellules. Elle quitte le module de batterie 10 dans un état biphasique liquide - vapeur. Le module de batterie 10 joue ainsi le rôle d’évaporateur vis-à-vis du circuit principal.In battery cooling mode, the pump 7 takes the heat transfer composition from the tank 21 and sends it to the battery module 10. The heat transfer composition is in the liquid state at the inlet of the battery module. battery 10. It reaches its saturation temperature and is partially vaporized by passing through the battery module 10 and absorbing the heat dissipated by the cells. It leaves the battery module 10 in a liquid-vapor biphasic state. The battery module 10 thus plays the role of evaporator with respect to the main circuit.
La composition de transfert de chaleur biphasique passe ensuite par l’échangeur de chaleur 4. La composition de transfert de chaleur additionnelle est détendue dans la vanne de détente 9 puis se vaporise totalement ou partiellement dans l’échangeur de chaleur 4. La composition de transfert de chaleur se condense en transférant de la chaleur à la composition de transfert de chaleur additionnelle. La composition de transfert de chaleur sous forme liquide revient ensuite vers le réservoir 21.The two-phase heat transfer composition then passes through the heat exchanger 4. The additional heat transfer composition is expanded in the expansion valve 9 then totally or partially vaporizes in the heat exchanger 4. The transfer composition heat condenses by transferring heat to the additional heat transfer composition. The heat transfer composition in liquid form then returns to tank 21.
Le circuit secondaire 3 peut être le circuit de climatisation automobile du véhicule (le compresseur n’étant pas illustré sur la figure).Secondary circuit 3 may be the vehicle's automobile air conditioning circuit (the compressor not being illustrated in the figure).
En faisant référence auxfigures 3 et 4, un exemple d’ensemble de batterie selon l’invention (utilisable notamment dans un véhicule) comprend un système de régulation thermique 1 qui comprend un circuit principal 2 comme précédemment décrit et un circuit secondaire 3 susceptible de fonctionner comme une pompe à chaleur réversible. Ainsi, le module de batterie 10 peut être refroidi et chauffé par la composition de transfert de chaleur. Le circuit secondaire a deux modes de fonctionnement : un mode refroidissement, et un mode chauffage. Le mode refroidissement est illustré sur la
Le circuit secondaire 3 comprend un module HVAC 16 (chauffage, ventilation et climatisation) assurant la régulation thermique de l’air de l’habitacle. Il comprend un condenseur 17 et un évaporateur 18. Le condenseur 17 est utilisé pour chauffer l’air de l’habitacle et l’évaporateur 18 est utilisé pour le refroidir.Secondary circuit 3 includes an HVAC 16 module (heating, ventilation and air conditioning) ensuring thermal regulation of the air in the passenger compartment. It includes a condenser 17 and an evaporator 18. The condenser 17 is used to heat the air in the passenger compartment and the evaporator 18 is used to cool it.
Le circuit secondaire 3 comprend en outre une vanne de contrôle 19, une vanne d’arrêt 24, un réservoir 37 et un échangeur de chaleur externe 20. Une vanne de détente 9 est disposée en aval de l’échangeur de chaleur externe 20 et un orifice calibré 25 avec fonction d’arrêt est disposé en amont de l’évaporateur 18. La vanne de détente 9, la vanne d’arrêt 24 et l’orifice calibré 25 peuvent être commandés électriquement. La vanne de contrôle 19 peut être une vanne réversible et/ou une vanne à quatre voies pouvant changer la direction de circulation de la composition de transfert de chaleur additionnelle.The secondary circuit 3 further comprises a control valve 19, a stop valve 24, a tank 37 and an external heat exchanger 20. An expansion valve 9 is arranged downstream of the external heat exchanger 20 and a calibrated orifice 25 with stop function is arranged upstream of the evaporator 18. The expansion valve 9, the stop valve 24 and the calibrated orifice 25 can be controlled electrically. The control valve 19 may be a reversible valve and/or a four-way valve capable of changing the direction of flow of the additional heat transfer composition.
En mode refroidissement, la vanne de contrôle 19 est dans une première position telle que l’échangeur de chaleur externe 20 est utilisé comme condenseur tandis que l’échangeur de chaleur 4 et l’évaporateur 18 sont utilisés comme évaporateurs. La vanne d’arrêt 24 et l’orifice calibré 25 sont ouverts dans ce mode. La composition de transfert de chaleur additionnelle dans le réservoir 37 est dans un état biphasique et la pompe 8 la dirige vers l’échangeur de chaleur externe 20. La composition de transfert de chaleur additionnelle se condense dans celui-ci et est dirigée vers l’échangeur de chaleur 4 et l’évaporateur 18. Dans les deux cas, elle est au moins partiellement vaporisée et retournée vers le réservoir 37.In cooling mode, the control valve 19 is in a first position such that the external heat exchanger 20 is used as a condenser while the heat exchanger 4 and the evaporator 18 are used as evaporators. Shutoff valve 24 and calibrated orifice 25 are open in this mode. The additional heat transfer composition in the tank 37 is in a two-phase state and the pump 8 directs it to the external heat exchanger 20. The additional heat transfer composition condenses therein and is directed to the external heat exchanger 20. heat exchanger 4 and the evaporator 18. In both cases, it is at least partially vaporized and returned to the tank 37.
En mode chauffage, la vanne de contrôle 19 est dans une deuxième position telle que l’échangeur de chaleur externe 20 est utilisé comme évaporateur tandis que l’échangeur de chaleur 4 et le condenseur 17 sont utilisés comme condenseurs. La vanne d’arrêt 24 et l’orifice calibré 25 sont fermés dans ce mode. La composition de transfert de chaleur additionnelle dans le réservoir 37 est dans un état biphasique et la pompe 8 la dirige vers le condenseur 17 où elle est partiellement condensée. Puis elle se dirige vers l’échangeur de chaleur 4 où elle continue à se condenser. Puis elle passe dans l’échangeur de chaleur externe 20 ayant une fonction d’évaporateur.In heating mode, the control valve 19 is in a second position such that the external heat exchanger 20 is used as an evaporator while the heat exchanger 4 and the condenser 17 are used as condensers. Shutoff valve 24 and calibrated orifice 25 are closed in this mode. The additional heat transfer composition in tank 37 is in a two-phase state and pump 8 directs it to condenser 17 where it is partially condensed. Then it goes to heat exchanger 4 where it continues to condense. Then it passes into the external heat exchanger 20 having an evaporator function.
Optionnellement, un troisième circuit 12 peut être prévu et intervenir en mode chauffage. Le troisième circuit 12 peut permettre de récupérer de la chaleur dissipée par un moteur 26 et/ou des composants électriques 22 du véhicule. Il peut comporter une pompe et un radiateur 28. Une dérivation munie d’une vanne d’arrêt 29 peut permettre le contournement du radiateur 28. Le troisième circuit 12 est thermiquement connecté au circuit secondaire 3 par un deuxième échangeur de chaleur 13. Le troisième circuit peut par exemple comporter un fluide de type mélange d’eau et de glycol. En mode chauffage, la composition de transfert de chaleur additionnelle, en sortie de l’échangeur de chaleur 4, est distribuée dans l’échangeur de chaleur externe 20 et dans le deuxième échangeur de chaleur 13 ayant tous deux une fonction d’évaporateur. Elle absorbe donc la chaleur dissipée par le fluide du troisième circuit 12.Optionally, a third circuit 12 can be provided and intervene in heating mode. The third circuit 12 can make it possible to recover heat dissipated by a motor 26 and/or electrical components 22 of the vehicle. It may include a pump and a radiator 28. A bypass provided with a stop valve 29 can allow the radiator 28 to be bypassed. The third circuit 12 is thermally connected to the secondary circuit 3 by a second heat exchanger 13. The third circuit can for example include a fluid of the water and glycol mixture type. In heating mode, the additional heat transfer composition, at the outlet of the heat exchanger 4, is distributed in the external heat exchanger 20 and in the second heat exchanger 13, both having an evaporator function. It therefore absorbs the heat dissipated by the fluid of the third circuit 12.
Le circuit secondaire 3 peut comprendre deux clapets anti-retour 23 sur la branche du circuit comprenant le deuxième échangeur de chaleur 13 (en parallèle de la branche comprenant l’échangeur de chaleur externe 20), ainsi qu’une vanne de détente 9 en amont du deuxième échangeur de chaleur 13.The secondary circuit 3 may comprise two non-return valves 23 on the branch of the circuit comprising the second heat exchanger 13 (in parallel with the branch comprising the external heat exchanger 20), as well as an expansion valve 9 upstream of the second heat exchanger 13.
L’invention concerne l’utilisation d’une composition de transfert de chaleur selon l’invention pour refroidir la batterie. Toutefois, la composition peut également être utilisable, à d’autres moments, pour chauffer la batterie et reste principalement sous forme liquide. Chauffage et refroidissement peuvent être alternés selon les besoins (température extérieure, température de la batterie, mode de fonctionnement de la batterie). Le chauffage de la batterie est utile en particulier au démarrage du véhicule, lorsque la température extérieure est froide (par exemple inférieure à 10°C, ou à 0°C, ou à -10°C, ou à -20°C).The invention relates to the use of a heat transfer composition according to the invention to cool the battery. However, the composition can also be used, at other times, to heat the battery and remains mainly in liquid form. Heating and cooling can be alternated as needed (outside temperature, battery temperature, battery operating mode). Heating the battery is particularly useful when starting the vehicle, when the outside temperature is cold (for example below 10°C, or 0°C, or -10°C, or -20°C).
Le chauffage peut également être effectué au moins en partie, voire en totalité, au moyen d’un élément de chauffage auxiliaire, par exemple une résistance électrique. L’élément de chauffage auxiliaire peut être monté sur la batterie.The heating can also be carried out at least in part, or even entirely, by means of an auxiliary heating element, for example an electrical resistance. The auxiliary heating element can be mounted on the battery.
Il est ainsi possible de dédier la composition de transfert de chaleur selon l’invention uniquement au refroidissement de la batterie de manière uniforme, tandis que d’autres moyens, par exemple une résistance électrique, sont utilisés pour son chauffage.It is thus possible to dedicate the heat transfer composition according to the invention solely to cooling the battery in a uniform manner, while other means, for example an electrical resistance, are used for its heating.
Alternativement, on peut prévoir un élément de chauffage associé au circuit principal, notamment en amont de la batterie. Dans ce cas, l’élément de chauffage est susceptible de chauffer la composition de transfert de chaleur, qui chauffe ensuite la batterie.Alternatively, a heating element associated with the main circuit can be provided, particularly upstream of the battery. In this case, the heating element is likely to heat the heat transfer composition, which then heats the battery.
Par «température de la batterie», on entend généralement la température d’une paroi extérieure d’une ou de plusieurs de ses cellules électrochimiques.By “ battery temperature ” we generally mean the temperature of an exterior wall of one or more of its electrochemical cells.
La température de la batterie peut être mesurée au moyen d’un capteur de température. Si plusieurs capteurs de température sont présents au niveau de la batterie, la température de la batterie peut être considérée comme étant la moyenne des différentes températures mesurées. L’invention permet de réduire considérablement l’écart entre les températures mesurées en différents points de la batterie.The battery temperature can be measured using a temperature sensor. If several temperature sensors are present on the battery, the battery temperature can be considered as the average of the different temperatures measured. The invention makes it possible to considerably reduce the difference between the temperatures measured at different points of the battery.
La régulation de la température peut être effectuée lorsque la batterie du véhicule est en charge. Alternativement, elle peut être effectuée lorsque la batterie est en décharge, notamment lorsque le moteur du véhicule est allumé. Elle permet notamment d’éviter que la température de la batterie devienne excessive, en raison de la température extérieure et/ou en raison de l’échauffement propre de cette batterie en fonctionnement.Temperature regulation can be done while the vehicle battery is charging. Alternatively, it can be carried out when the battery is discharging, in particular when the vehicle engine is on. It makes it possible in particular to prevent the temperature of the battery from becoming excessive, due to the external temperature and/or due to the inherent heating of this battery in operation.
En particulier, la charge de la batterie peut être une charge rapide. Ainsi, lors du chargement complet de la batterie (à partir d’un moment ou la batterie est complétement déchargée) pendant une durée inférieure ou égale à 30 min, et de préférence inférieure ou égale à 15 min, l’utilisation de la composition selon l’invention permet de maintenir la température de la batterie dans une gamme de température optimale avec une répartition uniforme. Cela présente un avantage étant donné que lors d’une charge rapide, la batterie a tendance à s’échauffer rapidement et à atteindre des températures élevées avec notamment des points chauds qui peuvent dégrader son fonctionnement, ses performances et diminuer sa durée de vie.In particular, battery charging can be fast charging. Thus, during complete charging of the battery (from a moment when the battery is completely discharged) for a period of less than or equal to 30 min, and preferably less than or equal to 15 min, the use of the composition according to the invention makes it possible to maintain the battery temperature in an optimal temperature range with uniform distribution. This has an advantage given that during rapid charging, the battery tends to heat up quickly and reach high temperatures, including hot spots which can degrade its operation, its performance and shorten its lifespan.
Dans certains modes de réalisation, le refroidissement de la batterie est continu sur une certaine durée.In some embodiments, the cooling of the battery is continuous over a certain period of time.
Dans certains modes de réalisation, le refroidissement et optionnellement le chauffage permettent de maintenir la température de la batterie dans une gamme de température optimale, en particulier lorsque le véhicule est en fonctionnement (moteur allumé), et notamment lorsque le véhicule se déplace. En effet, si la température de la batterie est trop faible, la performance de celle-ci est susceptible de diminuer de manière importante.In certain embodiments, the cooling and optionally the heating make it possible to maintain the temperature of the battery in an optimal temperature range, in particular when the vehicle is in operation (engine on), and in particular when the vehicle is moving. Indeed, if the battery temperature is too low, its performance is likely to decrease significantly.
Dans certains modes de réalisation, la température de la batterie du véhicule peut ainsi être maintenue entre une température minimale t1et une température maximale t2.In certain embodiments, the temperature of the vehicle battery can thus be maintained between a minimum temperature t 1 and a maximum temperature t 2 .
Dans certains modes de réalisation, la température minimale t1est supérieure ou égale à 10°C et la température maximale t2est inférieure ou égale à 80°C, de préférence la température minimale t1est supérieure ou égale à 15°C et la température maximale t2est inférieure ou égale à 70°C, et de préférence encore la température minimale t1est supérieure ou égale à 16°C et la température maximale t2est inférieure ou égale à 50°C. Par exemple, t1peut être égale à 20°C (voire supérieure à 20°C) et t2peut être égale à 40°C (voire inférieure à 40°C).In certain embodiments, the minimum temperature t 1 is greater than or equal to 10°C and the maximum temperature t 2 is less than or equal to 80°C, preferably the minimum temperature t 1 is greater than or equal to 15°C and the maximum temperature t 2 is less than or equal to 70°C, and more preferably the minimum temperature t 1 is greater than or equal to 16°C and the maximum temperature t 2 is less than or equal to 50°C. For example, t 1 can be equal to 20°C (or even greater than 20°C) and t 2 can be equal to 40°C (or even less than 40°C).
Une boucle de rétroaction est avantageusement présente, pour modifier les paramètres de fonctionnement de l’installation en fonction de la température de la batterie qui est mesurée, afin d’assurer le maintien de la température qui est souhaité.A feedback loop is advantageously present, to modify the operating parameters of the installation according to the temperature of the battery which is measured, in order to ensure that the desired temperature is maintained.
La température extérieure pendant la durée du maintien de la température de la batterie du véhicule entre la température minimale t1et la température maximale t2peut notamment être de -60 à -50°C ; ou de -50 à -40°C ; ou de -40 à -30°C ; ou de -30 à -20°C ; ou de -20 à -10°C ; ou de -10 à 0°C ; ou de 0 à 10°C ; ou de 10 à 20°C ; ou de 20 à 30°C ; ou de 30 à 40°C ; ou de 40 à 50°C ; ou de 50 à 60°C ; ou de 60 à 70°C.The exterior temperature during the duration of maintaining the temperature of the vehicle battery between the minimum temperature t 1 and the maximum temperature t 2 may in particular be from -60 to -50°C; or from -50 to -40°C; or from -40 to -30°C; or from -30 to -20°C; or from -20 to -10°C; or from -10 to 0°C; or from 0 to 10°C; or from 10 to 20°C; or 20 to 30°C; or 30 to 40°C; or 40 to 50°C; or 50 to 60°C; or 60 to 70°C.
Par «température extérieure» on entend la température ambiante à l’extérieur du véhicule avant et pendant le maintien de la température de la batterie du véhicule entre la température minimale t1et la température maximale t2.By “ external temperature ” we mean the ambient temperature outside the vehicle before and during the maintenance of the temperature of the vehicle battery between the minimum temperature t 1 and the maximum temperature t 2 .
Exemple 1 – miscibilité et propriétés diélectriquesExample 1 – miscibility and dielectric properties
Des compositions ont été préparées en combinant du HCFO-1233zdE en tant que fluide frigorigène avec un mélange de benzyltoluène et de dibenzyltoluène (commercialisé par Arkema sous le nom Jarylec®C101). Il a été préalablement vérifié que les deux produits étaient miscibles en toutes proportions.Compositions were prepared by combining HCFO-1233zdE as a refrigerant with a mixture of benzyltoluene and dibenzyltoluene (marketed by Arkema under the name Jarylec ® C101). It was previously verified that the two products were miscible in all proportions.
L’huile a été chargée par pesée dans un autoclave de 0,2 L équipé d’un agitateur magnétique et d’une double enveloppe dans laquelle circule un fluide caloporteur de manière à homogénéiser la température dans la phase gaz et la phase liquide.The oil was loaded by weighing into a 0.2 L autoclave equipped with a magnetic stirrer and a double jacket in which a heat transfer fluid circulates so as to homogenize the temperature in the gas phase and the liquid phase.
L’autoclave a été ensuite refroidi jusqu’à -10°C où le vide a été tiré.The autoclave was then cooled to -10°C where the vacuum was drawn.
Le HCFO-1233zdE contenu dans un cylindre a été transféré en circuit fermé en phase liquide par pesée.The HCFO-1233zdE contained in a cylinder was transferred in a closed circuit in the liquid phase by weighing.
Le volume minimal de liquide chargé a été calculé pour que la composition de la phase liquide ne varie pas en fonction de la température.The minimum volume of loaded liquid was calculated so that the composition of the liquid phase does not vary as a function of temperature.
Le mélange final a été porté à la température souhaitée sous agitation afin de l’homogénéiser. L’agitation a ensuite été coupée jusqu’à ce que le mélange atteigne l’équilibre. La température et la pression ont été relevées à l’équilibre.The final mixture was brought to the desired temperature while stirring in order to homogenize it. Agitation was then stopped until the mixture reached equilibrium. The temperature and pressure were recorded at equilibrium.
La
Une composition a été préparée par mélange de 69,2 g de HCFO-1233zd E et de 100,5 g de Jarylec®C101 de la société Arkema, dans les conditions présentées ci-dessus.A composition was prepared by mixing 69.2 g of HCFO-1233zd E and 100.5 g of Jarylec ® C101 from the company Arkema, under the conditions presented above.
Une autre composition a été préparée par mélange de 35% poids de HCFO-1233zdE et 65% en poids de Jarylec®C101, de la société Arkema, dans les conditions présentées ci-dessous.Another composition was prepared by mixing 35% by weight of HCFO-1233zdE and 65% by weight of Jarylec ® C101, from the company Arkema, under the conditions presented below.
La tension de claquage a été mesurée suivant la norme IEC 60159:1995.The breakdown voltage was measured according to the IEC 60159:1995 standard.
(% poids)(% weight)
(% poids)(% weight)
(kV)(kV)
Des mesures de viscosité ont été effectuées dans un réacteur autoclave à double enveloppe dans laquelle circule un fluide caloporteur, d’une contenance de 0,2 L, dans lequel de l’huile Jarylec®C101 a été introduite. Le réacteur est porté refroidi à -10°C et agité magnétiquement. Puis, du HCFO-1233zdE a été introduit par différence de pression. Le réacteur a ensuite été porté à la température de mesure.Viscosity measurements were carried out in a double-jacketed autoclave reactor in which a heat transfer fluid circulates, with a capacity of 0.2 L, into which Jarylec ® C101 oil was introduced. The reactor is cooled to -10°C and stirred magnetically. Then, HCFO-1233zdE was introduced by pressure difference. The reactor was then brought to the measurement temperature.
La mesure de viscosité a alors été effectuée, avec un viscosimètre à tige vibrante de marque SOFRASER, modèle MIVI 9601. Une caméra a permis de confirmer la miscibilité de l’huile et du fluide frigorigène dans les conditions de la mesure et de vérifier l’immersion de la tige du viscosimètre, avant d’effectuer la mesure.The viscosity measurement was then carried out, with a SOFRASER brand vibrating rod viscometer, model MIVI 9601. A camera made it possible to confirm the miscibility of the oil and the refrigerant under the measurement conditions and to check the immersion of the viscometer rod, before carrying out the measurement.
A titre de comparaison, une mesure de viscosité selon la norme ISO 3104 a été effectuée sur l’huile (0 % de HCFO-1233zd E) à 20°C. La valeur obtenue est de 6,5 cP.For comparison, a viscosity measurement according to the ISO 3104 standard was carried out on the oil (0% HCFO-1233zd E) at 20°C. The value obtained is 6.5 cP.
Une mesure de point éclair a été effectuée sur une composition contenant 90 % en poids d’huile Jarylec®C101 et 10 % en poids de HCFO-1233zdE, ainsi que sur une composition comparative contenant 100 % en poids d’huile Jarylec®C101.A flash point measurement was carried out on a composition containing 90% by weight of Jarylec ® C101 oil and 10% by weight of HCFO-1233zdE, as well as on a comparative composition containing 100% by weight of Jarylec ® C101 oil.
Le mélange a été préparé à basse température, sous pression atmosphérique. Il est homogène et liquide à température ambiante et pression atmosphérique.The mixture was prepared at low temperature, under atmospheric pressure. It is homogeneous and liquid at room temperature and atmospheric pressure.
La mesure du point éclair a été effectuée selon la norme ISO 3679 ou ISO3680, « Essai de point d’éclair de type passe/ne passe pas – méthode rapide à l’équilibre en vase clos. Les tests normalisés sont réalisés avec l’orifice de remplissage laissé libre, donc ouvert et respirant à l’atmosphère, la coupelle étant fermée.The flash point measurement was carried out according to standard ISO 3679 or ISO3680, “Pass/do not pass flash point test – rapid closed-cup equilibrium method. The standardized tests are carried out with the filling port left free, therefore open and breathing to the atmosphere, the cup being closed.
Les tests ont été adaptés selon les cas en bouchant l’orifice de remplissage de manière à pouvoir simuler un dispositif encore plus confiné lors de l’équilibre en température (2 minutes dans des conditions normalisées). Dans ce cas, les tests sont effectués « couvercle bouché ».The tests were adapted according to the cases by blocking the filling port so as to be able to simulate an even more confined device during temperature equilibrium (2 minutes under standardized conditions). In this case, the tests are carried out with the cover closed.
La gamme de température explorée allait jusqu’à 300°C.The temperature range explored was up to 300°C.
Exemple 4 – coefficient de transfert de chaleur (immersion biphasique)Example 4 – heat transfer coefficient (two-phase immersion)
Afin d’effectuer des mesures de coefficient de transfert de chaleur, on utilise un dispositif de test placé dans une chambre de régulation thermique, pour mesurer les performances de fluides en faisant varier la température ambiante. Le dispositif de test comprend un récipient doté d’un élément de chauffage et d’un condenseur. Le condenseur est situé en haut du récipient et est refroidi par une boucle d’eau glacée. L’élément de chauffage est un résistor cylindrique d’un diamètre de 15 mm et d’une hauteur de 80 mm dans une gaine en cuivre, qui est immergé verticalement dans un cylindre rempli de liquide saturé afin de le chauffer. Il peut fournir jusqu’à 15 W/cm2. Huit capteurs de température sont placés sur la gaine en cuivre pour mesurer la température de surface.In order to carry out heat transfer coefficient measurements, a test device placed in a thermal regulation chamber is used to measure the performance of fluids by varying the ambient temperature. The test device includes a container with a heating element and a condenser. The condenser is located at the top of the container and is cooled by a chilled water loop. The heating element is a cylindrical resistor with a diameter of 15 mm and a height of 80 mm in a copper sheath, which is immersed vertically in a cylinder filled with saturated liquid in order to heat it. It can provide up to 15 W/cm 2 . Eight temperature sensors are placed on the copper sheath to measure the surface temperature.
Deux mélanges différents d’une huile dont les propriétés en particulier la viscosité sont proches de celle de l’huile Jarylec®C101, et dont les propriétés en particulier thermiques (conductivité thermique supérieure à 0,05 W/(m2.K) et diélectriques remplissent les spécifications pour cette application, et de HCFO-1233zdE ont été testés. Le HCFO-1233zdE a été introduit d’abord en évitant toute entrée d’humidité ou pollution de l’air. L’huile a été ajoutée par gravité avec un cylindre gradué. La miscibilité et l’homogénéité ont été vérifiées par échantillonnage.Two different mixtures of an oil whose properties, in particular viscosity, are close to those of Jarylec ® C101 oil, and whose properties, in particular thermal conductivity (thermal conductivity greater than 0.05 W/(m 2 .K) and dielectrics meet the specifications for this application, and HCFO-1233zdE were tested. The HCFO-1233zdE was introduced first avoiding any moisture entry or air pollution. The oil was added by gravity with a graduated cylinder. Miscibility and homogeneity were checked by sampling.
La température de l’eau de refroidissement (température de 10°C au condenseur) et le débit ont été fixés aux valeurs souhaitées. La température ambiante a été fixée à 26°C. La puissance thermique a été augmentée de 0 à 90 W par incréments de 5 W, puis diminuée à nouveau pour la détection d’hystérèse. Une valeur moyenne de coefficient de transfert de chaleur a été mesurée durant la montée en température : H= F/(Tw-Tsat), avec F la densité de flux thermique, Twla température de la paroi, et Tsatla température de saturation liquide de la composition mesurée.The cooling water temperature (10°C condenser temperature) and flow rate were set to the desired values. The ambient temperature was set at 26°C. Thermal power was increased from 0 to 90 W in 5 W increments and then decreased again for hysteresis detection. An average value of heat transfer coefficient was measured during the temperature rise: H= F/(T w -T sat ), with F the heat flux density, T w the wall temperature, and T sat the liquid saturation temperature of the measured composition.
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