FR3140712A1 - Electrical energy storage assembly and corresponding method - Google Patents

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Philippe LAFLAQUIERE
Alexandre NARBONNE
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SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
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Abstract

Ensemble de stockage d’énergie électrique et procédé correspondant Cet ensemble de stockage d’énergie électrique (2), comprend un module de batterie électrique (20), une structure de support (4), du module de batterie électrique. La structure de support est munie d’un circuit de refroidissement (36) à fluide du module de batterie électrique (20). Le circuit de refroidissement comprend une plaque de refroidissement (38). La structure de support délimite un logement de réception (30). Le circuit de refroidissement (36) est soit dans un état assemblé, soit dans un état désassemblé. Le logement de réception a un côté inférieur de logement (32). Le côté inférieur de logement (32) est délimité par la plaque de refroidissement. Le logement de réception (30), le module de batterie électrique (20) et le circuit de refroidissement (36) sont configurés de telle sorte à ce que le module de batterie électrique puisse être inséré et/ou retiré de son logement de réception (30) pendant que le circuit de refroidissement est à l’état assemblé. Figure pour l'abrégé : Figure 1Electric energy storage assembly and corresponding method This electric energy storage assembly (2), comprises an electric battery module (20), a support structure (4), of the electric battery module. The support structure is provided with a fluid cooling circuit (36) of the electric battery module (20). The cooling circuit includes a cooling plate (38). The support structure defines a receiving housing (30). The cooling circuit (36) is either in an assembled state or in a disassembled state. The receiving housing has a housing bottom side (32). The lower housing side (32) is delimited by the cooling plate. The receiving housing (30), the electric battery module (20) and the cooling circuit (36) are configured such that the electric battery module can be inserted and/or removed from its receiving housing ( 30) while the cooling circuit is in the assembled state. Figure for abstract: Figure 1

Description

Ensemble de stockage d’énergie électrique et procédé correspondantElectrical energy storage assembly and corresponding method

La présente invention concerne un ensemble de stockage d’énergie électrique, du type comprenant au moins un module de batterie électrique, une structure de support, notamment des étagères, du ou de chaque module de batterie électrique, la structure de support étant munie d’un circuit de refroidissement du ou de chaque module de batterie électrique, le circuit de refroidissement étant un circuit de refroidissement à fluide et le circuit de refroidissement comprenant au moins une plaque de refroidissement, la structure de support délimitant un logement de réception de chaque module de batterie électrique, le circuit de refroidissement pouvant être soit dans un état assemblé, dans lequel le circuit de refroidissement est apte à refroidir le ou chaque module de batterie électrique, soit dans un état désassemblé, dans lequel le circuit de refroidissement est inapte à refroidir au moins un module de batterie, le logement de réception ayant un côté inférieur de logement.The present invention relates to an electrical energy storage assembly, of the type comprising at least one electric battery module, a support structure, in particular shelves, of the or each electric battery module, the support structure being provided with a cooling circuit of the or each electric battery module, the cooling circuit being a fluid cooling circuit and the cooling circuit comprising at least one cooling plate, the support structure delimiting a housing for receiving each module of electric battery, the cooling circuit being able to be either in an assembled state, in which the cooling circuit is capable of cooling the or each electric battery module, or in a disassembled state, in which the cooling circuit is incapable of cooling at at least one battery module, the receiving housing having a lower housing side.

On connait un système de stockage d’énergie électrique comprenant une structure de support et une pluralité de modules de batterie électrique. Un tel système est par exemple connu de CN216213699U. Ce système comprend un circuit de refroidissement muni de modules de refroidissement. Chaque module de refroidissement a la forme d’une plaque comportant un rebord de connexion de liquide de refroidissement. A l’état assemblé du système, le rebord de connexion s’étend devant les modules de batteries. De même, à l’état assemblé et en l’état de fonctionnement du système de refroidissement, les conduits d’alimentation et d’évacuation en liquide de refroidissement et les branchements d’alimentation et d’évacuation associés s’étendent devant les modules de batteries électriques. Afin de changer un module de batterie électrique, il est nécessaire de démonter au moins en partie le circuit de refroidissement, ce qui nuit à l’efficacité d’entretien du système. Par ailleurs, lors d’un emballement thermique d’un des modules de batterie, l’énergie thermique dissipée peut être transmise à un module de batterie adjacente de telle sorte que ce module de batterie adjacente s’emballe à son tour.An electrical energy storage system is known comprising a support structure and a plurality of electric battery modules. Such a system is for example known from CN216213699U. This system includes a cooling circuit equipped with cooling modules. Each cooling module is in the form of a plate with a coolant connection rim. In the assembled state of the system, the connection rim extends in front of the battery modules. Likewise, in the assembled state and in the operating state of the cooling system, the coolant supply and evacuation conduits and the associated supply and evacuation connections extend in front of the modules electric batteries. In order to change an electric battery module, it is necessary to dismantle at least part of the cooling circuit, which affects the efficiency of system maintenance. Furthermore, during a thermal runaway of one of the battery modules, the dissipated thermal energy can be transmitted to an adjacent battery module such that this adjacent battery module runs away in turn.

L’invention a pour but de proposer un ensemble de stockage d’énergie électrique avec une sécurité qui soit améliorée en cas d’emballement thermique, qui soit économique à fabriquer et à entretenir et qui soit fiable.The aim of the invention is to provide an electrical energy storage assembly with improved safety in the event of thermal runaway, which is economical to manufacture and maintain and which is reliable.

Un autre but de l’ensemble selon l’invention est l’obtention d’une densité d’énergie relativement importante.Another aim of the assembly according to the invention is to obtain a relatively high energy density.

Un autre but de l’ensemble selon l’invention est une sécurité de fonctionnement importante tout en ayant un cout faible.Another aim of the assembly according to the invention is significant operational safety while having a low cost.

A cet effet, l’invention a pour objet un ensemble tel qu’indiqué ci-dessus, caractérisé en ce que le côté inférieur de logement est délimité au moins en partie par la plaque de refroidissement, en ce que le logement de réception, le ou chaque module de batterie électrique et le circuit de refroidissement sont configurés de telle sorte à ce que le module de batterie électrique puisse être inséré et/ou retiré de son logement de réception pendant que le circuit de refroidissement est à l’état assemblé.For this purpose, the subject of the invention is an assembly as indicated above, characterized in that the lower housing side is delimited at least in part by the cooling plate, in that the receiving housing, the or each electric battery module and the cooling circuit are configured such that the electric battery module can be inserted and/or removed from its receiving housing while the cooling circuit is in the assembled state.

Selon des modes de réalisation particuliers de l’ensemble selon l’invention, celui-ci peut comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :According to particular embodiments of the assembly according to the invention, it may include one or more of the following characteristics:

- l’ensemble de stockage d’énergie électrique comprend une enveloppe, l’enveloppe comprenant- the electrical energy storage assembly comprises an envelope, the envelope comprising

- soit un conteneur électrique qui comprend un corps de conteneur et un panneau de conteneur amovible,- either an electric container which comprises a container body and a removable container panel,

- soit une armoire électrique, qui comprend un corps d’armoire et une porte d’armoire,- either an electrical cabinet, which includes a cabinet body and a cabinet door,

et la structure de support est disposée dans l’enveloppe ;and the support structure is arranged in the envelope;

- l’ensemble de stockage définit un chemin de montage du ou de chaque module de batterie électrique entre une position retirée, dans laquelle le module de batterie électrique est situé en dehors de son logement de réception et une position insérée, dans laquelle le module de batterie électrique est situé dans son logement de réception, et dans laquelle le module de batterie électrique est de préférence connecté à des éléments de connexion électrique et notamment le chemin de montage est sur toute sa distance rectiligne ;- the storage assembly defines a mounting path for the or each electric battery module between a removed position, in which the electric battery module is located outside its receiving housing and an inserted position, in which the storage module electric battery is located in its receiving housing, and in which the electric battery module is preferably connected to electrical connection elements and in particular the mounting path is over its entire rectilinear distance;

- l’ensemble de stockage d’énergie électrique comprend au moins deux modules de batterie électrique superposés, dont un module de batterie électrique supérieur et un module de batterie électrique inférieur, la plaque de refroidissement est agencée entre ces deux modules de batterie électrique supérieur et inférieur et la plaque de refroidissement porte le module de batterie électrique supérieur ;- the electrical energy storage assembly comprises at least two superimposed electric battery modules, including an upper electric battery module and a lower electric battery module, the cooling plate is arranged between these two upper electric battery modules and lower and the cooling plate carries the upper electric battery module;

- l’ensemble de stockage d’énergie électrique définit un espace entre le module de batterie électrique inférieur et la plaque de refroidissement ;- the electric energy storage assembly defines a space between the lower electric battery module and the cooling plate;

- chaque plaque de refroidissement porte un seul module de batterie électrique ;- each cooling plate carries a single electric battery module;

- chaque plaque de refroidissement comporte des canaux de refroidissement du circuit de refroidissement ; et- each cooling plate includes cooling channels for the cooling circuit; And

- l’ensemble de stockage d’énergie électrique comprend, pour chaque module de batterie électrique, un élément interface thermiquement conducteur, ayant une conductivité thermique supérieure à la conductivité thermique de l’air, notamment une conductivité thermique supérieure à 0,05 W/m.K, de préférence supérieure à 0,5 W/m.K, et chaque élément interface thermiquement conducteur est disposé entre la plaque de refroidissement et le module de batterie électrique associé.- the electrical energy storage assembly comprises, for each electric battery module, a thermally conductive interface element, having a thermal conductivity greater than the thermal conductivity of the air, in particular a thermal conductivity greater than 0.05 W/ m.K, preferably greater than 0.5 W/m.K, and each thermally conductive interface element is arranged between the cooling plate and the associated electric battery module.

L’invention a également pour objet un procédé d’assemblage ou de désassemblage d’un ensemble de stockage d’énergie électrique, caractérisé en ce que l’ensemble de stockage d’énergie électrique est un ensemble tel que défini ci-dessus, et en ce que le procédé comprend les étapes successives suivantes :The invention also relates to a method of assembling or disassembling an electrical energy storage assembly, characterized in that the electrical energy storage assembly is an assembly as defined above, and in that the process comprises the following successive steps:

- fourniture des éléments de la structure de support et de l’au moins un module de batterie électrique,- supply of the elements of the support structure and the at least one electric battery module,

- assemblage de la structure de support à partir des éléments de la structure de support de telle sorte que le circuit de refroidissement est à l’état assemblé, et- assembly of the support structure from the elements of the support structure such that the cooling circuit is in the assembled state, and

- soit insertion du ou de chaque module de batterie électrique dans le logement de réception associé pendant que le circuit de refroidissement est à l’état assemblé- either insertion of the or each electric battery module into the associated receiving housing while the cooling circuit is in the assembled state

- soit retrait du module de batterie électrique du logement de réception associé pendant que le circuit de refroidissement est à l’état assemblé.- either removal of the electric battery module from the associated receiving housing while the cooling circuit is in the assembled state.

L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and made with reference to the appended drawings, in which:

La montre en perspective un ensemble de stockage d’énergie électrique selon un premier mode de réalisation de l’invention ; There shows in perspective an electrical energy storage assembly according to a first embodiment of the invention;

La montre le détail II de la à plus grande échelle ; There shows detail II of the on a larger scale ;

La montre une vue de côté de l’ensemble de stockage d’énergie électrique de la ; There shows a side view of the electrical energy storage assembly of the ;

La est une vue en coupe de l’ensemble de stockage d’énergie électrique de la , le plan de coupe s’étendant perpendiculairement au plan de la et passant par la ligne IV-IV de la ; There is a sectional view of the electrical energy storage assembly of the , the cutting plane extending perpendicular to the plane of the and passing through line IV-IV of the ;

La montre schématiquement un ensemble de stockage d’énergie électrique selon un second mode de réalisation de l’invention ; There schematically shows an electrical energy storage assembly according to a second embodiment of the invention;

La montre un détail de la à plus grande échelle ; et There shows a detail of the on a larger scale ; And

La montre le détail de la lors de la mise en place ou retrait d’un module de batterie électrique. There shows the detail of the when installing or removing an electric battery module.

Dans la description des différents modes de réalisation, les éléments analogues portent les mêmes références. Egalement, sauf indication contraire, chaque caractéristique décrite en référence à un mode de réalisation de l’invention ou à une variante d’un mode de réalisation est applicable d’une manière isolée ou en toute combinaison techniquement possible aux autres modes de réalisation ou variantes.In the description of the different embodiments, similar elements bear the same references. Also, unless otherwise indicated, each characteristic described with reference to an embodiment of the invention or to a variant of an embodiment is applicable in isolation or in any technically possible combination to other embodiments or variants .

La montre un ensemble de stockage d’énergie électrique selon l’invention, désigné par la référence générale 2.There shows an electrical energy storage assembly according to the invention, designated by the general reference 2.

L’ensemble de stockage d’énergie électrique 2 comprend une structure de support 4 et une enveloppe 5.The electrical energy storage assembly 2 comprises a support structure 4 and an envelope 5.

L’enveloppe 5 comprend un conteneur électrique 6 qui est muni d’un corps de conteneur 8 et d’un panneau de conteneur 10. Le conteneur électrique 6 est en l’occurrence un conteneur type ISO.The envelope 5 comprises an electrical container 6 which is provided with a container body 8 and a container panel 10. The electrical container 6 is in this case an ISO type container.

Le conteneur électrique 6 présente par exemple une longueur supérieure à 2 m, notamment comprise entre 2,5 m et 15 m, une largeur supérieure à 1 m, notamment comprise entre 2 m et 4 m et une hauteur supérieure à 1 m, notamment comprise entre 2 m et 4 m.The electrical container 6 has for example a length greater than 2 m, in particular between 2.5 m and 15 m, a width greater than 1 m, in particular between 2 m and 4 m and a height greater than 1 m, in particular between between 2 m and 4 m.

Le conteneur électrique 6 est notamment un conteneur 20 pieds dit « High Cube » de 6,058 m de longueur, 2,438 m de largeur et 2,896 m de hauteur. Cependant la présente invention s’applique à tout type de conteneur ayant des coins ISO (exemple 40 pieds (12 m), 10 pieds (3 m), etc.).The electric container 6 is in particular a 20-foot container called “High Cube” 6.058 m long, 2.438 m wide and 2.896 m high. However, the present invention applies to any type of container having ISO corners (example 40 feet (12 m), 10 feet (3 m), etc.).

Un tel conteneur électrique 6 est destiné à contenir des modules de batterie (modules 20, voir ci-après) pour offrir une source d’énergie électrique déplaçable, propre à être installée temporairement ou en permanence sur un site requérant de l’énergie électrique.Such an electrical container 6 is intended to contain battery modules (modules 20, see below) to provide a movable source of electrical energy, suitable for being installed temporarily or permanently on a site requiring electrical energy.

De manière classique, il est connu de construire un système de stockage d’énergie électrique en disposant, dans un conteneur parallélépipédique standard, des modules de batterie et une unité de gestion électrique et thermique des modules. Ce système de stockage est facilement déplaçable, notamment par transport routier, ferroviaire, maritime ou aérien.Conventionally, it is known to build an electrical energy storage system by arranging, in a standard parallelepiped container, battery modules and an electrical and thermal management unit for the modules. This storage system is easily movable, notably by road, rail, sea or air transport.

La structure du conteneur recevant les modules de batterie comporte généralement un plancher, des parois périphériques faisant saillie par rapport au plancher, et un toit qui ferme le volume intérieur contenant les modules de batterie. Les parois périphériques sont munies de portes qui permettent d’accéder au volume intérieur lorsque cela est nécessaire.The structure of the container receiving the battery modules generally comprises a floor, peripheral walls projecting relative to the floor, and a roof which closes the interior volume containing the battery modules. The peripheral walls are fitted with doors which provide access to the interior volume when necessary.

Lors du fonctionnement, les modules disposés dans le conteneur se chargent pour stocker de l’énergie électrique reçue d’une source d’énergie électrique et se déchargent pour fournir de l’énergie électrique à un consommateur d’énergie électrique.During operation, the modules disposed in the container charge to store electrical energy received from an electrical energy source and discharge to provide electrical energy to an electrical energy consumer.

Le panneau de conteneur 10 est amovible et donne accès à l’intérieur du conteneur électrique 6 ou du corps de conteneur 8. En variante, le panneau de conteneur 10 est un panneau avec une ou des portes. Le panneau de conteneur 10 est montré partiellement et en traits interrompus sur la .The container panel 10 is removable and provides access to the interior of the electrical container 6 or the container body 8. Alternatively, the container panel 10 is a panel with one or more doors. The container panel 10 is shown partially and in broken lines on the .

L’ensemble de stockage d’énergie électrique 2 comprend en outre au moins un module de batterie électrique 20 et en l’occurrence une multitude de modules de batterie électrique 20.The electrical energy storage assembly 2 further comprises at least one electric battery module 20 and in this case a multitude of electric battery modules 20.

Les modules de batterie électrique 20 sont disposés en colonnes horizontales et en rangées verticales dans la structure de support.The electric battery modules 20 are arranged in horizontal columns and vertical rows in the support structure.

Chaque module de batterie électrique 20 a, en l’occurrence une forme sensiblement parallélépipédique, et forme une surface d’appui 22, qui est la surface inférieure du module de batterie électrique 20. La surface d’appui 22 est avantageusement la plus grande surface du module de batterie électrique 20. La surface d’appui 22 est avantageusement plane. La surface d’appui 22 est avantageusement sensiblement rectangulaire. Chaque module de batterie électrique 20 comprend une pluralité de cellules électriques secondaires (non représentées), c’est-à-dire rechargeables, connectées en parallèle ou en série. Les cellules électriques sont par exemple des cellules lithium-ion.Each electric battery module 20 has, in this case a substantially parallelepiped shape, and forms a support surface 22, which is the lower surface of the electric battery module 20. The support surface 22 is advantageously the largest surface of the electric battery module 20. The support surface 22 is advantageously flat. The support surface 22 is advantageously substantially rectangular. Each electric battery module 20 comprises a plurality of secondary electric cells (not shown), that is to say rechargeable, connected in parallel or in series. Electric cells are, for example, lithium-ion cells.

La structure de support 4 comprend un côté supérieur CS et un côté inférieur CI, qui correspond à la partie supérieure respectivement la partie inférieure de la structure de support 4 lors de l’utilisation ensemble de stockage d’énergie électrique.The support structure 4 comprises an upper side CS and a lower side CI, which corresponds to the upper part respectively the lower part of the support structure 4 when used together for storing electrical energy.

La structure de support 4 est une structure de support du ou de chaque module de batterie électrique 20. A cette fin, la structure de support 4 comprend en l’occurrence des étagères 26 disposées dans le corps de conteneur 8. Les étagères 26 sont munies, pour chaque module de batterie électrique 20, d’une plaque de support 28.The support structure 4 is a support structure for the or each electric battery module 20. To this end, the support structure 4 comprises in this case shelves 26 arranged in the container body 8. The shelves 26 are provided , for each electric battery module 20, a support plate 28.

La structure de support 4, ou les étagères 26, délimite(nt) un logement de réception 30 pour chaque module de batterie électrique 20. Le logement de réception 30 a un côté inférieur de logement 32 et un côté supérieur de logement 34 (voir ). Le côté inférieur de logement 32 et le côté supérieur de logement 34 ont une position l’un par rapport à l’autre qui correspond à l’orientation des côté inférieur CI et côté supérieur CS de la structure de support 4.The support structure 4, or the shelves 26, delimit(s) a receiving housing 30 for each electric battery module 20. The receiving housing 30 has a lower housing side 32 and an upper housing side 34 (see ). The lower housing side 32 and the upper housing side 34 have a position relative to each other which corresponds to the orientation of the lower side CI and the upper side CS of the support structure 4.

La structure de support 4 est munie d’un circuit de refroidissement 36 du ou de chaque module de batterie électrique 20.The support structure 4 is provided with a cooling circuit 36 of the or each electric battery module 20.

Le circuit de refroidissement 36 est un circuit de refroidissement à fluide de refroidissement. Le fluide de refroidissement est avantageusement un liquide de refroidissement et peut comprendre de l’eau ou de l’eau glycolée. Alternativement, le fluide de refroidissement est un réfrigérant à changement de phase, tel qu’un réfrigérant utilisé communément dans un réfrigérateur. Le fluide de refroidissement peut être du type R134A.The cooling circuit 36 is a cooling fluid cooling circuit. The cooling fluid is advantageously a cooling liquid and may comprise water or glycolated water. Alternatively, the cooling fluid is a phase change refrigerant, such as a refrigerant commonly used in a refrigerator. The cooling fluid can be of the R134A type.

Le circuit de refroidissement 36 comporte deux états et est soit dans un état assemblé, soit dans un état désassemblé. Dans l’état assemblé, le circuit de refroidissement 36 est apte à refroidir le ou chaque module de batterie électrique 20. A l’état assemblé, le circuit de refroidissement 36 est fermé et rempli de fluide de refroidissement ou de liquide de refroidissement.The cooling circuit 36 has two states and is either in an assembled state or in a disassembled state. In the assembled state, the cooling circuit 36 is capable of cooling the or each electric battery module 20. In the assembled state, the cooling circuit 36 is closed and filled with cooling fluid or coolant.

Dans l’état désassemblé, le circuit de refroidissement 36 est inapte à refroidir le(s) module(s) de batterie électrique 20, et notamment le circuit de refroidissement 36 est ouvert et n’est pas complètement rempli de fluide de refroidissement ou vidé de fluide de refroidissement.In the disassembled state, the cooling circuit 36 is unable to cool the electric battery module(s) 20, and in particular the cooling circuit 36 is open and is not completely filled with cooling fluid or emptied of cooling fluid.

Le circuit de refroidissement 36 comprend au moins une plaque de refroidissement 38. La plaque de refroidissement 38 est sensiblement plane et comporte en son intérieur des canaux de refroidissement 40 (représentés en trais interrompus sur la et voir ci-dessous en référence aux Figures 6 et 7 du second mode de réalisation).The cooling circuit 36 comprises at least one cooling plate 38. The cooling plate 38 is substantially flat and has in its interior cooling channels 40 (shown in broken lines on the and see below with reference to Figures 6 and 7 of the second embodiment).

La plaque de refroidissement 38 a une forme qui correspond sensiblement à la forme de la surface d’appui 22. La plaque de refroidissement 38 a avantageusement une forme entièrement dépourvue de rebords du côté dirigé vers la surface d’appui 22. En l’occurrence, la plaque de refroidissement 38 est sensiblement parallélépipédique, donc à profil rectangulaire, et a une longueur et une largeur qui sont sensiblement identiques à celles de la surface d’appui 22. La longueur et la largeur de la plaque de refroidissement 38 diffèrent par exemple au plus de 15% de la longueur et/ou de la largeur de la surface d’appui 22 de préférence de 5% de la longueur et/ou de la largeur de la surface d’appui 22. La plaque de refroidissement 38 est par exemple en métal.The cooling plate 38 has a shape which corresponds substantially to the shape of the support surface 22. The cooling plate 38 advantageously has a shape entirely devoid of edges on the side directed towards the support surface 22. In this case , the cooling plate 38 is substantially parallelepiped, therefore has a rectangular profile, and has a length and a width which are substantially identical to those of the support surface 22. The length and width of the cooling plate 38 differ for example at most 15% of the length and/or width of the support surface 22, preferably 5% of the length and/or width of the support surface 22. The cooling plate 38 is by example in metal.

La plaque de refroidissement 38 est munie d’une ouverture d’admission 42 et d’une ouverture d’évacuation 44 de fluide ou liquide de refroidissement. En l’occurrence, la plaque de support 28 et la plaque de refroidissement 38 sont le même élément. En variante, la plaque de support 28 est remplacée par un autre élément de support qui porte la plaque de refroidissement 38. Un tel autre élément de support est par exemple un rail de support ou des ergots de support.The cooling plate 38 is provided with an inlet opening 42 and an evacuation opening 44 for fluid or cooling liquid. In this case, the support plate 28 and the cooling plate 38 are the same element. Alternatively, the support plate 28 is replaced by another support element which carries the cooling plate 38. Such another support element is for example a support rail or support lugs.

Le circuit de refroidissement 36 comprend par ailleurs par exemple des conduites d’admission 46 et des conduites d’évacuation 48 reliées ou fixées respectivement aux ouvertures d’admission 42 et aux ouvertures d’évacuation 44, et un dispositif de refroidissement 50 du fluide ou liquide de refroidissement, tel qu’un dispositif de refroidissement à compresseur. Le circuit de refroidissement 36 peut également comprendre une pompe de circulation (non représentée) adaptée pour faire circuler le fluide de refroidissement dans le circuit de refroidissement 36.The cooling circuit 36 further comprises, for example, inlet pipes 46 and evacuation pipes 48 connected or fixed respectively to the inlet openings 42 and to the evacuation openings 44, and a device 50 for cooling the fluid or coolant, such as a compressor cooling device. The cooling circuit 36 may also include a circulation pump (not shown) adapted to circulate the cooling fluid in the cooling circuit 36.

Avantageusement, le côté inférieur de logement 32 de chaque logement est délimité au moins en partie par la plaque de refroidissement 38.Advantageously, the lower housing side 32 of each housing is delimited at least in part by the cooling plate 38.

Avantageusement, le logement de réception 30, le module de batterie électrique 20 et le circuit de refroidissement 36 sont configurés de telle sorte que le module de batterie électrique 20 puisse être inséré et/ou retiré du logement de réception 30 pendant que le circuit de refroidissement est à l’état assemblé.Advantageously, the receiving housing 30, the electric battery module 20 and the cooling circuit 36 are configured such that the electric battery module 20 can be inserted and/or removed from the receiving housing 30 while the cooling circuit is in assembled state.

Avantageusement, chaque plaque de refroidissement 38 porte un seul module de batterie électrique 20 associé.Advantageously, each cooling plate 38 carries a single associated electric battery module 20.

L’ensemble de stockage d’énergie électrique 2 comprend en outre, pour chaque module de batterie électrique 20, un élément interface thermiquement conducteur 52. L’élément interface thermiquement conducteur 52 favorise l’échange thermique entre la plaque de refroidissement 38 et le module de batterie électrique 20. L’élément interface thermiquement conducteur 52 a une conductivité thermique supérieure à la conductivité thermique de l’air, notamment une conductivité thermique supérieure à 0,05 W/m.K, de préférence supérieure à 0,5 W/m.K. L’élément interface thermiquement conducteur 52 est disposé entre la plaque de refroidissement 38 et le module de batterie électrique 20 associés. L’élément interface thermiquement conducteur 52 est de préférence en contact avec la plaque de refroidissement 38 et avec le module de batterie électrique 20 associé. L’élément interface thermiquement conducteur 52 est par exemple un coussin thermique. Le matériau du coussin thermique adapté à cette fin est par exemple commercialisé sous le nom commercial « T-flexTM6100 thermal gap filler » de la Société Laird Technologies (https://www.lairdtech.com/).The electrical energy storage assembly 2 further comprises, for each electric battery module 20, a thermally conductive interface element 52. The thermally conductive interface element 52 promotes heat exchange between the cooling plate 38 and the module of electric battery 20. The thermally conductive interface element 52 has a thermal conductivity greater than the thermal conductivity of the air, in particular a thermal conductivity greater than 0.05 W/mK, preferably greater than 0.5 W/mK L The thermally conductive interface element 52 is arranged between the cooling plate 38 and the associated electric battery module 20. The thermally conductive interface element 52 is preferably in contact with the cooling plate 38 and with the associated electric battery module 20. The thermally conductive interface element 52 is for example a thermal cushion. The thermal cushion material suitable for this purpose is for example marketed under the trade name “T-flex TM 6100 thermal gap filler” from the company Laird Technologies (https://www.lairdtech.com/).

L’ensemble de stockage d’énergie électrique 2 comprend des paires 54 de modules de batterie électrique superposés, dont chacune est formée par deux modules de batterie électrique 20, dont un module de batterie électrique supérieur, désigné 20S, et un module de batterie électrique inférieur, désigné 20I. La plaque de refroidissement 38 est agencée entre ces deux modules de batterie électrique 20 superposés et porte le module de batterie électrique supérieur 20S. Il est à noter que les références 20I et 20S sont utilisées uniquement afin d’identifier les modules de batterie superposés d’une paire 54 de modules de batterie électrique l’un par rapport à l’autre. Ces modules de batteries électriques sont les modules de batterie électrique 20 précédemment décrits. Les modules de batterie électrique superposés 20S et 20I sont alignés l’un par rapport à l’autre et coïncident en vue de dessus. A titre d’exemple, sur la , les deux modules de batterie électrique les plus hauts de la rangée à droite sont désignés comme modules de batterie électrique 20S et 20I et les deux modules de batterie électrique les plus bas de la rangée à gauche sont désignés comme 20S et 20I. On comprend que chaque module de batterie électrique 20 qui n’est ni un module de batterie électrique 20 d’extrémité supérieure, ni d’extrémité inférieure, constitue un module de batterie électrique supérieur 20S pour une première paire 54 de modules de batterie électrique superposés et un module de batterie électrique inférieur 20I pour une seconde 54 paire de modules de batterie électrique 20.The electric energy storage assembly 2 comprises pairs 54 of superimposed electric battery modules, each of which is formed by two electric battery modules 20, including an upper electric battery module, designated 20S, and an electric battery module lower, designated 20I. The cooling plate 38 is arranged between these two superposed electric battery modules 20 and carries the upper electric battery module 20S. It should be noted that the references 20I and 20S are used only to identify the stacked battery modules of a pair 54 of electric battery modules relative to each other. These electric battery modules are the electric battery modules 20 previously described. The superimposed electric battery modules 20S and 20I are aligned with each other and coincide in top view. For example, on the , the two highest electric battery modules in the row on the right are designated as 20S and 20I electric battery modules and the two lowest electric battery modules in the row on the left are designated as 20S and 20I. It is understood that each electric battery module 20 which is neither an upper end nor a lower end electric battery module 20 constitutes an upper electric battery module 20S for a first pair 54 of superimposed electric battery modules and a lower electric battery module 20I for a second 54 pair of electric battery modules 20.

Avantageusement, l’ensemble de stockage définit un espace 60 entre le module de batterie électrique inférieur 20I et la plaque de refroidissement 30 du module de batterie électrique supérieur 20S. L’espace 60 a une largeur comprise entre 1mm et 100mm.Advantageously, the storage assembly defines a space 60 between the lower electric battery module 20I and the cooling plate 30 of the upper electric battery module 20S. Space 60 has a width of between 1mm and 100mm.

L’ensemble de stockage d’énergie électrique 2 définit un chemin de montage 70 du ou de chaque module de batterie électrique 20 entre une position retirée 72, dans laquelle le module de batterie électrique 20 est situé en dehors de son logement de réception 30 et une position insérée 74, dans laquelle le module de batterie électrique 20 est situé dans son logement de réception 30. Dans la position insérée 74, le module de batterie électrique 20 est connecté à des éléments de connexion électrique (non-représentés) afin d’être chargé ou déchargé en énergie électrique.The electrical energy storage assembly 2 defines a mounting path 70 of the or each electric battery module 20 between a removed position 72, in which the electric battery module 20 is located outside its receiving housing 30 and an inserted position 74, in which the electric battery module 20 is located in its receiving housing 30. In the inserted position 74, the electric battery module 20 is connected to electrical connection elements (not shown) in order to be charged or discharged with electrical energy.

La structure de support 4 comprend par ailleurs, pour chaque module de batterie électrique 20 un élément de fixation 76, fixant le module de batterie électrique 20 dans sa position insérée 74. L’élément de fixation 76 est par exemple une vis, un clip, ou une languette d’arrêt. Sur la , quelques-uns de ces éléments de fixation 76 sont représentés à titre d’exemple.The support structure 4 further comprises, for each electric battery module 20, a fixing element 76, fixing the electric battery module 20 in its inserted position 74. The fixing element 76 is for example a screw, a clip, or a stop tab. On the , some of these fixing elements 76 are shown by way of example.

Le chemin de montage 70 est avantageusement sur toute sa distance rectiligne.The mounting path 70 is advantageously straight over its entire distance.

L’ensemble de stockage d’énergie électrique fonctionne de la façon suivante.The electrical energy storage assembly operates as follows.

On part de la situation dans laquelle le circuit de refroidissement 36 est à l’état assemblé. Les logements de réception 30 sont vides et les modules de batterie électrique 20 sont situés en dehors de la structure de support 4.We start from the situation in which the cooling circuit 36 is in the assembled state. The receiving housings 30 are empty and the electric battery modules 20 are located outside the support structure 4.

Tout d’abord, chaque module de batterie électrique 20 est inséré dans son logement de réception 30 et l’élément de fixation 76 est fermé, ainsi bloquant le module de batterie électrique 20 dans son logement de réception 30. Pendant ces opérations, le circuit de refroidissement 36 est et reste à l’état assemblé et aucun élément de ce circuit ne nécessite d’être démonté.First of all, each electric battery module 20 is inserted into its receiving housing 30 and the fixing element 76 is closed, thus blocking the electric battery module 20 in its receiving housing 30. During these operations, the circuit cooling 36 is and remains in the assembled state and no element of this circuit needs to be dismantled.

Ensuite, chaque module de batterie électrique 20 est connecté à des éléments de connexion électrique afin de pouvoir charger et/ou décharger les modules de batterie électrique 20. Pendant la charge ou la décharge, chaque module de batterie électrique 20 génère de la chaleur. Cette chaleur est évacuée via la plaque de refroidissement 38 associée et le fluide de refroidissement circulant dans les canaux de refroidissement 40.Then, each electric battery module 20 is connected to electrical connection elements so as to be able to charge and/or discharge the electric battery modules 20. During charging or discharging, each electric battery module 20 generates heat. This heat is evacuated via the associated cooling plate 38 and the cooling fluid circulating in the cooling channels 40.

Lorsqu’un module de batterie électrique 20, qui est un module de batterie électrique inférieur 20I, atteint un état d’emballement thermique, il génère une grande quantité de chaleur. Cette chaleur est transmise, notamment par convection et/ou rayonnement, en direction du module de batterie électrique supérieur 20S.When an electric battery module 20, which is a lower electric battery module 20I, reaches a thermal runaway state, it generates a large amount of heat. This heat is transmitted, in particular by convection and/or radiation, towards the upper electric battery module 20S.

Grâce à la plaque de refroidissement 38, qui porte le module de batterie électrique supérieur 20S, la chaleur émise par l’emballement thermique est en partie bloquée et évacuée par le circuit de refroidissement 36. Le module de batterie électrique supérieur 20S est donc protégé par la plaque de refroidissement 38 associée d’un emballement thermique du module de batterie électrique inférieur 20I correspondant.Thanks to the cooling plate 38, which carries the upper electric battery module 20S, the heat emitted by the thermal runaway is partly blocked and evacuated by the cooling circuit 36. The upper electric battery module 20S is therefore protected by the cooling plate 38 associated with a thermal runaway of the corresponding lower electric battery module 20I.

L’espace 60 contribue à une isolation thermique du module de batterie électrique supérieur 20S par rapport au module de batterie électrique inférieur 20I.The space 60 contributes to thermal insulation of the upper electric battery module 20S relative to the lower electric battery module 20I.

L’ensemble de stockage d’énergie électrique 2 est avantageusement dépourvu d’une installation d’extinction de feu, en particulier dépourvu d’installation fixe d'extinction automatique à eau, dénommée aussi « gicleur ». La protection contre l’incendie due à de l’emballement thermique des modules de batterie électrique est assurée dans l’ensemble de stockage d’énergie électrique 2 par le circuit de refroidissement 36.The electrical energy storage assembly 2 advantageously does not have a fire extinguishing installation, in particular without a fixed automatic water extinguishing installation, also called a “sprinkler”. Protection against fire due to thermal runaway of the electric battery modules is provided in the electrical energy storage assembly 2 by the cooling circuit 36.

Le circuit de refroidissement 36 a une grande inertie thermique, notamment lorsque le fluide de refroidissement est un liquide de refroidissement, et même lors d’un emballement thermique d’un module de batterie électrique 20, le liquide de refroidissement n’est chauffé que peu. Ainsi, les autres modules de batterie électrique 20 sont protégés d’un emballement thermique.The cooling circuit 36 has a high thermal inertia, particularly when the cooling fluid is a coolant, and even during a thermal runaway of an electric battery module 20, the coolant is heated only slightly. . Thus, the other electric battery modules 20 are protected from thermal runaway.

Sur les Figures 5 à 7 est représenté un second mode de réalisation de l’ensemble de stockage d’énergie électrique 2 selon l’invention. Les Figures 5 à 7 sont schématiques, ne sont pas à l’échelle et illustrent le principe de l’invention. Les éléments structurels et le principe de fonctionnement divulgués en lien avec le premier mode de réalisation sont applicables à ce second mode de réalisation et vice versa. Les éléments analogues portent les mêmes références.Figures 5 to 7 show a second embodiment of the electrical energy storage assembly 2 according to the invention. Figures 5 to 7 are schematic, not to scale and illustrate the principle of the invention. The structural elements and the operating principle disclosed in connection with the first embodiment are applicable to this second embodiment and vice versa. Similar elements bear the same references.

Dans ce qui suit uniquement les différences ou des compléments par rapport au premier mode de réalisation seront décrits.In the following only the differences or additions compared to the first embodiment will be described.

L’enveloppe 5 comprend, au lieu d’un conteneur électrique muni d’un corps de conteneur et d’un panneau de conteneur amovible ou d’un panneau comportant une ou plusieurs porte(s), une armoire électrique ou cabinet 6, qui comprend un corps d’armoire 8 et une porte d’armoire 10.The envelope 5 comprises, instead of an electrical container provided with a container body and a removable container panel or a panel comprising one or more door(s), an electrical cabinet or cabinet 6, which comprises a cabinet body 8 and a cabinet door 10.

Sur la est montré le circuit de refroidissement 36. De manière identique au circuit de refroidissement du premier mode de réalisation, ce circuit est fermé.On the the cooling circuit 36 is shown. Identically to the cooling circuit of the first embodiment, this circuit is closed.

Est également illustré schématiquement le dispositif de refroidissement 50 relié aux conduites d’admission 46 et conduites d’évacuation 48.Also shown schematically is the cooling device 50 connected to the inlet pipes 46 and discharge pipes 48.

Le logement de réception 30 est défini schématiquement par une butée 31.The receiving housing 30 is defined schematically by a stop 31.

Sur la est montré une portion de l’ensemble de stockage d’énergie électrique 2. Les éléments de fixation 76 sont fermés et les modules de batterie électrique 20 se trouvent dans leur logement de réception 30 respectif.On the a portion of the electrical energy storage assembly 2 is shown. The fixing elements 76 are closed and the electric battery modules 20 are in their respective receiving housing 30.

Sur la est représenté la portion de l’ensemble de stockage d’énergie électrique 2 de la lors de l’insertion ou du retrait de l’un des modules de batterie électrique 20. On voit que l’élément de fixation 76 est ouvert.On the is represented the portion of the electrical energy storage assembly 2 of the when inserting or removing one of the electric battery modules 20. We see that the fixing element 76 is open.

On voit également que lors du retrait ou de l’insertion du module de batterie électrique 20, tous les éléments du circuit de refroidissement 36 sont en place et le circuit de refroidissement 36 est à l’état assemblé.We also see that when removing or inserting the electric battery module 20, all the elements of the cooling circuit 36 are in place and the cooling circuit 36 is in the assembled state.

L’insertion et/ou le retrait, par exemple lors d’un échange d’un module de batterie électrique 20, est/sont donc particulièrement/s simple/s.Insertion and/or removal, for example when exchanging an electric battery module 20, is/are therefore particularly simple.

L’ensemble de stockage d’énergie électrique 2 peut être assemblé ou désassemblé selon un procédé comprenant les étapes successives suivantes :The electrical energy storage assembly 2 can be assembled or disassembled according to a process comprising the following successive steps:

- fourniture des éléments de la structure de support 4 et de l’au moins un module de batterie électrique 20,- supply of the elements of the support structure 4 and the at least one electric battery module 20,

- assemblage de la structure de support 4 à partir des éléments de la structure de support de telle sorte que le circuit de refroidissement 36 est à l’état assemblé,- assembly of the support structure 4 from the elements of the support structure such that the cooling circuit 36 is in the assembled state,

- insertion du module de batterie électrique 20 dans le logement de réception 30 pendant que le circuit de refroidissement 36 est à l’état assemblé ou retrait du module de batterie électrique 20 du logement de réception 30 pendant que le circuit de refroidissement 36 est à l’état assemblé.- insertion of the electric battery module 20 into the receiving housing 30 while the cooling circuit 36 is in the assembled state or removal of the electric battery module 20 from the receiving housing 30 while the cooling circuit 36 is in the assembled state assembled condition.

Claims (9)

Ensemble de stockage d’énergie électrique (2), du type comprenant
- au moins un module de batterie électrique (20),
- une structure de support (4), notamment des étagères (26), du ou de chaque module de batterie électrique,
la structure de support étant munie d’un circuit de refroidissement (36) du ou de chaque module de batterie électrique (20),
le circuit de refroidissement (36) étant un circuit de refroidissement à fluide et le circuit de refroidissement comprenant au moins une plaque de refroidissement (38),
la structure de support délimitant un logement de réception (30) de chaque module de batterie électrique,
le circuit de refroidissement (36) pouvant être soit dans un état assemblé, dans lequel le circuit de refroidissement est apte à refroidir le ou chaque module de batterie électrique, soit dans un état désassemblé, dans lequel le circuit de refroidissement (36) est inapte à refroidir au moins un module de batterie,
le logement de réception ayant un côté inférieur de logement (32),
caractérisé en ce que
le côté inférieur de logement (32) est délimité au moins en partie par la plaque de refroidissement, en ce que
le logement de réception (30), le ou chaque module de batterie électrique (20) et le circuit de refroidissement (36) sont configurés de telle sorte à ce que le module de batterie électrique puisse être inséré et/ou retiré de son logement de réception (30) pendant que le circuit de refroidissement est à l’état assemblé.Electrical energy storage assembly (2), of the type comprising
- at least one electric battery module (20),
- a support structure (4), in particular shelves (26), of the or each electric battery module,
the support structure being provided with a cooling circuit (36) of the or each electric battery module (20),
the cooling circuit (36) being a fluid cooling circuit and the cooling circuit comprising at least one cooling plate (38),
the support structure delimiting a receiving housing (30) of each electric battery module,
the cooling circuit (36) being able to be either in an assembled state, in which the cooling circuit is capable of cooling the or each electric battery module, or in a disassembled state, in which the cooling circuit (36) is incapable to cool at least one battery module,
the receiving housing having a lower housing side (32),
characterized in that
the lower housing side (32) is delimited at least partly by the cooling plate, in that
the receiving housing (30), the or each electric battery module (20) and the cooling circuit (36) are configured such that the electric battery module can be inserted and/or removed from its housing reception (30) while the cooling circuit is in the assembled state. Ensemble de stockage d’énergie électrique selon la revendication 1, dans lequel l’ensemble de stockage d’énergie électrique comprend une enveloppe (5), l’enveloppe comprenant
- soit un conteneur électrique (6) qui comprend un corps de conteneur (8) et un panneau de conteneur amovible (10),
- soit une armoire électrique, qui comprend un corps d’armoire et une porte d’armoire,
et dans lequel la structure de support est disposée dans l’enveloppe (5).Electrical energy storage assembly according to claim 1, in which the electrical energy storage assembly comprises an envelope (5), the envelope comprising
- either an electric container (6) which comprises a container body (8) and a removable container panel (10),
- either an electrical cabinet, which includes a cabinet body and a cabinet door,
and in which the support structure is arranged in the envelope (5). Ensemble de stockage d’énergie électrique (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’ensemble de stockage définit un chemin de montage (70) du ou de chaque module de batterie électrique (20) entre une position retirée (72), dans laquelle le module de batterie électrique est situé en dehors de son logement de réception et une position insérée (74), dans laquelle le module de batterie électrique est situé dans son logement de réception, et dans laquelle le module de batterie électrique est de préférence connecté à des éléments de connexion électrique et notamment dans lequel le chemin de montage (70) est sur toute sa distance rectiligne.Electrical energy storage assembly (2) according to any one of the preceding claims, wherein the storage assembly defines a mounting path (70) of the or each electric battery module (20) between a removed position ( 72), in which the electric battery module is located outside its receiving housing and an inserted position (74), in which the electric battery module is located in its receiving housing, and in which the electric battery module is preferably connected to electrical connection elements and in particular in which the mounting path (70) is over its entire distance rectilinear. Ensemble de stockage d’énergie électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’ensemble de stockage d’énergie électrique comprend au moins deux modules de batterie électrique superposés, dont un module de batterie électrique supérieur (20S) et un module de batterie électrique inférieur (20I), dans lequel la plaque de refroidissement (38) est agencée entre ces deux modules de batterie électrique supérieur et inférieur et dans lequel la plaque de refroidissement (38) porte le module de batterie électrique supérieur.Electrical energy storage assembly according to any one of the preceding claims, wherein the electrical energy storage assembly comprises at least two superimposed electrical battery modules, including an upper electrical battery module (20S) and a module lower electric battery module (20I), in which the cooling plate (38) is arranged between these two upper and lower electric battery modules and in which the cooling plate (38) carries the upper electric battery module. Ensemble de stockage d’énergie électrique selon la revendication 4, dans lequel l’ensemble de stockage d’énergie électrique définit un espace (60) entre le module de batterie électrique inférieur (20I) et la plaque de refroidissement (38).An electrical energy storage assembly according to claim 4, wherein the electrical energy storage assembly defines a space (60) between the lower electrical battery module (20I) and the cooling plate (38). Ensemble de stockage d’énergie électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque plaque de refroidissement (38) porte un seul module de batterie électrique.Electrical energy storage assembly according to any one of the preceding claims, wherein each cooling plate (38) carries a single electric battery module. Ensemble de stockage d’énergie électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque plaque de refroidissement (38) comporte des canaux de refroidissement (40) du circuit de refroidissement (36).Electrical energy storage assembly according to any one of the preceding claims, in which each cooling plate (38) comprises cooling channels (40) of the cooling circuit (36). Ensemble de stockage d’énergie électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’ensemble de stockage d’énergie électrique comprend, pour chaque module de batterie électrique (20), un élément interface thermiquement conducteur (52), ayant une conductivité thermique supérieure à la conductivité thermique de l’air, notamment une conductivité thermique supérieure à 0,05 W/m.K, de préférence supérieure à 0,5 W/m.K, et dans lequel chaque élément interface thermiquement conducteur (52) est disposé entre la plaque de refroidissement (38) et le module de batterie électrique (20) associé.Electrical energy storage assembly according to any one of the preceding claims, wherein the electrical energy storage assembly comprises, for each electric battery module (20), a thermally conductive interface element (52), having a thermal conductivity greater than the thermal conductivity of the air, in particular a thermal conductivity greater than 0.05 W/m.K, preferably greater than 0.5 W/m.K, and in which each thermally conductive interface element (52) is arranged between the cooling plate (38) and the associated electric battery module (20). Procédé d’assemblage ou de désassemblage d’un ensemble de stockage d’énergie électrique, caractérisé en ce que l’ensemble de stockage d’énergie électrique est un ensemble selon l’une des revendications précédentes, et en ce que le procédé comprend les étapes successives suivantes :
- fourniture des éléments de la structure de support (4) et de l’au moins un module de batterie électrique (20),
- assemblage de la structure de support (4) à partir des éléments de la structure de support de telle sorte que le circuit de refroidissement (36) est à l’état assemblé, et
- Soit insertion du ou de chaque module de batterie électrique (20) dans le logement de réception associé pendant que le circuit de refroidissement (36) est à l’état assemblé
- soit retrait du module de batterie électrique du logement de réception associé (30) pendant que le circuit de refroidissement est à l’état assemblé.Method of assembling or disassembling an electrical energy storage assembly, characterized in that the electrical energy storage assembly is an assembly according to one of the preceding claims, and in that the method comprises the following successive steps:
- supply of the elements of the support structure (4) and the at least one electric battery module (20),
- assembly of the support structure (4) from the elements of the support structure such that the cooling circuit (36) is in the assembled state, and
- Either inserting the or each electric battery module (20) into the associated receiving housing while the cooling circuit (36) is in the assembled state
- or removal of the electric battery module from the associated receiving housing (30) while the cooling circuit is in the assembled state.
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