FR3146342A1 - Dispositif de régulation thermique pour le refroidissement d’organes de stockage d’énergie électrique - Google Patents

Dispositif de régulation thermique pour le refroidissement d’organes de stockage d’énergie électrique Download PDF

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Marc Herry
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Abstract

Dispositif de régulation thermique pour le refroidissement d’organes de stockage d’énergie électrique. La présente invention concerne un dispositif de régulation thermique pour une batterie d’accumulateurs électriques, comportant :- une boîte distribution comportant une chambre d’arrivée de fluide et une chambre de retour de fluide,- un tube (60) à deux ensembles (61, 62) de circulation de fluide solidarisés par un pont de matière (64), communiquant l’un avec la chambre d’arrivée et l’autre avec la chambre de retour, les ensembles de circulation de fluide (61, 62) présentant en coupe transversale du tube (60), des bords longs qui s’inscrivent sur deux droites parallèles, le pont de matière (64) formant en coupe transversale du tube (60) au moins un segment s’inscrivant sur l’une des droites parallèles, délimitant un dégagement de matière entre les deux ensembles de circulation de fluide (61, 62) et s’étendant sur une épaisseur du tube (60) comprise entre les deux droites parallèles. (Figure 10)

Description

Dispositif de régulation thermique pour le refroidissement d’organes de stockage d’énergie électrique
La présente invention se rapporte aux domaines de la thermodynamique et de la mécanique, et concerne plus précisément un dispositif de régulation thermique pour un système de stockage d’énergie électrique.
De tels systèmes de stockage d’énergie électrique sont notamment utilisés dans des véhicules électriques ou hybrides qui sont équipés, en plus de leurs batteries de servitude destinées à alimenter leurs réseaux de bord, de batteries haute tension, de l’ordre de 200 à 800 volts, destinées notamment à alimenter leurs moteurs électriques de traction et autres appareils haute tension. Ces systèmes de stockage d’énergie électrique haute tension sont généralement composés d’organes de stockage d’énergie électrique, aussi appelés cellules de stockage d’énergie électrique, regroupées électriquement dans des packs-batterie, par exemple disposés sous les planchers de ces véhicules.
Etant donnée la puissance fournie par ces systèmes de stockage d’énergie haute tension, des dispositifs de régulation thermique sont nécessaires afin de refroidir les organes de stockage d’énergie qui les composent, une hausse trop importante de leur température pouvant les endommager au point de provoquer leur destruction. Ces dispositifs de régulation thermique peuvent également être utiles pour réchauffer les organes de stockage d’énergie lorsque leur température est trop basse, par exemple au démarrage des véhicules par grand froid, étant donné qu’à basse température leur performance est généralement trop faible pour permettre un fonctionnement optimal de ces véhicules.
Il est notamment connu, dans des pack-batterie où des cellules de stockage d’énergie électrique sont disposées verticalement les unes à côté des autres de manière à former une pluralité de rangées successives de cellules, d’avoir des dispositifs de régulation thermique présentant chacun un tube disposé entre deux rangées de cellules et au sein de laquelle du fluide caloporteur est apte à circuler. Lorsque ces cellules sont de forme cylindrique, le tube comporte des corrugations permettant une surface de contact maximale avec chaque cellule à laquelle il est adjacent. Le contact entre le tube et les cellules permet une évacuation, ou un apport, de calories via le fluide caloporteur. Pour gérer l’arrivée et l’évacuation du fluide caloporteur, une boîte de distribution de fluide est disposée à une extrémité du tube et des tubulures d’arrivée et de sortie de fluide caloporteur sont raccordées à cette boîte de distribution. Le fluide caloporteur arrivant par la tubulure d’arrivée se déverse au moins en partie dans le tube via une chambre d’arrivée ménagée dans la boîte de distribution, tandis que le fluide sortant du tube, après avoir récupéré des calories par exemple pour baisser la température du pack-batterie, se déverse dans la tubulure de sortie via une chambre de retour ménagée également dans la boîte de distribution.
Afin de permettre la circulation du fluide caloporteur au sein du tube, ce dernier est percé d’une multitude de canaux de circulation le long desquels le fluide caloporteur circule d’une extrémité longitudinale du tube à l’autre.
Ces canaux peuvent être regroupés en deux ensembles de circulation afin de permettre une circulation de fluide caloporteur dans un premier sens, en éloignement de la boîte de distribution, distincte d’une circulation de fluide caloporteur dans un deuxième sens contraire, une boite de renvoi disposée à l’extrémité longitudinale du tube opposée à la boîte de distribution permettant de renvoyer dans le deuxième sens le fluide de circulation arrivé au bout du premier ensemble de circulation. Il convient alors de faire communiquer fluidiquement la chambre d’arrivée au sein de la boîte de distribution avec le premier ensemble de circulation au sein du tube et de faire communiquer fluidiquement la chambre de retour au sein de la boîte de distribution avec le deuxième ensemble de circulation au sein du tube, en s’assurant qu’il n’y ait pas de communication directe de la chambre d’arrivée à la chambre de retour, pour éviter par exemple que du fluide caloporteur chauffé lors de son passage dans le tube ne passe du deuxième ensemble de circulation à la chambre d’arrivée et soit réinjecté chaud dans premier ensemble de circulation du tube.
Les inventeurs ont conçu un tel dispositif de régulation, décrit dans une demande de brevet FR3125636, représenté en partie figures 1 et 2, et qui comporte un tube 6, une boîte de distribution formée de deux coques assemblées l’une sur l’autre notamment grâce à des pattes d’accrochage 40, une seule des coques 11 étant représentée sur la , afin de visualiser l’intérieur du tube 6 et des chambres d’arrivée et de retour de la boîte de distribution. Lorsque le fluide caloporteur froid arrive par une tubulure d’entrée 18b à travers un orifice d’entrée 46 dans la chambre d’arrivée, délimitée par deux creux 42 des coques 11 assemblées l’une sur l’autre, il pénètre dans des canaux 8 d’un premier ensemble de circulation 21 de fluide caloporteur, ouverts sur une face d’extrémité 12 du tube 6, et est apte à prendre des calories aux cellules du système de stockage d’énergie à refroidir lors de sa circulation au sein du premier ensemble de circulation 21. Une boîte de renvoi connectée à l’autre extrémité du tube 6 amène le fluide caloporteur réchauffé dans des canaux 8 d’un deuxième ensemble de circulation 23, adjacent au premier ensemble de circulation 21 dans le tube 6, jusqu’à la face d’extrémité 12 du tube 6. Le fluide caloporteur réchauffé entre dans la chambre de retour, délimitée par deux creux 41 des coques 11 assemblées l’une sur l’autre, puis repart par un orifice 43 de sortie dans une tubulure 18a de sortie reliée à la chambre de retour. Afin d’empêcher le fluide caloporteur de passer de la chambre d’arrivée vers la chambre de retour, ces chambres sont séparées par une paroi centrale 44 formée d’une nervure sur chacune des coques 11. Ces nervures sont amenées au contact d’une zone d’étanchéité 48 prévue sur la face d’extrémité 12 entre le premier ensemble de circulation 21 et le deuxième ensemble de circulation 23.
Comme visible sur la , cette zone d’étanchéité 48 est une bande de matière occupant toute l’épaisseur et la largeur du tube entre le premier ensemble de circulation 21 et le deuxième ensemble de circulation 23. Etant donné que le tube 6 est formé par extrusion, dans ce dispositif de régulation thermique, cette bande de matière s’étend longitudinalement sur toute la longueur du tube 6, et est donc onéreuse en matériau par rapport à sa fonction. Lors de la fabrication du tube 6, il est prévu une opération de découpe transversale du tube sortant de manière continue d’une filière d’extrusion, et cette opération de découpe génère une bavure longitudinale au niveau de la zone d’étanchéité 48. En effet, comme visible sur la , afin de ne pas écraser la matière formant le tube 6 et ses canaux 8, l’opération de découpe consiste en une première étape de prédécoupe lors de laquelle des lames c1, c2 viennent découper de part et d’autre le profil dans une direction transversale T, c’est-à-dire selon la largeur du tube 6, puis en une deuxième étape d’étirage lors de laquelle le tube 6 est séparé longitudinalement du profil. C’est cette deuxième étape d’étirage qui provoque la bavure longitudinale au niveau de la zone d’étanchéité 48, du fait que la matière au centre de la bande de matière n’a pas subi l’étape de prédécoupe. Cette bavure longitudinale est problématique car sa présence empêche le bon assemblage du tube 6 et de la boîte de distribution, en empêchant notamment tout contact entre les nervures 44 des coques 11 de la boîte de distribution et la zone d’étanchéité 48 au niveau de la face d’extrémité 12. De la sorte, il est nécessaire de prévoir une opération supplémentaire de découpe de la bavure, préalablement à l’assemblage, ce qui ajoute au coût du procédé de fabrication du dispositif de régulation thermique correspondant.
De plus, cette zone d’étanchéité 48, plus épaisse qu’une paroi 50 délimitant deux canaux 8 d’un même ensemble de circulation, transfère thermiquement beaucoup de calories du deuxième ensemble de circulation 23 au premier ensemble de circulation 21, ce qui n’est pas souhaité. Eventuellement, pour résoudre le problème de bavure, on pourrait envisager d’éliminer la matière au centre de la bande de matière du tube, en y formant un canal ne recevant aucun fluide. Cependant la conductivité thermique en résultant, entre les deux ensembles de circulation, serait encore trop importante.
Par ailleurs, en fonction du procédé d’assemblage tube-boîte de distribution choisi, il n’est pas toujours possible d’amener les nervures des coques au contact de la zone d’étanchéité 48, même après élimination de la bavure longitudinale.
En effet dans un premier procédé d’assemblage, on insère l’extrémité du tube 6 dans une portion de réception complémentaire de la boîte de distribution, assurant ainsi l’étanchéité entre le tube 6 et la boîte de distribution, cette insertion s’effectuant jusqu’au contact entre les nervures et la zone d’étanchéité 48, avant de braser le tube 6 à la boîte de distribution. Il convient dans ce premier procédé d’assemblage de considérer la chaîne de cotes entre une première corrugation du tube 6, c’est-à-dire la corrugation ou ondulation la plus proche de la boîte de distribution, et le centre d’une tubulure 18a, 18b par exemple, afin de pouvoir d’une part s’assurer que le tube est bien plaqué contre les cellules et d’autre part s’assurer que la boite de distribution de ce tube peut être relié via les tubulures à une boîte de distribution voisine pour la correcte circulation de fluide caloporteur d’un tube à l’autre. La tolérance de fabrication du tube additionnée à celle de la boîte de distribution implique une tolérance importante entre la première corrugation du tube 6 et les éléments fixés sur la boîte de distribution tels que les tubulures 18a et 18b. Or cette tolérance importante peut s’avérer gênante pour assembler le dispositif de régulation à un autre dispositif de régulation partageant un même conduit d’arrivée de fluide caloporteur et un même conduit d’évacuation de fluide caloporteur, car leurs tubulures d’entrée et de sortie respectives doivent être coaxiales, tout en garantissant que les premières corrugations de chacun des dispositifs de régulation soient bien en contact avec une cellule du système de stockage d’énergie, proximale au dispositif de régulation correspondant. Si l’une ou l’autre de ces conditions n’est pas respectée, l’assemblage peut ne pas être possible, ou bien ne pas permettre un bon fonctionnement des dispositifs de régulation.
Dans un deuxième procédé d’assemblage, on insère l’extrémité du tube 6 dans une portion de réception complémentaire de la boîte de distribution, assurant ainsi l’étanchéité entre le tube 6 et la boîte de distribution, jusqu’à ce qu’une extrémité longitudinale des coques 11 atteigne une butée externe au dispositif de régulation, cette butée externe assurant que l’extrémité longitudinale des coques 11 soit à une distance prédéterminée de la première corrugation du tube 6. Ce deuxième procédé d’assemblage permet une meilleure maîtrise de la distance entre les tubulures 18a, 18b de la boîte de distribution et la première corrugation, en évitant un maillon dans la chaîne de côtes et donc en diminuant la tolérance nécessaire entre le centre d’une tubulure 18a, 18b et la première corrugation, qui ne dépend pas d’une tolérance de fabrication entre la première corrugation et la face d’extrémité 12 du tube 6, au contraire du premier procédé d’assemblage. Cependant ce deuxième procédé d’assemblage ne garantit pas que les nervures 44 de la boîte de distribution soient au contact de la zone d’étanchéité 48 et donc une légère fuite interne entre les canaux 8 du premier ensemble de circulation 21 et les canaux 8 du deuxième ensemble de circulation 23 est possiblement créée.
Il est à noter que l’étape de découpe supplémentaire de la bavure longitudinale est nécessaire que l’on utilise le premier ou le deuxième procédé d’assemblage tube-boîte de distribution décrits ci-dessus. En effet, si on utilise le premier procédé d’assemblage tube-boîte de distribution, pour assembler le tube 6 et la boîte de distribution, une découpe préalable de la bavure longitudinale est nécessaire pour permettre aux nervures 44 d’être au contact de la zone d’étanchéité 48 au niveau de la face d’extrémité 12. De même, lorsqu’on utilise le deuxième procédé d’assemblage tube-boîte de distribution, pour assembler le tube 6 et la boîte de distribution, une découpe préalable de la bavure longitudinale est nécessaire pour ne pas augmenter la tolérance nécessaire entre une première corrugation du tube 6 et le centre des tubulures 18a, 18b, ce qui nuirait à l’assemblage du dispositif de régulation correspondant et/ou à son bon fonctionnement.
Le problème de la conductivité thermique entre les deux ensembles de circulation 21, 23 pourrait être résolu en formant ces deux ensembles de circulation dans deux tubes différents qui seraient chacun connecté à la boîte de distribution, cependant une telle solution génèrerait encore plus de difficultés d’assemblage notamment pour faire coïncider longitudinalement les corrugations de tubes et leurs extrémités respectives, résultant en un mauvais fonctionnement d’un tel dispositif de régulation à deux tubes. De plus l’assemblage d’un tel dispositif de régulation à deux tubes serait plus onéreux que les procédés d’assemblage présentés précédemment.
Les inventeurs ont donc conçu un autre tube 6b d’un autre dispositif de régulation représenté , et décrit également dans la demande de brevet FR3125636. Ce tube 6b comporte des éléments communs au tube 6, référencés de la même façon, notamment un premier ensemble de circulation 21 et un deuxième ensemble de circulation 23 reliés par un pont de matière formant une zone d’étanchéité 48b sur une face d’extrémité 12b du tube 6b. La boîte de distribution de cet autre dispositif de régulation est identique à celle décrite précédemment en relation avec le tube 6.
Le pont de matière reliant les deux ensembles de circulation 21, 23 est moins épais que la bande de matière centrale du tube 6. De ce fait, le tube 6b présente une conduction thermique beaucoup plus faible entre le premier ensemble de circulation 21 et le deuxième ensemble de circulation 23. Cependant lors de la fabrication du tube 6b, comme pour le précédent tube 6, une opération de découpe transversale du tube 6b, sortant au préalable d’une filière d’extrusion, génère également une bavure longitudinale au niveau de la zone d’étanchéité 48b. L’opération de découpe est identique à celle évoquée précédemment en relation avec la . Notamment lors de la première étape de prédécoupe, les lames c1, c2 viennent découper de part et d’autre le profil extrudé dans la direction transversale T, c’est-à-dire selon la largeur du tube 6, puis lors de la deuxième étape d’étirage le tube 6b est séparé longitudinalement du reste du profil extrudé. La deuxième étape d’étirage crée la bavure longitudinale au niveau de la zone d’étanchéité 48b, du fait que cette zone, centrée dans l’épaisseur du tube 6b, n’a pas subi l’étape de prédécoupe. Cette bavure longitudinale empêche, lors du procédé d’assemblage précédemment évoqué, tout contact entre les nervures 44 des coques 11 de la boîte de distribution et la zone d’étanchéité 48b au niveau de la face d’extrémité 12b. Le tube 6b permet donc une meilleure isolation thermique entre le premier ensemble de circulation 21 et le deuxième ensemble de circulation 23, mais nécessite une opération de découpe supplémentaire pour éliminer la bavure longitudinale avant d’assembler le tube 6b avec la boîte de distribution, ce qui ajoute au coût du procédé de fabrication du dispositif de régulation thermique correspondant. De plus, le tube 6b peut être assemblé avec une boîte de distribution en utilisant les mêmes procédés d’assemblage décrits précédemment en relation avec le tube 6, mais les inconvénients de ces premier et deuxième procédés d’assemblage tube-boîte demeurent.
Il existe donc un besoin d’un dispositif de régulation thermique pour un système de stockage d’énergie, comportant un premier ensemble de circulation de fluide caloporteur et un deuxième ensemble de circulation de fluide caloporteur réunis dans un même tube peu coûteux à fabriquer et limitant la conductivité thermique entre ces deux ensembles de circulation.
La présente invention vise à remédier au moins en partie aux inconvénients de l’art antérieur, en fournissant un dispositif de régulation thermique pour un système de stockage d’énergie, un système de stockage d’énergie comportant un tel dispositif, un procédé d’assemblage d’un tel dispositif et un procédé de fabrication d’un tube d’un tel dispositif, dans lequel le tube du dispositif comporte deux ensembles de circulation de fluide caloporteur suffisamment isolés l’un de l’autre thermiquement, et ne nécessite pas lors de sa fabrication, une opération supplémentaire de découpe.
A cette fin, l’invention propose un dispositif de régulation thermique pour le refroidissement et/ou le chauffage de composants dont le fonctionnement est sensible à la température, ces composants étant notamment destinés au stockage d’énergie et pouvant être des cellules de batterie d’organes de stockage d’énergie électrique, le dispositif de régulation comportant :
- une boîte distribution configurée pour être reliée à une tubulure d’entrée de fluide, et à une tubulure de sortie de fluide, la boîte de distribution comportant une chambre d’arrivée de fluide apte à être desservie par la tubulure d’entrée et une chambre de retour de fluide apte à desservir la tubulure de sortie, et
- un tube à deux ensembles de circulation de fluide solidarisés par un pont de matière, un premier ensemble de circulation de fluide communiquant avec la chambre d’arrivée et un deuxième ensemble de circulation de fluide communiquant avec la chambre de retour, les ensembles de circulation de fluide présentant chacun sur une coupe transversale du tube, des bords longs qui s’inscrivent sur deux droites parallèles,
le dispositif de régulation thermique étant caractérisé en ce qu’au moins à une extrémité longitudinale du tube apte à s’emboîter dans la boîte de distribution, le pont de matière forme sur la coupe transversale du tube au moins un segment prolongeant l’un des ensembles de circulation de manière à s’inscrire sur l’une des droites parallèles et délimitant au moins en partie un dégagement de matière entre les deux ensembles de circulation de fluide, le dégagement de matière s’étendant sur une épaisseur du tube comprise entre les deux droites parallèles.
Par « communiquant avec la chambre d’entrée ou de retour », on entend bien sûr une communication fluidique, le fluide pouvant passer d’un ensemble de circulation à l’une de ces chambres. Le fluide est notamment un fluide caloporteur tel que de l’eau glycolée. De plus, dans cette demande, la direction longitudinale s’entend comme la direction selon la dimension d’extension principale du tube, c’est-à-dire dans le sens de sa longueur, la direction transversale s’entend comme une direction orthogonale à la direction longitudinale, orientée dans le sens de la largeur du tube, c’est-à-dire parallèlement aux bords longs de la coupe transversale du tube qui s’effectue dans un plan orthogonal à la direction longitudinale. Chacun de ces bords longs s’inscrit sur une droite parallèle à une droite sur laquelle s’inscrit l’autre bord long. Le terme « parallèle » s’entend bien sûr comme « sensiblement parallèle » du fait des tolérances de fabrication, c’est-à-dire à +/- 5 degrés près.
Le tube du dispositif de régulation thermique selon l’invention présente donc transversalement une section oblongue permettant une opération de découpe comme décrite dans l’art antérieur. Notamment de préférence, les ensembles de circulation du tube présentent chacun un alignement de canaux entre leurs bords longs, l’épaisseur du tube au niveau de chaque ensemble de circulation, donc orthogonalement aux directions longitudinale et transversale, ne logeant qu’un canal. Le tube a donc une section fine s’étendant sur la largeur du tube, permettant une bonne conduction thermique avec des cellules d’un système de stockage dans lequel le dispositif de régulation thermique est utilisé. Comme expliqué en relation avec l’art antérieur, le tube peut comporter des corrugations (ou ondulations) permettant un bon contact avec ces cellules lorsqu’elles sont cylindriques. De plus, la largeur du tube est généralement imposée par la taille des cellules à refroidir, par exemple la hauteur de leur forme cylindrique si le dispositif de régulation thermique est logé entre deux rangées de cellules. Si chaque rangée de cellules comporte n cellules cylindriques superposées, la hauteur à considérer peut bien sûr être multipliée par le même facteur n. Chaque largeur de tube ainsi définie pour un système de stockage impose un dimensionnement et un nombre de canaux dans les ensembles de circulation de fluide, ce nombre pouvant être identique ou différent dans chacun de ces ensembles de circulation de fluide. Notamment ce dimensionnement tient compte de la tenue mécanique du tube, face à une pression maximale du fluide circulant dans les canaux, de plusieurs bars, et tient compte de la performance thermique du tube, afin de refroidir ou de réchauffer efficacement les cellules, et ce avec très bonne homogénéité thermique entre les différents canaux d’un même ensemble de circulation de fluide.
Enfin, le tube du dispositif de régulation thermique selon l’invention est préférentiellement formé par extrusion et sa section transversale est donc préférentiellement identique sur toute la longueur du tube. En variante le tube est usiné, et le pont de matière est de section constante au moins sur une portion d’extrémité du tube emboîtée dans la boîte de distribution. Le pont de matière est plus fin que la bande de matière de l’art antérieur. Le pont de matière est d’un seul tenant et ne comporte que deux extrémités respectivement reliées à l’un des ensembles de circulation du tube. Il forme donc, sur la coupe transversale du tube, une unique ligne joignant un bord long d’un des ensembles de circulation de fluide, à un bord long de l’autre ensemble de circulation de fluide.
Grâce à l’invention, le tube peut être découpé en sortie d’une filière d’extrusion, en utilisant une première étape de prédécoupe puis une étape d’étirage comme dans l’art antérieur, sans générer de bavure au niveau du pont de matière. En effet le pont de matière est conçu de telle manière qu’au moins une partie du pont de matière, correspondant audit au moins un segment, puisse être prédécoupé par l’une des lames c1, c2. On diminue ainsi l’étendue de la zone non prédécoupée, et on évite la génération de bavure par arrachage de matière lors de l’étape d’étirage. Il n’est alors pas nécessaire de prévoir une découpe supplémentaire avant assemblage avec la boîte de distribution. Enfin, grâce à la finesse du pont de matière par rapport à l’épaisseur du tube, la conduction thermique entre le premier ensemble de circulation et le deuxième ensemble de circulation est très limitée.
Préférentiellement dans l’invention, le dégagement de matière forme sur le tube une rainure s’étendant longitudinalement sur le tube. Cette rainure peut notamment être formée sur toute la dimension longitudinale du tube. Une telle rainure est ouverte sur une face principale du tube. Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le point de matière est configuré pour former deux dégagements de matière qui sont ouverts sur des faces opposées du tube. En d’autres termes, un premier dégagement de matière forme une rainure s’étendant longitudinalement en étant ouverte sur une première face principale du tube et un deuxième dégagement de matière forme une rainure s’étendant longitudinalement en étant ouverte sur une deuxième face principale du tube. Dans une variante de réalisation de l’invention, le dégagement de matière est en partie délimité par des parois latérales en regard l’une de l’autre, appartenant aux ensembles de circulation de fluide.
Dans un mode de réalisation de l’invention, le pont de matière forme sur la coupe transversale du tube une ligne brisée dont un premier segment est relié au premier ensemble de circulation de fluide et dont un deuxième segment joint le premier segment à un troisième et dernier segment de la ligne brisée, le troisième segment étant relié au deuxième ensemble de circulation de fluide, le premier et le troisième segment s’inscrivant sur des droites distinctes parmi les deux droites parallèles, le deuxième segment correspondant à une paroi du pont de matière séparant deux dégagements de matière.
Dans ce mode de réalisation, le deuxième segment est donc plus ou moins incliné par rapport à la direction des droites parallèles selon la somme des largeurs des premier et troisième segments par rapport à la largeur du pont de matière, transversalement au tube. Notamment lorsque les premier et troisième segments couvrent ensemble la largeur du pont de matière, le deuxième segment est orthogonal à la direction transversale. Bien sûr la notion de ligne brisée et de segments dans ce mode de réalisation est à relativiser en fonction de la façon dont le pont de matière est fabriqué, notamment une courbure peut exister sur le pont de matière pour relier chaque segment.
Dans ce mode de réalisation de l’invention, la longueur du deuxième segment est par exemple comprise entre 20 et 60 % de la longueur de la ligne brisée, les longueurs étant mesurées dans un plan de la coupe transversale du tube.
Selon une caractéristique préférée du dispositif de régulation thermique selon l’invention, la boîte de distribution comporte une ou plusieurs nervures comblant chacun des deux dégagements de matière lorsque le tube et la boîte de distribution sont solidarisés. Cette ou ces nervures séparent de plus avantageusement la communication entre la chambre d’arrivée et le premier ensemble de circulation de fluide, de la communication entre la chambre de retour et le deuxième ensemble de circulation de fluide. En particulier, ces nervures forment une paroi centrale séparant les chambres d’arrivée et de retour dans la boîte de distribution.
Selon une autre caractéristique préférée, la boîte de distribution comporte une portion de réception de forme complémentaire à l’extrémité longitudinale du tube, l’extrémité longitudinale du tube étant emboîtée dans la portion de réception. Cette forme complémentaire réalisée notamment grâce aux nervures mentionnées plus haut, permet d’assurer l’étanchéité entre la boîte de distribution et le tube. Le tube est par exemple brasé avec la boîte de distribution une fois le tube inséré dans celle-ci. La boîte de distribution, contrairement au tube, est préférentiellement réalisée par emboutissage d’une plaque métallique par exemple en aluminium. En variante la boîte de distribution est usinée. D’autres matières que l’aluminium sont bien sûr envisageables dès lors qu’elles sont conductrices thermiquement avec une tenue mécanique suffisante pour ne pas se déformer sous la pression du fluide caloporteur.
Par exemple, la boîte de distribution est formée par deux coques fixées l’une sur l’autre, chaque coque comportant un premier évidement formant une moitié de la chambre d’arrivée et un deuxième évidement formant une moitié de la chambre de retour, et la boîte de distribution comporte une ou plusieurs nervures sur chaque coque, disposées entre les moitiés de chambre des coques. Les évidements formant les chambres d’une part, et les nervures d’autre part, sont facilement formées par emboutissage de plaques métalliques formant chacune une des deux coques, qui sont brasées ou soudées ensuite l’une sur l’autre pour former la boîte de distribution. Les nervures séparent longitudinalement les deux évidements sur chacune des coques. Lorsque le tube est inséré dans celle-ci, les nervures forment une paroi centrale séparant les deux chambres, et comblent les dégagements de matière formés par le pont de matière, en s’étendant jusqu’à un bord longitudinal de la boîte de distribution formant une extrémité longitudinale de la portion de réception. Dans cette disposition, les nervures s’étendent donc longitudinalement au-delà des parois du pont de matière depuis le tube vers la boîte de distribution.
Dans le mode de réalisation où le pont de matière forme trois segments en coupe transversale, une des coques comporte une nervure en contact avec une paroi latérale appartenant au premier ensemble de circulation de fluide, et avec des parois du pont de matière correspondant au premier segment et au deuxième segment, et l’autre des coques comporte une nervure en contact avec une paroi latérale appartenant au deuxième ensemble de circulation de fluide, et avec des parois du pont de matière correspondant au troisième segment et au deuxième segment, les nervures s’étendant sur une épaisseur du premier ou du deuxième ensemble de circulation de fluide comprise entre leurs deux bords longs.
Selon une caractéristique préférée de l’invention, au moins une des nervures comporte une butée longitudinale apte à venir en appui contre une face d’extrémité longitudinale du pont de matière lorsque le tube et la boîte de distribution sont solidarisés. En venant en appui sur l’épaisseur du pont de matière, la butée longitudinale bloque toute fuite interne entre le premier ensemble de circulation et le deuxième ensemble de circulation. La butée longitudinale prolonge en effet la nervure orthogonalement aux directions transversale et longitudinale en vis-à-vis de toute l’épaisseur du pont de matière, ou d’une épaisseur suffisante pour que lors du brasage du tube et de la boîte, l’étanchéité entre les chambres de retour et d’arrivée soit complète. La butée longitudinale forme donc une surépaisseur de la nervure, qui prolonge la nervure de sorte à occuper toute l’épaisseur de la boîte de distribution entre les chambres d’arrivée et de retour. Suivant le processus d’assemblage tube-boîte, la butée longitudinale n’atteint pas forcément le pont de matière sur la face d’extrémité du tube. Dans ce cas une fuite interne entre les deux ensembles de circulation est tout de même limitée par la surépaisseur formée par la butée longitudinale sur la nervure, au-delà de la distance entre le tube et la butée longitudinale, cette distance étant limitée du fait que la découpe du tube ne forme pas de bavure longitudinale.
L’invention concerne aussi un système de stockage d’énergie électrique comprenant plusieurs composants dont le fonctionnement est sensible à la température, notamment des ensembles d’organes de stockage d’énergie électrique, et au moins un dispositif de régulation thermique selon l’invention, le tube du dispositif de régulation thermique étant fermé, du côté opposé à la boîte de distribution du dispositif de régulation thermique, par une boîte de renvoi du dispositif de régulation thermique, la boîte de renvoi faisant communiquer le premier ensemble de circulation de fluide avec le deuxième ensemble de circulation de fluide du tube.
De préférence, le système de stockage d’énergie électrique selon l’invention comporte un premier et un deuxième dispositifs de régulation thermique selon l’invention, configurés pour être reliés de manière étanche par coopération directe de la tubulure d’entrée du premier dispositif de régulation thermique, avec une tubulure de desserte reliée à la chambre d’arrivée du deuxième dispositif de régulation thermique, et de la tubulure de sortie du premier dispositif de régulation thermique, avec une tubulure d’évacuation reliée à la chambre de retour du deuxième dispositif de régulation thermique.
L’invention concerne encore un procédé de fabrication d’un tube d’un dispositif de régulation thermique selon l’invention, comportant :
- une étape de fabrication par extrusion ou usinage, d’un profil du tube du dispositif de régulation thermique, formant les ensembles de circulation et le pont de matière du tube,
- une étape de prédécoupe d’une partie du profil du tube le long des droites parallèles en un emplacement espacé longitudinalement d’une longueur du tube par rapport à une extrémité longitudinale du profil du tube, et
- une étape de séparation de la partie prédécoupée par écartement longitudinal de la partie prédécoupée d’une partie non prédécoupée du profil du tube, délivrant le tube.
L’invention concerne enfin un procédé d’assemblage d’un dispositif de régulation thermique selon l’invention, au cours duquel :
- on forme la boîte de distribution par assemblage des deux coques l’une contre l’autre,
- on insère l’extrémité longitudinale du tube à l’intérieur de la boîte de distribution jusqu’à ce que la butée longitudinale d’une nervure d’une des deux coques de la boîte de distribution soit au contact du pont de matière, et
- on brase l’ensemble formé par le tube ainsi inséré dans la boîte de distribution.
Dans ce procédé d’assemblage, le tube est obtenu par exemple selon le procédé de fabrication selon l’invention.
En variante dans le procédé d’assemblage, lors de l’étape d’insertion, on insère l’extrémité longitudinale du tube à l’intérieur de la boîte de distribution par mouvement de celle-ci jusqu’à ce qu’elle s’arrête contre une butée externe au dispositif de régulation thermique et placée à une distance prédéterminée entre une première corrugation du tube et l’extrémité longitudinale. Dans cette variante, la longueur de l’extrémité longitudinale du tube insérée dans la boîte de distribution ne correspond généralement pas à un contact entre la butée longitudinale et l’extrémité longitudinale du tube, ce qui crée une légère fuite entre le premier ensemble de circulation de fluide et le second ensemble de circulation sans générer de fuite à l’extérieur du dispositif de régulation. Cette variante permet de s’affranchir d’un maillon de chaîne de cotes notamment entre un élément de la boîte de distribution et la face d’extrémité longitudinale du tube.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
déjà commentée en relation avec l’art antérieur, représente en perspective une partie d’un tube et d’une boîte de distribution d’un dispositif de régulation thermique d’un système de stockage d’énergie,
représente en perspective une face d’extrémité du tube de la ,
également déjà commentée en relation avec l’art antérieur, est une autre vue de la face d’extrémité du tube du dispositif de régulation thermique de la ,
également déjà commentée en relation avec l’art antérieur, représente une vue d’une face d’extrémité d’un tube d’un autre dispositif de régulation thermique d’un système de stockage d’énergie,
représente en perspective un dispositif de régulation thermique selon l’invention, dans un mode de réalisation de l’invention,
représente en perspective un système de stockage d’énergie électrique selon l’invention, dans ce mode de réalisation de l’invention,
représente en perspective une vue rapprochée des raccordements fluidiques entre plusieurs dispositifs de régulation thermique du système de stockage d’énergie électrique de la ,
représente une vue d’une face d’extrémité d’un tube du dispositif de régulation thermique de la ,
est un agrandissement d’une partie de la permettant de mieux visualiser un pont de matière reliant deux ensembles de circulation de fluide du tube,
est une vue en perspective d’une portion d’extrémité du tube de la , emboîtée dans une boîte de distribution du dispositif de régulation thermique de la ,
est une vue en perspective reprenant celle de la , mais dans laquelle, la boîte de distribution étant formée de deux coques assemblées l’une sur l’autre, une des coques est non représentée afin de permettre de visualiser la face d’extrémité du tube dans la boîte de distribution,
est une vue en coupe transversale de la portion d’extrémité du tube emboîtée dans la boîte de distribution selon la ,
est une vue en perspective de la coque représentée ,
représente une vue d’une face d’extrémité d’un tube d’un dispositif de régulation thermique selon l’invention, dans une variante de réalisation de l’invention,
représente des étapes d’un procédé de fabrication d’un tube d’un dispositif de régulation thermique selon l’invention dans un mode de réalisation de l’invention,
représente des étapes d’un procédé d’assemblage d’un dispositif de régulation thermique selon l’invention dans un mode de réalisation de l’invention, et
est une vue en coupe selon le plan A-A de la , rendant plus particulièrement visible la coopération d’une surépaisseur présente sur une coque de la boite de distribution et d’un pont de matière spécifique du tube.
La illustre un mode de réalisation d’un dispositif de régulation thermique 4 selon l’invention, comportant un tube 60 en aluminium dont une extrémité longitudinale est emboîtée dans une boîte de distribution 100 et l’autre extrémité longitudinale est emboîtée dans une boîte de renvoi 20. En effet, dans ce dispositif de régulation thermique 4, la circulation du fluide est dite en U, c’est-à dire avec la même portion de fluide caloporteur qui circule dans deux sens contraires S1, S2 de circulation au sein du tube 60. Le dispositif de régulation thermique 4 comporte des corrugations pour optimiser sa surface d’échange avec des cellules cylindriques de batterie. Notamment une première corrugation 63 du tube est positionnée de sorte que les tubulures de la boîte de distribution 100 soient coaxiales à d’autres tubulures d’une autre boîte de distribution 100 comme expliqué ci-après.
Plus précisément, le fluide caloporteur arrive dans le dispositif de régulation thermique 4 par une tubulure d’entrée 18b reliée de manière étanche à une chambre d’arrivée 410 (référencée ) de la boîte de distribution 100, pénètre dans un premier ensemble de circulation 61 du tube 60, circule dans le premier sens S1 jusqu’à la boîte de renvoi 20 qui le détourne vers un deuxième ensemble de circulation 62 du tube 60. Une fois dans le deuxième ensemble de circulation 62, le fluide caloporteur circule dans le deuxième sens S2 jusqu’à une chambre de retour 420 (référencée ) de la boîte de distribution 100, puis repart par une tubulure de sortie 18a reliée de manière étanche à la chambre de retour 420. Comme détaillé plus loin en relation avec la , d’autres tubulures coaxiales aux tubulures d’entrée 18b et de sortie 18a sont prévues sur la boîte de distribution 100, pour communiquer fluidiquement avec d’autres boîtes de distribution d’autres dispositifs de régulation thermique selon l’invention.
Le dispositif de régulation thermique 4 est en effet utilisé pour refroidir un système de stockage d’énergie électrique 1 représenté , prévu notamment pour équiper un véhicule électrique ou hybride. Ce système de stockage d’énergie électrique 1 comporte un ensemble d’organes de stockage d’énergie électrique 2, ici des cellules cylindriques 2, accumulatrices d’énergie et connectées électriquement les unes aux autres en série.
Les cellules cylindriques 2 sont disposées verticalement, c’est-à-dire perpendiculairement au plan dans lequel s’inscrit principalement le système de stockage d’énergie électrique.
Le système de stockage d’énergie électrique 1 comporte plusieurs dispositifs de régulation thermique 4 comportant chacun un tube 60, agencé entre deux rangées 3 de cellules cylindriques 2, ou flanquant une telle rangée 3 en bordure du système de stockage d’énergie 1, de telle sorte à permettre un échange thermique entre les dispositifs de régulation thermique 4 et les cellules cylindriques 2. Les tubes 60 sont ondulés afin de permettre une surface d’échange optimale avec les cellules cylindriques 2. Ils sont réalisés par exemple en aluminium.
L’agencement des dispositifs de régulation thermique 4 est tel que les boîtes de retour 20 des dispositifs de régulation thermique 4 se retrouvent d’un même côté du système de stockage d’énergie 1, à l’extérieur des rangées 3 de cellules cylindriques 2. De même, les boîtes de distribution 100 des dispositifs de régulation thermique 4 se retrouvent toutes du côté opposé du système de stockage d’énergie 1, à l’extérieur des rangées 3 de cellules cylindriques 2. De ce fait, un système de raccordement 18, détaillé ci-après, permet de connecter toutes les boîtes de distribution 100 entre elles, de sorte qu’elle puisse recevoir un fluide caloporteur provenant d’une même arrivée 14 de fluide caloporteur pour tout le système de stockage d’énergie 1, et que ce fluide caloporteur puisse être évacué par une même évacuation 16 de fluide caloporteur pour tout le système de stockage d’énergie 1.
Comme visible , le système de raccordement 18 prévoit pour chaque dispositif de régulation thermique 4 compris entre deux rangées 3 de cellules cylindriques 2 :
- une tubulure d’entrée 18b desservant la chambre d’arrivée de la boîte de distribution 100 du dispositif de régulation thermique 4,
- une tubulure de sortie 18a, référencée et non visible sur la car logée dans une autre tubulure du tube adjacent, ladite tubulure de sortie étant desservie par la chambre de retour 420 de la boîte de distribution 100 du dispositif de régulation thermique 4,
- une tubulure de desserte 18c apte à être emboîtée dans une tubulure d’entrée 18b de la boîte de distribution 100 d’un dispositif de régulation thermique 4 adjacent au dispositif de régulation thermique 4 comportant cette tubulure de desserte 18c, et
- une tubulure d’évacuation 18e apte à recevoir une tubulure de sortie 18a de la boîte de distribution 100 d’un dispositif de régulation thermique 4 adjacent au dispositif de régulation thermique 4 comportant cette tubulure d’évacuation 18e.
Chaque tubulure de desserte 18c comporte notamment un joint toroïdal 36 permettant d’assurer l’étanchéité de son emboîtement dans une tubulure d’entrée 18b, et chaque tubulure de sortie 18a comporte un joint toroïdal permettant d’assurer l’étanchéité de son emboîtement dans une tubulure d’évacuation 18e. Les joints 36 sont maintenus radialement serrés par l’emboîtement des tubulures correspondantes, qui sont maintenus l’une dans l’autre par la présence d’une bague 52 empêchant leur déplacement axial relatif.
Bien sûr, en variante d’autres possibilités de raccordement existent et sont utilisables.
Le tube 60 de ce mode de réalisation de l’invention est représenté , vu en coupe transversale, c’est-à-dire dans un plan orthogonal à une direction longitudinale orientée selon la longueur du tube 60.
Cette coupe transversale montre le tube 60 d’une part selon sa largeur, correspondant à la plus grande dimension du tube 60 sur cette coupe transversale, et au sens d’alignement des canaux 8 les uns par rapport aux autres dans chaque ensemble de circulation de fluide 61, 62, et d’autre part selon son épaisseur, dans un sens orthogonal à celui de la largeur du tube. Les canaux 8 sont séparés deux à deux, dans le sens de largeur du tube 60, par une paroi 50. On constate que le tube 60 est très fin, de l’ordre de quelques millimètres, un seul canal 8 pouvant être logé dans le sens de l’épaisseur du tube 60, ce qui permet une découpe du tube 60 en sortie d’une filière d’extrusion par une première étape de prédécoupe puis une deuxième étape d’étirage.
Le premier ensemble de circulation de fluide 61 présente donc dans la largeur du tube 60 sur cette coupe transversale, un premier bord long 612 qui s’inscrit sur une première droite d1, et un deuxième bord long 611 opposé qui s’inscrit sur une deuxième droite d2 sensiblement parallèle à la première droite d1.
De même, le deuxième ensemble de circulation de fluide 62 présente dans la largeur du tube 60 sur cette coupe transversale, un premier bord long 622 qui s’inscrit sur la première droite d1, et un deuxième bord long 621 qui s’inscrit sur la deuxième droite d2.
Les premier et deuxième ensembles de circulation de fluide 61, 62 sont reliés par un pont de matière 64, visible plus en détail en coupe transversale sur la .
Le pont de matière 64 forme sur cette coupe transversale, une ligne brisée formée :
- d’un premier segment 641 s’inscrivant sur la première droite d1 et relié au premier bord long 612 du premier ensemble de circulation 61,
- d’un deuxième segment 642 relié au premier segment 641, et
- d’un troisième segment 643 relié au deuxième segment 642 et au deuxième bord long 621 du deuxième ensemble de circulation 62, en s’inscrivant sur la deuxième droite d2.
Le deuxième segment 642 fait le lien entre le premier segment 641 et le troisième segment 643 respectivement disposés d’un côté du tube de sorte que ce deuxième segment est orthogonal ou oblique par rapport aux deux autres segments 641, 643. Sa longueur est d’environ un tiers de la longueur de la ligne brisée : ainsi l’étendue du pont de matière qui est escamotée dans l’épaisseur du tube, c’est-à-dire qui n’est pas inscrit dans l’une ou l’autre des droites d1, d2 définissant les bords longs, est limitée par rapport à l’étendue transversale du pont de matière. Ceci permet de limiter l’étendue du pont de matière qui n’est pas prédécoupée avant l’étape d’étirage et donc de limiter le risque d'apparition de bavure lors de l’étirage du tube 60.
La ligne brisée présente des formes arrondies entre chacun des segments 641, 642, 643, qui correspondent à des bandes de matière longitudinales formant le pont de matière 64 tout le long du tube 60, celui-ci étant formé par extrusion dans ce mode de réalisation de l’invention. Ces bandes de matière dessinent deux rainures longitudinales sur le tube 60, correspondant à deux dégagements de matière sur la largeur du tube 60.
Un premier dégagement de matière 645 (référencé figures 7 et 8) correspondant à une première rainure, est délimité par des parois correspondant sur la , à :
- un segment 613 correspondant à une paroi latérale du premier ensemble de circulation 61, et plus particulièrement à un bord court de ce premier ensemble de circulation 61 proximal au pont de matière 64,
- le premier segment 641 du pont de matière 64, et
- le deuxième segment 642 du pont de matière 64.
Un deuxième dégagement de matière 647 (référencé notamment figures 7 et 8) correspondant à une deuxième rainure, est délimité par des parois correspondant sur la , à :
- un segment 623 correspondant à une paroi latérale du deuxième ensemble de circulation 62, et plus particulièrement à un bord court du deuxième ensemble de circulation 62, proximal au pont de matière 64,
- le troisième segment 643 du pont de matière 64, et
- le deuxième segment 642 du pont de matière 64.
Une des extrémités longitudinales du tube 60 est insérée dans la boîte de distribution 100 du dispositif de régulation 4 selon l’invention, comme représenté , puis brasée avec la boîte de distribution 100. La partie de cette extrémité longitudinale insérée dans la boîte de distribution 100 est appelée zone de jonction 600.
Sur la , une direction longitudinale L à laquelle fait référence le terme « longitudinal » est orientée selon la longueur du tube 60, une direction transversale T est orientée selon la largeur du tube 60, et une direction E orthogonale aux directions transversale T et longitudinale L est orientée selon l’épaisseur du tube 60. Ces directions sont utilisées également pour positionner la boîte de distribution 100 sur les figures 9, 10 et 12. Notamment la plus grande dimension de la boîte de distribution 100 est orientée selon la direction transversale T, cette plus grande dimension étant orientée selon la largeur du tube 60 lorsque celui-ci est emboîté dans la boîte de distribution 100. De même une dimension intermédiaire de la boîte de distribution 100, orientée dans le sens d’insertion du tube 60, est orientée selon la direction longitudinale L, et la plus petite dimension ou épaisseur de la boîte de distribution 100 est orientée selon la direction E.
La boîte de distribution 100 est formée de deux coques 111, 112 assemblées l’une contre l’autre puis brasées. Elle est en effet en aluminium, dans ce mode de réalisation de l’invention. En variante elle peut être d’une autre matière, métallique ou polymère par exemple.
Chaque coque 111, 112 comporte un premier évidement 411 (visible ) formant une moitié de la chambre d’arrivée 410 et un deuxième évidement 421 (visible ) formant une moitié de la chambre de retour 420. Ces évidements sont par exemple formés par emboutissage.
La chambre d’arrivée 410 est percée d’un orifice d’entrée bordé d’une embase cylindrique 181 destinée à recevoir la tubulure d’entrée 18b, et d’un orifice de desserte coaxial à l’orifice d’entrée, l’orifice de desserte étant bordé d’une embase cylindrique 183 destinée à recevoir la tubulure de desserte 18c.
De même, la chambre de retour 420 est percée d’un orifice de sortie bordé d’une embase cylindrique 182 destinée à recevoir la tubulure de sortie 18a, et d’un orifice d’évacuation coaxial à l’orifice de sortie, l’orifice d’évacuation étant bordé d’une embase cylindrique 184 destinée à recevoir la tubulure d’évacuation18e.
La boîte de distribution 100 comporte une portion de réception de forme complémentaire à la zone de jonction 600 du tube 60, emboîtée dans cette portion de réception. Comme visible sur la montrant en coupe l’assemblage du tube 60 avec la boîte de distribution 100 au niveau de la zone de jonction 600, la zone de réception formée par les coques 111, 112 épouse parfaitement le contour du tube 60 sur la zone de jonction 600, y compris au niveau du pont de matière 64. Cela garantit l’étanchéité entre le tube 60 et la boîte de distribution 100.
Pour ce faire, la coque 111 comporte une première nervure 441 complémentaire à la première rainure formée par le pont de matière 64 au niveau de la zone de jonction 600, et la coque 112 comporte une deuxième nervure 442 complémentaire à la deuxième rainure formée par le pont de matière 64 au niveau de la zone de jonction 600.
Comme visible sur les figures 10 et 12, ces nervures 441, 442, formées par exemple par emboutissage, participent à séparer la chambre d’arrivée 410 de la chambre de retour 420, en formant une paroi centrale entre ces deux chambres, et donc participent à l’étanchéité entre la chambre d’arrivée 410 et la chambre de retour 420.
Les nervures 441, 442 s’étendent longitudinalement entre les deux chambres depuis un bord de chaque coque 111, 112, proximal au tube 60, jusqu’à une zone non emboutie de la coque 111, 112 s’étendant au voisinage du bord opposé de la coque 111, 112. Les zones non embouties des coques 111, 112 sont plaquées l’une sur l’autre lors de l’assemblage des coques 111, 112 puis brasées, et prolongent ainsi longitudinalement l’étanchéité entre les deux chambres jusqu’au bord opposé de chaque coque 111, 112.
Les nervures 441, 442 ont une épaisseur s’étendant sur la coque 111 ou 112 dans la direction E sensiblement égale à la profondeur des dégagements de matière 645, 647 correspondants dans lesquels les nervures sont respectivement destinées à s’engager. En d’autres termes, chaque nervure s’étend jusqu’à une paroi du pont de matière 64 correspondant au premier segment 641 ou au troisième segment 643.
De ce fait lorsque le tube 60 est inséré dans la boîte de distribution 100, les nervures ne ferment pas à elles seules la circulation de fluide caloporteur entre la chambre d’arrivée 410 et la chambre de retour 420 car elles sont séparées l’une de l’autre, selon cette direction E, de l’épaisseur du pont de matière. Pour y remédier, au moins une des nervures 441, 442 comporte une surépaisseur 443, 444 s’étendant dans la direction E jusqu’à la paroi de la coque 112, 111 à laquelle elle n’appartient pas. Cette surépaisseur 443, 444 s’étend par ailleurs dans la direction longitudinale L depuis le bord d’extrémité longitudinale 640 du pont de matière 64 jusqu’aux zones non embouties des coques 111, 112.
Tel que cela est notamment visible sur la dont la vue en coupe rend visible cet agencement pour l’une des nervures, chaque nervure 441, 442 comporte donc, pour compléter l’étanchéité entre les deux chambres, une telle surépaisseur 443, 444 qui forme selon la direction E une saillie par rapport à la nervure qui la porte.
Chaque surépaisseur prend naissance longitudinalement à distance du bord de la coque 111, 112 d’où débute la nervure 441, 442, afin que la distance longitudinale entre le début de la nervure 441, 442 et le début de la surépaisseur 443, 444 permette l’insertion du bord d’extrémité longitudinal 640 du pont de matière 64 et donc de la zone de jonction 600 du tube 60 dans la boîte de distribution 100. Les extrémités longitudinales des surépaisseurs 443, 444 au niveau des zones non embouties sont arrondies, tandis que les extrémités longitudinales opposées des surépaisseurs 443, 444 forment une surface plane de recouvrement du bord d’extrémité longitudinale 640 du pont de matière 64. En d’autres termes, cette surface plan s’étend dans un plan parallèle à la direction transversale T et à la direction E donc parallèle au bord d’extrémité longitudinale 640 du pont de matière.
Chaque surépaisseur 443, 444 d’une coque forme ainsi, lorsque le tube 60 et la boîte de distribution 100 sont solidarisés, une butée longitudinale pour le pont de matière 64 apte à être en appui contre le bord d’extrémité longitudinale 640 de ce pont de matière 64, et une butée dans l’épaisseur de la boîte de distribution apte à être en appui contre la coque opposée. Lorsqu’une des surépaisseurs 443, 444 est au contact du bord d’extrémité longitudinal du pont de matière lors du brasage du tube 60 et de la boîte de distribution 100, l’étanchéité entre les deux chambres est complète. Il suffit donc d’une seule surépaisseur 443, 444 pour assurer cette étanchéité complète. Deux surépaisseurs permettent néanmoins de symétriser la boîte de distribution 100 et de faciliter la circulation du fluide caloporteur entre les chambres et les canaux 8.
Il est à noter que pour former le contact entre les zones non embouties à l’extrémité arrondie de la surépaisseur 443 de la coque 111, les évidements 411 des coques 111, 112 formant la chambre d’arrivée 410 n’ont pas la même dimension transversale. En effet l’évidement 411 sur la coque 112 coiffe cette surépaisseur 443, le contour de l’évidement 411 épousant cette extrémité arrondie de la surépaisseur 443. De façon similaire, pour former le contact entre les zones non embouties à l’extrémité arrondie de la surépaisseur 444 de la coque 112, les évidements 421 des coques 111, 112 formant la chambre de retour 420 n’ont pas la même dimension transversale. L’évidement 421 sur la coque 111 coiffe cette surépaisseur 444, le contour de l’évidement 421 épousant cette extrémité longitudinale de la surépaisseur 444.
De plus, en fonction du procédé d’assemblage tube – boîte utilisé, le contact entre les surépaisseurs 443, 444 et le bord d’extrémité longitudinal du pont de matière 64 n’est pas toujours réalisé, ce qui génère une légère fuite interne entre la chambre d’arrivée 410 et la chambre de retour 420, mais les dimensions de cette légère fuite sont maîtrisées grâce à une coupe du tube 60 sans bavure.
La montre une variante de réalisation d’un tube d’un autre dispositif de régulation thermique selon l’invention, dans laquelle les premier et deuxième ensembles de circulation 61 et 62 sont reliés par un pont de matière 64b, ce pont de matière formant en coupe transversale, un seul segment reliant des bords longs des premier et deuxième ensembles de circulation 61 et 62, ces bords longs s’inscrivant sur une même droite. Dans cette variante, une seule nervure est formée dans la boîte de distribution de cet autre dispositif de régulation thermique selon l’invention, cette unique nervure ayant en coupe transversale, une forme complémentaire au pont de matière 64b. Cette nervure est de plus surmontée d’une surépaisseur formant une butée longitudinale, de manière similaire à l’une des surépaisseurs 443, 444 du mode de réalisation principal de l’invention.
On décrit maintenant en relation avec la , un procédé de fabrication 300 du tube 60 du dispositif de régulation thermique 4 selon l’invention. Le procédé de fabrication 300 comporte :
- une étape de fabrication 302 par extrusion d’un profil du tube 60 du dispositif de régulation thermique 4, formant les ensembles de circulation 61, 62 et le pont de matière 64,
- une étape de prédécoupe 304 d’une partie du profil du tube 60 ainsi fabriqué, cette prédécoupe s’effectuant transversalement au tube 60 le long des droites parallèles d1, d2,
- une étape de séparation 306 de la partie ainsi prédécoupée en écartant longitudinalement la partie prédécoupée de reste du profil du tube 60.
L’étape de prédécoupe est effectuée, par exemple à intervalles réguliers, de telle sorte que la distance entre l’extrémité libre du profil du tube 60 et la prédécoupe correspond à la longueur du tube 60.
La partie prédécoupée et séparée forme le tube 60 du dispositif de régulation thermique 4. Il est à noter que dans ce mode de réalisation, chaque étape de prédécoupe et de séparation forme une extrémité du reste du profil du tube 60, non encore prédécoupé, qui servira à fabriquer un autre tube.
Une fois le tube 60 fabriqué, un procédé d’assemblage 200 du dispositif de régulation thermique 4 selon l’invention, représenté , est mis en œuvre.
Dans une première étape 202 du procédé d’assemblage 200, on forme la boîte de distribution 100 par superposition des deux coques 111, 112 l’une contre l’autre. Les coques sont réalisées parallèlement au procédé de fabrication du tube, par exemple via une station d’emboutissage.
Puis dans une deuxième étape 204 du procédé d’assemblage 200, on insère une extrémité longitudinale du tube 60 à l’intérieur de la boîte de distribution 100 jusqu’à ce que les butées longitudinales 443, 444 des nervures 441, 442 des coques 411 soient au contact du pont de matière 64.
Enfin dans une troisième étape 206, on brase l’ensemble formé par la boîte de distribution 100 et le tube 60 ainsi inséré dans la boîte de distribution 100.
En variante, notamment si l’on veut s’affranchir d’un maillon de chaîne de cotes entre l’extrémité longitudinale du tube 60 et une corrugation 63 du tube 60 proximale à cette extrémité longitudinale, lors de la deuxième étape 204, on insère l’extrémité longitudinale du tube 60 à l’intérieur de la boîte de distribution 100 en amenant celle-ci contre une butée externe au dispositif de régulation thermique 4 et placée à une distance prédéterminée entre la première corrugation 63 du tube 60 et son extrémité longitudinale. Cette variante n’assure généralement pas une étanchéité complète entre les chambres d’arrivée 410 et de retour 420, mais la fuite interne éventuellement créée est limitée.
Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention. Notamment les caractéristiques des différents modes ou variantes de réalisation peuvent être combinées pour réaliser l’invention, dans la mesure où ces modes ou variantes ne sont pas incompatibles entre eux.

Claims (12)

  1. Dispositif de régulation thermique (4) pour le refroidissement et/ou le chauffage de composants (2) dont le fonctionnement est sensible à la température, ces composants étant notamment destinés au stockage d’énergie et pouvant être des cellules de batterie d’organes de stockage d’énergie électrique (1), le dispositif de régulation thermique (4) comportant :
    - une boîte distribution (100) configurée pour être reliée à une tubulure d’entrée (18b) de fluide, et à une tubulure de sortie (18a) de fluide, la boîte de distribution (100) comportant une chambre d’arrivée de fluide apte à être desservie par la tubulure d’entrée et une chambre de retour de fluide apte à desservir la tubulure de sortie,
    - un tube (60) à deux ensembles (61, 62) de circulation de fluide solidarisés par un pont de matière (64), un premier ensemble de circulation de fluide (61) communiquant avec la chambre d’arrivée (410) et un deuxième ensemble de circulation de fluide (62) communiquant avec la chambre de retour (420), les ensembles de circulation de fluide (61, 62) présentant chacun, sur une coupe transversale du tube (60), des bords longs (621, 622, 611, 612) qui s’inscrivent sur deux droites parallèles (d1, d2),
    le dispositif de régulation thermique (4) étant caractérisé en ce qu’au moins à une extrémité longitudinale du tube (60) apte à s’emboîter dans la boîte de distribution (100), le pont de matière (64) forme sur la coupe transversale du tube (60) au moins un segment (641, 643) prolongeant l’un des ensembles de circulation de manière à s’inscrire sur l’une des droites parallèles (d1, d2) et délimitant au moins en partie un dégagement de matière (645, 647) entre les deux ensembles de circulation de fluide (61, 62), le dégagement de matière (645, 647) s’étendant sur une épaisseur du tube (60) comprise entre les deux droites parallèles (d1, d2).
  2. Dispositif de régulation thermique (4) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dégagement de matière (645, 647) forme sur le tube (60) une rainure s’étendant longitudinalement sur le tube (60).
  3. Dispositif de régulation thermique (4) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le pont de matière (64) forme sur la coupe transversale du tube (60) une ligne brisée dont un premier segment (641) est relié au premier ensemble de circulation de fluide (61) et dont un deuxième segment (642) joint le premier segment (641) à un troisième et dernier segment (643) de la ligne brisée, le troisième segment (643) étant relié au deuxième ensemble de circulation de fluide (62), le premier (641) et le troisième segment (643) s’inscrivant sur des droites distinctes parmi les deux droites parallèles (d1, d2), le deuxième segment (642) correspondant à une paroi du pont de matière (64) séparant deux dégagements de matière (645, 647).
  4. Dispositif de régulation thermique (4) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la longueur du deuxième segment (642) est comprise entre 20 et 60 % de la longueur de la ligne brisée, les longueurs étant mesurées dans un plan de la coupe transversale du tube (60).
  5. Dispositif de régulation thermique (4) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la boîte de distribution (100) comporte une ou plusieurs nervures (441, 442) comblant chacun des deux dégagements de matière (645, 647) lorsque le tube (60) et la boîte de distribution (100) sont solidarisés.
  6. Dispositif de régulation thermique (4) selon la revendication 5, dans lequel la boîte de distribution (100) comporte une portion de réception de forme complémentaire à l’extrémité longitudinale du tube (60), l’extrémité longitudinale du tube (60) étant emboîtée dans la portion de réception.
  7. Dispositif de régulation thermique (4) selon l’une quelconque des revendications 5 à 6, dans lequel la boîte de distribution (100) est formée par deux coques (111, 112) fixées l’une sur l’autre, chaque coque (111, 112) comportant un premier évidement (411) formant une moitié de la chambre d’arrivée (410) et un deuxième évidement (421) formant une moitié de la chambre de retour (420), et dans lequel la boîte de distribution (100) comporte une ou plusieurs nervures (441, 442) sur chaque coque (111, 112), disposées entre les moitiés de chambre des coques (111, 112).
  8. Dispositif de régulation thermique (4) selon les revendications 6 et 7 prise dans la dépendance de la revendication 3, dans lequel une des coques (111) comporte une nervure (441) en contact avec une paroi latérale appartenant au premier ensemble de circulation de fluide (61), et avec des parois du pont de matière (64) correspondant au premier segment (641) et au deuxième segment (642), et dans lequel l’autre des coques (112) comporte une nervure (442) en contact avec une paroi latérale appartenant au deuxième ensemble de circulation de fluide (62), et avec des parois du pont de matière (64) correspondant au troisième segment (643) et au deuxième segment (642), les nervures (441, 442) s’étendant sur une épaisseur du premier (61) ou du deuxième ensemble de circulation de fluide (62) comprise entre leurs deux bords longs (621, 612, 611, 612).
  9. Dispositif de régulation thermique (4) selon l’une quelconque des revendications 5 à 8, dans lequel au moins une des nervures comporte une butée longitudinale (443) apte à venir en appui contre une face d’extrémité longitudinale du pont de matière (64) lorsque le tube (60) et la boîte de distribution (100) sont solidarisés.
  10. Système de stockage d’énergie électrique (1) comprenant plusieurs composants (2) dont le fonctionnement est sensible à la température, notamment des ensembles (3) d’organes (2) de stockage d’énergie électrique, et au moins un dispositif de régulation thermique (4) selon l’une quelconque des revendications précédentes, le tube (60) du dispositif de régulation thermique (4) étant fermé, du côté opposé à la boîte de distribution (100) du dispositif de régulation thermique (4), par une boîte de renvoi (20) du dispositif de régulation thermique (4), la boîte de renvoi (20) faisant communiquer le premier ensemble de circulation de fluide (61) avec le deuxième ensemble de circulation de fluide (62) du tube (60).
  11. Procédé d’assemblage (200) d’un dispositif de régulation thermique (4) selon la revendication 10, au cours duquel :
    - on forme (202) la boîte de distribution (100) par assemblage des deux coques (111, 112) l’une contre l’autre,
    - on insère (204) l’extrémité longitudinale du tube (60) à l’intérieur de la boîte de distribution (100) jusqu’à ce que la butée longitudinale (443) d’une nervure d’une des deux coques de la boîte de distribution (100) soit au contact du pont de matière (64),
    - on brase (206) l’ensemble formé par le tube (60) ainsi inséré dans la boîte de distribution (100).
  12. Procédé de fabrication (300) d’un tube (60) d’un dispositif de régulation thermique (4) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comportant :
    - une étape de fabrication (302) par extrusion ou usinage, d’un profil du tube (60) du dispositif de régulation thermique (4), formant les ensembles de circulation (61, 62) et le pont de matière (64) du tube (60),
    - une étape de prédécoupe (304) d’une partie du profil du tube (60) le long des droites parallèles (d1, d2) en un emplacement espacé longitudinalement d’une longueur du tube (60) par rapport à une extrémité longitudinale du profil du tube (60), et
    - une étape de séparation (306) de la partie prédécoupée par écartement longitudinal de la partie prédécoupée d’une partie non prédécoupée du profil du tube (60), délivrant le tube (60).
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