IT201900005196A1

IT201900005196A1 - Dispositivo di regolazione termica

Info

Publication number: IT201900005196A1
Application number: IT102019000005196A
Authority: IT
Inventors: Giorgio Girondi
Original assignee: Ufi Innovation Center S R L
Priority date: 2019-04-05
Filing date: 2019-04-05
Publication date: 2020-10-05

Description

DESCRIZIONE

Campo di applicazione

La presente invenzione riguarda un dispositivo di regolazione termica. In particolare, la presente invenzione riguarda un dispositivo di regolazione termica di un gruppo batterie di un veicolo ad alimentazione elettrica e/o ibrida. Inoltre, la presente invenzione, riguarda un impianto di alimentazione elettrica e/o ibrida di un veicolo che comprende detto dispositivo di regolazione termica.

In particolare, la presente invenzione si colloca nel settore automotive.

Il dispositivo di regolazione termica oggetto della presente invenzione trova, infatti, specifica applicazione in un veicolo ad alimentazione elettrica e/o ibrida essendo impegnabile (i.e. accoppiabile) ad un gruppo batterie per regolarne e controllarne la temperatura.

Stato della tecnica

Nello stato dell’arte sono note soluzioni di dispositivi di regolazione termica accoppiabili ad un gruppo batterie di un veicolo per regolarne la temperatura mediante scambio termico. I gruppi batterie anche in funzione delle condizioni operative del veicolo e delle condizioni di ricarica possono essere oggetto di elevate e repentine variazioni di temperatura che necessitano di essere gestite e regolate mediante appositi dispositivi di regolazione termica nei quali scorre fluido di lavoro, tipicamente acqua e glicole: i gruppi batterie sono, infatti, accoppiati o montati su detti dispositivi di regolazione termica o viceversa.

Nelle forme di realizzazione attualmente note, tali dispositivi di regolazione termica hanno forma sostanzialmente planare, risultando ingombranti esclusivamente lungo due direzioni principali ed in maniera tale da presentare due “facce”, in cui su almeno una faccia è accoppiabile o montabile un gruppo batterie. Una problematica riscontrata in detti dispositivi di regolazione termica è quella di non presentare un efficace scambio termico in tutte le proprie porzioni. In particolare, nelle soluzioni di dispositivi di regolazione termica note è stato verificato come la temperatura misurata alla superficie d’interfaccia tra il dispositivo di regolazione termica e il gruppo batterie manchi di uniformità. Infatti sono state verificate importanti variazioni di temperatura su detta superficie di interfaccia. In altre parole, è verificata una distribuzione di temperatura non uniforme sulla superficie d’interfaccia e un conseguente non uniforme regolazione termica del gruppo batterie.

In aggiunta le soluzioni note di dispositivi di regolazione termica si presentano con geometrie e layout particolarmente complessi rendendo complesso, e quindi ulteriormente inefficiente, il loro accoppiamento con i gruppi batterie.

Un esempio di una forma di realizzazione di un dispositivo di regolazione termica noto nel quale sono presenti le citate problematiche è mostrata nel documento DE102010051106B4.

Soluzione dell'invenzione

E’ pertanto fortemente sentita l’esigenza di mettere a disposizione un dispositivo di regolazione termica che risolva le suddette problematiche.

Scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo di regolazione termica che presenta un efficace scambio termico in tutte le sue porzioni, ossia presentando una temperatura sulla superficie di interfaccia del gruppo batterie la più uniforme possibile. Al contempo detto dispositivo di regolazione termica presenta una geometria e un layout che garantisce un semplice ed efficace accoppiamento con i rispettivi gruppi batterie.

Tale scopo è raggiunto mediante il dispositivo di regolazione termica rivendicato in rivendicazione 1. Inoltre, tale scopo è raggiunto anche dall’impianto di alimentazione elettrica e/o ibrida che comprende detto dispositivo di regolazione termica secondo la rivendicazione 19.

Descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione appariranno dalla descrizione di seguito riportata di suoi esempi preferiti di realizzazione, dati a titolo indicativo non limitativo, con riferimento alle annesse figure nelle quali:

– le figure 1a e 1b rappresentano due schematizzazioni dello schema di flusso del fluido di lavoro rispettivamente in una camera superiore e in una camera inferiore di un dispositivo di regolazione termica in accordo con la presente invenzione, secondo una variante di realizzazione;

– le figure 2a e 2b rappresentano due schematizzazioni dello schema di flusso del fluido di lavoro rispettivamente in una camera superiore e in una camera inferiore di un dispositivo di regolazione termica in accordo con la presente invenzione, secondo una variante di realizzazione;

– le figure 3a e 3b rappresentano due schematizzazioni dello schema di flusso del fluido di lavoro rispettivamente in una camera superiore e in una camera inferiore di un dispositivo di regolazione termica in accordo con la presente invenzione, secondo una variante di realizzazione;

– le figure 4a e 4b rappresentano due schematizzazioni dello schema di flusso del fluido di lavoro rispettivamente in una camera superiore e in una camera inferiore di un dispositivo di regolazione termica in accordo con la presente invenzione, secondo una variante di realizzazione;

– le figure 5a e 5b rappresentano due schematizzazioni dello schema di flusso del fluido di lavoro rispettivamente in una camera superiore e in una camera inferiore di un dispositivo di regolazione termica in accordo con la presente invenzione, secondo una variante di realizzazione;

– le figure 6a e 6b rappresentano due schematizzazioni dello schema di flusso del fluido di lavoro rispettivamente in una camera superiore e in una camera inferiore di un dispositivo di regolazione termica in accordo con la presente invenzione, secondo una variante di realizzazione;

– le figure 7a e 7b rappresentano due schematizzazioni dello schema di flusso del fluido di lavoro rispettivamente in una camera superiore e in una camera inferiore di un dispositivo di regolazione termica in accordo con la presente invenzione, secondo una variante di realizzazione;

– le figure 8a e 8b rappresentano due schematizzazioni dello schema di flusso del fluido di lavoro rispettivamente in una camera superiore e in una camera inferiore di un dispositivo di regolazione termica in accordo con la presente invenzione, secondo una variante di realizzazione;

– le figure 9a e 9b rappresentano due schematizzazioni dello schema di flusso del fluido di lavoro rispettivamente in una camera superiore e in una camera inferiore di un dispositivo di regolazione termica in accordo con la presente invenzione, secondo una variante di realizzazione;

– la figura 10 mostra una vista in prospettiva dall’alto a parti separate di un dispositivo di regolazione termica in accordo con la presente invenzione, secondo una forma preferita di realizzazione;

– la figura 10’ illustra una vista ingrandita della figura 10;

– la figura 11 mostra una vista in prospettiva dal basso a parti separate di un dispositivo di regolazione termica in accordo con la presente invenzione, secondo una forma preferita di realizzazione;

– la figura 11’ illustra una vista ingrandita della figura 11;

– la figura 12 rappresenta una vista ortogonale dall’alto del dispositivo di regolazione termica di cui alle figure 10 e 11;

– le figure 12a, 12b, 12c, 12d e 12e sono rispettive viste in sezione lungo i piani di sezione A-A, B-B, C-C, D-D, E-E di cui alla figura 12;

– la figura 13 illustra un impianto di alimentazione elettrica e/o ibrida 900 di un veicolo comprendente un gruppo batterie 500 ed un dispositivo di regolazione termica 1 in accordo con la presente invenzione.

Descrizione dettagliata

Con riferimento alle figure in allegato, con il numero 1 è indicato un dispositivo di regolazione termica in accordo con la presente invenzione.

In particolare, il dispositivo di regolazione termica 1 trova specifica applicazione accoppiato ad un gruppo batterie 500 di un veicolo ad alimentazione elettrica e/o ibrida.

E’ oggetto della presente invenzione, anche un impianto di alimentazione elettrica e/o ibrida 900 di un veicolo comprendente un gruppo batterie 500 ed un dispositivo di regolazione termica 1 in accordo con la presente invenzione. In tale impianto di alimentazione elettrica e/o ibrida 900 il gruppo batterie 500 è accoppiato a detto dispositivo di regolazione termica 1 in maniera tale che quest’ultimo ne regoli (controlli) la temperatura mediante scambio termico. In altre parole, tramite l’accoppiamento tra il gruppo batterie 500 e il dispositivo di regolazione termica 1 è possibile il trasferimento di potenza termica dalle batterie al fluido di lavoro e/o viceversa.

Si sottolinea come la forma del gruppo batterie non limita in alcun modo l’oggetto della presente invenzione, al netto delle caratteristiche eventualmente di seguito descritte.

In accordo con la presente invenzione, il dispositivo di regolazione termica 1 ha forma sostanzialmente planare. In particolare, il dispositivo di regolazione termica 1 individua un asse longitudinale X-X, un asse trasversale Y-Y e un asse verticale V-V. Preferibilmente, l’asse longitudinale X-X e l’asse trasversale Y-Y giacciono sul medesimo piano immaginario.

In accordo con la presente invenzione, il dispositivo di regolazione termica 1 ha sviluppo prevalente lungo l’asse longitudinale X-X e lungo l’asse trasversale Y-Y, mentre lungo l’asse verticale V-V il dispositivo di regolazione termica 1 si estende in altezza.

In particolare, il dispositivo di regolazione termica 1 comprende una pluralità di elementi sostanzialmente planari. Preferibilmente, detti elementi sostanzialmente planari sono ottenuti a partire da fogli successivamente lavorati.

Nello specifico, il dispositivo di regolazione termica 1 comprende una piastra superiore 2, una piastra intermedia 3 e una piastra inferiore 4.

Si noti che i termini “superiore” e “inferiore” sono utilizzati per comodità, in accordo con le figure in allegato rappresentanti una forma preferita di realizzazione del dispositivo di regolazione termica 1, in cui la piastra superiore 2 è posizionata rispetto all’asse verticale V-V ad un’altezza superiore rispetto alla piastra inferiore 4. Preferibilmente, la forma di realizzazione mostrata nelle figure in allegato è quella in accordo con la quale il dispositivo di regolazione termica 1 è, preferibilmente, posizionato nel veicolo, ossia al di sotto del gruppo batterie 500. Tuttavia, sono altresì possibili forme di realizzazione in cui il dispositivo di regolazione termica 1 è montato nel veicolo al contrario (al di sopra del gruppo batterie 500).

In accordo con la presente invenzione, il dispositivo di regolazione termica 1 comprende una bocca di ingresso 11 del fluido di lavoro, dalla quale entra il fluido di lavoro, e una bocca di uscita 12 del fluido di lavoro, dalla quale esce il fluido di lavoro.

Secondo una forma preferita di realizzazione, la bocca di ingresso 11 e la bocca di uscita 12 sono posizionate sostanzialmente prossimali tra loro.

Secondo una variante di realizzazione, la bocca di ingresso 11 e la bocca di uscita 12 sono posizionate sostanzialmente distali tra loro.

In accordo con una variante di realizzazione, la bocca di ingresso 11 e la bocca di uscita 12 sono posizionate sostanzialmente in corrispondenza di un piano verticale di mezzeria del dispositivo di regolazione termica 1. Preferibilmente, la bocca di ingresso 11 e la bocca di uscita 12 sono posizionate reciprocamente distali, ad esempio su due estremità assiali opposte, preferibilmente longitudinalmente distanziate.

In accordo con una forma preferita di realizzazione, la bocca di ingresso 11 e/o la bocca di uscita 12 presentano rispettivi tratti di raccordo ai quali sono collegabili appositi condotti fluidici del veicolo. Preferibilmente, ma non necessariamente, la bocca di ingresso 11 e la bocca di uscita 12 si estendono con i rispettivi tratti di raccordo parallelamente all’asse verticale. Preferibilmente, ma non necessariamente, la bocca di ingresso 11 e la bocca di uscita 12 si estendono sulla medesima faccia.

Inoltre, secondo la presente invenzione, il dispositivo di regolazione termica 1 comprende una cavità operativa 5 nella quale scorre il fluido di lavoro.

Detta cavità operativa 5 è definita tra la piastra superiore 2 e la piastra inferiore 4. In particolare, detta cavità operativa 5 è definita dall’accoppiamento delle due piastre, ossia dalla presenza, superiormente, della piastra superiore 2 e, inferiormente, dalla piastra inferiore 4.

Preferibilmente, la piastra superiore 2 e la piastra inferiore 4 sono perimetralmente impegnate a vicenda a tenuta. Preferibilmente, la piastra superiore 2 e la piastra inferiore 4 sono perimetralmente impegnate a vicenda in corrispondenza di rispettivi bordi perimetrali superiori 28 e di bordi perimetrali inferiori 48.

In accordo con una forma preferita di realizzazione, la piastra superiore 2 comprende un alloggiamento superiore e/o la piastra inferiore 4 comprende un alloggiamento inferiore in maniera tale che l’accoppiamento tra la piastra superiore 2 e la piastra inferiore 4 definisce la cavità operativa 5 all’interno di detto alloggiamento superiore e/o di detto alloggiamento inferiore 40.

In accordo con una forma preferita di realizzazione, la piastra superiore 2 è sostanzialmente planare mentre la piastra inferiore 4 comprende un alloggiamento inferiore 40 nel quale, nella sua interezza, è definita la cavità operativa 5.

In accordo con una forma preferita di realizzazione, l’alloggiamento inferiore 40 è scavato nella piastra inferiore 4. In altre forme preferite di realizzazione, la piastra inferiore 4 è sagomata comprendendo una o più bombature nelle quali è definito l’alloggiamento inferiore.

In accordo con una forma preferita di realizzazione, l’alloggiamento superiore e/o l’alloggiamento inferiore sono centrati nelle rispettive piastre superiore 2 e/o inferiore 4.

In accordo con la presente invenzione, la piastra intermedia 3 è interposta tra la piastra superiore 2 e la piastra inferiore 4.

Secondo una forma preferita di realizzazione, la piastra intermedia 3 è chiusa a sandwich tra la piastra superiore 2 e la piastra inferiore 4.

In accordo con una forma preferita di realizzazione, i suoi bordi perimetrali intermedi 38 sono impegnati a tenuta dalla piastra superiore 2 alla piastra inferiore 4.

Secondo la presente invenzione, la piastra intermedia 3 suddivide la cavità operativa 5 in una camera superiore 52 e in una camera inferiore 54. Preferibilmente, la camera superiore 52 è fluidicamente connessa con la bocca di ingresso 11, mentre la camera inferiore 54 è fluidicamente connessa con la bocca di uscita 12. Preferibilmente, la camera superiore 52 è fluidicamente connessa con la bocca di uscita 12, mentre la camera inferiore 54 è fluidicamente connessa con la bocca di ingresso 11. Preferibilmente, nella camera adiacente al gruppo batterie 500 fluisce il fluido di lavoro in ingresso.

Secondo una forma preferita di realizzazione, la camera superiore 52 e la camera inferiore 54, reciprocamente separate dalla presenza della piastra intermedia 3, hanno sostanzialmente la medesima altezza.

In accordo con la presente invenzione le due camere sono reciprocamente separate dalla piastra intermedia 3.

In accordo con la presente invenzione, il dispositivo di regolazione termica 1 comprende almeno una fessura di deflusso 35 attraverso la quale fluisce il fluido di lavoro dalla camera superiore 52 alla camera inferiore 54.

Secondo una forma preferita di realizzazione, la fessura di deflusso 35 è compresa nella piastra intermedia 3, preferibilmente in una posizione prossimale a bordi perimetrali superiori 28 della piastra superiore 2 e/o a bordi perimetrali inferiori 48 della piastra inferiore 4. In altre parole, la fessura di deflusso 35 è ricavata trasversalmente alla piastra intermedia 3 preferibilmente in una porzione prossimale a bordi perimetrali intermedi 38 compresi in detta piastra intermedia 3.

Secondo una ulteriore forma preferita di realizzazione, la fessura di deflusso 35 è definita nella camera operativa 5 dalla piastra intermedia 3, in particolare, è definita dalla piastra intermedia 3 e da bordi perimetrali superiori 28 della piastra superiore 2 e/o da bordi perimetrali inferiori 48 della piastra inferiore 4. In altre parole, la fessura di deflusso 35 è definita dalla presenza della piastra intermedia 3 ed in particolare è definita dalle spaziature presenti tra i bordi perimetrali intermedi 35 della piastra intermedia 3 e i bordi perimetrali superiori 28 della piastra superiore 2 e/o da bordi perimetrali inferiori 48 della piastra inferiore 4.

Detta fessura di deflusso 35 è posizionata in una zona prossimale ai bordi perimetrali 28, 48, 38, preferibilmente ai bordi perimetrali intermedi 38.

In accordo con le svariate forme di realizzazione schematizzate delle figure in allegato, l’almeno una fessura di deflusso 35 è posizionata indicativamente in una posizione equidistante tra la bocca di ingresso 11 e la bocca di uscita 12.

Preferibilmente, la fessura di deflusso 35 è posizionata in prossimità di una estremità assiale longitudinale, ossia parallela all’asse longitudinale X-X.

Preferibilmente, la fessura di deflusso 35 è posizionata in prossimità di una estremità assiale trasversale, ossia parallela all’asse trasversale Y-Y.

In accordo con una forma preferita di realizzazione, la piastra intermedia 3 comprende almeno due fessure di deflusso 35, in cui ciascuna fessura di deflusso 35 è posizionata in corrispondenza di una rispettiva estremità assiale, ossia di due estremità assiali opposte, preferibilmente parallele all’asse longitudinale X-X.

Secondo una forma preferita di realizzazione, la fessura di deflusso 35 ha forma variabile lungo l’asse di sviluppo. Preferibilmente, la fessura di deflusso 35 definisce una sezione di passaggio variabile lungo il suo asse di sviluppo comprendendo, ad esempio, porzioni più larghe e porzioni più strette.

Inoltre, in accordo con una forma preferita di realizzazione, una fessura di deflusso 35 comprende una pluralità di tratti di fessura 35’ reciprocamente separati. Preferibilmente detti tratti fessura 35’ sono assialmente allineati. Preferibilmente, detti tratti fessura 35’ hanno la medesima forma. Preferibilmente, detti tratti fessura 35’ hanno forme differenti, ad esempio delimitando rispettive sezioni di passaggio differenti.

In accordo con una forma preferita di realizzazione, la piastra intermedia 3 comprende almeno una porzione di circolazione 31 alloggiata nella cavità operativa 5 e adatta definire una pluralità di passaggi fluidici 300 nei quali circola il fluido di lavoro. Preferibilmente, la porzione di circolazione 31 è dotata di una dimensione assiale parallela all’asse verticale V-V.

Secondo una forma preferita di realizzazione, la porzione di circolazione 31 individua all’interno della cavità operativa 5 (come di seguito descritto all’interno della camera superiore 52 e/o della camera inferiore 54) una serie di passaggi fluidici 300 disposti, ad esempio, in maniera omogenea. In particolare, i passaggi fluidici 300 definiscono passaggi nei quali scorre il fluido di lavoro con una disposizione reticolare.

In accordo con alcune forme di realizzazione preferite, la distribuzione di detti passaggi fluidici 300 e/o della fessura di deflusso 35 sono funzione della posizione/orientamento del gruppo batterie da regolare termicamente.

Preferibilmente la porzione di circolazione 31 è posizionata nella camera adiacente al gruppo batterie 500, in modo tale aumentare la turbolenza del fluido di lavoro circolante in detta camera. Preferibilmente, la porzione di circolazione 31 è posizionata sia nella camera superiore 52 che nella camera inferiore 54 in modo tale aumentare la turbolenza del fluido di lavoro sia in detta camera superiore 52 che in detta camera inferiore 54.

Preferibilmente, la porzione di circolazione 31 rafforza la struttura interna della camera adiacente al gruppo batterie 500 e/o alla camera opposta al gruppo batterie 500 garantendo il mantenimento dell’altezza della camera superiore 52 e/o della camera inferiore 54, anche a seguito delle operazioni di accoppiamento tra il dispositivo di regolazione della temperatura 1 e il gruppo batterie 500, ossia durante le operazioni di assemblaggio dell’impianto di alimentazione elettrica e/o ibrida 900.

Preferibilmente, detti passaggi fluidici 300 sono infatti reciprocamente fluidicamente connessi tra loro. Preferibilmente, detti passaggi fluidici 300 sono reciprocamente fluidicamente connessi all’almeno una fessura di deflusso 35.

In accordo con una forma preferita di realizzazione, la porzione di circolazione 31 comprende elementi sporgenti superiori 312 che si estendono in altezza lungo l’asse verticale V-V impegnando la piastra superiore 2. Preferibilmente, detti elementi sporgenti superiori 312 ostacolano, con la loro presenza, il flusso del fluido di lavoro che quindi scorre, nella camera superiore 52, nei passaggi fluidici 300 tra essi definiti. In altre parole, gli elementi sporgenti superiori 312 definiscono nella camera superiore 52 una pluralità di passaggi fluidici 300 fluidicamente connessi alla bocca di ingresso 11 ed all’almeno una fessura 35.

In accordo con una forma preferita di realizzazione, la porzione di circolazione 31 comprende elementi sporgenti inferiori 314 che si estendono in altezza lungo l’asse verticale V-V impegnando la piastra inferiore 4. Preferibilmente, detti elementi sporgenti inferiori 312 ostacolano, con la loro presenza, il flusso del fluido di lavoro che quindi scorre, nella camera superiore 54, nei passaggi fluidici 300 tra essi definiti. In altre parole, detti elementi sporgenti inferiori 314 definiscono nella camera inferiore 54 una pluralità di passaggi fluidici 300 fluidicamente connessi all’almeno una fessura di deflusso 35 ed alla bocca di uscita 12. In accordo con una forma preferita di realizzazione, gli elementi sporgenti superiori 312 e/o gli elementi sporgenti inferiori 314 sono disposti in maniera matriciale.

Preferibilmente, detti elementi sporgenti superiori 312 e/o detti elementi sporgenti inferiori 314 hanno forme arcuate, concave o convesse, in maniera tale favorire lo scorrimento del fluido di lavoro. In particolare, la sola presenza è di sufficiente ostacolo al fluido di lavoro degli elementi sporgenti superiori 312 e/o degli elementi sporgenti inferiori 314.

In accordo con una forma preferita di realizzazione, gli elementi sporgenti superiori 312 e gli elementi sporgenti inferiori 314 sono formati integralmente con la piastra intermedia 3.

In accordo con la presente forma di realizzazione, la piastra intermedia 3 si trova a contatto su entrambe le facce con il fluido di lavoro circolante rispettivamente nella camera superiore 52 e nella camera inferiore 54, aumentando la trasmissione di potenza termica tra il fluido di lavoro circolante nella camera superiore 52 e nella camera inferiore 54.

Ad esempio, nel caso di elementi superiori 312 ed elementi inferiori 314 di forma conica/piramidale (o in generale svasata) parte della camera superiore 52 e della camera inferiore 54 si compenetrano, rimanendo separate dalla presenza della piastra intermedia 3. Tale compenetrazione favorisce ulteriormente lo scambio termico tra il fluido di lavoro circolante nella camera superiore 52 e il fluido di lavoro circolante nella camera inferiore 54.

In accordo con una forma alternativa di realizzazione, la piastra intermedia 3 è composta da una pluralità di elementi, comprendendo rispettivi elementi sporgenti superiori 312 e/o elementi sporgenti inferiori 314 e un elemento piastriforme intermedio che separa la camera superiore 52 dalla camera inferiore 54. Ad esempio, il componente “piastra intermedia 3” comprende elementi sporgenti superiori 312 e/o elementi sporgenti inferiori 314 compresi in specifici organi turbolatori rispettivamente posizionati alle facce opposte dell’elemento piastriforme intermedio (a sua volta compreso nel componente “piastra intermedia”) ossia posizionati rispettivamente all’interno della camera superiore e della camera inferiore.

In accordo con quanto sopra, la porzione di circolazione 31 ha lo scopo di distribuire in maniera omogenea il fluido di lavoro evitando che questo si concentri solo in specifiche regioni delle rispettive delle camere.

Preferibilmente, quindi, grazie alla porzione di circolazione 31 il fluido di lavoro scorre nella rispettiva camera con un moto turbolento che quindi ne comporta una distribuzione omogenea.

Secondo una forma preferita di realizzazione, la piastra intermedia 3 comprende una molteplicità di porzioni di circolazione 31.

In accordo con una forma preferita di realizzazione, la piastra intermedia 3 è sagomata comprendendo un canale principale di scorrimento 34, nel quale il fluido di lavoro scorre indisturbato. Preferibilmente, il canale principale di scorrimento 34 è senza elementi di ostacolo ma è sostanzialmente liscio individuando una direzione preferenziale di scorrimento per il fluido di lavoro. Preferibilmente, il canale principale di scorrimento 34 è una porzione della piastra intermedia 3 non lavorata, ossia planare: il canale principale di scorrimento 34 quindi individua sia nella camera superiore 52 che nella camera inferiore 54 rispettive zone di distribuzione, o scorrimento, preferenziale per il fluido di lavoro.

In accordo con una forma preferita di realizzazione, il canale principale di scorrimento 34 si estende in prossimità della, o delle, porzioni di circolazione 31. Preferibilmente, il canale principale di scorrimento 34 separa differenti porzioni di circolazione 31.

In accordo con una forma preferita di realizzazione, il canale principale di scorrimento 34 è posizionato sostanzialmente in corrispondenza di un piano verticale di mezzeria del dispositivo di regolazione termica 1. Secondo una forma preferita di realizzazione, la piastra superiore 2, la piastra intermedia 3 e la piastra inferiore 4 sono in metallo. Preferibilmente, la piastra superiore 2, la piastra intermedia 3 e la piastra inferiore 4 sono costituiti da fogli di alluminio (o in lega di alluminio).

Secondo una forma preferita di realizzazione, la piastra superiore 2 è in lega di alluminio.

Secondo una forma preferita di realizzazione, la piastra inferiore 4 è in lega di alluminio.

Secondo una forma preferita di realizzazione, la piastra intermedia 3 è in una lega di alluminio. In accordo con alcune varianti di realizzazione, la piastra intermedia 3 è nella medesima lega di alluminio della piastra inferiore 4.

In accordo con una forma preferita di realizzazione, la piastra superiore 2, la piastra intermedia 3 e la piastra inferiore 4 sono reciprocamente uniti tramite saldobrasatura.

Secondo una forma preferita di realizzazione, la piastra inferiore 4 è in un materiale plastico o in un composito a matrice polimerica.

In accordo con una forma preferita di realizzazione, la piastra superiore 2, la piastra intermedia 3 e la piastra inferiore 4 sono reciprocamente unite mediante adesivi strutturali.

In funzione delle necessità, le dimensioni e collocazione delle bocche di ingresso e uscita, delle fessure di deflusso, e delle porzioni di circolazione sono studiabili di volta in volta.

Ad esempio, in accordo con alcune forme preferite di realizzazione, nelle due camere è ottenuto un controflusso, ossia il fluido di lavoro scorre in una direzione nella camera superiore, mentre scorre in direzione opposta nella camera inferiore. Vantaggiosamente, quindi, in corrispondenza di una regione di una camera in cui scorre fluido di lavoro ad una certa temperatura (camera adiacente al gruppo batterie), c’è una corrispondente regione dell’altra camera in cui scorre fluido di lavoro ad una temperatura inferiore (camera opposta alla superficie di interfaccia con il gruppo batterie).

Innovativamente, il dispositivo di regolazione termica e l’impianto di alimentazione elettrica e/o ibrida che lo comprende oggetto della presente invenzione adempiono ampiamente allo scopo prefissato superando le problematiche tipiche dell’arte nota.

Vantaggiosamente, infatti, il dispositivo di regolazione termica presenta un efficace scambio termico in tutte le proprie porzioni. Vantaggiosamente, ciascuna porzione del gruppo batterie ad esso accoppiato riceve ed è soggetta al medesimo efficace scambio termico. Vantaggiosamente, il dispositivo di regolazione termica presenta una distribuzione di temperatura più uniforme in corrispondenza della superficie di interfaccia con il gruppo batterie.

Vantaggiosamente, il dispositivo di regolazione termica presenta una cavità interna suddivisa in più camere separate in direzione verticale, ottenendo così uno scambio termico reciproco anche tra le porzioni di fluido che scorrono all’interno del dispositivo di regolazione termica stesso.

Vantaggiosamente, detta struttura permette di aumentare l’uniformità della temperatura in corrispondenza della piastra posizionata in corrispondenza dell’interfaccia tra dispositivo di regolazione termica e gruppo batterie, garantendo il rispetto di condizioni di temperatura ottimali per il funzionamento delle batterie, cosi come per la loro durata e stabilità.

Vantaggiosamente, una regione prossimale alla bocca di ingresso, una regione prossimale alla bocca di uscita, una regione distale dalla bocca di ingresso, una regione distale dalla bocca di uscita presentano la medesima temperatura sulla superficie di interfaccia con il gruppo batterie, ed in particolare una temperatura contenuta in un range di circa 3 - 5 °C.

Vantaggiosamente, il dispositivo di regolazione termica permette di mantenere la temperatura all’interfaccia con il gruppo batterie entro un intervallo limitato (di circa 3 – 5° C) a sua volta inferiore rispetto alla differenza di temperatura misurata tra il fluido di lavoro in ingresso e il fluido di lavoro in uscita dal dispositivo di regolazione termica (tipicamente compreso in un intervallo maggiore).

Vantaggiosamente, il dispositivo di regolazione termica presenta una semplice geometria ed un semplice layout che permette un agevole accoppiamento con il gruppo batterie.

Vantaggiosamente, la superficie di scambio termico presente nel dispositivo di regolazione termica oggetto della presente invenzione è maggiore rispetto alla superficie di scambio termico di dispositivi di regolazione termica aventi i medesimi ingombri.

Vantaggiosamente, la porzione di circolazione incrementa il coefficiente di scambio termico (heat transfer coefficient, HTC - W/m<2>K) del dispositivo di regolazione termica. Un valore più elevato di questo coefficiente permette di trasferire efficacemente la potenza termica dalla batteria al fluido di lavoro (o viceversa) sia nelle condizioni di carico nominale sia nelle condizioni di sovraccarico in cui la potenza da trasferire può aumentare notevolmente.

Vantaggiosamente, ad esempio in presenza di condizioni di lavoro che richiedono il raffreddamento delle batterie, l’incremento del coefficiente di scambio termico permette di garantire il rispetto di una determinata temperatura di scambio all’interfaccia tra batterie e dispositivo di regolazione termica anche per valori più elevati della temperatura del fluido di lavoro in ingresso al dispositivo di regolazione termica. Da questo effetto derivano conseguenti vantaggi sul circuito adibito al raffrescamento del fluido di lavoro. Infatti, questo effetto permette di semplificare o rimuovere componenti installati sul circuito di circolazione del fluido di lavoro (es. evaporatori, compressori, condensatori) ed utilizzati per regolare (preferibilmente abbassare) la temperatura del fluido di lavoro entrante nel dispositivo di regolazione termica. Vantaggiosamente, il dispositivo di regolazione termica presenta una spiccata resistenza strutturale. Vantaggiosamente, la presenza della piastra intermedia, ed in particolare delle sue porzioni di circolazione, conferisce elevata sopportazione ai carichi. Vantaggiosamente, la planarità del dispositivo di regolazione termica è garantita nel corso del tempo. Vantaggiosamente sono ottenibili dispositivi di regolazione termica di dimensioni, longitudinali e/o trasversali maggiori rispetto a quelli noti nello stato della tecnica.

Vantaggiosamente, il dispositivo di regolazione termica ha elevate tolleranze dimensionali, in particolar modo relativamente alla planarità.

Vantaggiosamente, il dispositivo di regolazione termica permette di ridurre lo spessore di materiali di riempimento (gap filler, thermal pad) solitamente posizionati tra il gruppo batterie e il dispositivo di regolazione termica per garantire un contatto uniforme tra i due componenti. Vantaggiosamente, il dispositivo di regolazione termica permette di semplificare le operazioni di assemblaggio dell’impianto e ridurre i costi associati alla produzione dei veicoli su cui vengono installati.

Vantaggiosamente, i passaggi fluidici hanno dimensioni controllate, in particolare i passaggi fluidici hanno ampiezze uniformi.

Vantaggiosamente, il dispositivo di regolazione termica ha un basso impatto sulle cadute di pressione sistema fluidico.

Vantaggiosamente, i costi di realizzazione del dispositivo di regolazione termica sono estremamente contenuti.

Vantaggiosamente, il dispositivo di regolazione termica oggetto della presente invenzione è estremamente versatile. Vantaggiosamente, il dispositivo di regolazione termica è infatti configurabile in funzione delle necessità prevedendo apposite fessure di deflusso e/o apposite porzioni di circolazione.

E' chiaro che un tecnico del settore, al fine di soddisfare esigenze contingenti, potrebbe apportare modifiche al dispositivo di regolazione termica, all’impianto di alimentazione elettrica e/o ibrida e al metodo di realizzazione di un dispositivo di regolazione termica sopra descritti, tutti contenuti nell'ambito di tutela come definito dalle rivendicazioni seguenti.

Lista dei numeri di riferimento:

1 dispositivo di regolazione termica

11 bocca di ingresso

12 bocca di uscita

2 piastra superiore

28 bordi perimetrali superiori

3 piastra intermedia

31 porzione di circolazione

312 elemento sporgente superiore

314 elemento sporgente inferiore

34 condotto principale di scorrimento

35 fessure di deflusso

35’ tratto di fessura

38 bordi perimetrali intermedi

300 passaggi fluidici

4 piastra inferiore

40 profilo sagomato

48 bordi perimetrali inferiori

5 cavità operativa

52 camera superiore

54 camera inferiore

500 gruppo batterie

900 impianto di alimentazione elettrica e/o ibrida X-X asse longitudinale

Y-Y asse trasversale

V-V asse verticale

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Un dispositivo di regolazione termica (1) di un gruppo batterie (500) di un veicolo ad alimentazione elettrica e/o ibrida, di forma sostanzialmente planare individuando un asse longitudinale (X-X), un asse trasversale (Y-Y) e un asse verticale (V-V), in cui il dispositivo di regolazione termica (1) comprende lungo l’asse verticale (V-V) una piastra superiore (2), una piastra intermedia (3) e una piastra inferiore (4); in cui il dispositivo di regolazione termica (1) comprende una bocca di ingresso (11) del fluido di lavoro, una bocca di uscita (12) del fluido di lavoro e una cavità operativa (5), definita tra la piastra superiore (2) e la piastra inferiore (4) nella quale scorre il fluido di lavoro; in cui la piastra intermedia (3) suddivide la cavità operativa (5) in una camera superiore (52) fluidicamente connessa con la bocca di ingresso (11) e una camera inferiore (54) fluidicamente connessa con la bocca di uscita (12), o viceversa; in cui il dispositivo di regolazione termica (1) comprende almeno una fessura di deflusso (35) attraverso la quale fluisce il fluido di lavoro dalla camera superiore (52) alla camera inferiore (54).
2. Dispositivo di regolazione termica (1) in accordo con la rivendicazione 1, in cui detta fessura di deflusso (35) è compresa nella piastra intermedia (3), preferibilmente in una posizione prossimale a bordi perimetrali superiori (28) della piastra superiore (2) e/o a bordi perimetrali inferiori (48) della piastra inferiore (4).
3. Dispositivo di regolazione termica (1) in accordo con la rivendicazione 1, in cui detta fessura di deflusso (35) è definita nella camera operativa (5) dalla piastra intermedia (3), in particolare, è definita dalla piastra intermedia (3) e da bordi perimetrali superiori (28) della piastra superiore (2) e/o da bordi perimetrali inferiori (48) della piastra inferiore (4).
4. Dispositivo di regolazione termica (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la piastra intermedia (3) comprende almeno due fessure di deflusso (35) in cui ciascuna fessura di deflusso (35) è posizionata in corrispondenza di una rispettiva estremità assiale, ossia di due estremità assiali opposte, preferibilmente parallele all’asse longitudinale (X-X).
5. Dispositivo di regolazione termica (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l’almeno una fessura di deflusso (35) definisce una apertura di sezione di passaggio variabile, preferibilmente presentando una larghezza variabile, nel suo sviluppo assiale.
6. Dispositivo di regolazione termica (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui una fessura di deflusso (35) comprende una pluralità di tratti di fessura (35’) reciprocamente separati, preferibilmente, assialmente allineati.
7. Dispositivo di regolazione termica (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la camera superiore (52) e la camera inferiore (54), reciprocamente separate dalla presenza della piastra intermedia (3), hanno sostanzialmente la medesima altezza.
8. Dispositivo di regolazione termica (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la piastra intermedia (3) comprende almeno una porzione di circolazione (31) alloggiata nella cavità operativa (5) dotata di una dimensione assiale parallela all’asse verticale (V-V), adatta definire una pluralità di passaggi fluidici (300) nei quali circola il fluido di lavoro.
9. Dispositivo di regolazione termica (1) in accordo con la rivendicazione 7, in cui la porzione di circolazione (31) comprende elementi sporgenti superiori (312) che si estendono in altezza lungo l’asse verticale (V-V) impegnando la piastra superiore (2), in cui detti elementi sporgenti superiori (312) definiscono nella camera superiore (52) una pluralità di passaggi fluidici (300) fluidicamente connessi alla bocca di ingresso (11) ed all’almeno una fessura (35).
10. Dispositivo di regolazione termica (1) in accordo con la rivendicazione 8 o con la rivendicazione 9, in cui la porzione di circolazione (31) comprende elementi sporgenti inferiori (314) che si estendono in altezza lungo l’asse verticale (V-V) impegnando la piastra inferiore (4), in cui detti elementi sporgenti inferiori (314) definiscono nella camera inferiore (54) una pluralità di passaggi fluidici (300) fluidicamente connessi all’almeno una fessura di deflusso (35) ed alla bocca di uscita (12).
11. Dispositivo di regolazione termica (1) in accordo con la rivendicazione 9 o con la rivendicazione 10, in cui gli elementi sporgenti superiori (312) e/o gli elementi sporgenti inferiori (314) sono disposti in maniera matriciale.
12. Dispositivo di regolazione termica (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la bocca di ingresso (11) e la bocca di uscita (12) sono posizionate sostanzialmente in corrispondenza di un piano verticale di mezzeria del dispositivo di regolazione termica (1).
13. Dispositivo di regolazione termica (1) in accordo con la rivendicazione 12, in cui la bocca di ingresso (11) e la bocca di uscita (12) sono posizionate reciprocamente distali, ad esempio su due estremità assiali opposte, preferibilmente longitudinalmente distanziate.
14. Dispositivo di regolazione termica (1) in accordo con la rivendicazione 12, la bocca di ingresso (11) e la bocca di uscita (12) sono posizionate reciprocamente prossimali.
15. Dispositivo di regolazione termica (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il fluido di lavoro scorre nella camera superiore (52) in una prima direzione mentre, il fluido di lavoro scorre nella camera inferiore (54) in una seconda direzione opposta alla prima direzione, in maniera tale da scorrere in controflusso.
16. Dispositivo di regolazione termica (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la piastra intermedia (3) è sagomata comprendendo un canale principale di scorrimento (34), preferibilmente posizionato sostanzialmente in corrispondenza di un piano verticale di mezzeria del dispositivo di regolazione termica (1), nel quale il fluido di lavoro scorre indisturbato.
17. Dispositivo di regolazione termica (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la piastra superiore (2) comprende un alloggiamento superiore e/o la piastra inferiore (4) comprende un alloggiamento inferiore (40), in maniera tale che l’accoppiamento tra la piastra superiore (2) e la piastra inferiore (4) definisce la cavità operativa (5) all’interno di detto alloggiamento superiore e/o di detto alloggiamento inferiore (40).
18. Dispositivo di regolazione termica (1) in accordo con la rivendicazione 17, in cui la piastra superiore (2) è planare mentre la piastra inferiore (4) presenta un profilo sagomato che definisce l’alloggiamento inferiore (40).
19. Impianto di alimentazione elettrica e/o ibrida (900) di un veicolo comprendente un dispositivo di regolazione termica (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 18, e un gruppo batterie (500) impegnato al dispositivo di regolazione termica (1), preferibilmente alla sua piastra superiore (2).