PT2599154T

PT2599154T - Sistema de arrefecimento de bateria elétrica e bateria compreendendo um tal sistema

Info

Publication number: PT2599154T
Application number: PT117408997T
Authority: PT
Inventors: Guillard Stéphane; Vanbutsel Michael; Gounot Denys
Original assignee: E4V
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2017-03-07
Also published as: ES2621135T3; PL2599154T3; RU2013103441A; MX2013001015A; DK2599154T3; AU2011284656A1; CN103168387A; SG187634A1; PL2599154T4; EP2599154B1; EP2599154A1; WO2012013789A1; KR20140007063A

Description

DESCRigAO "SISTEMA DE ARREFECIMENTO DE BATERIA ELETRICA E BATERIA COMPREENDENDO UM TAL SISTEMA" A presente invengao refere-se a um sistema de arrefecimento de bateria eletrica destinado a equipar um veiculo de tipo terrestre, nautico ou aereo.

Para responder aos objetivos de redugao das emissdes, os construtores autombveis orientaram-se para veiculos de tipo totalmente eletrico ou de tipo eletrico hibrido, combinando a utilizagao de uma ou duas maquinas eletricas e de um motor termico de combustao interna. Estas maquinas eletricas sao alimentadas por baterias de potencia, tais como blocos bateria compreendendo varias celulas unitarias. A titulo de exemplo, as baterias de ides de Litio sao particularmente preferidas nas aplicagbes de veiculo eletrico ou hibrido, devido as suas energias especificas elevadas que contribuem para aumentar a autonomia dos veiculos.

Entende-se por celulas unitarias, um elemento eletroquimico contido num invblucro individual, dotado de um eletrodo positivo e de um eletrodo negativo.

Entende-se por bloco bateria, um conjunto compreendendo varias celulas unitarias, ligadas eletricamente de modo permanente, com os bornes, o invblucro e a identificagao.

Estas celulas aquecem em funcionamento de acordo com as condigbes de utilizagao e e conhecido equipar estas baterias de uma instalagao de arrefecimento utilizando um fluxo de ar ou liquido circulando em redor de toda a celula unitaria, para arrefecer as celulas.

Uma tal solugao de arrefecimento nao e ćtima em termos de atravancamento. Com efeito, e necessario manter um espagamento suficiente entre celulas para a circulagao do fluido de arrefecimento em redor das celulas. No entanto, os construtores de veiculos eletricos ou hibridos exigem baterias eletricas mais compactas tendo, ao mesmo tempo, uma potencia suficiente para cobrir as exigencias crescentes de eletricidade a bordo dos veiculos, ligadas as numerosas fungbes (assistencia a travagem, diregao eletrica, .. .) que estes veiculos podem oferecer. Com efeito, as baterias sao submetidas a limitagbes importantes de posicionamento, devido a presenga de numerosos brgaos mecanicos ou eletricos no compartimento do motor ou sobre o chassi dos veiculos.

Um outro problema encontrado neste tipo de solugao de arrefecimento deve-se ao facto de o fluido nao circular de modo homogeneo nos espagamentos, causando um mau arrefecimento das celulas que, a prazo, poderia causar uma anomalia da bateria ligada a perdas de integridade de algumas celulas.

Um outro problema encontrado na solugao de arrefecimento proposta esta ligado a poluigao pelo ar sobre o conjunto das superficies contactos. Alem disso, no caso onde se utiliza a agua como fluido de arrefecimento, uma eventual fuga de agua nos circuitos poderia facilmente danificar as celulas

Seria portanto interessante dispor de um sistema de arrefecimento adaptado para arrefecer uma bateria compreendendo um conjunto de celulas contidas num compartimento, cujo mecanismo de arrefecimento fosse otimizado relativamente a disposigao de celulas, sem os problema constatados com o dispositivo de arrefecimento da tecnica anterior.

Por outro lado, e conhecido que as baterias sao submetidas a mdltiplas solicitagdes, tais como variagdes importantes de temperatura, esforgos mecanicos e agressdes exteriores tendo origens diversas, em particular pela agua exterior.

Sendo as celulas de ides de Litio, em compartimentos prismaticos de paredes metalicas delgadas, elementos frageis, observa-se frequentemente anomalias deste tipo de bateria ligadas a perdas de integridade de, pelo menos, algumas destas celulas. Estas perdas de integridade das celulas resultam, em particular, de solicitagdes exteriores que se exercem sobre a caixa.

Alem disso, para assegurar a alimentagao em energia do motor eletrico, mas para cobrir igualmente as exigencias crescentes em eletricidade a bordo dos veiculos, ligadas as numerosas fungdes ( assistencia a travagem, diregao eletrica, . .) que estes veiculos podem oferecer, as baterias apresentam um tamanho maior ou menor de acordo com os equipamentos conservados mas, em todos os casos, mais importante que as baterias tradicionais.

No entanto, e conhecido que as baterias estao submetidas a limitagdes importantes de local, devido a presenga de numerosos ćrgaos mecanicos e/ou eletricos no compartimento do motor ou sobre o chassi dos veiculos. 0 documento W02010/037796 descreve uma bateria eletrica compreendendo as caracteristicas tecnicas descritas no preambulo da reivindicagao 1. 0 objetivo da presente invengao e, portanto, propor um sistema de arrefecimento destinado a arrefecer uma bateria compreendendo, pelo menos, uma disposigao de celulas contidas num compartimento que seja simples na sua concegao e no seu modo de funcionamento, econćmica e permitindo arrefecer as celulas de modo eficaz e homogeneo, reduzindo ao mesmo tempo de um modo significativo o volume da bateria, esta bateria eletrica compacta estando apta a fornecer densidades de energia tao importantes como as baterias da tecnica anterior.

Ainda um objetivo da presente invengao e uma bateria eletrica que seja simples na sua concegao e no seu modo de funcionamento, econćmica e permitindo preservar a integridade e a duragao de vida das celulas geradoras de energia que aquela comporta.

Um objetivo suplementar da presente invengao e uma bateria eletrica permitindo variar o ndmero de celulas geradoras de energia, de acordo com as necessidades em capacidade exigidas pelos equipamentos motorizados.

Para tal, a invengao refere-se a um sistema de arrefecimento de uma bateria eletrica, compreendendo um compartimento e, pelo menos, uma disposigao longitudinal de celulas geradoras de energia colocada no referido compartimento.

De acordo com a invengao, o referido sistema compreende: pelo menos, uma camada eletricamente isolante e termicamente condutora que liga termicamente as celulas da referida, pelo menos uma, disposigao com uma mesma superficie de dissipagao termica colocada no referido compartimento, a fim de assegurar uma evacuagao uniforme da energia termica gerada por cada uma das celulas na diregao da referida superficie, e meios de arrefecimento destinados a vir arrefecer a referida superficie. 0 sistema da invengao utiliza uma das paredes do invćlucro das celulas unitarias como condutor de calor, a fim de fazer evacuar o calor na diregao de um ponto ύηίοο que e constituido aqui por uma mesma superficie de dissipagao termica, colocada no compartimento, no meio de uma camada termicamente condutora e eletricamente isolante. Isto permite arrefecer de modo uniforme o conjunto das celulas. Alem disso, permite reduzir o atravancamento da bateria. Com efeito, ja nao e necessario deixar um espagamento suficiente para fazer circular o fluido de arrefecimento. 0 calor proveniente das celulas e evacuado de modo uniforme na diregao desta superficie do compartimento da bateria. Esta superficie, que e geralmente constituida por uma placa, pode portanto ser facilmente arrefecida por meios de arrefecimento. 0 compartimento da bateria e o invdlucro das celulas sao realizados num material termicamente condutor, tal como aluminio.

Este sistema compreende, alem disso, um meio de compressao exercendo sobre as referidas celulas uma compressao ao longo, ou sensivelmente ao longo, do eixo longitudinal da disposigao, de tal modo que as celulas da referida disposigao sao apertadas umas contra as outras, esta compressao pondo as celulas termicamente em contacto umas com as outras, de modo que a referida, pelo menos uma, disposigao de celulas forma um dnico bloco uniforme.

Isto permite reduzir ainda mais o atravancamento das celulas suprimindo inteiramente os espagamentos, melhorando ao mesmo tempo a evacuagao do calor, fazendo participar as paredes laterais do invblucro das celulas.

De preferencia, o referido meio de compressao compreende, pelo menos, duas placas de compressao, duas das referidas placas estando colocadas, cada uma, nas extremidades da referida, pelo menos uma, disposigao longitudinal de celulas correspondentes.

De preferencia, uma das referidas placas de compressao faz parte integrante do referido compartimento.

De acordo com um modo de realizagao da invengao, a referida superficie de dissipagao termica e constituida pelo fundo do referido compartimento, posto termicamente em contacto com a parte de baixo de cada uma das celulas da referida, pelo menos uma, disposigao, por intermedio da referida, pelo menos uma, camada eletricamente isolante e termicamente condutora.

De acordo com um outro modo de realizagao da invengao, a referida bateria comportando uma dnica disposigao longitudinal colocada no referido compartimento, a referida superficie de dissipagao termica e constituida por uma das duas paredes laterais do referido compartimento, posta termicamente em contacto com os flancos das celulas por intermedio de, pelo menos, uma camada eletricamente isolante e termicamente condutora.

De preferencia, este sistema compreende alem disso, pelo menos, uma placa intermedia termicamente condutora colocada entre duas celulas consecutivas, para aumentar a superficie de permuta termica.

De preferencia, a referida, pelo menos uma, placa tendo um perfil em L, as duas faces da referida, pelo menos uma, placa estao em contacto termico com as faces adjacentes das duas celulas e a parte de baixo ou o flanco de uma das duas celulas em contacto com a base da referida placa, por intermedio de uma camada eletricamente isolante e termicamente condutora. A adigao de placas intermedias permite facilitar e aumentar a evacuagao de calor pelo fenćmeno de convecgao. Estas placas podem ser realizadas num material de aluminio ou de grafite ou qualquer outro material termicamente condutor. A ou as referidas camada(s) sao constituidas por um gel termico permitindo uma aplicagao uniforme e homogenea sobre a superficie interior do fundo e sobre a base das placas. 0 ar e aprisionado gragas ao esmagamento do gel devido ao peso das celulas.

De preferencia, os referidos meios de arrefecimento compreendem, pelo menos, uma ligagao entre o fundo do compartimento e uma massa, de modo a criar um caminho de evacuagao da energia termica armazenada pelo fundo, na diregao da referida massa.

De modo alternativo ou alem disso, os referidos meios de arrefecimento compreendem um dispositivo de arrefecimento por fluido, instalado na proximidade do compartimento, ou um dispositivo de arrefecimento do tipo de mudanga de fase. A titulo ilustrativo, este dispositivo de arrefecimento do tipo de mudanga de fase compreende um ou varios mćdulos de efeito Peletier.

De preferencia, o referido dispositivo de arrefecimento e um dispositivo de circuito de liquido de arrefecimento.

De preferencia, o referido dispositivo de arrefecimento e um dispositivo de ventilagao. A invengao refere-se igualmente a uma bateria eletrica, compreendendo um compartimento e um conjunto de celulas geradoras de energia.

Segundo a invengao, a referida bateria compreende, pelo menos, uma disposigao longitudinal formada por, pelo menos, algumas das referidas celulas, as celulas da referida disposigao estando apertadas umas contra as outras, sendo mantidas solidarias entre si por um meio de compressao exercendo sobre as referidas celulas uma compressao ao longo, ou sensivelmente ao longo do eixo longitudinal da disposigao, a referida disposigao longitudinal sendo fixada ao referido compartimento por intermedio do referido meio de compressao, o qual e, pelo menos em parte, fixado ao referido compartimento por ćrgaos de fixagao e a referida bateria compreende um sistema de arrefecimento, este sistema de arrefecimento comportando, pelo menos, uma camada eletricamente isolante e termicamente condutora que liga termicamente, pelo menos, as celulas da referida, pelo menos uma, disposigao longitudinal com uma mesma superficie de dissipagao termica, colocada no referido compartimento ou formada por, pelo menos, uma das paredes do referido compartimento, a fim de assegurar uma evacuagao uniforme da energia termica gerada por cada uma das celulas da referida disposigao, na diregao da referida superficie de dissipagao, a referida camada ou, pelo menos, uma das referidas camadas eletricamente isolantes e termicamente condutoras, sendo constituida por um gel termico.

As celulas geradoras de energia de uma disposigao longitudinal nao sao, por consequencia, fixadas diretamente no compartimento, nao sao mantidas em posigao senao por intermedio do meio de compressao desta disposigao, que exerce uma compressao uniforme sobre estas celulas, o referido meio de compressao desta disposigao sendo solidario com o compartimento da bateria.

Estas celulas geradoras de energia sao, por exemplo, celulas de tipo cloreto de sddio-metal tais como celulas ZEBRA (Na-NiCl2) , celulas de Ni/MH, celulas de polimero de Litio, celulas de fosfato de Litio ou ainda celulas de ides de Litio.

Estas celulas geradoras de energia sao, de um modo vantajoso, de compartimento prismatico metalico, o qual compreende uma base ampla assegurando uma superficie de permuta termica importante com a referida, pelo menos uma, camada eletricamente isolante e termicamente condutora.

Por outro lado, o gel termico permite, de modo vantajoso, assegurar uma fixagao das celulas da disposigao sobre a parede do compartimento, quando a superficie de dissipagao termica e formada por uma das paredes do compartimento da bateria, por exemplo, a sua placa de fundo. Esta fixagao permite compensar, por um lado, as eventuais irregularidades de superficie da parede do compartimento de bateria e, por outro lado, absorver as diferengas de alinhamento das celulas mantidas em compressao por placas de extremidades na disposigao longitudinal.

De um modo vantajoso, as disposigdes da presente bateria facilitam a montagem e a manutengao de baterias eletricas que estao equipadas com aquelas, aquelas disposigdes sendo manipulaveis mais facilmente do que as baterias da tecnica mais recente. Alem disso, estas disposigdes permitem uma pre-montagem da bateria, incluindo ligagdes entre celulas e cablagens de medigao.

Em diferentes modos de realizagao particulares desta bateria eletrica, cada uma tendo as suas vantagens particulares e suscetiveis de numerosas combinagbes tecnicas possiveis: o gel termico constituinte da referida, pelo menos uma, camada eletricamente isolante e termicamente condutora apresenta uma condutividade termica superior ou igual a 0,7 W/m.K e, ainda melhor, superior ou igual a 3 W/m.K.

Este gel termico pode ser realizado a partir de um gel de silicone carregado de particulas. A titulo puramente ilustrativo, trata-se de um gel de silicone carregado de particulas de ceramica. o gel termico constituinte da referida, pelo menos uma, camada eletricamente isolante e termicamente condutora e, pelo menos parcialmente, polimerizado ou nao, os referidos meios de compressao estao configurados de tal modo que as referidas celulas da referida, pelo menos uma, disposigao sao colocadas afastadas da referida superficie de dissipagao termica, a referida, pelo menos uma, camada eletricamente isolante e termicamente condutora constituida por um gel termico, estando colocada, pelo menos parcialmente, entre as referidas celulas e a referida superficie de dissipagao termica, pelo menos, algumas das referidas celulas de, pelo menos, uma disposigao longitudinal compreendem uma camada eletricamente isolante e termicamente condutora constituida por um gel termico endurecido, a referida camada estando apertada contra uma das suas paredes, sendo mantida em posigao por, pelo menos, um elemento de retengao, o referido elemento de retengao e formado a partir de uma pelicula termo retratil, esta pelicula vindo cobrir unicamente o contorno da referida camada eletricamente isolante e termicamente condutora, esta bateria compreendendo, pelo menos, duas disposigdes longitudinais, compreende um meio de compressao para cada uma destas disposigbes, o referido ou os referidos meios de compressao sao ajustaveis, para diminuir ou aumentar a dimensao longitudinal da referida ou das referidas disposigbes, o referido ou os referidos meios de compressao compreendem, cada um, pelo menos duas placas de compressao, duas das referidas placas estando colocadas nas extremidades da referida ou das referidas disposigbes longitudinais correspondentes, estas disposigbes longitudinais podem ser colocadas horizontalmente ou verticalmente no compartimento, o fundo do compartimento sendo entao plano ou sensivelmente plano, a referida, pelo menos uma, disposigao estando colocada horizontalmente no referido compartimento, as referidas placas sao configuradas de tal modo que apenas as referidas placas da referida, pelo menos uma, disposigao estao em contacto com o fundo do compartimento, as referidas celulas estando dispostas recuadas das extremidades superior e inferior das referidas placas, de modo que apenas as referidas placas transmitem os esforgos que se aplicam na parte superior da bateria ao fundo do referido compartimento,

Evita-se assim, de um modo vantajoso, solicitar mecanicamente as celulas geradoras de energia da bateria, as solicitagbes exercendo-se na parte superior da bateria, sendo diretamente transmitidos ao fundo do compartimento pelas placas.

Esta geometria de cada disposigao longitudinal permite nao apenas proteger as celulas geradoras de energia, mas igualmente as suas ligagbes. pelo menos, uma das referidas placas de compressao e mdvel no referido compartimento, A titulo puramente ilustrativo, a referida placa de compressao compreende, lateralmente, cavilhas permitindo um deslocamento em translagao desta placa ao longo de carris de guiamento dispostos sobre, pelo menos, uma parte do fundo do compartimento. Esta placa compreende, alem disso, brgaos de travamento. De modo alternativo, as placas de compressao estando ligadas entre si por tirantes, estes tirantes sao ajustaveis em comprimento para permitir um deslocamento da placa de compressao mbvel. A titulo de exemplo, estes tirantes sao tirantes telescbpicos. uma das referidas placas de compressao faz parte integrante do referido compartimento, A referida placa de compressao e, por exemplo, uma parede do referido compartimento. o referido ou os referidos meios de compressao compreendem, alem disso, pelo menos, uma placa intermedia colocada entre duas celulas geradoras de energia, a fim de assegurar uma compressao uniforme das referidas celulas geradoras da referida ou das referidas disposigbes longitudinais correspondentes, as referidas placas estao ligadas entre si por, pelo menos, tirantes, as referidas disposigbes estando colocadas lado a lado, pelo menos, algumas destas placas compreendem recortes para assegurar a cooperagao destas, tendo em vista reduzir o seu atravancamento, E assim possivel integrar as placas de compressao de disposigdes colocadas lado a lado, a fim de reduzir o atravancamento do conjunto assim constituido. Alem disso, esta integragao permite criar uma coesao entre as disposigdes que melhora a estrutura mecanica. os referidos recortes permitem um alinhamento, ou sensivelmente um alinhamento, dos tirantes de duas disposigdes consecutivas assim colocadas lado a lado, A titulo ilustrativo, para disposigdes longitudinais dispostas horizontalmente sobre o fundo do compartimento da bateria, esta geometria original das disposigdes permite sobrepor os tirantes de duas disposigbes consecutivas, de modo a reduzir o atravancamento destas disposigdes colocadas lado a lado. E assim possivel ter uma bateria eletrica compacta. pelo menos, uma placa de isolamento eletrico e termicamente condutora esta interposta entre duas celulas geradoras de energia consecutivas de, pelo menos, uma disposigao,

De preferencia, estas placas de isolamento sao placas incompressiveis. A titulo ilustrativo, elas podem ser realizadas em fibra de vidro.

De modo muito vantajoso, a espessura desta placa de isolamento e inferior ou igual a 1 mm e, ainda melhor, a 0,5 mm, para nao comprometer a compacidade da bateria eletrica. cruzetas de isolamento sao interpostas entre as disposigbes. A invengao refere-se igualmente a um veiculo motorizado equipado com, pelo menos, uma bateria tal como definida acima.

De preferencia, a referida massa e constituida pelo chassi do referido veiculo que atua como um verdadeiro radiador, para fazer dissipar o calor armazenado na superficie de dissipagao termica do compartimento.

Este equipamento motorizado pode ser um veiculo de tipo totalmente eletrico ou de tipo hibrido. Este veiculo pode ser um veiculo de transporte de pessoas e/ou de mercadorias, um equipamento de estaleiro, um veiculo nautico ou ainda uma aeronave.

Este veiculo pode estar equipado com rodas, lagartas ou ainda de uma combinagao destes elementos. A invengao sera descrita com mais pormenor com referencia aos desenhos em anexo, nos quais: a Figura 1 mostra, de modo esquematico, uma vista lateral de uma disposigao longitudinal de uma bateria eletrica, dotada de um sistema de arrefecimento de acordo com um primeiro modo de realizagao particular da invengao; a Figura 2 mostra, de modo esquematico, uma vista em perspetiva de duas disposigbes longitudinais, colocadas lado a lado, de uma bateria eletrica, dotadas de meios de compressao; a Figura 3 mostra, de modo esquematico, uma vista de frente de duas disposigdes longitudinais, colocadas lado a lado, dotadas de um sistema de arrefecimento de acordo com uma variante do primeiro modo de realizagao particular da invengao; a Figura 4 mostra uma vista de frente de uma pluralidade de disposigbes longitudinais, dotadas de um sistema de arref ecimento de acordo com o modo de realizagao da Figura 3; a Figura 5 mostra, de modo esquematico, uma vista lateral de uma disposigao longitudinal de uma bateria eletrica, dotada de um sistema de arrefecimento de acordo com um segundo modo de realizagao particular da invengao; - a Figura 6 mostra uma vista inferior de uma disposigao longitudinal, dotada de um sistema de arrefecimento de acordo com variante do segundo modo de realizagao da Figura 5; - a Figura 7 e uma vista em perspetiva e parcial de uma bateria eletrica de acordo com um terceiro modo de realizagao da invengao, as paredes laterais e a parede superior desta bateria tendo sido omitidas por razbes de clareza; A Figura 1 mostra uma bateria 1 eletrica. A nogao de bateria eletrica entende-se, na presente invengao, como cobrindo qualquer dispositivo formando um reservatbrio de energia eletrica recarregavel.

Esta bateria eletrica compreende um compartimento realizado num material metalico, tal como em ago ou em aluminio. Este compartimento tem uma forma geralmente paralelepipedica, dotada geralmente de um fundo 12 e de paredes 14 laterais. Esta geralmente dividido em dois compartimentos. Um dos dois compartimentos compreende o bloco bateria e o outro um conjunto de circuitos eletrbnicos. 0 bloco bateria e formado por uma pluralidade de celulas 2 geradoras de energia que sao aqui, por exemplo, celulas de ibes de Litio de compartimento prismatico.

Na figura 1, as celulas 2 estao repartidas numa coluna ou disposigao longitudinal, estando alinhadas paralelamente umas com as outras.

De preferencia, estas celulas sao longiformes e dispostas verticalmente no compartimento, com a sua dimensao maior orientada paralelamente as paredes laterais do compartimento. Mas aquelas podem ser igualmente dispostas deitadas, com a sua dimensao maior orientada paralelamente ao fundo do compartimento. Cada uma das celulas e dotada de um borne 2A positivo e de um borne 2B negativo.

As celulas sao contidas, cada uma, num invćlucro que e realizado num material termicamente condutor, tal como aluminio. Este invdlucro e geralmente dotado de uma base 16 e de flancos 15. Durante o funcionamento da bateria estas celulas aquecem e e, portanto, necessario arrefecer estas celulas de modo a manter as celulas a uma temperatura de funcionamento ćtima ou, pelo menos, entre dois limites de temperatura aceitaveis. A Figura 1 mostra um sistema de arrefecimento, de acordo com um primeiro modo de realizagao da invengao; Este sistema e implementado por uma camada 8 eletricamente isolante e termicamente condutora, interposta entre a parte 16 de baixo do invćlucro de cada uma das celulas 2 e a superficie interior do fundo 12 do compartimento de bloco bateria. Esta camada 8 pde em contacto a parte 16 de baixo de cada uma das celulas com o fundo 12, a fim de fazer evacuar de modo uniforme a energia termica gerada por cada uma das celulas na diregao do fundo. 0 fundo 12 do compartimento constitui, assim, uma mesma superficie de dissipagao termica que armazena a energia termica.

Entende-se por "superficie interior" do referido fundo, a superficie deste fundo destinada a ser colocada em contacto com a parte de baixo das celulas contidas na bateria.

Para arrefecer esta superficie de dissipagao termica que se apresenta geralmente na forma de uma placa, pode prever-se coloca-la em contacto direto com uma massa ou um radiador (nao representado) . A titulo de exemplo, no caso de uma aplicagao de veiculo de tipo autombvel, a placa de fundo e colocada em contacto direto com o chassi de veiculo e o calor e entao transmitido ao conjunto do chassi, que atua como um verdadeiro radiador.

Para poder arrefecer rapidamente a placa, e possivel instalar um circuito de fluido de arrefecimento sobre o fundo (nao representado). Este fluido pode ser liquido de transferencia de calor ou ar. Pode igualmente prever-se colocar um sensor de temperatura ao nivel da placa de fundo. As medigdes de temperatura permitem controlar o dispositivo de arrefecimento. 0 sistema de arrefecimento de acordo com a invengao pode ser implementado para um bloco bateria no qual as celulas estao espagadas umas relativamente as outras.

Num modo de realizagao preferido da invengao, o sistema de arrefecimento compreende meios de compressao que permitem apertar as celulas umas contra as outras. A figura 2 mostra um exemplo de bloco bateria comportando duas colunas de celulas 3, 4. As celulas 2 de cada coluna sao mantidas solidarias entre si por duas placas 5, 6 de compressao colocadas nas extremidades da coluna 3, 4 correspondente. As placas 5, 6 de compressao de cada coluna exercem sobre as celulas 2 da coluna 3, 4 uma compressao ao longo do eixo longitudinal desta coluna.

Tirantes 7 permitem ligar as placas 5, 6 de compressao entre si, em cada coluna. Estes tirantes 7 asseguram a regulagao da compressao das celulas 2 geradoras de energia. 0 ndmero de tirantes 7 ligando as placas 5, 6 de compressao de cada coluna e variavel em fungao da sua posigao, isto a fim de obter uma compressao homogenea sobre toda a superficie de cada celula 2 geradora de energia. As posigdes dos tirantes 7 sendo entao adaptadas, a fim de conservar uma boa homogeneidade da compressao.

Cada uma das duas colunas 3, 4 e fixada ao compart imento por intermedio de placas 5, 6 de compressao. Uma das placas de compressao colocadas nas extremidades de cada coluna estando fixa, a outra e tornada mćvel para permitir absorver as variagdes de comprimento das colunas consecutivas, na regulagao da compressao das celulas 2 geradoras de energia.

Nesta disposigao longitudinal, uma vez comprimida, cria-se entao uma aderencia entre cada elemento da coluna, produzindo assim um bloco rigido.

Assim, alinhando as celulas 2 na forma de coluna 3, 4 e utilizando esta compressao, utiliza-se os flancos dos invćlucro das celulas unitarias para conduzir o calor na diregao da placa de fundo do compartimento 12, por intermedio da camada 8 termicamente condutora. Aumenta-se assim a superficie de permuta termica. Alem disso, o facto de apertar as celulas umas contra as outras permite reduzir de modo significativo o atravancamento do bloco bateria.

Para aumentar mais a permuta termica por convecgao, sao colocadas placas intermedias entre duas celulas consecutivas. A figura 3 mostra um exemplo desta placa 9 tendo um perfil em L. Mas pode igualmente prever-se uma placa tendo um perfil em I ou em H, orientado horizontalmente.

Na figura 3, as duas faces 9A, 9B da parte L estao em contacto com as faces adjacentes das duas celulas. A parte 16 de baixo das duas celulas esta em contacto com a base 9C da placa, por intermedio de uma camada 10 eletricamente isolante e termicamente condutora, para evitar qualquer presenga de lamina de ar. A base 9C da placa em L e, em seguida, posta termicamente em contacto com o fundo do compartimento 12, por intermedio de uma camada 8 eletricamente isolante e termicamente condutora. A placa 9 e realizada num material termicamente condutor, tal como grafite ou aluminio.

De preferencia, estas camadas 8, 10 sao formadas por um gel termico ou pasta termica que permite uma deposigao uniforme e homogenea sobre a superficie do fundo 12 e sobre a base da placa 9C.

Como mostra a figura 4, o sistema de arrefecimento de acordo com a invengao pode ser implementado facilmente para um bloco bateria compreendendo uma pluralidade de colunas de celulas 2. Em particular, placas de compressao semelhantes aquelas que sao mostradas na figura 2 (nao representadas na figura 4) sao colocadas nas extremidades de cada uma das colunas, para apertar o conjunto das celulas umas contra as outras. Alem disso, como no modo de realizagao mostrado na figura 3, placas 9 intermedias sao colocadas entre as celulas 2, para melhorar a permuta termica. Camadas 10, 8 termicamente condutoras sao interpostas respetivamente entre a parte 16 de baixo de cada uma das celulas 2 e a base das placas 9C, e entre a base das placas e o fundo do compartimento 12. 0 calor gerado por cada uma das colunas e assim transmitido na diregao de uma mesma superficie de dissipagao termica, que e aqui constituida pelo fundo do compartimento 12. A figura 5 mostra um sistema de arrefecimento de acordo com um segundo modo de realizagao, que pode ser implementado quando a bateria compreende uma dnica coluna de celulas. Nesta configuragao de bateria, a camada 8 termicamente condutora liga termicamente os flancos de cada uma das celulas formando 1 coluna com uma das paredes laterais do compartimento 14, que constitui aqui uma mesma superficie de dissipagao termica. A figura 6 mostra uma vista inferior desta coluna de celulas. Como no primeiro modo de realizagao mostrado nas figuras 3 e 4, a fim de aumentar a superficie de permuta termica, coloca-se placas 9 intermedias termicamente condutoras entre duas celulas. Camadas 10, 8 termicamente condutoras sao interpostas respet ivamente entre o flanco 15 de cada uma das celulas 2 e a base 9C das placas, e entre a base 9C das placas e a parede lateral do compartimento 14. 0 calor gerado por cada uma das colunas e assim transmitido na diregao de uma mesma superficie de dissipagao termica que e constituida aqui pela parede lateral do compartimento 14.

De modo mais geral, a montagem das colunas pode ser realizada em diferentes posigbes, em fungao de constrangimentos de integragao no alojamento de bateria do veiculo. As celulas 2 unitarias podem assim ser colocadas em pe ou deitadas, as posigbes dos tirantes 7 sendo entao adaptadas para conservar uma boa homogeneidade da compressao.

Adiciona-se igualmente cruzetas em materia isolante, permitindo, por um lado, evitar os curto-circuitos entre as colunas 3, 4, mas tambem realizar um batente em z suplementar sobre todo o comprimento das colunas 3, 4. A Figura 7 e uma vista em perspetiva e parcial de uma bateria eletrica, de acordo com um terceiro modo de realizagao da invengao, as paredes laterais e a parede superior desta bateria tendo sido omitidas por razbes de clareza; Os elementos da Figura 7 possuindo as mesmas referencias que os elementos das Figuras 1 a 6, representam os mesmos objetos, os quais nao serao em seguida descritos de novo. Esta bateria eletrica compreende tres colunas 3, 4, 17 que sao colocadas horizontalmente sobre o fundo 18 desta bateria, uma camada eletricamente isolante e termicamente condutora constituida por um gel termico (nao representado) estando colocada entre estas colunas 3, 4, 17 e o fundo 18 da bateria.

Entre duas colunas 3, 4, 17 consecutivas desta bateria esta interposta uma cruzeta 19, estas cruzetas 19 estando dispostas sobre todo o comprimento das colunas 3, 4, 17, a fim de assegurar o seu completo isolamento eletrico. Por outro lado, as celulas 2 unitarias de uma parte destas colunas 3, 4, 17 estao ligadas eletricamente.

Claims

REIVINDICACOES

1. Bateria eletrica compreendendo um compartimento (1) e um conjunto de celulas (2) geradoras de energia, a referida bateria compreende, pelo menos, uma disposigao (3, 4) longitudinal formada por, pelo menos, algumas das referidas celulas, as celulas (2) da referida disposigao estando apertadas umas contra as outras, sendo mantidas solidarias entre si por um meio (5, 6) de compressao exercendo sobre as referidas celulas (2) uma compressao ao longo, ou sensivelmente ao longo, do eixo longitudinal da disposigao, a referida disposigao (3, 4) longitudinal estando fixada ao referido compartimento (1) por intermedio do referido meio (5, 6) de compressao, o qual esta, pelo menos em parte, fixado ao referido compartimento (1) por orgaos de fixagao e por a referida bateria compreende um sistema de arrefecimento, este sistema de arrefecimento comportando, pelo menos, uma camada (8) eletricamente isolante e termicamente condutora que liga termicamente, pelo menos, as celulas da referida, pelo menos uma, disposigao longitudinal com uma mesma superficie (12, 14) de dissipagao termica, colocada no referido compartimento ou formada por, pelo menos, uma das paredes do referido compartimento, a fim de assegurar uma evacuagao uniforme da energia termica gerada por cada uma das celulas da referida disposigao, na diregao da referida superficie de dissipagao, caracterizada por a referida camada ou, pelo menos, uma das referidas camadas (8) eletricamente isolantes e termicamente condutoras ser constituida por um gel termico.
2. Bateria de acordo com a reivindicagao 1, caracterizada por o gel termico constituinte da referida, pelo menos uma, camada (8) eletricamente isolante e termicamente condutora ser, pelo menos, parcialmente polimerizado.
3. Bateria de acordo com a reivindicagao 1 ou 2, caracterizada por os referidos meios de compressao estarem configurados de modo a que as referidas celulas (2) da referida, pelo menos uma, disposigao sejam colocadas afastadas da referida superficie (12, 14) de dissipagao termica, a referida, pelo menos uma, camada (8) eletricamente isolante e termicamente condutora constituida por um gel termico, estando colocada, pelo menos parcialmente, entre as referidas celulas e a referida superficie de dissipagao termica,
4. Bateria de acordo com qualquer uma das reivindicagdes 1 a 3, caracterizada por pelo menos, algumas das referidas celulas de, pelo menos, uma disposigao longitudinal compreenderem uma camada (8) eletricamente isolante e termicamente condutora, constituida por um gel termico endurecido, a referida camada estando apertada contra uma das suas paredes, sendo mantida em posigao por, pelo menos, um elemento de retengao.
5. Bateria de acordo com a reivindicagao 4, caracterizada por o referido elemento de retengao ser formado a partir de uma pelicula termo retratil, esta pelicula vindo cobrir unicamente o contorno da referida camada (8) eletricamente isolante e termicamente condutora.
6. Bateria de acordo com qualquer uma das reivindicagdes 1 a 5, caracterizada por o referido sistema de arrefecimento compreender, alem disso, meios de arrefecimento destinados a vir arrefecer a referida superficie (12, 14) de dissipagao termica.
7. Bateria de acordo com a reivindicagao 6, caracterizada por os referidos meios de arrefecimento compreenderem, pelo menos, uma ligagao entre a superficie (12, 14) de dissipagao termica e uma massa, de modo a criar um caminho de evacuagao da energia termica armazenada pela referida superficie, na diregao da referida massa.
8. Bateria de acordo com a reivindicagao 6 ou 7, caracterizada por os referidos meios de arrefecimento compreenderem um dispositivo de arrefecimento por fluido ou um dispositivo de arrefecimento do tipo de mudanga de fase.
9. Bateria de acordo com a reivindicagao 8, caracterizada por o referido dispositivo de arrefecimento ser um dispositivo de circuito de liquido de arrefecimento ou um dispositivo de ventilagao.
10. Bateria de acordo com qualquer uma das reivindicagdes 1 a 9, caracterizada por os referidos meios de compressao compreenderem, pelo menos, duas placas (5, 6) de compressao, duas das referidas placas (5, 6) estando colocadas, cada uma, nas extremidades da referida, pelo menos uma, disposigao (3, 4) longitudinal de celulas correspondentes.
11. Bateria de acordo com a reivindicagao 10, caracterizada por uma das referidas placas de compressao fazer parte integrante do referido compartimento.
12. Bateria de acordo com qualquer uma das reivindicagdes 1 a 11, caracterizada por a referida superficie de dissipagao termica ser constituida pelo fundo do referido compartimento (12) posto termicamente em contacto com a parte (16) de baixo de cada uma das celulas (2) da referida, pelo menos uma, disposigao (3, 4), por intermedio da referida, pelo menos uma, camada (8) (8) eletricamente isolante e termicamente condutora.
13. Bateria de acordo uma das reivindicagdes 1 a 12, caracterizada por aquela compreender, alem disso, pelo menos uma placa (9) intermedia eletricamente isolante e termicamente condutora colocada entre duas celulas (2) consecutivas, para aumentar a superficie de permuta termica.
14. Veiculo motorizado equipado com, pelo menos, uma bateria (1) de acordo com qualquer uma das reivindicagbes 1 a 13.
15. Veiculo de acordo com as reivindicagbes 7 e 14, caracterizado por a referida massa ser constituida pelo chassi do referido veiculo. Lisboa, 27 de fevereiro de 2017