WO2018020109A1 - Ensemble de refroidissement d'un dispositif de stockage d'énergie électrique - Google Patents
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Definitions
- Cooling assembly of an electrical energy storage device is Cooling assembly of an electrical energy storage device.
- the present invention relates to a cooling assembly of an electrical energy storage device.
- the patent application US2013309545 discloses a device for pressing a heat exchanger against electric batteries.
- the invention aims in particular to improve at least some of the disadvantages of the prior art.
- the subject of the invention is a cooling assembly of a device for storing electrical energy, in particular a battery, this assembly comprising:
- a cooling unit comprising at least one channel in which a heat transfer fluid can circulate so as to evacuate the heat released by the storage device;
- a support at least partially made of foam, on which the cooling unit is placed.
- Another advantage of such an embodiment is the reduction of the mass of the assembly with respect to a known cooling assembly.
- the foam is a thermo-insulating foam.
- the foam is a shape memory foam.
- the support exerts a surface pressure of between 1 N / cm 2 and 15 kN / cm 2.
- FIG. 1 is a schematic perspective view of an assembly according to one embodiment of the invention
- FIG. 2 is a schematic side view of the assembly according to the embodiment of FIG. 1.
- this cooling unit 3 is pressed against the energy storage device 2 by a support 4.
- Such a support 4 exerts a surface pressure uniformly distributed over the cooling unit 3.
- the plating of the unit of cooling 3 against the electrical energy storage device 2 is optimized and uniform.
- Another advantage of such an embodiment is the reduction of the mass of the assembly compared to a conventional cooling assembly.
- foam can be guided by use in a desired working range. Some foams allow a compression force restitution close to a compression spring while other foams may be more "flexible". The choice of the foam must therefore be guided by at least one of the following parameters:
- a foam with a density of between 300 Kg / m 3 and 600 Kg / m 3 and with a hardness between 10 and 90 shore A will be chosen.
- thermo-insulating foam so as to isolate the areas that would not be cooled.
- the heat-insulating foam may be chosen from polymer families, polyurethanes, polypropylenes or even rubbers.
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Abstract
L'invention concerne un ensemble (1) de refroidissement d'un dispositif de stockage d'énergie électrique (2), notamment d'une batterie, cet ensemble comprenant : - une unité de refroidissement (3) comprenant au moins un canal (30) dans lequel peut circuler un fluide caloporteur de manière à évacuer de la chaleur dégagée par le dispositif de stockage (2); - un support (4), au moins partiellement réalisé en mousse, sur lequel est posée l'unité de refroidissement (3).
Description
Ensemble de refroidissement d'un dispositif de stockage d'énergie électrique.
La présente invention concerne un ensemble de refroidissement d'un dispositif de stockage d'énergie électrique.
On connaît par la demande de brevet US2013309545 un dispositif permettant de presser un échangeur thermique contre des batteries électriques.
On connaît également du brevet US8845762 une méthode d'assemblage de batteries électriques, d'un dispositif de refroidissement, et d'un système permettant de presser les batteries contre le dispositif de refroidissement.
Toutefois, un inconvénient de ces deux mises en œuvre est que ces différents modes de réalisation sont dimensionnés avec une hauteur prédéfinie de sorte à présenter un effet « ressort » ou un effet de « réaction », ce qui empêche une certaine modularité.
En outre, un autre inconvénient de certains des modes de réalisation présentés est que le système de pression doit être en appui sur une surface plane de sorte à fournir une force de réaction uniforme.
L'invention vise notamment à améliorer au moins certains des inconvénients de l'art antérieur.
Pour ce faire, l'invention a pour objet un ensemble de refroidissement d'un dispositif de stockage d'énergie électrique, notamment d'une batterie, cet ensemble comprenant :
- une unité de refroidissement comprenant au moins un canal dans lequel peut circuler un fluide caloporteur de manière à évacuer de la chaleur dégagée par le dispositif de stockage ;
- un support, au moins partiellement réalisé en mousse, sur lequel est posée l'unité de refroidissement.
De ce fait, l'invention permet de résoudre au moins en partie certains des inconvénients de l'art antérieur.
Plus particulièrement, l'invention permet de mettre en œuvre un ensemble qui ne nécessite pas d'être en appui contre une surface plane pour fournir un plaquage sensiblement uniforme de l'unité de refroidissement contre le dispositif de stockage d'énergie électrique.
En effet, la mise en œuvre d'un support au moins partiellement réalisé en mousse autorise d'être en appui contre une surface qui ne serait pas plane, le profil présenté par le support étant de fait adaptable.
En outre, un autre avantage d'un tel mode de réalisation est la réduction de la masse de l'ensemble par rapport à un ensemble de refroidissement connu.
Par ailleurs, un tel support permet une certaine modularité du fait qu'il est au moins partiellement composé de mousse. En effet, une telle mousse peut subir un écrasement relatif, selon son coefficient de compressibilité.
Un tel coefficient de compressibilité peut par exemple être compris entre 0,2 et 0,8.
Dans un mode de réalisation particulier, le support est agencé pour se déformer lorsque l'unité de refroidissement est posée dessus.
De ce fait, le support présente un avantage d'amortisseur mécanique.
Dans une variante, le support enveloppe au moins partiellement le canal de circulation du fluide caloporteur.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le support est déformé de manière à ménager une concavité recevant le canal.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le support présente une superficie au moins égale à 70% de la superficie de l'unité de refroidissement.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le support présente une épaisseur comprise entre 2 mm et 50 mm.
Dans un mode de réalisation, le support présente une forme dont le pourtour épouse sensiblement le pourtour de l'unité de refroidissement.
Dans une variante de l'invention, la mousse étant une mousse viscoélastique.
Selon un aspect particulier de l'invention, la mousse est une mousse thermo-isolante.
Selon un aspect particulier de l'invention, la mousse est une mousse à mémoire de forme.
On pourra prévoir, selon une caractéristique particulière de l'invention, que la mousse, composant au moins en partie le support, présente une limite élastique compris entre 10MPa et 100MPa.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le support exerce une pression surfacique uniformément répartie sur l'unité de refroidissement.
Dans une variante de l'invention, le support exerce une pression surfacique comprise entre 1 N/cm2 et 15 kN/cm2.
On pourra prévoir, par exemple, que la mousse appartienne au groupe comprenant des polymères, des polyuréthanes, des polypropylènes, voire des caoutchoucs.
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description suivante, fournie à titre d'exemple illustratif et non limitatif et en référence aux dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un ensemble selon un mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 2 est une vue schématique de côté de l'ensemble selon le mode de réalisation de la figure 1 .
On présente maintenant, en relation avec les figures 1 et 2, un mode de réalisation de l'invention.
Dans l'exemple illustré sur les figures, l'invention se rapporte à un ensemble 1 de refroidissement d'un dispositif de stockage d'énergie électrique 2. Ce dispositif de stockage d'énergie électrique peut notamment être une batterie électrique composée par exemple d'une pluralité de cellules de stockage d'énergie électrique. Cette batterie électrique peut également être composée d'une pluralité de « pouch cells ».
Selon l'invention, cet ensemble comprend :
- une unité de refroidissement 3 comprenant au moins un canal dans lequel peut circuler un fluide caloporteur de manière à évacuer de la chaleur dégagée par le dispositif de stockage 2 ;
- un support 4, au moins partiellement réalisé en mousse, sur lequel est posée l'unité de refroidissement 3.
Cette unité de refroidissement peut être une unité composée d'une pluralité de tubes de circulation de fluide caloporteur, reliés entre eux par au moins un collecteur, de sorte à former un circuit de circulation d'un fluide caloporteur.
Ces tubes de circulation peuvent être des tubes comprenant des microtubes de circulation de fluide.
Cette unité de refroidissement est, dans cet exemple, composée au moins en partie en aluminium.
Cette unité de refroidissement peut en outre comprendre une ou plusieurs paires de plaques de circulation de fluide.
Comme expliqué précédemment, cette unité de refroidissement 3 est plaquée contre le dispositif de stockage d'énergie 2 par un support 4.
En d'autres termes, l'unité de refroidissement est posée sur le support de sorte à permettre un contact entre l'unité de refroidissement et le dispositif de stockage d'énergie électrique.
Le support 4 est, dans l'invention telle que revendiquée, au moins partiellement réalisé en mousse.
Un tel support 4 exerce une pression surfacique uniformément répartie sur l'unité de refroidissement 3. De ce fait, le plaquage de l'unité de
refroidissement 3 contre le dispositif de stockage d'énergie électrique 2 est optimisé et uniforme.
Selon différents modes de réalisation, le support peut comprendre entre 50% et 100% de mousse.
Plus particulièrement, le support peut comprendre entre 50% et
75% de mousse.
Dans l'exemple illustré, le support est intégralement constitué de mousse. De cette manière, la compression est maximale et le placement de ce support est facilité dans le véhicule, sans nécessiter de modifications, ou du moins de modifications trop coûteuses, du fait du faible espace pris.
En outre, un autre avantage d'un tel mode de réalisation est la réduction de la masse de l'ensemble par rapport à un ensemble de refroidissement classique.
Le choix de la mousse peut être guidé par l'utilisation dans une plage de travail désirée. Certaines mousses permettent une restitution de force de compression proche d'un ressort de compression tandis que d'autres mousses peuvent être plus « souples ». Le choix de la mousse doit donc être guidé par au moins l'un des paramètres suivants :
- l'espace libre pour placer le support ;
- la force de compression à appliquer sur l'unité de refroidissement afin de garantir une tenue mécanique suffisante permettant le transfert thermique des zones à refroidir vers l'unité de refroidissement ;
- le niveau d'isolation thermique demandé afin de limiter le transfert thermique de l'unité de refroidissement vers les zones qui ne sont pas à refroidir ;
- le ou les profils de vibration de l'environnement dans lequel est placé l'ensemble ;
- le taux d'humidité de l'environnement dans lequel est placé l'ensemble.
Selon la volonté d'être guidé par l'un des paramètres précédemment, cités, on pourra donc choisir de mettre en œuvre un support dont la mousse qui le compose au moins partiellement est une mousse visco-élastique.
Préférentiellement, on choisira une mousse avec une densité comprise entre 300 Kg/m3 et 600 Kg/m3 et avec une dureté entre 10 et 90 shore A.
On pourra également choisir une mousse thermo-isolante de sorte à isoler les zones qui ne seraient pas à refroidir.
La mousse thermo-isolante peut être choisi parmi les familles de polymère, des polyuréthanes, des polypropylènes, voire des caoutchoucs.
Selon un aspect particulier de l'invention, la mousse est une mousse à mémoire de forme.
Un avantage d'une telle caractéristique est que la déformation du support est minimisé par la nature de la mousse.
Un autre avantage de mettre en œuvre un support composé au moins partiellement de mousse est que, même en cas de rupture mécanique, le support assure un maintien de l'unité de refroidissement 3 contre la batterie 2.
Dans l'exemple illustré sur les différentes figures, le support présente une épaisseur sensiblement égale à 50mm.
Bien évidemment, on pourrait imaginer d'autres modes de réalisation dans lesquels le support présenterait une épaisseur comprise entre 2mm et 50mm.
Ce support 4, sur lequel est posée l'unité de refroidissement 3, enveloppe au moins partiellement le canal de circulation du fluide caloporteur. De la sorte, le refroidissement de la batterie 2 par le fluide caloporteur est optimisé par le plaquage réalisé de l'unité de refroidissement 3 contre la batterie 2.
Selon les exemples, le support 4 peut présenter une superficie au moins égale à 70% de la superficie de l'unité de refroidissement 3.
Dans l'exemple illustré sur les figures, le support 4 présente une superficie sensiblement égale à 90% de l'unité de refroidissement 3.
En outre, le support 4 présente une forme dont le pourtour épouse sensiblement le pourtour de l'unité de refroidissement 3. Ceci est notamment rendu possible par le fait que le support 4 est au moins partiellement réalisé en mousse.
Claims
1 . Ensemble (1 ) de refroidissement d'un dispositif de stockage d'énergie électrique (2), notamment d'une batterie, cet ensemble comprenant : - une unité de refroidissement (3) comprenant au moins un canal
(30) dans lequel peut circuler un fluide caloporteur de manière à évacuer de la chaleur dégagée par le dispositif de stockage (2) ; - un support (4), au moins partiellement réalisé en mousse, sur lequel est posée l'unité de refroidissement (3).
2. Ensemble selon la revendication 1 , le support (4) étant agencé pour se déformer lorsque l'unité de refroidissement (3) est posée dessus.
3. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, le support (4) enveloppant au moins partiellement le canal.
4. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, le support (4) étant déformé de manière à ménager une concavité recevant le canal.
5. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, le support (4) présentant une superficie au moins égale à 80% de la superficie de l'unité de refroidissement (3).
6. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, le support (4) présentant une épaisseur comprise entre 2 mm et 100 mm.
7. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, le support (4) présentant une forme dont le pourtour épouse sensiblement le pourtour de l'unité de refroidissement (3).
8. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, ladite mousse étant une mousse viscoélastique.
9. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, ladite mousse étant une mousse thermo-isolante.
10. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, ladite mousse étant une mousse à mémoire de forme.
1 1 . Ensemble selon l'une des revendications précédentes, la mousse présentant une limite élastique comprise entre 10MPa et 100MPa.
12. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, le support (4) exerçant une pression surfacique uniformément répartie sur l'unité de refroidissement (3).
13. Ensemble selon la revendication précédente, le support (4) exerçant une pression surfacique comprise entre 1 N/cm2 et 15 kN/cm2.
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