WO2018109368A1 - Echangeur de chaleur à plaques, dispositif de stockage d'énergie et leur procédé de fabrication - Google Patents

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heat exchanger
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plate heat
channel
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PCT/FR2017/053526
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David BASLE
Hervé BOURGEAIS
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Valeo Systemes Thermiques
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to the field of plate heat exchangers, energy storage devices and manufacturing processes for such plate heat exchangers, in particular for cooling batteries for hybrid vehicles or electric vehicles.
  • the invention relates to the field of plate heat exchangers.
  • Such types of heat exchanger are known, for example in document KR 20140138412.
  • Such turbulators are intended to disturb the flow of fluid by creating turbulence inside the channels, thus favoring separation. of the boundary layer of the fluid inside the channels, which leads to a better homogeneity of the fluid temperature and thus more efficient cooling of the batteries.
  • a plate heat exchanger comprising a first and a second plates joined in liquid-tight manner by their peripheral edges, the first plate being stamped so as to form a plurality channels separated by ribs in relief, the heat exchanger comprising a fluidic connection interface to heat transfer fluid inlet and outlet pipes, characterized in that said ribs have protuberances spaced along the entire length of the rib and acting as a turbulator, said protuberances projecting only a portion of the width of the channel adjacent to the rib, thus reducing the width of the channel.
  • a channel is defined by a rib comprising protuberances and a rib that does not comprise protuberances.
  • a channel is defined by two ribs comprising protuberances.
  • the protuberances are staggered along a rib.
  • the protuberances are holed in their center.
  • the peripheral edges of the first plate comprise protuberances.
  • the bottom of a channel comprises protuberances.
  • the outer surface of the second plate is flat.
  • the present invention also relates to an energy storage device with battery cooler, comprising a battery and such a plate heat exchanger.
  • the energy storage device with battery cooler comprises two batteries.
  • the present invention also provides a method of manufacturing a plate heat exchanger which comprises joining a first and a second plate in a liquid-tight manner by their peripheral edges, stamping the first plate of so as to form a plurality of channels separated by raised ribs, the plate heat exchanger comprising a fluidic connection interface to heat transfer fluid inlet and outlet pipes, characterized in that said ribs have spaced protuberances along the entire length of the rib and acting as a turbulator, said protuberances projecting over only a portion of the width of the channel adjacent to the rib, thus reducing the width of the channel.
  • Figure 1 is a schematic view showing an electrical energy storage device with battery cooler.
  • Figures 2a and 2b are respectively top views of the outer and inner surface of the first plate according to one embodiment.
  • Figures 3a and 3b are respectively top views of the outer and inner surface of the second plate.
  • Figures 4a and 4b are perspective views respectively comprising cross sections of a channel of the plate heat exchanger at one and away from a protuberance.
  • Figure 5 is an enlarged section of a protrusion when the first and second plates are assembled.
  • an energy storage device comprises two batteries 2, 3 adapted to store electrical energy and a plate heat exchanger 4 adapted to cool the batteries.
  • the plate heat exchanger 4 is disposed between the two batteries 2, 3.
  • the plate heat exchanger 4 has a thin shape and has two main outer surfaces 8b, 14b. As can be seen in FIG. 1, the two batteries 2, 3 are each placed in direct contact with one of the two outer surfaces 8b, 14b of the plate heat exchanger 4. This arrangement allows a direct heat exchange by conduction between the plate heat exchanger 4 and the two batteries 2, 3.
  • the plate heat exchanger 4 may comprise a fluidic connection interface 5 to the connected heat transfer fluid inlet and outlet pipes 6 to fluid lines.
  • This fluidic connection interface 5 is advantageously located at one of the corners of the plate heat exchanger 4, the inlet pipe 6 and heat transfer fluid outlet pipe 7 may for example be adjacent to each other and perpendicular to the outer surfaces 8b, 14b of the plate heat exchanger 4 in contact with the batteries 2, 3.
  • This fluidic connection interface 5 will allow the plate heat exchanger 4 to be supplied with fluid.
  • the inlet pipes 6 and the heat transfer fluid outlet 7 are assembled to the plate heat exchanger 4 in a sealed manner, in order to avoid any leakage.
  • a cold heat-transfer fluid can be introduced into the plate heat exchanger 4 by means of the inlet pipe 6, and come out hot through the fluid outlet pipe 7 at the end of its passage inside the heat exchanger. 4.
  • Such a flow inside the plate heat exchanger 4 allows a heat exchange by conduction and convection between the plate heat exchanger 4 and the two batteries 2, 3, promoting thus cooling the batteries 2, 3.
  • the plate heat exchanger 4 comprises two plates 8, 14 joined in a liquid-tight manner. Referring more particularly to Figures 2a and 2b respectively showing an inner surface 8a and an outer surface 8b of a first plate 8.
  • the first plate 8 is for example of generally rectangular shape. It is also possible to provide an outgrowth 9 with respect to this general rectangular shape.
  • the fluidic connection interface 5 may for example be located at this protrusion 9.
  • the inner surface 8a of the first plate 8 comprises a plurality of channels 10 delimited by ribs January 1 in relief.
  • the channels 10 are parallel to each other.
  • the channels 10 are also parallel to the peripheral edges of the first plate 8.
  • An outermost channel extends from the heat transfer fluid inlet pipe 6 along the peripheral edge adjacent to the inlet pipe 6 defining the largest length of the first plate 8.
  • This channel 10 makes a turn along the peripheral edge defining the width of the first plate 8.
  • This channel 10 makes a second turn to follow the edge device of the first plate 8 defining the shortest length of the first plate 8.
  • This channel 10 makes a third turn to reach the level of the outlet pipe 7 of heat transfer fluid.
  • the other channels 10 follow a similar geometry, being adjacent to each other progressing radially towards the center of the plate 8.
  • the channels 10 meet at the outlet pipe 7.
  • the channels 10 advantageously have the same width.
  • the channels 10 closest to the peripheral edges of the first plate 8 have a total length greater than the channels 10 furthest from the peripheral edges of the first plate 8.
  • the peripheral edges of the first plate 8 are also in relief. They delimit one side of the channel 10 closest to the peripheral edges.
  • a central rib 13 can extend from the fluidic connection interface 5.
  • the central rib 13 separates the arrival zone of the heat transfer fluid from the heat transfer fluid outlet zone.
  • the central rib 13 may also serve to delimit the channel 10 furthest from the peripheral edges of the first plate 8.
  • the two raised ribs 1 1 separating a channel 10 from the first plate 8 may have protuberances 12 spaced along the ribs 1 1.
  • protuberances 12 may for example be arranged staggered along the ribs January 1.
  • the protuberances protrude symmetrically with respect to the axis formed by the rib 1 1 on only a portion of the channels 10 delimited by a rib 11.
  • the width of the rib 1 1 increases at the level of the protuberance 12, the width of the channel 10 thus being reduced at the level of the protuberance 12 present on the rib 1 1 delimiting the channel 10.
  • protuberances 12 are of generally conical shape, as can be seen in FIG. 2a.
  • protuberances 16 may for example be present on the bottom of the channel 10, promoting the appearance of a turbulent flow inside the channel 10. Such protuberances 16 may for example be present at the inlet of the plurality of channels 10 in order to impose turbulent movement on the incoming fluid, or for example at the bend formed by the channels 10 or even for example at the outlet zone of the fluid.
  • protuberances 16 may be of convex shape, decreasing, orthogonal to the general plane of the plate heat exchanger, the section of passage of the fluid in the channels 10.
  • the peripheral edges of the first plate 8 comprise Also as protrusions 12. As shown in Figure 4b, these protuberances 12 are generally conical shape.
  • the outer surface 8b of the first plate 8 reproduces the shape of the channels 10.
  • the exchange surface between the battery 2 and the outer surface 8b of the first plate 8 is the bottom of the channels 10.
  • the presence of protuberances 12 on the ribs January 1 does not significantly reduce the contact area between the battery 2 and the outer surface 8b of the first plate 8.
  • Figures 3a and 3b respectively illustrate an inner surface 14a and the outer surface 14b of the second plate 14 constituting the plate heat exchanger 4.
  • the second plate 14 has the same dimensions and the same shape as the first plate 8.
  • the outer surface 14b of the first plate 14 is flat.
  • the inner surface 14a may have pins 17. These pins 17 are facing the protuberances 12 of the first plate 8 when the heat exchanger 4 in the assembly position. After assembly of the first plate 8 and the second plate 14, the pins 17 present on the inner surface 14a are crimped through the holes 18 of the protuberances 12.
  • the two plates 8, 14 forming the plate heat exchanger 4 are metal.
  • the formation of the channels 10 on the first plate 8 is by a stamping process.
  • the protuberances 12 are created from this same process.
  • the shape of the plate is generated by stamping. The stamping is done in several passes for example in a tool to follow or on a transfer press. Therefore, the first plate 8 is made in one piece, as the second plate 14 is made in one piece.
  • the first and the second plates 8, 14 each comprise, for example, six fins 15 pierced at their center.
  • these fins 15 are arranged for example symmetrically on the peripheral edges of greater length of the two plates 8, 14, and two of these fins 15 may be arranged symmetrically on the two peripheral edges of shorter length of the two plates 8, 14
  • These fins 15 will allow an assembly of the two plates 8, 14 against each other, their inner surfaces 8a, 14a facing each other.
  • the two plates 8, 14 can also be joined by a soldering process by their peripheral edges.
  • the presence of protuberances 12 on the ribs 11 of the first plate 8 will make it possible to initiate the soldering, the pins 17 crimped into the protuberances 12 with holes serving as a point of contact for soldering between the two plates 8, 14.
  • a brazing metal is plated on the inner surfaces 8a and 14a of the two plates 8, 14
  • the mechanical connection obtained by this double means of joining the two plates 8, 14 allows a mechanical strength between the two plates and improves the resistance of the plate heat exchanger 4 to pressure, limiting its long-term deformation.
  • the heat transfer fluid is introduced by means of the inlet pipe 6 of the fluidic connection interface 5 between the plate heat exchanger 4 and the fluid ducts outside the system (not shown).
  • the fluid then separates in the multitude of channels 10 formed by the ribs 11 in reliefs.
  • the protuberances 12 present along the ribs January 1 will reduce the width of the fluid passage section along the channels 10, thus promoting an increase in the heat exchange coefficient through a homogenization of calories carried by the coolant along the channels 10, as is visible in Figure 4a.
  • the protuberances 12 and 16 present respectively along the peripheral edges and on the bottom of the channels 10 of the first plate 8 will also help to promote the appearance of turbulent flow zones.
  • the turbulent flows created by the protuberances 12 and 16 within the plate heat exchanger 4 will allow the separation of the boundary layer of the fluid in each of the channels 10, thus avoiding the accumulation of heat at the boundary layer. .
  • the fluid flows in this way to the outlet pipe 7 of fluid.
  • a heat transfer fluid circulates continuously within the plate heat exchanger 4 in order to constantly regulate the temperature of the batteries 2, 3 forming part of the energy storage device 1.
  • the present invention is not limited to the embodiments described above as examples; it extends to other variants.
  • the energy storage device 1 comprises only a battery 2 or 3, contiguous to the outer surface 14b of the second plate 14.

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Abstract

Un échangeur de chaleur à plaques (4) comprend une première et une deuxième plaques (8, 14) jointes de manière étanche aux liquides par leurs bords périphériques. La première plaque (8) est emboutie de sorte à former une pluralité de canaux (10) séparés par des nervures (11) en reliefs. L'échangeur de chaleur à plaques (4) comprend une interface de connexion fluidique (5) à des tuyaux d'arrivée (6) et de sortie (7) de fluide caloporteur. Les nervures (11) présentent des protubérances (12) espacées sur toute la longueur de la nervure (11) et qui jouent le rôle de turbulateur. Les protubérances (12) débordent sur une partie seulement de la largeur du canal (10) adjacent à la nervure (11), et réduisent ainsi la largeur du canal (10).

Description

Echangeur de chaleur à plaques, dispositif de stockage d'énergie et leur procédé de fabrication
[001 ] L'invention concerne le domaine des échangeurs de chaleur à plaques, des dispositifs de stockage d'énergie et des procédés de fabrication de tels échangeurs de chaleur à plaques, notamment pour le refroidissement des batteries pour véhicules hybrides ou véhicules électriques.
[002] Plus précisément, l'invention concerne le domaine des échangeurs de chaleur à plaques.
[003] Un des points critiques de la conception de tels échangeurs concerne le vieillissement des batteries lorsqu'elles sont sujettes à des températures trop élevées. En effet, une température mal contrôlée peut conduire à l'endommagement durable des batteries. [004] On connaît déjà des échangeurs de chaleur à plaques pourvus de canaux. Ces canaux, où circule un fluide caloporteur, permettent de prélever des calories aux batteries et de les restituer à distance de l'échangeur de chaleur. Cependant, le fluide circulant à l'intérieur de ces canaux présente un mouvement laminaire. Par conséquent, la chaleur s'accumule au niveau de la couche limite du fluide, ne permettant pas d'obtenir une température homogène à l'intérieur du refroidisseur de batterie.
[005] Dans le but de favoriser l'échange thermique à l'intérieur des refroidisseurs de batteries, on a commencé à mettre au point des échangeurs à plaques pourvus de canaux comprenant des turbulateurs.
[006] On connaît de tels types d'échangeur de chaleur, par exemple dans le document KR 20140138412. De tels turbulateurs ont pour but de perturber l'écoulement de fluide en créant des turbulences à l'intérieur des canaux, favorisant ainsi le décollement de la couche limite du fluide à l'intérieur des canaux, ce qui conduit à une meilleure homogénéité de la température du fluide et donc un refroidissement des batteries plus efficace.
[007] Toutefois, cette solution n'est pas parfaite. En effet, les turbulateurs du document mentionnés ci-dessus sont emboutis sur le fond des canaux, diminuant ainsi la surface d'échange entre le fluide et la batterie disposée au contact de cette plaque.
[008] Afin de répondre à ces contraintes combinées, il est proposé ici un échangeur de chaleur à plaques comprenant une première et une deuxième plaques jointes de manière étanche aux liquides par leurs bords périphériques, la première plaque étant emboutie de sorte à former une pluralité de canaux séparés par des nervures en reliefs, l'échangeur de chaleur comprenant une interface de connexion fluidique à des tuyaux d'arrivée et de sortie de fluide caloporteur, caractérisé en ce que lesdites nervures présentent des protubérances espacées sur toute la longueur de la nervure et jouant le rôle de turbulateur, lesdites protubérances débordant sur une partie seulement de la largeur du canal adjacent à la nervure, réduisant ainsi la largeur du canal.
[009] La disposition des turbulateurs sur les nervures délimitant les canaux et la limitation du nombre turbulateurs présents sur le fond du canal permettent une optimisation de la surface d'échange entre le refroidisseur de batterie et la batterie, en plus d'une amélioration de l'échange thermique grâce aux perturbations engendrées dans l'écoulement du fluide au sein de l'échangeur de chaleur à plaques. [010] Selon une réalisation, un canal est défini par une nervure comprenant des protubérances et une nervure ne comprenant pas de protubérances. [01 1 ] Selon une réalisation, un canal est défini par deux nervures comprenant des protubérances.
[012] Selon une réalisation, les protubérances sont arrangées en quinconce le long d'une nervure.
[013] Selon une réalisation, les protubérances sont trouées en leur centre.
[014] Selon une réalisation, les bords périphériques de la première plaque comprennent des protubérances.
[015] Selon une réalisation, le fond d'un canal comprend des protubérances. [016] Selon une réalisation, la surface extérieure de la deuxième plaque est plane.
[017] La présente invention vise aussi un dispositif de stockage d'énergie avec refroidisseur de batterie, comprenant une batterie et un tel échangeur de chaleur à plaques. [018] Selon une réalisation, le dispositif de stockage d'énergie avec refroidisseur de batterie comprend deux batteries.
[019] La présente invention vise aussi un procédé de fabrication d'un échangeur à plaques qui comprend la jonction d'une première et d'une deuxième plaque de manière étanche aux liquides par leurs bords périphériques, l'emboutissage de la première plaque de sorte à former une pluralité de canaux séparés par des nervures en relief, l'échangeur de chaleur à plaques comprenant une interface de connexion fluidique à des tuyaux d'arrivée et de sortie de fluide caloporteur, caractérisé en ce que lesdites nervures présentent des protubérances espacées sur toute la longueur de la nervure et jouant le rôle de turbulateur, lesdites protubérances débordant sur une partie seulement de la largeur du canal adjacent à la nervure, réduisant ainsi la largeur du canal.
[020] On décrit maintenant brièvement les figures des dessins.
[021 ] La figure 1 est une vue schématique représentant un dispositif de stockage d'énergie électrique avec refroidisseur de batterie.
[022] Les figures 2a et 2b sont respectivement des vues de dessus de la surface extérieure et intérieure de la première plaque selon un mode de réalisation.
[023] Les figures 3a et 3b sont respectivement des vues de dessus de la surface extérieure et intérieure de la deuxième plaque.
[024] Les figures 4a et 4b sont des vues en perspective comprenant respectivement des coupes transversales d'un canal de l'échangeur de chaleur à plaques au niveau d'une et à l'écart d'une protubérance. [025] La figure 5 est une coupe agrandie d'une protubérance lorsque la première et la deuxième plaques sont assemblées. [026] Ci-après un exposé détaillé de plusieurs modes de réalisation de l'invention assorti d'exemples et de référence aux dessins.
[027] L'invention a pour objet un dispositif de stockage d'énergie électrique 1 avec refroidisseur de batteries, dont un exemple est visible sur la figure 1 . Selon un premier mode de réalisation, un dispositif de stockage d'énergie comprend deux batteries 2, 3 adaptées pour stocker de l'énergie électrique ainsi qu'un échangeur de chaleur à plaques 4 adapté pour refroidir les batteries. Dans l'exemple présenté, l'échangeur de chaleur à plaques 4 est disposé entre les deux batteries 2, 3.
[028] L'échangeur de chaleur à plaques 4 présente une forme de faible épaisseur et comporte deux surfaces extérieures principales 8b, 14b. Comme cela est visible sur la figure 1 , les deux batteries 2, 3 sont chacune placées en contact direct avec une des deux surfaces extérieures 8b, 14b de l'échangeur de chaleur à plaques 4. Cette disposition permet un échange thermique direct par conduction entre l'échangeur de chaleur à plaques 4 et les deux batteries 2, 3. [029] L'échangeur de chaleur à plaques 4 peut comprendre une interface de connexion fluidique 5 à des tuyaux d'arrivée 6 et de sortie 7 de fluide caloporteur reliés à des conduites de fluide. Cette interface de connexion fluidique 5 est avantageusement située à l'un des coins de l'échangeur de chaleur à plaques 4, les tuyaux d'arrivée 6 et de sortie 7 de fluide caloporteur pouvant par exemple être adjacents l'un à l'autre et perpendiculaires par rapport aux surfaces extérieures 8b, 14b de l'échangeur de chaleur à plaques 4 en contact avec les batteries 2, 3. Cette interface de connexion fluidique 5 va permettre d'alimenter en fluide l'échangeur de chaleur à plaques 4. Les tuyaux d'arrivée 6 et de sortie 7 de fluide caloporteur sont assemblés à l'échangeur de chaleur à plaques 4 de manière étanche, afin d'éviter toute fuite. Un fluide caloporteur froid peut par exemple être introduit dans l'échangeur de chaleur à plaques 4 au moyen du tuyau d'arrivée 6, et ressortir chaud par le tuyau de sortie 7 de fluide à la fin de son passage à l'intérieur de l'échangeur de chaleur à plaques 4. Un tel écoulement à l'intérieur de l'échangeur de chaleur à plaques 4 permet un échange thermique par conduction et convection entre l'échangeur de chaleur à plaques 4 et les deux batteries 2, 3, favorisant ainsi le refroidissement des batteries 2, 3.
[030] L'échangeur de chaleur à plaques 4 comprend deux plaques 8, 14 jointes de manière étanche aux liquides. On se réfère plus particulièrement aux figures 2a et 2b illustrant respectivement une surface intérieure 8a et une surface extérieure 8b d'une première plaque 8. La première plaque 8 est par exemple de forme généralement rectangulaire. On peut également prévoir une excroissance 9 par rapport à cette forme générale rectangulaire. L'interface de connexion fluidique 5 peut par exemple être située au niveau cette excroissance 9. [031 ] La surface intérieure 8a de la première plaque 8 comprend une pluralité de canaux 10 délimités par des nervures 1 1 en relief. Les canaux 10 sont parallèles les uns par rapport aux autres. Les canaux 10 sont également parallèles aux bords périphériques de la première plaque 8. Un canal le plus extérieur s'étend à partir du tuyau d'arrivée 6 de fluide caloporteur le long du bord périphérique adjacent au tuyau d'arrivée 6 définissant la plus grande longueur de la première plaque 8. Ce canal 10 effectue un virage le long du bord périphérique définissant la largeur de la première plaque 8. Ce canal 10 effectue un second virage pour suivre le bord périphérique de la première plaque 8 définissant la plus courte longueur de la première plaque 8. Ce canal 10 effectue un troisième virage pour rejoindre le niveau du tuyau de sortie 7 de fluide caloporteur. Les autres canaux 10 suivent une géométrie similaire, en étant adjacents les uns aux autres en progressant radialement vers le centre de la plaque 8. Les canaux 10 se rejoignent au niveau du tuyau de sortie 7.
[032] Les canaux 10 ont avantageusement la même largeur. Les canaux 10 les plus proches des bords périphériques de la première plaque 8 ont une longueur totale plus élevée que les canaux 10 les plus éloignés des bords périphériques de la première plaque 8. Les bords périphériques de la première plaque 8 sont également en relief. Ils délimitent un côté du canal 10 le plus proche des bords périphériques. Une nervure centrale 13 peut s'étendre à partir de l'interface de connexion fluidique 5. La nervure centrale 13 sépare la zone d'arrivée du fluide caloporteur de la zone de sortie de fluide caloporteur. La nervure centrale 13 peut également servir de délimitation du canal 10 le plus éloigné des bords périphériques de la première plaque 8. [033] Plus précisément, les deux nervures 1 1 en relief séparant un canal 10 de la première plaque 8 peuvent présenter des protubérances 12 espacées le long des nervures 1 1 . Ces protubérances 12 peuvent par exemple être agencées en quinconce le long des nervures 1 1 . Dans l'exemple présenté figure 2a, les protubérances débordent symétriquement par rapport à l'axe que forme la nervure 1 1 sur une partie seulement des canaux 10 délimités par une nervure 1 1 . Comme visible sur la figure 4b, la largeur de la nervure 1 1 augmente au niveau de la protubérance 12, la largeur du canal 10 étant ainsi diminuée au niveau de la protubérance 12 présente sur la nervure 1 1 délimitant le canal 10. Dans un exemple particulier, on peut prévoir des protubérances 12 sur une seule des deux nervures 1 1 délimitant un canal 10. Les protubérances 12 sont de forme généralement conique, comme visible sur la figure 2a. De préférence, elles sont trouées en leur centre. [034] Le fluide circulant dans les canaux 10 s'écoule autour de ces protubérances 12. Le mouvement ainsi imposé au fluide permet de former des écoulements turbulents à proximité des protubérances 12. Cela favorise l'échange thermique au sein de l'échangeur de chaleur à plaques 4 car les zones d'écoulement turbulent du fluide vont permettre une répartition homogène des calories transportées par le fluide. [035] Selon un exemple, d'autres protubérances 16 peuvent par exemple être présentes sur le fond du canal 10, favorisant l'apparition d'un écoulement turbulent à l'intérieur du canal 10. De telles protubérances 16 peuvent par exemple être présentes à l'entrée de la multitude de canaux 10 afin d'imposer au fluide entrant un mouvement turbulent, ou par exemple au niveau du coude formé par les canaux 10 ou encore par exemple au niveau de la zone de sortie du fluide. Ces protubérances 16 particulières peuvent être de forme convexe, diminuant, orthogonalement au plan général de l'échangeur de chaleur à plaques, la section de passage du fluide dans les canaux 10. Dans un autre exemple, les bords périphériques de la première plaque 8 comprennent également des protubérances 12. Comme visible sur la figure 4b, ces protubérances 12 sont de forme généralement conique.
[036] Comme visible sur la figure 2b, la surface extérieure 8b de la première plaque 8 reproduit la forme des canaux 10. La surface d'échange entre la batterie 2 et la surface extérieure 8b de la première plaque 8 est le fond des canaux 10. Ainsi, la présence de protubérances 12 sur les nervures 1 1 ne diminue pas notablement la surface de contact entre la batterie 2 et la surface extérieure 8b de la première plaque 8.
[037] Les figures 3a et 3b illustrent respectivement une surface intérieure 14a et la surface extérieure 14b de la deuxième plaque 14 constituant l'échangeur de chaleur à plaques 4. La deuxième plaque 14 a les mêmes dimensions et la même forme que la première plaque 8. Selon un mode de réalisation, la surface extérieure 14b de la première plaque 14 est plane. La surface intérieure 14a peut présenter des picots 17. Ces picots 17 se trouvent face aux protubérances 12 de la première plaque 8 lorsque l'échangeur de chaleur 4 en position d'assemblage. Après assemblage de la première plaque 8 et de la deuxième plaque 14, les picots 17 présents sur la surface intérieure 14a sont sertis à travers les trous 18 des protubérances 12.
[038] Les deux plaques 8, 14 formant l'échangeur de chaleur à plaques 4 sont en métal. La formation des canaux 10 sur la première plaque 8 se fait par un processus d'emboutissage. Les protubérances 12 sont créées à partir de ce même processus. En pratique, la forme de la plaque est générée par emboutissage. L'emboutissage se fait en plusieurs passes par exemple dans un outil à suivre ou sur une presse transfert. De ce fait, la première plaque 8 est faite d'une seule pièce, de même que la deuxième plaque 14 est faite d'une seule pièce. Comme visible sur les figures 2a à 3b, la première et la deuxième plaques 8, 14 comprennent chacune par exemple six ailettes 15 percées en leur centre. Quatre de ces ailettes 15 sont disposées par exemple symétriquement sur les bords périphériques de plus grande longueur des deux plaques 8, 14, et deux de ces ailettes 15 peuvent être disposées symétriquement sur les deux bords périphériques de plus petite longueur des deux plaques 8, 14. Ces ailettes 15 vont permettre un assemblage des deux plaques 8, 14 l'une contre l'autre, leurs surfaces intérieures 8a, 14a se faisant face. [039] Les deux plaques 8, 14 peuvent également être jointes par un processus de brasage par leurs bords périphériques. Comme visible sur la figure 5, la présence de protubérances 12 sur les nervures 1 1 de la première plaque 8 va permettre d'amorcer le brasage, les picots 17 sertis dans les protubérances 12 avec trous servant de point de contact pour le brasage entre les deux plaques 8, 14. Un métal de brasage est plaqué sur les surfaces intérieurs 8a et 14a des deux plaques 8, 14 La liaison mécanique obtenue par ce double moyen de jonction des deux plaques 8, 14 permet une tenue mécanique entre les deux plaques et améliore la résistance de l'échangeur de chaleur à plaques 4 à la pression, limitant sa déformation à long terme.
[040] Un exemple d'utilisation d'un échangeur à plaques 4 selon cette invention est donné ci-après. [041 ] Le fluide caloporteur est introduit au moyen du tuyau d'arrivée 6 de l'interface de connexion fluidique 5 entre l'échangeur de chaleur à plaques 4 et les conduites de fluide extérieures au système (non représentées). Le fluide se sépare alors dans la multitude de canaux 10 formés par les nervures 1 1 en reliefs. Les protubérances 12 présentes le long des nervures 1 1 vont permettre de réduire la largeur de la section de passage du fluide le long des canaux 10, favorisant ainsi une augmentation du coefficient d'échange thermique grâce à une homogénéisation des calories portées par le fluide caloporteur le long des canaux 10, comme c'est visible sur la figure 4a. Les protubérances 12 et 16 présentes respectivement le long des bords périphériques et sur le fond des canaux 10 de la première plaque 8 vont également permettre de favoriser l'apparition de zones d'écoulement turbulent. Les écoulements turbulents créés par les protubérances 12 et 16 au sein de l'échangeur de chaleur à plaques 4 vont permettre le décollement de la couche limite du fluide dans chacun des canaux 10, évitant ainsi l'accumulation de chaleur au niveau de la couche limite. Le fluide s'écoule de cette façon jusqu'au tuyau de sortie 7 de fluide. Avantageusement, un fluide caloporteur circule de manière continue au sein de l'échangeur de chaleur à plaques 4 afin de réguler constamment la température des batteries 2, 3 faisant partie du dispositif de stockage d'énergie 1 . [042] Bien entendu, la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites ci-avant à titre d'exemples ; elle s'étend à d'autres variantes. Par exemple, le dispositif de stockage d'énergie 1 ne comprend qu'une batterie 2 ou 3, accolée à la surface extérieure 14b de la deuxième plaque 14.
Références
Excroissance 9
dispositif de stockage d'énergiel Canal 10
batterie 2 Nervure 1 1
batterie 3 Protubérance 12
échangeur de chaleur à plaques 4 Nervure centrale 13
Interface de connexion fluidique 5 Deuxième plaque 14
Tuyau d'arrivée 6 Ailette 15
Tuyau de sortie 7 Turbulateurs 16
Première plaque 8 Picot 17

Claims

Revendications
Echangeur de chaleur à plaques (4) comprenant une première et une deuxième plaques (8, 14) jointes de manière étanche aux liquides par leurs bords périphériques, la première plaque (8) étant emboutie de sorte à former une pluralité de canaux (10) séparés par des nervures (1 1 ) en reliefs, l'échangeur de chaleur à plaques (4) comprenant une interface de connexion fluidique (5) à des tuyaux d'arrivée (6) et de sortie (7) de fluide caloporteur,
Caractérisé en ce que
Lesdites nervures (1 1 ) présentent des protubérances (12) espacées sur toute la longueur de la nervure
(1 1 ) et jouant le rôle de turbulateur, lesdites protubérances (12) débordant sur une partie seulement de la largeur du canal (10) adjacent à la nervure (1 1 ), réduisant ainsi la largeur du canal (10).
Echangeur de chaleur à plaques (4) selon la revendication 1 , dans lequel un canal (10) est défini par une nervure (1 1 ) comprenant des protubérances (12) et une nervure (1 1 ) ne comprenant pas de protubérances
(12) .
Echangeur de chaleur à plaques (4) selon la revendication 1 , dans lequel un canal (10) est défini par deux nervures (1 1 ) comprenant des protubérances (12).
Echangeur de chaleur à plaques (4) selon la revendication 3, dans lequel les protubérances (12) sont arrangées en quinconce le long d'une nervure (1 1 ).
Echangeur de chaleur à plaques (4) selon les revendications 1 à 4, dans lequel les bords périphériques de la première plaque (8) comprennent des protubérances (12).
Echangeur de chaleur à plaques (4) selon les revendications 1 à 5, dans lequel les protubérances (12) sont trouées en leur centre.
Echangeur de chaleur à plaques (4) selon les revendications 1 à 5, dans lequel le fond du canal (10) comprend des protubérances (16).
Echangeur de chaleur à plaques (4) selon les revendications 1 à 7 dans lequel la surface extérieure (14b) de la deuxième plaque (14) est plane.
9. Echangeur de chaleur à plaques (4) selon les revendications 1 à 7 dans lequel la deuxième plaque (14) est emboutie de sorte à former une pluralité de canaux (10) séparés par des nervures (1 1 ) en reliefs.
10. Echangeur de chaleur à plaques (4) selon les revendications 1 à 8 dans lequel la surface intérieure (14a) de la deuxième plaque (14) présente des picots (17).
1 1 . Dispositif de stockage d'énergie (1 ) électrique avec refroidisseur de batterie, comprenant une batterie (2 ou 3) et un échangeur de chaleur à plaques (4) selon les revendications 1 à 10. 12. Dispositif de stockage d'énergie (1 ) électrique avec refroidisseur de batterie selon la revendication 1 , comprenant deux batteries (2, 3) disposées de part et d'autre de l'échangeur de chaleur à plaques (4).
13. Procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur à plaques (4) qui comprend :
- l'emboutissage d'une première plaque (8) de sorte à former une pluralité de canaux (10) séparés par des nervures (1 1 ) en relief,
- la jonction de ladite première plaque (8) et d'une deuxième plaque (14) de manière étanche aux liquides par leurs bords périphériques,
, l'échangeur de chaleur à plaques (4) comprenant une interface de connexion fluidique (5) à des tuyaux d'arrivée (6) et de sortie (7) de fluide caloporteur,
caractérisé en ce que, lors de l'emboutissage de la première plaque (8), on forme des protubérances (12) espacées sur toute la longueur de la nervure (1 1 ) et jouant le rôle de turbulateur, lesdites protubérances (12) débordant sur une partie seulement de la largeur du canal (10) adjacent à la nervure, réduisant ainsi la largeur du canal (10).
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