WO2020058586A1 - Compartiment pour dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an electrical energy storage device for a motor vehicle, comprising a housing and at least one electrical energy storage cell received in the housing.
- the invention also relates to a compartment for an electrical energy storage device for a motor vehicle.
- each module includes a plurality of electrical energy storage cells received in a housing. It is thus easier to combine electric batteries to obtain a desired charging capacity. It is also easier, in this way, to mount the battery on the motor vehicle, the storage cells being protected by the housing.
- the object of the invention is to provide an improved electrical energy storage device for a motor vehicle.
- the subject of the invention is therefore a compartment for an electric energy storage device for a motor vehicle, this compartment being arranged to receive at least one electric energy storage cell, this compartment comprising:
- bottom wall preferably the bottom wall comprising a composite material
- connection element arranged to allow the channel to be connected with an external coolant circuit, the connection element being at least partially molded with the bottom wall or the side wall.
- connection element allows a quick and tight connection of the compartment channel with the external circuit.
- This element is moreover easy to manufacture with the rest of the compartment, being fixed by an overmolding on a wall of the compartment.
- This compartment advantageously forms the lower part of a housing which, with a cover, receives battery cells.
- This compartment and the cover are for example each made from a sheet of composite material, in particular comprising glass fibers, possibly alternatively carbon or other fibers, pre-impregnated with a thermoplastic resin.
- the fluid connection element is of the quick connect type, or in English "Quick connect”.
- connection element comprises an end piece with at least one annular groove arranged to receive a complementary relief of a complementary connection element so that, when the two connection elements are assembled , they form a connection allowing the coolant to circulate between the channel and the external circuit.
- the end piece has a frustoconical flank to facilitate cooperation with the complementary connection element.
- the end piece is made of aluminum, steel or plastic.
- the end piece has a groove in which there is overmolded material.
- the end piece is arranged through an orifice formed in the side wall and / or the bottom wall.
- the connection elements are arranged to be connected to one another by snap-fastening.
- the compartment comprises a coolant distribution channel, or coolant, and a coolant collection channel, each channel communicating with an associated connection element, as described above, to respectively allow the supply of the distribution channel by the external circuit and the evacuation of refrigerant fluid by the external circuit.
- the channel or each channel has a groove formed by the bottom wall and a cover arranged to close this groove and thus form the channel, the closure being effected in particular by welding this cover on the back wall.
- the cover has a slender shape.
- the cover is substantially planar.
- the cover comprises at least one elbow, to match a channel elbow, in particular two elbows.
- one end of the channel cover is opposite the connection element, known as Quick connect.
- the groove communicates with at least one orifice, in particular a plurality of orifices, to communicate the cooling fluid with one or more heat exchangers.
- this or these heat exchangers are in particular each a plate with internal channels for the circulation of cooling fluid.
- each cover covers less than 10%, in particular 5%, of the area of the bottom wall.
- each cover is made of plastic.
- each cover is made of identical or compatible thermoplastic material with that used for the compartment, so as to allow assembly by welding.
- the invention also relates to an electrical energy storage device for a motor vehicle, comprising a compartment according to one of the preceding claims and at least one electrical energy storage cell, in particular a plurality of cells, received in this compartment.
- the box formed by the compartment and possibly closed by an attached cover, including battery cells, can be placed on the vehicle body.
- FIG. 1 to 5 are views of an exemplary implementation of the invention.
- Figures 1 and 2 illustrate a first example 10 of an electrical energy storage device for a motor vehicle.
- the motor vehicle can in particular be a car, a truck, a bus.
- the electrical energy storage device 10 comprises a housing 12 and cells 14 for storing electrical energy.
- the cells 14 are for example electrically connected in series.
- the housing 12 is formed, as is more visible in FIG. 1, of a lower compartment 16 and of an insert 18 intended to close the housing 12 to protect the cells 14.
- the insert 18 is here a cover, which covers a housing 20 defined by part 16.
- the compartment 16 has the shape of a bowl, with a bottom wall 26, side walls 28 and a flange 30.
- the compartment 16 which is arranged to receive the electrical energy storage cells, comprises:
- the bottom wall 26 the bottom wall comprising a composite material, side walls 28 connecting the bottom wall 26,
- each channel 50 being at least partially formed by the bottom wall 26, fluid connection elements 100 arranged to allow the channels 50 to be connected with an external coolant circuit not shown, each connection element 100 being at least partially molded with the bottom wall or the side wall.
- This compartment 16 forms the lower part of the housing 12 which, with a cover, receives battery cells.
- This compartment 16 and the cover 18 are for example each made from a sheet of composite material, in particular comprising glass fibers, optionally alternatively carbon or other fibers, pre-impregnated with a resin thermoplastic.
- each fluid connection element 100 of the quick connect type or in English "Quick connect" and includes an end piece 101 with an annular groove 102 arranged to receive a complementary relief of an element of complementary connection not shown so that, when the two connection elements are assembled, they form a connection allowing the coolant to flow between the channel 50 and the external circuit.
- the tip 101 has a frustoconical side 104 to facilitate cooperation with the complementary connection element.
- the tip 101 is made of aluminum for example.
- the endpiece has a groove 105 in which there is material overmolded from the wall 28.
- connection elements are arranged to be connected to each other by snap-fastening.
- the compartment 16 comprises a channel 50 for distributing coolant, or coolant, and a channel 50 for collecting coolant, each channel communicating with an associated connection element, as described above, to respectively allow the 'supply of the distribution channel by the external circuit and the evacuation of refrigerant fluid by the external circuit.
- Each channel 50 has a groove 51 formed by the bottom wall 26 and a cover 55 arranged to close this groove 51 and thus form the channel 50, the closure being effected in particular by welding this cover to the bottom wall, as illustrated in Figure 3.
- Each cover 55 is of elongated shape and is substantially planar.
- Each cover 55 comprises, to match an elbow of the channel, in particular two elbows 56.
- One end of the cover of the channel 50 is opposite the connection element 100.
- the groove 51 communicates with a plurality of orifices 65, to communicate the cooling fluid with one or more heat exchangers 60.
- These heat exchangers 60 are in particular each a plate 61 with internal channels for the circulation of cooling fluid.
- Each cover 55 covers less than 10%, in particular 5%, of the area of the bottom wall 26.
- each cover 55 is made of plastic.
- the coolant used in this case can in particular be a liquid refrigerant based on carbon dioxide, such as R744 for example, 2, 3, 3, 3-tetrafluoropropene (or HFO-1234yf) or 1, 1 , 1, 2-tetrafluoroethane (or R-134a).
- the coolant can also be a nanofluid.
- the coolant can also be water, possibly including additives.
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Abstract
L'invention concerne un Compartiment pour dispositif (16) de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, ce compartiment étant agencé pour recevoir moins une cellule (14) de stockage d'énergie électrique, ce compartiment comportant : - une paroi de fond (26), de préférence la paroi de fond comportant un matériau composite, - une paroi latérale se raccordant (28) la paroi de fond, - un canal (50) pour une circulation d'un fluide de refroidissement, ce canal étant au moins partiellement formé par la paroi de fond, - un élément de connexion fluidique (100) agencé pour permettre de relier le canal avec un circuit externe de fluide de refroidissement, l'élément de connexion étant au moins partiellement surmoulé avec la paroi de fond ou la paroi latérale.
Description
COMPARTIMENT POUR DISPOSITIF DE STOCKAGE D'ENERGIE ELECTRIQUE
POUR VEHICULE AUTOMOBILE
L'invention concerne un dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, comprenant un boîtier et au moins une cellule de stockage d'énergie électrique reçue dans le boîtier. L’invention se rapporte également à un compartiment pour dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile.
Dans le domaine automobile, il est connu de mettre en oeuvre des batteries électriques sous forme de modules. Chaque module comporte une pluralité de cellules de stockages d’énergie électrique reçues dans un boîtier. Il est ainsi plus aisé de combiner les batteries électriques pour obtenir une capacité de charge souhaitée. Il est également plus aisé, de la sorte, de monter la batterie sur le véhicule automobile, les cellules de stockage étant protégées par le boîtier.
La demande US 2011/0206967 A décrit un exemple de telle batterie. Dans cette demande, les cellules sont stockées dans des containers ayant des logements de réception des cellules. Une paroi des containers, destinées à être en contact avec une paroi d’un container voisin, présente des renfoncements formant une partie de conduit de circulation d’un fluide de refroidissement.
Le but de l’invention est de proposer un dispositif de stockage d’énergie électrique pour véhicule automobile qui soit amélioré.
L’invention a ainsi pour objet un compartiment pour dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, ce compartiment étant agencé pour recevoir moins une cellule de stockage d’énergie électrique, ce compartiment comportant :
- une paroi de fond, de préférence la paroi de fond comportant un matériau composite,
- une paroi latérale se raccordant la paroi de fond,
un élément de connexion fluidique agencé pour permettre de relier le canal avec un circuit externe de fluide de refroidissement, l’élément de connexion étant au moins partiellement surmoulé avec la paroi de fond ou la paroi latérale.
L’élément de connexion selon l’invention permet une connexion rapide et étanche du canal du compartiment avec le circuit externe.
Cet élément est de plus facile à fabriquer avec le reste du compartiment, étant fixé par un surmoulage sur une paroi du compartiment.
Ce compartiment forme avantageusement la partie inferieure d’un boîtier qui, avec un couvercle, reçoit des cellules de batterie.
Ce compartiment et le couvercle sont par exemple réalisés chacun à partir d’une feuille en matériau composite, notamment comprenant des fibres de verre, éventuellement en variante des fibres de carbone ou d’une autre nature, pré-imprégnées d’une résine thermoplastique.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’élément de connexion fluidique est du type à connexion rapide, ou en anglais « Quick connect ».
Selon l’un des aspects de l’invention, l’élément de connexion comporte un embout avec au moins une gorge annulaire agencée pour recevoir un relief complémentaire d’un élément de connexion complémentaire de sorte que, lorsque les deux éléments de connexion sont assemblés, ils forment une connexion permettant au fluide de refroidissement de circuler entre le canal et le circuit externe.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’embout comporte un flanc tronconique pour faciliter la coopération avec l’élément de connexion complémentaire.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’embout est réalisé en aluminium, acier ou en matériau plastique.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’embout comporte une rainure dans laquelle se trouve de la matière surmoulée.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’embout est agencé à travers un orifice formé dans la paroi latérale et/ou la paroi de fond.
Selon l’un des aspects de l’invention, les éléments de connexion sont agencés pour être connectés l’un à l’autre par encliquetage.
Selon l’un des aspects de l’invention, le compartiment comporte un canal de distribution de fluide de refroidissement, ou fluide réfrigérant, et un canal de collecte de fluide de refroidissement, chaque canal communiquant avec un élément de connexion associé, tel que décrit ci-dessus, pour respectivement permettre l’alimentation du canal de distribution par le circuit externe et l’évacuation de fluide réfrigérant par le circuit externe.
Selon l’un des aspects de l’invention, le canal ou chaque canal comporte un sillon formé par la paroi de fond et un capot agencé pour fermer ce sillon et former ainsi le canal, la fermeture se faisant notamment par soudure de ce capot sur la paroi de fond.
Selon l’un des aspects de l’invention, le capot est de forme longiligne.
Selon l’un des aspects de l’invention, le capot est sensiblement plan.
Selon l’un des aspects de l’invention, le capot comporte au moins un coude, pour épouser un coude du canal, notamment deux coudes.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’une des extrémités du capot du canal est en regard de l’élément de connexion, dit Quick connect.
Selon l’un des aspects de l’invention, le sillon communique avec au moins un orifice, notamment une pluralité d’orifices, pour faire communiquer le fluide de refroidissement avec un ou plusieurs échangeurs thermiques.
Selon l’un des aspects de l’invention, ce ou ces échangeurs thermiques sont notamment chacun une plaque avec des canaux intérieures pour la circulation de fluide de refroidissement.
Selon l’un des aspects de l’invention, chaque capot couvre moins de 10%, notamment 5%, de la superficie de la paroi de fond.
Selon l’un des aspects de l’invention, chaque capot est réalisé en matière plastique.
Notamment chaque capot est réalisé en matière thermoplastique identique ou compatible avec celle utilisée pour le compartiment, de sorte à permettre un assemblage par soudure.
L’invention a encore pour objet un dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, comprenant un compartiment selon l’une des revendications précédentes et au moins une cellule de stockage d'énergie électrique, notamment une pluralité de cellules, reçue dans ce compartiment.
Le boîtier formé par le compartiment et éventuellement fermé par un couvercle rapporté, incluant des cellules de batterie, peut être posé sur la caisse du véhicule.
Puis les raccords hydrauliques sont fixés de manière étanche à ce compartiment ou boîtier pour mettre en circulation le fluide de refroidissement dans les canaux du compartiment, fluide qui provient d’un circuit externe à ce boîtier.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
- les figures 1 à 5 sont des vues d’un exemple de mise en œuvre de l’invention.
Les figures 1 et 2 illustrent un premier exemple 10 de dispositif de stockage d’énergie électrique pour véhicule automobile. Le véhicule automobile peut notamment être une voiture, un camion, un bus.
Le dispositif de stockage d’énergie électrique 10 comporte un boîtier 12 et des cellules 14 de stockage d’énergie électrique. Les cellules 14 sont par exemple montées électriquement en série.
Le boîtier 12 est formé, comme cela est plus visible sur la figure 1, d’un compartiment 16 inferieur et d’une pièce rapportée 18 destinée à fermer le boîtier 12 pour protéger les cellules 14. La pièce rapportée 18 est ici un couvercle, qui vient recouvrir un logement 20 défini par la partie 16.
Le compartiment 16 a une forme de cuvette, avec une paroi fond 26, des parois latérales 28 et une collerette 30.
Le compartiment 16 qui est agencé pour recevoir les cellules de stockage d'énergie électrique, comporte :
la paroi de fond 26, la paroi de fond comportant un matériau composite, des parois latérales 28 se raccordant la paroi de fond 26,
des canaux 50 pour une circulation d’un fluide de refroidissement, chaque canal 50 étant au moins partiellement formé par la paroi de fond 26, des éléments de connexion fluidique 100 agencés pour permettre de relier les canaux 50 avec un circuit externe de fluide de refroidissement non représenté, chaque élément de connexion 100 étant au moins partiellement surmoulé avec la paroi de fond ou la paroi latérale.
Ce compartiment 16 forme la partie inferieure du boîtier 12 qui, avec un couvercle, reçoit des cellules de batterie.
Ce compartiment 16 et le couvercle 18 sont par exemple réalisés chacun à partir d’une feuille en matériau composite, notamment comprenant des fibres de verre, éventuellement en variante des fibres de carbone ou d’une autre nature, pré-imprégnées d’une résine thermoplastique.
Comme visible sur les figures 4 et 5, chaque élément de connexion fluidique 100 du type à connexion rapide, ou en anglais « Quick connect », et comporte un embout 101 avec une gorge annulaire 102 agencée pour recevoir un relief complémentaire d’un élément de connexion complémentaire non représenté de sorte que, lorsque les deux éléments de connexion sont assemblés, ils forment une connexion permettant au fluide de refroidissement de circuler entre le canal 50 et le circuit externe.
Comme visible sur les figures 4 et 5, l’embout 101 comporte un flanc tronconique 104 pour faciliter la coopération avec l’élément de connexion complémentaire .
L’embout 101 est réalisé en aluminium par exemple.
L’embout comporte une rainure 105 dans laquelle se trouve de la matière surmoulée de la paroi 28.
L’embout est agencé à travers un orifice 105 formé dans la paroi latérale 28.
Les éléments de connexion sont agencés pour être connectés l’un à l’autre par encliquetage.
Le compartiment 16 comporte un canal 50 de distribution de fluide de refroidissement, ou fluide réfrigérant, et un canal 50 de collecte de fluide de refroidissement, chaque canal communiquant avec un élément de connexion associé, tel que décrit ci-dessus, pour respectivement permettre l’alimentation du canal de distribution par le circuit externe et l’évacuation de fluide réfrigérant par le circuit externe.
Chaque canal 50 comporte un sillon 51 formé par la paroi de fond 26 et un capot 55 agencé pour fermer ce sillon 51 et former ainsi le canal 50, la fermeture se faisant notamment par soudure de ce capot sur la paroi de fond, comme illustré sur la figure 3.
Chaque capot 55 est de forme longiligne et est sensiblement plan.
Chaque capot 55 comporte, pour épouser un coude du canal, notamment deux coudes 56.
L’une des extrémités du capot du canal 50 est en regard de l’élément de connexion 100.
Le sillon 51 communique avec une pluralité d’orifices 65, pour faire communiquer le fluide de refroidissement avec un ou plusieurs échangeurs thermiques 60.
Ces échangeurs thermiques 60 sont notamment chacun une plaque 61 avec des canaux intérieures pour la circulation de fluide de refroidissement.
Chaque capot 55couvre moins de 10%, notamment 5%, de la superficie de la paroi de fond 26.
Selon l’un des aspects de l’invention, chaque capot 55 est réalisé en matière plastique.
Le liquide de refroidissement mis en œuvre dans ce cas peut notamment être un réfrigérant liquide à base de dioxyde de carbone, comme du R744 par exemple, du 2, 3, 3, 3-tétrafluoropropène (ou HFO-l234yf) ou du 1, 1, 1, 2-tétrafluoroéthane (ou R- l34a). Le liquide de refroidissement peut également être un nanofluide. Le liquide de refroidissement peut encore être de l’eau, incluant éventuellement des additifs.
Claims
1. Compartiment pour dispositif (16) de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, ce compartiment étant agencé pour recevoir moins une cellule (14) de stockage d'énergie électrique, ce compartiment comportant :
une paroi de fond (26), de préférence la paroi de fond comportant un matériau composite,
une paroi latérale se raccordant (28) la paroi de fond,
un canal (50) pour une circulation d’un fluide de refroidissement, ce canal étant au moins partiellement formé par la paroi de fond,
un élément de connexion fluidique (100) agencé pour permettre de relier le canal avec un circuit externe de fluide de refroidissement, l’élément de connexion étant au moins partiellement surmoulé avec la paroi de fond ou la paroi latérale.
2. Compartiment selon la revendication précédente, dans lequel l’élément de connexion fluidique (100) est du type à connexion rapide, ou en anglais « Quick connect ».
3. Compartiment selon la revendication précédente, dans lequel l’élément de connexion comporte un embout (101) avec au moins une gorge annulaire agencée pour recevoir un relief complémentaire d’un élément de connexion complémentaire de sorte que, lorsque les deux éléments de connexion sont assemblés, ils forment une connexion permettant au fluide de refroidissement de circuler entre le canal et le circuit externe.
4. Compartiment selon la revendication précédente, dans lequel l’embout est agencé à travers un orifice (105) formé dans la paroi latérale et/ou la paroi de fond.
5. Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le compartiment comporte un canal (50) de distribution de fluide de refroidissement, ou fluide réfrigérant, et un canal de collecte de fluide de refroidissement, chaque canal communiquant avec un élément de connexion associé, pour respectivement permettre l’alimentation du canal de distribution par le circuit externe et l’évacuation de fluide réfrigérant par le circuit externe.
6. Compartiment selon la revendication précédente, dans lequel le canal ou chaque canal comporte un sillon formé par la paroi de fond et un capot agencé pour fermer ce sillon et former ainsi le canal, la fermeture se faisant notamment par soudure de ce capot sur la paroi de fond.
7. Compartiment selon la revendication précédente, dans lequel le capot est sensiblement plan.
8. Compartiment selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le sillon communique avec au moins un orifice, notamment une pluralité d’orifices, pour faire communiquer le fluide de refroidissement avec un ou plusieurs échangeurs thermiques (60).
9. Compartiment selon la revendication précédente, dans lequel ce ou ces échangeurs thermiques sont notamment chacun une plaque (61) avec des canaux intérieures pour la circulation de fluide de refroidissement.
10. Dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, comprenant un compartiment selon l’une des revendications précédentes et au moins une cellule de stockage d'énergie électrique, notamment une pluralité de cellules, reçue dans ce compartiment.
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