WO2020099810A1 - Compartiment pour module de stockage d'energie electrique pour vehicule automobile - Google Patents

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WO2020099810A1
WO2020099810A1 PCT/FR2019/052734 FR2019052734W WO2020099810A1 WO 2020099810 A1 WO2020099810 A1 WO 2020099810A1 FR 2019052734 W FR2019052734 W FR 2019052734W WO 2020099810 A1 WO2020099810 A1 WO 2020099810A1
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compartment
bottom wall
chimney
heat exchanger
energy storage
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PCT/FR2019/052734
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Thibaut PERRIN
Mohamed Ibrahimi
Marc HERRY
Fethy DJALLAL
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Valeo Systemes Thermiques
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Definitions

  • the invention relates to a housing for an electrical energy storage module for a motor vehicle.
  • the invention also relates to a compartment for an electrical energy storage module for a motor vehicle.
  • each module may include a plurality of electrical energy storage cells received in a housing. It is thus easier to combine electric batteries to obtain a desired charge 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 batteries used ideally need to operate at temperatures between 20 ° C and 40 ° C, in particular high density storage batteries, for example of the Li-ion or Li-polymer type. Too low a temperature affects the autonomy and a too high temperature affects the lifespan of the batteries. It is therefore necessary to regulate the temperature of the batteries as well as possible.
  • the object of the invention is to provide a housing for an electrical energy storage module for a motor vehicle, the architecture of which is improved and simplified, making it possible in particular to dispense with the use of connection hose.
  • the subject of the invention is therefore a compartment for an electric energy storage module for a motor vehicle, this compartment being arranged to receive at least one electric energy storage module and comprising at least:
  • a bottom wall preferably comprising a composite material, said bottom wall having an internal face and an external face, the internal face being configured to delimit at least in part a housing capable of receiving at least one storage module d 'electric energy ;
  • this circulation channel for a heat transfer fluid, this circulation channel being at least partially formed within the bottom wall or on the bottom wall, this circulation channel being configured so that at least one end of the circulation leads to the internal face (through at least one orifice;
  • a heat exchanger intended to be in thermal contact with the at least one electrical storage module, said heat exchanger being capable of being traversed by the heat transfer fluid and comprising at least one element for fluid connection with the circulation channel allowing the fluid coolant to circulate between the heat exchanger and the circulation channel;
  • the fluid connection element comprising:
  • heat exchanger is understood to mean an element made of a material with high thermal conduction, for example aluminum, having an internal volume suitable for the circulation of heat transfer fluid.
  • the sleeve is defined by an outer wall and an inner wall.
  • the inner wall defines a conduit.
  • the duct formed by the sleeve allows the internal volume of the heat exchanger to be connected to the circulation channel for the heat-transfer fluid.
  • Sleeve means a rigid tube, preferably metallic.
  • a compartment according to the invention has a simplified design and a gain in size, further allowing savings in cost and time in assembly by limiting the number of components of a housing to drums.
  • the invention also has the advantage of having a limited fluid connection area and therefore an area with a limited risk of leakage.
  • the bottom wall is thermally insulating.
  • the difference in conduction and thermal insulation of the materials used respectively for the heat exchanger and the bottom wall of the compartment makes it possible to optimize the heat treatment performance of the heat exchanger.
  • the heat exchanger can thus be used to heat or cool an electrical energy storage module.
  • the seal is ensured, after assembly of the compartment, by compression of the seal between the outer wall of the sleeve and the end of the circulation channel, at the edge of the orifice.
  • the seal is preferably an O-ring or a four-lobe seal.
  • the heat exchanger is in thermal contact with the cell. This means that in certain embodiments, the heat exchanger is directly in mechanical contact with the cell or, in other embodiments, indirectly by the use of an intermediate having good thermal conduction.
  • the heat exchanger rests on the internal face of the bottom wall, the lateral displacements of said exchanger are limited by the insertion, through the opening of the bottom wall, of the sleeve in the end of the circulation channel.
  • the term lateral displacement means displacement in the plane of the bottom wall.
  • the connection element being free of mechanical connection means before final assembly, the connection element of the heat exchanger is capable of sliding vertically in the end of the channel opening out through the orifice of the bottom wall.
  • vertically is meant a displacement along an axis orthogonal to the plane defined by the bottom wall.
  • connection element allows a quick and sealed connection of the heat exchanger with the circulation channel of the compartment.
  • This compartment advantageously forms the lower part of a housing which, with a cover, receives battery cells.
  • a side wall is connected to the bottom wall, the side wall also at least partially defining the housing capable of receiving at least one electrical energy storage module.
  • a side wall is mechanically linked to the bottom wall.
  • the sleeve is secured in a sealed manner to the exchanger by soldering, welding, crimping, stamping or material deformation.
  • a compression element is placed between the heat exchanger and the internal face of the bottom wall.
  • the compression element is a foam, a polymer element or a compression element comprising a leaf spring intended to press an insulating element intended to be in contact with a face of the exchanger. This compression element improves the contact between the heat exchanger and an electrical energy storage module.
  • the compartment includes a plurality of heat exchangers.
  • the heat exchanger or each heat exchanger comprises two fluid connection elements, including a fluid connection element for entering the heat transfer fluid into the circulation channel and a fluid connection element for outlet of the heat transfer fluid from the circulation channel.
  • the compartment further comprises a support structure for the at least one electrical energy storage module.
  • the support structure is arranged in such a way that the electrical energy storage module (s) are mechanically fixed thereto, preferably by screwing.
  • the support structure is mechanically linked to the bottom wall.
  • the compartment further comprises at least one module, preferably a plurality of electrical energy storage modules.
  • the module or modules are in thermal contact via at least one face with a heat exchanger.
  • a heat exchanger is dedicated to each electrical energy storage module.
  • the modules are mechanically fixed to the support structure.
  • the exchanger (s) are thus sandwiched between the bottom wall and the corresponding module (s).
  • the channel is a secondary channel connecting a main channel connected to the external fluid circuit and the heat exchanger.
  • the main channel serves a plurality of secondary channels.
  • each secondary channel comprises an orifice in fluid connection with a connection element of a heat exchanger, and a connection zone with the main channel.
  • the compartment includes a heat transfer fluid distribution channel, and a heat transfer fluid collection channel, each channel communicating with an associated connection element, to respectively allow the supply of at least a heat exchanger, preferably several heat exchangers via the heat transfer fluid distribution channel, and the evacuation of heat transfer fluid through the collection channel.
  • the bottom wall comprises, at the or each orifice, a reinforcement, preferably metallic, molded complementary to the sleeve of the fluid connection element (s). This reinforcement forms a radial stop to improve the resistance of the compression zone of the seal.
  • the overmolded reinforcement comprises a reception zone intended to at least partially receive the seal.
  • the or each sleeve comprises an annular groove intended to partially receive the seal so as to limit the displacement of the seal along the sleeve.
  • the or each sleeve further comprises a second seal, distinct from the first seal, preferably the second seal is received in a second groove of said one or more sleeves.
  • the end of the circulation channel opening onto the internal face via the opening comprises a housing intended to receive the seal at least partially.
  • one or preferably several pre-positioning means are formed on the edges delimiting the or each heat exchanger.
  • the pre-positioning means correspond to housings interacting with studs or deformation of the internal face of the bottom wall.
  • the invention also relates to a method for assembling a compartment for an electric energy storage module for a motor vehicle, this compartment being arranged to receive at least one electric energy storage cell, comprising at least the following steps:
  • the compression of the or each seal is a radial compression which is carried out when the or each sleeve sufficiently penetrates into the or each orifice.
  • the fixing preferably by screwing, makes it possible to vertically move the or each module at a determined distance from the bottom wall.
  • the distance is determined so that the seal is placed in compression between the outer wall of the sleeve and the end of the circulation channel opening onto the internal face of the bottom wall through the orifice. . Consequently, the or each heat exchanger follows the same assembly movement and makes it possible to bring the seal into compression when the sleeve is in a mounting position inserted into the orifice. There is therefore no retention system or connection required of the snap or screwing type.
  • the exchanger is pre-positioned by the sleeves in the holes provided in the base plate (or bottom wall).
  • the inlet / outlet sleeves are pre-positioned in the bottom wall before being placed in the final position by screwing the modules onto the supports.
  • the invention also relates to a housing for an electrical energy storage module for a motor vehicle, comprising a compartment as described above, at least one electrical energy storage module, in particular a plurality of electrical storage modules, received in this compartment and a cover intended to close the compartment and thus protect and insulate the electrical energy storage modules.
  • 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 heat transfer fluid used is preferably glycol water, without limitation of the glycol content (0% to 100%).
  • the heat transfer fluid may be water, or chosen from the refrigerating fluids with the designation R134a, R1234yf or R744.
  • the sleeve is made of the same material as the heat exchanger, for example aluminum or steel.
  • the sleeve is made of a material different from that of the heat exchanger, made of plastic and can be assembled by overmolding.
  • 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 has at least one elbow, to match a channel elbow, in particular two elbows.
  • the groove communicates with at least one orifice, in particular a plurality of orifices, to communicate the heat transfer 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 heat transfer fluid.
  • 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 box formed by the compartment and possibly closed by an attached cover, including battery cells, can be placed on the vehicle body.
  • a compartment for an electrical energy storage module for a motor vehicle this compartment being designed to receive at least one electrical energy storage module, in particular electrical energy storage modules, and comprising at least:
  • a bottom wall preferably comprising a composite material, said bottom wall having an internal face and an external face, the internal face being configured to delimit at least in part a housing capable of receiving at least one storage module d 'electric energy ;
  • a circulation channel for a heat transfer fluid this circulation channel being at least partially formed within the bottom wall or on the bottom wall;
  • a heat exchanger intended to be in thermal contact with the at least one electrical storage module, said heat exchanger being able to be traversed by the heat transfer fluid;
  • the compartment has a chimney arranged to allow the circulation of heat transfer fluid between the circulation channel and the heat exchanger, this channel and this heat exchanger extending in planes preferably substantially parallel (500; 600), these planes being separated by a height (H) and the chimney preferably extending over this height.
  • the invention thus makes it possible to have a relatively compact arrangement of the battery modules and connectors within the compartment.
  • the chimney advantageously makes it possible to avoid the use, for example, of additional flexible pipe for the heat transfer fluid circuit between the different elements.
  • the chimney and the circulation channel are formed at least partially with the same material.
  • the chimney by example made of metal to resist a greater pressure of the fluid passing through it, is assembled with the circulation channel, for example by welding.
  • the chimney is an added part on the side wall.
  • the chimney is made of a material different from a side wall of the compartment, for example the chimney being lowered in plastic material, without composite material, and the side wall being in composite material, in particular comprising glass or carbon fibers impregnated with a resin, in particular a thermoplastic resin.
  • the chimney extends in contact with a side wall of the compartment.
  • the chimney extends over part of its height on the outside of this side wall and over another part of its height on the inside of this side wall. In other words the chimney passes through the side wall.
  • the chimney is substantially perpendicular or slightly oblique to the parallel planes.
  • the chimney comprises two conduits, in particular parallel, one to form the inlet and the other to form the fluid outlet of the heat exchanger.
  • these conduits, in particular of the same height, of the chimney each connect to a fluid circulation channel on the bottom wall of the compartment.
  • the heat exchanger (60) comprises two fluid connection elements, in particular in the form of sleeves or tubes, including an inlet fluid connection element (62) of the heat transfer fluid in the circulation channel (50) and an outlet fluid connection element (63) of the heat transfer fluid from the circulation channel (50), these elements each connecting to a chimney flue, in particular with interposition of seals.
  • the chimney is overmolded with the side wall.
  • the compartment has a bottom cover, in particular made of metal or plastic-based, arranged to close the circulation channel or channels which are on the bottom wall, in particular the bottom wall made of composite material.
  • the bottom cover is fixed to the bottom wall.
  • the circulation channel is formed by at least one groove on the bottom wall, this groove being in particular closed by the bottom cover.
  • the heat exchanger comprises a plate within which a heat transfer fluid can circulate.
  • the invention also relates to an electrical energy storage assembly for a motor vehicle, this assembly comprising:
  • a housing comprising a compartment according to one of the preceding claims, and receiving these battery modules, this compartment being arranged to receive battery modules on at least two distinct levels, one of the levels corresponding substantially to the plane in which s 'extends the distribution channel or channels, and the other level corresponding substantially to the plane in which the heat exchanger extends, in particular in the form of a plate, to which the chimney is connected. So some battery modules are between a bottom heat exchanger and a top heat exchanger, and other modules are placed on the top heat exchanger.
  • the invention also relates to an assembly comprising a compartment (12) for an electrical energy storage module (14) for a motor vehicle, this compartment (12) being arranged to receive at least one electrical energy storage module (14) and comprising at least:
  • bottom wall (26) preferably comprising a composite material, said bottom wall (26) having an internal face (262) and an external face (261), the internal face (262) being configured to delimit at least in part of a housing (20) adapted to receive the at least one electrical energy storage module (14);
  • circulation channel (50) of a heat transfer fluid this circulation channel (50) being at least partially formed within the bottom wall (26) or on the bottom wall (26),
  • the assembly includes at least one means for pre-holding the heat exchanger on the compartment, in particular the side wall.
  • the pre-holding means comprises a rod, in particular of plastic, this rod being able to have an at least partially conical shape, in particular comprising a succession of cones.
  • this pre-holding means being arranged to cooperate with a temporary fixing orifice on the heat exchanger. This orifice is not communicating with the heat transfer fluid.
  • the maintenance is intended to maintain the heat exchanger on the compartment during transport, before the installation of energy storage elements, in particular battery modules.
  • the invention also relates to a compartment (12) for an electric energy storage module (14) for a motor vehicle, this compartment (12) being arranged to receive at least one electric energy storage module (14) and comprising at minus:
  • a bottom wall (26) preferably comprising a composite material, said bottom wall (26) having an internal face (262) and an external face (261), the internal face (262) being configured to delimit at least in part of a housing (20) adapted to receive the at least one electrical energy storage module (14);
  • a circulation channel (50) of a heat transfer fluid in particular this circulation channel (50) being at least partially formed within the bottom wall (26) or on the bottom wall (26);
  • the bottom wall comprises a layer of composite material formed from at least one sheet, in particular of glass and / or carbon fibers, preferably impregnated with resin,
  • the cells cover a major part of the bottom wall.
  • the cells have a polygonal shape, for example hexagonal.
  • the alveoli sense a honeycomb shape.
  • the groove forming the circulation channel is adjacent to some of the cells, in particular arranged between certain cells.
  • the groove with in particular a straight portion and / or a curved portion forming a bend for the heat transfer fluid, and the cells have the same thickness.
  • the circulation channel which is on the bottom of the compartment is formed at least partially by an insert, for example made of metal, fixed to this bottom wall.
  • FIGS. 1 to 5 are views of an example of implementation of the invention, - Figures 6 to 9 show another embodiment 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,
  • connection element 100 arranged to allow the channels 50 to be connected with an external cooling fluid 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 comprises 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 tip has a groove 105 in which there is material overmolded from the wall 28.
  • the endpiece is arranged through an orifice 105 formed in the side 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 refrigerant, 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
  • 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.
  • FIGS. 6 and 7 show a compartment 16 for an electrical energy storage module for a motor vehicle, this compartment being designed to receive electrical energy storage modules 14, and comprising:
  • bottom wall 26 made of composite material, said bottom wall 26 having an internal face 262 and an external face 261, the internal face 262 being configured to delimit at least partially a housing 20 able to receive the at least one module electrical energy storage 14;
  • a circulation channel 50 of a heat transfer fluid this circulation channel 50 being at least partially formed within the bottom wall 26 or on the bottom wall 26;
  • a heat exchanger 60 intended to be in thermal contact with the at least one electrical storage module 14, said heat exchanger 60 being capable of being traversed by the heat transfer fluid;
  • the compartment has a chimney arranged to allow the circulation of heat transfer fluid between the circulation channel and the heat exchanger, this channel and this heat exchanger extending in planes preferably substantially parallel (500; 600), these planes being separated by a height (H) and the chimney preferably extending over this height.
  • the chimney 71 and the circulation channel 50 are partially formed with the same material.
  • the chimney for example made of metal to resist a greater pressure of the fluid passing through it, is assembled with the circulation channel, for example by welding.
  • the chimney 71 is made of a material different from a side wall 28 of the compartment, here the chimney being lowered in plastic or metal, without composite material, and the side wall being in composite material, in particular comprising glass fibers or carbon impregnated with a resin, in particular a thermoplastic resin.
  • the chimney 71 extends in contact with the side wall 28 of the compartment. As best seen in Figure 7, the chimney 71 extends over part of its height on the outside 73 of this side wall 28 and on another part of its height on the inside 72 of this side wall. In other words, the chimney passes through the side wall 28.
  • the chimney 71 is substantially perpendicular or slightly oblique to the parallel planes 500 and 600.
  • the chimney 71 has two conduits 7, in particular parallel, one to form the inlet and the other to form the fluid outlet of the heat exchanger 60.
  • the heat exchanger 60 comprises two fluid connection elements 81, in the form of sleeves or tubes, including an inlet fluid connection member 62 of the heat transfer fluid in the circulation channel 50 and an outlet fluid connection member 63 of the heat transfer fluid of the circulation channel 50, these elements each connecting to a chimney flue, in particular with the interposition of seals.
  • the chimney 71 is overmolded with the side wall 28.
  • the compartment 16 comprises a bottom cover 89, in particular made of metal or based on plastic material, arranged to close the circulation channel or channels 50 on the bottom wall, bottom wall in particular in composite material.
  • the bottom cover 89 is fixed to the bottom wall 26.
  • the circulation channel 50 is formed by at least one groove 77 on the bottom wall 26, this groove being in particular closed by the bottom cover 89.
  • the heat exchanger 60 comprises a plate within which a heat transfer fluid can circulate.
  • the compartment 16 is arranged to receive battery modules on at least two distinct levels, one of the levels corresponding substantially to the plane in which the distribution channel or channels extends, and the other level corresponding substantially to the plane in which extends the heat exchanger, in particular in the form of a plate, to which the chimney 71 is connected.
  • certain battery modules are between a heat exchanger at the bottom 160 and a heat exchanger at the top, and other modules are placed on the '' top heat exchanger 60.
  • the assembly includes at least one pre-holding means 199 of the compartment heat exchanger, in particular the side wall 28, as visible in FIGS. 8 and 9.
  • the pre-holding means 199 comprises a rod 198, in particular made of plastic, this rod being able to have an at least partially conical shape, in particular comprising a succession of cones 197.
  • This pre-holding means 199 is arranged to cooperate with a temporary fixing hole 196 on the heat exchanger. This orifice does not communicate with the heat transfer fluid.
  • the maintenance is intended to maintain the heat exchanger 60 on the compartment 16 during transport, before installation of the energy storage elements, in particular battery modules.
  • the bottom wall 26 comprises a layer of composite material formed from at least one sheet, in particular of glass and / or carbon fibers, preferably impregnated with resin,
  • Mechanical reinforcement cells 299 and a portion of the circulation channel 50, in particular under the firm of a groove, are formed by a plastic material linked to said layer, in particular by overmolding.
  • the cells 299 cover a major part of the bottom wall 26.
  • the cells have a polygonal shape, for example hexagonal.
  • the cells sense a honeycomb shape.
  • the groove (s) 77 forming the circulation channel are adjacent to some of the cells, in particular arranged between certain cells.
  • the groove 77 with in particular a rectilinear portion and / or a curved portion forming a turn for the heat transfer fluid, and the cells 299 have the same thickness.

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Abstract

L'invention concerne un compartiment (12) pour module de stockage d'énergie électrique (14) pour véhicule automobile, ce compartiment (12) étant agencé pour recevoir au moins un module de stockage d'énergie électrique (14), notamment des modules de stockage d'énergie électrique (14), et comportant au moins : - une paroi de fond (26) comportant de préférence un matériau composite, ladite paroi de fond (26) présentant une face interne (262) et une face externe (261), la face interne (262) étant configurée pour délimiter au moins en partie un logement (20) apte à recevoir l'au moins un module de stockage d'énergie électrique (14); - un canal de circulation (50) d'un fluide caloporteur, notamment ce canal de circulation (50) étant au moins partiellement formé au sein de la paroi de fond (26) ou sur la paroi de fond (26); - un échangeur thermique (60) destiné à être en contact thermique avec l'au moins un module de stockage électrique (14), ledit, échangeur thermique (60) étant apte à être traversé par le fluide caloporteur.

Description

Compartiment pour module de stockage d’énergie électrique pour véhicule automobile
L'invention concerne un boîtier pour module de stockage d’énergie électrique pour véhicule automobile. L’invention se rapporte également à un compartiment pour module de stockage d’énergie électrique pour véhicule automobile.
Dans le domaine automobile, il est connu de mettre en œuvre des batteries électriques sous forme de modules de stockage d’énergie électrique. Chaque module peut comporter une pluralité de cellules de stockage d’énergie électrique reçues dans un boîtier. Il est ainsi plus aisé de combiner les batteries électriques pour obtenir une capacité de charge souhaitée. H est également plus aisé, de la sorte, de monter la batterie sur le véhicule automobile, les cellules de stockage étant protégées par le boîtier.
Les batteries mises en œuvre ont idéalement besoin de fonctionner à des températures entre 20° C et 40° C, en particulier les batteries à haute densité de stockage, du type par exemple Li-ion ou Li-polymère. Une température trop basse impacte l'autonomie et une température trop élevée impacte la durée de vie des batteries. Il est donc nécessaire de réguler au mieux la température des batteries.
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 caloporteur.
De nombreuses conceptions différentes de boîtier existent dans l'état de la technique dans lesquelles la connexion entre le circuit de fluide caloporteur et des plaques de refroidissement par durites disposées à l'intérieur du pack batterie, sur lesquelles reposent les modules regroupant les cellules ou éléments de la batterie est assurée par des durites. Le but de l’invention est de proposer un boîtier pour module de stockage d’énergie électrique pour véhicule automobile dont l’architecture est améliorée et simplifiée, permettant notamment de se passer de l’utilisation de durite de raccordement.
L’invention a ainsi pour objet un compartiment pour module de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, ce compartiment étant agencé pour recevoir au moins un module de stockage d'énergie électrique et comportant au moins :
- une paroi de fond comportant de préférence un matériau composite, ladite paroi de fond présentant une face interne et une face externe, la face interne étant configurée pour délimiter au moins en partie un logement apte à recevoir l’au moins un module de stockage d’énergie électrique ;
- un canal de circulation d’un fluide caloporteur, ce canal de circulation étant au moins partiellement formé au sein de la paroi de fond ou sur la paroi de fond, ce canal de circulation étant configuré pour qu’au moins une extrémité du canal de circulation débouche sur la face interne (au travers d’au moins un orifice ;
- un échangeur thermique destiné à être en contact thermique avec l’au moins un module de stockage électrique, ledit échangeur thermique étant apte à être traversé par le fluide caloporteur et comprenant au moins un élément de connexion fluidique avec le canal de circulation permettant au fluide caloporteur de circuler entre l’échangeur thermique et le canal de circulation ;
l’élément de connexion fluidique comprenant :
- un manchon destiné à être inséré au travers dudit orifice, et
- un joint d’étanchéité entourant ledit manchon de sorte à assurer une coopération étanche entre le manchon et l’extrémité du canal de circulation débouchant sur la face interne via l’ouverture lorsque le manchon est dans une position de montage insérée dans l’orifice. On entend par échangeur thermique, un élément réalisé dans un matériau à haute conduction thermique, par exemple en aluminium, présentant un volume interne apte à la circulation de fluide caloporteur.
Ledit manchon est définit par une paroi externe et une paroi interne. La paroi interne définit un conduit. Ainsi, le conduit formé par le manchon permet la mise en connexion du volume interne de l’échangeur thermique avec le canal de circulation de fluide caloporteur. On entend par manchon une tubulure rigide, préférentiellement métallique.
Ainsi, en supprimant la connexion par durites, un compartiment selon l’invention présente une conception simplifiée et un gain en encombrement, permettant en outre une économie de coût et de temps à l’assemblage en limitant le nombre de composant d’un boîtier à batterie. De plus, l’invention présente également l’avantage d’avoir une zone de connexion fluidique limitée et donc une zone présentant un risque de fuite limitée.
Avantageusement, la paroi de fond est isolante thermiquement.
La différence de conduction et isolation thermique des matériaux utilisés respectivement pour l’échangeur de chaleur et la paroi de fond du compartiment permet d’optimiser les performances de traitement thermique de l’échangeur de chaleur. L’échangeur thermique peut ainsi être utilisé pour chauffer ou refroidir un module de stockage d’énergie électrique.
L’étanchéité est assurée, après assemblage du compartiment, par compression du joint d’étanchéité entre la paroi externe du manchon et l’extrémité du canal de circulation, au niveau du bord de l’orifice. Le joint d’étanchéité est préférentiellement un joint torique ou un joint quadrilobe.
L’échangeur thermique est en contact thermique avec la cellule. Ce qui signifie que dans certains modes de réalisation, l’échangeur thermique est directement en contact mécanique avec la cellule ou, dans d’autres modes de réalisation, indirectement par l’utilisation d’un intermédiaire présentant une bonne conduction thermique.
Ainsi, l’échangeur thermique repose sur la face interne de la paroi de fond, les déplacements latéraux dudit échangeur sont limités par l’enfoncement, au travers de l’orifice de la paroi de fond, du manchon dans l’extrémité du canal de circulation. On entend par déplacement latéraux des déplacements dans le plan de la paroi de fond. L’élément de connexion étant exempt de moyen de liaison mécanique avant assemblage final, l’élément de connexion de l’échangeur thermique est apte à coulisser verticalement dans l’extrémité du canal débouchant par l’orifice de la paroi de fond. On entend par verticalement, un déplacement selon un axe orthogonal au plan définit par la paroi de fond.
L’élément de connexion selon l’invention permet une connexion rapide et étanche de l’échangeur thermique avec le canal de circulation du compartiment.
Ce compartiment forme avantageusement la partie inferieure d’un boîtier qui, avec un couvercle, reçoit des cellules de batterie.
Selon l’un des aspects de l’invention, une paroi latérale est raccordée à la paroi de fond, la paroi latérale délimitant aussi au moins en partie le logement apte à recevoir l’au moins un module de stockage d’énergie électrique. Selon un mode de réalisation possible, une paroi latérale est liée mécaniquement à la paroi de fond.Selon l’un des aspects de l’invention, le manchon est solidarisé de manière étanche à l’échangeur par brasage, soudure, sertissage, emboutissage ou déformation de matière.
Selon l’un des aspects de l’invention, un élément de compression est placé entre l’échangeur thermique et la face interne de la paroi de fond. Avantageusement l’élément de compression est une mousse, un élément polymère ou un élément de compression comprenant un ressort à lame destiné à plaquer un élément isolant destiné à être en contact avec une face de l’échangeur. Cet élément de compression permet d’améliorer le contact entre l’échangeur thermique et un module de stockage d’énergie électrique.
Selon l’un des aspects de l’invention, le compartiment comprend une pluralité d’échangeurs thermiques.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’échangeur thermique ou chaque échangeur thermique comprend deux éléments de connexion fluidique, dont un élément de connexion fluidique d’entrée du fluide caloporteur dans le canal de circulation et un élément de connexion fluidique de sortie du fluide caloporteur du canal de circulation. Selon l’un des aspects de l’invention, le compartiment comprend en outre une structure de support du au moins un module de stockage d’énergie électrique. Avantageusement, la structure de support est agencée de façon à ce que le ou les modules de stockage d’énergie électrique y soient mécaniquement fixés, préférentiellement par vissage. Avantageusement encore, la structure de support est mécaniquement liée à la paroi de fond.
Selon l’un des aspects de l’invention, le compartiment comprend en outre au moins un module, préférentiellement une pluralité de modules de stockage d’énergie électrique. Avantageusement le ou les modules sont en contact thermique par au moins une face avec un échangeur thermique. Avantageusement, un échangeur thermique est dédié à chaque module de stockage d’énergie électrique. Dans ce mode de réalisation, les modules sont fixés mécaniquement à la structure de support. Ainsi, la liaison mécanique entre l’échangeur et la paroi de fond est assurée uniquement par compression à la fixation des cellules à la structure de support et par la résistance mécanique du joint comprimé entre la paroi externe du manchon et le bord de l’orifice. Le ou les échangeurs sont ainsi pris « en sandwich » entre la paroi de fond et la ou les modules correspondantes.
Selon l’un des aspects de l’invention, le canal est un canal secondaire faisant la liaison entre un canal principal relié au circuit externe de fluide et l’échangeur de chaleur. Avantageusement, le canal principal dessert une pluralité de canaux secondaires. Dans ce mode de réalisation, chaque canal secondaire comprend un orifice en connexion fluidique avec un élément de connexion d’un échangeur thermique, et une zone de raccord avec le canal principal.
Selon l’un des aspects de l’invention, le compartiment comporte un canal de distribution de fluide caloporteur, et un canal de collecte de fluide caloporteur, chaque canal communiquant avec un élément de connexion associé, pour respectivement permettre l’alimentation du au moins un échangeur thermique, préférentiellement plusieurs échangeurs thermiques par le canal de distribution de fluide caloporteur et l’évacuation de fluide caloporteur par le canal de collecte. Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi de fond comprend, au niveau du ou de chaque orifice, un renfort, préférentiellement métallique, surmoulé complémentaire du manchon du ou des éléments de connexion fluidique. Ce renfort forme une butée radiale pour améliorer la résistance de la zone de compression du joint d’étanchéité. Selon l’un des aspects de l’invention, le renfort surmoulé comprend une zone de réception destiné à recevoir au moins partiellement le joint d’étanchéité.
Selon l’un des aspects de l’invention, le ou chaque manchon comprend une gorge annulaire destinée à recevoir partiellement le joint de façon à limiter le déplacement du joint le long du manchon.
Avantageusement, le ou chaque manchon comprend en outre un deuxième joint, distinct du premier joint, préférentiellement le deuxième joint est reçu dans une deuxième gorge dudit ou desdits manchons.
Selon un autre mode de réalisation, l’extrémité du canal de circulation débouchant sur la face interne via l’ouverture comprend un logement destiné à recevoir au moins partiellement le joint.
Selon l’un des aspects de l’invention, un ou préférentiellement plusieurs moyens de pré-positionnement sont formés sur les bords délimitant le ou chaque échangeur thermique. Ainsi, le positionnement de l’échangeur est facilité sans risque de détériorer l’élément de connexion lors de l’assemblage du boîtier. Particulièrement, les moyens de pré-positionnement correspondent en des logements interagissant avec des plots ou déformation de la face interne de la paroi de fond.
L’invention concerne également un procédé d’assemblage d’un compartiment pour module de stockage d’énergie électrique pour véhicule automobile, ce compartiment étant agencé pour recevoir au moins une cellule de stockage d'énergie électrique, comprenant au moins les étapes suivantes :
- pré-positionnement de l’au moins un échangeur thermique sur la paroi de fond en plaçant l’élément de connexion fluidique au regard de l’orifice de la paroi de fond,
- positionnement du module de stockage d’énergie électrique sur l’échangeur thermique, - fixation mécanique, notamment par vissage ou encliquetage, du module de stockage d’énergie électrique sur un support de module de stockage d’énergie électrique, au cours de laquelle le manchon est inséré dans l’orifice.
La compression du ou de chaque joint d’étanchéité est une compression radiale qui est effectuée lorsque le ou chaque manchon pénètre suffisamment dans le ou chaque orifice. Ceci est possible lors de la fixation, préférentiellement par vissage, des modules de stockage d’énergie électrique sur le support. La fixation, préférentiellement par vissage, permet de déplacer verticalement le ou chaque module à une distance déterminée de la paroi de fond. Avantageusement, la distance est déterminée de façon à ce que le joint d’étanchéité soit mis en compression entre la paroi extérieure du manchon et l’extrémité du canal de circulation débuchant sur la face interne de la paroi de fond au travers de l’orifice. En conséquence, le ou chaque échangeur thermique suit le même mouvement d’assemblage et permet d’amener le joint d’étanchéité en compression lorsque le manchon est dans une position de montage insérée dans l’orifice. Il n’y a donc aucun système de maintien ou connexion nécessaire de type encliquetage ou vissage.
En termes de mise en position, l’échangeur est pré-positionné par les manchons dans les orifices prévus dans la plaque de base (ou paroi de fond). C'est-à-dire que pour un échangeur comprenant un élément de connexion d’entrée et un élément de connexion de sortie, les manchons entrée/sortie se pré-positionnent dans la paroi de fond avant d’être placés en position finale par vissage des modules sur les supports.
L’invention concerne également un boîtier pour module de stockage d’énergie électrique pour véhicule automobile, comprenant un compartiment tel que décrit précédemment, au moins un module de stockage d'énergie électrique, notamment une pluralité de modules de stockage électrique, reçu dans ce compartiment et un couvercle destiné à fermer le compartiment et ainsi protéger et isoler les modules de stockage d’énergie électrique. 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.
Le fluide caloporteur utilisé est préférentiellement de l’eau glycolée, sans limitation du titre de glycol (0% à 100%). Alternativement, le fluide caloporteur peut être de l’eau, ou choisi parmi les fluides réfrigérants d’appellation R134a, R1234yf ou R744.
Selon l’un des aspects de l’invention, le manchon est réalisé dans le même matériau que l’échangeur thermique, par exemple en aluminium ou acier.
Selon l’un des aspects de l’invention, le manchon est réalisé dans un matériau différent de celui de l’échangeur thermique, en matière plastique et peut être assemblé par surmoulage.
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, le sillon communique avec au moins un orifice, notamment une pluralité d’orifices, pour faire communiquer le fluide caloporteur 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 intérieurs pour la circulation de fluide caloporteur.
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. 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.
L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en liaison avec ce qui précède, un compartiment pour module de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, ce compartiment étant agencé pour recevoir au moins un module de stockage d'énergie électrique, notamment des modules de de stockage d’énergie électrique, et comportant au moins :
- une paroi de fond comportant de préférence un matériau composite, ladite paroi de fond présentant une face interne et une face externe , la face interne étant configurée pour délimiter au moins en partie un logement apte à recevoir l’au moins un module de stockage d’énergie électrique ;
- un canal de circulation d’un fluide caloporteur, ce canal de circulation étant au moins partiellement formé au sein de la paroi de fond ou sur la paroi de fond ;
- un échangeur thermique destiné à être en contact thermique avec l’au moins un module de stockage électrique , ledit échangeur thermique étant apte à être traversé par le fluide caloporteur ;
dans lequel le compartiment comporte une cheminée agencée pour permettre la circulation de fluide caloporteur entre le canal de circulation et l’échangeur thermique, ce canal et cet échangeur thermique s’étendant dans des plans de préférence sensiblement parallèles (500 ; 600), ces plans étant séparés par une hauteur (H) et la cheminée s’étendant de préférence sur cette hauteur.
L’invention permet ainsi d’avoir une disposition relativement compacte des modules de batterie et des connectiques au sein du compartiment. La cheminée permet avantageusement d’éviter l’emploi par exemple de tuyau souple supplémentaire pour le circuit de fluide caloporteur entre les différents éléments.
Selon l’un des aspects de l’invention, la cheminée et le canal de circulation sont formés au moins partiellement avec une même matière. En variante, la cheminée, par exemple en métal pour résister à une plus grande pression du fluide qui le traverse, est assemblée avec le canal de circulation, par exemple par soudage.
Selon l’un des aspects de l’invention, la cheminée est une pièce rapportée sur la paroi latérale.
Selon l’un des aspects de l’invention, la cheminée est réalisée en matière différente d’une paroi latérale du compartiment, par exemple la cheminée étant relaissée en matière plastique, sans matériau composite, et la paroi latérale étant en matériau composite, notamment comprenant des fibres de verre ou de carbone imprégnées d’une résine, notamment une résine thermoplastique.
Selon l’un des aspects de l’invention, la cheminée s’étend au contact d’une paroi latérale du compartiment.
Selon l’un des aspects de l’invention, la cheminée s’étend sur une partie de sa hauteur sur le côté extérieur de cette paroi latérale et sur une autre partie de sa hauteur sur le côté intérieur de cette paroi latérale. Autrement dit la cheminée passe à travers la paroi latérale.
Selon l’un des aspects de l’invention, la cheminée est sensiblement perpendiculaire ou légèrement en oblique aux plans parallèles.
Selon l’un des aspects de l’invention, la cheminée comporte deux conduits, notamment parallèles, l’un pour former l’entrée et l’autre pour former la sortie de fluide de V échangeur thermique.
Selon l’un des aspects de l’invention, ces conduits, notamment de même hauteur, de la cheminée se raccordent chacun à un canal de circulation de fluide sur la paroi de fond du compartiment.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’échangeur thermique (60) comprend deux éléments de connexion fluidique, notamment sous forme de manchons ou de tubulures, dont un élément de connexion fluidique d’entrée (62) du fluide caloporteur dans le canal de circulation (50) et un élément de connexion fluidique de sortie (63) du fluide caloporteur du canal de circulation (50), ces éléments se raccordant chacun à un conduit de la cheminée, notamment avec interposition de joints d’étanchéité. Selon l’un des aspects de l’invention, la cheminée est surmoulée avec la paroi latérale.
Selon l’un des aspects de l’invention, le compartiment comporte un couvercle de fond, notamment en métal ou à base de matière plastique, agencé pour fermer le ou les canaux de circulation qui sont sur la paroi de fond, paroi de fond notamment en matériau composite.
Selon l’un des aspects de l’invention, le couvercle de fond est fixé à la paroi de fond.
Selon l’un des aspects de l’invention, le canal de circulation est formé par au moins un sillon sur la paroi de fond ce sillon étant notamment fermé par le couvercle de fond.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’échangeur thermique comporte une plaque au sein de laquelle peut circuler un fluide caloporteur.
L’invention concerne également un ensemble de stockage d’énergie électrique pour véhicule automobile, cet ensemble comportant :
- une pluralité de modules de batterie,
- un boîtier comportant un compartiment selon l’une des revendications précédentes, et recevant ces modules de batterie, ce compartiment étant agencé pour recevoir des modules de batterie sur au moins deux niveaux distincts, l’un des niveaux correspondant sensiblement au plan dans lequel s’étend le ou les canaux de distribution, et l’autre niveau correspondant sensiblement au plan dans lequel s’étend l’échangeur thermique, notamment sous forme de plaque, auquel se raccorde la cheminée. Ainsi certains modules de batterie sont entre un échangeur thermique du bas et un échangeur thermique du haut, et d’autres modules sont posés sur l’échangeur thermique du haut.
L’invention concerne également un ensemble comportant un compartiment (12) pour module de stockage d'énergie électrique (14) pour véhicule automobile, ce compartiment (12) étant agencé pour recevoir au moins un module de stockage d'énergie électrique (14) et comportant au moins :
- une paroi de fond (26) comportant de préférence un matériau composite, ladite paroi de fond (26) présentant une face interne (262) et une face externe (261), la face interne (262) étant configurée pour délimiter au moins en partie un logement (20) apte à recevoir l’au moins un module de stockage d’énergie électrique (14) ;
- un canal de circulation (50) d’un fluide caloporteur, ce canal de circulation (50) étant au moins partiellement formé au sein de la paroi de fond (26) ou sur la paroi de fond (26),
dans lequel l’ensemble comporte au moins un moyen de pré-maintien de l’échangeur thermique sur compartiment, notamment la paroi latérale.
Selon l’un des aspects de l’invention, le moyen de pré-maintien comporte une tige, notamment en plastique, cette tige pouvant présenter une forme au moins partiellement conique, notamment comportant une succession de cônes.
Selon l’un des aspects de l’invention, ce moyen de pré-maintien étant agencé pour coopérer avec un orifice de fixation provisoire sur l’échangeur thermique. Cet orifice n’est pas communiquant avec le fluide caloporteur.
Selon l’un des aspects de l’invention, le maintien est destiné à maintenir l’échangeur thermique sur le compartiment lors d‘un transport, avant mise en place des éléments de stockage d’énergie, notamment des modules de batterie.
L’invention concerne également un compartiment (12) pour module de stockage d'énergie électrique (14) pour véhicule automobile, ce compartiment (12) étant agencé pour recevoir au moins un module de stockage d'énergie électrique (14) et comportant au moins :
une paroi de fond (26) comportant de préférence un matériau composite, ladite paroi de fond (26) présentant une face interne (262) et une face externe (261), la face interne (262) étant configurée pour délimiter au moins en partie un logement (20) apte à recevoir l’au moins un module de stockage d’énergie électrique (14) ;
un canal de circulation (50) d’un fluide caloporteur, notamment ce canal de circulation (50) étant au moins partiellement formé au sein de la paroi de fond (26) ou sur la paroi de fond (26) ;
dans lequel la paroi de fond comporte une couche en matériau composite formée à partir d’au moins une feuille, notamment en fibres de verre et/ou de carbone, de préférence imprégnée de résine,
et dans lequel des alvéoles de renfort mécanique et une portion du canal de circulation, notamment sous la firme d’un sillon, sont formées par une matière plastique liée à ladite couche, notamment par surmoulage.
Selon l’un des aspects de l’invention, les alvéoles recouvrent une majeure partie de la paroi de fond.
Selon l’un des aspects de l’invention, les alvéoles présentent une forme polygonale, par exemple hexagonale.
Selon l’un des aspects de l’invention, les alvéoles pressentent une forme de nid d’abeilles.
Selon l’un des aspects de l’invention, le sillon formant le canal de circulation est adjacent à certaines des alvéoles, notamment disposé entre certaines alvéoles.
Selon l’un des aspects de l’invention, le sillon, avec notamment une portion rectiligne et/ou une portion courbe formant un virage pour le fluide caloporteur, et les alvéoles présentent une même épaisseur.
Selon l’un des aspects de l’invention, le canal de circulation qui est sur le fond du compartiment est formé au moins partiellement par une pièce rapportée, par exemple en métal, fixée sur cette paroi de fond.
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 6 à 9 représentent un autre mode de réalisation 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 inférieure 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 ramure 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 intérieurs pour la circulation de fluide de refroidissement.
Chaque capot 55 couvre 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-1234yf) ou du 1, 1, 1, 2-tétrafluoroéthane (ou R- 134a). Le liquide de refroidissement peut également être un nanofluide. Le liquide de refroidissement peut encore être de l’eau, incluant éventuellement des additifs.
On a représenté sur les figures 6 et 7 un compartiment 16 pour module de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, ce compartiment étant agencé pour recevoir des modules de stockage d'énergie électrique 14, et comportant :
- une paroi de fond 26 en matériau composite, ladite paroi de fond 26 présentant une face interne 262 et une face externe 261, la face interne 262 étant configurée pour délimiter au moins en partie un logement 20 apte à recevoir l’au moins un module de stockage d’énergie électrique 14 ;
- un canal de circulation 50 d’un fluide caloporteur, ce canal de circulation 50 étant au moins partiellement formé au sein de la paroi de fond 26 ou sur la paroi de fond 26 ; - un échangeur thermique 60 destiné à être en contact thermique avec l’au moins un module de stockage électrique 14, ledit échangeur thermique 60 étant apte à être traversé par le fluide caloporteur ;
dans lequel le compartiment comporte une cheminée agencée pour permettre la circulation de fluide caloporteur entre le canal de circulation et l’échangeur thermique, ce canal et cet échangeur thermique s’étendant dans des plans de préférence sensiblement parallèles (500 ; 600), ces plans étant séparés par une hauteur (H) et la cheminée s’étendant de préférence sur cette hauteur.
La cheminée 71 et le canal de circulation 50 sont formés partiellement avec une même matière.
En variante, la cheminée, par exemple en métal pour résister à une plus grande pression du fluide qui le traverse, est assemblée avec le canal de circulation, par exemple par soudage.
La cheminée 71 est réalisée en matière différente d’une paroi latérale 28 du compartiment, ici la cheminée étant relaissée en matière plastique ou en métal, sans matériau composite, et la paroi latérale étant en matériau composite, notamment comprenant des fibres de verre ou de carbone imprégnées d’une résine, notamment une résine thermoplastique.
La cheminée 71 s’étend au contact de la paroi latérale 28 du compartiment. Comme mieux visible sur la figure 7, la cheminée 71 s’étend sur une partie de sa hauteur sur le côté extérieur 73 de cette paroi latérale 28 et sur une autre partie de sa hauteur sur le côté intérieur 72 de cette paroi latérale. Autrement dit la cheminée passe à travers la paroi latérale 28.
La cheminée 71 est sensiblement perpendiculaire ou légèrement en oblique aux plans parallèles 500 et 600.
La cheminée 71 comporte deux conduits 7, notamment parallèles, l’un pour former l’entrée et l’autre pour former la sortie de fluide de l’échangeur thermique 60.
Ces conduits 74, notamment de même hauteur, de la cheminée se raccordent chacun à un canal de circulation de fluide 50 sur la paroi de fond du compartiment. L’échangeur thermique 60 comprend deux éléments de connexion fluidique 81, sous forme de manchons ou de tubulures, dont un élément de connexion fluidique d’entrée 62 du fluide caloporteur dans le canal de circulation 50 et un élément de connexion fluidique de sortie 63 du fluide caloporteur du canal de circulation 50, ces éléments se raccordant chacun à un conduit de la cheminée, notamment avec interposition de joints d’étanchéité.
La cheminée 71 est surmoulée avec la paroi latérale 28.
Le compartiment 16 comporte un couvercle de fond 89, notamment en métal ou à base de matière plastique, agencé pour fermer le ou les canaux de circulation 50 sur la paroi de fond, paroi de fond notamment en matériau composite.
Le couvercle de fond 89 est fixé à la paroi de fond 26.
Le canal de circulation 50 est formé par au moins un sillon 77 sur la paroi de fond 26 ce sillon étant notamment fermé par le couvercle de fond 89.
L’échangeur thermique 60 comporte une plaque au sein de laquelle peut circuler un fluide caloporteur.
Le compartiment 16 est agencé pour recevoir des modules de batterie sur au moins deux niveaux distincts, l’un des niveaux correspondant sensiblement au plan dans lequel s’étend le ou les canaux de distribution, et l’autre niveau correspondant sensiblement au plan dans lequel s’étend l’échangeur thermique, notamment sous forme de plaque, auquel se raccorde la cheminée 71. Ainsi certains modules de batterie sont entre un échangeur thermique du bas 160 et un échangeur thermique du haut, et d’autres modules sont posés sur l’échangeur thermique du haut 60.
L’ensemble comporte au moins un moyen de pré-maintien 199 de l’échangeur thermique sur compartiment, notamment la paroi latérale 28, comme visible sur les figures 8 et 9.
Le moyen de pré-maintien 199 comporte une tige 198, notamment en plastique, cette tige pouvant présenter une forme au moins partiellement conique, notamment comportant une succession de cônes 197. Ce moyen de pré-maintien 199 est agencé pour coopérer avec un orifice de fixation 196 provisoire sur l’échangeur thermique. Cet orifice n’est pas communiquant avec le fluide caloporteur.
Le maintien est destiné à maintenir l’échangeur thermique 60 sur le compartiment 16 lors d‘un transport, avant mise en place des éléments de stockage d’énergie, notamment des modules de batterie.
La paroi de fond 26 comporte une couche en matériau composite formée à partir d’au moins une feuille, notamment en fibres de verre et/ou de carbone, de préférence imprégnée de résine,
Des alvéoles de renfort mécanique 299 et une portion du canal de circulation 50, notamment sous la firme d’un sillon, sont formées par une matière plastique liée à ladite couche, notamment par surmoulage.
Les alvéoles 299 recouvrent une majeure partie de la paroi de fond 26.
Les alvéoles présentent une forme polygonale, par exemple hexagonale.
Les alvéoles pressentent une forme de nid d’abeilles.
Le ou les sillons 77 formant le canal de circulation sont adjacent à certaines des alvéoles, notamment disposé entre certaines alvéoles.
Le sillon 77, avec notamment une portion rectiligne et/ou une portion courbe formant un virage pour le fluide caloporteur, et les alvéoles 299 présentent une même épaisseur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Compartiment (12) pour module de stockage d'énergie électrique (14) pour véhicule automobile, ce compartiment (12) étant agencé pour recevoir au moins un module de stockage d'énergie électrique (14), notamment des modules de stockage d'énergie électrique (14), et comportant au moins : une paroi de fond (26) comportant de préférence un matériau composite, ladite paroi de fond (26) présentant une face interne (262) et une face externe (261), la face interne (262) étant configurée pour délimita· au moins en partie un logement (20) apte à recevoir l’au moins un module de stockage d’énergie électrique (14) ;
un canal de circulation (50) d’un fluide caloporteur, notamment ce canal de circulation (50) étant au moins partiellement formé au sein de la paroi de fond (26) ou sur la paroi de fond (26) ;
- un échangeur thermique (60) destiné à être en contact thermique avec l’au moins un module de stockage électrique (14), ledit échangeur thermique (60) étant apte à être traversé par le fluide caloporteur ;
lequel le compartiment comporte une cheminée (71) agencée pour permettre laulation de fluide caloporteur entre le canal de circulation (50) et l’échangeur thermique (60), anal et cet échangeur thermique s’étendant dans des plans de préférence sensiblementllèles (500 ; 600), ces plans étant séparés par une hauteur (H) et la cheminée (71) s’étendantréférence sur cette hauteur (H).
2. Compartiment (12) selon la revendication précédente, dans lequel la cheminée (71) et le canal de circulation (50) sont formés au moins partiellement avec une même matière.
3. Compartiment (12) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la cheminée (71) est réalisée en matière différente d’une paroi latérale (28) du compartiment, par exemple la cheminée (71) étant réalisée en matière plastique, sans matériau composite, et la paroi latérale (28) étant en matériau composite, notamment comprenant des fibres de verre ou de carbone imprégnées d’une résine, notamment une résine thermoplastique.
4. Compartiment (12) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la cheminée (71) s'étend au contact d’une paroi latérale (28) du compartiment (12).
5. Compartiment (12) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la cheminée (71) s’étend sur une partie de sa hauteur sur le côté extérieur (73) de cette paroi latérale (28) et sur une autre partie de sa hauteur sur le côté intérieur (72) de cette paroi latérale.
6. Compartiment (12) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la cheminée (71) est sensiblement perpendiculaire ou légèrement en oblique aux plans parallèles.
7. Compartiment (12) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l'échangeur thermique (60) comprend deux éléments de connexion fluidique, notamment sous forme de manchons ou de tubulures, dont un élément de connexion fluidique d’entrée (62) du fluide caloporteur dans le canal de circulation (50) et un élément de connexion fluidique de sortie (63) du fluide caloporteur du canal de circulation (50), ces éléments se raccordant chacun à un conduit de la cheminée, notamment avec interposition de joints d’étanchéité.
8. Compartiment (12) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le compartiment (12) comporte un couvercle de fond (89), notamment en métal ou à base de matière plastique, agencé pour fermer le ou les canaux de circulation (50) sur la paroi de fond (26), paroi de fond notamment en matériau composite.
Compartiment (12) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’échangeur thermique (60) comporte une plaque dans laquelle peut circuler un fluide caloporteur. . Ensemble de stockage d’énergie électrique pour véhicule automobile, cet ensemble comportant :
- une pluralité de modules de batterie (14),
- un boîtier comportant un compartiment selon l’une des revendications précédentes, et recevant ces modules de batterie, ce compartiment étant agencé pour recevoir des modules de batterie sur au moins deux niveaux distincts, l’un des niveaux correspondant sensiblement au plan dans lequel s’étend le ou les canaux de distribution (50), et l’autre niveau correspondant sensiblement au plan dans lequel s’étend l’échangeur thermique (60), notamment sous forme de plaque, auquel se raccorde la cheminée (71).
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