WO2022042986A1 - Compartiment pour un equipement susceptible de degager de la chaleur - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un compartiment (2) pour un équipement (9) susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment pour un dispositif de stockage d'énergie électrique, ce compartiment comportant un refroidisseur à plaque (4) comprenant au moins un canal (5) pour l'écoulement d'un fluide de refroidissement, ce canal présentant un orifice de communication de fluide, ce compartiment comprenant en outre un couvercle inférieur (11) et un couvercle supérieur (12) ainsi qu'un cadre structurel sur lequel sont assemblés les couvercles inférieur et supérieur, ce cadre structurel étant notamment réalisé en métal, le refroidisseur à plaque étant disposé dans un espace intérieur défini par les couvercles inférieur et supérieur et le cadre structurel (15), ce cadre structurel comprenant en outre un canal de jonction (17) communiquant à une extrémité avec le canal du refroidisseur à plaque et à une autre extrémité avec un connecteur (30) agencé pour coopérer avec une conduite extérieure pour l'écoulement de fluide de refroidissement.
Description
DESCRIPTION
TITRE DE L’INVENTION : COMPARTIMENT POUR UN EQUIPEMENT SUSCEPTIBLE DE DEGAGER DE LA
CHALEUR
[1] La présente invention concerne un compartiment pour un équipement susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment pour un dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile.
[2] Les demandes de brevet US2017176108 et WO 2013056938 décrivent des échangeurs de chaleur pour refroidir des cellules de batterie. Par ailleurs la demande de brevet 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.
[3] D’une manière générale, de nos jours, les plaques de refroidissement sont assemblées avec le boitier à batterie par des vis par exemple.
[4] La présente invention vise notamment à améliorer un tel compartiment pour recevoir des cellules de batterie.
[5] La présente invention a ainsi pour objet un compartiment pour un équipement susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment pour un dispositif de stockage d'énergie électrique, ce compartiment comportant un refroidisseur à plaque comprenant au moins un canal pour l’écoulement d’un fluide de refroidissement, ce canal présentant un orifice de communication de fluide, ce compartiment comprenant en outre un couvercle inférieur et un couvercle supérieur ainsi qu’un cadre structurel sur lequel sont assemblés les couvercles inférieur et supérieur, ce cadre structurel étant notamment réalisé en métal, le refroidisseur à plaque étant disposé dans un espace intérieur défini par les couvercles inférieur et supérieur et le cadre structurel, ce cadre structurel comprenant en outre un canal de jonction communiquant à une extrémité avec le canal du refroidisseur à plaque et à une autre extrémité avec un connecteur
agencé pour coopérer avec une conduite extérieure pour l’écoulement de fluide de refroidissement.
[6] Grâce à l’invention, il est possible de réduire l’encombrement en hauteur du compartiment, notamment du fait d’un nombre optimisé de pièces nécessaires et de l’assemblage direct du refroidisseur à plaque avec le canal de jonction dans le cadre structurel. La hauteur est la direction perpendiculaire au plan principal du refroidisseur à plaque.
[7] De même le poids global peut être réduit.
[8] L’invention permet également une fonction de résistance mécanique améliorée, comme le ou les canaux de jonction sont formés sur une pièce structurelle qu’est le cadre structurel.
[9] De plus l’invention permet de renforcer l’étanchéité contre une éventuelle fuite de fluide de refroidissement en ce que l’invention permet d’éviter l’utilisation d’une multitude de conduites de raccordement. Ici la connexion ente le refroidisseur à plaque et le canal de jonction peut se faire sans pièce intermédiaire.
[10] Selon l’un des aspects de l’invention, le cadre structurel comporte quatre barreaux disposés comme les quatre côtés d’un rectangle.
[11] Selon l’un des aspects de l’invention, les quatre barreaux sont tous réalisés en métal, notamment en aluminium.
[12] Selon l’un des aspects de l’invention, le cadre peut être réalisé par fonderie ou peut être réalisé à partir de profilés.
[13] Selon l’un des aspects de l’invention, les barreaux du cadre structurel peuvent être formés par des pièces distinctes et assemblées entre elle.
[14] Selon l’un des aspects de l’invention, le canal de jonction du cadre structurel est formé au moins partiellement par usinage.
[15] Selon l’un des aspects de l’invention, le canal de jonction est formé sur une seule pièce monobloc.
[16] Ceci permet d’assurer une bonne étanchéité.
[17] Selon l’un des aspects de l’invention, l’orifice de communication du refroidisseur à plaque comporte une tubulure agencée pour s’insérer dans le canal de jonction du cadre structurel.
[18] Selon l’un des aspects de l’invention, cette tubulure s’étend perpendiculairement à un plan général du refroidisseur à plaque.
[19] Selon l’un des aspects de l’invention, le compartiment comporte un joint d’étanchéité placé ente le refroidisseur à plaque et le cadre structurel pour rendre étanche la connexion de fluide entre ce refroidisseur et le cadre structurel.
[20] Selon l’un des aspects de l’invention, ce joint est placé dans une gorge formée sur le cadre structurel.
[21] Selon l’un des aspects de l’invention, ce joint entoure la tubulure du refroidisseur à plaque.
[22] Selon l’un des aspects de l’invention, le refroidisseur à plaque comporte deux plaques assemblées entre elle et définissant le ou les canaux de circulation de fluide de refroidissement.
[23] Selon l’un des aspects de l’invention, les plaques sont en métal, notamment en aluminium.
[24] Selon l’un des aspects de l’invention, l’une des plaques présente une face plane qui forme une interface thermique avec le composant à refroidir, notamment avec des cellules de batterie.
[25] Selon l’un des aspects de l’invention, le refroidisseur à plaque comporte une ou plusieurs extensions s’étendant dans un plan parallèle aux plaques qui frome le refroidisseur.
[26] Selon l’un des aspects de l’invention, le ou les orifices de communication du refroidisseur à plaque qui communiquent avec le ou les canaux de jonction du cadre structurel sont formé sur ce ou ces extensions.
[27] Selon l’un des aspects de l’invention, ce ou ces extensions s’étendent contre une face inférieure du cadre.
[28] Selon l’un des aspects de l’invention, le ou les canaux du refroidisseur à plaque passent dans ces extensions.
[29] Selon l’un des aspects de l’invention, le refroidisseur à plaque comporte deux extensions et, sur chaque, extension, deux orifices de communication.
[30] Selon l’un des aspects de l’invention, le refroidisseur à plaque définit deux boucles de circulation de fluide, chacune occupant sensiblement une moitié du refroidisseur à plaque.
[31] Selon l’un des aspects de l’invention, les orifices de communication sur l’une des extensions du refroidisseur à plaque sont associés à l’une des boucles de fluide de refroidissement.
[32] Selon l’un des aspects de l’invention, les couvercles inférieur et supérieur comporte une matière plastique composite, notamment chargée avec des fibres.
[33] Selon l’un des aspects de l’invention, le connecteur qui est destiné à être relié au canal de jonction du cadre structurel est de type Quick Connect.
[34] Selon l’un des aspects de l’invention, le compartiment comporte quatre tels connecteurs, rangés deux par deux.
[35] Selon l’un des aspects de l’invention, un joint d’étanchéité est prévu entre le connecteur et le cadre structurel.
[36] Selon l’un des aspects de l’invention, un joint d’étanchéité est prévu entre le cade structurel et le couvercle supérieur, ce joint étant notamment de forme annulaire faisant le tour du cadre.
[37] Selon l’un des aspects de l’invention, le refroidisseur à plaque comporte des zones bombées correspondant à la présence de canaux en son sein, et le couvercle inférieur présente une forme qui épouse localement ces zones bombées du refroidisseur à plaque.
[38] Selon l’un des aspects de l’invention, le cadre structurel est assemblé à des bordures des couvercles inférieur et supérieur.
[39] L’invention concerne encore un dispositif de stockage d’énergie électrique comportant une pluralité de cellules de batterie notamment disposées suivant une rangée, et un compartiment tel décrit pus haut, les cellules étant placées dans ce compartiment en interaction thermique avec le refroidisseur à plaque.
[40] D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
[41] [Fig.1 ] est une vue schématique d’un dispositif de stockage d’énergie électrique selon un exemple de réalisation de l’invention,
[42] [Fig.2] représente une coupe du compartiment de la [Fig.1 ],
[43] [Fig.3] est une vue d’une plaque du refroidisseur de la figure [Fig.1 ],
[44] [Fig.4] est une vue d’une autre plaque du refroidisseur de la figure [Fig.1 ].
[45] On a représenté sur les figures 1 à 4 un module 1 de stockage d’énergie électrique comportant une pluralité de cellules de batterie 9 et un compartiment 2.
[46] Ce compartiment 2 sert à refroidir les cellules de batterie 9.
[47] Ce compartiment 2 comporte un refroidisseur à plaque 4 comprenant des canaux 5 pour l’écoulement d’un fluide de refroidissement.
[48] Chaque canal 5, agencé en boucle de circulation de fluide, comporte une entrée formée par un orifice de communication 6 d’entrée de fluide, et une sortie formée par un autre orifice de communication 6 de sortie de fluide.
[49] Ce compartiment 2 comprend en outre un couvercle inférieur 11 et un couvercle supérieur 12 ainsi qu’un cadre structurel 15 sur lequel sont assemblés les couvercles inférieur 11 et supérieur 12.
[50] Ce cadre structurel 15 est réalisé en métal.
[51 ] Le refroidisseur à plaque 4 est disposé dans un espace intérieur 16 défini par les couvercles inférieur 11 et supérieur 12 et le cadre structurel 15.
[52] Ce cadre structurel 15 comprend en outre un canal de jonction 17 communiquant à une extrémité avec le canal 5 du refroidisseur à plaque 4 et à une autre extrémité avec un connecteur 30 agencé pour coopérer avec une conduite extérieure, non représentée, pour l’écoulement de fluide de refroidissement.
[53] Le cadre structurel 15 comporte quatre barreaux 20 disposés comme les quatre côtés d’un rectangle.
[54] Les quatre barreaux sont tous réalisés en métal, notamment en aluminium.
[55] Le cadre 15 peut être réalisé par fonderie ou peut être réalisé à partir de profilés.
[56] Les barreaux 20 du cadre structurel peuvent être formés par des pièces distinctes et assemblées entre elle.
[57] Chaque canal de jonction 17 du cadre structurel est formé au moins partiellement par usinage.
[58] Le canal de jonction 17 est formé sur une seule pièce monobloc.
[59] Ceci permet d’assurer une bonne étanchéité.
[60] Chaque orifice de communication 6 du refroidisseur à plaque 4 comporte une tubulure 21 agencée pour s’insérer dans le canal de jonction 17 du cadre structurel 15.
[61] Cette tubulure 21 s’étend perpendiculairement à un plan général P du refroidisseur à plaque.
[62] Le compartiment 2 comporte un joint d’étanchéité 22 placé ente le refroidisseur à plaque 4 et le cadre structurel 15 pour rendre étanche la connexion de fluide entre ce refroidisseur et le cadre structurel 15.
[63] Ce joint 22 est placé dans une gorge 23 formée sur le cadre structurel 15.
[64] Ce joint 22 entoure la tubulure 21 du refroidisseur à plaque 4.
[65] Le refroidisseur à plaque 4 comporte deux plaques 27 et 28 assemblées entre elle et définissant les canaux 5 de circulation de fluide de refroidissement.
[66] Les plaques sont en métal, notamment en aluminium.
[67] L’une des plaques 28 présente une face plane 29 qui forme une interface thermique avec les cellules de batterie 9.
[68] Le refroidisseur à plaque 4 comporte deux extensions 32 s’étendant dans un plan parallèle P aux plaques 27 et 28 qui frome le refroidisseur 4.
[69] Les orifices de communication 6 du refroidisseur à plaque qui communiquent avec les canaux de jonction 17 du cadre structurel sont formé sur ces extensions 32.
[70] Ces extensions 32 s’étendent contre une face inférieure du cadre 15.
[71 ] Les canaux 5 du refroidisseur à plaque passent dans ces extensions 32.
[72] Le refroidisseur à plaque 4 comporte deux extensions et, sur chaque, extension, deux orifices de communication 6.
[73] Le refroidisseur à plaque 4 définit deux boucles 37 et 38 de circulation de fluide, chacune occupant sensiblement une moitié du refroidisseur à plaque 4.
[74] Les orifices de communication 6 sur l’une des extensions du refroidisseur à plaque sont associés à l’une des boucles 37 et 38 de fluide de refroidissement.
[75] Les couvercles inférieur et supérieur comporte 11 et 12 sont réalisés dans une matière plastique composite, notamment chargée avec des fibres.
[76] Le connecteur 30 qui est destiné à être relié au canal de jonction 17 du cadre structurel 15 est de type Quick Connect.
[77] Le compartiment 2 comporte quatre tels connecteurs 30, rangés deux par deux.
[78] Un joint d’étanchéité 40 est prévu entre le connecteur 30 et le cadre structurel 15.
[79] Un autre joint d’étanchéité 41 est prévu entre le cade structurel 15 et le couvercle supérieur 12, ce joint étant de forme annulaire faisant le tour du cadre.
[80] Un autre joint d’étanchéité 42 est prévu entre le cade structurel 15 et le couvercle inférieur 11 , ce joint étant de forme annulaire faisant le tour du cadre 15.
[81 ] Le refroidisseur à plaque 4 comporte des zones bombées 44 correspondant à la présence de canaux en son sein, et le couvercle inférieur 11 présente des formes 45 qui épousent localement ces zones bombées 44 du refroidisseur à plaque.
[82] Le cadre structurel 15 est assemblé à des bordures 47 des couvercles inférieur et supérieur. |
Claims
[Revendication 1] Compartiment (2) pour un équipement (9) susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment pour un dispositif de stockage d'énergie électrique, ce compartiment comportant un refroidisseur à plaque (4) comprenant au moins un canal (5) pour l’écoulement d’un fluide de refroidissement, ce canal présentant un orifice de communication de fluide, ce compartiment comprenant en outre un couvercle inférieur (11 ) et un couvercle supérieur (12) ainsi qu’un cadre structurel sur lequel sont assemblés les couvercles inférieur et supérieur, ce cadre structurel étant notamment réalisé en métal, le refroidisseur à plaque étant disposé dans un espace intérieur défini par les couvercles inférieur et supérieur et le cadre structurel (15), ce cadre structurel comprenant en outre un canal de jonction (17) communiquant à une extrémité avec le canal du refroidisseur à plaque et à une autre extrémité avec un connecteur (30) agencé pour coopérer avec une conduite extérieure pour l’écoulement de fluide de refroidissement.
[Revendication 2] Compartiment selon la revendication précédente, dans lequel le cadre structurel comporte quatre barreaux (20) disposés comme les quatre côtés d’un rectangle.
[Revendication 3] Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le canal de jonction (17) est formé sur une seule pièce monobloc.
[Revendication 4] Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’orifice de communication du refroidisseur à plaque comporte une tubulure (21 ) agencée pour s’insérer dans le canal de jonction du cadre structurel.
[Revendication 5] Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le compartiment comporte un joint d’étanchéité (22) placé ente le refroidisseur à plaque et le cadre structurel pour rendre étanche la connexion de fluide entre ce refroidisseur et le cadre structurel.
[Revendication 6] Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le refroidisseur à plaque (4) comporte deux plaques
(27, 28) assemblées entre elle et définissant le ou les canaux de circulation de fluide de refroidissement.
[Revendication 7] Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le refroidisseur à plaque comporte une ou plusieurs extensions (32) s’étendant dans un plan parallèle aux plaques qui frome le refroidisseur, et notamment le ou les orifices de communication du refroidisseur à plaque qui communiquent avec le ou les canaux de jonction du cadre structurel sont formé sur ce ou ces extensions.
[Revendication 8] Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le refroidisseur à plaque comporte des zones bombées (44) correspondant à la présence de canaux en son sein, et le couvercle inférieur présente une forme qui épouse localement ces zones bombées du refroidisseur à plaque.
[Revendication 9] Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le cadre structurel est assemblé à des bordures des couvercles inférieur et supérieur.
[Revendication 10] Dispositif de stockage d’énergie électrique comportant une pluralité de cellules de batterie notamment disposées suivant une rangée, et un compartiment selon l’une des revendications précédentes, les cellules étant placées dans ce compartiment en interaction thermique avec le refroidisseur à plaque.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 21749848 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 21749848 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |