WO2022214569A1 - Systeme de gestion thermique pour un module de systeme electronique - Google Patents

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WO2022214569A1
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thermal
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Jeremy Blandin
Kamel Azzouz
Cedric De Vaulx
Yolanda Bravo
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Valeo Systemes Thermiques
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Definitions

  • the present invention relates to the field of thermal management systems for electronic systems and electrical and/or electronic elements equipping such an electronic system.
  • the electrical and/or electronic elements of an electronic system likely to be affected by the present invention may just as well consist of components of computer servers as of components of electrical energy storage systems, in particular batteries, for motor vehicles.
  • Some motor vehicles such as electric or hybrid vehicles, include one or more batteries for powering an electric drive motor.
  • the electric battery generally comprises a plurality of electric modules arranged side by side and electrically connected. Each electrical module comprises a plurality of electrical energy accumulators. Each electrical energy accumulator is intended for the reversible storage of electrical energy in an electrochemical form.
  • the battery of a motor vehicle operates optimally when it has a temperature comprised within a range of optimal values. When the battery temperature is below a minimum threshold value of this range of values, especially in winter, the internal resistance of the battery increases sharply and the capacity of the battery to provide optimal performance decreases.
  • the battery has a temperature above a maximum threshold value of the range of optimal values, for example following a request from the battery for the operation of the engine of the vehicle or following a recharging of the battery, this affects the thermodynamic state of the battery by varying its open circuit potential, which can then decrease the performance and/or the state of charge of the battery.
  • battery temperature variations greatly contribute to accelerated battery aging. The battery temperature must therefore be controlled to remain within the optimum temperature range specific to this battery and thus provide adequate performance while avoiding premature aging.
  • hybrid or electric motor vehicles can be provided with thermal management systems to heat or cool the electrical energy accumulators of the battery.
  • a thermal management system is in particular capable of taking into account the mode of operation of the battery and the surrounding conditions and of adapting the thermal response according to these data taken into account.
  • a thermal management system can be associated with an electronic system to heat or cool the electrical and/or electronic elements forming this electronic system.
  • the heating means associated with the accumulators are conventionally provided to preheat these accumulators and therefore the battery, before the vehicle is put into operation, and the cooling means are used to reduce the risks of overheating of the accumulators, and therefore of the battery during driving or charging, in particular by ensuring that the temperature of the battery does not exceed the threshold value.
  • the present invention therefore aims to adapt the thermal management system of the electrical and/or electronic elements to take into consideration this context, by proposing a new type of electronic system module, for example an electric battery module of a motor vehicle, in which a heating element is configured to increase the temperature of the electric and/or electronic element very quickly , for example i°C per second, to facilitate the process of charging this electrical and/or electronic element while limiting its degradation.
  • a new type of electronic system module for example an electric battery module of a motor vehicle, in which a heating element is configured to increase the temperature of the electric and/or electronic element very quickly , for example i°C per second, to facilitate the process of charging this electrical and/or electronic element while limiting its degradation.
  • the present invention thus proposes a thermal management system for an electronic system module comprising at least one electrical and/or electronic element comprising a protective member forming a sealed envelope, said management system comprising at least one heating element capable of being arranged against an outer surface of the protection member and configured to heat the electric and/or electronic element, and at least one cooling element able to be arranged against the outer surface of the protection member and configured to cool the electrical and/or electronic element, the part of the heating elements intended to be in contact with the protective member defining a heating surface and the part of the cooling elements intended to be in contact with the protective member defining a cooling surface.
  • the heating and cooling elements are configured such that the thermal conductance of the heating surface has a higher value than that of the thermal conductance of the cooling surface.
  • the thermal conductance of a surface associated with such and such a thermal regulation element namely a heating element or a cooling element, consists of a value representative of the ability of this thermal regulation element to exchange calories with the heart electrochemical through the protective device.
  • the heating surface considered to calculate the thermal conductance according to the invention can be a continuous surface against which a heating element is in contact or else the sum of several surfaces against which several heating elements are respectively in contact.
  • the cooling surface can be a continuous surface or the sum of several surfaces against which several cooling elements are respectively in contact.
  • Configuring the thermal management system, and therefore the associated electronic system module, so that the thermal conductance of the heating surface has a higher value than that of the thermal conductance of the cooling surface makes it possible to respond more quickly to the need for a temperature rise of the electronic system module, for a preheating action when starting the vehicle for example, but above all for a preheating action prior to a rapid electrical recharging operation of the electronic system module, in particular when the latter consists of a module of an electrical energy storage system.
  • the inventors were able to identify an interest in preheating the battery in this way so that the electric recharge is more efficient and therefore carried out fully more quickly and it was in this context chosen to favor the action of the heating elements to achieve rapid temperature rises , i°C per second by way of example, rather than the action of the cooling elements which can be smoothed over time during the operation of the vehicle equipped with the electronic system module.
  • the thermal conductance is calculated in particular by considering the extent of the corresponding heating or cooling surface, the thickness of the wall at the level of this heating surface and the thermal conductivity of the material making up this wall.
  • the arrangement of the thermal regulation elements is then defined according to the type of wall on which these elements are placed, the surface area of these walls as well as the rate of coverage of these by such and such a thermal regulation element.
  • a ratio between the thermal conductance of the cooling surface and the thermal conductance of the heating surface is between 1 to 2 and 1 to 10.
  • the thermal conductance of the heating surface has a value at least equal to twice the value of the thermal conductance of the cooling surface, which aims to ensure that a sufficiently large surface of the organ protection is available for the heating elements, so as to allow rapid temperature rises. Furthermore, the thermal conductance of the heating surface has a value equal to a maximum of ten times the value of the thermal conductance of the cooling surface, which aims to ensure that a sufficient surface is nevertheless available for the elements of cooling to provide cooling for electronic system modules during operation. According to one embodiment, the heating surface is larger than the cooling surface.
  • the heating surface of the heating element is greater than or equal to 50% of the area of the external surface of the protection member on which the heating element is arranged.
  • These characteristics relating to the thermal conductances and to the areas of the heating surfaces can be implemented whatever the positioning of the thermal regulation elements and in particular whatever the wall of the protection member against which these regulation elements rest. thermal.
  • the heating element extends in a main plane of extension against a wall of the protection member and the cooling element extends in a general plane of extension against another wall of the protective member, the main extension plane being substantially secant, preferably perpendicular, to the general extension plane. It should be understood here, as well as in all that follows, by “secant” that the main plane of extension is not parallel and not coincident with the general plane of extension.
  • the invention also relates to an electronic system module comprising at least one thermal management system in accordance with what has just been presented.
  • the module comprises a plurality of heating elements arranged against the external face of a wall of the protection member and a plurality of cooling elements arranged against the external face of the same wall of the protection member, the heating elements being alternated with the cooling elements.
  • thermal regulation elements are arranged against the same wall of the protective member, with the thermal regulation elements which are arranged one after the other in a longitudinal direction.
  • each cooling element is framed on the outer face of this wall of the protection member by two heating elements.
  • each heating element may be at least partly contiguous with at least one cooling element.
  • the number of heating elements is greater than the number of cooling elements.
  • heating elements are disposed at each end of the arrangement of thermal control elements along the longitudinal direction.
  • the heating elements are at least three in number, with lateral heating elements arranged at each end of the arrangement of the thermal regulation elements along the longitudinal direction and a central heating element disposed in the center of this arrangement along the longitudinal direction.
  • the heating elements and/or the cooling elements each have the shape of a strip, which extends over two secant walls of the protection member.
  • a part of the heating elements, respectively a part of the cooling elements can thus extend in a main plane of extension and another part of the heating elements, respectively another part of the cooling elements, can extend in a general extension plane, the main extension plane being secant to the general extension plane.
  • the protective member has the shape of a rectangular parallelepiped formed of a front wall connected to a rear wall by a lower wall, an upper wall and two side walls, and in which at least one heating element and at least one cooling element are arranged on the same outer face of one of the walls.
  • the protective member has the shape of a rectangular parallelepiped formed of a front wall connected to a rear wall by a lower wall, an upper wall and two side walls, and in which at least one element of heater is arranged on an outer face of one of the walls and at least one cooling element is arranged on an outer face of another of the walls.
  • the protective member has the shape of a cylinder formed by two end walls connected by a radial wall and in which at least one heating element is arranged against the external face of the radial wall and at least one cooling element is arranged on the outer face of one of the end walls.
  • the main extension plane in which the heating element extends to be in contact against a wall of the protection member, is perpendicular to an axis of stacking of different layers constituting a heart of the electric and/or electronic element housed within the protection member, and for example an electrochemical heart within an accumulator forming part of an electric battery module.
  • the fluid may in particular consist of cooling liquid, for example glycol water, or refrigerant fluid, for example 1234YF or 134A.
  • heating fluid is meant a fluid intended to heat, which can consist of a cooling liquid brought to a temperature higher than the temperature at a time T of the element to be thermally regulated.
  • the invention also relates to an electronic system, and in particular an electric battery for a motor vehicle, comprising at least one module as presented previously.
  • the invention further relates to a vehicle, in particular a motor vehicle, comprising an electric battery having at least one of the preceding characteristics.
  • Figure i is a schematic representation of an electronic system, here an electric vehicle battery comprising a plurality of electrical and / or electronic elements according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of a first embodiment of an electrical and / or electronic element capable of equipping the electrical module of Figure 1;
  • Figure 3 is a schematic representation of the thermal regulation system of the electric and/or electronic element of Figure 2 according to a first embodiment;
  • FIG. 4 is a schematic representation of the thermal regulation system of the electric and/or electronic element of Figure 2 according to a second embodiment
  • FIG. 5 is a schematic representation of the thermal control system of the electrical and / or electronic element of Figure 2 according to a third embodiment
  • Figure 6 is a schematic representation of the thermal regulation system of the electrical and / or electronic element of Figure 2 according to a fourth embodiment
  • Figure 7 is a schematic representation of a second embodiment of an electrical and/or electronic element capable of equipping the electronic system of figure 1 and of a corresponding thermal regulation system according to a fifth mode of achievement.
  • the invention relates in particular to a particular electronic system module in that it comprises at least one electric and/or electronic element and a system for thermal regulation of this electric and/or electronic element, the thermal regulation system comprising an element heating element and a cooling element arranged against an external surface of the electric and/or electronic element, and in particular in that the heating surface associated with the heating element(s) has a thermal conductance greater than the thermal conductance of the surface associated with the cooling element(s).
  • an electronic system module will be more particularly described for an electronic system in the form of a motor vehicle battery, with electrical and/or electronic elements in the form of electrical energy accumulators. But it should be noted that the following description can be understood with electronic systems of another kind, such as computer servers for example.
  • an electric battery 1 comprising a plurality of these electrical modules 3 each comprising a plurality of electrical energy accumulators 5 and a system of thermal regulation of the electrical energy accumulators 5 arranged against an outer surface of each electrical energy accumulator 5 as can be seen in detail in FIGS. 3 to 7.
  • the electric battery 1 can be used in any vehicle by example a motor vehicle, a motorized electric road vehicle with two or three wheels, an electric velocipede, or an electric scooter.
  • the electrical energy storage module 3 comprises a casing 91 whose partitions 93, 95, 97 form a housing for the plurality of electrical energy accumulators 5 and the thermal management system.
  • the box 91 here has a parallelepipedic shape with six partitions 93, 95, 97 among which one can distinguish a bottom partition 93, side partitions 95 and a closing partition 97.
  • the electrical energy accumulators 5 are arranged against the bottom partition 93 of the box 91.
  • the bottom wall is equipped with at least one element for positioning the electrical energy accumulators 5 so to easily arrange them relative to each other within the housing 91.
  • each electrical energy accumulator 5 comprises at least one positive electrode 13, at least one negative electrode 15 and at least one separator 17 which is inserted between the two electrodes 13, 15.
  • the separator 17 can be impregnated with a solution containing at least one electrolyte.
  • the positive electrode 13, the separator 17 and the negative electrode 15 are stacked along a stacking axis E forming an electrochemical core 19 capable of storing and supplying electrical energy through an electrochemical reaction.
  • the electrochemical core 19 is placed in a sealed manner in a protection member 21.
  • the internal surface of the protection member 21 envelops the electrochemical core 19 to protect it from air and humidity.
  • a positive terminal 23 and a negative terminal 25 of the electric energy accumulator 5, visible in FIG. 2, are arranged so as to be in contact, each, with one of the electrodes 13,15 and are accessible from the outside of the protective member 21.
  • an outer portion of the positive terminal 23 and an outer portion of the negative terminal 25 emerge from an outer surface of the protective member 21, the outer surface being opposite to the inner surface of the protective member 21.
  • the positive terminal 23 and the negative terminal 25 can be connected to an electrical power supply network within the electric battery 1 of the vehicle.
  • the thermal management system comprises at least one heating element 7 and at least one cooling element 9, each being placed against the outer surface of the protection member 21.
  • the heating element(s) can be arranged on the same wall of the protective member as the cooling element(s), or else on separate walls.
  • the distribution of the heating elements and of the cooling elements against the protective member is defined according to a thermal conductance which makes it possible to illustrate the power of the heat exchange likely to be implemented. by these thermal regulation elements with the electronic storage core.
  • the aim is in particular for the thermal conductance of the heating surface to be greater than the thermal conductance of the cooling surface, so as to be able to meet specific needs for thermal regulation of the accumulators, and more particularly to allow rapid heating at high intensity prior to a battery charging operation.
  • the thermal conductance is defined by the following equation: the surface, the thickness and the thermal conductivity to be considered here being those associated with the wall against which is placed the type of thermal regulation element whose thermal conductance is to be calculated.
  • the thermal conductance of the heating surface is calculated by considering the area of the wall against which the heating element heater is arranged, and more particularly the area of the portion of this wall directly in contact with the heating element, the thickness of this wall, and the thermal conductivity of the material forming this wall.
  • the thermal conductance of the cooling surface is calculated by considering the area of the wall against which the cooling element is arranged, and more particularly the area of the portion of this wall directly in contact with the element. cooling, the thickness of this wall, and the thermal conductivity of the material forming this wall.
  • the associated thermal conductance is calculated by summing the thermal conductance values of the heating surface, respectively each cooling element, on one or more portions of the same wall.
  • the thickness of the walls of the protection member forming an accumulator is substantially the same over the entire extent of this protection member and therefore that the thickness value intervenes little or not for obtaining a difference between the thermal conductance of the heating surface and the thermal conductance of the cooling surface.
  • the type of material chosen to form the protective member is conventionally the same whatever the wall of the protective member considered and does not intervene or little to obtain a difference between the thermal conductance of the heating surface and the thermal conductance of the cooling surface.
  • the thermal conductivity of a wall can vary over the extent of the accumulator depending on the orientation of the wall with respect to the stacking direction of the layers forming the electronic core, and the surface area contact between the thermal regulation elements and the wall can also vary depending on the dimensioning of these thermal regulation elements.
  • the difference between the thermal conductance of the heating surface and the thermal conductance of the cooling surface is thus essentially ensured by the configuration of the accumulator and the thermal conductivity of each of the walls constituting the protective member of this accumulator, by the positioning of the thermal regulation elements opposite such and such a wall of the protection member and by the dimensioning of these thermal regulation elements against these walls.
  • the ratio between the thermal conductance of the cooling surface and the thermal conductance of the heating surface is between i for 2 and i for 10.
  • the thermal conductance of the heating surface is strictly greater than the thermal conductance of the cooling surface, this thermal conductance of the heating surface having a value at least equal twice the value of the thermal conductance of the cooling surface.
  • the positive electrode 13, the negative electrode 15, the separator 17, the negative terminal 23 and the positive terminal 25 inside the protection 21 each have the shape of a sheet developing in a plane perpendicular to the stacking axis E.
  • the positive electrode 13, the negative electrode 15, the separator 17, the negative terminal 23 and the positive terminal 25 are therefore substantially flat.
  • the protective member 21 has in this first embodiment a rectangular parallelepiped shape.
  • the protective member 21 is thus formed of a front wall 31 and a rear wall 33 opposite the front wall 31, each of these walls being delimited by two longitudinal edges and two side edges connecting the ends of the longitudinal edges together.
  • the front wall 31 and the rear wall 33 are substantially planar, the front wall 31 being substantially parallel to the rear wall 33. More particularly, the front wall 31 and the rear wall 33 are substantially perpendicular to the stacking axis E. In this context, it is understood that the front wall 31 and the rear wall 33 are substantially parallel to the electrode 13, the electrode 15 and the separator.
  • the longitudinal edges of the front wall 31 are connected to the longitudinal edges of the rear wall 33 by a top wall 35 and a bottom wall 37 opposite the wall to the top wall.
  • the upper wall 35 is substantially parallel to the lower wall 37.
  • the outer face of the upper wall 35 carries the outer negative terminal portion 23 and the outer portion of the positive terminal 25.
  • the side edges of the front wall 31 are connected to the side edges of the rear wall 33 by side walls 39.
  • the side walls 39 are opposite and parallel to each other. In order to make the different layers forming the electrochemical core 19 visible, one of these side walls 39 has here been made transparent.
  • the front wall 31 and the rear wall 33 each have an area greater than the area of each of the other walls 35, 37, 39 of the protection member 21.
  • the side walls 39 each have an area smaller than each of the areas of the other walls 31, 33, 35, 37 of the protective member 21.
  • the outer faces of the walls 31, 33, 35, 37, 39 of the protective member 21 form the outer surface of the protective member 21.
  • the internal faces of the walls 31, 33, 35, 37, 39 of the protective member 21 form the internal surface of the protective member 21.
  • the thermal conductivity of each wall defining the protection member 21, and therefore the capacity to exchange calories between the electrochemical core 19 and a thermal regulation element through this wall differs according to the considered wall and its orientation.
  • the thermal conductivity associated with a main wall of the electrical energy accumulator 5, namely the front wall 31 or the rear wall 33 is approximately 1 W/(mK) along an axis parallel to the stacking axis E, that is to say along an axis perpendicular to these main front 31 and rear 33 walls.
  • the thermal management strategy must take into account, in addition to the area over which the thermal regulation elements extend, the physical properties of the electrical energy accumulator 5 and more particularly the thermal conductivity of the walls forming the protection member of this accumulator which is dependent dante of the direction considered.
  • the double observation according to which the heat/cold exchange zones via such and such a wall of the protection member may have different surface areas and present different heat exchange efficiencies, is taken into account to ultimately arrive at the thermal conductance ratio mentioned above, with a thermal conductance associated with the heating elements greater than the thermal conductance associated with the cooling elements.
  • a first thermal management strategy is illustrated in a first embodiment represented in FIG. 3.
  • the thermal management system comprises two heating elements 7 and a cooling element 9, each being placed against the external surface of the protection 21, being arranged on different walls of the protection member. More specifically and as illustrated in Figure 3, a first heating element 7 is in contact with the outer face of the front wall 31 and a second heating element 7 is in contact with the outer face of the rear wall 33.
  • the heating elements 7 are thus arranged on the surfaces with the largest surface area, perpendicular to the direction of stacking of the layers of the electrical energy accumulator.
  • Each heating element 7 comprises a heating body, and means of connection to a power source not shown here.
  • the heating body, and therefore each heating element 7, is configured to supply calories to the electrical energy accumulator 5.
  • connection means may consist of a fluidic connection to a fluid circuit of a thermal installation or else consist into a connection to an electrical network.
  • each heating element 7 is the portion of this heating element capable of being in contact with the outer surface of the protection member, whether it be the front wall 31 or the rear wall 33.
  • the heating surface which will serve as the basis for the calculation of the thermal conductance mentioned above, is defined as being the surface of the protective device in contact with the heating body of the heating element.
  • the heating surface is defined as the sum of the areas of contact between the heating body of these heating elements.
  • the thermal conductance is then calculated for this wall according to the extent of the heating surface.
  • the cooling element 9 is in contact with the outer face of the upper wall 35. As mentioned above, in this embodiment, the cooling element 9 is therefore arranged on a different wall from those on which are arranged the heating elements 7. As illustrated in Figure 3, the cooling element 9 can in this context be contiguous with the heating elements 7 which surround it.
  • the cooling element 9 comprises a cooling body, and means for connection to a coolant fluid supply source.
  • the cooling body then consists of a portion of the cooling element 9 which is in contact with the external face of the upper wall 35.
  • the cooling body of the cooling element 9 is configured to absorb the calories given off by the accumulator of electrical energy 5.
  • the cooling surface which will serve as the basis for the calculation of the thermal conductance mentioned above, is defined as being the surface of the protective device in contact with the body. cooling element cooling 9.
  • Each heating element 7 extends in a main plane of extension PP which is substantially perpendicular to the stacking axis E.
  • the cooling element 9 extends in a general plane of extension PG, the general plane of extension PG being secant to each of the main extension planes PP.
  • the general extension plane PG and each main extension plane PP are perpendicular.
  • the extent of the heating surfaces and the extent of the cooling surfaces are calculated to provide a thermal performance respectively of heating and cooling of the accumulator which is sufficient in relation to the needs of the vehicle, and to respect the distribution of the thermal conductances associated with the heating and cooling elements as previously mentioned. More particularly, the combined heating surfaces represent at least 60% of the area of the front wall 31 and the rear wall 33 combined, so as to ensure that the thermal conductance thus calculated is greater than the thermal conductance associated with the cooling elements. .
  • the cooling surface represents at least 20% of the area of the upper wall 35, in order to be able to ensure the temperature regulation function aimed at preventing overheating of the battery.
  • the degree of coverage of the side wall by the cooling element 9 increases proportionally.
  • the arrangement of the thermal regulation elements of this first embodiment is particularly suitable for accumulators of electrical energy used in an electric car battery whose driving is considered to be economical, or not sporty.
  • the need for battery cooling, in particular due to the limitation of the power required by the electric motor, is not significant and the ratio between the thermal conductance of the cooling surface and the thermal conductance of the heating surface can be close to 1 in 10.
  • the second embodiment illustrated in FIG. 4, illustrates a different thermal management strategy from what has been previously described, in particular due to the type of wall which is covered by thermal regulation elements.
  • the ratio between the thermal conductance of the cooling surface and that generated by the heating element or elements remains consistent with the object of the invention, namely a thermal conductance of the heating surface which is greater than the thermal conductance of the cooling surface.
  • the thermal management system comprises a plurality of heating elements 7 and a plurality of cooling elements 9, respectively arranged as above on the outer surface of the protection member 21.
  • the heating elements 7 and the cooling elements 9 are arranged on the same wall of the protective member 21, and more precisely here against the outer face of the front wall 31.
  • the heating surface is defined as the portion of the outer face of the front wall 31 which is in contact with the heating element 7, and the cooling surface as the portion of the outer face of the front wall 31 which is in contact with the cooling element 9.
  • any heating surface allows the supply of calories to the electrical energy accumulator 5 and any cooling surface allows the absorption of the calories released by the electrical energy accumulator 5.
  • Each heating element 7 extends vertically from the longitudinal edge of the front wall 31 to the other longitudinal edge of the front wall 31.
  • Each heating element 7 has the shape of a vertical strip.
  • Each cooling element 9 extends vertically from the longitudinal edge of the front wall 31 to the other longitudinal edge of the front wall 31.
  • Each cooling element 9 has the shape of a vertical strip.
  • Each cooling element 9 is interposed between two heating elements 7 along a longitudinal direction, perpendicular to the direction of extension of the cooling elements.
  • the thermal management system comprises three cooling elements, among which there is a cooling element central and two lateral cooling elements consequently defining three cooling zones on the outer face of the front wall 31. It should be noted that a different number of cooling elements could be implemented, without departing from the context of the invention, since in accordance with what has been mentioned above, each cooling element is arranged between two heating elements and the total surface area of the heating surfaces is greater than the total surface area of the cooling surfaces.
  • the total surface area of the heating surfaces represents at least 50% of the surface area of the face of the protective member 21 on which the elements thermal regulation are arranged alternately in accordance with this second embodiment.
  • thermal regulation elements arranged on the same face, here the external face of the front wall 31, are here contiguous to each other, with each edge of a cooling element 9 which touches the edge of one of the two elements of heating 7 neighbors of this cooling element. But without departing from the context of the invention, it would be possible to have thermal regulation elements arranged alternately in accordance with what has been described with an interval between two neighboring thermal regulation elements.
  • the outer face of the rear wall 33 in addition to the outer face of the front wall 31, the outer face of the rear wall 33 also carries heating elements 7 and cooling elements 9, which are arranged against this rear wall 33 alternately, in the same way as on the front wall 31.
  • the distribution of the thermal regulation elements on this rear wall is advantageously symmetrical to that of the thermal regulation elements on the front wall, and this distribution is in any case such that the total surface area of the heating surfaces on each of the front and rear walls represents at least 50% of the cumulative surface of these walls of the protection member 21 on which the thermal regulation elements are arranged alternately in accordance with this second mode of achievement.
  • FIG. 5 illustrates a third embodiment similar to the second embodiment as regards the alternation of heating elements and cooling elements but which provides additional elements to allow more efficient preheating compared to the second mode of achievement.
  • This third embodiment thus differs from the second embodiment in that an additional heating element 7 is arranged against the outer face of the upper wall 35.
  • the additional heating element 7 develops in the general plane of extension PG, perpendicular to the main extension plane PP as mentioned above. Therefore, a part of the heating elements 7 develops in one plane and another part of the heating elements 7 develops in another plane.
  • the heating surface associated with the additional heating element 7 represents at least 50% of the area of the outer face of the upper wall 35 against which the additional heating element 7 is arranged.
  • FIG. 6 illustrates a fourth embodiment similar to the second embodiment as regards the alternation of the heating elements 7 and the cooling elements 9 on the external face of the front wall 31, and which differs from this second embodiment in that the same alternation is formed on the outer face of the upper wall 35.
  • Each heating element 7 arranged on the upper wall 35 extends transversely from the longitudinal edge of the front wall 31 to the edge longitudinal of the rear wall 33.
  • Each heating element 7 arranged on the upper wall 35 has the shape of a transverse strip. More particularly, the transverse strip formed on the upper wall 35 by each heating element 7 extends in the continuity of a vertical strip formed by a heating element 7 arranged on the front wall 31. In a variant of this mode of embodiment, the vertical and transverse strips of heating elements 7 are formed in one piece.
  • Each cooling element 9 arranged on the upper wall 35 extends transversely from the longitudinal edge of the front wall 31 to the longitudinal edge of the rear wall 33.
  • Each cooling element 9 arranged on the upper wall 35 has the shape of a strip transverse. More particularly, the transverse strip formed on the upper wall 35 by each cooling element 9 extends in the continuity of a vertical strip formed by a cooling element 9 arranged on the front wall 31. In a variant of this mode of embodiment, the vertical and transverse strips of cooling elements are formed in one piece.
  • Each heating element 7 and each cooling element 9 placed on the upper wall 35 extend in the same plane, namely a general plane of extension PG which is substantially perpendicular to the main plane of extension PP.
  • these heating and cooling elements are arranged alternately on the upper wall 35, each cooling element 9 being interposed between two heating elements 7 also arranged on the upper wall 35.
  • each cooling element 9 arranged on the upper wall 35 is contiguous to two heating elements 7 arranged on this upper wall 35, it being noted that without departing from the context of the invention, these thermal regulation elements could be arranged alternately with an interval between two neighboring thermal regulation elements.
  • the total surface area of the heating surfaces of the heating elements 7 is at least equal to 50% of the surface area of the external face of the corresponding wall, being greater than the total area cooling surfaces of the cooling elements.
  • Figure 7 illustrates a fifth embodiment of the invention which differs in particular from the above by the shape of the protective member.
  • the protection member 21 here has the shape of a cylinder with a circular section, inside which is the electrochemical core 19.
  • the electrochemical core 19 comprises, as before, at least one positive electrode 13, one negative electrode 15 and one separator 17, which form different layers wound around a winding axis R. These different layers thus form several superimposed thicknesses radially, perpendicular to this winding axis, along a stacking axis.
  • the protection member 21 comprises two end walls 41 arranged perpendicular to this winding axis R and interconnected by a radial wall 43. This radial wall is thus perpendicular to the radial stacking axis.
  • the thermal conductivity of the electrical energy accumulator 5 is approximately 0.5 W/(m.K) along an axis S perpendicular to the winding axis R.
  • the thermal management system comprises at least one heating element 7 arranged on the outer face of the radial wall 43 and at least one cooling element 9 on an end wall 41.
  • the outer face of the radial wall 43 could be covered by heating elements and by cooling elements, alternating with each other if the direction defined by the winding axis is considered, since the extent of each thermal regulation element makes it possible to implement the characteristic of the invention according to which the thermal conductance of the heating surface is greater than the thermal conductance of the cooling surface.
  • the invention is not limited to the examples which have just been described and many adjustments can be made to these examples without departing from the scope of the invention since, in accordance with the invention, it is intended to cover the protective device of an electrical energy accumulator in a greater way with heating elements than with cooling elements and that the thermal conductivity of the walls on which these regulating elements are placed is taken into account thermal to define the importance of the heating elements compared to the cooling elements.

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Abstract

La présente invention concerne un système de gestion thermique (7, 9) pour un module de système électronique comprenant au moins un élément électrique et/ou électronique (5) comportant un organe de protection (21) formant une enveloppe étanche, ledit système de gestion comportant au moins un élément de chauffage (7) apte à être agencé contre une surface externe de l'organe de protection (21) et configuré pour chauffer l'élément électrique et/ou électronique (5), et au moins un élément de refroidissement apte à être agencé contre la surface externe de l'organe de protection (21) et configuré pour refroidir l'élément électrique et/ou électronique (5), la partie des éléments de chauffage destinée à être en contact de l'organe de protection définissant une surface de chauffe et la partie des éléments de refroidissement (9) destinée à être en contact de l'organe de protection définissant une surface de refroidissement, caractérisé en ce que les éléments de chauffage (7) et de refroidissement (9) sont configurés de sorte que la conductance thermique de la surface de chauffe présente une valeur plus élevée que celle de la conductance thermique de la surface de refroidissement.

Description

DESCRIPTION
TITRE DE L'INVENTION : SYSTEME DE GESTION THERMIQUE POUR UN MODULE DE
SYSTEME ELECTRONIQUE.
La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de gestion thermique pour des systèmes électroniques et des éléments électriques et/ou électroniques équipant un tel système électronique.
Les éléments électriques et/ ou électroniques d’un système électronique susceptible d’être concerné par la présente invention peuvent aussi bien consister en des composants de serveurs informatiques qu’en des composants de systèmes de stockage d’énergie électrique, notamment des batteries, pour des véhicules automobiles.
Certains véhicules automobiles, comme les véhicules électriques ou hybrides, comprennent une ou plusieurs batteries pour l'alimentation d'un moteur d'entraînement électrique. La batterie électrique comprend, généralement, une pluralité de modules électriques disposés côte à côte et reliés électriquement. Chaque module électrique comporte une pluralité d'accumulateurs d’énergie électrique. Chaque accumulateur d’énergie électrique est destiné au stockage réversible de l'énergie électrique sous une forme électrochimique. La batterie d’un véhicule automobile fonctionne de manière optimale lorsqu’elle présente une température comprise dans une plage de valeurs optimales. Lorsque la température de la batterie se trouve en dessous d’une valeur seuil minimale de cette plage de valeurs, notamment en hiver, la résistance interne de la batterie augmente fortement et la capacité de la batterie à fournir des performances optimales diminue. Lorsque la batterie présente une température supérieure à une valeur seuil maximale de la plage de valeurs optimales, par exemple à la suite d’une sollicitation de la batterie pour le fonctionnement du moteur du véhicule ou à la suite d’une recharge de la batterie, cela affecte l'état thermodynamique de la batterie en faisant varier son potentiel en circuit ouvert, ce qui peut alors diminuer la performance et/ou l'état de charge de la batterie. En outre, les variations de température de la batterie contribuent grandement à l'accélération du vieillissement de la batterie. La température de la batterie doit donc être contrôlée pour rester dans la plage de températures optimales spécifique à cette batterie et ainsi offrir des performances adéquates tout en évitant un vieillissement prématuré.
A cette fin, les véhicules automobiles hybrides ou électriques peuvent être pourvus de systèmes de gestion thermique pour chauffer ou refroidir les accumulateurs d’énergie électrique de la batterie. Un tel système de gestion thermique est notamment capable de prendre en compte le mode de fonctionnement de la batterie et les conditions environnantes et d’adapter la réponse thermique en fonction de ces données prises en compte. De manière plus générale, un système de gestion thermique peut être associé à un système électronique pour chauffer ou refroidir les éléments électriques et/ ou électroniques formant ce système électronique. Dans l’exemple de la batterie électrique, les moyens de chauffage associés aux accumulateurs sont classiquement prévus pour préchauffer ces accumulateurs et donc la batterie, avant la mise en fonctionnement du véhicule, et les moyens de refroidissement sont utilisés pour diminuer les risques de surchauffe des accumulateurs, et donc de la batterie en cours de roulage ou de charge, notamment en s’assurant que la température de la batterie ne dépasse pas la valeur seuil. Dans ce contexte, il est connu de prévoir une grande quantité de moyens de refroidissement par rapport aux moyens de chauffage qui ne sont prévus qu’en appoint, l’action de chauffage n’étant que ponctuelle et à faible charge. Dans ce contexte de gestion thermique d’éléments électriques et/ou électroniques d’un système électronique, les inventeurs ont découvert qu’il pouvait être intéressant de préchauffer le système électronique, et notamment dans l’exemple de la batterie électrique, également avant une opération de charge, afin d’améliorer les performances de cette opération de charge et diminuer le temps de charge par exemple.
La présente invention vise alors à adapter le système de gestion thermique des éléments électriques et/ou électroniques pour prendre en considération ce contexte, en proposant un nouveau type de module de système électronique, par exemple de module de batterie électrique d’un véhicule automobile, dans lequel un élément de chauffage est configuré pour augmenter la température de l’élément électrique et/ou électronique très rapidement, par exemple i°C par seconde, pour faciliter le processus de charge de cet élément électrique et/ ou électronique tout en limitant sa dégradation.
La présente invention propose ainsi un système de gestion thermique pour un module de système électronique comprenant au moins un élément électrique et/ ou électronique comportant un organe de protection formant une enveloppe étanche, ledit système de gestion comportant au moins un élément de chauffage apte à être agencé contre une surface externe de l’organe de protection et configuré pour chauffer l’élément électrique et/ou électronique, et au moins un élément de refroidissement apte à être agencé contre la surface externe de l’organe de protection et configuré pour refroidir l’élément électrique et/ou électronique, la partie des éléments de chauffage destinée à être en contact de l’organe de protection définissant une surface de chauffe et la partie des éléments de refroidissement destinée à être en contact de l’organe de protection définissant une surface de refroidissement. Les éléments de chauffage et de refroidissement sont configurés de sorte que la conductance thermique de la surface de chauffe présente une valeur plus élevée que celle de la conductance thermique de la surface de refroidissement.
La conductance thermique d’une surface associée à tel ou tel élément de régulation thermique, à savoir un élément de chauffage ou un élément de refroidissement, consiste en une valeur représentative de la faculté de cet élément de régulation thermique à échanger des calories avec le cœur électrochimique à travers l’organe de protection.
Il convient de comprendre que la surface de chauffe considérée pour calculer la conductance thermique selon l’invention peut être une surface continue contre laquelle un élément de chauffage est en contact ou bien la somme de plusieurs surfaces contre lesquelles plusieurs éléments de chauffage sont respectivement en contact. De manière analogue, la surface de refroidissement peut être une surface continue ou la somme de plusieurs surfaces contre lesquelles plusieurs éléments de refroidissement sont respectivement en contact. Le fait de configurer le système de gestion thermique, et donc le module de système électronique associé, pour que la conductance thermique de la surface de chauffe présente une valeur plus élevée que celle de la conductance thermique de la surface de refroidissement permet de répondre plus rapidement au besoin de montée en température du module de système électronique, pour une action de préchauffage au démarrage du véhicule par exemple, mais surtout pour une action de préchauffage préalable à une opération de recharge électrique rapide du module de système électronique, notamment lorsque celui-ci consiste en un module d’un système de stockage d’énergie électrique. Les inventeurs ont pu identifier un intérêt à préchauffer ainsi la batterie pour que la recharge électrique soit plus efficace et donc réalisée intégralement plus rapidement et il a été dans ce contexte choisi de privilégier l’action des éléments de chauffage pour réaliser des montées en température rapides, i°C par seconde à titre d’exemple, plutôt que l’action des éléments de refroidissement qui peut être lissée dans le temps au cours du fonctionnement du véhicule équipé du module de système électronique.
La conductance thermique se calcule notamment en considérant l’étendue de la surface de chauffe ou de refroidissement correspondante, l’épaisseur de la paroi au niveau de cette surface de chauffe et la conductivité thermique du matériau composant cette paroi. Dans le contexte de l’invention, où la conductance thermique de la surface de chauffe présente une valeur plus élevée que celle de de la conductance thermique de la surface de refroidissement, la disposition des éléments de régulation thermique est alors définie en fonction du type de paroi sur laquelle on dispose ces éléments, la superficie de ces parois ainsi que le taux de recouvrement de celles-ci par tel ou tel élément de régulation thermique. Selon un mode de réalisation, un rapport entre la conductance thermique de la surface de refroidissement et la conductance thermique de la surface de chauffe est compris entre 1 pour 2 et 1 pour 10.
En d’autres termes, la conductance thermique de la surface de chauffe présente une valeur au moins égale au double de la valeur de la conductance thermique de la surface de refroidissement, ce qui vise à assurer qu’une surface suffisamment grande de l’organe de protection soit disponible pour les éléments de chauffage, de manière à permettre les montées en température rapides. Par ailleurs, la conductance thermique de la surface de chauffe présente une valeur égale au maximum à dix fois la valeur de la conductance thermique de la surface de refroidissement, ce qui vise à assurer qu’une surface suffisante soit malgré tout disponible pour les éléments de refroidissement pour assurer le refroidissement des modules de système électronique en cours de fonctionnement. Selon un mode de réalisation, la surface de chauffe est plus étendue que la surface de refroidissement.
Selon un mode de réalisation, la surface de chauffe de l’élément de chauffage est supérieure ou égale à 50% de la superficie de la surface externe de l’organe de protection sur laquelle l’élément de chauffage est agencé. Ces caractéristiques relatives aux conductances thermiques et aux superficies des surfaces de chauffe peuvent être mises en œuvre quel que soit le positionnement des éléments de régulation thermique et notamment quelle que soit la paroi de l’organe de protection contre laquelle ou lesquelles reposent ces éléments de régulation thermique. Selon un mode de réalisation, l’élément de chauffage s’étend dans un plan principal d’extension contre une paroi de l’organe de protection et l’élément de refroidissement s’étend dans un plan général d’extension contre une autre paroi de l’organe de protection, le plan principal d’extension étant sensiblement sécant, préférentiellement perpendiculaire, au plan général d’extension. Il faut entendre ici, ainsi que dans tout ce qui suit, par « sécant » que le plan principal d’extension est non parallèle et non confondu au plan général d’extension.
L’invention concerne également un module de système électronique comportant au moins un système de gestion thermique conforme à ce qui vient d’être présenté.
Selon un mode de réalisation, le module comprend une pluralité d’éléments de chauffage agencés contre la face externe d’une paroi de l’organe de protection et une pluralité d’éléments de refroidissement agencés contre la face externe de la même paroi de l’organe de protection, les éléments de chauffage étant alternés avec les éléments de refroidissement. On comprend que dans ce mode de réalisation, plusieurs types d’éléments de régulation thermique sont disposés contre une même paroi de l’organe de protection, avec les éléments de régulation thermique qui sont agencés les uns après les autres selon une direction longitudinale.
Selon un mode de réalisation, chaque élément de refroidissement est encadré sur la face externe de cette paroi de l’organe de protection par deux éléments de chauffage. Dans cette configuration, chaque élément de chauffage peut être au moins en partie contigu à au moins un élément de refroidissement. Dans ce contexte, le nombre d’éléments de chauffage est supérieur au nombre d’éléments de refroidissement. En d’autres termes, des éléments de chauffage sont disposés à chaque extrémité de l’agencement des éléments de régulation thermique le long de la direction longitudinale. Selon un mode de réalisation particulier, les éléments de chauffage sont au moins au nombre de trois, avec des éléments de chauffage latéraux disposés à chaque extrémité de l’agencement des éléments de régulation thermique le long de la direction longitudinale et un élément de chauffage central disposé au centre de cet agencement le long de la direction longitudinale.
Selon un mode de réalisation, les éléments de chauffage et/ou les éléments de refroidissement présentent chacun une forme de bande, qui se prolonge sur deux parois sécantes de l’organe de protection. Une partie des éléments de chauffage, respectivement une partie des éléments de refroidissement, peut ainsi s’étendre dans un plan principal d’extension et une autre partie des éléments de chauffage, respectivement une autre partie des éléments de refroidissement, peut s’étendre dans un plan général d’extension, le plan principal d’extension étant sécant au plan général d’extension.
Selon un mode de réalisation, l’organe de protection présente une forme de parallélépipède rectangle formé d’une paroi avant reliée à une paroi arrière par une paroi inférieure, une paroi supérieure et deux parois latérales, et dans lequel au moins un élément de chauffage et au moins un élément de refroidissement sont agencés sur une même face externe d’une des parois.
Selon un mode de réalisation alternatif, l’organe de protection présente une forme de parallélépipède rectangle formé d’une paroi avant reliée à une paroi arrière par une paroi inférieure, une paroi supérieure et deux parois latérales, et dans lequel au moins un élément de chauffage est agencé sur une face externe d’une des parois et au moins un élément de refroidissement est agencé sur une face externe d’une autre des parois.
Selon un autre mode de réalisation alternatif, l’organe de protection présente une forme de cylindre formée de deux parois d’extrémité reliées par une paroi radiale et dans lequel au moins un élément de chauffage est agencé contre la face externe de la paroi radiale et au moins un élément de refroidissement est agencé sur la face externe d’une des parois d’extrémité.
Selon un mode de réalisation, le plan principal d’extension, dans lequel s’étend l’élément de chauffage pour être en contact contre une paroi de l’organe de protection, est perpendiculaire à un axe d’empilement de différentes couches constituant un cœur de l’élément électrique et/ou électronique logé au sein de l’organe de protection, et par exemple un cœur électrochimique au sein d’un accumulateur formant partie d’un module de batterie électrique. Le fluide peut notamment consister en du liquide de refroidissement, par exemple de l’eau glycolée, ou du fluide réfrigérant, par exemple du 1234YF ou 134A. On entend par fluide chauffant, un fluide destiné à réchauffer, qui peut consister en un liquide de refroidissement apporté à une température supérieure à la température à un instant T de l’élément à réguler thermiquement.
L’invention a par ailleurs trait à un système électronique, et notamment une batterie électrique pour véhicule automobile, comprenant au moins un module tel que présenté précédemment.
L’invention porte en outre sur un véhicule, notamment automobile, comprenant une batterie électrique présentant au moins une des caractéristiques précédentes. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
[fig î] La figure i est une représentation schématique d’un système électronique, ici une batterie électrique de véhicule comprenant une pluralité d’éléments électriques et/ ou électroniques selon l’invention ;
[fig 2] La figure 2 est une représentation schématique d’un premier exemple de réalisation d’un élément électrique et/ ou électronique apte à équiper le module électrique de la figure 1 ; [fig 3] La figure 3 est une représentation schématique du système de régulation thermique de l’élément électrique et/ou électronique de la figure 2 selon un premier mode de réalisation ;
[fig 4] La figure 4 est une représentation schématique du système de régulation thermique de l’élément électrique et/ou électronique de la figure 2 selon un deuxième mode de réalisation ;
[fig 5] La figure 5 est une représentation schématique du système de régulation thermique de l’élément électrique et/ou électronique de la figure 2 selon un troisième mode de réalisation ; [fig 6] La figure 6 est une représentation schématique du système de régulation thermique de l’élément électrique et/ou électronique de la figure 2 selon un quatrième mode de réalisation ;
[fig 7] La figure 7 est une représentation schématique d’un deuxième exemple de réalisation d’élément électrique et/ ou électronique apte à équiper le système électronique de la figure 1 et d’un système de régulation thermique correspondant selon un cinquième mode de réalisation.
Il faut tout d’abord noter que si les figures exposent l’invention de manière détaillée pour sa mise en œuvre, elles peuvent bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant. Il est également à noter que, sur l’ensemble des figures, les éléments similaires et/ou remplissant la même fonction sont indiqués par la même numérotation.
L’invention porte notamment sur un module de système électronique particulier en ce qu’il comporte au moins un élément électrique et/ou électronique et un système de régulation thermique de cet élément électrique et/ ou électronique, le système de régulation thermique comportant un élément de chauffage et un élément de refroidissement disposés contre une surface externe de l’élément électrique et/ou électronique, et particulier en ce que la surface de chauffe associée à ou aux éléments de chauffage présente une conductance thermique supérieure à la conductance thermique de la surface de refroidissement associée à ou aux éléments de refroidissement.
Dans ce qui va suivre, un module de système électronique va être plus particulièrement décrit pour un système électronique sous forme de batterie de véhicule automobile, avec des éléments électriques et/ ou électroniques sous forme d’accumulateurs d’énergie électrique. Mais il convient de noter que la description qui va suivre peut s’entendre avec des systèmes électroniques d’un autre genre, comme des serveurs informatiques par exemple.
En référence à la figure 1, on a représenté une batterie électrique 1 comprenant une pluralité de ces modules électriques 3 comportant chacun une pluralité d’accumulateurs d’énergie électrique 5 et un système de régulation thermique des accumulateurs d’énergie électrique 5 disposé contre une surface externe de chaque accumulateur d’énergie électrique 5 tel que cela est visible en détails sur les figures 3 à 7. La batterie électrique 1 peut être utilisée dans n’importe quel véhicule par exemple un véhicule automobile, un véhicule électrique routier motorisé à deux ou trois roues, un vélocipède électrique, ou une trottinette électrique.
Le module de stockage d’énergie électrique 3 comprend un boîtier 91 dont les cloisons 93, 95, 97 forment un logement pour la pluralité d'accumulateurs d’énergie électrique 5 et le système de gestion thermique. Dans l’exemple illustré sur la figure 1, le boîtier 91 présente ici une forme parallélépipédique avec six cloisons 93, 95, 97 parmi lesquelles on peut distinguer une cloison de fond 93, des cloisons latérales 95 et une cloison de fermeture 97.
Les accumulateurs d’énergie électriques 5 sont disposés contre la cloison de fond 93 du boîtier 91. Dans un mode de réalisation non illustré, la paroi de fond est équipée d’au moins un élément de positionnement des accumulateurs d’énergie électrique 5 de manière à les agencer facilement les uns par rapport aux autres au sein du boîtier 91.
En référence à la figure 2, chaque accumulateur d’énergie électrique 5 comprend au moins une électrode positive 13, au moins une électrode négative 15 et au moins un séparateur 17 qui est intercalé entre les deux électrodes 13, 15. Le séparateur 17 peut être imprégné d’une solution contenant au moins un électrolyte.
L’électrode positive 13, le séparateur 17 et l’électrode négative 15 sont empilés selon un axe d’empilement E formant un cœur électrochimique 19 apte à stocker et fournir de l’énergie électrique grâce à une réaction électrochimique. Le cœur électrochimique 19 est placé de manière étanche dans un organe de protection 21. Autrement dit, la surface interne de l’organe de protection 21 enveloppe le cœur électrochimique 19 pour le protéger de l’air et de l’humidité. Une borne positive 23 et une borne négative 25 de l’accumulateur d’énergie électrique 5, visibles sur la figure 2, sont agencées de manière à être en contact, chacune, avec une des électrodes 13,15 et sont accessibles depuis l'extérieur de l’organe de protection 21. Autrement dit, une portion externe de la borne positive 23 et une portion externe de la borne négative 25 émergent depuis une surface externe de l’organe de protection 21, la surface externe étant opposée à la surface interne de l’organe de protection 21. La borne positive 23 et la borne négative 25 peuvent être raccordées à un réseau d’alimentation électrique au sein de la batterie électrique 1 du véhicule.
Le système de gestion thermique comprend au moins un élément de chauffage 7 et au moins un élément de refroidissement 9, chacun étant disposé contre la surface externe de l’organe de protection 21. Selon différents exemples et modes de réalisation, qui vont être décrits ci-après, le ou les éléments de chauffage peuvent être disposé(s) sur une même paroi de l’organe de protection que le ou les éléments de refroidissement, ou bien sur des parois distinctes.
Selon l’invention, la répartition des éléments de chauffage et des éléments de refroidissement contre l’organe de protection est définie en fonction d’une conductance thermique qui permet d’illustrer la puissance de l’échange thermique susceptible d’être mis en œuvre par ces éléments de régulation thermique avec le cœur de stockage électronique. On vise notamment à ce que la conductance thermique de la surface de chauffe soit supérieure à la conductance thermique de la surface de refroidissement, de manière à pouvoir répondre à des besoins spécifiques de régulation thermique des accumulateurs, et plus particulièrement permettre un chauffage rapide à haute intensité préalablement à une opération de charge des accumulateurs.
La conductance thermique est définie par l’équation suivante :
Figure imgf000013_0001
la surface, l’épaisseur et la conductivité thermique à considérer ici étant celles associées à la paroi contre laquelle est disposé le type d’élément de régulation thermique dont on cherche à calculer la conductance thermique.
En d’autres termes, la conductance thermique de la surface de chauffe est calculée en considérant la superficie de la paroi contre laquelle l’élément de chauffage est disposé, et plus particulièrement la superficie de la portion de cette paroi directement au contact de l’élément de chauffage, l’épaisseur de cette paroi, et la conductivité thermique du matériau formant cette paroi. Et de manière analogue, la conductance thermique de la surface de refroidissement est calculée en considérant la superficie de la paroi contre laquelle l’élément de refroidissement est disposé, et plus particulièrement la superficie de la portion de cette paroi directement au contact de l’élément de refroidissement, l’épaisseur de cette paroi, et la conductivité thermique du matériau formant cette paroi. Dans le cas où plusieurs éléments de chauffage, respectivement plusieurs éléments de refroidissement, sont disposés sur plusieurs portions d’une ou plusieurs parois, la conductance thermique associée est calculée en faisant la somme des valeurs de conductance thermique de la surface de chauffe, respectivement chaque élément de refroidissement, sur une ou plusieurs portions d’une même paroi.
On comprend que l’épaisseur des parois de l’organe de protection formant un accumulateur est sensiblement la même sur toute l’étendue de cet organe de protection et donc que la valeur d’épaisseur intervient peu ou pas pour l’obtention d’une différence entre la conductance thermique de la surface de chauffe et la conductance thermique de la surface de refroidissement.
Également, le type de matériau choisi pour former l’organe de protection est classiquement le même quelle que soit la paroi de l’organe de protection considérée et n’intervient pas ou peu pour l’obtention d’une différence entre la conductance thermique de la surface de chauffe et la conductance thermique de la surface de refroidissement.
En revanche, la conductivité thermique d’une paroi peut varier sur l’étendue de l’accumulateur en fonction de l’orientation de la paroi par rapport à la direction d’empilement des couches formant le cœur électronique, et la superficie de la surface de contact entre les éléments de régulation thermique et la paroi peut également varier en fonction du dimensionnement de ces éléments de régulation thermique. La différence entre la conductance thermique de la surface de chauffe et la conductance thermique de la surface de refroidissement est ainsi essentiellement assurée par la configuration de l’accumulateur et la conductivité thermique de chacune des parois constituant l’organe de protection de cet accumulateur, par le positionnement des éléments de régulation thermique en regard de telle ou telle paroi de l’organe de protection et par le dimensionnement de ces éléments de régulation thermique contre ces parois.
Plus particulièrement, selon l’invention, le rapport entre la conductance thermique de la surface de refroidissement et la conductance thermique de la surface de chauffe est compris entre i pour 2 et i pour îo. En d’autres termes, dans un module électrique selon l’invention, la conductance thermique de la surface de chauffe est strictement supérieure à la conductance thermique de la surface de refroidissement, cette conductance thermique de la surface de chauffe présentant une valeur au moins égale au double de la valeur de la conductance thermique de la surface de refroidissement.
Dans un premier exemple de réalisation, tel qu’illustré sur la figure 2, l’électrode positive 13, l’électrode négative 15, le séparateur 17, la borne négative 23 et la borne positive 25 à l’intérieur de l’organe de protection 21 présentent chacun une forme de feuillet se développant dans un plan perpendiculaire à l’axe d’empilement E. L’électrode positive 13, l’électrode négative 15, le séparateur 17, la borne négative 23 et la borne positive 25 sont donc sensiblement plans.
Il en résulte que l’organe de protection 21 présente dans ce premier exemple de réalisation une forme de parallélépipède rectangle. L’organe de protection 21 est ainsi formé d’une paroi avant 31 et une paroi arrière 33 opposée à la paroi avant 31, chacune de ces parois étant délimitées par deux bords longitudinaux et deux bords latéraux reliant les extrémités des bords longitudinaux entre eux. La paroi avant 31 et la paroi arrière 33 sont sensiblement planes, la paroi avant 31 étant sensiblement parallèle à la paroi arrière 33. Plus particulièrement, la paroi avant 31 et la paroi arrière 33 sont sensiblement perpendiculaires à l’axe d’empilement E. Dans ce contexte, on comprend que la paroi avant 31 et la paroi arrière 33 sont sensiblement parallèles à l’électrode 13, l’électrode 15 et le séparateur.
Les bords longitudinaux de la paroi avant 31 sont reliés aux bords longitudinaux de la paroi arrière 33 par une paroi supérieure 35 et une paroi inférieure 37 opposée à la paroi à la paroi supérieure. La paroi supérieure 35 est sensiblement parallèle à la paroi inférieure 37. La face externe de la paroi supérieure 35 porte la portion externe de borne négative 23 et la portion externe de la borne positive 25. Les bords latéraux de la paroi avant 31 sont reliés aux bords latéraux de la paroi arrière 33 par des parois latérales 39. Les parois latérales 39 sont opposées et parallèles entre elles. Afin de rendre visibles les différentes couches formant le cœur électrochimique 19, l’une de ces parois latérales 39 a été ici rendue transparente. La paroi avant 31 et la paroi arrière 33 présentent chacune une superficie supérieure à la superficie de chacune des autres parois 35, 37, 39 de l’organe de protection 21. Les parois latérales 39 présentent chacune une superficie inférieure à chacune des superficies des autres parois 31, 33, 35, 37 de l’organe de protection 21. Les faces externes des parois 31, 33, 35, 37, 39 de l’organe de protection 21 forment la surface externe de l’organe de protection 21. Les faces internes des parois 31, 33, 35, 37, 39 de l’organe de protection 21 forment la surface interne de l’organe de protection 21.
Dans la configuration de l’accumulateur d’énergie électrique représentée sur la figure 2, et tel que cela a pu être évoqué précédemment, la conductivité thermique de chaque paroi définissant l’organe de protection 21, et donc la capacité à échanger des calories entre le cœur électrochimique 19 et un élément de régulation thermique à travers cette paroi, diffère selon la paroi considérée et son orientation. Pour un accumulateur d’énergie électrique de type cellule prismatique lithium-ion, la conductivité thermique associée à une paroi principale de l’accumulateur d’énergie électrique 5, à savoir la paroi avant 31 ou la paroi arrière 33, est d’environ 1 W/ (m.K) selon un axe parallèle à l’axe d’empilement E, c’est à dire selon un axe perpendiculaire à ces paroi principales avant 31 et arrière 33. La conductivité thermique associée aux autres parois de l’accumulateur d’énergie électrique 5 est cependant d’environ 35 W/ (m.K) étant entendu que l’on considère alors un axe perpendiculaire à l’axe d’empilement E, que ce soit en étant perpendiculaire à une paroi supérieure 35 ou inférieure 37, ou bien perpendiculaire à une paroi latérale 39. II apparaît donc clairement, tel que cela a pu être évoqué précédemment, que la stratégie de gestion thermique doit tenir compte, outre la superficie sur laquelle s’étend les éléments de régulation thermique, des propriétés physiques de l’accumulateur d’énergie électrique 5 et plus particulièrement de la conductivité thermique des parois formant l’organe de protection de cet accumulateur qui est dépendante de la direction considérée.
En d’autres termes, dans les différents modes de réalisation qui vont suivre, le double constat, selon lequel les zones d’échange de calories/frigories via telle ou telle paroi de l’organe de protection peuvent présenter des superficies différentes et présenter des efficacités d’échange thermique différentes, est pris en compte pour au final aboutir au rapport de conductance thermique évoqué précédemment, avec une conductance thermique associée aux éléments de chauffage supérieure à la conductance thermique associée aux éléments de refroidissement.
Une première stratégie de gestion thermique est illustrée dans un premier mode de réalisation représenté sur la figure 3. Le système de gestion thermique comprend deux éléments de chauffage 7 et un élément de refroidissement 9, chacun étant disposé contre la surface externe de l’organe de protection 21, en étant disposés sur différentes parois de l’organe de protection. Plus précisément et tel que cela est illustré sur la figure 3, un premier élément de chauffage 7 est en contact avec la face externe de la paroi avant 31 et un deuxième élément de chauffage 7 est en contact avec la face externe de la paroi arrière 33. Les éléments de chauffage 7 sont ainsi agencés sur les surfaces de plus grande superficie, perpendiculaires à la direction d’empilement des couches de l’accumulateur d’énergie électrique.
Chaque élément de chauffage 7 comprend un corps de chauffage, et des moyens de raccordement à une source d’alimentation ici non représentés. Le corps de chauffage, et donc chaque élément de chauffage 7, est configuré pour fournir des calories à l’accumulateur d’énergie électrique 5.
Selon que l’élément de chauffage soit un élément permettant un chauffage par circulation de fluide chauffant dans des canalisations ou un élément électrique chauffant, ces moyens de raccordement peuvent consister en un raccordement fluidique à un circuit de fluide d’une installation thermique ou bien consister en un raccordement à un réseau électrique.
Le corps de chauffage de chaque élément de chauffage 7 est la portion de cet élément de chauffage apte à être en contact avec la surface externe de l’organe de protection, que ce soit la paroi avant 31 ou la paroi arrière 33.
Pour une paroi de l’organe de protection, la surface de chauffe, qui va servir de base au calcul de la conductance thermique précédemment évoquée, est définie comme étant la surface de l’organe de protection au contact du corps de chauffage de l’élément de chauffage. Dans le cas où plusieurs éléments de chauffage sont disposés contre cette paroi de l’organe de protection, la surface de chauffe est définie comme la somme des zones de contact entre le corps de chauffage de ces éléments de chauffage. La conductance thermique est alors calculée pour cette paroi en fonction de l’étendue de la surface de chauffe. Lorsque des éléments chauffants sont disposées contre plusieurs parois de l’organe de protection, la conductance thermique de la surface de chauffe au sens de l’invention est obtenue en additionnant les conductances thermiques de la surface de chauffe calculées indépendamment pour chaque paroi, étant entendu que les parois peuvent avoir des conductivités thermiques différentes d’une paroi à l’autre. L’élément de refroidissement 9 est en contact avec la face externe de la paroi supérieure 35. Tel qu’évoqué précédemment, dans ce mode de réalisation, l’élément de refroidissement 9 est donc agencé sur une paroi différente de celles sur lesquelles sont agencés les éléments de chauffage 7. Tel que cela est illustré sur la figure 3, l’élément de refroidissement 9 peut dans ce contexte être contigu aux éléments de chauffage 7 qui l’entourent.
L’élément de refroidissement 9 comprend un corps de refroidissement, et des moyens de raccordement à une source d’alimentation en fluide réfrigérant.
Le corps de refroidissement consiste alors en une portion de l’élément de refroidissement 9 qui est en contact avec la face externe de la paroi supérieure 35. Le corps de refroidissement de l’élément de refroidissement 9 est configuré pour absorber des calories dégagées par l’accumulateur d’énergie électrique 5.
De manière analogue à ce qui a été décrit pour la surface de chauffe, la surface de refroidissement, qui va servir de base au calcul de la conductance thermique précédemment évoquée, est définie comme étant la surface de l’organe de protection au contact du corps de refroidissement de l’élément de refroidissement 9.
Chaque élément de chauffage 7 s’étend dans un plan principal d’extension PP qui est sensiblement perpendiculaire à l’axe d’empilement E. L’élément de refroidissement 9 s’étend dans un plan général d’extension PG, le plan général d’extension PG étant sécant à chacun des plans principaux d’extension PP. Dans ce premier mode de réalisation, le plan général d’extension PG et chaque plan principal d’extension PP sont perpendiculaires.
Dans ce mode de réalisation, l’étendue des surfaces de chauffe et l’étendue des surfaces de refroidissement sont calculées pour fournir une performance thermique respectivement de chauffage et de refroidissement de l’accumulateur qui soit suffisante par rapport au besoin du véhicule, et pour respecter la répartition des conductances thermiques associées aux éléments de chauffage et de refroidissement tel que précédemment évoqué. Plus particulièrement les surfaces de chauffe combinées représentent au moins 60% de la superficie de la paroi avant 31 et la paroi arrière 33 combinée, de manière à s’assurer que la conductance thermique ainsi calculée soit supérieure à la conductance thermique associée aux éléments de refroidissement.
Par ailleurs, la surface de refroidissement représente au moins 20% de la superficie de la paroi supérieure 35, pour pouvoir assurer la fonction de régulation de température visant à éviter la surchauffe de la batterie. En fonction de l’étendue de la surface de refroidissement, c’est-à-dire le taux de recouvrement de la paroi latérale par l’élément de refroidissement 9, le taux de recouvrement des parois principales par le ou les éléments de chauffage 7 augmente proportionnellement.
La disposition des éléments de régulation thermique de ce premier mode de réalisation est particulièrement adaptée pour des accumulateurs d’énergie électrique utilisée dans une batterie électrique de voiture dont la conduite est estimée économique, ou non sportive. Le besoin en refroidissement de la batterie, notamment en raison de la limitation de la puissance demandée par le moteur électrique, n’est pas important et le rapport entre la conductance thermique de la surface de refroidissement et la conductance thermique de la surface de chauffe peut être proche de 1 pour 10.
Le deuxième mode de réalisation, illustré sur la figure 4, illustre une stratégie de gestion thermique différente de ce qui a été précédemment décrit, notamment du fait du type de paroi qui est recouverte par des éléments de régulation thermique. Dans ce deuxième mode de réalisation, et malgré l’agencement de chacun des éléments de régulation thermique qui diffère par rapport à ce qui a été décrit pour le premier mode de réalisation, le rapport entre la conductance thermique de la surface de refroidissement et celle générée par le ou les éléments de chauffage reste conforme à l’objet de l’invention, à savoir une conductance thermique de la surface de chauffe qui est supérieure à la conductance thermique de la surface de refroidissement. En référence à la figure 4, le système de gestion thermique comprend une pluralité d’éléments de chauffage 7 et une pluralité d’éléments de refroidissement 9, respectivement agencés comme précédemment sur la surface externe de l’organe de protection 21. Dans ce deuxième mode de réalisation, les éléments de chauffage 7 et les éléments de refroidissement 9 sont agencés sur une même paroi de l’organe de protection 21, et plus précisément ici contre la face externe de la paroi avant 31.
Similairement au premier mode de réalisation, on définit la surface de chauffe comme la portion de la face externe de la paroi avant 31 qui est au contact de l’élément de chauffage 7, et la surface de refroidissement comme la portion de la face externe de la paroi avant 31 qui est au contact de l’élément de refroidissement 9. Comme précédemment, toute surface de chauffe permet la fourniture de calories à l’accumulateur d’énergie électrique 5 et toute surface de refroidissement permet l’absorption des calories dégagées par l’accumulateur d’énergie électrique 5.
Une pluralité d’éléments de chauffage 7 et une pluralité d’élément de refroidissement 9, au contact d’une même surface de l’accumulateur d’énergie électrique, s’étendent dans un même plan. Ces différents éléments s’étendent plus particulièrement dans un plan principal d’extension PP qui est sensiblement perpendiculaire à l’axe d’empilement E.
Chaque élément de chauffage 7 s’étend verticalement depuis le bord longitudinal de la paroi avant 31 jusqu’à l’autre bord longitudinal de la paroi avant 31. Chaque élément de chauffage 7 présente une forme de bande verticale. Chaque élément de refroidissement 9 s’étend verticalement depuis le bord longitudinal de la paroi avant 31 jusqu’à l’autre bord longitudinal de la paroi avant 31. Chaque élément de refroidissement 9 présente une forme de bande verticale.
Chaque élément de refroidissement 9 est intercalé entre deux éléments de chauffage 7 selon une direction longitudinale, perpendiculaire à la direction d’extension des éléments de refroidissement. Dans l’exemple illustré sur la figure 4, le système de gestion thermique comporte trois éléments de refroidissement, parmi lesquels on distingue un élément de refroidissement central et deux éléments de refroidissement latéraux définissant par conséquence trois zones de refroidissement sur la face externe de la paroi avant 31. Il convient de noter qu’un nombre différent d’éléments de refroidissement pourrait être mis en œuvre, sans sortir du contexte de l’invention, dès lors que conformément à ce qui a été évoqué précédemment, chaque élément de refroidissement est disposé entre deux éléments de chauffage et que la superficie totale des surfaces de chauffe est supérieure à la superficie totale des surfaces de refroidissement.
En d’autres, plusieurs agencements peuvent être prévus sans sortir du contexte de l’invention dès lors que la superficie totale des surfaces de chauffe représente au moins 50% de la surface de la face de l’organe de protection 21 sur laquelle les éléments de régulation thermique sont disposés en alternance conformément à ce deuxième mode de réalisation.
Les éléments de régulation thermique disposés sur une même face, ici la face externe de la paroi avant 31, sont ici contigus les uns aux autres, avec chaque bord d’un élément de refroidissement 9 qui touche le bord d’un des deux éléments de chauffage 7 voisins de cet élément de refroidissement. Mais on pourrait sans sortir du contexte de l’invention avoir des éléments de régulation thermique disposés en alternance conformément à ce qui a été décrit avec un intervalle entre deux éléments de régulation thermique voisins.
Dans un mode de réalisation non représenté, en plus de la face externe de la paroi avant 31, la face externe de la paroi arrière 33 porte elle aussi des éléments de chauffage 7 et des éléments de refroidissement 9, qui sont agencés contre cette paroi arrière 33 en alternance, de la même manière que sur la paroi avant 31. La répartition des éléments de régulation thermique sur cette paroi arrière est avantageusement symétrique à celle des éléments de régulation thermique sur la paroi avant, et cette répartition est en tout cas telle que la superficie totale des surfaces de chauffe sur chacune des parois avant et arrière représente au moins 50% de la surface cumulée de ces parois de l’organe de protection 21 sur lesquelles les éléments de régulation thermique sont disposés en alternance conformément à ce deuxième mode de réalisation. La figure 5 illustre un troisième mode de réalisation similaire au deuxième mode de réalisation en ce qui concerne l’alternance d’éléments de chauffage et d’éléments de refroidissement mais qui prévoit des éléments additionnels pour permettre un préchauffage plus efficace par rapport au deuxième mode de réalisation.
Ce troisième mode de réalisation se distingue ainsi du deuxième mode de réalisation en qu’un élément de chauffage 7 supplémentaire est agencé contre la face externe de la paroi supérieure 35. L’élément de chauffage 7 supplémentaire se développe dans le plan général d’extension PG, perpendiculaire au plan principal d’extension PP tel qu’évoqué précédemment. Par conséquent, une partie des éléments de chauffage 7 se développe dans un plan et une autre partie des éléments des chauffage 7 se développe dans un autre plan.
La surface de chauffe associée à l’élément de chauffage 7 supplémentaire représente au moins 50% de la superficie de la face externe de la paroi supérieure 35 contre laquelle l’élément de chauffage 7 supplémentaire est disposé.
La présence de cet élément de chauffage 7 supplémentaire peut également modifier les dimensions des bandes formant les éléments de régulation thermique disposées en alternance sur la paroi avant 31 et/ ou sur la paroi arrière 33, dès lors que conformément à l’invention, la somme des conductances thermiques des surfaces de chauffe présents sur une paroi est supérieure à la somme des conductances thermiques des surfaces de refroidissement présents sur une paroi. La figure 6 illustre un quatrième mode de réalisation similaire au deuxième mode de réalisation pour ce qui est de l’alternance des éléments de chauffage 7 et des éléments de refroidissement 9 sur la face externe de la paroi avant 31, et qui diffère de ce deuxième mode de réalisation en ce qu’une même alternance est formée sur la face externe de la paroi supérieure 35. Chaque élément de chauffage 7 agencé sur la paroi supérieure 35 s’étend transversalement depuis le bord longitudinal de la paroi avant 31 jusqu’au bord longitudinal de la paroi arrière 33. Chaque élément de chauffage 7 agencé sur la paroi supérieure 35 présente une forme de bande transversale. Plus particulièrement, la bande transversale formée sur la paroi supérieure 35 par chaque élément de chauffage 7 s’étend dans la continuité d’une bande verticale formé par un élément de chauffage 7 agencé sur la paroi avant 31. Dans une variante de ce mode de réalisation, les bandes verticales et transversales d’éléments de chauffage 7 sont formées d’un seul tenant.
Chaque élément de refroidissement 9 agencé sur la paroi supérieure 35 s’étend transversalement depuis le bord longitudinal de la paroi avant 31 jusqu’au bord longitudinal de la paroi arrière 33. Chaque élément refroidissement 9 agencé sur la paroi supérieure 35 présente une forme de bande transversale. Plus particulièrement, la bande transversale formée sur la paroi supérieure 35 par chaque élément de refroidissement 9 s’étend dans la continuité d’une bande verticale formé par un élément de refroidissement 9 agencé sur la paroi avant 31. Dans une variante de ce mode de réalisation, les bandes verticales et transversales d’éléments de refroidissement sont formées d’un seul tenant.
Chaque élément de chauffage 7 et chaque élément de refroidissement 9 placés sur la paroi supérieure 35 s’étendent dans un même plan, à savoir un plan général d’extension PG qui est sensiblement perpendiculaire au plan principal d’extension PP. Tel qu’évoqué, ces éléments de chauffage et de refroidissement sont agencés en alternance sur la paroi supérieure 35, chaque élément de refroidissement 9 étant intercalé entre deux éléments de chauffage 7 également agencés sur la paroi supérieure 35. Dans l’exemple illustré, chaque élément de refroidissement 9 agencé sur la paroi supérieure 35 est contigu à deux éléments de chauffage 7 agencés sur cette paroi supérieure 35, étant noté que sans sortir du contexte de l’invention, ces éléments de régulation thermique pourraient être disposés en alternance avec un intervalle entre deux éléments de régulation thermique voisins.
Sur chacune des parois de l’organe de protection 21 recouvertes par des éléments de régulation thermique, la superficie totale des surfaces de chauffe des éléments de chauffage 7 est au moins égale à 50% de la surface de la face externe de la paroi correspondante, en étant supérieure à la superficie totale des surfaces de refroidissement des éléments de refroidissement. Cet agencement permet de gérer une puissance électrique demandée plus importante par rapport au troisième mode de réalisation, puisque les capacités de refroidissement de l’accumulateur d’énergie électrique sont augmentées par une présence plus importante d’éléments de refroidissement 9
La figure 7 illustre un cinquième mode de réalisation de l’invention qui diffère notamment de ce qui précède par la forme de l’organe de protection. Tel qu’illustré, l’organe de protection 21 présente ici une forme de cylindre à section circulaire, à l’intérieur duquel se trouve le cœur électrochimique 19.
Le cœur électrochimique 19 comporte, comme précédemment, au moins une électrode positive 13, une électrode négative 15 et un séparateur 17, qui forment différentes couches enroulées autour d’un axe d’enroulement R. Ces différentes couches forment de la sorte plusieurs épaisseurs superposées radialement, perpendiculairement à cet axe d’enroulement, selon un axe d’empilement. L’organe de protection 21 comprend deux parois d’extrémité 41 agencées perpendiculairement à cet axe d’enroulement R et reliées entre elles par une paroi radiale 43. Cette paroi radiale est ainsi perpendiculaire à l’axe radial d’empilement. Dans cette configuration de l’accumulateur d’énergie électrique, à titre d’exemple, la conductivité thermique de l’accumulateur d’énergie électrique 5 est d’environ 0,5 W/(m.K) selon un axe perpendiculaire S à l’axe d’enroulement R.
Le système de gestion thermique comprend au moins un élément de chauffage 7 agencé sur la face externe de la paroi radiale 43 et au moins un élément de refroidissement 9 sur une paroi d’extrémité 41. De manière alternative, la face externe de la paroi radiale 43 pourrait être recouverte par des éléments de chauffage et par des éléments de refroidissement, en alternance les uns des autres si l’on considère la direction définie par l’axe d’enroulement, dès lors que l’étendue de chaque élément de régulation thermique permet de mettre en œuvre la caractéristique de l’invention selon laquelle la conductance thermique de la surface de chauffe est supérieure à la conductance thermique de la surface de refroidissement.
Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention dès lors que conformément à l’invention, on vise à recouvrir l’organe de protection d’un accumulateur d’énergie électrique de façon plus important avec des éléments de chauffage qu’avec des éléments de refroidissement et que l’on tient compte de la conductivité thermique des parois sur lesquelles on dispose ces éléments de régulation thermique pour définir l’importance des éléments de chauffage par rapport aux éléments de refroidissement.

Claims

REVENDICATIONS
1- Système de gestion thermique (7, 9) pour un module (3) de système électronique comprenant au moins un élément électrique et/ ou électronique (5) comportant un organe de protection (21) formant une enveloppe étanche, ledit système de gestion comportant au moins un élément de chauffage (7) apte à être agencé contre une surface externe de l’organe de protection (21) et configuré pour chauffer l’élément électrique et/ ou électronique (5), et au moins un élément de refroidissement apte à être agencé contre la surface externe de l’organe de protection (21) et configuré pour refroidir l’élément électrique et/ ou électronique (5), la partie des éléments de chauffage destinée à être en contact de l’organe de protection définissant une surface de chauffe et la partie des éléments de refroidissement (9) destinée à être en contact de l’organe de protection définissant une surface de refroidissement, caractérisé en ce que les éléments de chauffage (7) et de refroidissement (9) sont configurés de sorte que la conductance thermique de la surface de chauffe présente une valeur plus élevée que celle de la conductance thermique de la surface de refroidissement.
2- Système de gestion thermique (7, 9) selon la revendication précédente, dans lequel un rapport entre la conductance thermique de la surface de refroidissement (9) et la conductance thermique de la surface de chauffe (7) est compris entre 1 pour 2 et 1 pour 10.
3- Système de gestion thermique (7, 9) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la surface de chauffe est plus étendue que la surface de refroidissement. 4- Système de gestion thermique (7, 9) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la surface de chauffe de l’élément de chauffage (7) est supérieure ou égale à 50% de la superficie de la surface externe de l’organe de protection (21) sur laquelle l’élément de chauffage (7) est agencé.
5- Système de gestion thermique (7, 9) selon la revendication précédente, dans lequel l’élément de chauffage (7) s’étend dans un plan principal d’extension (PP) pour être en contact contre une paroi de l’organe de protection et l’élément de refroidissement (9) s’étend dans un plan général d’extension (PG) pour être en contact contre une autre paroi de l’organe de protection, le plan principal d’extension (PP) étant sensiblement sécant au plan général d’extension (PG).
6 Module (3) de système électronique comportant un système de gestion thermique (7, 9) selon l’une des revendications précédentes.
7- Module (3) selon la revendication précédente, comprenant une pluralité d’éléments de chauffage (7) agencés contre la face externe d’une paroi de l’organe de protection (21) et une pluralité d’éléments de refroidissement (9) agencés contre la face externe de la même paroi de l’organe de protection (21), les éléments de chauffage (7) étant alternés avec les éléments de refroidissement (9).
8 Module (3) selon la revendication précédente, dans lequel chaque élément de refroidissement (9) est encadré sur la surface externe de cette paroi de l’organe de protection (21) par deux éléments de chauffage (7). 9- Module (3) selon l’une des revendications 7 ou 8, dans lequel les éléments de chauffage (7) et/ou les éléments de refroidissement (9) présentent chacun une forme de bande, qui se prolonge sur deux parois sécantes de l’organe de protection (21).
10- Module (3) selon l’une des revendications 6 à 9, dans lequel le système de gestion thermique (7, 9) est conforme à la revendication 5, et dans lequel le plan principal d’extension (PP) est perpendiculaire à un axe d’empilement (E) de différentes couches constituant un cœur (19) de l’élément électrique et/ou électronique (5) logé au sein de l’organe de protection (21).
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