WO2023180084A1 - Dispositif de régulation thermique, notamment de refroidissement pour véhicule automobile - Google Patents

Dispositif de régulation thermique, notamment de refroidissement pour véhicule automobile Download PDF

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WO2023180084A1
WO2023180084A1 PCT/EP2023/056037 EP2023056037W WO2023180084A1 WO 2023180084 A1 WO2023180084 A1 WO 2023180084A1 EP 2023056037 W EP2023056037 W EP 2023056037W WO 2023180084 A1 WO2023180084 A1 WO 2023180084A1
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tube
thermal regulation
collection box
regulation device
sleeves
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PCT/EP2023/056037
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Aurelie Bellenfant
Julien VERON
Marc HERRY
Fethy DJALLAL
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Valeo Systemes Thermiques
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Definitions

  • Thermal regulation device in particular cooling for motor vehicles.
  • the present invention relates to a thermal regulation device, in particular a cooling device, in particular for an electrical component capable of releasing heat during its operation, in particular a device for cooling at least one vehicle battery or battery cells, for example a vehicle.
  • the vehicle can be land, sea or air.
  • the battery packs can release a significant amount of heat and therefore be subject to temperature increases which can in certain cases cause them to be damaged or even destroyed. Consequently, their cooling is essential in order to keep them in good condition and thus ensure the reliability, autonomy and performance of the vehicle. Furthermore, the operation of the battery packs may be less efficient in the event of low temperatures, the electrical or electronic components equipping these battery packs then needing a time to warm up before operating at full efficiency.
  • one or more thermal regulation devices intended to regulate the temperature of the battery packs are implemented to ensure the functions of heating and/or cooling of the electrical or electronic components inside these battery packs and thus optimize the operation of the various components.
  • thermal regulation devices are generally traversed by a heat transfer fluid which can, depending on the needs, either absorb the heat emitted by each battery pack in order to cool it or provide heat if the temperature of the battery pack is insufficient for its proper operation.
  • thermal regulation devices having a tube placed between two rows of cells and within which heat transfer fluid is able to circulate. Contact between the tube and the cells allows evacuation, or supply, of calories via the heat transfer fluid.
  • a fluid collection box is placed at one end of the tube and heat transfer fluid inlet and outlet conduits are connected to this collection box.
  • thermal regulation device for cooling electrical energy storage members consists of a thermal regulating device comprising a tube configured to be in contact with the electrical energy storage members and comprising at least one cooling channel. circulation of heat transfer fluid, a collection box arranged at one end of the tube and comprising collection chambers communicating fluidly with the at least one circulation channel of the tube, and at least two connection sleeves arranged on either side of the collection box and configured to communicate with the same collection chamber, the connection sleeves having distinct shapes relative to each other.
  • an electrical insulation function may be necessary, and a coating must then be added to the exchanger which is thermally and electrically conductive due to the choice of classic optimized materials, generally aluminum.
  • the area to which this electrical insulation must be applied is generally defined beforehand taking into account several factors: the location of the batteries in relation to the exchanger; the potential conditions leading to the formation of an electric arc in the event of a battery pack failure;
  • the technical difficulty lies in finding a technical solution to meet the need for electrical insulation.
  • connection elements comprising specific elements of combined shape such as: a male part on the battery cooler A and a female part on the battery cooler B, said connection elements being preferably made of aluminum which will be brazed directly onto the boxes of the coolers themselves made of aluminum, a sealing member such an O-ring being added at the connection of two coolers, such as a lip or quatrefoil seal for example, which could be placed either on the male part or inside the female part.
  • This sealing member can be made of EPDM, nitrile material, for example, or any other polymer material compatible with the coolant and resistant to environmental temperature constraints.
  • this insulation solution may need to be applied to a significant portion of the product due to its proximity to the batteries.
  • the coating cannot be applied in a simple and homogeneous manner on certain areas.
  • This solution aims to resolve the technical problem by proposing a specific device.
  • the present invention thus relates to a thermal regulation device (4) for cooling electrical energy storage members (2), the thermal regulating device (4) comprising a tube (6) configured to be in contact with the members storage of electrical energy and comprising at least one channel of circulation (8) of heat transfer fluid, a collection box (10) arranged at one end of the tube (6) and comprising collection chambers (26) communicating fluidly with the at least one circulation channel (8) of the tube ( 6), and at least one connection sleeve (18, 18a, 18b) arranged on either side of the collection box (10) and configured to communicate with the same collection chamber (26), characterized in that the device comprises an electrical insulating element configured to electrically isolate said storage members from the sleeves and/or the collection box (10).
  • this invention may present several optional aspects:
  • said insulating element comprises two half-shells configured to assemble with one another around the tube.
  • said two half-shells are identical.
  • these 2 half-shells will be one and the same part reference in order to optimize costs.
  • the insulating element forms a cover which has a first part forming a body, in particular of flat shape, configured to be in contact and bear on the tube, and a second part forming elements configured to be clipped to the sleeves
  • This cover has shapes combined with the connections of the tubes between them to be able to clip onto the external diameters and hold in place.
  • the device can allow circulation of the fluid in a U or I shape.
  • the collection box is therefore equipped with at least two connection sleeves including a connection sleeve of a first type and a connection sleeve of a second type.
  • the difference in shape of the connection sleeves allows, when two identical thermal regulation devices are assembled together to form part of an electrical energy storage device to have several rows of energy storage members electrical in particular, to make a sleeve of connection of a first type associated with a first thermal regulation device directly with a sleeve of a second type associated with a second thermal regulation device.
  • connection sleeves of identical shapes which must be connected by an additional sheath, and we thus avoid a multiplication of manufacturing tolerances and alignment defects.
  • the collection box and the two connection sleeves form a single piece assembly.
  • the collection box and the connection sleeves can be made from the same material, and more particularly from aluminum.
  • the collection box, the connection sleeves and the tube form a one-piece assembly.
  • the one-piece assembly formed by at least the collection box and the connection sleeves is obtained by a brazing operation.
  • one of the two connection sleeves so as to form a male element, has an external diameter, at a free end opposite the collection box, which is slightly less than the internal diameter of the other of the two connection sleeves at a free end opposite the collection box, this other connection sleeve being intended to form a female element.
  • one of the two connection sleeves has a free end, opposite the collection box, which has external dimensions smaller than the corresponding external dimensions of this connection sleeve in the vicinity of the collection box.
  • collection, and/or the other of the two connection sleeves has a free end, opposite the collection box, which has internal dimensions greater than the corresponding internal dimensions of this connection sleeve in the vicinity of the collection box .
  • the thermal regulation device comprises a connection sleeve of the first type which has a male shape, where appropriate which tends to narrow as it moves away from the collection box, and a connection sleeve of the second type which has a female shape, where appropriate which tends to widen as the collection box moves away from the collection box in a direction opposite to the direction of movement away from the connection sleeve of the first type, the male shape and the female shape of these connection sleeves allowing direct cooperation, in particular by fitting, between two connection sleeves of two neighboring thermal regulation devices.
  • a first connection sleeve associated with the collection box comprises means of cooperation with a connection sleeve of a first neighboring thermal regulation device which are arranged on its external face and a second sleeve of connection forming a one-piece assembly with the collection box, arranged opposite the first connection sleeve with respect to said collection box, comprises means of cooperation with a connection sleeve of a second neighboring thermal regulation device which are arranged on its internal face.
  • the cooperation means comprise at least one zone for receiving an annular seal forming a projection from the corresponding face of the first or second connection sleeve.
  • the reception zone comprises a groove formed in the thickness of the corresponding face of the first or second connection sleeve and dimensioned to accommodate the at least one annular seal.
  • one of the connection sleeves comprises at least one opening passing through the thickness of this sleeve from the internal face to the external face, said opening being configured to receive a fixing clip.
  • the tube comprises two sets of distinct circulation channels and the collection box comprises two collection chambers communicating fluidly respectively with one of the sets of circulation channels of the tube, two pairs of connection sleeves being arranged, with a connection sleeve on either side of the collection box, to communicate with each of the collection chambers, the pairs of connection sleeves being configured such that a connection sleeve of a first pair of connection sleeves arranged on a first side of the collection box has a shape and dimensions identical to those of a connection sleeve of the second pair of connection sleeves arranged on the second side of the collection box.
  • the invention also relates to an electrical energy storage device for an electric or hybrid vehicle, comprising several sets of electrical energy storage members and several thermal regulation devices as previously mentioned, each thermal regulation device being arranged between two sets of electrical energy storage members, two neighboring thermal regulation devices being configured to be connected in a sealed manner by direct cooperation of a connection sleeve of a first thermal regulation device, equipped with a seal sealing, with a connecting sleeve of a second thermal regulation device.
  • the invention also relates to a method of assembling an electrical energy storage device according to the preceding claim, during which electrical energy storage members are deposited against a tube of a first thermal regulation device then a tube of a second thermal regulation device is placed against the electrical energy storage members previously placed, by inserting the connection sleeves associated with this tube of the second device and arranged on one side of the collection box of the second device directly in the connection sleeves associated with the tube of the first device and arranged on one side of the collection box of the first device.
  • FIG. i is a perspective representation of a battery pack as a whole equipped with several electrical energy storage members and a plurality of thermal regulation devices according to an example;
  • FIG. 2 is a detailed view of several electrical energy storage members and one end of several thermal regulation devices, seen in Figure 1;
  • FIG. 3 is a detail of the thermal regulation device in perspective view with an insulating element according to a first embodiment, before assembly (A) and once assembled (B);
  • FIG. 4 is a detail of the thermal regulation device in side view with elements to be cooled, before assembly (A) of an insulating element according to a first embodiment, and once assembled (B);
  • FIG. 5 is a schematic view of the insulating element according to a second embodiment
  • FIG. 6 represents a detail of the thermal regulation device in side view with elements to be cooled, comprising an insulating element according to a third embodiment (A), and a detail in perspective view of the same assembly without said elements to be cooled;
  • FIG. 7 is a perspective view of an insulating element according to a third embodiment
  • FIG. 8 is a perspective representation of a thermal regulation device according to a first embodiment on which the circulation of the heat transfer fluid intended to circulate in this device has been represented by arrows in solid lines
  • FIG. 9 is a perspective representation of a thermal regulation device according to a second embodiment in which the circulation of the heat transfer fluid intended to circulate in this device has been represented by arrows in solid lines;
  • FIG. 10 is a perspective representation of one end of a thermal regulation device, making visible a distribution box and connection sleeves extending projecting from either side of this box;
  • FIG. 11 is a sectional view of two neighboring thermal regulation devices, making visible in particular the cooperation between connection sleeves made in one piece with the distribution box formed at the end of the corresponding thermal regulation device;
  • FIG. 12 is a schematic representation in perspective, similar to that of Figure 8, in which the distribution box has been represented partially to make visible its internal structure and to make visible the internal structure of the tube at one end of which is fixed the distribution box;
  • the characteristics, variants and different embodiments of the invention can be associated with each other, in various combinations, to the extent that they are not incompatible or exclusive with respect to each other.
  • variants of the invention comprising only a selection of characteristics described subsequently in isolation from the other characteristics described, if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage and/or to differentiate the invention. compared to the prior art.
  • the terms “longitudinal”, “transverse” and “vertical” refer to the orientation of a thermal regulation device according to the invention.
  • a longitudinal direction corresponds to a main extension direction of a thermal regulation device and a transverse direction corresponds to a direction substantially perpendicular to a main extension plane of a thermal regulation device and to a main extension direction of a hydraulic connection sleeve of the thermal regulation device, this transverse direction being perpendicular to the longitudinal axis L.
  • a vertical direction is perpendicular to the longitudinal direction and to the transverse direction.
  • the present invention thus relates to a thermal regulation device (4) for cooling electrical energy storage members (2), the thermal regulating device (4) comprising a tube (6) configured to be in contact with the members storage of electrical energy and comprising at least one circulation channel (8) of heat transfer fluid, a collection box (10) arranged at one end of the tube (6) and comprising collection chambers (26) communicating fluidly with the 'at least one circulation channel (8) of the tube (6), and at least one connection sleeve (18, 18a, 18b) arranged on either side of the collection box (10) and configured to communicate with the same collection chamber (26), characterized in that the device comprises an electrical insulating element configured to electrically isolate said storage members from the sleeves and/or the collection box (10).
  • the tube 6 and the collection box 10 include an insulating coating.
  • the insulating element advantageously intervenes to ensure safe insulation at the level of complex shapes in order to avoid electric arcs, and this, at lower cost.
  • the heart of the invention lies in the presence of an insulating element 23 between the end of the tube 6 and the set of elements forming the collection chamber 10 and the connections such as the sleeves 19.
  • said insulating element comprises two half-shells 230 configured to assemble with one another around the tube 6.
  • said insulating element comprises two half-shells 230 configured to assemble with one another around the tube 6.
  • Such a particular embodiment is shown in Figure 3A and B.
  • the two half-shells are inserted on each side of the tube 6 to form, once assembled around it, an insulating element 23 which separates the tube 6 from the sleeves 18.
  • Figure 4 represents a cooling device 4 with several tubes 6 assembled by their pair of sleeves 18, with cells 2, without insulating element 23 (on the left) and with (on the right).
  • a theoretical circle having as its center the cell 2 closest to the end of the tube 6 and having a greater radius than this of said cell represents the possibility of electric arc formation. It is therefore in this zone that it is advantageous to provide an insulating element 23, in case the parts are poorly coated or lack coating.
  • said two half-shells 230 are identical.
  • the insulating element 23 comprises two half-shells 230 which are each formed from a single and same part reference in order to optimize costs. The assembly is thus done between two identical pieces which are reversed relative to each other.
  • the insulating element 23 forms a cover 231 which has a first part forming a body, in particular of flat shape, configured to be in contact and bear on the tube 6, and a second part forming elements configured to be clipped to the sleeves 18.
  • This cover 231 has shapes combined with the connections of the tubes between them to be able to clip onto the external diameters and hold in place.
  • FIG. 1 An example of an embodiment of the cache 231 according to the invention is shown respectively alone in Figure 7 and assembled on the sleeves 18 in Figure 6, with cells 2, on the left, and without them, on the right.
  • the device can allow circulation of the fluid in a U or I shape.
  • the present invention further comprises the following characteristics taken alone or in combination:
  • this plastic protection may have several aspects:
  • a first solution having the appearance of a “dome” or double shell 230 which will be mounted on the multiport tube and making it possible to make an electrically insulating screen between the cells and the uncoated parts as presented in the figure 3.
  • said insulating element comprises two half-shells 230 configured to assemble with one another around the tube 6.
  • this dome 230 could be in the form of two plastic half-shells 230 which would be inserted around the multiport tube 6 as shown in Figure 3.
  • This dome will preferably be made of insulation or insulating material, for example foam. , textile, or metal part covered with varnish, paint, thermoplastic film but can also be coated with insulating material.
  • said two half-shells 230 are identical.
  • these two half-shells 230 will be one and the same part reference in order to optimize costs.
  • This embodiment is shown as an example in Figure 7.
  • a cover 231 as detailed in Figures 6 and 7 is applied directly to the input/output box in such a way that the area to be isolated is protected.
  • the insulating element 23 forms a cover 231 which has a first part forming a body, in particular of flat shape, configured to be in contact and bear on the tube, and a second part forming elements configured to be clipped to the sleeves 18.
  • clipped we mean in particular being attached in force to said sleeves 18, in particular to the external diameters of said sleeves.
  • this cover 231 has shapes complementary to the connections of the tubes 6 between them to be able to clip onto the outer diameters of said connections and hold in place.
  • the dimension of the electrical energy storage device 4 can thus easily be increased without this implying a multiplication of assembly operations, a simple addition of the insulating element 23.
  • an electrical energy storage device in particular intended to equip an electric or hybrid vehicle, comprises several sets of electrical energy storage members 2, also hereinafter called energy storage cells. electrical energy, and several thermal regulation devices 4 arranged near these cells to allow thermal exchange between them.
  • the electrical energy storage members have in particular the shape of cylindrical cells, here with a circular section, arranged vertically, that is to say perpendicular to the longitudinal and transverse plane in which the energy storage device mainly fits. electric.
  • the electrical energy storage members 2 are in particular arranged in successive rows 3, parallel to each other, and each row, or set of electrical energy storage members, extends mainly longitudinally.
  • Thermal regulation devices 4 are arranged between two rows 3 of neighboring electrical energy storage members, with in particular a tube 6 which is configured to be in contact with the electrical energy storage members 2 of these two neighboring rows 3.
  • the rows 3 are arranged staggered relative to each other, that is to say with a longitudinal offset of the storage members of one row relative to the storage members of the neighboring row, which makes it possible to optimize the size of the electrical energy storage device 1, and the thermal regulation devices 4 each comprise a tube 6 of corrugated shape to be able to be in contact with each of the electrical energy storage members 2 of the two rows 3 between which they extend respectively.
  • Heat transfer fluid is intended to circulate inside this tube 6 of corrugated shape to be able to exchange calories with the electrical energy storage members 2, via the heat-conducting wall of the tube.
  • the heat transfer fluid is intended to recover the calories and evacuate them from the electrical energy storage device 1.
  • Each thermal regulation device 4 comprises, to allow this exchange of calories, the tube 6 previously mentioned, here of corrugated shape, within which is formed at least one circulation channel 8 of heat transfer fluid, and at least one collection box 10 which is arranged at a longitudinal end 12 of the tube 6 and which is intended to collect the fluid from an inlet conduit 14 of heat transfer fluid and to distribute it in the circulation channel(s) 8 within the tube 6 and/or intended to collect the heat transfer fluid at the outlet of the tube 6 and direct it into a heat transfer fluid evacuation conduit 16.
  • the heat transfer fluid is intended to circulate in the inlet conduit, and at each collection box encountered by the inlet conduit, a portion of heat transfer fluid is directed towards this collection box and the device of associated thermal regulation and another portion of heat transfer fluid is directed through the continuation of the inlet conduit to supply the following collection box.
  • any poorly coated or uncoated aluminum part less than 15 mm from an electrical storage element such as a battery cell must be protected from it.
  • this invention applies in particular to any connector or sleeve made of electrically conductive material, and in particular when it is located less than a distance R, for example 15mm from an element electrical storage such as a battery cell.
  • material conducting electricity we mean any material having an electrical conductance capable of generating electric arcs in the area of use of the cooling device.
  • the sleeves, collection box and tube are made of a conductive material such as metal, in particular aluminum.
  • the heat transfer fluid inlet conduit 14 and the heat transfer fluid discharge conduit 16 are formed by the direct cooperation of connection sleeves 18 secured to two neighboring collection boxes 10, without that there are intermediate devices arranged between these connection sleeves 18, it being understood where appropriate that a seal can be carried by one of the connection sleeves and be supported on the other connection sleeve at the level of the direct connection zone between the sleeves.
  • connection sleeves 18 allowing in particular direct cooperation as mentioned will be described in more detail below.
  • connection sleeves 18 extend on either side of a collection box 10 to form a pair 19, and that the two connection sleeves 18 of this pair have a shape different from each other, so as to allow the sleeve of a first type 18a associated with a first collection box 10 to be connected directly to a sleeve of second type 18b associated with a second collection box 10, without it being necessary to provide additional connection means.
  • each assembly formed by a collection box 10 and its connection sleeves 18 is identical from one thermal regulation device 4 to the other.
  • Figure 8 illustrates an example of the thermal regulation device, in which the circulation of the fluid is said to be U-shaped, that is to say with the same portion of heat transfer fluid which circulates in both directions within the tube 6 after passing through a return box 20 at one of the longitudinal ends of the tube.
  • the thermal regulation device 4 comprises in this first embodiment a tube 6 and at each of its longitudinal ends a collection box 10 and a return box 20.
  • the tube 6 has several channels 8 formed within it, distributed into two circulation sets which are distinguished in that the same portion of heat transfer fluid circulates in the first direction of circulation Si within the channels of a first circulation set 21 and in a second direction of circulation S 2, opposite the first direction of circulation Si, within the channels of a second circulation assembly 22.
  • the collection box 10 arranged at a first longitudinal end 12 of the tube is equipped with connection sleeves 18 to allow the arrival and evacuation of the heat transfer fluid.
  • the collection box 10 is configured to guide the fluid circulating in the connection sleeves 18 participating in forming the heat transfer fluid inlet conduit 14 towards a part of the channels, here the channels of the first circulation assembly 21, within the tube and to guide the fluid leaving the tube through the other part of the channels, here the channels of the second circulation assembly 22, in the connection sleeves 18 participating in forming the heat transfer fluid evacuation conduit 16.
  • the return box 20 disposed at a second longitudinal end of the tube 6 does not have connection sleeves and is only fluidly connected to the tube 6.
  • the return box 20 is configured to guide the fluid circulating in one direction in one part of the circulation channels towards the other part of the circulation channels so that it circulates in the other direction.
  • Figure 9 illustrates a second example of thermal regulation device 4, in which the circulation of the heat transfer fluid is said to be I-shaped, that is to say with the same portion of heat transfer fluid which only circulates in one direction within the tube 6 .
  • the thermal regulation device 4 comprises in this second embodiment a tube 6 and at each of its longitudinal ends a collection box 10.
  • the tube 6 has several channels 8 formed within it, distributed into two circulation sets which are distinguished this time in that two different portions of fluid can circulate distinctly within the tube, in their respective set of channels.
  • a first portion of heat transfer fluid can thus circulate in the first direction of circulation Si within the channels of the first circulation assembly 21 and a second portion of heat transfer fluid can circulate in a second direction of circulation S2, opposite to the first direction of circulation, within the channels of the second circulation set 22.
  • Each collection box 10 is here equipped with connection sleeves 18 in the sense of the invention, that is to say configured to be able to cooperate directly with connection sleeves of a neighboring collection box to form a conduit. inlet 14 and a heat transfer fluid evacuation conduit 16.
  • each collection box 10 is configured to guide the heat transfer fluid circulating in the connection sleeves 18 participating in forming the fluid inlet conduit 14 towards a part of the channels within the tube 6 and to guide the fluid leaving the tube through the other part of the channels in the connection sleeves 18 participating in forming the fluid evacuation conduit 16.
  • a first circuit Cl comprises an inlet of fluid through a first sleeve of a first collection box, a passage of a part of this fluid in the tube in a first direction of circulation while the other part of this fluid continues its route in the supply conduit towards a neighboring thermal regulation device, and an outlet of the fluid via a first sleeve of the second collection box after passing through the tube, to join the fluid coming from the neighboring thermal regulation device .
  • a second circuit C2 includes an inlet of fluid through a second sleeve of the second collection box, a passage of part of this fluid in the tube in a second direction of circulation while the other part of this fluid continues its route in the supply conduit towards a neighboring thermal regulation device, and an outlet of the fluid via a second sleeve of the first collection box after passing through the tube, to join fluid coming from the neighboring thermal regulation device .
  • circulation of the heat transfer fluid in I can be implemented with heat transfer fluid which only circulates in one direction within the tube 6, and with collection boxes at each end of the tube which do not include each only two connection sleeves.
  • the heat transfer fluid circulates in the same direction in each of the channels within the tube, between a collector box forming a supply collector box at one end of the tube and another collector box forming an evacuation collector box at the other end of the tube.
  • the thermal regulation device 4 comprises a tube 6 comprising at least one circulation channel 8 of heat transfer fluid, here a plurality of channels 8 as visible in Figure 12, on which a shell participating in forming the box collection 10 has been removed to make visible the interior of the latter and the presence of the channels in the tube.
  • the tube 6 has the shape of a plate extending in a main direction of longitudinal elongation, so as to follow the direction of longitudinal elongation of the row 3 of cells with which the tube must be in contact to achieve the function of heat exchange.
  • the tube 6 here has a corrugated shape with a succession of ridges along the longitudinal direction of elongation of the tube, to be able to be in contact with each of the cells of the rows 3 surrounding the tube 6, these rows being arranged in quincunx. It is understood that the channels 8 within the tube 6 follow the corrugated shape.
  • This collection box 10 is formed by two shells 11 placed against each other so as to define fluid collection chambers 26 communicating with the channels as will be described below.
  • connection sleeves 18 are arranged on either side of the collection box 10, taking the form of hollow tubular portions making it possible to guide the circulation of fluid.
  • the collection box 10 and the two connection sleeves 18 form a one-piece assembly, that is to say an assembly which cannot be disassembled without causing the destruction of one and/or the other of the parts forming this whole.
  • This one-piece assembly can in particular be obtained, prior to the assembly of the thermal regulation devices 4 in contact with the electrical energy storage members 2, by a brazing operation, it being noted that the brazing operation makes the box one-piece collection 10 and the connection sleeves 18 can be done simultaneously with a brazing operation securing the tube to the collection box.
  • the collection box 10 and the connection sleeves 18 are made of the same material, and more particularly of aluminum.
  • connection sleeves 19 are arranged on either side of the collection box 10 in pairs 19, a pair 19 of connection sleeves being formed by two connection sleeves whose elongation axes, c that is to say the axis of revolution of the tubular portion, are substantially coincident.
  • the heat transfer fluid can flow from one connection sleeve to the other connection sleeve of the same pair, each pair 19 thus forming part of an inlet 14 or evacuation conduit 16 of heat transfer fluid.
  • connection sleeves 18 of two neighboring thermal regulation devices 4 cooperate directly to simplify the assembly process.
  • Figure 11 illustrates in particular the fitting of a connection sleeve of a thermal regulation device directly into a connection sleeve of a neighboring thermal regulation device.
  • a connection sleeve 18 of a pair 19 is configured as a male element and forms a sleeve of a first type 18a and the other connection sleeve 18 of this pair 19 is configured as an element female and forms a sleeve of a second type 18b.
  • connection sleeves of the same pair have distinct shapes relative to each other to allow direct cooperation without an intermediary between two connection sleeves belonging to two neighboring thermal regulation devices, in a context where thermal regulation devices have identical shapes from one device to another.
  • a connection sleeve of the first type 18a has an external diameter, and in particular at a free end 180a opposite the collection box 10, the value Di of which is slightly less than the value D2 of the internal diameter of a connection sleeve of the second type 18b, and in particular at a free end 180b opposite the collection box.
  • first type connection sleeve that is to say a male element intended to be inserted inside a female element
  • second type connection sleeve since it allows insertion by fitting the male element into the female element
  • connection sleeve of the first type 18a has a free end, opposite the collection box 10, which can have dimensions external dimensions smaller than the corresponding external dimensions of this connection sleeve in the vicinity of the collection box, so as to present a male shape tending to narrow as the distance from the collection box increases
  • connection sleeve of the second type 18b has a free end, opposite the collection box 10, which can have internal dimensions greater than the corresponding internal dimensions of this connection sleeve in the vicinity of the collection box, so as to present a shape female tends to widen as it moves away from the collection box.
  • a first male connection sleeve associated with the collection box comprises means of cooperation with a female connection sleeve of a first neighboring thermal regulation device which are arranged on its external face 28 and a second female connection sleeve, arranged opposite the first male connection sleeve with respect to said collection box, comprises means of cooperation with a male connection sleeve of a second neighboring thermal regulation device which are arranged on its internal face 30.
  • each of these sleeves contributes to forming means of cooperation 32 of the connection sleeves with each other, with an area of the internal face 30 of a female connection sleeve 18b which is dimensioned and shaped to be in contact with a zone of the external face 28 of a male connection sleeve 18a.
  • a reception zone 34 of a seal annular 36 is provided at the level of the internal 30 and external 28 faces of the connection sleeves intended to be in contact with a corresponding surface of another sleeve and forming these cooperation means 32.
  • This annular seal 36 projects from the corresponding face of the connection sleeve of the first or second type 18a, 18b.
  • the annular seal 36 projects from the external face 28 of the male connection sleeve, but it will be understood that it could be associated with a female connection sleeve and form a projection from the internal face 30 of the last.
  • the receiving zone 34 of the annular seal 36 may include a groove 38 formed in the thickness of the corresponding face of the connection sleeve and dimensioned to accommodate the at least one annular seal 36.
  • connection sleeves form a pair 19 by being aligned and arranged on either side of the collection box 10.
  • the thermal regulation device 4 is such that two pairs 19 of connection sleeves are integral with the collection box 10, again forming a one-piece assembly, with for each pair a connection sleeve placed on either side of the collection box. In this way, each pair 19 of connection sleeves can communicate with one of the collection chambers 10.
  • a connection sleeve of a first pair of connection sleeves arranged on a first side of the collection box 10 has a shape and dimensions identical to those of a connection sleeve of the second pair of connection sleeves disposed on the second side of the collection box 10.
  • connection sleeves in the example illustrated with two pairs of connection sleeves contributes to creating two parallel conduits, namely the heat transfer fluid inlet conduit 14 and the heat transfer fluid evacuation conduit 16.
  • Figure 12 makes particularly visible the fact that the collection box 10 of the thermal regulation device 4 comprises within it collection chambers 26 communicating fluidly respectively with at least one of the circulation channels 8 formed within the tube, and more particularly one of the circulation assemblies 21, 22 formed by several channels.
  • the collection box 10 is here formed by two shells 11 attached and fixed against each other, with fixing means at the periphery of the shells. At least one shell has hooking lugs 40 which allow the shells to be held together before a brazing operation freezing the position of the shells and the holding of the collection box.
  • Each shell 11 has two recesses 42 formed by deformation of the shell and a rib 44 disposed between the two recesses. It is understood that when the shells are fixed to one another, the recesses 42 of each shell 11 are arranged facing each other to form the collection chambers 26 previously mentioned and the ribs 44 of each shell 11 are in contact with each other. on the other to form a central wall 46 which delimits and separates the collection chambers 26 from one another.
  • This central wall 46 is intended to be in contact with a solid surface of the tube forming a sealing zone 48, devoid of circulation channels, in order to ensure a tight contact and to prevent, within the collection box, fluid present in a first collection chamber from spilling into the other collection chamber, or into channels which must not be connected to this first collection chamber.
  • Each hollow 42 is defined by a bottom wall 41 which is pierced with an orifice 43 substantially in its center. This orifice allows a passage of fluid between the collection chamber 26 formed by the hollow and a connection sleeve 18 of the pair of connection sleeves opening into this collection chamber 26.
  • Each shell 11 is equipped with two connection sleeves 18a, 18b which open respectively into one of the two hollows 42 formed in this shell 11.
  • connection sleeves are configured to each communicate with a collection chamber, and it is understood that the sleeves arranged on either side of the collection box are configured to communicate with the same collection chamber.
  • the thermal regulation devices are previously prepared by brazing a collector box, connection sleeves and a tube, so as to form a single piece assembly. A seal is then attached, after this brazing operation, to one of the connection sleeves of a pair of connection sleeves secured to a collector box.
  • the method of manufacturing the thermal cooling device is particular in that it comprises at least a first step during which electrical energy storage members 2 are placed against a tube 6 of a first thermal regulation device 4 During this step, a step of depositing glue can in particular be carried out against the face of the tube intended to be in contact with the electrical energy storage members.
  • a tube 6 of a second thermal regulation device is placed against the electrical energy storage members 2 previously deposited.
  • the pressure exerted against the electrical energy storage members helps to press them against the first tube and ensures bonding between this first tube and the electrical energy storage members.
  • connection sleeves 18 associated with this tube 6 of the second thermal regulation device 4 and arranged on one side of the collection box 10 of this second device are inserted directly into the connection sleeves 18 associated with the tube of the first device and arranged on one side of the collection box of the first device facing the second device.
  • the invention cannot, however, be limited to the means and configurations described and illustrated here, and it also extends to any equivalent means or configuration and to any technical combination operating such means.
  • the shapes of the sleeves can vary since the connection sleeves from one thermal regulation device to the other can cooperate directly with each other.

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Abstract

L'invention a pour objet principal un dispositif de régulation thermique (4) pour le refroidissement d'organes de stockage d'énergie électrique (2), le dispositif de régulation thermique (4) comportant un tube (6) configuré pour être au contact des organes de stockage d'énergie électrique et comportant au moins un canal de circulation (8) de fluide caloporteur, une boîte de collecte (10) disposée à une extrémité du tube (6) et comportant au moins une chambre de collecte (26) communiquant fluidiquement avec l'au moins un canal de circulation (8) du tube (6), et au moins un manchon de raccordement (18, 18a, 18b) disposé de part et d'autre de la boîte de collecte (10) et configuré pour communiquer avec la même chambre de collecte (26), caractérisé en ce que le dispositif comprend un élément isolant (23) électrique configuré pour isoler électriquement lesdits organes de stockage des manchons et/ou de la boite de collecte (10).

Description

DESCRIPTION
Titre : Dispositif de régulation thermique, notamment de refroidissement pour véhicule automobile.
La présente invention concerne un dispositif de régulation thermique, notamment de refroidissement, notamment pour composant électrique susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment un dispositif de refroidissement d’au moins une batterie ou cellules de batterie de véhicule, par exemple un véhicule. Le véhicule peut être de type terrestre, maritime ou aérien.
Il est connu de nos jours d’équiper des véhicules électriques, thermiques ou hybrides d’organes de stockage d’énergie électrique permettant une alimentation électrique des différents éléments du véhicule. Ces organes de stockage d’énergie électrique sont généralement composés de cellules de stockage d’énergie électrique positionnées dans un pack-batterie.
Les constructeurs automobiles cherchent aujourd’hui à fournir des véhicules électriques ou hybrides plus puissants, et dont l’autonomie électrique est augmentée. Pour cela, de plus en plus de packs-batterie, et/ ou des packs-batterie de plus en plus grand, sont installés sur ces véhicules électriques ou hybrides. Il est connu d’installer l’ensemble ou au moins une partie de ces packs-batterie au niveau du plancher du véhicule, sensiblement sur toute la largeur du véhicule.
On comprend que, lors du fonctionnement du véhicule, les packs-batterie peuvent dégager une quantité de chaleur importante et dès lors être soumis à des hausses de température pouvant provoquer dans certains cas leur endommagement, voire leur destruction. Par conséquence, leur refroidissement est essentiel afin de les maintenir en bon état et d’assurer ainsi la fiabilité, l’autonomie et la performance du véhicule. Par ailleurs, le fonctionnement des packs-batterie peut être moins efficace en cas de basses températures, les composants électriques ou électroniques équipant ces packs-batterie ayant alors besoin d’un temps de montée en température avant de fonctionner à plein rendement.
Pour ce faire, un ou plusieurs dispositifs de régulation thermique destinés à réguler la température des packs-batterie sont mis en œuvre pour assurer les fonctions de chauffage et/ou de refroidissement des composants électriques ou électroniques à l’intérieur de ces packs-batteries et ainsi optimiser le fonctionnement des différents composants.
Ces dispositifs de régulation thermique sont généralement parcourus par un fluide caloporteur qui peut selon les besoins soit absorber la chaleur émise par chaque pack-batterie afin de le refroidir soit apporter de la chaleur si la température du pack-batterie est insuffisante pour son bon fonctionnement.
Il est notamment connu, dans des pack-batterie où des cellules de stockage d’énergie électrique sont disposées verticalement les unes à côté des autres de manière à former une pluralité de rangées successives de cellules, d’avoir des dispositifs de régulation thermique présentant un tube disposé entre deux rangées de cellules et au sein de laquelle du fluide caloporteur est apte à circuler. Le contact entre le tube et les cellules permet une évacuation, ou un apport, de calories via le fluide caloporteur. Pour gérer l’arrivée et l’évacuation du fluide caloporteur, une boîte de collecte de fluide est disposée à une extrémité du tube et des conduits d’arrivée et de sortie de fluide caloporteur sont raccordés à cette boîte de collecte. Plus particulièrement, lorsque plusieurs dispositifs de régulation thermique sont disposés en parallèle pour être respectivement insérés entre deux rangées de cellules, et que les conduits doivent être raccordés successivement à chaque boîte de collecte des dispositifs de régulation thermique, il est connu de former respectivement le conduit d’arrivée et le conduit de sortie de fluide caloporteur par une succession de portions tubulaires parmi lesquelles des manchons solidaires de chaque boîte de collecte et des moyens additionnels de raccordement interposés entre les manchons pour les fixer les uns aux autres et permettre un passage étanche de fluide caloporteur au sein de chacune des portions tubulaires.
La dimension des packs-batterie doit être de plus en plus grande pour répondre aux besoins d’énergie électrique de plus en plus importants des véhicules électriques ou hybrides modernes, et le nombre de rangées de cellules, et donc le nombre de tubes interposés entre ces rangées de cellule pour réaliser la régulation thermique doit être de plus en plus grand. Il en résulte que le raccordement des conduits aux différentes boîtes de collecte peut être fastidieux du fait du grand nombre de pièces à assembler les unes aux autres. Par ailleurs, la multiplication du nombre de pièces et de leurs tolérances de fabrication respectives implique des jeux d’assemblage plus grands et une complexité accrue pour la réalisation de cet assemblage.
Un exemple de dispositif de régulation thermique pour le refroidissement d’organes de stockage d’énergie électrique, consiste en un dispositif de régulation thermique comportant un tube configuré pour être au contact des organes de stockage d’énergie électrique et comportant au moins un canal de circulation de fluide caloporteur, une boîte de collecte disposée à une extrémité du tube et comportant des chambres de collecte communiquant fluidiquement avec l’au moins un canal de circulation du tube, et au moins deux manchons de raccordement disposés de part et d’autre de la boîte de collecte et configurés pour communiquer avec la même chambre de collecte, les manchons de raccordement présentant des formes distinctes l’un par rapport à l’autre.
Dans le cadre d’un tube multi ports tel que décrit précédemment à titre d’exemple, une fonction d’isolation électrique peut être nécessaire, et un revêtement doit alors être ajouté sur l'échangeur qui lui est conducteur thermiquement et électriquement de par les choix de matières optimisés classique, en général de l’aluminium.
La zone sur laquelle doit être appliqué cette isolation électrique est généralement définie préalablement en tenant compte de plusieurs facteurs: la localisation des batteries par rapport à l’échangeur ; les conditions potentielles menant à la formation d’arc électrique en cas de défaillance sur le pack batterie ;
La difficulté technique réside à trouver une solution technique permettant de répondre au besoin d’une isolation électrique.
Afin d’assurer le raccordement d’un refroidisseur de batterie A avec un refroidisseur de batterie B adjacent au sein du pack et créer ainsi une circulation fluide, les éléments de connexion comprenant des éléments spécifiques de forme conjuguée telle que : une partie mâle sur le refroidisseur de batterie A et une partie femelle sur le refroidisseur de batterie B, lesdits éléments de connexion étant préférentiellement réalisés en aluminium qui seront brasés directement sur les boîtes des refroidisseurs eux-mêmes en aluminium, un organe d'étanchéité telle d’un joint torique étant ajouté au niveau du raccordement de deux refroidisseurs, tel qu’un joint à lèvre ou quadrilobe par exemple, qui pourrait être placé indifféremment sur la partie mâle ou à l'intérieure de la partie femelle.
Cet organe d'étanchéité peut être en matière EPDM, nitrile, par exemple, ou toute autre matière polymère compatible avec le liquide de refroidissement et résistant aux contraintes de température de l’environnement.
Dans le cas où la fonction isolation électrique est nécessaire et suivant la localisation requise pour cette fonction, il peut être difficile de réaliser cette fonction seulement par l’application d’un revêtement de surface sur l'échangeur. En effet, la pose d’un revêtement sur un organe complexe peut être difficile à effectuer de façon répétable et sûre, et le procédé est complexe.
De plus, cette solution d’isolation peut devoir être appliquée sur une partie importante du produit du fait de la proximité avec les batteries.
Dans le cas de géométrie de pièce plus ou moins complexe, par exemple lorsque le dispositif de refroidissement présente une géométrie de boîte d’entrée /sortie présentant des connexions encombrantes et/ ou des sur-épaisseurs liés à des dents de sertissage sur les boites par exemple, le revêtement ne peut pas être appliqué d’une manière simple et homogène sur des certaines zones.
Il en résulte un besoin pour fournir une solution isolante simple et peu coûteuse qui permette d’empêcher l'arc électrique de se propager dans les matières conductrices non revêtues par la couche d'isolation.
La présente solution vise à résoudre le problème technique en proposant une un dispositif spécifique.
La présente invention concerne ainsi un dispositif de régulation thermique (4) pour le refroidissement d’organes de stockage d’énergie électrique (2), le dispositif de régulation thermique (4) comportant un tube (6) configuré pour être au contact des organes de stockage d’énergie électrique et comportant au moins un canal de circulation (8) de fluide caloporteur, une boîte de collecte (10) disposée à une extrémité du tube (6) et comportant des chambres de collecte (26) communiquant fluidiquement avec l’au moins un canal de circulation (8) du tube (6), et au moins un manchon de raccordement (18, 18a, 18b) disposé de part et d’autre de la boîte de collecte (10) et configurés pour communiquer avec la même chambre de collecte (26), caractérisé en ce que le dispositif comprend un élément isolant électrique configuré pour isoler électriquement lesdits organes de stockage des manchons et/ou de la boite de collecte (10).
De préférence, cette invention pourra présenter plusieurs aspects optionnels:
Selon une caractéristique de l’invention, ledit élément isolant comprend deux demi-coquilles configurées pour s’assembler l’une avec l’autre autour du tube.
Selon une caractéristique de l’invention, lesdites deux demi coquilles sont identiques.
D’une manière avantageuse, ces 2 demi-coquilles seront une seule et même référence de pièce afin d’optimiser les coûts.
Selon une caractéristique de l’invention, l’élément isolant forme un cache qui présente une première partie formant un corps, notamment de forme plate, configuré pour être en contact et prendre appui sur le tube, et une seconde partie formant des éléments configurés pour être clipsés aux manchons
Ce cache présente des formes conjuguées aux connexions des tubes entre eux pour pouvoir se clipper sur les diamètres extérieurs et tenir en place.
Selon une caractéristique de l’invention, le dispositif peut permettre une circulation du fluide en U ou en I.
Selon l’invention, la boîte de collecte est donc équipée d’au moins deux manchons de raccordement parmi lesquels un manchon de raccordement d’un premier type et un manchon de raccordement d’un deuxième type. La différence de forme des manchons de raccordement permet, lorsque deux dispositifs de régulation thermique identiques sont assemblés l’un à l’autre pour former partie d’un dispositif de stockage d’énergie électrique à plusieurs rangées d’organes de stockage d’énergie électrique notamment, de faire coopérer un manchon de raccordement d’un premier type associé à un premier dispositif de régulation thermique directement avec un manchon d’un deuxième type associé à un deuxième dispositif de régulation thermique.
Avantageusement, on évite ainsi de devoir prévoir un assemblage avec des manchons de raccordement de formes identiques qu’il faut relier par un fourreau additionnel, et on évite ainsi une multiplication des tolérances de fabrication et des défauts d’alignement.
Selon une caractéristique de l’invention, la boîte de collecte et les deux manchons de raccordement forment un ensemble monobloc. Notamment, la boîte de collecte et les manchons de raccordement peuvent être réalisés dans le même matériau, et plus particulièrement en aluminium. De manière additionnelle, la boîte de collecte, les manchons de raccordement et le tube forment un ensemble monobloc.
Selon une caractéristique de l’invention, l’ensemble monobloc formé par au moins la boîte de collecte et les manchons de raccordement est obtenu par une opération de brasage.
Selon une caractéristique de l’invention, un des deux manchons de raccordement, de manière à former un élément mâle, comporte un diamètre externe, au niveau d’une extrémité libre opposée à la boîte de collecte, qui est légèrement inférieur au diamètre interne de l’autre des deux manchons de raccordement au niveau d’une extrémité libre opposée à la boite de collecte, cet autre manchon de raccordement étant destiné à former un élément femelle.
Selon une caractéristique de l’invention, un des deux manchons de raccordement comporte une extrémité libre, à l’opposé de la boîte de collecte, qui présente des dimensions externes inférieures aux dimensions externes correspondantes de ce manchon de raccordement au voisinage de la boîte de collecte, et/ ou l’autre des deux manchons de raccordement comporte une extrémité libre, à l’opposé de la boîte de collecte, qui présente des dimensions internes supérieures aux dimensions internes correspondantes de ce manchon de raccordement au voisinage de la boîte de collecte. En d’autres termes, le dispositif de régulation thermique comporte un manchon de raccordement de premier type qui présente une forme mâle, le cas échéant qui tend à se rétrécir au fur et à mesure de l’éloignement de la boîte de collecte, et un manchon de raccordement de deuxième type qui présente une forme femelle, le cas échéant qui tend à s’élargir au fur et à mesure de l’éloignement de la boîte de collecte dans un sens opposé au sens d’éloignement du manchon de raccordement de premier type, la forme mâle et la forme femelle de ces manchons de raccordement permettant une coopération directe, notamment par emmanchement, entre deux manchons de raccordement de deux dispositifs de régulation thermique voisins.
Selon une caractéristique de l’invention, un premier manchon de raccordement associé à la boîte de collecte comporte des moyens de coopération avec un manchon de raccordement d’un premier dispositif de régulation thermique voisin qui sont disposés sur sa face externe et un deuxième manchon de raccordement formant un ensemble monobloc avec la boîte de collecte, disposé à l’opposé du premier manchon de raccordement par rapport à ladite boîte de collecte, comporte des moyens de coopération avec un manchon de raccordement d’un deuxième dispositif de régulation thermique voisin qui sont disposés sur sa face interne.
Selon une caractéristique de l’invention, les moyens de coopération comportent au moins une zone de réception d’un joint d’étanchéité annulaire formant saillie de la face correspondante du premier ou du deuxième manchon de raccordement.
Selon une caractéristique de l’invention, la zone de réception comporte une gorge formée dans l’épaisseur de la face correspondante du premier ou du deuxième manchon de raccordement et dimensionnée pour loger l’au moins un joint d’étanchéité annulaire.
Selon une caractéristique de l’invention, l’un des manchons de raccordement comporte au moins une lumière traversant l’épaisseur de ce manchon depuis la face interne à la face externe, ladite lumière étant configurée pour recevoir une agrafe de fixation. Selon une caractéristique de l’invention, le tube comporte deux ensembles de canaux de circulation distincts et la boîte de collecte comporte deux chambres de collecte communiquant fluidiquement respectivement avec l’un des ensembles de canaux de circulation du tube, deux paires de manchons de raccordement étant disposées, avec un manchon de raccordement de part et d’autre de la boîte de collecte, pour communiquer avec chacune des chambre de collecte, les paires de manchons de raccordement étant configurés de telle sorte qu’un manchon de raccordement d’une première paire de manchons de raccordement disposé d’un premier côté de la boîte de collecte présente une forme et des dimensions identiques à celles d’un manchon de raccordement de la deuxième paire de manchons de raccordement disposé du deuxième côté de la boîte de collecte.
L’invention concerne également un dispositif de stockage d’énergie électrique pour un véhicule électrique ou hybride, comprenant plusieurs ensembles d’organes de stockage d’énergie électrique et plusieurs dispositifs de régulation thermique tels que précédemment évoqués, chaque dispositif de régulation thermique étant agencé entre deux ensembles d’organes de stockage d’énergie électrique, deux dispositifs de régulation thermique voisins étant configurés pour être reliés de manière étanche par coopération directe d’un manchon de raccordement d’un premier dispositif de régulation thermique, équipé d’un joint d’étanchéité, avec un manchon de raccordement d’un deuxième dispositif de régulation thermique.
L’invention concerne également un procédé d’assemblage d’un dispositif de stockage d’énergie électrique selon la revendication précédente, au cours duquel on dépose des organes de stockage d’énergie électrique contre un tube d’un premier dispositif de régulation thermique puis on dépose un tube d’un deuxième dispositif de régulation thermique contre les organes de stockage d’énergie électrique précédemment déposés, en insérant les manchons de raccordement associés à ce tube du deuxième dispositif et disposés d’un côté de la boite de collecte du deuxième dispositif directement dans les manchons de raccordement associés au tube du premier dispositif et disposés d’un côté de la boite de collecte du premier dispositif. D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement à la lecture 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. i] est une représentation en perspective d’un pack-batteries dans son ensemble équipé de plusieurs organes de stockage d’énergie électrique et d’une pluralité de dispositifs de régulation thermique selon un exemple ;
[Fig. 2] est une vue de détail de plusieurs organes de stockage d’énergie électrique et d’une extrémité de plusieurs dispositifs de régulation thermique, vus sur la figure 1 ;
[Fig. 3] est un détail du dispositif de régulation thermique en vue en perspective avec un élément isolant selon un premier mode de réalisation, avant assemblage (A) et une fois assemblé (B) ;
[Fig. 4] est un détail du dispositif de régulation thermique en vue de côté avec des éléments à refroidir, avant assemblage (A) d’un élément isolant selon un premier mode de réalisation, et une fois assemblé (B) ;
[Fig. 5] est une vue schématique de l’élément isolant selon un second mode de réalisation ;
[Fig. 6] représente un détail du dispositif de régulation thermique en vue de côté avec des éléments à refroidir, comprenant un élément isolant selon un troisième mode de réalisation (A), et un détail en vue en perspective du même assemblage sans lesdits éléments à refroidir ;
[Fig. 7] est une vue en perspective d’un élément isolant selon un troisième mode de réalisation ;
[Fig. 8] est une représentation en perspective d’un dispositif de régulation thermique selon un premier mode de réalisation sur laquelle la circulation du fluide caloporteur destiné à circuler dans ce dispositif a été représenté par des flèches en traits pleins ; [Fig. 9] est une représentation en perspective d’un dispositif de régulation thermique selon un deuxième mode de réalisation sur laquelle la circulation du fluide caloporteur destiné à circuler dans ce dispositif a été représenté par des flèches en traits pleins ;
[Fig. 10] est une représentation en perspective d’une extrémité d’un dispositif de régulation thermique, rendant visible une boîte de distribution et des manchons de raccordement s’étendant en saillie de part et d’autre de cette boîte ;
[Fig. 11] est une vue en coupe de deux dispositifs de régulation thermique voisins, rendant notamment visible la coopération entre des manchons de raccordement réalisés d’un seul tenant avec la boîte de distribution formée à l’extrémité du dispositif de régulation thermique correspondant ;
[Fig. 12] est une représentation schématique représentation en perspective, similaire à celle de la figure 8, dans laquelle la boîte de distribution a été représentée partiellement pour rendre visible sa structure interne et pour rendre visible la structure interne du tube à une extrémité duquel est fixée la boîte de distribution ;
Les caractéristiques, variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes par rapport aux autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique et/ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.
Dans la description qui va suivre, les dénominations « longitudinale », « transversale » et « verticale » se réfèrent à l’orientation d’un dispositif de régulation thermique selon l’invention. Une direction longitudinale correspond à une direction d’extension principale d’un dispositif de régulation thermique et une direction transversale correspond à une direction sensiblement perpendiculaire à un plan d’extension principal d’un dispositif de régulation thermique et à une direction d’extension principale d’un manchon de raccordement hydraulique du dispositif de régulation thermique, cette direction transversale étant perpendiculaire à l’axe longitudinal L. Enfin, une direction verticale est perpendiculaire à la direction longitudinale et à la direction transversale.
La présente invention concerne ainsi un dispositif de régulation thermique (4) pour le refroidissement d’organes de stockage d’énergie électrique (2), le dispositif de régulation thermique (4) comportant un tube (6) configuré pour être au contact des organes de stockage d’énergie électrique et comportant au moins un canal de circulation (8) de fluide caloporteur, une boîte de collecte (10) disposée à une extrémité du tube (6) et comportant des chambres de collecte (26) communiquant fluidiquement avec l’au moins un canal de circulation (8) du tube (6), et au moins un manchon de raccordement (18, 18a, 18b) disposé de part et d’autre de la boîte de collecte (10) et configurés pour communiquer avec la même chambre de collecte (26), caractérisé en ce que le dispositif comprend un élément isolant électrique configuré pour isoler électriquement lesdits organes de stockage des manchons et/ou de la boite de collecte (10).
Cela permet avantageusement de permettre une isolation électrique façile, sure et à moindre coût. En effet, cela permet de s’assurer de la bonne isolation des éléments de stockage électrique vis-à-vis des manchons 18 notamment, là où le revêtement d’isolant du dispositif de refroidissement peut ne pas être suffisant, en particulier au niveau des formes complexes du dispositif, particulièrement des manchons 18.
Ainsi, dans certains modes de réalisation, le tube 6 et la boite de collecte 10 comprennent un revêtement isolant. Dans ces cas-là, l’élément isolant intervient avantageusement pour assurer une isolation sûre au niveau des formes complexes afin d’éviter les arcs électriques, et ce, à moindre frais.
On comprend que le cœur de l’invention réside dans la présence d’un élément isolant 23 entre l’extrémité du tube 6 et l’ensemble d’éléments formant la chambre de collecte 10 et les raccordements tels que les manchons 19.
De préférence, cette invention pourra présenter plusieurs aspects optionnels: Selon une caractéristique de l’invention, ledit élément isolant comprend deux demi-coquilles 230 configurées pour s’assembler l’une avec l’autre autour du tube 6. Un tel mode de réalisation particulier est représenté à la figure 3A et B. Ainsi, les deux demi coquilles sont insérées de chaque côté du tube 6 pour former une fois assemblées autour de celui-ci un élément isolant 23 qui sépare le tube 6 des manchons 18.
La figure 4 représente un dispositif de refroidissement 4 avec plusieurs tubes 6 assemblés par leur paire de manchons 18, avec les cellules 2, sans élément isolant 23 (à gauche) et avec (à droite). Un cercle théorique ayant pour centre la cellule 2 la plus proche de l’extrémité du tube 6 et présentant un plus grand rayon que celui- ci de ladite cellule représente la possibilité de formation d’arc électrique. C’est donc dans cette zone qu’il est intéressant de fournir un élément isolant 23, au cas où les pièces soient mal revêtues ou soient absentes de revêtement.
Selon une caractéristique de l’invention, lesdites deux demi coquilles 230 sont identiques.
En effet, d’une manière avantageuse, tel que représenté à titre d’exemple non limitatifs à la figure 5, l’élément isolant 23 comprend deux demi-coquilles 230 qui sont chacune formées d’une seule et même référence de pièce afin d’optimiser les coûts. L’assemblage se fait ainsi entre deux pièces identiques qu’on inverse l’une par rapport à l’autre.
Selon une caractéristique de l’invention, l’élément isolant 23 forme un cache 231 qui présente une première partie formant un corps, notamment de forme plate, configuré pour être en contact et prendre appui sur le tube 6, et une seconde partie formant des éléments configurés pour être clipsés aux manchons 18.
Ce cache 231 présente des formes conjuguées aux connexions des tubes entre eux pour pouvoir se clipper sur les diamètres extérieurs et tenir en place.
Un exemple de mode de réalisation du cache 231 selon l’invention est représenté respectivement seul à la figure 7 et assemblé sur les manchons 18 sur la figure 6, avec les cellules 2, à gauche, et sans celles-ci, à droite.
Selon une caractéristique de l’invention, le dispositif peut permettre une circulation du fluide en U ou en I. La présente invention comprend en outre les caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison :
Application d’un revêtement sur la partie multiport tube qui présente une géométrie homogène et continue
Ajout d’une protection / cache plastique pour empêcher la création d’arc électrique entre la dernière cellule et les composants non revêtus tels que les manchons, de préférence se trouvant dans une zone de 15 mm autour du dernier élément de stockage, tel que représenté à titre d’exemple dans les figures 4 et 6.
De préférence, cette protection plastique pourra présenter plusieurs aspects:
Selon une caractéristique de l’invention, une première solution présentant un aspect de “coupole” ou double coquilles 230 qui sera montée sur le multiport tube et permettant de faire un écran isolant électriquement entre les cellules et les parties non revêtues comme présentée dans la figure 3.
Selon une caractéristique de l’invention, ledit élément isolant comprend deux demi-coquilles 230 configurées pour s’assembler l’une avec l’autre autour du tube 6.
De manière avantageuse, cette coupole 230 pourrait se présenter sous la forme de deux demi-coquilles 230 en plastique qui seraient insérées autour du multiport tube 6 tel que représenté figure 3. Cette coupole sera de préférence fabriquée en isolant ou matière isolante par exemple une mousse, textile, ou pièce en métal recouvert de vernis, peinture, film thermoplastique mais peut aussi être revêtue de matière isolante.
Selon une caractéristique de l’invention, lesdites deux demi coquilles 230 sont identiques.
D’une manière avantageuse, ces deux demi-coquilles 230 seront une seule et même référence de pièce afin d’optimiser les coûts. Ce mode de réalisation est représenté à titre d’exemple à la figure 7.
Selon une autre forme de l’invention, un cache 231 tel que détaillé dans les figures 6 et 7 est appliqué directement sur boite d’entrée / sortie de telle manière que la zone à isoler soit protégée. Selon une caractéristique de l’invention, l’élément isolant 23 forme un cache 231 qui présente une première partie formant un corps, notamment de forme plate, configuré pour être en contact et prendre appui sur le tube, et une seconde partie formant des éléments configurés pour être clipsés aux manchons 18. Par clipsés on entend notamment être attaché en force auxdits manchons 18, notamment aux diamètres extérieurs desdits manchons. En d’autres termes, ce cache 231 présente des formes complémentaires aux connexions des tubes 6 entre eux pour pouvoir se clipper sur les diamètres extérieurs desdites connexions et tenir en place.
L’invention telle qu’elle vient d’être décrite permet bien de répondre aux objectifs qu’elle s’était fixés, à savoir proposer un dispositif de stockage d’énergie électrique 1 isolé électriquement.
La dimension du dispositif de stockage d’énergie électrique 4 peut ainsi facilement être augmentée sans que cela implique une multiplication des opérations d’assemblage, un simple ajout de l’élément isolant 23.
A titre d’exemple, un dispositif de stockage d’énergie électrique 1, notamment prévu pour équiper un véhicule électrique ou hybride, comporte plusieurs ensembles d’organes de stockage d’énergie électrique 2, également appelés par la suite cellules de stockage d’énergie électrique, et plusieurs dispositifs de régulation thermique 4 agencés à proximité de ces cellules pour permettre un échange thermique entre eux.
Les organes de stockage d’énergie électrique présentent notamment la forme de cellules cylindriques, ici à section circulaire, disposées verticalement, c’est-à-dire perpendiculairement au plan longitudinal et transversal dans lequel s’inscrit principalement le dispositif de stockage d’énergie électrique.
Les organes de stockage d’énergie électrique 2 sont notamment disposés en rangées 3 successives, parallèles les unes aux autres, et chaque rangée, ou ensemble d’organes de stockage d’énergie électrique, s’étend principalement longitudinalement.
Des dispositifs de régulation thermique 4 sont disposés entre deux rangées 3 d’organes de stockage d’énergie électrique voisines, avec notamment un tube 6 qui est configuré pour être au contact des organes de stockage d’énergie électrique 2 de ces deux rangées 3 voisines.
Dans l’exemple illustré, les rangées 3 sont disposées en quinconce les unes par rapport aux autres, c’est-à-dire avec un décalage longitudinal des organes de stockage d’une rangée par rapport aux organes de stockage de la rangée voisine, ce qui permet d’optimiser l’encombrement du dispositif de stockage d’énergie électrique 1, et les dispositifs de régulation thermique 4 comportent chacun un tube 6 de forme ondulée pour pouvoir être au contact de chacun des organes de stockage d’énergie électrique 2 des deux rangées 3 entre lesquelles ils s’étendent respectivement.
Du fluide caloporteur est destiné à circuler à l’intérieur de ce tube 6 de forme ondulée pour pouvoir échanger des calories avec les organes de stockage d’énergie électrique 2, via la paroi conductrice de chaleur du tube. Notamment, lorsque les organes de stockage d’énergie électrique 2 doivent être refroidis suite à une montée en température lors de leur fonctionnement, le fluide caloporteur est destiné à récupérer les calories et à les évacuer hors du dispositif de stockage d’énergie électrique 1.
Chaque dispositif de régulation thermique 4 comporte, pour permettre cet échange de calories, le tube 6 précédemment évoqué, ici de forme ondulé, au sein duquel est formé au moins un canal de circulation 8 de fluide caloporteur, et au moins une boîte de collecte 10 qui est disposée à une extrémité longitudinale 12 du tube 6 et qui a pour vocation de collecter le fluide depuis un conduit d’arrivée 14 de fluide caloporteur et de le distribuer dans le ou les canaux de circulation 8 au sein du tube 6 et/ ou pour vocation de collecter le fluide caloporteur en sortie du tube 6 et de le diriger dans un conduit d’évacuation 16 de fluide caloporteur .
En d’autres termes, le fluide caloporteur est destiné à circuler dans le conduit d’arrivée, et à chaque boîte de collecte rencontrée par le conduit d’arrivée, une portion de fluide caloporteur est dirigée vers cette boîte de collecte et le dispositif de régulation thermique associé et une autre portion de fluide caloporteur est dirigée à travers la suite du conduit d’arrivée pour alimenter la boîte de collecte suivante. Il est à noter que de préférence, toute pièce aluminium mal revêtue ou non revêtue à moins de 15 mm d’un élément de stockage électrique tel qu’une cellule de batterie doit être protégé de celle-ci.
En d’autres termes, on comprend que cette invention s’applique notamment pour tout connecteur ou manchon réalisé en matériau conducteur électrique, et notamment lorsque celui-ci est situé à moins d’une distance R, de par exemple 15mm d’un élément de stockage électrique tel qu’une cellule de batterie.
Par matériau conduisant l’électricité, on entend tout matériau ayant une conductance électrique pouvant générer des arcs électriques dans le domaine d’utilisation du dispositif de refroidissement. A titre d’exemple non limitatif, lorsque le dispositif de refroidissement est utilisé pour refroidir des cellules de batterie automobile, les manchons, boite de collecte et tube sont réalisés en un matériau conducteur tel que du métal, notamment de l’aluminium.
A titre d’exemple de dispositif de refroidissement, le conduit d’arrivée 14 de fluide caloporteur et le conduit d’évacuation 16 de fluide caloporteur sont formés par la coopération directe de manchons de raccordement 18 solidaires de deux boîtes de collecte 10 voisines, sans qu’il y ait de dispositifs intermédiaires agencés entre ces manchons de raccordement 18, étant entendu le cas échéant qu’un joint d’étanchéité peut être porté par l’un des manchons de raccordement et être en appui sur l’autre manchon de raccordement au niveau de la zone de raccordement direct entre les manchons.
Les caractéristiques relatives aux manchons de raccordement 18 permettant notamment la coopération directe telle qu’évoquée seront décrits plus en détails ci- après.
Il peut toutefois être constaté à ce stade de la description, en fonction des illustrations des figures 1 et 2, que deux manchons de raccordement 18 s’étendent de part et d’autre d’une boîte de collecte 10 pour former une paire 19, et que les deux manchons de raccordement 18 de cette paire présentent une forme différente l’un de l’autre, de manière à permettre au manchon d’un premier type 18a associé à une première boîte de collecte 10 d’être raccordé directement à un manchon du deuxième type 18b associé à une deuxième boîte de collecte 10, sans qu’il soit nécessaire de prévoir des moyens de raccordement additionnels.
Par ailleurs, il peut être noté que chaque ensemble formé par une boîte de collecte 10 et ses manchons de raccordement 18 est identique d’un dispositif de régulation thermique 4 à l’autre.
La figure 8 illustre un exemple du dispositif de régulation thermique, dans la circulation du fluide est dite en U, c’est-à dire avec la même portion de fluide caloporteur qui circule dans les deux sens au sein du tube 6 après être passé dans une boîte de renvoi 20 à une des extrémités longitudinales du tube.
Plus particulièrement, le dispositif de régulation thermique 4 comporte dans ce premier mode de réalisation un tube 6 et à chacune de ses extrémités longitudinales une boîte de collecte 10 et une boîte de renvoi 20.
Le tube 6 comporte plusieurs canaux 8 formés en son sein, répartis en deux ensembles de circulation qui se distinguent en ce qu’une même portion de fluide caloporteur circule dans le premier sens de circulation Si au sein des canaux d’un premier ensemble de circulation 21 et dans un deuxième sens de circulation S 2, opposé au premier sens de circulation Si, au sein des canaux d’un deuxième ensemble de circulation 22.
La boîte de collecte 10 disposée à une première extrémité longitudinale 12 du tube est équipée de manchons de raccordement 18 pour permettre l’arrivée et l’évacuation du fluide caloporteur. La boîte de collecte 10 est configurée pour guider le fluide circulant dans les manchons de raccordement 18 participant à former le conduit d’arrivée de fluide caloporteur 14 vers une partie des canaux, ici les canaux du premier ensemble de circulation 21, au sein du tube et pour guider le fluide sortant du tube par l’autre partie des canaux, ici les canaux du deuxième ensemble de circulation 22, dans les manchons de raccordement 18 participant à former le conduit d’évacuation de fluide caloporteur 16.
La boîte de renvoi 20 disposée à une deuxième extrémité longitudinale du tube 6 ne comporte pas de manchons de raccordement et est uniquement reliée fluidiquement au tube 6. La boîte de renvoi 20 est configurée pour guider le fluide circulant dans un sens dans une partie des canaux de circulation vers l’autre partie des canaux de circulation pour qu’il circule dans l’autre sens.
Il résulte de cette configuration, tel qu’illustré par les flèches visibles sur la figure 8, une arrivée de fluide caloporteur par un premier manchon de raccordement 18 d’une paire 19, un passage d’une portion de ce fluide caloporteur dans le tube 6 dans un premier sens de circulation Si tandis que l’autre partie de ce fluide caloporteur continue sa route dans le conduit d’arrivée 14 en direction d’un dispositif de régulation thermique 4 voisin, une circulation de fluide caloporteur au sein des canaux du premier ensemble de circulation 21 dans un premier sens de circulation Si au cours de laquelle le fluide caloporteur récupère ou cède des calories avec la surface des cellules au contact du tube 6, au niveau de ses canaux du premier ensemble de circulation 21, un changement de sens dans la boîte de renvoi et un passage dans le tube dans un deuxième sens de circulation S2, avec une circulation de fluide caloporteur au sein cette fois des canaux du deuxième ensemble de circulation 22 dans le deuxième sens de circulation S2 au cours de laquelle le fluide caloporteur récupère ou cède là encore des calories avec la surface des cellules au contact du tube, au niveau de ses canaux du deuxième ensemble de circulation 22, et une sortie de fluide via le deuxième manchon de raccordement 18 de ladite paire 19, qui rejoint du fluide provenant du dispositif de régulation thermique voisin.
La figure 9 illustre un deuxième exemple de dispositif de régulation thermique 4, dans la circulation du fluide caloporteur est dite en I, c’est-à dire avec une même portion de fluide caloporteur qui ne circule que dans un sens au sein du tube 6.
Plus particulièrement, le dispositif de régulation thermique 4 comporte dans ce deuxième mode de réalisation un tube 6 et à chacune de ses extrémités longitudinales une boîte de collecte 10.
Là encore, le tube 6 comporte plusieurs canaux 8 formés en son sein, répartis en deux ensembles de circulation qui se distinguent cette fois en ce que deux portions de fluide différentes peuvent circuler distinctement au sein du tube, dans leur ensemble de canaux respectif. Une première portion de fluide caloporteur peut ainsi circuler dans le premier sens de circulation Si au sein des canaux du premier ensemble de circulation 21 et une deuxième portion de fluide caloporteur peut circuler dans un deuxième sens de circulation S2, opposé au premier sens de circulation, au sein des canaux du deuxième ensemble de circulation 22.
Chaque boîte de collecte 10 est ici équipée de manchons de raccordement 18 au sens de l’invention, c’est-à-dire configuré pour pouvoir coopérer directement avec des manchons de raccordement d’une boîte de collecte voisine pour former un conduit d’arrivée 14 et un conduit d’évacuation 16 de fluide caloporteur. Là encore, chaque boîte de collecte 10 est configurée pour guider le fluide caloporteur circulant dans les manchons de raccordement 18 participant à former le conduit d’arrivée de fluide 14 vers une partie des canaux au sein du tube 6 et pour guider le fluide sortant du tube par l’autre partie des canaux dans les manchons de raccordement 18 participant à former le conduit d’évacuation de fluide 16.
Il résulte de cette configuration, tel qu’illustré par les flèches visibles sur la figure 4, deux circuits distincts. Un premier circuit Cl comporte une arrivée de fluide par un premier manchon d’une première boîte de collecte, un passage d’une partie de ce fluide dans le tube dans un premier sens de circulation tandis que l’autre partie de ce fluide continue sa route dans le conduit d’amenée en direction d’un dispositif de régulation thermique voisin, et une sortie du fluide via un premier manchon de la deuxième boîte de collecte après avoir traversé le tube, pour rejoindre du fluide provenant du dispositif de régulation thermique voisin. Et un deuxième circuit C2 comporte une arrivée de fluide par un deuxième manchon de la deuxième boîte de collecte, un passage d’une partie de ce fluide dans le tube dans un deuxième sens de circulation tandis que l’autre partie de ce fluide continue sa route dans le conduit d’amenée en direction d’un dispositif de régulation thermique voisin, et une sortie du fluide via un deuxième manchon de la première boîte de collecte après avoir traversé le tube, pour rejoindre du fluide provenant du dispositif de régulation thermique voisin.
Dans une alternative ici non représentée, une circulation du fluide caloporteur en I peut être mise en œuvre avec du fluide caloporteur qui ne circule que dans un sens au sein du tube 6, et avec des boîtes de collecte à chaque extrémité du tube qui ne comportent chacune que deux manchons de raccordement. Le fluide caloporteur circule dans le même sens dans chacun des canaux au sein du tube, entre une boîte collectrice formant une boîte collectrice d’alimentation à une extrémité du tube et une autre boîte collectrice formant une boîte collectrice d’évacuation à l’autre extrémité du tube.
On va maintenant décrire plus en détail un exemple de dispositif de régulation thermique et une boîte collectrice équipée de manchons de raccordement, notamment en référence aux figures 10 à 12. Il convient de noter que la description détaillée de la boîte collectrice qui va suivre peut notamment être appliquée aux deux modes de réalisation du dispositif de régulation thermique précédemment évoqués.
Tel qu’évoqué, le dispositif de régulation thermique 4 comporte un tube 6 comportant au moins un canal de circulation 8 de fluide caloporteur, ici une pluralité de canaux 8 tel que visible sur la figure 12, sur lequel une coque participant à former la boîte de collecte 10 a été retirée pour rendre visible l’intérieur de cette dernière et la présence des canaux dans le tube.
Le tube 6 présente une forme de plaque s’étendant selon une direction principale d’allongement longitudinale, de manière à suivre la direction d’allongement longitudinale de la rangée 3 de cellules avec lesquelles le tube doit être en contact pour réaliser la fonction d’échange thermique.
Plus particulièrement, le tube 6 présente ici une forme ondulée avec une succession de crêtes le long de la direction longitudinale d’allongement du tube, pour pouvoir être au contact de chacune des cellules des rangées 3 entourant le tube 6, ces rangées étant agencées en quinconce. On comprend que les canaux 8 au sein du tube 6 suivent la forme ondulée.
Par ailleurs, une boîte de collecte 10, disposée à une extrémité longitudinale 12 du tube 6, est plus clairement visible sur la figure 10.
Cette boîte de collecte 10 est formée par deux coques 11 rapportées l’une contre l’autre de manière à définir des chambres de collecte 26 de fluide communiquant avec les canaux tel que cela va être décrit ci-après.
Pour amener ou évacuer le fluide caloporteur de ces chambres de collecte 26, des manchons de raccordement 18 sont disposés de part et d’autre de la boîte de collecte 10, en prenant la forme de portions tubulaires creuses permettant de guider la circulation de fluide. Selon un exemple non limitatif, la boîte de collecte 10 et les deux manchons de raccordement 18 forment un ensemble monobloc, c’est-à-dire un ensemble qui ne peut pas être désassemblé sans entraîner la destruction de l’une et/ou l’autre des parties formant cet ensemble. Cet ensemble monobloc peut notamment être obtenu, préalablement à l’assemblage des dispositifs de régulation thermique 4 au contact des organes de stockage d’énergie électrique 2, par une opération de brasage, étant à noter que l’opération de brasage rendant monobloc la boîte de collecte 10 et les manchons de raccordement 18 peut être faite simultanément à une opération de brasage rendant solidaire le tube à la boite de collecte.
A titre d’exemple non limitatif, la boîte de collecte 10 et les manchons de raccordement 18 sont réalisés dans le même matériau, et plus particulièrement en aluminium.
Tel que précédemment évoqué, les manchons de raccordement 19 sont disposés de part et d’autre de la boîte de collecte 10 par paires 19, une paire 19 de manchons de raccordement étant formée par deux manchons de raccordement dont les axes d’allongement, c’est-à-dire l’axe de révolution de la portion tubulaire, sont sensiblement confondus. Le fluide caloporteur peut s’écouler d’un manchon de raccordement à l’autre manchon de raccordement de la même paire, chaque paire 19 formant ainsi une partie d’un conduit d’arrivée 14 ou d’évacuation 16 de fluide caloporteur.
Tel qu’évoqué, des manchons de raccordement 18 de deux dispositifs de régulation thermique 4 voisins coopèrent directement pour simplifier le processus d’assemblage. La figure 11 illustre notamment l’emboitement d’un manchon de raccordement d’un dispositif de régulation thermique directement dans un manchon de raccordement d’un dispositif de régulation thermique voisin. Afin de permettre cette coopération directe, un manchon de raccordement 18 d’une paire 19 est configuré comme un élément mâle et forme un manchon d’un premier type 18a et l’autre manchon de raccordement 18 de cette paire 19 est configuré comme un élément femelle et forme un manchon d’un deuxième type 18b. L’assemblage de deux dispositifs de régulation thermique voisins entre eux est réalisé en faisant coopérer un manchon de raccordement du premier type 18a, ou manchon mâle, associé à l’un des dispositifs de régulation thermique, et un manchon de raccordement du deuxième type 18b, ou manchon femelle, associé à l’autre des dispositifs de régulation thermique. En d’autres termes, les manchons de raccordement d’une même paire présentent des formes distinctes l’un par rapport à l’autre pour permettre une coopération directe sans intermédiaire entre deux manchons de raccordement appartenant à deux dispositifs de régulation thermique voisins, dans un contexte où les dispositifs de régulation thermique présentent des formes identiques d’un dispositif à l’autre.
Plus particulièrement, un manchon de raccordement du premier type 18a comporte un diamètre externe, et notamment au niveau d’une extrémité libre 180a opposée à la boîte de collecte 10, dont la valeur Di est légèrement inférieure à la valeur D2 du diamètre interne d’un manchon de raccordement du deuxième type 18b, et notamment au niveau d’une extrémité libre 180b opposée à la boite de collecte.
Il convient de comprendre que le diamètre externe d’un manchon de raccordement de premier type, c’est-à-dire un élément mâle destiné à être inséré à l’intérieur d’un élément femelle, est considéré comme légèrement inférieur au diamètre interne d’un manchon de raccordement de deuxième type dès lors qu’il permet une insertion par emmanchement de l’élément mâle dans l’élément femelle.
Tel que cela est illustré notamment sur la figure 10, en considérant une paire 19 de manchons de raccordement, le manchon de raccordement du premier type 18a comporte une extrémité libre, à l’opposé de la boîte de collecte 10, qui peut présenter des dimensions externes inférieures aux dimensions externes correspondantes de ce manchon de raccordement au voisinage de la boîte de collecte, de manière à présenter une forme mâle tendant à se rétrécir au fur à mesure de l’éloignement de la boîte de collecte, tandis que le manchon de raccordement du deuxième type 18b comporte une extrémité libre, à l’opposé de la boîte de collecte 10, qui peut présenter des dimensions internes supérieures aux dimensions internes correspondantes de ce manchon de raccordement au voisinage de la boîte de collecte, de manière à présenter une forme femelle tendant à s’élargir au fur à mesure de l’éloignement de la boîte de collecte. Quelle que soit la variante de réalisation, un premier manchon de raccordement mâle associé à la boîte de collecte comporte des moyens de coopération avec un manchon de raccordement femelle d’un premier dispositif de régulation thermique voisin qui sont disposés sur sa face externe 28 et un deuxième manchon de raccordement femelle, disposé à l’opposé du premier manchon de raccordement mâle par rapport à ladite boîte de collecte, comporte des moyens de coopération avec un manchon de raccordement mâle d’un deuxième dispositif de régulation thermique voisin qui sont disposés sur sa face interne 30.
La forme de chacun de ces manchons participe à former des moyens de coopération 32 des manchons de raccordement entre eux, avec une zone de la face interne 30 d’un manchon de raccordement femelle 18b qui est dimensionnée et conformée pour être au contact d’une zone de la face externe 28 d’un manchon de raccordement mâle 18a.
Par ailleurs, au niveau des faces interne 30 et externe 28 des manchons de raccordement destinées à être en contact avec une surface correspondante d’un autre manchon et formant ces moyens de coopération 32, une zone de réception 34 d’un joint d’étanchéité annulaire 36 est ménagée. Ce joint d’étanchéité annulaire 36 forme saillie de la face correspondante du manchon de raccordement du premier ou du deuxième type 18a, 18b. Dans l’exemple illustré, le joint d’étanchéité annulaire 36 forme saillie de la face externe 28 du manchon de raccordement mâle, mais il sera compris qu’il pourrait être associée à un manchon de raccordement femelle et former saillie de la face interne 30 de ce dernier.
Tel que cela est notamment visible sur la figure 11, la zone de réception 34 du joint d’étanchéité annulaire 36 peut comporter une gorge 38 formée dans l’épaisseur de la face correspondante du manchon de raccordement et dimensionnée pour loger l’au moins un joint d’étanchéité annulaire 36.
Tel qu’évoqué, deux manchons de raccordement forment une paire 19 en étant alignés et disposés de part et d’autre de la boîte de collecte 10. Dans le mode de réalisation illustré, le dispositif de régulation thermique 4 est tel que deux paires 19 de manchons de raccordement sont solidaires de la boîte de collecte 10, en formant là encore un ensemble monobloc, avec pour chaque paire un manchon de raccordement disposé de part et d’autre de la boîte de collecte. De la sorte, chaque paire 19 de manchons de raccordement peut communiquer avec l’une des chambres de collecte 10.
Dans ce contexte de chambre de collecte avec deux paires de manchons de raccordement, et tel qu’illustré sur la figure 10 notamment, un manchon de raccordement d’une première paire de manchons de raccordement disposé d’un premier côté de la boîte de collecte 10 présente une forme et des dimensions identiques à celles d’un manchon de raccordement de la deuxième paire de manchons de raccordement disposé du deuxième côté de la boîte de collecte 10.
De la sorte et tel que cela est visible sur la figure 11, la coopération directe des manchons de raccordement dans l’exemple illustré avec deux paires de manchons de raccordement participe à créer deux conduits parallèles, à savoir le conduit d’arrivée de fluide caloporteur 14 et le conduit d’évacuation de fluide caloporteur 16.
La figure 12 rend particulièrement visible le fait que la boîte de collecte 10 du dispositif de régulation thermique 4 comporte en son sein des chambres de collecte 26 communiquant fluidiquement respectivement avec au moins un des canaux de circulation 8 formés au sein du tube, et plus particulièrement un des ensembles de circulation 21, 22 formés par plusieurs canaux.
La boite de collecte 10 est ici formée par deux coques 11 rapportées et fixées l’une contre l’autre, avec des moyens de fixation en périphérie des coques. Au moins une coque comporte des pattes d’accrochage 40 qui permettent un maintien des coques entre elles avant une opération de brasage figeant la position des coques et la tenue de la boite de collecte.
Chaque coque 11 présente deux creux 42 formés par déformation de la coque et une nervure 44 disposée entre les deux creux. On comprend que lorsque les coques sont fixées l’une à l’autre, les creux 42 de chaque coque 11 sont disposés en regard pour former les chambres de collecte 26 précédemment évoquées et les nervures 44 de chaque coque 11 sont au contact l’une de l’autre pour former une paroi centrale 46 qui délimite et sépare l’une de l’autre les chambres de collecte 26.
Cette paroi centrale 46 est destinée à être au contact d’une surface pleine du tube formant zone d’étanchéité 48, dépourvue de canaux de circulation, afin d’assurer un contact étanche et d’éviter qu’au sein de la boîte de collecte, du fluide présent dans une première chambre de collecte ne se déverse dans l’autre chambre de collecte, ou dans des canaux qui ne doivent pas être reliés à cette première chambre de collecte.
Chaque creux 42 est défini par une paroi de fond 41 qui est percée d’un orifice 43 sensiblement en son centre. Cet orifice permet un passage de fluide entre la chambre de collecte 26 formée par le creux et un manchon de raccordement 18 de la paire de manchons de raccordement débouchant dans cette chambre de collecte 26.
Chaque coque 11 est équipée de deux manchons de raccordement 18a, 18b qui débouchent respectivement dans l’un des deux creux 42 formés dans cette coque 11.
En d’autres termes, les manchons de raccordement sont configurés pour communiquer chacun avec une chambre de collecte, et on comprend que les manchons disposés de part et d’autre de la boîte de collecte sont configurés pour communiquer avec une même chambre de collecte.
On va maintenant décrire un procédé d’assemblage d’un dispositif de stockage d’énergie électrique 1 tel qu’il a pu être décrit précédemment.
Les dispositifs de régulation thermique sont préalablement préparés par brasage d’une boite collectrice, de manchons de raccordement et d’un tube, de manière à former un ensemble monobloc. Un joint d’étanchéité est ensuite rapporté, après cette opération de brasage, sur un des manchons de raccordement d’une paire de manchons raccordement solidaires d’une boîte collectrice.
Le procédé de fabrication du dispositif de refroidissement thermique est particulier en ce qu’il comporte au moins une première étape au cours de laquelle on dépose des organes de stockage d’énergie électrique 2 contre un tube 6 d’un premier dispositif de régulation thermique 4. Pendant cette étape, il peut notamment être réalisé une étape de dépose de colle contre la face du tube destinée à être au contact des organes de stockage d’énergie électrique.
Dans un deuxième temps, on dépose un tube 6 d’un deuxième dispositif de régulation thermique contre les organes de stockage d’énergie électrique 2 précédemment déposés. La pression exercée contre les organes de stockage d’énergie électrique participe à plaquer ceux-ci contre le premier tube et assure le collage entre ce premier tube et les organes de stockage d’énergie électrique.
Dans le même temps, les manchons de raccordement 18 associés à ce tube 6 du deuxième dispositif de régulation thermique 4 et disposés d’un côté de la boite de collecte 10 de ce deuxième dispositif sont insérées directement dans les manchons de raccordement 18 associés au tube du premier dispositif et disposés d’un côté de la boite de collecte du premier dispositif tourné vers le deuxième dispositif.
L’invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici, et elle s’étend également à tout moyen ou configuration équivalents et à toute combinaison technique opérant de tels moyens. A titre d’exemple non limitatif, et tel que cela a pu être évoqué précédemment, les formes des manchons peuvent varier dès lors que les manchons de raccordement d’un dispositif de régulation thermique à l’autre peuvent coopérer directement entre eux.
LISTE DES SIGNES DE REFERENCE
1. Dispositif de stockage d’énergie électrique
2. Organe de stockage d’énergie électrique
3. Rangée de cellules
4. Dispositifs de régulation thermique
6. Tube
8. Canal de circulation de fluide caloporteur
10. Boîte de collecte
11. Coques
12. Extrémité longitudinale
14. Conduit d’arrivée
16. Conduit d’évacuation
18. Manchons de raccordement
18a. Premier type
18b. Manchon du deuxième type
180b. Extrémité libre
19. Paire de manchons
20. Boîte de renvoi
21. Premier ensemble de circulation
22. Deuxième ensemble de circulation
23. Elément isolant
230. Double coquille
231. Cache
26. Chambres de collecte
30. face interne
32. moyens de coopération
34. zone de réception
36. joint d’étanchéité annulaire
38. gorge

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de régulation thermique (4) pour le refroidissement d’organes de stockage d’énergie électrique (2), le dispositif de régulation thermique (4) comportant un tube (6) configuré pour être au contact des organes de stockage d’énergie électrique et comportant au moins un canal de circulation (8) de fluide caloporteur, une boîte de collecte (10) disposée à une extrémité du tube (6) et comportant au moins une chambres de collecte (26) communiquant fluidiquement avec l’au moins un canal de circulation (8) du tube (6), et au moins un manchon de raccordement (18, 18a, 18b) disposé de part et d’autre de la boîte de collecte (10) et configuré pour communiquer avec la même chambre de collecte (26), caractérisé en ce que le dispositif comprend un élément isolant électrique configuré pour isoler électriquement lesdits organes de stockage des manchons 18 et/ou de la boite de collecte (10).
2. Dispositif de régulation thermique (4) selon la revendication 1, dans lequel ledit élément isolant comprend deux demi-coquilles configurées pour s’assembler l’une avec l’autre autour du tube.
3. Dispositif de régulation thermique (4) selon la revendication précédente, dans lequel lesdites deux demi coquilles sont identiques.
4. Dispositif de régulation thermique (4) selon la revendication 1, l’élément isolant forme un cache qui présente une première partie formant un corps, notamment de forme plate, configuré pour être en contact et prendre appui sur le tube, et une seconde partie formant des éléments configurés pour être clipsés aux manchons.
5. Dispositif de régulation thermique (4) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément isolant est configuré pour être assemblé au niveau de l’extrémité du tube (6) situé entre la chambre de collecte 10 et les manchons 18 d’un coté, et le tube (6) et les éléments de stockage (2) de l’autre.
6. Dispositif de régulation thermique (4) selon l’une quelconque des revendications, dans lequel le tube est revêtue d’un revêtement isolant électriquement, notamment sous forme de film ou de peinture.
7- Dispositif de régulation thermique (4) selon l’une quelconque des revendications, dans lequel l’élément isolant est fabriqué en matière isolante électriquement, de préférence choisie parmi une mousse, textile, ou pièce en métal recouvert de vernis, peinture, film thermoplastique ou un mélange de ceux-ci.
8. Dispositif de régulation thermique (4) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément isolant est revêtu d’un revêtement isolant électriquement.
9. Dispositif de régulation thermique (4) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les parties homogènes du tube et de la boite de collecte sont revêtues d’un revêtement isolant électriquement.
10. Dispositif de régulation thermique (4) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les tubes (6) sont configurés pour permettre une circulation du fluide en U ou en I.
11. Dispositif de régulation thermique (4) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel au moins deux manchons de raccordement (18, 18a, 18b) sont disposés de part et d’autre de la boîte de collecte (10) et configurés pour communiquer avec la même chambre de collecte (26), les manchons de raccordement (18, 18a, 18b) présentant de préférence des formes distinctes l’un par rapport à l’autre.
12. Dispositif de régulation thermique (4) selon la revendication précédentes, dans lequel un des deux manchons de raccordement (18, 18a), de manière à former un élément mâle, comporte un diamètre externe (Di), au niveau d’une extrémité libre (180a) opposée à la boîte de collecte (10), qui est légèrement inférieur au diamètre interne (D2) de l’autre des deux manchons de raccordement (18, 18b) au niveau d’une extrémité libre (180b) opposée à la boite de collecte, cet autre manchon de raccordement étant destiné à former un élément femelle.
13. Procédé d’assemblage d’un dispositif de régulation thermique (4) selon l’une des revendications précédentes, qui comprend les étapes suivantes :
- on fournit un tube (6) d’un premier dispositif de régulation thermique (4),
- on dépose un tube (6) d’un deuxième dispositif de régulation thermique (4) contre les organes de stockage d’énergie électrique (2) précédemment déposés, en insérant les manchons de raccordement (18) associés à ce tube (6) du deuxième dispositif et disposés d’un côté de la boite de collecte (10) du deuxième dispositif directement dans les manchons de raccordement (18) associés au tube (6) du premier dispositif et disposés d’un côté de la boite de collecte (10) du premier dispositif.
- on assemble les deux demi-coquilles autour de chaque tube (6), de préférence entre le tube et la boite de collecte (10).
14. Procédé d’assemblage d’un dispositif de stockage d’énergie électrique (1) comprenant dispositif de régulation thermique (4) selon l’une des revendications précédentes, qui comprend les étapes suivantes :
- on dépose des organes de stockage d’énergie électrique (2) contre un tube (6) d’un premier dispositif de régulation thermique (4),
- on dépose un tube (6) d’un deuxième dispositif de régulation thermique (4) contre les organes de stockage d’énergie électrique (2) précédemment déposés, en insérant les manchons de raccordement (18) associés à ce tube (6) du deuxième dispositif et disposés d’un côté de la boite de collecte (10) du deuxième dispositif directement dans les manchons de raccordement (18) associés au tube (6) du premier dispositif et disposés d’un côté de la boite de collecte (10) du premier dispositif.
- on assemble les deux demi-coquilles autour de chaque tube (6), de préférence entre le tube et la boite de collecte (10).
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