WO2023187192A1 - Ensemble batterie pour véhicule automobile - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a battery assembly for a motor vehicle, as well as a method of manufacturing such a battery assembly.
- a battery assembly for a motor vehicle equipped with several modules of battery To enable optimal operation, battery modules must be temperature regulated.
- the battery assembly includes a heat exchanger, which makes it possible to regulate the temperature of the battery modules by means of a fluid circulating in the heat exchanger.
- the invention aims in particular to simplify the assembly of a battery assembly comprising temperature-regulated battery modules.
- the subject of the invention is a battery assembly for a motor vehicle, comprising:
- each heat exchange panel being corrugated in the form of slots comprising alternately, along an axis C orthogonal to the axis E, a vertex and a hollow, a fluid passage conduit being formed at at least one of the hollow of each slot and the top of each slot,
- each battery module comprising at least one cell battery, preferably in pocket form, each battery module being housed in at least one slot so as to exchange heat with the fluid.
- Such a battery assembly makes it possible to have a large number of battery modules while optimizing cooling and safety, such as protection against thermal runaway, and this with a particularly simple design and easily adaptable depending on the function. the power requirement of the motor vehicle to be equipped.
- the electrolyte and the electrodes are received in the the internal space of the battery cell in the form of a pocket, an envelope in the form of a pocket surrounding this internal space.
- the envelope includes, for example, an external insulating layer, a metallic layer, and possibly an internal adhesive layer.
- the outer insulating layer prevents the permeation of external moisture and/or gases, and is for example composed of a polymer material.
- the metal layer improves the mechanical resistance of the envelope.
- the metal layer is for example formed either by an alloy of iron, carbon, chromium and manganese, or by steel, or by nickel, or by a nickel alloy, or by aluminum.
- the electrodes extend out of the envelope in the form of conductive tabs, the envelope being sealed around these conductive tabs, which thus form the electrodes of the battery cell in the form of a pocket when the battery cell in the form pocket is assembled.
- the shape of the pocket-shaped battery cell is rectangular.
- Battery modules are rechargeable. In other words, battery modules are secondary type.
- Each battery module is compressed between two heat exchange panels.
- Each battery module includes at least one prismatic type battery cell.
- prismatic type battery cell it should in particular be understood that, in accordance with the usual meaning of this expression in the field of batteries, the electrolyte and the electrodes are received in the internal space of the type battery cell.
- prismatic an envelope in the form of a rigid box surrounding this internal space.
- the envelope is for example based on metal, for example aluminum, or is formed by a plastic or polymer material.
- Each battery module includes at least one battery cell in pocket form.
- the heat exchange panels are aluminum based. So the manufacturing of these panels is economical.
- the heat exchange panels are extruded profiles. The manufacture of these panels is therefore particularly simple and economical.
- the heat exchange panels are formed by a plurality of plates stamped and welded together, which delimit the fluid passage conduits between them. The manufacture of these panels is therefore particularly simple and economical.
- the heat exchange panels are stacked on top of each other.
- the heat exchange panels are identical. Thus, the design is simplified, and costs are reduced.
- the fluid is a thermal regulation fluid, preferably liquid.
- a thermal regulation fluid preferably liquid.
- Each battery module is placed in a hollow or at the top of a slot.
- each heat exchange panel In each heat exchange panel, the hollow and/or the top of each slot has a shape complementary to that of a battery module.
- the installation and maintenance in position of the battery module along the C axis are particularly facilitated during assembly of the battery assembly.
- the thermal regulation of the battery modules is optimized, since the thermal regulation is also carried out on the side walls of each battery module.
- Each battery module comprises, stacked along the axis E, a first battery cell, preferably in the form of a pocket and a second battery cell, preferably in the form of a pocket, a layer of compressible material being interposed between the first battery cell and the second battery cell, each battery cell comprising two cellular electrodes opposed to each other transversely with respect to the E axis and with respect to the C axis, each pair of adjacent cellular electrodes being welded to each other so as to form an electrode of the battery module.
- battery cells for example battery cells in pocket form, deform by swelling then deflating during successive charge and discharge cycles.
- the presence of the compressible layer makes it possible to compensate for significant forces due to charge and discharge cycles, which would otherwise be applied to the heat exchange panels, due to the inflation then deflation of the battery cells.
- layer of compressible material it should in particular be understood that the layer of compressible material is more compressible along the axis E than the other elements of the battery module, namely the first battery cell and the second battery cell.
- each heat exchange panel In each heat exchange panel, a fluid passage conduit is formed at the hollow of each niche and a fluid passage conduit is formed at the top of each niche.
- the thermal regulation of the battery modules is optimized, due to the fact that the thermal regulation is carried out both at the bottom of each slot and at the top of each slot.
- Each battery module is thus necessarily framed by at least two fluid passage conduits.
- a corrugated heat exchange plate in the form of slots comprising alternately, along the axis E, a peak and a hollow, is inserted between a first heat exchange panel and a second heat exchange panel, such that the recesses of the slots of the heat exchange plate are in contact and aligned with the tops of the slots of the first heat exchange panel, and the tops of the slots of the heat exchange plate are in contact and aligned with the recesses of the second heat exchange panel.
- the slots of the heat exchange plate are trapezoidal in shape.
- several heat exchange plates can be easily stacked during storage before manufacturing the battery assembly.
- such a trapezoidal shape simplifies the insertion of battery modules into the slots.
- the slots of the heat exchange panels are trapezoidal in shape.
- several heat exchange panels can be easily stacked during storage before manufacturing the battery assembly.
- such a trapezoidal shape simplifies the insertion of battery modules into the slots.
- the slots of the heat exchange plate and the slots of the heat exchange panels have an identical width along the axis C. Thus, the relative positioning of the heat exchange plate with respect to the panels heat exchange is simplified.
- each slot of the heat exchange plate has a shape complementary to that of a battery module.
- the installation and maintenance in position of the battery module along the C axis are particularly facilitated during assembly of the battery assembly.
- the thermal regulation of the battery modules is optimized, due to the fact that the thermal regulation is also carried out on the side walls of the battery modules in contact with the heat exchange plate.
- the peaks and valleys of the heat exchange plate and the peaks and valleys of the heat exchange panels all have the same width along the C axis. Thus, the design is simplified and costs are reduced.
- each conduit is through, and each n-tuple of adjacent conduits, preferably each pair of adjacent conduits, is fluidly connected by a connecting connector, so as to form at least one passage meander of fluid.
- connection fitting is made of polymer material, preferably thermoplastic.
- connection fitting is light and is obtained in a simple and economical manner.
- connection connector is formed from an electrically insulating material.
- each conduit is in the form of a rectilinear channel opening on either side of the heat exchange panel.
- connection fitting is fixed to the heat exchange panel by at least one fixing element, preferably at least one screw.
- connection connector comprises a plate, which is configured to form a bearing surface for two adjacent electrodes of battery modules of a column, the two electrodes being welded together, preferably by laser.
- connection connector which is distant from the heat exchange panel, the connection connection comprising support tabs, the plate being only supported by the support tabs.
- each heat exchange panel On each heat exchange panel, a fluid inlet connector is disposed at one end of a conduit formed at one end of the heat exchange panel, and a fluid outlet connector is disposed at one end of a conduit formed at another end of the heat exchange panel.
- each heat exchange panel has a single fluid inlet and a single fluid outlet, and a plurality of heat exchange passes formed by the conduits.
- Each fluid inlet connection is connected to a distributor provided with a single fluid inlet, the fluid inlet preferably being in the form of a quick connection, and each fluid outlet connection is connected to a manifold provided with a single fluid outlet, the fluid outlet preferably being in the form of a quick connector.
- the battery assembly includes axial clamping elements, which compress the heat exchange panels and the battery modules along the E axis. Thus, the integrity of the battery assembly is maintained in a simple manner.
- the axial tightening elements surround the battery assembly, and are tightening bands or tightening straps.
- Such an assembly allows easy disassembly of the battery assembly for reuse or recycling of the elements constituting it.
- the invention also relates to a motor vehicle comprising a battery assembly as described above.
- the invention also relates to a method of manufacturing a battery assembly as described above, which comprises the following steps:
- each heat exchange panel being corrugated in the form of slots comprising alternately, along an axis C orthogonal to the axis E, a peak and a hollow, a passage conduit of fluid being formed at least one among the hollow of each slot and the top of each slot, each conduit being through,
- connection fitting for each n-tuple of adjacent conduits, preferably for each pair of adjacent conduits, fix a connecting connector fluidly connecting the n-tuple of adjacent conduits, preferably the pair of adjacent conduits l one to the other, so as to form at least one meander for the passage of fluid, the connection fitting comprising a plate, which is configured to form a support surface,
- each heat exchange panel arrange a fluid inlet connector at one end of a conduit formed at one end of the heat exchange panel, and arrange a fluid outlet connector at one end of a conduit formed at another end of the heat exchange panel, and preferably, test fluid tightness by circulating fluid from the fluid inlet fitting to the fluid outlet fitting,
- FIG. 1 is a schematic view of a motor vehicle comprising a battery assembly comprising several battery modules;
- FIG. 1 is a schematic top view of a battery assembly
- FIG. 1 is a set of schematic side views of a battery module
- FIG. 1 is a schematic top view of a battery module
- FIG. 1 is a schematic side sectional view of a detail of a battery assembly according to a first variant
- FIG. 1 is a schematic front sectional view of a detail of a battery assembly according to the first variant
- FIG. 1 is a schematic side sectional view of a thermal panel according to the first variant of the battery assembly
- FIG. 1 is a schematic side sectional view of a plate according to the first variant of the battery assembly
- FIG. 1 is a schematic side sectional view of a thermal panel according to a second and a third variant of the battery assembly;
- FIG. 1 is a schematic side sectional view of a detail of a battery assembly according to the second variant
- FIG. 1 is a schematic side sectional view of a detail of a battery assembly according to the third variant.
- FIG. 1 is a schematic view of a battery assembly comprising battery modules according to an alternative embodiment
- FIG. 1 is a perspective view of the battery assembly of the .
- a motor vehicle 1 comprising a battery assembly 3 and a cooling circuit 5 for a thermal regulation fluid, preferably liquid, provided with a heat exchanger 7, which exchanges for example heat with the ambient air.
- the motor vehicle 1 is a battery electric vehicle and thus comprises an electric motor 9 configured to drive the movement of the motor vehicle 1.
- the battery assembly 3 as shown on the , comprises several battery modules 11 visible in particular in Figures 3 to 6, which are rechargeable, and several heat exchange panels 13 according to a first variant.
- the heat exchange panels 13, 13' are arranged one above the other along an axis E, each heat exchange panel 13, 13' being corrugated in the form of slots 14, 14' comprising alternately, along an axis C orthogonal to axis E, a vertex 15, 15' and a hollow 17, 17'.
- a fluid passage conduit 19, 19' is formed at at least one of the hollow 17, 17' of each slot 14, 14' and the top 15, 15' of each slot 14, 14'.
- the fluid is the thermal regulation fluid, preferably liquid.
- the heat exchange panels 13, 13’ are stacked on top of each other. In the examples presented, the heat exchange panels 13, 13' are identical.
- each heat exchange panel 13, 13' the hollow 17, 17' and/or the top 15, 15' of each slot 14, 14' has a shape complementary to that of a battery module 11
- the slots 14, 14' of the heat exchange panels 13, 13' have an identical width along the axis C.
- the heat exchange panels 13, 13' are based on aluminum. According to an alternative embodiment, the heat exchange panels 13, 13' are extruded profiles. According to another alternative embodiment, the heat exchange panels 13, 13' are formed by a plurality of plates stamped and welded together, which delimit between them the fluid passage conduits 19, 19'. The slots 14, 14' of the heat exchange panels 13, 13' are for example trapezoidal in shape.
- the battery modules 11 are arranged parallel and staggered. For example, each battery module 11 delivers a voltage of approximately 4 Volts.
- the battery modules 11 form several rows of battery modules 11 along the axis C, formed one above the other along the axis E, each row being offset along the axis C with respect to the single adjacent row – in other words, when the row is located at one end – or in relation to two adjacent rows which are aligned with each other along the axis C so as to form several columns of battery modules 11 along the axis E.
- the battery assembly 3 comprises several rows and several columns of battery modules 11, for example two rows of four battery modules 11 as shown in Figures 5, 10 and 11.
- Each battery module 11 comprises at least one battery cell 20, preferably in pocket form, each battery module 11 being housed in at least one slot 14, 14' so as to exchange heat with the fluid.
- each battery module 11 is compressed between two heat exchange panels 13, 13'.
- the battery modules 11 are identical.
- the battery assembly 3 comprises axial clamping elements 21, which compress the heat exchange panels 13, 13' and the battery modules 11 along the axis E.
- the axial tightening elements 21 surround the battery assembly 3, and are tightening bands or tightening straps.
- the at least one battery cell 20, preferably in pocket form is for example of the Lithium-Ion type.
- each battery module 11 comprises, stacked along the axis E, a first battery cell 20, preferably in the form of a pocket, and a second battery cell 20, preferably in pocket form, a layer of compressible material 22 being interposed between the first battery cell 20 and the second battery cell 20.
- the – view on the left referenced 3A – represents an uncompressed battery module 11, and the – view on the right referenced 3B – represents a compressed battery module 11, as it is arranged in the battery assembly 3 in the assembled state.
- Each battery cell 20 comprises two cellular electrodes opposite each other transversely with respect to the axis E and with respect to the axis C. In this example, each pair of adjacent cellular electrodes are welded together to the other so as to form a +, - electrode of the battery module 11.
- each battery module 11 comprises a single battery cell, preferably in pocket form.
- each battery module 11 comprises, stacked along the axis E, a first battery cell of the prismatic type 20' and a second battery cell of the type prismatic 20', a layer of compressible material 22 being interposed between the first prismatic type battery cell 20' and the second prismatic type battery cell 20'.
- each battery module 11 comprises a single prismatic type battery cell.
- each heat exchange panel 13 in each heat exchange panel 13, a fluid passage conduit 19 is formed at the hollow 17 of each slot 14 and a fluid passage conduit 19 is formed at the top 15 of each slot 14. This is particularly visible on the , which represents a heat exchange panel 13 according to the first variant.
- a corrugated heat exchange plate 23 in the form of slots 24 comprising alternately, along the axis E, a vertex 25 and a hollow 27, is interposed between a first heat exchange panel 13 and a second panel of heat exchange 13, such that the recesses 27 of the slots 24 of the heat exchange plate 23 are in contact and aligned with the vertices 15 of the slots 14 of the first heat exchange panel 13, and that the vertices 25 of the slots 24 of the heat exchange plate 23 are in contact and aligned with the recesses 17 of the second heat exchange panel 13.
- the slots 24 of the heat exchange plate 23 and the slots 14 of the heat exchange panels 13 have an identical width along the axis C.
- the hollow 27 and/or the top 25 of each slot 24 of the heat exchange plate 23 has a shape complementary to that of a battery module 11.
- This pattern resulting from the stacking of a first heat exchange panel 13, a heat exchange plate 23, and a second heat exchange panel 13, can be repeated.
- the slots 24 of the heat exchange plate 23 are for example trapezoidal in shape.
- each conduit 19 is through. More precisely, each conduit 19 is in the form of a rectilinear channel opening out on either side of the heat exchange panel 13.
- the connecting connector 29 is made of polymer material, preferably thermoplastic.
- the connection connector 29 is also formed from an electrically insulating material.
- the connecting connector 19 is fixed to the heat exchange panel 13 by at least one fixing element, preferably at least one screw. To allow such fixing, the heat exchange panel 13 comprises for example a through hole, not shown, formed in the connection zone between the top 15 and the hollow 17 of each slot 14.
- connection connector 29 comprises a plate 31, which is configured to form a bearing surface for two adjacent electrodes +, - of battery modules 11 of a column, the two electrodes +, - being welded together, preferably by laser. As shown on the , the plate 31 is formed at one end of the connecting connector 29 which is distant from the heat exchange panel 13, the connecting connector 29 comprising support tabs 33, the plate 31 being only supported by the support tabs 33.
- a fluid inlet connector 35 is arranged at one end of a conduit 19 formed at one end of the heat exchange panel 13
- a fluid outlet connector 37 is arranged at one end of a conduit 19 formed at another end of the heat exchange panel 13.
- the fluid inlet connector 35 and the fluid outlet connector 37 each comprise a plate 41, which is configured to form a support surface for two adjacent electrodes +, - of battery modules 11 of a column. The two electrodes +, - are welded together, preferably by laser.
- the plate 41 is formed at one end of the fluid inlet connection 35, respectively the fluid outlet connection 37, which is distant from the heat exchange panel 13.
- the fluid inlet connection 35 respectively the connection fluid outlet 37 has support tabs 43, the plate 41 being only supported by the support tabs 43.
- Each fluid inlet connection 35 is connected to a distributor 45 provided with a single fluid inlet 46, the The fluid inlet 46 is preferably in the form of a quick connector.
- Each fluid outlet connector 37 is connected to a manifold 47 provided with a single fluid outlet 49, the fluid outlet 49 preferably being in the form of a quick connector.
- the fluid inlet 46 and the fluid outlet 49 are thus configured to be fluidly connected to the cooling circuit 5 of the motor vehicle 1.
- a fluid passage conduit 19' is formed at the hollow 17' of each slot 14' or a fluid passage conduit 19' is formed at the top 15' of each slot 14' .
- a battery assembly 3 comprises several heat exchange panels 13' of the type shown on the , which are arranged alternately rotated by a half-turn around the axis E and/or rotated by a half-turn around the axis C, which are stacked successively according to the following pattern, as shown on the : the first according to the position represented on the , the second rotated by a half-turn around the axis E, the third rotated by a half-turn around an axis orthogonal to the plane formed by the axes E and C, the fourth rotated by a half- turn around the axis C.
- This pattern can be repeated several times in whole or in part, for example at the ends along the axis E.
- the battery assembly 3 comprises several heat exchange panels 13' of the type shown on the , which are stacked successively according to the following pattern, as shown in the : the first according to the position represented on the , the second rotated half a turn around the axis E.
- This pattern can be repeated several times in whole or in part, for example at the ends along the axis E.
- Such a manufacturing process includes the following steps:
- each heat exchange panel 13 being corrugated in the form of slots 14 comprising alternately, along an axis C orthogonal to the axis E, a vertex 15 and a hollow 17 , a fluid passage conduit 19 being formed at at least one of the hollow 17 of each slot 14 and the top 15 of each slot 14, each conduit 19 being through,
- each heat exchange panel 13 for each n-tuple of adjacent conduits 19, preferably for each pair of adjacent conduits 19, fix a connecting connector 29 fluidly connecting the n-tuple of adjacent conduits 19, preferably the pair of conduits 19 adjacent to each other, so as to form at least one meander for the passage of fluid, the connecting connector 29 comprising a plate 31, which is configured to form a support surface,
- each heat exchange panel 13 arranges a fluid inlet connection 35 at one end of a conduit 19 formed at one end of the heat exchange panel 13, and arrange a fluid outlet connection 37 at one end of a conduit 19 formed at another end of the heat exchange panel 13, and preferably, test the fluid tightness by circulating fluid from the fluid inlet connector 35 to the fluid outlet connector 37,
- each battery module 11 is housed in at least one slot 14 of so as to exchange heat with the fluid
- the invention is not limited to the embodiments presented and other embodiments will be clear to those skilled in the art. It is in particular possible to produce a battery pack comprising several battery assemblies 3 arranged parallel to each other, electrically connected to each other by bus bars.
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Abstract
L'invention concerne un ensemble batterie pour véhicule automobile, comportant : - des panneaux d'échange thermique (13) disposés les uns au-dessus des autres selon un axe E, chaque panneau d'échange thermique (13) étant ondulé sous forme de créneaux (14) comportant alternativement, selon un axe C orthogonal à l'axe E, un sommet (15) et un creux (17), un conduit (19) de passage de fluide étant formé à au moins l'un parmi le creux (17) de chaque créneau et le sommet (15) de chaque créneau (14), - des modules de batterie (11) disposés parallèlement et en quinconce, chaque module de batterie (11) comprenant au moins une cellule de batterie sous forme de poche, chaque module de batterie (11) étant logé dans au moins un créneau (14) de sorte à échanger de la chaleur avec le fluide. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel ensemble batterie.
Description
L’invention concerne un ensemble batterie pour véhicule automobile, ainsi qu’un procédé de fabrication d’un tel ensemble batterie.
On connaît déjà dans l'état la technique, par exemple des documents US 2021/0143495 A1, DE 10 2017 210 343 A1, WO 2020/179355 A1 et US 2020/0365956 A1, un ensemble batterie pour véhicule automobile doté de plusieurs modules de batterie. Afin de permettre un fonctionnement optimal, les modules de batterie doivent être régulés en température. Pour cela, l’ensemble batterie comporte un échangeur de chaleur, lequel permet de réguler la température des modules de batterie au moyen d’un fluide circulant dans l’échangeur de chaleur.
Toutefois, la fabrication et l’assemblage de cet ensemble batterie sont relativement complexes et coûteux. Par ailleurs, l’encombrement d’un tel ensemble batterie est relativement important.
Il existe donc un besoin de réaliser un ensemble batterie permettant de disposer d’un grand nombre de modules de batterie tout en optimisant le refroidissement et la sécurité, comme par exemple la protection contre l’emballement thermique ou "thermal runaway" en langue anglaise, et ce avec une conception particulièrement simple et facilement adaptable en fonction du besoin de puissance du véhicule automobile à équiper.
L'invention a notamment pour but de simplifier l’assemblage d’un ensemble batterie comportant des modules de batterie régulés en température.
A cet effet l’invention a pour objet un ensemble batterie pour véhicule automobile, comportant :
- des panneaux d’échange thermique disposés les uns au-dessus des autres selon un axe E, chaque panneau d’échange thermique étant ondulé sous forme de créneaux comportant alternativement, selon un axe C orthogonal à l’axe E, un sommet et un creux, un conduit de passage de fluide étant formé à au moins l’un parmi le creux de chaque créneau et le sommet de chaque créneau,
- des modules de batterie disposés parallèlement et en quinconce, de sorte à former plusieurs rangées de modules de batterie selon l’axe C, formées les unes au-dessus des autres selon l’axe E, chaque rangée étant décalée selon l’axe C par rapport à l’unique rangée adjacente ou par rapport à deux rangées adjacentes qui sont alignées entre elles selon l’axe C de sorte à former plusieurs colonnes de modules de batterie selon l’axe E, chaque module de batterie comprenant au moins une cellule de batterie, de préférence sous forme de poche, chaque module de batterie étant logé dans au moins un créneau de sorte à échanger de la chaleur avec le fluide.
Ainsi, un tel ensemble batterie permet de disposer d’un grand nombre de modules de batterie tout en optimisant le refroidissement et la sécurité, comme par exemple la protection contre l’emballement thermique, et ce avec une conception particulièrement simple et facilement adaptable en fonction du besoin de puissance du véhicule automobile à équiper.
Par « cellule de batterie sous forme de poche », en langue anglaise « pouch cell battery », il faut notamment comprendre que, conformément au sens habituel de cette expression dans le domaine des batteries, de l’électrolyte et des électrodes sont reçus dans l’espace interne de la cellule de batterie sous forme de poche, une enveloppe sous forme de poche entourant cet espace interne. L’enveloppe inclut par exemple une couche externe isolante, une couche métallique, et éventuellement une couche interne adhésive. La couche externe isolante empêche la perméation d’humidité extérieure et/ou de gaz, et est par exemple composée d’un matériau polymère. La couche métallique permet d’améliorer la résistance mécanique de l’enveloppe. La couche métallique est par exemple formée soit par un alliage de fer, de carbone, de chrome et de manganèse, soit par de l’acier, soit par du nickel, soit par un alliage de nickel, soit par de l’aluminium. Les électrodes s’étendent en saillie hors de l’enveloppe sous forme de languettes conductrices, l’enveloppe étant scellée autour de ces languettes conductrices, lesquelles forment ainsi les électrodes de la cellule de batterie sous forme de poche lorsque la cellule de batterie sous forme de poche est assemblée. De préférence, la forme de la cellule de batterie sous forme de poche est rectangulaire.
Suivant d’autres caractéristiques optionnelles de l’ensemble batterie, prises seules ou en combinaison :
- Les modules de batterie sont rechargeables. En d’autres termes, les modules de batterie sont de type secondaire.
- Chaque module de batterie est comprimé entre deux panneaux d’échange thermique.
- Chaque module de batterie comprend au moins une cellule de batterie de type prismatique. Par « cellule de batterie de type prismatique », il faut notamment comprendre que, conformément au sens habituel de cette expression dans le domaine des batteries, de l’électrolyte et des électrodes sont reçus dans l’espace interne de la cellule de batterie de type prismatique, une enveloppe sous forme d’un boîtier rigide entourant cet espace interne. L’enveloppe est par exemple à base de métal, par exemple d’aluminium, ou est formée par un matériau plastique ou polymère.
- Chaque module de batterie comprend au moins une cellule de batterie sous forme de poche.
- Les panneaux d’échange thermique sont à base d’aluminium. Ainsi la fabrication de ces panneaux est économique.
- Les panneaux d’échange thermique sont des profilés extrudés. Ainsi la fabrication de ces panneaux est particulièrement simple et économique.
- Les panneaux d’échange thermique sont formés par une pluralité de plaques embouties et soudées entre elles, lesquelles délimitent entre elles les conduits de passage de fluide. Ainsi la fabrication de ces panneaux est particulièrement simple et économique.
- Les panneaux d'échange thermique sont empilés les uns sur les autres.
- Les panneaux d’échange thermique sont identiques. Ainsi, la conception est simplifiée, et les coûts sont réduits.
- Le fluide est un fluide de régulation thermique, de préférence liquide. Ainsi, on peut par exemple utiliser un liquide de refroidissement déjà utilisé dans le véhicule automobile pour d’autres applications, lequel se trouve ainsi à disposition pour assurer la régulation thermique de l’ensemble batterie.
- Chaque module de batterie est disposé dans un creux ou dans un sommet d’un créneau.
- Dans chaque panneau d’échange thermique, le creux et/ou le sommet de chaque créneau présente une forme complémentaire de celle d’un module de batterie. Ainsi, la mise en place ainsi que le maintien en position du module de batterie selon l’axe C sont particulièrement facilités lors de l’assemblage de l’ensemble batterie. En outre, la régulation thermique des modules de batterie est optimisée, du fait que la régulation thermique est également réalisée sur les parois latérales de chaque module de batterie.
- Les modules de batterie sont identiques. Ainsi, la conception est simplifiée, et les coûts sont réduits.
- Chaque module de batterie comporte, empilées selon l’axe E, une première cellule de batterie, de préférence sous forme de poche et une deuxième cellule de batterie, de préférence sous forme de poche, une couche de matériau compressible étant intercalée entre la première cellule de batterie et la deuxième cellule de batterie, chaque cellule de batterie comprenant deux électrodes cellulaires opposées l’une à l’autre transversalement par rapport à l’axe E et par rapport à l’axe C, chaque couple d’électrodes cellulaires adjacentes étant soudées l’une à l’autre de sorte à former une électrode du module de batterie. En effet, les cellules de batterie, par exemple les cellules de batterie sous forme de poche, se déforment par gonflement puis dégonflement lors des cycles successifs de charge et de décharge. Ainsi, la présence de la couche compressible permet de compenser des efforts importants dus aux cycles de charge et de décharge, lesquels s’appliqueraient sinon sur les panneaux d’échange thermique, du fait du gonflement puis du dégonflement des cellules de batterie. Par « couche de matériau compressible », il faut notamment comprendre que la couche de matériau compressible est plus compressible selon l’axe E que les autres éléments du module de batterie, à savoir la première cellule de batterie et la deuxième cellule de batterie.
- Dans chaque panneau d’échange thermique, un conduit de passage de fluide est formé au creux de chaque créneau et un conduit de passage de fluide est formé au sommet de chaque créneau. Ainsi, la régulation thermique des modules de batterie est optimisée, du fait que la régulation thermique est réalisée à la fois au creux de chaque créneau et au sommet de chaque créneau. Chaque module de batterie se trouve ainsi nécessairement encadré par au moins deux conduits de passage de fluide.
- Une plaque d’échange thermique ondulée sous forme de créneaux comportant alternativement, selon l’axe E, un sommet et un creux, est intercalée entre un premier panneau d’échange thermique et un second panneau d’échange thermique, de telle sorte que les creux des créneaux de la plaque d’échange thermique sont en contact et alignés avec les sommets des créneaux du premier panneau d’échange thermique, et que les sommets des créneaux de la plaque d’échange thermique sont en contact et alignés avec les creux du second panneau d’échange thermique. Ainsi, la protection thermique contre l’emballement thermique est améliorée, du fait que les modules de batteries sont isolés les uns des autres à la fois par les panneaux d’échange thermique et par la plaque d’échange thermique.
- Les créneaux de la plaque d’échange thermique sont de forme trapézoïdale. Ainsi, plusieurs plaques d’échange thermique peuvent être facilement empilées lors du stockage avant fabrication de l’ensemble batterie. En outre, une telle forme trapézoïdale simplifie l’insertion des modules de batterie dans les créneaux.
- Les créneaux des panneaux d’échange thermique sont de forme trapézoïdale. Ainsi, plusieurs panneaux d’échange thermique peuvent être facilement empilés lors du stockage avant fabrication de l’ensemble batterie. En outre, une telle forme trapézoïdale simplifie l’insertion des modules de batterie dans les créneaux.
- Les créneaux de la plaque d’échange thermique et les créneaux des panneaux d’échange thermique présentent une largeur identique selon l’axe C. Ainsi, le positionnement relatif de la plaque d’échange thermique vis-à-vis des panneaux d’échange thermique est simplifié.
- Le creux et/ou le sommet de chaque créneau de la plaque d’échange thermique présente une forme complémentaire de celle d’un module de batterie. Ainsi, la mise en place ainsi que le maintien en position du module de batterie selon l’axe C sont particulièrement facilités lors de l’assemblage de l’ensemble batterie. En outre, la régulation thermique des modules de batterie est optimisée, du fait que la régulation thermique est également réalisée sur les parois latérales des modules de batterie en contact avec la plaque d’échange thermique.
- Les sommets et les creux de la plaque d’échange thermique et les sommets et les creux des panneaux d’échange thermique présentent tous une même largeur selon l’axe C. Ainsi, la conception est simplifiée et les coûts sont diminués.
- Dans chaque panneau d’échange thermique, chaque conduit est traversant, et chaque n-uplet de conduits adjacents, de préférence chaque couple de conduits adjacents, est relié fluidiquement par un raccord de liaison, de sorte à former au moins un méandre de passage de fluide. Ainsi, la fabrication des panneaux d’échange thermiques est simplifiée, du fait que les conduits sont traversants. Le contrôle de l’étanchéité est également simplifié du fait que les raccords sont disposés aux extrémités des conduits. En effet, une telle disposition permet de tester l’étanchéité des panneaux d’échange thermique préalablement à leur montage pour former l’ensemble batterie.
- Le raccord de liaison est en matériau polymère, de préférence thermoplastique. Ainsi, le raccord de liaison est léger et est obtenu de manière simple et économique.
- Le raccord de liaison est formé dans un matériau électriquement isolant.
- Dans chaque panneau d’échange thermique, chaque conduit est sous forme de canal rectiligne débouchant de part et d’autre du panneau d’échange thermique.
- Le raccord de liaison est fixé sur le panneau d’échange thermique par au moins un élément de fixation, de préférence au moins une vis.
- Le raccord de liaison comporte une plaquette, laquelle est configurée pour former une surface d’appui pour deux électrodes adjacentes de modules de batterie d’une colonne, les deux électrodes étant soudées entre elles, de préférence par laser. Ainsi, la fabrication de l’ensemble batterie est simplifiée.
- La plaquette est formée à une extrémité du raccord de liaison qui est distante du panneau d’échange thermique, le raccord de liaison comportant des pattes de support, la plaquette étant uniquement supportée par les pattes de support. Ainsi, même si la plaquette est détériorée lors du soudage des deux électrodes lors de la fabrication de l’ensemble batterie, par exemple en raison de la chaleur dégagée lors du soudage, le risque de détériorer le reste du raccord de liaison, incluant sa partie fluidiquement conductrice, est fortement diminué.
- Sur chaque panneau d’échange thermique, un raccord d’entrée de fluide est disposé à une extrémité d’un conduit formé à une extrémité du panneau d’échange thermique, et un raccord de sortie de fluide est disposé à une extrémité d’un conduit formé à une autre extrémité du panneau d’échange thermique. Ainsi, chaque panneau d’échange thermique comporte une unique entrée de fluide et une unique sortie de fluide, et une pluralité de passes d’échange thermique formées par les conduits.
- Chaque raccord d’entrée de fluide est raccordé à un répartiteur doté d’une unique entrée de fluide, l’entrée de fluide étant de préférence sous forme de raccord rapide, et chaque raccord de sortie de fluide est raccordé à un collecteur doté d’une unique sortie de fluide, la sortie de fluide étant de préférence sous forme de raccord rapide. Ainsi, cela permet de simplifier le raccordement fluidique de l’ensemble batterie au système de circulation de fluide du véhicule automobile.
- L’ensemble batterie comporte des éléments de serrage axial, lesquels compriment les panneaux d’échange thermique et les modules de batterie selon l’axe E. Ainsi, l’intégrité de l’ensemble batterie est maintenue de manière simple.
- Les éléments de serrage axial entourent l’ensemble batterie, et sont des bandes de serrage ou des sangles de serrage. Ainsi, un tel assemblage permet un démontage aisé de l’ensemble batterie pour réutilisation ou recyclage des éléments le constituant.
L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant un ensemble batterie tel que décrit précédemment.
L’invention a encore pour objet un procédé de fabrication d’un ensemble batterie tel que décrit précédemment, lequel comporte les étapes suivantes :
- fabriquer des panneaux d’échange thermique, de préférence par extrusion, chaque panneau d’échange thermique étant ondulé sous forme de créneaux comportant alternativement, selon un axe C orthogonal à l’axe E, un sommet et un creux, un conduit de passage de fluide étant formé à au moins l’un parmi le creux de chaque créneau et le sommet de chaque créneau, chaque conduit étant traversant,
- sur chaque panneau d’échange thermique, pour chaque n-uplet de conduits adjacents, de préférence pour chaque couple de conduits adjacents, fixer un raccord de liaison reliant fluidiquement le n-uplet de conduits adjacents, de préférence le couple de conduits adjacents l’un à l’autre, de sorte à former au moins un méandre de passage de fluide, le raccord de liaison comportant une plaquette, laquelle est configurée pour former une surface d’appui,
- sur chaque panneau d’échange thermique, disposer un raccord d’entrée de fluide à une extrémité d’un conduit formé à une extrémité du panneau d’échange thermique, et disposer un raccord de sortie de fluide à une extrémité d’un conduit formé à une autre extrémité du panneau d’échange thermique, et de préférence, tester l’étanchéité au fluide en faisant circuler du fluide depuis le raccord d’entrée de fluide vers le raccord de sortie de fluide,
- disposer les panneaux d’échange thermique les uns au-dessus des autres selon un axe E et disposer parallèlement et en quinconce des modules de batterie comprenant chacun au moins une cellule de batterie, de préférence sous forme de poche, de telle sorte que chaque module de batterie est logé dans au moins un créneau de sorte à échanger de la chaleur avec le fluide,
- disposer des éléments de serrage axial, lesquels compriment les panneaux d’échange thermique et les modules de batterie selon l’axe E,
- sur au moins une plaquette, replier l’une sur l’autre puis souder ensemble deux électrodes adjacentes de modules de batterie disposés l’un au-dessus de l’autre selon l’axe E.
Ainsi, on dispose d’un procédé économique de fabrication particulièrement simple d’un ensemble batterie, permettant d’obtenir un ensemble batterie compact, tout en assurant une excellente régulation thermique des modules de batterie.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
Sur toutes les figures, les mêmes références se rapportent aux mêmes éléments.
Dans cette description détaillée, les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, cela ne signifie pas que les caractéristiques s’appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées et/ou interchangées pour fournir d’autres réalisations.
La représente schématiquement un véhicule automobile 1 comprenant un ensemble batterie 3 et un circuit de refroidissement 5 pour un fluide de régulation thermique, de préférence liquide, doté d’un échangeur de chaleur 7, lequel échange par exemple de la chaleur avec l’air ambiant. Dans cet exemple, le véhicule automobile 1 est un véhicule électrique à batterie et comporte ainsi un moteur électrique 9 configuré pour entraîner le déplacement du véhicule automobile 1.
L’ensemble batterie 3, tel que représenté sur la , comprend plusieurs modules de batterie 11 visibles en particulier sur les figures 3 à 6, lesquels sont rechargeables, et plusieurs panneaux d’échange thermique 13 selon une première variante.
Selon les trois variantes représentées sur les figures 5, 10 et 11, les panneaux d’échange thermique 13, 13’ sont disposés les uns au-dessus des autres selon un axe E, chaque panneau d’échange thermique 13, 13’ étant ondulé sous forme de créneaux 14, 14’ comportant alternativement, selon un axe C orthogonal à l’axe E, un sommet 15, 15’ et un creux 17, 17’. Un conduit 19, 19’ de passage de fluide est formé à au moins l’un parmi le creux 17, 17’ de chaque créneau 14, 14’ et le sommet 15, 15’ de chaque créneau 14, 14’. Le fluide est le fluide de régulation thermique, de préférence liquide. Les panneaux d'échange thermique 13, 13’ sont empilés les uns sur les autres. Dans les exemples présentés, les panneaux d’échange thermique 13, 13’ sont identiques. Par ailleurs, dans chaque panneau d’échange thermique 13, 13’, le creux 17, 17’ et/ou le sommet 15, 15’ de chaque créneau 14, 14’ présente une forme complémentaire de celle d’un module de batterie 11. Les créneaux 14, 14’ des panneaux d’échange thermique 13, 13’ présentent une largeur identique selon l’axe C.
Selon ces variantes, les panneaux d’échange thermique 13, 13’ sont à base d’aluminium. Selon une variante de réalisation, les panneaux d’échange thermique 13, 13’ sont des profilés extrudés. Selon une autre variante de réalisation, les panneaux d’échange thermique 13, 13’ sont formés par une pluralité de plaques embouties et soudées entre elles, lesquelles délimitent entre elles les conduits 19, 19’ de passage de fluide. Les créneaux 14, 14’ des panneaux d’échange thermique 13, 13’ sont par exemple de forme trapézoïdale.
Les modules de batterie 11 sont disposés parallèlement et en quinconce. Par exemple, chaque module de batterie 11 délivre une tension d’environ 4 Volts. Les modules de batterie 11 forment plusieurs rangées de modules de batterie 11 selon l’axe C, formées les unes au-dessus des autres selon l’axe E, chaque rangée étant décalée selon l’axe C par rapport à l’unique rangée adjacente – en d’autres termes, lorsque la rangée se situe à une extrémité – ou par rapport à deux rangées adjacentes qui sont alignées entre elles selon l’axe C de sorte à former plusieurs colonnes de modules de batterie 11 selon l’axe E. Plus précisément, dans cet exemple, l’ensemble batterie 3 comprend plusieurs rangées et plusieurs colonnes de modules de batterie 11, par exemple deux rangées de quatre modules de batterie 11 comme cela est représenté sur les figures 5, 10 et 11.
Chaque module de batterie 11 comprend au moins une cellule de batterie 20, de préférence sous forme de poche, chaque module de batterie 11 étant logé dans au moins un créneau 14, 14’ de sorte à échanger de la chaleur avec le fluide. Ainsi, chaque module de batterie 11 est comprimé entre deux panneaux d’échange thermique 13, 13’. Dans cet exemple, les modules de batterie 11 sont identiques. Afin de réaliser la compression, l’ensemble batterie 3 comporte des éléments de serrage axial 21, lesquels compriment les panneaux d’échange thermique 13, 13’ et les modules de batterie 11 selon l’axe E. Dans cet exemple, comme représenté sur la , les éléments de serrage axial 21 entourent l’ensemble batterie 3, et sont des bandes de serrage ou des sangles de serrage. La au moins une cellule de batterie 20, de préférence sous forme de poche, est par exemple de type Lithium-Ion.
Selon une première variante de réalisation des modules de batterie 11, représentée sur les figures 3 et 4, chaque module de batterie 11 comporte, empilées selon l’axe E, une première cellule de batterie 20, de préférence sous forme de poche, et une deuxième cellule de batterie 20, de préférence sous forme de poche, une couche de matériau compressible 22 étant intercalée entre la première cellule de batterie 20 et la deuxième cellule de batterie 20. La – vue à gauche référencée 3A – représente un module de batterie 11 non comprimé, et la – vue à droite référencée 3B – représente un module de batterie 11 comprimé, tel qu’il est disposé dans l’ensemble batterie 3 à l’état monté. Chaque cellule de batterie 20 comprend deux électrodes cellulaires opposées l’une à l’autre transversalement par rapport à l’axe E et par rapport à l’axe C. Dans cet exemple, chaque couple d’électrodes cellulaires adjacentes sont soudées l’une à l’autre de sorte à former une électrode +, - du module de batterie 11.
Selon une seconde variante non représentée de réalisation des modules de batterie 11, chaque module de batterie 11 comprend une seule cellule de batterie, de préférence sous forme de poche.
Selon une troisième variante de réalisation des modules de batterie 11 représentée en figures 12 et 13, chaque module de batterie 11 comporte, empilées selon l’axe E, une première cellule de batterie de type prismatique 20’ et une deuxième cellule de batterie de type prismatique 20’, une couche de matériau compressible 22 étant intercalée entre la première cellule de batterie de type prismatique 20’ et la deuxième cellule de batterie de type prismatique 20’.
Selon une quatrième variante non représentée de réalisation des modules de batterie 11, chaque module de batterie 11 comprend une seule cellule de batterie de type prismatique.
Selon une première variante de réalisation des panneaux d’échange thermique 13 représentée sur la , dans chaque panneau d’échange thermique 13, un conduit 19 de passage de fluide est formé au creux 17 de chaque créneau 14 et un conduit 19 de passage de fluide est formé au sommet 15 de chaque créneau 14. Cela est notamment visible sur la , laquelle représente un panneau d’échange thermique 13 selon la première variante.
En outre, une plaque d’échange thermique 23 ondulée sous forme de créneaux 24 comportant alternativement, selon l’axe E, un sommet 25 et un creux 27, est intercalée entre un premier panneau d’échange thermique 13 et un second panneau d’échange thermique 13, de telle sorte que les creux 27 des créneaux 24 de la plaque d’échange thermique 23 sont en contact et alignés avec les sommets 15 des créneaux 14 du premier panneau d’échange thermique 13, et que les sommets 25 des créneaux 24 de la plaque d’échange thermique 23 sont en contact et alignés avec les creux 17 du second panneau d’échange thermique 13. La représente schématiquement une telle plaque d’échange thermique 23.
Dans cette variante, les créneaux 24 de la plaque d’échange thermique 23 et les créneaux 14 des panneaux d’échange thermique 13 présentent une largeur identique selon l’axe C. Le creux 27 et/ou le sommet 25 de chaque créneau 24 de la plaque d’échange thermique 23 présente une forme complémentaire de celle d’un module de batterie 11.
Ce motif résultant de l’empilement d’un premier panneau d’échange thermique 13, d’une plaque d’échange thermique 23, et d’un second panneau d’échange thermique 13, peut être répété. Les créneaux 24 de la plaque d’échange thermique 23 sont par exemple de forme trapézoïdale.
Dans chaque panneau d’échange thermique 13, chaque conduit 19 est traversant. Plus précisément, chaque conduit 19 est sous forme de canal rectiligne débouchant de part et d’autre du panneau d’échange thermique 13.
Chaque n-uplet de conduits 19 adjacents, de préférence chaque couple de conduits 19 adjacents comme cela est représenté sur la , est relié fluidiquement par un raccord de liaison 29, de sorte à former au moins un méandre de passage de fluide. Le raccord de liaison 29 est en matériau polymère, de préférence thermoplastique. Le raccord de liaison 29 est également formé dans un matériau électriquement isolant. Le raccord de liaison 19 est fixé sur le panneau d’échange thermique 13 par au moins un élément de fixation, de préférence au moins une vis. Pour permettre une telle fixation, le panneau d’échange thermique 13 comprend par exemple un trou traversant, non représenté, formé dans la zone de liaison entre le sommet 15 et le creux 17 de chaque créneau 14.
Le raccord de liaison 29 comporte une plaquette 31, laquelle est configurée pour former une surface d’appui pour deux électrodes adjacentes +, - de modules de batterie 11 d’une colonne, les deux électrodes +, - étant soudées entre elles, de préférence par laser. Comme cela est représenté sur la , la plaquette 31 est formée à une extrémité du raccord de liaison 29 qui est distante du panneau d’échange thermique 13, le raccord de liaison 29 comportant des pattes de support 33, la plaquette 31 étant uniquement supportée par les pattes de support 33.
Par ailleurs, sur chaque panneau d’échange thermique 13, un raccord d’entrée de fluide 35 est disposé à une extrémité d’un conduit 19 formé à une extrémité du panneau d’échange thermique 13, et un raccord de sortie de fluide 37 est disposé à une extrémité d’un conduit 19 formé à une autre extrémité du panneau d’échange thermique 13. Dans cet exemple, le raccord d’entrée de fluide 35 et le raccord de sortie de fluide 37 comprennent chacun une plaquette 41, laquelle est configurée pour former une surface d’appui pour deux électrodes adjacentes +, - de modules de batterie 11 d’une colonne. Les deux électrodes +, - sont soudées entre elles, de préférence par laser. Comme cela est représenté sur la , la plaquette 41 est formée à une extrémité du raccord d’entrée de fluide 35, respectivement du raccord de sortie de fluide 37, qui est distante du panneau d’échange thermique 13. Le raccord d’entrée de fluide 35, respectivement le raccord de sortie de fluide 37 comporte des pattes de support 43, la plaquette 41 étant uniquement supportée par les pattes de support 43. Chaque raccord d’entrée de fluide 35 est raccordé à un répartiteur 45 doté d’une unique entrée de fluide 46, l’entrée de fluide 46 étant de préférence sous forme de raccord rapide. Chaque raccord de sortie de fluide 37 est raccordé à un collecteur 47 doté d’une unique sortie de fluide 49, la sortie de fluide 49 étant de préférence sous forme de raccord rapide. L’entrée de fluide 46 et la sortie de fluide 49 sont ainsi configurées pour être raccordées fluidiquement au circuit de refroidissement 5 du véhicule automobile 1.
Selon une variante de réalisation des panneaux d’échange thermique 13’, représentée sur la , dans chaque panneau d’échange thermique 13’, un conduit 19’ de passage de fluide est formé au creux 17’ de chaque créneau 14’ ou un conduit 19’ de passage de fluide est formé au sommet 15’ de chaque créneau 14’. Ainsi, un ensemble batterie 3 selon une seconde variante comporte plusieurs panneaux d’échange thermique 13’ du type de celui représenté sur la , lesquels sont disposés alternativement tournés d’un demi-tour autour de l’axe E et/ou tournés d’un demi-tour autour de l’axe C, lesquels sont empilés successivement selon le motif suivant, comme cela est représenté sur la : le premier selon la position représentée sur la , le second tourné d’un demi-tour autour de l’axe E, le troisième tourné d’un demi-tour autour d’un axe orthogonal au plan formé par les axes E et C, le quatrième tourné d’un demi-tour autour de l’axe C. Ce motif peut être répété plusieurs fois en totalité ou partiellement, par exemple aux extrémités selon l’axe E.
Selon une troisième variante de réalisation de l’ensemble batterie 3, l’ensemble batterie 3 comporte plusieurs panneaux d’échange thermique 13’ du type de celui représenté sur la , lesquels sont empilés successivement selon le motif suivant, comme cela est représenté sur la : le premier selon la position représentée sur la , le second tourné d’un demi-tour autour de l’axe E. Ce motif peut être répété plusieurs fois en totalité ou partiellement, par exemple aux extrémités selon l’axe E.
Un exemple de procédé de fabrication d’un ensemble batterie 3 tel que défini précédemment est décrit ci-après. Un tel procédé de fabrication comporte les étapes suivantes :
- fabriquer des panneaux d’échange thermique 13, de préférence par extrusion, chaque panneau d’échange thermique 13 étant ondulé sous forme de créneaux 14 comportant alternativement, selon un axe C orthogonal à l’axe E, un sommet 15 et un creux 17, un conduit 19 de passage de fluide étant formé à au moins l’un parmi le creux 17 de chaque créneau 14 et le sommet 15 de chaque créneau 14, chaque conduit 19 étant traversant,
- sur chaque panneau d’échange thermique 13, pour chaque n-uplet de conduits 19 adjacents, de préférence pour chaque couple de conduits 19 adjacents, fixer un raccord de liaison 29 reliant fluidiquement le n-uplet de conduits 19 adjacents, de préférence le couple de conduits 19 adjacents l’un à l’autre, de sorte à former au moins un méandre de passage de fluide, le raccord de liaison 29 comportant une plaquette 31, laquelle est configurée pour former une surface d’appui,
- sur chaque panneau d’échange thermique 13, disposer un raccord d’entrée de fluide 35 à une extrémité d’un conduit 19 formé à une extrémité du panneau d’échange thermique 13, et disposer un raccord de sortie de fluide 37 à une extrémité d’un conduit 19 formé à une autre extrémité du panneau d’échange thermique 13, et de préférence, tester l’étanchéité au fluide en faisant circuler du fluide depuis le raccord d’entrée de fluide 35 vers le raccord de sortie de fluide 37,
- disposer les panneaux d’échange thermique 13 les uns au-dessus des autres selon un axe E et disposer des modules de batterie 11 parallèlement et en quinconce, de telle sorte que chaque module de batterie 11 est logé dans au moins un créneau 14 de sorte à échanger de la chaleur avec le fluide,
- disposer des éléments de serrage axial 21, lesquels compriment les panneaux d’échange thermique 13 et les modules de batterie 11 selon l’axe E,
- sur au moins une plaquette 31, replier l’une sur l’autre puis souder ensemble deux électrodes +, - adjacentes de modules de batterie 11 disposés l’un au-dessus de l’autre selon l’axe E.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier. Il est notamment possible de réaliser un pack batterie comportant plusieurs ensembles batterie 3 disposés parallèlement les uns aux autres, électriquement reliés entre eux par des barres-bus.
1 : véhicule automobile
3 : ensemble batterie
3 : ensemble batterie
5 : circuit de refroidissement
7 : échangeur de chaleur
9 : moteur électrique
11 : module de batterie
13, 13’ : panneau d’échange thermique
14, 14’ : créneau
15, 15’ : sommet
17, 17’ : creux
19, 19' : conduit
20 : cellule de batterie
20’ : cellule de batterie de type prismatique
21 : élément de serrage axial
22 : couche de matériau compressible
23 : plaque d’échange thermique
24 : créneau
25 : sommet
27 : creux
29 : raccord de liaison
31 : plaquette
33 : patte de support
35 : raccord d’entrée de fluide
37 : raccord de sortie de fluide
41 : plaquette
43 : patte de support
45 : répartiteur
46 : entrée de fluide
47 : collecteur
49 : sortie de fluide
E : axe
C : axe
- : électrode
+ : électrode
Claims (10)
- Ensemble batterie (3) pour véhicule automobile (1), caractérisé en ce qu’il comporte :
- des panneaux d’échange thermique (13, 13’) disposés les uns au-dessus des autres selon un axe E, chaque panneau d’échange thermique (13, 13’) étant ondulé sous forme de créneaux (14, 14’) comportant alternativement, selon un axe C orthogonal à l’axe E, un sommet (15, 15’) et un creux (17, 17’), un conduit (19, 19’) de passage de fluide étant formé à au moins l’un parmi le creux (17, 17’) de chaque créneau et le sommet (15, 15’) de chaque créneau (14, 14’),
- des modules de batterie (11) disposés parallèlement et en quinconce, de sorte à former plusieurs rangées de modules de batterie (11) selon l’axe C, formées les unes au-dessus des autres selon l’axe E, chaque rangée étant décalée selon l’axe C par rapport à l’unique rangée adjacente ou par rapport à deux rangées adjacentes qui sont alignées entre elles selon l’axe C de sorte à former plusieurs colonnes de modules de batterie (11) selon l’axe E, chaque module de batterie (11) comprenant au moins une cellule de batterie (20) sous forme de poche, chaque module de batterie (11) étant logé dans au moins un créneau (14, 14’) de sorte à échanger de la chaleur avec le fluide. - Ensemble batterie (3) selon la revendication précédente, dans lequel, dans chaque panneau d’échange thermique (13), un conduit (19) de passage de fluide est formé au creux (17) de chaque créneau (14) et un conduit (19) de passage de fluide est formé au sommet (15) de chaque créneau (14).
- Ensemble batterie (3) selon la revendication précédente, dans lequel une plaque d’échange thermique (23) ondulée sous forme de créneaux (24) comportant alternativement, selon l’axe E, un sommet (25) et un creux (27), est intercalée entre un premier panneau d’échange thermique (13) et un second panneau d’échange thermique (13), de telle sorte que les creux (27) des créneaux (24) de la plaque d’échange thermique (23) sont en contact et alignés avec les sommets (15) des créneaux (14) du premier panneau d’échange thermique (13), et que les sommets (25) des créneaux (24) de la plaque d’échange thermique (23) sont en contact et alignés avec les creux (17) du second panneau d’échange thermique (13).
- Ensemble batterie (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, dans chaque panneau d’échange thermique (13, 13’) :
- chaque conduit (19, 19’) est traversant,
- chaque n-uplet de conduits (19, 19’) adjacents, de préférence chaque couple de conduits (19, 19’) adjacents, est relié fluidiquement par un raccord de liaison (29), de sorte à former au moins un méandre de passage de fluide. - Ensemble batterie (3) selon la revendication précédente, dans lequel le raccord de liaison (29) est en matériau polymère, de préférence thermoplastique.
- Ensemble batterie (3) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel le raccord de liaison (29) comporte une plaquette (31), laquelle est configurée pour former une surface d’appui pour deux électrodes (+, -) adjacentes de modules de batterie (11) d’une colonne, les deux électrodes (+, -) étant soudées entre elles, de préférence par laser.
- Ensemble batterie (3) selon la revendication précédente, dans lequel la plaquette (31) est formée à une extrémité du raccord de liaison (29) qui est distante du panneau d’échange thermique (13, 13’), le raccord de liaison (29) comportant des pattes de support (33), la plaquette (31) étant uniquement supportée par les pattes de support (33).
- Ensemble batterie (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, sur chaque panneau d’échange thermique (13, 13’), un raccord d’entrée de fluide (35) est disposé à une extrémité d’un conduit (19, 19’) formé à une extrémité du panneau d’échange thermique (13, 13’), et un raccord de sortie de fluide (37) est disposé à une extrémité d’un conduit (19, 19’) formé à une autre extrémité du panneau d’échange thermique (13).
- Ensemble batterie (3) selon la revendication précédente, dans lequel chaque raccord d’entrée de fluide (35) est raccordé à un répartiteur (45) doté d’une unique entrée de fluide (46), l’entrée de fluide (46) étant de préférence sous forme de raccord rapide, et chaque raccord de sortie de sortie de fluide (37) est raccordé à un collecteur (47) doté d’une unique sortie de fluide (49), la sortie de fluide (49) étant de préférence sous forme de raccord rapide.
- Procédé de fabrication d’un ensemble batterie (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, lequel comporte les étapes suivantes :
- fabriquer des panneaux d’échange thermique (13, 13’), de préférence par extrusion, chaque panneau d’échange thermique (13, 13’) étant ondulé sous forme de créneaux (14, 14’) comportant alternativement, selon un axe C orthogonal à l’axe E, un sommet (15, 15’) et un creux (17, 17’), un conduit (19, 19’) de passage de fluide étant formé à au moins l’un parmi le creux (17, 17’) de chaque créneau (14, 14’) et le sommet (15, 15’) de chaque créneau (14, 14’), chaque conduit (19, 19’) étant traversant,
- sur chaque panneau d’échange thermique (13, 13’), pour chaque n-uplet de conduits (19, 19’) adjacents, de préférence pour chaque pour chaque couple de conduits (19, 19’) adjacents, fixer un raccord de liaison (29) reliant fluidiquement le n-uplet de conduits (19, 19’) adjacents, de préférence le couple de conduits (19, 19’) adjacents l’un à l’autre, de sorte à former au moins un méandre de passage de fluide, le raccord de liaison (29) comportant une plaquette (31), laquelle est configurée pour former une surface d’appui,
- sur chaque panneau d’échange thermique (13, 13’), disposer un raccord d’entrée de fluide (35) à une extrémité d’un conduit (19, 19’) formé à une extrémité du panneau d’échange thermique (13, 13’), et disposer un raccord de sortie de fluide (37) à une extrémité d’un conduit (19, 19’) formé à une autre extrémité du panneau d’échange thermique (13, 13’), et de préférence, tester l’étanchéité au fluide en faisant circuler du fluide depuis le raccord d’entrée de fluide (35) vers le raccord de sortie de fluide (37),
- disposer les panneaux d’échange thermique (13, 13’) les uns au-dessus des autres selon un axe E et disposer parallèlement et en quinconce des modules de batterie (11) comprenant chacun au moins une cellule de batterie (20) sous forme de poche, de telle sorte que chaque module de batterie (11) est logé dans au moins un créneau (14, 14’) de sorte à échanger de la chaleur avec le fluide,
- disposer des éléments de serrage axial (21), lesquels compriment les panneaux d’échange thermique (13, 13’) et les modules de batterie (11) selon l’axe E,
- sur au moins une plaquette (31), replier l’une sur l’autre puis souder ensemble deux électrodes (+, -) adjacentes de modules de batterie (11) disposés l’un au-dessus de l’autre selon l’axe E.
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| DE102017210343A1 (de) | 2017-06-21 | 2018-12-27 | Robert Bosch Gmbh | Flexible Kühlplatte für eine Batterie |
| WO2020179355A1 (fr) | 2019-03-07 | 2020-09-10 | 株式会社デンソー | Bloc-batterie |
| US20200365956A1 (en) | 2019-05-14 | 2020-11-19 | Sk Innovation Co., Ltd. | Battery module |
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| US20200365956A1 (en) | 2019-05-14 | 2020-11-19 | Sk Innovation Co., Ltd. | Battery module |
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