WO2023198965A1 - Dispositif d'échange thermique allégé pour une batterie d'un système - Google Patents

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WO2023198965A1
WO2023198965A1 PCT/FR2023/050221 FR2023050221W WO2023198965A1 WO 2023198965 A1 WO2023198965 A1 WO 2023198965A1 FR 2023050221 W FR2023050221 W FR 2023050221W WO 2023198965 A1 WO2023198965 A1 WO 2023198965A1
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WO
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exchange device
heat exchange
battery
faces
conduit
Prior art date
Application number
PCT/FR2023/050221
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English (en)
Inventor
Marie AUGEREAU
Alain Fourez
Pascal Dos Santos
Pierre Colin
Daniel Fouillen
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Psa Automobiles Sa
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Publication date
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    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
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    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H01M10/6557—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells

Definitions

  • the invention relates to batteries which comprise electrical energy storage cells and are subject to thermal regulation.
  • batteries comprising a case containing electrical energy storage cells, possibly grouped within modules.
  • These electrical energy storage cells can, for example, be electrochemical. This is particularly the case for those of the lithium-ion (or Li-ion) or Ni-Mh or Ni-Cd or even lead type.
  • These cells need to be subject to almost constant monitoring so that their lifespan can be optimized. This control concerns in particular their temperature which must remain within a predefined range.
  • the cells are installed inside a housing which is subject to thermal regulation by heat exchange using heat exchange devices in which a heat transfer fluid from an exchange circuit generally located outside the housing. It will be understood that this heat transfer fluid serves either to capture calories produced by the cells when they must be cooled, or to release calories to the cells when they must be reheated.
  • each heat exchange device is housed inside the housing, and not inside the housing. exterior of the latter.
  • the invention aims in particular to improve the situation.
  • a heat exchange device suitable for equipping a battery and comprising at least one conduit comprising an inlet suitable for being supplied with heat transfer fluid and an outlet suitable for evacuating the heat transfer fluid after it has circulated in a sub-part having first and second opposite faces and located respectively in first and second parallel planes.
  • This heat exchange device is characterized by the fact that the sub-part of its conduit is embedded in aluminum foam except on its first and second faces which are free.
  • the heat exchange device is much lighter and possibly less thick than a machined aluminum plate heat exchange device of the prior art, which makes it possible to reduce the weight and possibly the compactness of the battery while offering a capacity to support heavy loads and absorb vibrations and part of the shocks suffered.
  • the heat exchange device according to the invention may include other characteristics which can be taken separately or in combination, and notably :
  • first and second aluminum plates installed respectively against the first and second faces of the sub-part
  • - its conduit can have a section having a shape chosen from a circle, an ellipse and a rectangle;
  • At least one of the inlets and outlets of its conduit can be substantially perpendicular to the first and second parallel planes.
  • the invention also proposes a battery comprising a housing housing at least one electrical energy storage cell and at least one heat exchange device of the type presented above.
  • a heat exchange device can be installed placed against a side face of a cell.
  • this battery may comprise at least two cells installed next to each other having parallel side faces and between which a heat exchange device is inserted, the latter being against these parallel side faces .
  • this battery may comprise at least one heat exchange device installed against an internal face of a wall of the housing which is located at the interface with the exterior.
  • the invention also proposes a vehicle, possibly of the automobile type, and comprising an external circuit in which a heat transfer fluid circulates, and a battery of the type presented above and each heat exchange device of which is coupled to this external circuit .
  • FIG. 1 illustrates schematically and functionally, in a sectional view in a vertical and longitudinal plane, a first example of making a battery comprising first examples of embodiment of heat exchange devices according to the invention
  • FIG. 2 illustrates schematically and functionally, in a perspective view, a first embodiment of a heat exchange device according to the invention.
  • FIG. 3 illustrates schematically and functionally, in a sectional view in a vertical and longitudinal plane, a second embodiment of a battery comprising second examples of embodiment of heat exchange devices according to the invention.
  • the aim of the invention is in particular to propose a heat exchange device DE intended to equip a BA battery with CS electrical energy storage cell(s), which is itself intended to equip a system.
  • the BA battery is intended to equip a system constituting an automobile type vehicle, such as for example a car.
  • the invention is not limited to this type of system. It concerns any system comprising at least one battery with electrical energy storage cell(s), and in particular vehicles (land, sea (or river), and air), appliances (possibly household appliances), installations ( possibly industrial type), and buildings.
  • the vehicle comprises a powertrain (or GMP) of all-electric type, that is to say comprising an electric driving machine coupled to the battery BA (which is then called main (or traction)).
  • GMP powertrain
  • the GMP could be of the hybrid type, that is to say comprising a thermal engine and an electric driving machine coupled to the BA battery.
  • each CS cell is of the electrochemical type. But the invention is not limited to this type of electrical energy storage cell. It concerns in fact any type of electrical energy storage cell which must be the subject of a thermal regulation.
  • the CS electrochemical cells of the BA battery are of the lithium-ion (or Li-ion) type. But these CS electrochemical cells could also be of the Ni-Mh or Ni-Cd or even lead type, for example.
  • each BA battery includes a BT case and at least one CS cell.
  • the BA battery includes several CS cells which can be grouped within module(s).
  • module we mean here a set of at least one CS (electric energy storage) cell.
  • the BT box delimits an internal space El which contains each CS cell.
  • the BT box can comprise lower and upper sub-parts coupled together, for example by screwing.
  • the lower sub-part of the LV box can possibly be installed on, and secured to, a chassis (here suitable for being secured to the vehicle, for example to the underside of its floor).
  • a heat exchange device DE comprises at least one conduit CF comprising an input E1, an output S1 and a sub-part SP participating in the coupling between the input E1 and output S1.
  • the inlet E1 is suitable for being supplied with heat transfer fluid
  • the outlet S1 is suitable for evacuating this heat transfer fluid after it has circulated in the sub-part SP of the conduit CF.
  • These input E1 and output S1 are intended to be connected (directly or indirectly) to an external exchange circuit in two locations, possibly distant. It will be noted that this external exchange circuit is located outside the internal space El. It will also be noted that the input E1 and/or the output S1 can be partially located at the exterior of the BA battery.
  • the external exchange circuit can, for example, be part of the thermal regulation circuit (heating/cooling) of a heat engine or a cooling facade.
  • the heat transfer fluid is, for example, a liquid. Thus, it may be water, possibly mixed with an additive, or an oil, or even liquid sodium.
  • the sub-part SP of the conduit CF has first F1 and second F2 faces opposite each other and located respectively in first and second parallel planes.
  • the SP sub-part is embedded (or integrated) in an aluminum foam MA except on its first F1 and second F2 faces which are free. This partial flooding (or integration) is obtained in an expansion phase of the MA aluminum foam.
  • each heat exchange device DE is much lighter than a heat exchange device with machined aluminum plate of the prior art. This makes it possible to further reduce the weight of the BA battery (and therefore also here the energy consumption of the vehicle) as the number of heat exchange devices DE in this BA battery is significant. In addition, this also makes it possible to reduce the thickness of each heat exchange device DE (at least when it is of the type of those illustrated in Figures 1 and 2), and therefore the bulk of the battery BA (and this is especially true since the number of heat exchange devices DE in this BA battery is large).
  • the structure of the MA aluminum foam makes it possible to support heavy loads and absorb usual vibrations and even some of the shocks suffered (here) by the vehicle.
  • MA aluminum foam can be made from recycled aluminum and is 100% recyclable.
  • Reducing the bulk of a DE heat exchange device may eventually make it possible to install a greater number of DE heat exchange devices than previously in a BA battery, and thus improve performance in terms of thermal regulation, which is likely, in particular, to increase the lifespan of CS cells.
  • a heat exchange device DE can possibly comprise first P1 and second P2 plates (or sheets) made of aluminum and installed respectively against the first F1 and second F2 faces of the sub-part SP.
  • the conduit CF is in direct contact with the first P1 and second P2 plates via the first F1 and second F2 faces of its sub-part SP, which promotes the transfer of calories.
  • a heat exchange device DE can be installed against a side face of a cell CS.
  • the conduit CF is in direct contact with the lateral face of the cell CS via the first face F1 or the second face F2 of its sub-part SP , which promotes the transfer of calories.
  • the first plate P1 or the second plate P2 of the heat exchange device DE which is in direct contact with the side face of the neighboring cell CS, which promotes the distribution of calories.
  • the battery BA can comprise at least one heat exchange device DE installed against an internal face of a wall PB of the BT housing which is located at the interface with the exterior, which allows an exchange of calories with the outside via this PB wall.
  • a heat exchange device DE is installed against the internal face of the wall PB of the BT box which is located furthest to the left of Figure 3. It is therefore here the first plate P1 which is in direct contact with the internal face of the left PB wall.
  • the heat exchange device DE does not include first P1 and second P2 plates ( Figures 1 and 2), it is the first face F1 or the second face F2 of the sub-part SP of the conduit CF which is in direct contact with the internal face of the PB wall concerned.
  • a heat exchange device DE can have any orientation within its battery, as long as it is placed against an internal face of a wall PB of a BT box or a side face of a CS cell.
  • the battery BA comprises two heat exchange devices DE installed “vertically” and one heat exchange device DE installed “horizontally”.
  • the BA battery includes three heat exchange devices DE installed “vertically” and one heat exchange device DE installed “horizontally”. Consequently, the relevant PB wall of the BT box may be a substantially vertical side face or a substantially horizontal face (upper or lower), and the relevant side face of a CS cell may be vertical or horizontal (upper or lower).
  • the word “significantly” here means plus or minus 10°.
  • conduit CF can, for example and as illustrated non-limitingly in Figures 1 and 3, have a section having the shape of a circle. But any other shape of section is possible, and in particular a section in the shape of an ellipse or rectangle.
  • At least one of the input E1 and output S1 of the conduit CF can be contained between the first and second parallel planes (respectively containing the first F1 and second F2 faces).
  • the inlet E1 and outlet S1 of the conduit CF are contained between the first and second parallel planes.
  • the inlet E1 (or the outlet S1) of the conduit CF could be contained between the first and second parallel planes, and in this case the outlet S1 (or the inlet E1) can, for example, be perpendicular to the first and second parallel planes.
  • At least one of the input E1 and output S1 of the conduit CF can be substantially perpendicular to the first and second parallel planes (respectively containing the first F1 and second F2 faces).
  • the word “significantly” here means plus or minus 10°.

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Abstract

Un dispositif d'échange thermique (DE) équipe une batterie (BA) et comprend au moins un conduit (CF) comportant une entrée propre à être alimentée en fluide caloporteur et une sortie propre à évacuer ce fluide caloporteur après qu'il ait circulé dans une sous-partie (SP) ayant des première (F1 ) et seconde (F2) faces opposées et situées respectivement dans des premier et second plans parallèles, et noyées dans une mousse d'aluminium (MA) hormis sur leurs première (F1 ) et seconde (F2) faces qui sont libres.

Description

DESCRIPTION
TITRE : DISPOSITIF D’ÉCHANGE THERMIQUE ALLÉGÉ POUR UNE BATTERIE D’UN SYSTÈME
La présente invention revendique la priorité de la demande française N° 2203415 déposée le 13.04.2022 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.
Domaine technique de l’invention
L’invention concerne les batteries qui comprennent des cellules de stockage d’énergie électrique et font l’objet d’une régulation thermique.
Etat de la technique
Dans certains domaines techniques, comme par exemple celui des véhicules, éventuellement de type automobile, on utilise des batteries comprenant un boîtier contenant des cellules de stockage d’énergie électrique, éventuellement regroupées au sein de modules. Ces cellules de stockage d’énergie électrique peuvent, par exemple, être électrochimiques. C’est notamment le cas de celles de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou Ni-Cd ou encore plomb.
Ces cellules ont besoin de faire l’objet d’un contrôle quasi permanent pour que leur durée de vie puisse être optimisée. Ce contrôle porte notamment sur leur température qui doit demeurer dans une plage prédéfinie. Afin de permettre un tel contrôle, les cellules sont installées à l’intérieur d’un boîtier qui fait l’objet d’une régulation thermique par échange de calories grâce à des dispositifs d’échange thermique dans lesquels circule un fluide caloporteur issu d’un circuit d’échange généralement situé à l’extérieur du boîtier. On comprendra que ce fluide caloporteur sert soit à capturer des calories produites par les cellules lorsqu’elles doivent être refroidies, soit à céder des calories aux cellules lorsqu’elles doivent être réchauffées.
Lorsque l’on cherche à limiter l’encombrement, on utilise généralement des dispositifs d’échange thermique à plaques placés sous les cellules, comme décrit dans le document brevet EP 2016/0087319, soit intercalés entre des cellules (ou modules) voisins, comme décrit dans les documents brevet EP 1990849, US 2015/0303537 et EP 2337143. Dans tous les cas, chaque dispositif d’échange thermique est logé à l’intérieur du boîtier, et non pas à l’extérieur de ce dernier.
Afin de réduire le poids des dispositifs d’échange thermique à plaques, il a été proposé de les réaliser en aluminium. Pour ce faire, on doit réaliser un usinage dans la masse afin de définir un conduit interne de circulation pour le fluide caloporteur. Mais, un tel usinage s’avère complexe, induit des pertes de matière, ne peut se faire que dans de l’aluminium primaire (non recyclé), et doit être suivi d’une étape supplémentaire destinée à assurer l’étanchéité. En outre, ce type de dispositif d’échange thermique peut malgré tout poser des problèmes d’encombrement et de poids lorsque l’on en utilise un nombre important dans un boîtier de batterie.
L’invention a notamment pour but d’améliorer la situation.
Présentation de l’invention
Elle propose notamment à cet effet un dispositif d’échange thermique propre à équiper une batterie et comprenant au moins un conduit comportant une entrée propre à être alimentée en fluide caloporteur et une sortie propre à évacuer le fluide caloporteur après qu’il ait circulé dans une sous-partie ayant des première et seconde faces opposées et situées respectivement dans des premier et second plans parallèles.
Ce dispositif d’échange thermique se caractérise par le fait que la sous-partie de son conduit est noyée dans une mousse d’aluminium hormis sur ses première et seconde faces qui sont libres.
Grâce à l’invention, le dispositif d’échange thermique est beaucoup plus léger et possiblement moins épais qu’un dispositif d’échange thermique à plaque en aluminium usinée de l’art antérieur, ce qui permet de réduire le poids et possiblement l’encombrement de la batterie tout en offrant une capacité de support de charges lourdes et d’absorption des vibrations et d’une partie des chocs subis.
Le dispositif d’échange thermique selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- il peut comprendre des première et seconde plaques en aluminium et installées respectivement contre les première et seconde faces de la sous- partie ;
- son conduit peut avoir une section ayant une forme choisie parmi un cercle, une ellipse et un rectangle ;
- l’une au moins des entrée et sortie de son conduit peut être contenue entre les premier et second plans parallèles ;
- en variante, l’une au moins des entrée et sortie de son conduit peut être sensiblement perpendiculaire aux premier et second plans parallèles.
L’invention propose également une batterie comprenant un boîtier logeant au moins une cellule de stockage d’énergie électrique et au moins un dispositif d’échange thermique du type de celui présenté ci-avant.
Par exemple, dans cette batterie un dispositif d’échange thermique peut être installé placé contre une face latérale d’une cellule.
En variante ou en complément, cette batterie peut comprendre au moins deux cellules installées l’une à côté de l’autre en ayant des faces latérales parallèles et entre lesquelles est intercalé un dispositif d’échange thermique, ce dernier étant contre ces faces latérales parallèles.
Egalement en variante ou en complément, cette batterie peut comprendre au moins un dispositif d’échange thermique installé contre une face interne d’une paroi du boîtier qui est située à l’interface avec l’extérieur.
L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant un circuit externe dans lequel circule un fluide caloporteur, et une batterie du type de celle présentée ci-avant et dont chaque dispositif d’échange thermique est couplé à ce circuit externe.
Brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :
[Fig. 1] illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en coupe dans un plan vertical et longitudinal, un premier exemple de réalisation d’une batterie comprenant de premiers exemples de réalisation de dispositifs d’échange thermique selon l’invention,
[Fig. 2] illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en perspective, un premier exemple de réalisation d’un dispositif d’échange thermique selon l’invention, et
[Fig. 3] illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en coupe dans un plan vertical et longitudinal, un second exemple de réalisation d’une batterie comprenant de seconds exemples de réalisation de dispositifs d’échange thermique selon l’invention.
Description détaillée de l’invention
L’invention a notamment pour but de proposer un dispositif d’échange thermique DE destiné à équiper une batterie BA à cellule(s) CS de stockage d’énergie électrique, qui est elle-même destinée à équiper un système.
Dans ce qui suit, on considère à titre d’exemple non limitatif, que la batterie BA est destinée à équiper un système constituant un véhicule de type automobile, comme par exemple une voiture. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de système. Elle concerne en effet tout système comprenant au moins une batterie à cellule(s) de stockage d’énergie électrique, et notamment les véhicules (terrestres, maritimes (ou fluviaux), et aériens), les appareils (éventuellement électroménagers), les installations (éventuellement de type industriel), et les bâtiments.
Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule comprend un groupe motopropulseur (ou GMP) de type tout électrique, c’est-à-dire comprenant une machine motrice électrique couplée à la batterie BA (laquelle est alors dite principale (ou de traction)). Mais le GMP pourrait être de type hybride, c’est-à-dire comprenant un moteur thermique et une machine motrice électrique couplée à la batterie BA.
Enfin, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que chaque cellule CS est de type électrochimique. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de cellule de stockage d’énergie électrique. Elle concerne en effet tout type de cellule de stockage d’énergie électrique devant faire l’objet d’une régulation thermique.
Par exemple, les cellules électrochimiques CS de la batterie BA sont de type lithium-ion (ou Li-ion). Mais ces cellules électrochimiques CS pourraient également, être de type Ni-Mh ou Ni-Cd ou encore plomb, par exemple.
On a schématiquement illustré sur les figures 1 et 3, deux exemples de batterie BA comportant respectivement des premiers et seconds exemples de réalisation de dispositifs d’échange thermique DE selon l’invention.
Comme illustré, chaque batterie BA comprend un boîtier BT et au moins une cellule CS. On notera que dans les deux exemples illustrés la batterie BA comprend plusieurs cellules CS qui peuvent être regroupées au sein de module(s). On entend ici par « module » un ensemble d’au moins une cellule (de stockage d’énergie électrique) CS.
Le boîtier BT délimite un espace interne El qui contient chaque cellule CS. Par exemple, et comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 3, le boîtier BT peut comprendre des sous-parties inférieure et supérieure couplées entre elles, par exemple par vissage. Egalement par exemple, la sous-partie inférieure du boîtier BT peut être éventuellement installée sur, et solidarisée à, un châssis (ici propre à être solidarisé au véhicule, par exemple à la face inférieure de son plancher).
Comme illustré au moins partiellement sur les figures 1 à 3, un dispositif d’échange thermique DE, selon l’invention, comprend au moins un conduit CF comportant une entrée E1 , une sortie S1 et une sous-partie SP participant au couplage entre l’entrée E1 et la sortie S1 .
L’entrée E1 est propre à être alimentée en fluide caloporteur, et la sortie S1 est propre à évacuer ce fluide caloporteur après qu’il ait circulé dans la sous-partie SP du conduit CF. Ces entrée E1 et sortie S1 sont destinées à être connectées (directement ou indirectement) à un circuit externe d’échange en deux endroits, éventuellement distants. On notera que ce circuit externe d’échange est situé à l’extérieur de l’espace interne El. On notera également que l’entrée E1 et/ou la sortie S1 peu(ven)t être partiellement située(s) à l’extérieur de la batterie BA. Dans le cas d’un véhicule, le circuit externe d’échange peut, par exemple, être une partie du circuit de régulation thermique (chauffage/refroidissement) d’un moteur thermique ou d’une façade de refroidissement. Le fluide caloporteur est, par exemple, un liquide. Ainsi, il peut s’agir d’eau, éventuellement mélangée à un additif, ou d’une huile, ou encore de sodium liquide.
La sous-partie SP du conduit CF a des première F1 et seconde F2 faces opposées l’une à l’autre et situées respectivement dans des premier et second plans parallèles. De plus, la sous-partie SP est noyée (ou intégré) dans une mousse d’aluminium MA hormis sur ses première F1 et seconde F2 faces qui sont libres. Ce noyage (ou cette intégration) partiel(le) est obtenue dans une phase d’expansion de la mousse d’aluminium MA.
Grâce au remplacement de l’aluminium primaire usiné par une mousse d’aluminium MA comportant une importante quantité de pores et noyant presque intégralement le conduit CF, chaque dispositif d’échange thermique DE est beaucoup plus léger qu’un dispositif d’échange thermique à plaque en aluminium usinée de l’art antérieur. Cela permet de réduire d’autant plus le poids de la batterie BA (et donc aussi ici la consommation d’énergie du véhicule) que le nombre de dispositifs d’échange thermique DE de cette batterie BA est important. En outre, cela permet aussi de réduire l’épaisseur de chaque dispositif d’échange thermique DE (au moins lorsqu’il est du type de ceux illustrés sur les figures 1 et 2), et donc l’encombrement de la batterie BA (et cela d’autant plus que le nombre de dispositifs d’échange thermique DE de cette batterie BA est important). Par ailleurs, la structure de la mousse d’aluminium MA permet de supporter des charges lourdes et d’absorber des vibrations habituelles et même une partie des chocs subis (ici) par le véhicule. De plus, la mousse d’aluminium MA peut être réalisée à partir d’aluminium recyclé et est 100% recyclable. Enfin, comme il n’y a plus d’usinage, il n’y a plus de perte de matière.
La réduction de l’encombrement d’un dispositif d’échange thermique DE peut éventuellement permettre d’installer un plus grand nombre de dispositifs d’échange thermique DE qu’auparavant dans une batterie BA, et ainsi d’améliorer les performances en termes de régulation thermique, ce qui est de nature, notamment, à augmenter la durée de vie des cellules CS.
On notera, comme illustré non limitativement sur la figure 3, qu’un dispositif d’échange thermique DE peut éventuellement comprendre des première P1 et seconde P2 plaques (ou feuilles) en aluminium et installées respectivement contre les première F1 et seconde F2 faces de la sous-partie SP. Dans cette variante de réalisation le conduit CF est en contact direct avec les première P1 et seconde P2 plaques par les première F1 et seconde F2 faces de sa sous-partie SP, ce qui favorise le transfert de calories.
Comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, un dispositif d’échange thermique DE peut être installé contre une face latérale d’une cellule CS. Dans ce cas, en présence du premier exemple de réalisation illustré sur les figures 1 et 2, le conduit CF est en contact direct avec la face latérale de la cellule CS par la première face F1 ou la seconde face F2 de sa sous-partie SP, ce qui favorise le transfert de calories. En présence du second exemple de réalisation illustré sur la figure 3, c’est la première plaque P1 ou la seconde plaque P2 du dispositif d’échange thermique DE qui est en contact direct avec la face latérale de la cellule CS voisine, ce qui favorise la répartition des calories.
On notera, comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 3, que, lorsque la batterie BA comprend au moins deux cellules CS installées l’une à côté de l’autre en ayant des faces latérales parallèles, on peut intercaler un dispositif d’échange thermique DE entre ces faces latérales parallèles, en le plaçant contre ces dernières. Le dispositif d’échange thermique DE assure alors aussi une fonction d’espaceur. Dans ce cas, en présence du premier exemple de réalisation illustré sur les figures 1 et 2, le conduit CF du dispositif d’échange thermique DE intercalé est en contact direct avec les faces latérales des deux cellules CS voisines respectivement par les première F1 et seconde F2 faces de sa sous-partie SP, ce qui favorise le double transfert de calories. En présence du second exemple de réalisation illustré sur la figure 3, ce sont les première P1 et seconde P2 plaques du dispositif d’échange thermique DE intercalé qui sont en contact direct respectivement avec les faces latérales des deux cellules CS voisines, ce qui favorise la double répartition des calories.
On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure 3, que la batterie BA peut comprendre au moins un dispositif d’échange thermique DE installé contre une face interne d’une paroi PB du boîtier BT qui est située à l’interface avec l’extérieur, ce qui permet un échange de calories avec l’extérieur via cette paroi PB. Dans l’exemple illustré, un dispositif d’échange thermique DE est installé contre la face interne de la paroi PB du boîtier BT qui est située la plus à gauche de la figure 3. C’est donc ici la première plaque P1 qui est en contact direct avec la face interne de la paroi gauche PB. Mais, lorsque le dispositif d’échange thermique DE ne comprend pas de première P1 et seconde P2 plaques (figures 1 et 2), c’est la première face F1 ou la seconde face F2 de la sous-partie SP du conduit CF qui est en contact direct avec la face interne de la paroi PB concernée.
On notera également qu’un dispositif d’échange thermique DE peut présenter n’importe quelle orientation au sein de sa batterie, dès lors qu’il est placé contre une face interne d’une paroi PB de boîtier BT ou une face latérale d’une cellule CS. Ainsi, dans le premier exemple illustré sur la figure 1 , la batterie BA comprend deux dispositifs d’échange thermique DE installés « verticalement » et un dispositif d’échange thermique DE installé « horizontalement ». Dans le second exemple illustré sur la figure 3, la batterie BA comprend trois dispositifs d’échange thermique DE installés « verticalement » et un dispositif d’échange thermique DE installé « horizontalement ». Par conséquent, la paroi PB concernée du boîtier BT peut être une face latérale sensiblement verticale ou une face sensiblement horizontale (supérieure ou inférieure), et la face latérale concernée d’une cellule CS peut être verticale ou horizontale (supérieure ou inférieure). Le mot « sensiblement » signifie ici à plus ou moins 10°.
On notera également que le conduit CF peut, par exemple et comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 3, avoir une section ayant une forme de cercle. Mais toute autre forme de section est envisageable, et notamment une section en forme d’ellipse ou de rectangle.
On notera également que l’une au moins des entrée E1 et sortie S1 du conduit CF peut être contenue entre les premier et second plans parallèles (contenant respectivement les première F1 et seconde F2 faces). Ainsi, dans l’exemple de réalisation illustré non limitativement sur la figure 2 les entrée E1 et sortie S1 du conduit CF sont contenues entre les premier et second plans parallèles. Mais seule l’entrée E1 (ou la sortie S1 ) du conduit CF pourrait être contenue entre les premier et second plans parallèles, et dans ce cas la sortie S1 (ou l’entrée E1 ) peut, par exemple, être perpendiculaire aux premier et second plans parallèles.
Dans une variante de réalisation non illustrée, l’une au moins des entrée E1 et sortie S1 du conduit CF peut être sensiblement perpendiculaire aux premier et second plans parallèles (contenant respectivement les première F1 et seconde F2 faces). Le mot « sensiblement » signifie ici à plus ou moins 10°.
On comprendra que les orientations respectives des entrée E1 et sortie S1 du conduit CF d’un dispositif d’échange thermique DE, par rapport aux premier et second plans parallèles (contenant respectivement les première F1 et seconde F2 faces), dépendront de l’architecture interne de la batterie BA et du lieu d’implantation de ce dispositif d’échange thermique DE.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif d’échange thermique (DE) propre à équiper une batterie (BA) et comprenant au moins un conduit (CF) comportant une entrée (E1 ) propre à être alimentée en fluide caloporteur et une sortie (S1 ) propre à évacuer ledit fluide caloporteur après qu’il ait circulé dans une sous-partie (SP) ayant des première (F1 ) et seconde (F2) faces opposées et situées respectivement dans des premier et second plans parallèles, caractérisé en ce que ladite sous-partie (SP) est noyée dans une mousse d’aluminium (MA) hormis sur ses première (F1 ) et seconde (F2) faces qui sont libres.
2. Dispositif d’échange thermique selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu’il comprend des première (P1 ) et seconde (P2) plaques en aluminium et installées respectivement contre lesdites première (F1 ) et seconde (F2) faces de ladite sous-partie (SP).
3. Dispositif d’échange thermique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit conduit (CF) a une section ayant une forme choisie parmi un cercle, une ellipse et un rectangle.
4. Dispositif d’échange thermique selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’une au moins desdites entrée (E1 ) et sortie (S1 ) est contenue entre lesdits premier et second plans parallèles.
5. Dispositif d’échange thermique selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’une au moins desdites entrée (E1 ) et sortie (S1 ) est sensiblement perpendiculaire auxdits premier et second plans parallèles.
6. Batterie (BA) comprenant un boîtier (BT) logeant au moins une cellule (CS) de stockage d’énergie électrique, caractérisée en ce qu’elle comprend en outre au moins un dispositif d’échange thermique (DE) selon l’une des revendications précédentes.
7. Batterie selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit dispositif d’échange thermique (DE) est installé contre une face latérale de ladite cellule (CS).
8. Batterie selon la revendication 6, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins deux cellules (CS) installées l’une à côté de l’autre en ayant des faces latérales parallèles et entre lesquelles est intercalé un dispositif d’échange thermique (DE), ce dernier (DE) étant placé contre ces faces latérales parallèles.
9. Batterie selon la revendication 6, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un dispositif d’échange thermique (DE) installé contre une face interne d’une paroi (PB) dudit boîtier (BT) située à l’interface avec l’extérieur.
10. Véhicule comprenant un circuit externe dans lequel circule un fluide caloporteur, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins une batterie (BA) selon l’une des revendications 6 à 9, dont chaque dispositif d’échange thermique (DE) est couplé audit circuit externe.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2203415A5 (fr) 1972-10-18 1974-05-10 Cerutti Piero
EP1990849A1 (fr) 2007-05-07 2008-11-12 Valeo Klimasysteme GmbH Module de batteries d'entrainement pour véhicule électrique à cellules à combustible ou hybride
EP2337143A2 (fr) 2008-10-14 2011-06-22 LG Chem, Ltd. Ensemble module de batterie à efficacité de refroidissement améliorée
US20130071718A1 (en) * 2011-09-20 2013-03-21 Hyundai Motor Company Heat dissipation plate for battery cell and battery module having the same
WO2015079391A1 (fr) * 2013-11-29 2015-06-04 Ncr Logistica S.R.L. Échangeur thermique et son procédé de réalisation
US20150303537A1 (en) 2013-10-18 2015-10-22 Lg Chem, Ltd. Heat sink having two or more separated channels arranged vertically with common inlet and common outlet
CN209487564U (zh) * 2019-02-19 2019-10-11 江苏奥特帕斯新能源科技有限公司 一种电动汽车电池托盘

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2203415A5 (fr) 1972-10-18 1974-05-10 Cerutti Piero
EP1990849A1 (fr) 2007-05-07 2008-11-12 Valeo Klimasysteme GmbH Module de batteries d'entrainement pour véhicule électrique à cellules à combustible ou hybride
EP2337143A2 (fr) 2008-10-14 2011-06-22 LG Chem, Ltd. Ensemble module de batterie à efficacité de refroidissement améliorée
US20130071718A1 (en) * 2011-09-20 2013-03-21 Hyundai Motor Company Heat dissipation plate for battery cell and battery module having the same
US20150303537A1 (en) 2013-10-18 2015-10-22 Lg Chem, Ltd. Heat sink having two or more separated channels arranged vertically with common inlet and common outlet
WO2015079391A1 (fr) * 2013-11-29 2015-06-04 Ncr Logistica S.R.L. Échangeur thermique et son procédé de réalisation
CN209487564U (zh) * 2019-02-19 2019-10-11 江苏奥特帕斯新能源科技有限公司 一种电动汽车电池托盘

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