WO2023217555A1 - Dispositif de regulation thermique pour refroidissement d'organe de stockage d'energie electrique - Google Patents

Dispositif de regulation thermique pour refroidissement d'organe de stockage d'energie electrique Download PDF

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WO2023217555A1
WO2023217555A1 PCT/EP2023/061265 EP2023061265W WO2023217555A1 WO 2023217555 A1 WO2023217555 A1 WO 2023217555A1 EP 2023061265 W EP2023061265 W EP 2023061265W WO 2023217555 A1 WO2023217555 A1 WO 2023217555A1
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WO
WIPO (PCT)
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stage
plate
cooling fluid
thermal regulation
regulation device
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/061265
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English (en)
Inventor
Emmanuel Henon
Nicolas Levasseur
Stephan ANDRE
Sergio DA-COSTA-PITO
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
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Publication date
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    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
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    • H01M10/6557—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
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    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells

Definitions

  • TITLE THERMAL REGULATION DEVICE FOR COOLING AN ELECTRIC ENERGY STORAGE ORGAN
  • the present invention relates to the field of thermal regulation devices and more particularly to the means implemented to regulate the temperature of electrical energy storage devices fitted to vehicles.
  • the battery packs When the vehicle is operating, the battery packs can release a significant amount of heat and therefore be subject to temperature increases which in certain cases can cause them to be damaged or even destroyed. Consequently, their cooling is essential in order to keep them in good condition and thus ensure the reliability, autonomy and performance of the vehicle. Furthermore, the operation of the battery packs may be less efficient in the event of low temperatures, the electrical or electronic components equipping these battery packs then needing a time to warm up before operating at full efficiency.
  • one or more thermal regulation devices intended to regulate the temperature of the battery packs are implemented to ensure the heating and/or cooling functions of the electrical or electronic components inside these battery packs and thus optimize the operation of the different components.
  • thermal regulation devices are generally traversed by a thermal regulation fluid which can, depending on the needs, either absorb the heat emitted by each battery pack in order to cool it, or provide heat if the temperature of the battery pack is insufficient for its purpose. good operation.
  • the thermal regulation devices can consist, for example, of a flat plate on which a stamped plate is affixed so as to form, between the flat plate and reliefs formed in the stamped plate, channels intended to be traversed by the thermal regulation fluid.
  • This type of thermal regulation device generally extends over the entire surface formed by the corresponding battery pack, and the plate is arranged in the battery pack so that each of the storage cells can be positioned against the plate, so that the thermal regulation fluid circulating in the channels of the thermal regulation device is able to exchange calories with all of the electrical energy storage cells.
  • the electrical energy storage cells of the same battery pack can be distributed over two stages of this battery pack, so as to optimize the space required for the installation of the battery pack within the vehicle it equips.
  • thermoregulatory properties of the thermal regulation fluid are reduced if this cooling fluid circulates within the thermal regulation device so that it cools the electrical energy storage cells arranged on the first stage before cooling. the electrical energy storage cells arranged on the first floor, or vice versa. It is understood that such circulation of the thermal regulation fluid, to successively cool the two stages, would result in excessive heating of the thermal regulation fluid which would reduce its thermoregulatory properties at the moment when it must regulate the temperature of the energy storage cells. electric arranged on the second floor.
  • the present invention aims to obviate this drawback by proposing a thermal regulation device which makes it possible to cool a first stage and a second stage of the same battery pack via a single closed cooling fluid circuit, which allows the circulation of the thermal regulation fluid within the first stage without this fluid being assigned to the cooling of the storage cells electrical energy of this first stage, thus allowing optimal cooling of the electrical energy storage cells of the second stage.
  • the main object of the present invention is thus a thermal regulation device for cooling an energy storage member by a cooling fluid, comprising a first stage configured to be in contact with a first portion of the storage member. energy storage and a second stage configured to be in contact with a second portion of the energy storage member, the second stage being at least partly offset relative to the first stage in a vertical stacking direction, the first stage comprising a first support plate and a first distribution plate, the first support plate having a first face intended to be in contact with the energy storage member and a second face opposite this first face, the first distribution plate being in contact with this second face and being locally deformed so as to delimit circulation channels of the cooling fluid.
  • the thermal regulation device comprises at least one additional plate positioned against the first face of the first support plate and delimiting at least one cooling fluid circulation conduit, the first stage and the second stage being in communication fluidic via the additional plate and a connection means.
  • the thermal regulation device is intended to cool an energy storage member, for example a battery pack of a motor vehicle.
  • an energy storage member comprises electrical energy storage cells, which here constitute a first portion and a second portion of the energy storage member. These two portions are respectively arranged, within the thermal regulation device, on a first thermal regulation stage and a second thermal regulation stage which are in fluid communication; we mean here that the first stage and the second stage are crossed by the same cooling fluid.
  • first and second floors are here offset in a vertical stacking direction, the second floor being superimposed on the first floor in this direction.
  • the second stage may have a similar structure with a second support plate and a second distribution plate.
  • Each of the stages comprises a substantially planar support plate and a locally deformed distribution plate, which create between them circulation channels for the cooling fluid in order to cool the corresponding stage of the thermal regulation device.
  • the support plate of the first stage, or first support plate is also positioned against an additional plate, which, like the distribution plate, is locally deformed.
  • the first support plate and the additional plate define cooling fluid circulation conduits between them.
  • These cooling fluid circulation conduits which therefore belong to the first stage, allow circulation of the cooling fluid within this first stage without it being assigned to the cooling of the electrical energy storage cells which are arranged on this first floor.
  • These circulation conduits consist of a fluid supply conduit, which participates in bringing the cooling fluid to the second stage, and a fluid discharge conduit, which participates in evacuating the cooling fluid from the thermal regulation device.
  • the additional plate is placed on a portion of the first support plate devoid of electrical energy storage cells. It thus constitutes a bypass circuit for the cooling fluid within the first stage relative to the distribution plate of this first stage, or first distribution plate.
  • the additional plate helps ensure fluid communication between the first stage and the second stage in the sense that the cooling fluid which circulates within the cooling fluid circulation conduits of the additional plate, that is to say at within the first floor, is subsequently intended to circulate within the second floor and therefore to cool the electrical energy storage cells of the second floor.
  • the additional plate is in fluid communication with a connection means which contributes to circulating cooling fluid from the first stage to the second stage, and vice versa from the second stage to the first stage.
  • the thermal regulation device thus makes it possible to ensure that the entire energy storage unit it equips is properly cooled.
  • the connection means would be connected to the cooling fluid circulation channels and the cooling fluid arriving at the second stage would be overheated after having carried out regulation of the first portion of the electrical storage member. placed on the first floor, and it could not ensure optimal cooling of the second portion of this electrical storage member placed on the second floor.
  • connection means comprises two vertical tubes.
  • the additional plate is configured to communicate with the connection means so that the latter is located to the right of the cooling fluid supply to the second stage and can take the form of straight rigid tubes.
  • One of the tubes forms a cooling fluid supply tube for the second stage and the other of the tubes forms a second stage discharge tube.
  • the tubes are arranged between the first support plate and the second stage.
  • the tubes are arranged between the additional plate and the second stage.
  • This solution may be preferred when the tubes cannot be placed inside the casing, in order to facilitate peripheral sealing between the support plate and the structural frame.
  • connection of the connection means on the first stage namely a connection directly on the additional plate and the cooling fluid circulation conduit that it helps to form or an indirect connection via a diversion channel formed on the first stage and linking the additional plate to the connection means.
  • the additional plate has a first end and a second end opposite in a main direction of extension of the additional plate, at least one first end being arranged against the first support plate facing at least one proximal orifice provided in the first support plate, the additional plate communicating through this proximal orifice with a proximal diversion channel formed by a protuberance of the first distribution plate and forming a bypass of the cooling fluid circulation channels.
  • the hole in the first support plate allows the cooling fluid to pass from one side of the first support plate to the other. More precisely, the cooling fluid is made to pass through the first support plate to circulate initially facing one face of this first support plate and the first distribution plate and in a second time facing from another face of the first support plate and the additional plate, and vice versa.
  • the additional plate is in fluid communication at its second end with the second stage and the connection means via at least one distal diversion channel formed by a protuberance of the first distribution plate, a first end of which covers one of the orifices which is covered on the other side of the first support plate by the additional plate, the connection means also opening into the diversion channel at the level of a second end of this last.
  • the additional plate is in direct fluidic communication with the connection means via two perforations provided in the second end of the additional plate, in one face of the additional plate opposite the first support plate
  • the cooling fluid can circulate between a circulation conduit, provided within the additional plate, and the connection means without using a diversion channel to do this.
  • the additional plate comprises two cooling fluid circulation conduits, extending in the vicinity of one another in a central position of the first stage and among which a cooling fluid supply conduit and a cooling fluid evacuation pipe.
  • These two circulation conduits are of the same dimensions and parallel to each other. They allow the cooling fluid to be conveyed from one end to the other of the additional plate; more precisely, the cooling fluid supply conduit allows the circulation of the cooling fluid from the first end to the second end, and conversely the cooling fluid discharge conduit allows its circulation from the second end to the first.
  • they are offset to one side.
  • the additional plate is formed of two distinct parts including a first additional plate and a second additional plate extending along opposing edges of the first support plate.
  • the thermal regulation device comprises two additional plates that are distinct and arranged at a distance from each other to provide fluid communication between the first stage and the second stage.
  • These two additional plates are symmetrical with respect to each other along a plane passing through a middle of the thermal regulation device. They follow the contours of the first support plate; we thus understand that they are arranged on the first face at the periphery of this support plate, along edges in opposition to each other. this support plate.
  • a first additional plate extends in particular along a lateral edge of the support plate and the second additional plate extends in particular along an opposite lateral edge, where appropriate parallel, of the support plate.
  • the first additional plate and the second additional plate each comprise a cooling fluid circulation conduit, the cooling fluid circulation conduit of the first additional plate being a fluid supply conduit cooling and the cooling fluid circulation conduit of the second additional plate being a cooling fluid evacuation conduit.
  • the first additional plate is responsible for supplying the second stage with cooling fluid, while the second additional plate makes it possible to evacuate this cooling fluid once it has regulated the temperature of the second portion of the energy storage body associated with this second stage.
  • the cooling fluid circulation conduits delimited by the additional plate have a constant fluid passage section from a first end of the additional plate to the second end of the additional plate, this section being measured in a plane perpendicular to the direction of main elongation of the additional plate.
  • the fluid passage section of the cooling fluid circulation conduits delimited by the additional plate is identical to a fluid passage section of the cooling fluid circulation channels provided within the first stage between the first plate support and the first distribution plate.
  • This constant section contributes to ensuring a similar flow of cooling fluid for the circulation of fluid within the first stage and that within the second stage of the thermal regulation device, and therefore contributes to ensuring homogeneous thermal regulation of the body. energy storage whatever the stage considered.
  • the plates forming the first floor and the second floor and the additional plate are made of the same material.
  • the plates forming the first floor and the second floor and the additional plate are made of aluminum.
  • the plates of the thermal regulation device can in particular be assembled by brazing. Where applicable, the aluminum is covered with a material to facilitate this brazing.
  • the plates forming the first floor and the second floor and the additional plate are made of a composite material.
  • This composite material meets ecological considerations by presenting, in comparison with aluminum, a reduced carbon footprint. It also has a reduced mass.
  • the composite material can in particular be associated with plastic.
  • FIG. i illustrates, schematically and in perspective view, a thermal regulation device according to the invention, with two regulation stages, according to a first embodiment
  • FIG. 2 illustrates, schematically, the thermal regulation device of Figure 1 from another perspective angle making the underside of the device visible;
  • FIG. 3 illustrates, schematically, a thermal regulation device according to a second embodiment, in a perspective view similar to that of Figure 1;
  • FIG. 4 illustrates, schematically, a thermal regulation device according to a third embodiment, in top view
  • FIG. 5 illustrates, schematically, the thermal regulation device of Figures 1 and 2 from an angle of view making visible an additional plate and a connection means for fluid communication between the two stages of the thermal regulation device
  • FIG. 6 illustrates, schematically, the additional plate of the thermal regulation device of Figures 1 and 2 in a sectional view making visible the fluid communication between a conduit delimited by the additional plate and a diversion channel, via an orifice formed in a plate first floor support;
  • FIG. 7 illustrates, schematically, a connection means of the thermal regulation device of Figure 3;
  • FIG. 8 illustrates, schematically, the connection means of Figure 7 in a sectional view
  • FIG. 9 illustrates, schematically, a means of connecting the thermal regulation device of Figure 4 in a perspective view.
  • the characteristics, variants and different embodiments of the invention can be associated with each other, in various combinations, to the extent that they are not incompatible or exclusive with respect to each other.
  • variants of the invention comprising only a selection of characteristics described subsequently in isolation from the other characteristics described, if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage and/or to differentiate the invention. compared to the prior art.
  • a longitudinal direction corresponds to a main extension direction of this thermal regulation device, this longitudinal direction being parallel to a longitudinal axis L of a mark L, V, T illustrated in the figures.
  • a vertical direction corresponds to a direction stacking of the first floor and the second floor, this vertical direction being parallel to a vertical axis V of the reference L, V, T and this vertical axis V being perpendicular to the longitudinal axis L.
  • a transverse direction corresponds to a direction parallel to a transverse axis T of the reference L, V, T, this transverse axis T being perpendicular to the longitudinal axis L and to the vertical axis V.
  • cooling fluid can relate to any heat transfer, refrigerant, thermal regulation, dielectric or two-phase fluid, as long as this fluid, liquid or gas, has the effect of cooling or heating electrical energy storage devices.
  • FIGS i and 2 thus illustrate, schematically, a thermal regulation device 1 according to the invention according to a first embodiment, respectively in a top view and a bottom view.
  • the thermal regulation device 1 extends mainly in a direction of extension which corresponds to a longitudinal direction, from a first longitudinal end 2 to a second longitudinal end 4.
  • the thermal regulation device 1 is intended to equip a vehicle, for example a motor vehicle, in order to regulate a temperature of an energy storage member 6 of this vehicle using a cooling fluid.
  • the energy storage member 6 is for example composed of several electrical energy storage cells 8 intended to be cooled or heated using the cooling fluid.
  • the energy storage member 6 comprises different levels of electrical energy storage cells, offset from each other in a vertical direction, that is to say perpendicular to the ground on which the vehicle equipped with the thermal regulation device 1, in particular to integrate a maximum of electrical energy storage cells into a defined footprint of the motor vehicle.
  • the thermal regulation device 1 has a first stage 10 and a second stage 12, on which the electrical energy storage cells 8 are distributed.
  • the first stage 10 and the second stage 12 are superimposed in a vertical direction stacking E.
  • the second floor 12 is arranged above the first floor 10 in this vertical stacking direction E.
  • the second stage 12 has dimensions smaller than the first stage 10, so that it receives a smaller number of electrical energy storage cells 8.
  • the second stage 12 is thus offset relative to the first stage 10 in the longitudinal direction, in the sense that unlike this first stage 10 it does not extend from the first longitudinal end 2 of the thermal regulation device 1 to its second longitudinal end 4.
  • the electrical energy storage cells 8 of the energy storage member 6 are divided into two portions 14, 16, including a first portion 14 and a second portion 16.
  • the first portion 14 of the storage member energy 6 is arranged on the first stage 10 while its second portion 16 is arranged on the second stage 12.
  • the electrical energy storage cells 8 forming the first portion 14 are distributed over the first stage 10 of the regulation device thermal 1 from its first longitudinal end 2 to its second longitudinal end 4, in two rows substantially symmetrical along a longitudinal-vertical plane.
  • the electrical energy storage cells 8 forming the second portion 16 can be distributed over the second stage 12 according to an equivalent configuration, without this being limiting to the present embodiment.
  • the thermal regulation of the first and second portions 14, 16 of the energy storage member 6, and more particularly their cooling, is ensured by the circulation of a cooling fluid within the thermal regulation device 1.
  • the first stage 10 and the second stage 12 comprise for this purpose a support plate and a distribution plate each.
  • the first stage 10 thus has a first support plate 18 and a first distribution plate 20, the second stage 12 comprising a second support plate 22 and a second distribution plate 24.
  • the first support plate 18 comprises a first face 26 and a second face 28 opposite in the vertical stacking direction E.
  • the first face 26 is in contact with the electrical energy storage cells 8 of the first portion 14, while the second face 28 faces the first distribution plate 20.
  • the two faces 26, 28 of the first support plate 18 are substantially flat, that is to say they do not present roughness.
  • the first distribution plate 20 is locally deformed so that it presents a network of protuberances which move away from the first support plate 18.
  • These protuberances of the first distribution plate 20 define, between them and the second face 28 of the first support plate 18, circulation channels of the cooling fluid 30 within which the cooling fluid circulates for the thermal regulation of the first portion 14 of the electrical energy storage cells 8 associated with the first stage 10.
  • These cooling fluid circulation channels 30 of the first distribution plate 20 are particularly visible in Figure 2.
  • the second support plate 22 comprises a first surface 32 and a second surface 34 opposite in the vertical stacking direction E.
  • the first surface 32 is in contact with the electrical energy storage cells 8 of the second portion 16, while the second surface 34 faces the second distribution plate 24.
  • the two surfaces 32, 34 of the second support plate 22 are substantially flat, that is to say they do not have any roughness .
  • the second distribution plate 24 is locally deformed to form, between the second distribution plate and the second surface 34 of the second support plate, other cooling fluid circulation channels within which this fluid circulates. cooling fluid, this time for the thermal regulation of the second portion 16 of the electrical energy storage cells 8 associated with the second stage 12. In Figure 2, the circulation channels of the cooling fluid of the second distribution plate 24 are masked by the electrical energy storage cells 8 of the first stage 10.
  • connection ends 36 are arranged at the first end longitudinal 2 of the thermal regulation device 1, that is to say its end not covered by the second stage 12.
  • the thermal regulation device 1 here comprises a connection tip 36 corresponding to a cooling fluid inlet and a tip connection 36 corresponding to a cooling fluid outlet.
  • these connection ends 36 are arranged on a portion of the first longitudinal end 2 which corresponds to a longitudinal protrusion 37.
  • the connection ends are each arranged opposite a hole formed in the support plate to communicate respectively with a supply branch 301 and an evacuation branch 302 connected to the cooling fluid circulation channels 30 within the first stage 10.
  • At least part of the cooling fluid arriving in the thermal regulation device passes successively through a first connection end 36, the supply branch 301, the network of circulation channels for the cooling fluid 30 within the first stage 10, then through the evacuation branch 302 to be evacuated from the thermal regulation device via the second connection end 36.
  • the first support plate 18 is planar.
  • the thermal regulation device 1 comprises at least one additional plate 38 and a connection means which make it possible to divert part of the cooling fluid arriving in the thermal regulation device to direct it towards the second stage of this device thermal regulation.
  • the additional plate 38 is placed on the first support plate 18 on its first face 26, that is to say opposite the first distribution plate 20. Like this first distribution plate 20, the additional plate 38 is locally deformed and has protuberances which define between them and the first face 26 of the first support plate 18 at least one circulation conduit for the cooling fluid 40.
  • the additional plate 38 allows fluid communication between the first stage 10 and the second stage 12. More precisely, this additional plate 38 allows the passage of part of the cooling fluid from the first stage 10 to the second stage 12 without the temperature of this cooling fluid arriving in the second stage 12 being completely modified by the prior thermal regulation of the first portion 14 of the energy storage member 6 arranged on this first stage 10. It is understood that the additional plate 38 constitutes a diversion for the cooling fluid by relative to the first distribution plate 20 before being conveyed to the second distribution plate 24.
  • the additional plate 38 and the plates also forming the first stage, namely the first support plate 18 and the first distribution plate 20 can advantageously be made of the same material.
  • Such the same material can, according to variants of the present invention, be aluminum or even a composite material, for example from plastic.
  • Figures 1, 2, 5 and 6 thus correspond to a first embodiment, Figures 3, 7 and 8 to a second embodiment and finally Figures 4 and 9 to a third embodiment. These embodiments will now be described successively.
  • the additional plate 38 extends from the first longitudinal end 2 of the thermal regulation device 1 to its second longitudinal end 4. It is arranged substantially in the middle of the first support plate 18 along the direction longitudinal, that is to say along a longitudinal-vertical plane which divides the thermal regulation device 1 into two symmetrical parts. It is thus understood that the additional plate 38 is arranged between the two rows of electrical energy storage cells 8 constituting the first portion 14.
  • the additional plate 38 has a first end 42 disposed in the vicinity of the first longitudinal end 2 of the thermal regulation device 1 and a second end 44 opposite this first end 42 and which is therefore in the vicinity of the second longitudinal end 4 of this thermal regulation device 1.
  • the additional plate 38 is here substantially rectilinear from its first end 42 to its second end 44.
  • the additional plate 38 comprises two cooling fluid circulation conduits 40. More particularly, the additional plate 38 comprises as these cooling fluid circulation conduits 40 a supply conduit in fluid of cooling 40A and a cooling fluid evacuation conduit 40B.
  • the cooling fluid supply conduit 40A and the cooling fluid discharge conduit 40B have passage sections, that is to say surfaces measured in a plane perpendicular to the longitudinal direction, which are identical. 'one to the other and constant from one end to the other of the additional plate.
  • Such a section of the cooling fluid circulation conduits 40 may advantageously be identical to a section of the cooling fluid circulation channels 30 formed within the first stage 10 and/or within the second stage 12.
  • the cooling fluid circulates within these two cooling fluid supply and evacuation conduits 40A, 40B in two opposite directions.
  • the first end 42 of the additional plate 38 is for this purpose arranged at the first longitudinal end 2 of the thermal regulation device 1 so that the cooling fluid supply conduit 40A faces, in the longitudinal direction, the connection end 36 which corresponds to a cooling fluid inlet within the thermal regulation device 1, and that the cooling fluid evacuation conduit 40B faces, in the longitudinal direction, the connection end 36 which is a cooling fluid outlet.
  • the cooling fluid supply conduit 40A and the cooling fluid discharge conduit 40B are however not connected directly to the connection ends 36.
  • the cooling fluid circulates between a end connection 36 and the cooling fluid supply conduit 40A via a first proximal diversion channel 46, diverging from the supply branch 301, and between the cooling fluid discharge conduit 40B and a connection end 36 via a second proximal diversion channel 46, converge towards the evacuation branch 302.
  • proximal diversion channels 46 are, as for the circulation channels of the cooling fluid 30, formed by protuberances of the first distribution plate 20. They make it possible to form a parallel circuit in which circulates a portion of the cooling fluid diverted from the cooling fluid circulation channels 30 associated with the first stage 10.
  • cooling fluid when cooling fluid is conveyed to the first distribution plate 20, a portion of this fluid is intended to circulate in the cooling fluid circulation channels 30 of the first stage 10 while another portion is intended to borrow these proximal diversion channels 36 to be conveyed to the additional plate 38 then to the second stage 12.
  • the deflected portion of cooling fluid is reinjected into the cooling fluid circulation channels just before opening onto the connection tip 36 corresponding to the cooling fluid outlet tip.
  • the first support plate 18 In order to allow the passage of cooling fluid through the first support plate 18 to pass from the circulation channels 30, between the second face 28 of the first support plate 18 and the first distribution plate 20, to a circulation conduit 40, between the first face 26 of the first support plate and the additional plate 38, and in order to allow the passage in the opposite direction of a circulation conduit to the circulation channels 30, the first support plate 18 has proximal orifices 48 which pass through it from side to side, that is to say opening out just as well on its first face 26 as on its second face 28.
  • proximal orifices 48 are provided in the first support plate 18, at the level of the first end 42 of the additional plate 38, so that a proximal orifice 48 opens into the cooling fluid supply conduit 40A and a proximal orifice 48 opens into the cooling fluid discharge conduit 40B.
  • proximal orifices 48 are shown in particular schematically in dotted lines in Figure 2.
  • the second end 44 of the additional plate 38 which is that which is opposite the second longitudinal end 4 of the thermal regulation device 1, is arranged under the second stage 12.
  • the additional plate 38 is fluidly connected to this second stage 12 via a connection means, particularly visible in Figures 2 and 5.
  • a connection means here takes the form of two tubes 50 which are rigid and straight. These tubes 50 are vertical, that is to say substantially perpendicular to both the first stage 10 and the second stage 12.
  • the tubes 50 are here arranged between the first support plate 18, and in particular the first face 26 of this first support plate, and the second support plate 22.
  • These tubes 50 comprise a first tube 50A and a second tube 50B, the first tube 50A being arranged facing, in the longitudinal direction, the cooling fluid supply conduit 40A while the second tube 50B is arranged facing the cooling fluid evacuation conduit 40B in this direction longitudinal.
  • the first tube 50A participates in supplying cooling fluid to the second stage, and here circulation channels provided between the second support plate 22 and the second distribution plate 24, from the cooling fluid circulating within the additional plate 38 and more particularly its cooling fluid supply conduit 40A, the second tube 50B being intended for the evacuation of the cooling fluid from the second stage 12 via the evacuation conduit of the 40B cooling fluid.
  • the tubes 50 do not open directly into the additional plate 38.
  • the cooling fluid to pass from the conduits delimited by the additional plate 38 to these tubes 50, thus borrows distal diversion channels 47, formed by protuberances of the first distribution plate 20 like the proximal diversion channels 46 arranged at the first end 42.
  • a distal diversion channel 47 fluidly connects the conduit cooling fluid supply 40A and the first tube 50A and a distal bypass channel 47 fluidly connecting the cooling fluid discharge conduit 40B and the second tube 50B.
  • each distal diversion channel 47 extends between a distal orifice 49, provided in the first support plate 18 between the second end 44 of the additional plate and a corresponding distal diversion channel, and an orifice of connection 51, provided in the first support plate 18 between the tube 50A, 50B and the corresponding distal diversion channel.
  • the distal orifices 49 and the connection orifices 51 are shown in dotted lines in Figure 2, and the distal orifices are particularly visible in the sectional view of Figure 6.
  • these distal orifices 49 and these connection orifices allow the passage of cooling fluid from one side to the other of the first support plate 18.
  • the distal diversion channels 47 of the second end 44 are connected to the tubes 50 at the level of a projection 52 of the first support plate 18, in which the distal orifices are therefore made here.
  • This projection 52 faces, in the vertical stacking direction E, a tongue 54 of the second support plate 22 which extends overhanging the second floor 12 to be in line with the projection 52. It is understood that the protrusion 37, the projection 52 and the tongue 54 make it possible to arrange the connection ends and the connection tubes on the periphery of the stages of the thermal regulation device so as not to reduce the heat exchange surface. with the energy storage member 6.
  • the tongue 54 is pierced with two through holes, not illustrated in the figures, each allowing communication of cooling fluid channels of the second stage with one of the first and second tubes 50A, 50B.
  • covers 58 are configured to guide the cooling fluid, with a function similar to that of the diversion channels 46, 47 of the first distribution plate 20, in that they each allow the passage of the cooling fluid from one face 26 to the other face 28 of the support plate 18 of the first stage 10 or from one surface 32 to the other surface 34 of the support plate 22 of the second floor 12.
  • the cooling fluid to circulate within the second stage 12, enters the thermal regulation device 1 via the connection end 36 which corresponds to an inlet at the first longitudinal end 2 of the thermal regulation device 1.
  • the cooling fluid circulates through the supply branch 301 then part of this cooling fluid circulates in one of the proximal diversion channels 46 and passes through one of the proximal orifices 48 of the first support plate 18 to open into the cooling fluid supply conduit 40A of the additional plate 38.
  • the cooling fluid present in this supply conduit 40A can then circulate within the first stage 10 without being affected by the cooling of the electrical energy storage cells 8 arranged within this first stage 10, such cooling being carried out in parallel by the part of the cooling fluid not diverted into the proximal diversion channel previously mentioned and circulating within the cooling fluid circulation channels 30 delimited between the first support plate 18 and the first distribution plate 20.
  • the cooling fluid present in this supply conduit 40A passes through one of the distal orifices 49 of the first support plate 18 so as to circulate in one of the distal diversion channels 47.
  • This distal diversion channel 47 opens into the first tube 50A which participates in forming the means of connection between the first stage 10 and the second stage 12.
  • the cooling fluid circulates as close as possible to the second portion 16 of the energy storage member 6, here between the second support plate 22 and the second distribution plate 24, in order to cool this second portion 16 of the energy storage member 6.
  • the cooling fluid is then evacuated from the second stage via the second tube 50B, passing for this purpose through one of the through holes provided in the tongue 54.
  • the cooling fluid circulates in the distal diversion channel 47, facing the second face 28 of the first support plate 18, up to the cooling fluid evacuation conduit 40B of the additional plate 38, which it joins via the other distal orifice 49 formed in the first support plate 18.
  • the cooling fluid then circulates along the first face 26 of the first support plate 18, within the additional plate 38 from its second end 44 to its first end 42, then passes into the other proximal diversion channel 46 located at this first end 42 through the other proximal orifice 48. It can then reach the connection end 36 dedicated to the outlet and thus leave the thermal regulation device 1.
  • the thermal regulation device i according to the second embodiment differs from the thermal regulation device i according to the first embodiment in that the connection means, in the form of tubes 50 fluidly connecting the first stage 10 and the second stage 12, is no longer arranged in the vicinity of the second longitudinal end 4 of the thermal regulation device 1.
  • these tubes 50 are arranged among the electrical energy storage cells 8 between the first longitudinal end 2 and the second longitudinal end 4, within a central zone 60 of the thermal regulation device 1.
  • This central zone 60 is not illustrated here equidistant from the first and second longitudinal ends 2, 4 but closer to the second longitudinal end 4, but it is understood that other arrangements of the tubes 50 between the first longitudinal end 2 and the second longitudinal end 4 are possible.
  • the arrangement of the tubes 50 is conditioned by the longitudinal dimension of the second stage 12, these tubes 50 extending vertically and opening out in the vicinity of a longitudinal end of this second stage 12.
  • the additional plate 38 has a dimension measured along the longitudinal direction which is reduced compared to that of the additional plate 38 of the first embodiment.
  • This additional plate 38 extends here from the first longitudinal end 2, where its first end 42 is located, to the tubes 50, where its second end 44 is located.
  • the tongue 54 is no longer cantilevered facing the projection 52 in the vertical stacking direction E; it is now oriented towards the first longitudinal end 2 of the thermal regulation device 1 so that it overlooks the additional plate 38 and more precisely its second end 44.
  • the thermal regulation device 1 also differs from the first embodiment in that the tubes 50 are directly connected to the additional plate 38.
  • the tubes 50 are arranged between the second stage 2 and this additional plate 38, as is particularly visible in Figures 7 and 8.
  • the tubes 50 open into the additional plate 38 via perforations 62 made in this additional plate 38.
  • the additional plate 38 has more precisely a perforation 62 made on its cooling fluid supply conduit 40A and a perforation 62 made on its cooling fluid evacuation conduit 40B, as illustrated in Figure 8.
  • the perforation 62 arranged on the cooling fluid supply conduit 40A is connected to the first tube 50A, while the perforation 62 arranged on the cooling fluid evacuation conduit 40B is connected to the second tube 50B.
  • the cooling fluid circulates directly from the circulation conduits 40 formed in the additional plate 38 to the tubes of the connection means 50 without needing to pass through the first support plate 18 to circulate in a channel of derivation.
  • the distal orifices and distal diversion channels of the first embodiment are thus absent from the thermal regulation device according to the second embodiment. With this exception, the circulation of the cooling fluid within the thermal regulation device, from one connection end to the other with a portion of the cooling fluid diverted through the additional plate to supply the second stage, remains the same than that described for the first embodiment.
  • the thermal regulation device 1 comprises a first additional plate 38A and a second additional plate 38B.
  • These first and second additional plates 38A, 38B each extend around the periphery of the first support plate 18 and no longer centrally as was the case in the first two embodiments.
  • the first additional plate 38A and second additional plate 38B are symmetrical along the longitudinal-vertical plane which divides the thermal regulation device 1 into two substantially equal parts.
  • the additional plates 38A, 38B of the third embodiment only comprise a single cooling fluid circulation conduit 40.
  • the first additional plate 38A delimits a supply conduit in fluid cooling 40A while the second additional plate 38B delimits a cooling fluid evacuation conduit 40B.
  • the first additional plate 38A has the role of conveying the cooling fluid to the second stage 12, the second additional plate 38B being dedicated to its evacuation once it has cooled the energy storage cells electric 8 arranged on this second floor 12.
  • Each of the additional plates 38A, 38B thus not rectilinear as for the first two embodiments, but they have bends at substantially right angles so as to follow the peripheries of the first support plate 18 which is rectangular and in particular its corners.
  • Each of the additional plates 38A, 38B thus comprises a first portion extending along the first longitudinal end 2 of the thermal regulation device 1, a second portion extending along the second longitudinal end 4, and a third portion connecting these first and second portions and extending in the longitudinal direction.
  • connection means is arranged at the second longitudinal end 4 of the thermal regulation device 1 and the tubes 50 which constitute it are arranged opposite the first and second additional plates 38A, 38B, with the first tube 50A facing the first additional plate 38A and the second tube 50B facing the second additional plate 38B.
  • the first tube 50A and the second tube 50B each open into a distal diversion channel 47 allowing them to be fluidly connected respectively to the first additional plate 38A and to the second additional plate 38B.
  • the present invention thus proposes a thermal regulation device capable of cooling a first stage and a second stage of the same energy storage member with the same closed circuit of cooling fluid, the presence of an additional plate attached to a front of the first floor making it possible to divert part of the cooling fluid and direct it towards the second stage without its temperature being adversely modified by heat exchange with cells of an energy storage member during its circulation along the first floor.
  • the present invention cannot, however, be limited to the means and configurations described and illustrated here and it also extends to any equivalent means and configuration as well as to any technically effective combination of such means.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif de régulation thermique (1) pour le refroidissement d'un organe de stockage d'énergie (6), comprenant un premier étage (10) et un deuxième étage (12), le premier étage (10) comprenant une première plaque de support (18) et une première plaque de distribution. Selon l'invention, le dispositif de régulation thermique (1) comprend au moins une plaque additionnelle (38) positionnée contre la première plaque de support (18) et délimitant au moins un conduit de circulation du fluide de refroidissement (40), le premier étage (10) et le deuxième étage (12) étant en communication fluidique via la plaque additionnelle (38) et un moyen de connexion (50).

Description

DESCRIPTION
TITRE : DISPOSITIF DE REGULATION THERMIQUE POUR REFROIDISSEMENT D’ORGANE DE STOCKAGE D’ENERGIE ELECTRIQUE
La présente invention concerne le domaine des dispositifs de régulation thermique et plus particulièrement les moyens mis en œuvre pour réguler la température d’organes de stockage d’énergie électrique équipant des véhicules.
Il est connu de nos jours d’équiper des véhicules électriques, thermiques ou hybrides d’organes de stockage d’énergie électrique permettant une alimentation électrique des différents éléments du véhicule. Ces organes de stockage d’énergie électrique sont généralement composés de cellules de stockage d’énergie électrique positionnées dans un pack-batterie.
Lors du fonctionnement du véhicule, les packs-batterie peuvent dégager une quantité de chaleur importante et dès lors être soumis à des hausses de température pouvant provoquer dans certains cas leur endommagement, voire leur destruction. Par conséquent, leur refroidissement est essentiel afin de les maintenir en bon état et d’assurer ainsi la fiabilité, l’autonomie et la performance du véhicule. Par ailleurs, le fonctionnement des packs-batterie peut être moins efficace en cas de basses températures, les composants électriques ou électroniques équipant ces packs-batterie ayant alors besoin d’un temps de montée en température avant de fonctionner à plein rendement.
Pour ce faire, un ou plusieurs dispositifs de régulation thermique destinés à réguler la température des packs-batterie sont mis en œuvre pour assurer les fonctions de chauffage et/ou de refroidissement des composants électriques ou électroniques à l’intérieur de ces packs-batteries et ainsi optimiser le fonctionnement des différents composants.
Ces dispositifs de régulation thermique sont généralement parcourus par un fluide de régulation thermique qui peut selon les besoins soit absorber la chaleur émise par chaque pack-batterie afin de le refroidir, soit apporter de la chaleur si la température du pack-batterie est insuffisante pour son bon fonctionnement. Les dispositifs de régulation thermique peuvent être constitués, par exemple, d’une plaque plane sur laquelle est apposée une plaque emboutie de manière à former, entre la plaque plane et des reliefs formés dans la plaque emboutie, des canaux destinés à être parcourus par le fluide de régulation thermique. Ce type de dispositif de régulation thermique s’étend généralement sur l’ensemble de la surface formée par le pack-batterie correspondant, et la plaque est agencée dans le pack-batterie pour que chacune des cellules de stockage puisse être positionnée contre la plaque, de sorte que le fluide de régulation thermique circulant dans les canaux du dispositif de régulation thermique soit apte à échanger des calories avec l’ensemble des cellules de stockage d’énergie électrique.
Les constructeurs automobiles cherchent aujourd’hui à fournir des véhicules électriques ou hybrides plus puissants, et dont l’autonomie électrique est augmentée. Pour cela, de plus en plus de packs-batterie, et/ ou des packs-batterie de plus en plus grands, sont installés sur ces véhicules électriques ou hybrides.
De cette façon, les cellules de stockage d’énergie électrique d’un même pack- batterie peuvent être réparties sur deux étages de ce pack-batterie, de sorte à optimiser l’encombrement nécessaire à l’installation du pack-batterie au sein du véhicule qu’il équipe.
Il est alors nécessaire de faire circuler le fluide de régulation thermique au sein de ces deux étages, par exemple un premier étage et un deuxième étage. Or, il est possible que les propriétés thermorégulatrices du fluide régulation thermique soient réduites si ce fluide de refroidissement circule au sein du dispositif de régulation thermique de sorte qu’il refroidit les cellules de stockage d’énergie électrique disposées sur le premier étage avant de refroidir les cellules de stockage d’énergie électrique disposées sur le premier étage, ou inversement. On comprend qu’une telle circulation du fluide de régulation thermique, pour refroidir successivement les deux étages, entraînerait un réchauffement trop important du fluide de régulation thermique qui réduirait ses propriétés thermorégulatrices au moment où il doit réguler la température des cellules de stockage d’énergie électrique disposées sur le deuxième étage.
La présente invention vise à obvier cet inconvénient en proposant un dispositif de régulation thermique qui permet de refroidir un premier étage et un deuxième étage d’un même pack-batterie par l’intermédiaire d’un unique circuit fermé de fluide de refroidissement, qui autorise la circulation du fluide de régulation thermique au sein du premier étage sans que ce fluide ne soit affecté au refroidissement des cellules de stockage d’énergie électrique de ce premier étage, permettant ainsi un refroidissement optimal des cellules de stockage d’énergie électrique du deuxième étage.
La présente invention a ainsi pour principal objet un dispositif de régulation thermique pour le refroidissement d’un organe de stockage d’énergie par un fluide de refroidissement, comprenant un premier étage configuré pour être au contact d’une première portion de l’organe de stockage d’énergie et un deuxième étage configuré pour être au contact d’une deuxième portion de l’organe de stockage d’énergie, le deuxième étage étant au moins en partie décalé par rapport au premier étage selon une direction verticale d’empilement, le premier étage comprenant une première plaque de support et une première plaque de distribution, la première plaque de support présentant une première face destinée à être en contact avec l’organe de stockage d’énergie et une deuxième face opposée à cette première face, la première plaque de distribution étant au contact de cette deuxième face et étant localement déformée de sorte à délimiter des canaux de circulation du fluide de refroidissement. Selon l’invention, le dispositif de régulation thermique comprend au moins une plaque additionnelle positionnée contre la première face de la première plaque de support et délimitant au moins un conduit de circulation du fluide de refroidissement, le premier étage et le deuxième étage étant en communication fluidique via la plaque additionnelle et un moyen de connexion.
Le dispositif de régulation thermique selon l’invention est destiné à refroidir un organe de stockage d’énergie, par exemple un pack-batterie d’un véhicule automobile. Un tel organe de stockage d’énergie comprend des cellules de stockage d’énergie électrique, qui constituent ici une première portion et une deuxième portion de l’organe de stockage d’énergie. Ces deux portions sont respectivement disposées, au sein du dispositif de régulation thermique, sur un premier étage de régulation thermique et un deuxième étage de régulation thermique qui sont en communication fluidique ; on entend ici que le premier étage et le deuxième étage sont traversés par un même fluide de refroidissement. Ces premier et deuxième étages sont ici décalés selon une direction verticale d’empilement, le deuxième étage étant superposé au premier étage selon cette direction.
Le deuxième étage peut présenter une structure similaire avec une deuxième plaque de support et une deuxième plaque de distribution.
Chacun des étages comprend une plaque de support sensiblement plane et une plaque de distribution localement déformée, qui créent entre elles des canaux de circulation du fluide de refroidissement afin de refroidir l’étage correspondant du dispositif de régulation thermique. Selon l’invention, la plaque de support du premier étage, ou première plaque de support, est par ailleurs positionnée contre une plaque additionnelle, qui à l’instar de la plaque de distribution est localement déformée. La première plaque de support et la plaque additionnelle définissent entre elles des conduits de circulation du fluide de refroidissement. Ces conduits de circulation du fluide de refroidissement, qui appartiennent donc au premier étage, permettent une circulation du fluide de refroidissement au sein de ce premier étage sans pour autant qu’il ne soit affecté au refroidissement des cellules de stockage d’énergie électrique qui sont disposées sur ce premier étage. Ces conduits de circulation consistent en un conduit d’alimentation de fluide, qui participe à amener le fluide de refroidissement vers le deuxième étage, et un conduit d’évacuation de fluide, qui participe à évacuer le fluide de refroidissement du dispositif de régulation thermique.
La plaque additionnelle est disposée sur une portion de la première plaque de support dépourvue de cellules de stockage d’énergie électrique. Elle constitue ainsi un circuit de dérivation pour le fluide de refroidissement au sein du premier étage par rapport à la plaque de distribution de ce premier étage, ou première plaque de distribution. La plaque additionnelle participe à assurer une communication fluidique entre le premier étage et le deuxième étage en ce sens que le fluide de refroidissement qui circule au sein des conduits de circulation du fluide de refroidissement de la plaque additionnelle, c'est-à-dire au sein du premier étage, est destiné par la suite à circuler au sein du deuxième étage et donc à refroidir les cellules de stockage d’énergie électrique du deuxième étage. La plaque additionnelle est en communication fluidique avec un moyen de connexion qui participe à faire circuler du fluide de refroidissement du premier étage au deuxième étage, et inversement depuis le deuxième étage jusqu’au premier étage.
Le dispositif de régulation thermique selon l’invention permet ainsi de s’assurer que l’intégralité de l’organe de stockage d’énergie qu’il équipe est correctement refroidi. À défaut de cette plaque additionnelle, le moyen de connexion serait raccordé sur les canaux de circulation de fluide de refroidissement et le fluide de refroidissement arrivant au deuxième étage serait trop réchauffé après avoir effectué une régulation de la première portion de l’organe de stockage électrique disposée sur le premier étage, et il ne pourrait pas assurer un refroidissement optimal de la deuxième portion de cet organe de stockage électrique disposée sur le deuxième étage.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le moyen de connexion comprend deux tubes verticaux. La plaque additionnelle est configurée pour communiquer avec le moyen de connexion de sorte que celui-ci se retrouve au droit de l’alimentation en fluide de refroidissement du deuxième étage et puisse prendre la forme de tubes rigides droits.
Un des tubes forme un tube d’alimentation du deuxième étage en fluide de refroidissement et l’autre des tubes forme un tube d’évacuation du deuxième étage.
Selon une caractéristique de l’invention, les tubes sont disposés entre la première plaque de support et le deuxième étage.
Selon une autre caractéristique de l’invention, les tubes sont disposés entre la plaque additionnelle et le deuxième étage.
Cette solution peut être préférée lorsque les tubes ne peuvent pas être placés à l'intérieur du casing, afin de faciliter l'étanchéité périphérique entre la plaque support et le cadre structurel.
On comprend ici qu’il existe plusieurs modes de réalisation de la présente invention, qui diffèrent l’un de l’autre par le raccordement du moyen de connexion sur le premier étage, à savoir un raccordement directement sur la plaque additionnelle et le conduit de circulation du fluide de refroidissement qu’elle participe à former ou un raccordement indirect via un canal de dérivation formé sur le premier étage et liant la plaque additionnelle au moyen de connexion.
Selon une caractéristique, la plaque additionnelle présente une première extrémité et une deuxième extrémité opposées selon une direction d’extension principale de la plaque additionnelle, au moins une première extrémité étant disposée contre la première plaque de support en regard d’au moins un orifice proximal ménagé dans la première plaque de support, la plaque additionnelle communiquant à travers cet orifice proximal avec un canal de dérivation proximal formé par une protubérance de la première plaque de distribution et formant une dérivation des canaux de circulation du fluide de refroidissement.
L’orifice ménagé dans la première plaque de support permet au fluide de refroidissement de passer d’un côté à l’autre de la première plaque de support. Plus précisément, le fluide de refroidissement est amené à passer à travers la première plaque de support pour circuler dans un premier temps en regard d’une face de cette première plaque de support et de la première plaque de distribution et dans un deuxième temps en regard d’une autre face de la première plaque de support et de la plaque additionnelle, et inversement.
Selon une caractéristique de l’invention, la plaque additionnelle est en communication fluidique au niveau de sa deuxième extrémité avec le deuxième étage et le moyen de connexion par l’intermédiaire d’au moins un canal de dérivation distal formé par une protubérance de la première plaque de distribution dont une première extrémité recouvre un des orifices qui est recouvert de l’autre côté de la première plaque de support par la plaque additionnelle, le moyen de connexion débouchant par ailleurs dans le canal de dérivation au niveau d’une deuxième extrémité de ce dernier.
On comprend qu’une telle caractéristique correspond notamment au mode de réalisation pour lequel les tubes relient la première plaque de support et la deuxième plaque de support.
Selon une caractéristique alternative de l’invention, la plaque additionnelle est en communication fluidique directe avec le moyen de connexion par l’intermédiaire de deux perforations ménagées dans la deuxième extrémité de la plaque additionnelle, dans une face de la plaque additionnelle opposé à la première plaque de support
Ainsi, dans ce mode de réalisation particulier le fluide de refroidissement peut circuler entre un conduit de circulation, ménagé au sein de la plaque additionnelle, et le moyen de connexion sans emprunter un canal de dérivation pour ce faire.
Selon une caractéristique, la plaque additionnelle comprend deux conduits de circulation du fluide de refroidissement, s’étendant au voisinage l’un de l’autre dans une position centrale du premier étage et parmi lesquels un conduit d’alimentation en fluide de refroidissement et un conduit d’évacuation du fluide de refroidissement.
Ces deux conduits de circulation sont de mêmes dimensions et parallèles l’un à l’autre. Ils permettent l’acheminement du fluide de refroidissement d’une extrémité à l’autre de la plaque additionnelle ; plus précisément, le conduit d’alimentation en fluide de refroidissement permet la circulation du fluide de refroidissement de la première extrémité à la deuxième extrémité, et inversement le conduit d’évacuation du fluide de refroidissement permet sa circulation de la deuxième extrémité à la première.
Dans certains modes de réalisation alternatifs, ils sont décalés d'un côté.
Selon une caractéristique alternative de l’invention, la plaque additionnelle est formée de deux parties distinctes parmi lesquelles une première plaque additionnelle et une deuxième plaque additionnelle s’étendant le long de bords en opposition de la première plaque de support.
Il s’agit ici d’une variante de réalisation, dans laquelle le dispositif de régulation thermique comprend deux plaques additionnelles distinctes et disposées à distance l’une de l’autre pour réaliser la communication fluidique entre le premier étage et le deuxième étage. Ces deux plaques additionnelles sont symétriques l’une par rapport à l’autre selon un plan passant par un milieu du dispositif de régulation thermique. Elles suivent les contours de la première plaque de support ; on comprend ainsi qu’elles sont disposées sur la première face en périphérie de cette plaque de support, le long de bords en opposition de cette plaque de support. En d’autres termes, une première plaque additionnelle s’étend notamment le long d’un bord latéral de la plaque de support et la deuxième plaque additionnelle s’étend notamment le long d’un bord latéral opposé, le cas échéant parallèlement, de la plaque de support.
Selon une autre caractéristique de l’invention, la première plaque additionnelle et la deuxième plaque additionnelle comprennent chacune un conduit de circulation du fluide de refroidissement, le conduit de circulation du fluide de refroidissement de la première plaque additionnelle étant un conduit d’alimentation en fluide de refroidissement et le conduit de circulation du fluide de refroidissement de la deuxième plaque additionnelle étant un conduit d’évacuation du fluide de refroidissement.
On comprend ainsi que la première plaque additionnelle est chargée d’alimenter le deuxième étage en fluide de refroidissement, tandis que la deuxième plaque additionnelle permet d’évacuer ce fluide de refroidissement une fois qu’il a régulé la température de la deuxième portion de l’organe de stockage d’énergie associé à ce deuxième étage.
Selon une caractéristique de l’invention, les conduits de circulation de fluide de refroidissement délimités par la plaque additionnelle présentent une section de passage de fluide constante d’une première extrémité de la plaque additionnelle à la deuxième extrémité de la plaque additionnelle, cette section étant mesurée dans un plan perpendiculaire à la direction d’allongement principal de la plaque additionnelle.
Selon une caractéristique, la section de passage de fluide des conduits de circulation de fluide de refroidissement délimités par la plaque additionnelle est identique à une section de passage de fluide des canaux de circulation de fluide de refroidissement ménagés au sein du premier étage entre la première plaque de support et la première plaque de distribution. Cette section constante participe à assurer un débit de fluide de refroidissement similaire pour la circulation de fluide au sein du premier étage et celle au sein du deuxième étage du dispositif de régulation thermique, et donc participe à assurer une régulation thermique homogène de l’organe de stockage d’énergie quel que soit l’étage considéré. Selon une caractéristique, les plaques formant le premier étage et le deuxième étage et la plaque additionnelle sont réalisées en un même matériau.
Une telle identité de matériaux facilite la fabrication du dispositif de régulation thermique selon l’invention.
Selon une caractéristique de l’invention, les plaques formant le premier étage et le deuxième étage et la plaque additionnelle sont réalisées en aluminium.
Les plaques du dispositif de régulation thermique peuvent notamment être assemblées par brasage. Le cas échéant, l’aluminium est recouvert d’un matériau facilitant ce brasage.
Selon une caractéristique, les plaques formant le premier étage et le deuxième étage et la plaque additionnelle sont réalisées en un matériau composite.
Ce matériau composite répond à des considérations écologiques en présentant, en comparaison avec l’aluminium, une empreinte carbone réduite. Il présente par ailleurs une masse réduite. Le matériau composite peut notamment être associé à du plastique.
D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit d’une part, et d’exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins annexés d’autre part, sur lesquels :
[Fig. i] illustre, schématiquement et en vue en perspective, un dispositif de régulation thermique selon l’invention, à deux étages de régulation, selon un premier mode de réalisation ;
[Fig. 2] illustre, schématiquement, le dispositif de régulation thermique de la figure 1 selon un autre angle de perspective rendant visible le dessous du dispositif ;
[Fig. 3] illustre, schématiquement, un dispositif de régulation thermique selon un deuxième mode de réalisation, selon une vue en perspective similaire à celle de la figure 1 ;
[Fig. 4] illustre, schématiquement, un dispositif de régulation thermique selon un troisième mode de réalisation, en vue de dessus ; [Fig. 5] illustre, schématiquement, le dispositif de régulation thermique des figures 1 et 2 selon un angle de vue rendant visible une plaque additionnelle et un moyen de connexion pour la communication fluidique entre les deux étages du dispositif de régulation thermique ;
[Fig. 6] illustre, schématiquement, la plaque additionnelle du dispositif de régulation thermique des figures 1 et 2 selon une vue de coupe rendant visible la communication fluidique entre un conduit délimité par la plaque additionnelle et un canal de dérivation, via un orifice formé dans une plaque de support du première étage ;
[Fig. 7] illustre, schématiquement, un moyen de connexion du dispositif de régulation thermique de la figure 3 ;
[Fig. 8] illustre, schématiquement, le moyen de connexion de la figure 7 selon une vue de coupe ;
[Fig. 9] illustre, schématiquement, un moyen de connexion du dispositif de régulation thermique de la figure 4 selon une vue en perspective.
Les caractéristiques, variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes par rapport aux autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique et/ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
Dans la description détaillée qui va suivre, les dénominations « longitudinale », « transversale » et « verticale » se réfèrent à l’orientation du dispositif de régulation thermique selon l’invention. Une direction longitudinale correspond à une direction d’extension principale de ce dispositif de régulation thermique, cette direction longitudinale étant parallèle à un axe longitudinal L d’un repère L, V, T illustré sur les figures. Une direction verticale correspond à une direction d’empilement du premier étage et du deuxième étage, cette direction verticale étant parallèle à un axe vertical V du repère L, V, T et cet axe vertical V étant perpendiculaire à l’axe longitudinal L. Enfin, une direction transversale correspond à une direction parallèle à un axe transversal T du repère L, V, T, cet axe transversal T étant perpendiculaire à l’axe longitudinal L et à l’axe vertical V.
En outre, dans la présente description le terme « fluide de refroidissement » peut se rapporter à tout fluide caloporteur, réfrigérant, de régulation thermique, diélectrique ou diphasique, dès lors que ce fluide, liquide ou gazeux, a pour effet de refroidir ou de réchauffer des organes de stockage d’énergie électrique.
Les figures i et 2 illustrent ainsi, schématiquement, un dispositif de régulation thermique 1 selon l’invention selon un premier mode de réalisation, respectivement selon une vue de dessus et une vue de dessous. Le dispositif de régulation thermique 1 s’étend principalement selon une direction d’extension qui correspond à une direction longitudinale, depuis une première extrémité longitudinale 2 jusqu’à une deuxième extrémité longitudinale 4.
Le dispositif de régulation thermique 1 est destiné à équiper un véhicule, par exemple un véhicule automobile, afin de réguler une température d’un organe de stockage d’énergie 6 de ce véhicule à l’aide d’un fluide de refroidissement. L’organe de stockage d’énergie 6 est par exemple composé de plusieurs cellules de stockage d’énergie électrique 8 destinées à être refroidies ou réchauffées grâce au fluide de refroidissement. L’organe de stockage d’énergie 6 comporte différents niveaux de cellules de stockage d’énergie électrique, décalées les unes par rapport aux autres selon une direction verticale, c'est-à-dire perpendiculaire au sol sur lequel repose le véhicule équipé du dispositif de régulation thermique 1, notamment pour intégrer un maximum de cellules de stockage d’énergie électrique dans un encombrement défini du véhicule automobile.
Dans ce contexte, le dispositif de régulation thermique 1 présente un premier étage 10 et un deuxième étage 12, sur lesquels sont réparties les cellules de stockage d’énergie électrique 8. Le premier étage 10 et le deuxième étage 12 sont superposés selon une direction verticale d’empilement E. On entend ici par « superposés » que le deuxième étage 12 est disposé au-dessus du premier étage 10 selon cette direction verticale d’empilement E. Tel que particulièrement visible à la figure i, le deuxième étage 12 présente des dimensions inférieures au premier étage 10, de sorte qu’il reçoit un nombre moins important de cellules de stockage d’énergie électrique 8. Le deuxième étage 12 est ainsi décalé par rapport au premier étage 10 selon la direction longitudinale, en ce sens qu’à la différence de ce premier étage 10 il ne s’étend pas de la première extrémité longitudinale 2 du dispositif de régulation thermique 1 à sa deuxième extrémité longitudinale 4.
Les cellules de stockage d’énergie électrique 8 de l’organe de stockage d’énergie 6 sont divisées en deux portions 14, 16, parmi lesquelles une première portion 14 et une deuxième portion 16. La première portion 14 de l’organe de stockage d’énergie 6 est disposée sur le premier étage 10 tandis que sa deuxième portion 16 est disposée sur le deuxième étage 12. Les cellules de stockage d’énergie électrique 8 formant la première portion 14 sont réparties sur le premier étage 10 du dispositif de régulation thermique 1 depuis sa première extrémité longitudinale 2 jusqu’à sa deuxième extrémité longitudinale 4, selon deux rangées sensiblement symétriques selon un plan longitudinal -vertical. Les cellules de stockage d’énergie électrique 8 formant la deuxième portion 16 peuvent être réparties sur le deuxième étage 12 selon une configuration équivalente, sans que cela soit limitatif du présent mode de réalisation.
La régulation thermique des première et deuxième portions 14, 16 de l’organe de stockage d’énergie 6, et plus particulièrement leur refroidissement, est assurée par la circulation d’un fluide de refroidissement au sein du dispositif de régulation thermique 1. Le premier étage 10 et le deuxième étage 12 comprennent à cet effet une plaque de support et une plaque de distribution chacun. Le premier étage 10 présente ainsi une première plaque de support 18 et une première plaque de distribution 20, le deuxième étage 12 comprenant quant à lui une deuxième plaque de support 22 et une deuxième plaque de distribution 24.
La première plaque de support 18 comprend une première face 26 et une deuxième face 28 opposées selon la direction verticale d’empilement E. La première face 26 est au contact des cellules de stockage d’énergie électrique 8 de la première portion 14, tandis que la deuxième face 28 est en regard de la première plaque de distribution 20. Les deux faces 26, 28 de la première plaque de support 18 sont sensiblement planes, c'est-à-dire qu’elles ne présentent pas d’aspérités. À l’inverse, la première plaque de distribution 20 est localement déformée de sorte qu’elle présente un réseau de protubérances qui s’éloignent de la première plaque de support 18. Ces protubérances de la première plaque de distribution 20 définissent, entre elles et la deuxième face 28 de la première plaque de support 18, des canaux de circulation du fluide de refroidissement 30 au sein desquels circule le fluide de refroidissement pour la régulation thermique de la première portion 14 des cellules de stockage d’énergie électrique 8 associée au premier étage 10. Ces canaux de circulation du fluide de refroidissement 30 de la première plaque de distribution 20 sont particulièrement visibles à la figure 2.
Similairement, la deuxième plaque de support 22 comprend une première surface 32 et une deuxième surface 34 opposées selon la direction verticale d’empilement E. La première surface 32 est au contact des cellules de stockage d’énergie électrique 8 de la deuxième portion 16, tandis que la deuxième surface 34 est en regard de la deuxième plaque de distribution 24. Les deux surfaces 32, 34 de la deuxième plaque de support 22 sont sensiblement planes, c'est-à-dire qu’elles ne présentent pas d’aspérités. À l’inverse, la deuxième plaque de distribution 24 est localement déformée pour former, entre la deuxième plaque de distribution et la deuxième surface 34 de la deuxième plaque de support, d’autres canaux de circulation du fluide de refroidissement au sein desquels circule ce fluide de refroidissement, cette fois pour la régulation thermique de la deuxième portion 16 des cellules de stockage d’énergie électrique 8 associée au deuxième étage 12. Sur la figure 2, les canaux de circulation du fluide de refroidissement de la deuxième plaque de distribution 24 sont masqués par les cellules de stockage d’énergie électrique 8 du premier étage 10.
Afin d’acheminer le fluide de refroidissement jusqu’au dispositif de régulation thermique 1 et de l’évacuer de celui-ci, le dispositif de régulation thermique 1 présente des embouts de raccordement 36. Ces embouts de raccordement 36 sont disposés à la première extrémité longitudinale 2 du dispositif de régulation thermique 1, c'est-à-dire son extrémité non recouverte par le deuxième étage 12. Le dispositif de régulation thermique 1 comprend ici un embout de raccordement 36 correspondant à une arrivée de fluide de refroidissement et un embout de raccordement 36 correspondant à une sortie de fluide de refroidissement. Dans l’exemple illustré, ces embouts de raccordement 36 sont disposés sur une portion de la première extrémité longitudinale 2 qui correspond à une excroissance longitudinale 37. Les embouts de raccordement sont chacun disposés en regard d’un trou formé dans la plaque de support pour communiquer respectivement avec une branche d’alimentation 301 et une branche d’évacuation 302 reliées aux canaux de circulation du fluide de refroidissement 30 au sein du premier étage 10. Au moins une partie du fluide de refroidissement arrivant dans le dispositif de régulation thermique passe successivement par un premier embout de raccordement 36, la branche d’alimentation 301, le réseau de canaux de circulation du fluide de refroidissement 30 au sein du premier étage 10, puis par la branche d’évacuation 302 pour être évacué du dispositif de régulation thermique via le deuxième embout de raccordement 36.
Dans certains modes de réalisation, la première plaque de support 18 est plane.
Selon l’invention, le dispositif de régulation thermique 1 comprend au moins une plaque additionnelle 38 et un moyen de connexion qui permettent de dériver une partie du fluide de refroidissement arrivant dans le dispositif de régulation thermique pour le diriger vers le deuxième étage de ce dispositif de régulation thermique.
La plaque additionnelle 38 est disposée sur la première plaque de support 18 sur sa première face 26, c'est-à-dire à l’opposé de la première plaque de distribution 20. À l’instar de cette première plaque de distribution 20, la plaque additionnelle 38 est localement déformée et présente des protubérances qui définissent entre elles et la première face 26 de la première plaque de support 18 au moins un conduit de circulation du fluide de refroidissement 40.
La plaque additionnelle 38, notamment associée au moyen de connexion 50 qui va être décrit ci-après, permet une communication fluidique entre le premier étage 10 et le deuxième étage 12. Plus précisément, cette plaque additionnelle 38 permet le passage d’une partie du fluide de refroidissement du premier étage 10 au deuxième étage 12 sans que la température de ce fluide de refroidissement arrivant dans le deuxième étage 12 ne soit complètement modifiée par la régulation thermique préalable de la première portion 14 de l’organe de stockage d’énergie 6 disposée sur ce premier étage 10. On comprend que la plaque additionnelle 38 constitue pour le fluide de refroidissement une dérivation par rapport à la première plaque de distribution 20 avant d’être acheminé jusqu’à la deuxième plaque de distribution 24.
La plaque additionnelle 38 et les plaques formant par ailleurs le premier étage, à savoir la première plaque de support 18 et la première plaque de distribution 20 peuvent avantageusement être réalisées en un même matériau. Un tel même matériau peut, selon des variantes de la présente invention, être de l’aluminium ou encore un matériau composite, par exemple à partir de plastique.
Sur les figures, la plaque additionnelle 38 et le moyen de connexion associé sont représentés selon différents modes de réalisation. Les figures 1, 2, 5 et 6 correspondent ainsi à un premier mode de réalisation, les figures 3, 7 et 8 à un deuxième mode de réalisation et enfin les figures 4 et 9 à un troisième mode de réalisation. Ces modes de réalisation vont maintenant être décrits successivement.
La plaque additionnelle 38 selon le premier mode de réalisation s’étend de la première extrémité longitudinale 2 du dispositif de régulation thermique 1 à sa deuxième extrémité longitudinale 4. Elle est disposée sensiblement au milieu de la première plaque de support 18 le long de la direction longitudinale, c'est-à-dire le long d’un plan longitudinal-vertical qui partage le dispositif de régulation thermique 1 en deux parties symétriques. On comprend ainsi que la plaque additionnelle 38 est disposée entre les deux rangées de cellules de stockage d’énergie électrique 8 constituant la première portion 14.
Toujours selon ce premier mode de réalisation, la plaque additionnelle 38 présente une première extrémité 42 disposée au voisinage de la première extrémité longitudinale 2 du dispositif de régulation thermique 1 et une deuxième extrémité 44 opposée à cette première extrémité 42 et qui est donc au voisinage de la deuxième extrémité longitudinale 4 de ce dispositif de régulation thermique 1. La plaque additionnelle 38 est ici sensiblement rectiligne de sa première extrémité 42 à sa deuxième extrémité 44.
Tel que particulièrement visible à la figure 6, la plaque additionnelle 38 comprend deux conduits de circulation du fluide de refroidissement 40. Plus particulièrement, la plaque additionnelle 38 comprend au titre de ces conduits de circulation du fluide de refroidissement 40 un conduit d’alimentation en fluide de refroidissement 40A et un conduit d’évacuation du fluide de refroidissement 40B. Le conduit d’alimentation en fluide de refroidissement 40A et le conduit d'évacuation du fluide de refroidissement 40B présentent des sections de passage, c'est-à-dire des surfaces mesurées dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale, qui sont identiques l’une à l’autre et constantes d’une extrémité à l’autre de la plaque additionnelle. Une telle section des conduits de circulation du fluide de refroidissement 40 peut être avantageusement identique à une section des canaux de circulation du fluide de refroidissement 30 formés au sein du premier étage 10 et/ou au sein du deuxième étage 12.
Le fluide de refroidissement circule au sein de ces deux conduits d’alimentation et d’évacuation du fluide de refroidissement 40A, 40B selon deux sens opposés. La première extrémité 42 de la plaque additionnelle 38 est à cet effet disposée à la première extrémité longitudinale 2 du dispositif de régulation thermique 1 de sorte que le conduit d’alimentation en fluide de refroidissement 40A soit en regard, selon la direction longitudinale, de l’embout de raccordement 36 qui correspond à une entrée de fluide de refroidissement au sein du dispositif de régulation thermique 1, et que le conduit d'évacuation du fluide de refroidissement 40B soit en regard, selon la direction longitudinale, de l’embout de raccordement 36 qui est une sortie de fluide de refroidissement.
Le conduit d’alimentation en fluide de refroidissement 40A et le conduit d'évacuation du fluide de refroidissement 40B ne sont cependant pas raccordés directement aux embouts de raccordement 36. Comme cela est visible à la figure 2, le fluide de refroidissement circule entre un embout de raccordement 36 et le conduit d’alimentation en fluide de refroidissement 40A par l’intermédiaire d’un premier canal de dérivation proximal 46, divergent de la branche d’alimentation 301, et entre le conduit d’évacuation en fluide de refroidissement 40B et un embout de raccordement 36 par l’intermédiaire d’un deuxième canal de dérivation proximal 46, convergent vers la branche d’évacuation 302. Ces canaux de dérivation proximaux 46 sont, comme pour les canaux de circulation du fluide de refroidissement 30, formés par des protubérances de la première plaque de distribution 20. Ils permettent de former un circuit parallèle dans lequel circule une portion du fluide de refroidissement déviée des canaux de circulation de fluide de refroidissement 30 associés au premier étage 10. En d’autres termes, lorsque du fluide de refroidissement est acheminé jusqu’à la première plaque de distribution 20, une portion de ce fluide est destinée à circuler dans les canaux de circulation du fluide de refroidissement 30 du premier étage 10 tandis qu’une autre portion est destinée à emprunter ces canaux de dérivation proximaux 36 pour être acheminée jusqu’à la plaque additionnelle 38 puis vers le deuxième étage 12. Une fois le fluide ayant circulé au sein du deuxième étage et récupéré ou cédé des calories à la deuxième portion 16 de l’organe de stockage d’énergie 6, la portion de fluide de refroidissement déviée est réinjectée dans les canaux de circulation de fluide de refroidissement juste avant de déboucher sur l’embout de raccordement 36 correspondant à l’embout de sortie de fluide de refroidissement.
Afin de permettre le passage de fluide de refroidissement à travers la première plaque de support 18 pour passer des canaux de circulation 30, entre la deuxième face 28 de la première plaque de support 18 et la première plaque de distribution 20, à un conduit de circulation 40, entre la première face 26 de la première plaque de support et la plaque additionnelle 38, et afin de permettre le passage en sens inverse d’un conduit de circulation aux canaux de circulation 30, la première plaque de support 18 présente des orifices proximaux 48 qui la traversent de part en part, c'est-à-dire en débouchant tout aussi bien sur sa première face 26 que sur sa deuxième face 28. Ces orifices proximaux 48 sont ménagés dans la première plaque de support 18, au niveau de la première extrémité 42 de la plaque additionnelle 38, de sorte qu’un orifice proximal 48 débouche dans le conduit d’alimentation en fluide de refroidissement 40A et un orifice proximal 48 débouche dans le conduit d'évacuation du fluide de refroidissement 40B. De tels orifices proximaux 48 sont notamment figurés schématiquement en pointillés à la figure 2.
Toujours selon le premier mode de réalisation, la deuxième extrémité 44 de la plaque additionnelle 38, qui est celle qui est en regard de la deuxième extrémité longitudinale 4 du dispositif de régulation thermique 1, est disposée sous le deuxième étage 12. La plaque additionnelle 38 est reliée fluidiquement à ce deuxième étage 12 par l’intermédiaire d’un moyen de connexion, particulièrement visible aux figures 2 et 5. Un tel moyen de connexion prend ici la forme de deux tubes 50 qui sont rigides et droits. Ces tubes 50 sont verticaux, c’est-à-dire sensiblement perpendiculaires à la fois au premier étage 10 et au deuxième étage 12. Les tubes 50 sont ici disposés entre la première plaque de support 18, et notamment la première face 26 de cette première plaque de support, et la deuxième plaque de support 22. Ces tubes 50 comprennent un premier tube 50A et un deuxième tube 50B, le premier tube 50A étant disposé en regard, selon la direction longitudinale, du conduit d’alimentation en fluide de refroidissement 40A tandis que le deuxième tube 50B est disposé en regard du conduit d'évacuation du fluide de refroidissement 40B selon cette direction longitudinale. On comprend que le premier tube 50A participe à alimenter en fluide de refroidissement le deuxième étage, et ici des canaux de circulation ménagés entre la deuxième plaque de support 22 et la deuxième plaque de distribution 24, à partir du fluide de refroidissement circulant au sein de la plaque additionnelle 38 et plus particulièrement de son conduit d’alimentation en fluide de refroidissement 40A, le deuxième tube 50B étant quant à lui destiné à l’évacuation du fluide de refroidissement du deuxième étage 12 par l’intermédiaire du conduit d'évacuation du fluide de refroidissement 40B.
Dans ce premier mode de réalisation, et tel que cela a été évoqué pour les embouts de raccordement 36, les tubes 50 ne débouchent pas directement dans la plaque additionnelle 38. Le fluide de refroidissement, pour passer des conduits délimités par la plaque additionnelle 38 à ces tubes 50, emprunte ainsi des canaux de dérivation distaux 47, formés par des protubérances de la première plaque de distribution 20 comme les canaux de dérivation proximaux 46 disposés à la première extrémité 42. Un canal de dérivation distal 47 relie fluidiquement le conduit d’alimentation en fluide de refroidissement 40A et le premier tube 50A et un canal de dérivation distal 47 reliant fluidiquement le conduit d'évacuation du fluide de refroidissement 40B et le deuxième tube 50B.
Pour permettre cette communication fluidique, chaque canal de dérivation distal 47 s’étend entre un orifice distal 49, ménagé dans la première plaque de support 18 entre la deuxième extrémité 44 de la plaque additionnelle et un canal de dérivation distal correspondant, et un orifice de connexion 51, ménagé dans la première plaque de support 18 entre le tube 50A, 50B et le canal de dérivation distal correspondant. Les orifices distaux 49 et les orifices de connexion 51 sont représentés en pointillés sur la figure 2, et les orifices distaux sont notamment visibles dans la vue en coupe de la figure 6. On comprend que, comme les orifices proximaux 48 disposés au voisinage de la première extrémité 42 de la plaque additionnelle, ces orifices distaux 49 et ces orifices de connexion permettent le passage de fluide de refroidissement d’un côté à l’autre de la première plaque support 18.
Les canaux de dérivation distaux 47 de la deuxième extrémité 44 sont connectés aux tubes 50 au niveau d’une avancée 52 de la première plaque de support 18, dans laquelle sont donc ici réalisés les orifices distaux. Cette avancée 52 est en regard, selon la direction verticale d’empilement E, d’une languette 54 de la deuxième plaque de support 22 qui s’étend en porte-à-faux du deuxième étage 12 pour être au droit de l’avancée 52. On comprend que l’excroissance 37, l’avancée 52 et la languette 54 permettent de disposer les embouts de raccordement et les tubes de connexion en périphérie des étages du dispositif de régulation thermique pour ne pas diminuer la surface d’change de chaleur avec l’organe de stockage d’énergie 6.
La languette 54 est percée de deux trous traversants, non illustrés sur les figures, chacun permettant la communication de canaux de fluide de refroidissement du deuxième étage avec l’un des premier et deuxième tubes 50A, 50B. A cet effet, des couvercles 58, tel que visible sur la figure 1, sont configurés pour guide le fluide de refroidissement, avec une fonction similaire à celle des canaux de dérivation 46, 47 de la première plaque de distribution 20, en ce qu’ils permettent chacun le passage du fluide de refroidissement d’une face 26 à l’autre face 28 de la plaque de support 18 du premier étage 10 ou d’une surface 32 à l’autre surface 34 de la plaque de support 22 du deuxième étage 12.
On comprend de ce qui précède que le fluide de refroidissement, pour circuler au sein du deuxième étage 12, entre dans le dispositif de régulation thermique 1 par l’embout de raccordement 36 qui correspond à une entrée au niveau de la première extrémité longitudinale 2 du dispositif de régulation thermique 1. Le fluide de refroidissement circule à travers la branche d’alimentation 301 puis une partie de ce fluide de refroidissement circule dans l’un des canaux de dérivation proximaux 46 et traverse l’un des orifices proximaux 48 de la première plaque de support 18 pour déboucher dans le conduit d’alimentation en fluide de refroidissement 40A de la plaque additionnelle 38. Le fluide de refroidissement présent dans ce conduit d’alimentation 40A peut alors circuler au sein du premier étage 10 sans être affecté au refroidissement des cellules de stockage d’énergie électrique 8 disposées au sein de ce premier étage 10, un tel refroidissement étant parallèlement opéré par la partie du fluide de refroidissement non dévié dans le canal de dérivation proximal précédemment évoqué et circulant au sein des canaux de circulation du fluide de refroidissement 30 délimités entre la première plaque de support 18 et la première plaque de distribution 20. Lorsqu’il arrive à la deuxième extrémité 44 de la plaque additionnelle 38, le fluide de refroidissement présent dans ce conduit d’alimentation 40A traverse l’un des orifices distaux 49 de la première plaque de support 18 de façon à circuler dans l’un des canaux de dérivation distaux 47. Ce canal de dérivation distal 47 débouche dans le premier tube 50A qui participe à former le moyen de connexion entre le premier étage 10 et le deuxième étage 12. Au sein de ce deuxième étage 12, le fluide de refroidissement circule au plus près de la deuxième portion 16 de l’organe de stockage d’énergie 6, ici entre la deuxième plaque de support 22 et la deuxième plaque de distribution 24, afin de refroidir cette deuxième portion 16 de l’organe de stockage d’énergie 6.
Le fluide de refroidissement est alors évacué du deuxième étage par l’intermédiaire du deuxième tube 50B, passant à cet effet par l’un des trous traversant ménagés dans la languette 54. Après avoir traversé la première plaque de support 18, le fluide de refroidissement circule dans le canal de dérivation distal 47, en regard de la deuxième face 28 de la première plaque de support 18, jusqu’au conduit d'évacuation du fluide de refroidissement 40B de la plaque additionnelle 38, qu’il rejoint par l’autre orifice distal 49 ménagé dans la première plaque de support 18. Le fluide de refroidissement circule alors le long de la première face 26 de la première plaque de support 18, au sein de la plaque additionnelle 38 depuis sa deuxième extrémité 44 jusqu’à sa première extrémité 42, puis passe dans l’autre canal de dérivation proximal 46 situé à cette première extrémité 42 par l’autre orifice proximal 48. Il peut alors atteindre l’embout de raccordement 36 dédié à la sortie et ainsi quitter le dispositif de régulation thermique 1.
Le deuxième mode de réalisation de la présente invention va maintenant être décrit, ce deuxième mode de réalisation étant illustré aux figures 3, 7 et 8. Le dispositif de régulation thermique i selon le deuxième mode de réalisation diffère du dispositif de régulation thermique i selon le premier mode de réalisation en ce que le moyen de connexion, sous la forme des tubes 50 reliant fluidiquement le premier étage 10 et le deuxième étage 12, n’est plus disposé au voisinage de la deuxième extrémité longitudinale 4 du dispositif de régulation thermique 1. Ainsi et tel que particulièrement visible en figure 3, ces tubes 50 sont disposés parmi les cellules de stockage d’énergie électrique 8 entre la première extrémité longitudinale 2 et la deuxième extrémité longitudinale 4, au sein d’une zone centrale 60 du dispositif de régulation thermique 1. Cette zone centrale 60 n’est ici pas illustrée à équidistance des première et deuxième extrémités longitudinales 2, 4 mais plus rapprochée de la deuxième extrémité longitudinale 4, mais on comprend que d’autres dispositions des tubes 50 entre la première extrémité longitudinale 2 et la deuxième extrémité longitudinale 4 sont possibles. La disposition des tubes 50 est conditionnée par la dimension longitudinale du deuxième étage 12, ces tubes 50 s’étendant verticalement et débouchant au voisinage d’une extrémité longitudinale de ce deuxième étage 12.
Dans ce deuxième mode de réalisation, du fait de la disposition particulière des tubes 50, la plaque additionnelle 38 présente une dimension mesurée le long de la direction longitudinale qui est réduite par rapport à celle de la plaque additionnelle 38 du premier mode de réalisation. Cette plaque additionnelle 38 s’étend ici de la première extrémité longitudinale 2, où se trouve sa première extrémité 42, aux tubes 50, où se trouve sa deuxième extrémité 44.
Comme cela est notamment visible aux figures 3 et 7, la languette 54 n’est plus en porte-à-faux en regard de l’avancée 52 selon la direction verticale d’empilement E ; elle est désormais orientée vers la première extrémité longitudinale 2 du dispositif de régulation thermique 1 de sorte qu’elle surplombe la plaque additionnelle 38 et plus précisément sa deuxième extrémité 44.
Le dispositif de régulation thermique 1 selon le deuxième mode de réalisation diffère également du premier mode de réalisation en ce que les tubes 50 sont directement connectés à la plaque additionnelle 38. En d’autres termes, les tubes 50 sont disposés entre le deuxième étage 2 et cette plaque additionnelle 38, tel que cela est notamment visible aux figures 7 et 8. Les tubes 50 débouchent dans la plaque additionnelle 38 par l’intermédiaire de perforations 62 ménagées dans cette plaque additionnelle 38. La plaque additionnelle 38 présente plus précisément une perforation 62 ménagée sur son conduit d’alimentation en fluide de refroidissement 40A et une perforation 62 ménagée sur son conduit d'évacuation du fluide de refroidissement 40B, comme cela est illustré à la figure 8. La perforation 62 disposée sur le conduit d’alimentation en fluide de refroidissement 40A est raccordée au premier tube 50A, tandis que la perforation 62 disposée sur le conduit d'évacuation du fluide de refroidissement 40B est raccordée au deuxième tube 50B. Du fait de ces perforations 62, le fluide de refroidissement circule directement des conduits de circulation 40 formés dans la plaque additionnelle 38 aux tubes du moyen de connexion 50 sans avoir besoin de passer à travers la première plaque de support 18 pour circuler dans un canal de dérivation. Les orifices distaux et canaux de dérivation distaux du premier mode de réalisation sont ainsi absents du dispositif de régulation thermique selon le deuxième mode de réalisation. A cette exception près, la circulation du fluide de refroidissement au sein du dispositif de régulation thermique, depuis un embout de raccordement à l’autre avec une portion du fluide de refroidissement dérivée à travers la plaque additionnelle pour alimenter le deuxième étage, reste la même que celle décrite pour le premier mode de réalisation.
Le troisième mode de réalisation va désormais être décrit relativement aux figures 4 et 9. Dans ce troisième mode de réalisation, le dispositif de régulation thermique 1 comprend une première plaque additionnelle 38A et une deuxième plaque additionnelle 38B. Ces première et deuxième plaques additionnelles 38A, 38B s’étendent chacune en périphérie de la première plaque de support 18 et non plus de manière centrale comme c’était le cas dans les deux premiers modes de réalisation. La première plaque additionnelle 38A et deuxième plaque additionnelle 38B sont symétriques selon le plan longitudinal-vertical qui partage le dispositif de régulation thermique 1 en deux parties sensiblement égales.
À la différence des premier et deuxième modes de réalisation, les plaques additionnelles 38A, 38B du troisième mode de réalisation ne comprennent qu’un seul conduit de circulation du fluide de refroidissement 40. Ainsi, la première plaque additionnelle 38A délimite un conduit d’alimentation en fluide de refroidissement 40A tandis que la deuxième plaque additionnelle 38B délimite un conduit d'évacuation du fluide de refroidissement 40B. On comprend donc que la première plaque additionnelle 38A a pour rôle d’acheminer le fluide de refroidissement jusqu’au deuxième étage 12, la deuxième plaque additionnelle 38B étant dédiée à son évacuation une fois qu’il a refroidi les cellules de stockage d’énergie électrique 8 disposées sur ce deuxième étage 12.
Ces plaques additionnelles 38A, 38B ne sont ainsi pas rectilignes comme pour les deux premiers modes de réalisation, mais elles présentent des coudes à angles sensiblement droits de sorte à suivre les pourtours de la première plaque de support 18 qui est rectangulaire et notamment ses coins. Chacune des plaques additionnelles 38A, 38B comprend ainsi une première portion s’étendant le long de la première extrémité longitudinale 2 du dispositif de régulation thermique 1, une deuxième portion s’étendant le long de la deuxième extrémité longitudinale 4, et une troisième portion reliant ces première et deuxième portions et s’étendant selon la direction longitudinale.
Les autres caractéristiques décrites pour le premier mode de réalisation, et notamment celles de ces caractéristiques qui sont relatives au moyen de connexion, s’appliquent à ce troisième mode de réalisation dès lors qu’elles ne sont pas incompatibles avec celui-ci. Par exemple et tel que visible à la figure 9, dans ce troisième mode de réalisation le moyen de connexion est bien disposé à la deuxième extrémité longitudinale 4 du dispositif de régulation thermique 1 et les tubes 50 qui le constituent sont disposés en regard des première et deuxième plaques additionnelles 38A, 38B, avec le premier tube 50A en regard de la première plaque additionnelle 38A et le deuxième tube 50B en regard de la deuxième plaque additionnelle 38B. Le premier tube 50A et le deuxième tube 50B débouchent chacun dans un canal de dérivation distal 47 permettant de les relier fluidiquement respectivement à la première plaque additionnelle 38A et à la deuxième plaque additionnelle 38B.
La présente invention propose ainsi un dispositif de régulation thermique capable de refroidir un premier étage et un deuxième étage d’un même organe de stockage d’énergie avec un même circuit fermé de fluide de refroidissement, la présence d’une plaque additionnelle rapportée sur une face du premier étage permettant de dévier une partie du fluide de refroidissement et de diriger celle-ci vers le deuxième étage sans que sa température ne soit défavorablement modifiée par échange de chaleur avec des cellules d’un organe de stockage d’énergie lors de sa circulation le long du premier étage. La présente invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici et elle s’étend également à tout moyen et toute configuration équivalents ainsi qu’à toute combinaison techniquement opérante de tels moyens.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de régulation thermique (1) pour le refroidissement d’un organe de stockage d’énergie (6) par un fluide de refroidissement, comprenant un premier étage (10) configuré pour être au contact d’une première portion (14) de l’organe de stockage d’énergie (6) et un deuxième étage (12) configuré pour être au contact d’une deuxième portion (16) de l’organe de stockage d’énergie (6), le deuxième étage (12) étant au moins en partie décalé par rapport au premier étage (10) selon une direction verticale d’empilement (E), le premier étage (10) comprenant une première plaque de support (18) et une première plaque de distribution (20), la première plaque de support (18) présentant une première face (26) destinée à être en contact avec l’organe de stockage d’énergie (6) et une deuxième face (28) opposée à cette première face (26), la première plaque de distribution (20) étant au contact de cette deuxième face (28) et étant localement déformée de sorte à délimiter des canaux de circulation du fluide de refroidissement (30), le dispositif de régulation thermique (1) étant caractérisé en ce qu’il comprend au moins une plaque additionnelle (38) positionnée contre la première face (26) de la première plaque de support (18) et délimitant au moins un conduit de circulation du fluide de refroidissement (40), le premier étage (10) et le deuxième étage (12) étant en communication fluidique via la plaque additionnelle (38) et un moyen de connexion (50).
2. Dispositif de régulation thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel le moyen de connexion comprend deux tubes (50, 50A, 50B) verticaux.
3. Dispositif de régulation thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel les tubes (50, 50A, 50B) sont disposés entre la première plaque de support (18) et le deuxième étage (12).
4. Dispositif de régulation thermique (1) selon la revendication 2, dans lequel les tubes (50, 50A, 50B) sont disposés entre la plaque additionnelle (38) et le deuxième étage (12).
5. Dispositif de régulation thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la plaque additionnelle (38) présente une première extrémité (42) et une deuxième extrémité (44) opposées selon une direction d’extension principale de la plaque additionnelle (38), au moins une première extrémité (42) étant disposée contre la première plaque de support (18) en regard d’au moins un orifice proximal (48) ménagé dans la première plaque de support (18), la plaque additionnelle (38) communiquant à travers cet orifice proximal avec un canal de dérivation proximal (46) formé par une protubérance de la première plaque de distribution (20) et formant une dérivation des canaux de circulation du fluide de refroidissement (30).
6. Dispositif de régulation thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel la plaque additionnelle (38) est en communication fluidique au niveau de sa deuxième extrémité (44) avec le deuxième étage (12) et le moyen de connexion (50) par l’intermédiaire d’au moins un canal de dérivation distal (47) formé par une protubérance de la première plaque de distribution (20) dont une première extrémité recouvre un des orifices (49) de la plaque de support (18) qui est recouvert de l’autre côté de la première plaque de support (18) par la plaque additionnelle (38), le moyen de connexion (50) débouchant par ailleurs dans le canal de dérivation distal (47) au niveau d’une deuxième extrémité de ce dernier.
7. Dispositif de régulation thermique (1) selon la revendication 5, dans lequel la plaque additionnelle (38) est en communication fluidique directe au niveau de sa deuxième extrémité avec le moyen de connexion (50) par l’intermédiaire de au moins une, de préférence deux perforations (62) ménagées dans la deuxième extrémité (44) de la plaque additionnelle, dans une face de la plaque additionnelle opposé à la première plaque de support (18).
8. Dispositif de régulation thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la plaque additionnelle (38) comprend deux conduits de circulation du fluide de refroidissement (40), s’étendant au voisinage l’un de l’autre, de préférence dans une position centrale du premier étage (10), et parmi lesquels un conduit d’alimentation en fluide de refroidissement (40A) et un conduit d’évacuation du fluide de refroidissement (40B).
9. Dispositif de régulation thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la plaque additionnelle est formée de deux parties distinctes parmi lesquelles une première plaque additionnelle (38 A) et une deuxième plaque additionnelle (38B) s’étendant le long de bords en opposition de la première plaque de support (18). io. Dispositif de régulation thermique (i) selon la revendication précédente, dans lequel la section de passage de fluide des conduits de circulation de fluide de refroidissement (40) délimités par la plaque additionnelle (38) est identique à une section de passage de fluide des canaux de circulation du fluide de refroidissement (30) ménagés au sein du premier étage entre la première plaque de support (18) et la première plaque de distribution (20).
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