WO2024028092A2 - Dispositif de regulation thermique pour le refroidissement d'organes de stockage d'energie electrique - Google Patents

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

Info

Publication number
WO2024028092A2
WO2024028092A2 PCT/EP2023/069812 EP2023069812W WO2024028092A2 WO 2024028092 A2 WO2024028092 A2 WO 2024028092A2 EP 2023069812 W EP2023069812 W EP 2023069812W WO 2024028092 A2 WO2024028092 A2 WO 2024028092A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
thermal regulation
male
tube
regulation device
female
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/069812
Other languages
English (en)
Other versions
WO2024028092A3 (fr
Inventor
Fethy DJALLAL
Aurelie Bellenfant
Marc HERRY
Julien VERON
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques filed Critical Valeo Systemes Thermiques
Publication of WO2024028092A2 publication Critical patent/WO2024028092A2/fr
Publication of WO2024028092A3 publication Critical patent/WO2024028092A3/fr

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H01M10/6557—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L27/00—Adjustable joints, Joints allowing movement
    • F16L27/02—Universal joints, i.e. with mechanical connection allowing angular movement or adjustment of the axes of the parts in any direction
    • F16L27/026—Universal and axially displaceable joints
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • H01M10/6555—Rods or plates arranged between the cells
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L17/00—Joints with packing adapted to sealing by fluid pressure
    • F16L17/02—Joints with packing adapted to sealing by fluid pressure with sealing rings arranged between outer surface of pipe and inner surface of sleeve or socket
    • F16L17/025—Joints with packing adapted to sealing by fluid pressure with sealing rings arranged between outer surface of pipe and inner surface of sleeve or socket the sealing rings having radially directed ribs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L17/00—Joints with packing adapted to sealing by fluid pressure
    • F16L17/02—Joints with packing adapted to sealing by fluid pressure with sealing rings arranged between outer surface of pipe and inner surface of sleeve or socket
    • F16L17/03—Joints with packing adapted to sealing by fluid pressure with sealing rings arranged between outer surface of pipe and inner surface of sleeve or socket having annular axial lips
    • F16L17/032—Joints with packing adapted to sealing by fluid pressure with sealing rings arranged between outer surface of pipe and inner surface of sleeve or socket having annular axial lips the sealing rings having only one lip
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L53/00—Heating of pipes or pipe systems; Cooling of pipes or pipe systems
    • F16L53/30—Heating of pipes or pipe systems
    • F16L53/32—Heating of pipes or pipe systems using hot fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L53/00—Heating of pipes or pipe systems; Cooling of pipes or pipe systems
    • F16L53/70—Cooling of pipes or pipe systems

Definitions

  • the present invention relates to the fields of thermodynamics and mechanics, and more specifically concerns a thermal regulation device for an electrical energy storage system.
  • Such electrical energy storage systems are used in particular in electric or hybrid vehicles which are equipped, in addition to their utility batteries intended to power their on-board networks, with high voltage batteries, of the order of 200 to 800 volts, intended in particular to power their electric traction motors and other high voltage devices.
  • These high voltage electrical energy storage systems are generally composed of electrical energy storage members, also called electrical energy storage cells, electrically grouped in battery packs, for example arranged under the floors of these vehicles .
  • thermal regulation devices are necessary in order to cool the energy storage organs which compose them, a too significant increase in their temperature could damage them to the point of cause their destruction.
  • These thermal regulation devices can also be useful for heating the energy storage devices when their temperature is too low, for example when starting vehicles in extreme cold, given that at low temperatures their performance is generally too low to allow optimal operation of these vehicles.
  • Figure 1 represents such an electrical energy storage system 1, equipped with thermal regulation devices 2.
  • the electrical energy storage system 1 is a battery pack made up of electrical energy storage cells 4 aligned in rows according to a transverse direction Y, orthogonal to a longitudinal direction X of larger dimension of the battery pack along which several rows of cells are arranged. Each cell extends in a vertical direction Z orthogonal to the transverse Y and longitudinal dimensions X.
  • each row of cells 4 is separated from the other rows of cells 4 by a thermal regulation device 2.
  • Each thermal regulation device 2 is traversed by a heat transfer fluid which can, depending on the needs, either absorb the heat emitted by the cells 4 in order to cool them or provide them with heat if their temperature is too low, for optimal operation of the battery pack as mentioned previously.
  • each thermal regulation device 2 takes place at the level of a collection box 12 shown in Figure 2.
  • the collection boxes 12 of the thermal regulation devices 2 are connected to each other as illustrated in the figure 1.
  • Each thermal regulation device 2 comprises tubes 6, 8 connected to the collection box 12 of the thermal regulation device 2, and return boxes 10 are arranged opposite the collection boxes to allow the heat transfer fluid to pass from a first tube 6 to a second tube 8 in each thermal regulation device 2.
  • Such a configuration which involves a U-shaped circulation of heat transfer fluid, can alternatively be replaced by a configuration involving a U-shaped circulation of heat transfer fluid. I, with collection boxes arranged on either side of the tubes of the thermal regulation devices.
  • the collection box 12 comprises tubes arranged projecting from a collection chamber, with a first assembly formed of a first female tube 121 and a first male tube 123 arranged coaxially on either side of a first collection chamber 122 fluidly connected to the first tube 6 and with a second assembly formed of a second male tube 127 and a second female tube 125 arranged coaxially on either side of a second collection chamber 124 fluidly connected to the second tube 8.
  • the heat transfer fluid enters the battery pack at the level of a first thermal regulation device 2 via an inlet pipe, here the first female pipe 121, of a first box collection box 122 associated with this first thermal regulation device 2.
  • first collection box 122 From this first collection box 122, part of the heat transfer fluid enters the first tube 6 associated with this first thermal regulation device 2 and the other part of the heat transfer fluid leaves towards a first adjacent collection box and associated with a neighboring thermal regulation device, via an outlet pipe, here the first male pipe 123, of the first collection box 122.
  • the part of the heat transfer fluid entering the first tube 6 the travels and then circulates in the second tube 8 of the first thermal regulation device 2 passing through the associated return box 10, to then emerge into the second collection box 124 and be evacuated via an outlet pipe, here a second male pipe 127, of this second collection box 124, which is here connected to a fluid output of the battery pack.
  • the other thermal regulation devices 2 are passed through in a similar manner by the heat transfer fluid.
  • the tubes 6, 8 are glued to at least one row of cells 4 so as to optimize heat transfer from or to the cells 4 of this row.
  • the assembly of such an energy storage system 1 is therefore done by successive bonding of the thermal regulation device 2 on the rows of cells 4.
  • the female tubes 121, 125 of each collection box 12 should fit tightly respectively into the male tubes 123, 127 of adjacent collection boxes or into input connectors or outlet of the energy storage system 1.
  • the shape of the male and female tubes allows such nesting and a fixing clip can be provided at each nesting to ensure the fixing of one tube relative to the other.
  • the male tubes 123, 127 are respectively equipped with an annular seal 128, 129.
  • thermal regulation devices allowing them to be assembled by gluing on the rows of cells of a battery pack, with a large positioning tolerance of a thermal regulation device relative to an adjacent regulation device, while ensuring a good seal between these thermal regulation devices.
  • the present invention aims to remedy at least in part the drawbacks of the prior art, by providing a thermal regulation device which allows simplified assembly of an electrical energy storage system, without adding intermediate parts and with great tolerance to positioning faults.
  • the invention proposes a thermal regulation device for an electrical energy storage system, comprising:
  • the collection box comprising a fluid inlet pipe and a fluid outlet pipe, one of the pipes being male and the other of the pipes being female ,
  • the regulating device being characterized in that the sealing member comprises an annular support, a first seal mounted in compression between the annular support and the male tubing , and a second seal projecting from the annular support in an axial direction of the male tubing, on the side opposite the collection box.
  • the tube of the thermal regulation device according to the invention is arranged between two rows of electrical energy storage members of the electrical energy storage system, and has a small thickness between these two rows, for example it is a tube in the form of a corrugated hollow plate, which allows it to stick as closely as possible to the energy storage organs that it cools, these storage organs being for example in the form of cylindrical cells.
  • the collection box of the thermal regulation device may include several male and female tubes depending on the heat transfer fluid circulation circuit used.
  • the thermal regulation device can comprise two collection boxes arranged on either side of the tube comprising at least one circulation channel, in an I-shaped heat transfer fluid circulation configuration, or else comprise a single collection box and a return box on the opposite side, in a U-shaped heat transfer fluid circulation configuration.
  • the thermal regulation device according to the invention offers a large positioning tolerance of its male tubing in a female tubing of another thermal regulation device according to the invention.
  • these tubes may not be coaxial within a few millimeters.
  • one of the two seals is mainly compressed in a radial direction and the other of the two seals is mainly compressed in an axial direction, this which is equivalent to a very large joint.
  • the seal between male tubing and female tubing of two neighboring thermal regulation devices is ensured by two sealing levels, advantageously formed by two seals carried by the same part, here the annular support. More particularly, the first seal ensures the sealing of the sealing member, and of the annular support, with the male tubing, whatever the position of the support. annular, which can take different positions along the male tubing. And the second seal ensures sealing between the sealing member and the female tubing, by extending axially to be able to cooperate more easily with a wall of this female tubing even in the event of manufacturing tolerances different from what has been foreseen.
  • the two seals carried by the same annular support protrude from said support by having free ends, intended to be in contact respectively with a male tube and a female tube, which form projections of the support in different directions, in particular perpendicular or substantially perpendicular.
  • axial direction we refer to the axis of revolution of the tubing concerned, a radial direction being orthogonal to this axial direction.
  • the annular support is movable along the male tubing.
  • the second seal of the sealing member is configured to be mounted in compression in a female tube identical to the female tube of the collection box.
  • the second seal is configured to be mounted in compression with a female tube of another thermal regulation device according to the invention.
  • the first seal and/or the second seal are lip seals.
  • the lip of the first seal surrounds the male tubing while the lip of the second seal is intended to be pressed against the female tubing of the neighboring thermal regulation device.
  • the use of lip seals allows the compactness of the sealing member despite the pressure exerted on the seals.
  • the use of annular seals is possible.
  • the thermal regulation device comprises a means of axial movement of the annular support on the male tubing.
  • the axial movement means is configured to move the annular support towards the free end of the male tubing. This allows an axial tolerance of positioning of the male tubing in the female tubing of an adjacent thermal regulation device, and to ensure that the second seal protruding from the annular support associated with a male tubing of a device given thermal regulation device is in contact with a wall of the female tubing of a neighboring thermal regulation device.
  • the axial movement means comprises an elastic return means mounted between the annular support and a stop arranged on the male tubing.
  • the thermal regulation device comprises a ring fixedly mounted on the male tubing, capable of blocking the annular support at the end of the axial stroke.
  • the sealing member cannot thus be easily removed from the thermal regulation device unless the ring is removed, and in particular in the context of an elastic return means which tends to push the sealing member towards the end free from the male tubing. This facilitates the assembly of thermal regulation devices according to the invention in the electrical energy storage system.
  • the annular support comprises a molded plastic body forming two separate receiving cages of the two seals, and a metal enclosure attached to the molded plastic body.
  • This production of the annular support is simple to make and inexpensive.
  • the bi-material production makes it possible, through the use of plastic, to ensure the adhesion of the seals to the annular support within their respective receiving cage while ensuring, through the use of a metallic element, mechanical strength making it possible to resist the forces during the assembly of the thermal regulation devices to each other, and for example the thrust forces of the axial movement means associated with the annular support.
  • the metal enclosure comprises a bearing surface for the elastic return means, arranged at an axial end of the annular support.
  • This bearing surface is for example the external surface of an annular disk arranged at an axial end of the annular support.
  • the molded plastic body comprises at least one annular portion extending radially from a radial end surface of the molded plastic body towards the male tube, the annular portion forming a wall of each of the two separate receiving cages.
  • the annular support comprises for example a first cylindrical wall coaxial with the male tubing, a first ring, corresponding to the annular portion of the molded plastic body, and a second ring, corresponding for example to the annular disc of the metal enclosure, the first ring and the second ring being coaxial with the male tubing and arranged between the first cylindrical wall and the male tubing, the first ring being distal to the main body of the collection box, and the second ring being proximal to the main body of the collection box collection, the first seal being mounted between the first ring, the second ring and the first cylindrical wall.
  • the metal enclosure is preferably attached to the radial end surface of the molded plastic body, which is also the radial end surface of the first cylindrical wall of the molded plastic body.
  • the first ring extends for example radially from an internal cylindrical surface of the first cylindrical wall to a first end of a second cylindrical wall of the annular support extending from the first ring towards the side opposite the main body of the box of collection, the second seal being mounted between the first ring, the first cylindrical wall and the second cylindrical wall.
  • the molded plastic body preferably comprises the first cylindrical wall and the second wall as well as the first ring.
  • a third ring of the annular support extends radially from a second end of the second cylindrical wall towards the male tube, the third ring being configured to abut on the ring fixedly mounted on the male tube.
  • a free end of the female tube comprises an annular docking surface extending radially towards the outside of the female tube, internal and external diameters of the annular docking surface being dimensioned to allow the docking of a second seal of a male tubing identical to the male tubing of the collection box, with a radial tolerance of between 0.5 and 5 millimeters, on the annular docking surface.
  • this radial tolerance is between 2 and 3 millimeters.
  • the female tube is configured to receive a male tube identical to the male tube of the collection box, that is to say a male tube of another neighboring thermal regulation device, with an axial tolerance of between 0.5 and 5 millimeters, and a radial tolerance of between 0.5 and 5 millimeters.
  • the female tube comprises a fixing base on the collection box, and an end tube extending axially and radially the fixing base, the annular docking surface extending the end tube, the end tube extending axially between 0.5 and 5 millimeters, and having an internal diameter dimensioned to receive a male tubing identical to the male tubing of the collection box, with a radial tolerance of between 0.5 and 5 millimeters.
  • the invention also relates to an electrical energy storage system comprising a plurality of electrical energy storage members and a plurality of thermal regulation devices according to the invention, in which the tubes of the thermal regulation devices are arranged against rows of the plurality of storage members, the collection boxes of the thermal regulation devices being arranged facing each other, the male tubes of the collection boxes being fitted into female tubes of adjacent collection boxes of the plurality of collection boxes, or in a cooling fluid outlet or inlet member of the storage system.
  • FIG. 3 represents in perspective portions of thermal regulation devices according to the invention, according to a first embodiment of the invention, making in particular visible the cooperation between male tubes of thermal regulation devices and female tubes of devices neighboring thermal regulation,
  • FIG. 4 is a sectional view of part of the elements of Figure 3, making visible the cooperation between a male tube of a thermal regulation device and a female tube of a neighboring thermal regulation device,
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of elements of the thermal regulation device according to the invention in the first embodiment of the invention, namely a male tube, an associated sealing member, and an axial displacement means, capable of cooperating with a female tube of a neighboring thermal regulation device,
  • FIG. 7 is a view similar to that of Figure 6, in a variant of the first embodiment of the invention.
  • FIG. 8 is a schematic view of the sealing member of Figure 7 mounted on a tube of a thermal regulation device
  • FIG. 9 is a schematic view similar to that of Figure 8, of another alternative embodiment of the invention.
  • FIG. 10 is a perspective and partially sectional view of a portion of a thermal regulation device according to the invention, in a second embodiment of the invention.
  • the characteristics, variants and different embodiments of the invention can be associated with each other, according to various combinations, to the extent that they are not incompatible or exclusive of each other. others. It will be possible in particular to imagine 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 or to differentiate the invention from to the state of the art.
  • the invention relates to a thermal regulation device of an electrical energy storage system, comprising at least one male tube intended to cooperate with a female tube of a neighboring thermal regulation device, the male tube comprising a particular sealing member in that it comprises an annular support equipped with two separate seals, configured to be in contact with one of the male tubing of the thermal regulation device and the other of the female tubing of the neighboring thermal regulation device.
  • an electrical energy storage system according to one aspect of the invention comprises electrical energy storage members (not shown), and in particular cells such as they could be mentioned with reference to Figure 1, which are cooled, or heated, by a plurality of thermal regulation devices whose tubes are interposed between the rows of cells, Figure 3 making visible two neighboring thermal regulation devices 20 , 30.
  • the thermal regulation devices 20, 30 each comprise at least one tube 24, 34, shown here schematically and interposed, being glued, between two rows of electrical energy storage members.
  • These tubes 24, 34 each comprise circulation channels 26, 36 of heat transfer fluid, the direction of the arrows illustrating an arbitrary, non-limiting direction of circulation of the heat transfer fluid.
  • Each thermal regulation device 20, 30 comprises a collection box 22, 32 into which the heat transfer fluid from the tube 24, 34 arrives, this collection box 22, 32 being linked here to a single female tube 224, 324 and a single male tube 222, 322.
  • the male tubes 222, 322 and female tubes 224, 324 are all substantially coaxial, that is to say aligned in the same direction, here a longitudinal direction X of the electrical energy storage system.
  • substantially coaxial we mean that the tubings are coaxial with a radial tolerance of a few millimeters, for example 5 millimeters.
  • This radial tolerance is expressed in the plane orthogonal to the longitudinal direction X, that is to say in the plane parallel to the transverse direction Y and to a vertical direction Z, orthogonal to the longitudinal directions
  • the different elements of the thermal regulation devices according to the invention such as the tubes, the collection boxes and the tubing are made of aluminum and brazed together once the different rows of cells and the thermal regulation devices are assembled together. interposed between these rows.
  • other materials or assembly processes can be used.
  • Figure 3 illustrates a collection box placed at one longitudinal end of the tube of the thermal regulation device and equipped with a single set of male-female tubing.
  • a configuration can in particular be implemented with another identical collection box, arranged at the other longitudinal end, for an I-shaped refrigerant circulation configuration.
  • FIG. 3 illustrates a collection box comprising two sets of male-female tubing, whether in an I-shaped or U-shaped refrigerant circulation configuration in particular.
  • a male tubing of a thermal regulation device comprises a sealing member 31 particular making it possible to ensure the tightness of the cooperation between this male tubing and a female tubing of a neighboring thermal regulation device.
  • the sealing member 31 is movably mounted on the male tubing, and an axial movement means can be associated with the male tubing to accompany the mobility of the sealing member along the male tubing, i.e. that is to say axially in relation to this male tubing.
  • the axial movement means here is an elastic return means making it possible to maintain the sealing member at the end of the male tubing, as close as possible to the female tubing of the neighboring thermal regulation device.
  • the male tubing 322 comprises a sealing member 31 held at its free end by a spring 38 forming the axial displacement means.
  • This arrangement allows an axial mounting tolerance according to the longitudinal direction sealing 31 in the female tube 224 of the neighboring thermal regulation device, as described below in relation to Figure 4. It can be seen in Figure 3, which makes visible the male tube 222 of the neighboring thermal regulation device, that this arrangement is reproduced step by step since this male tube 222 comprises a sealing member 21 held at the end of the male tube 222 by a spring 28.
  • Figure 4 more precisely represents the sealing member 31 of the male tubing 322 of a thermal regulation device, fitted into the female tubing 224 of the neighboring thermal regulation device. It should be noted that the male and female tubes are identical step by step and that the description which will be made of the two female tubes 224, 324 visible in Figure 4 applies to all the female tubes.
  • the female tube 224, 324 comprises a fixing base 2241, 3241 brazed to a collection chamber 221, 321 of the collection box 22, 32, this collection chamber 221, 321 also communicating with the male tube 222 and the tube 24 of the neighboring thermal regulation device.
  • the female tube 224, 324 further comprises a release portion 2243, 3243 connected by one of its ends to the fixing base 2241, 3241 and having a diameter larger than that of this fixing base 2241, 3241.
  • the portion of clearance forms a step between the fixing base and a flat ring of the female tube 224, 324 which extends the clearance portion opposite the fixing base.
  • This flat ring forms an annular docking surface 2245, 3245 for the sealing member 31 of the thermal regulation device brought to cooperate with the female tubing 224, 324, this annular docking surface 2245, 3245 extending substantially perpendicularly the clearance portion to extend radially from the clearance portion 2243, 3243 to a terminal cylindrical wall 2247, 3247 of the female tube 224, 324 which axially extends the directory docking surface 2245, 3245.
  • the release portion 2243 has the particular function of allowing the free end of the male tubing intended to engage in the female tube to sink without obstacle until the sealing member associated with the male tube meets a wall, in particular the annular docking surface 2245, of the female tube.
  • the internal diameter of the release portion 2243 is larger than the external diameter of the male tube 322 which it is intended to receive.
  • the male tubing 322 fits into the female tubing 224.
  • the sealing member 31 is positioned not between the release portion 2243 and the male tubing 322, but between the annular docking surface 2245 and the male tubing 322, the sealing member 31 being movable on the male tubing 322.
  • the sealing member 31 comprises an annular support 316 formed of a molded plastic body 313 and a metal enclosure 311.
  • a first seal 312, here a lip seal is compressed between the support annular 316 and the male tubing 322, and a second seal 314, here a lip seal, is compressed between the annular support 316 and the annular docking surface 2245. If necessary, in a working position of the sealing member, an end part of the lip seal 314 can be inserted into a circular groove of the male tube 322.
  • the seal between the male tube 322 of a thermal regulation device and the female tube 224 of a neighboring thermal regulation device is thus ensured by a two-stage seal, that is to say with two sealing elements. sealing distinct from each other and embedded on the same support associated with one of the tubes, here the male tube.
  • One of the sealing elements here the first seal
  • the other sealing element here the second seal
  • This sealing of the connection between the sealing member 31 and the female tube is ensured in particular by the compression of the spring forming the axial displacement means, which thus ensures contact of the second seal on the annular docking surface 2245.
  • the spring 38 is mounted in compression between an annular stop 3222 formed on the male tube 3222, and the sealing member 31.
  • This ring 33 is for example a circlip.
  • sealing member is movable along the male tubing ensures that the second seal 314 is in contact with the annular docking surface 2245 of the female tubing with which this male tubing must cooperate, whatever the manufacturing tolerances and the assembly tolerances when the free end of the male tubing 322 is in the vicinity of the clearance portion 2243 and the fixing base 2241.
  • this configuration of a sealing member movable axially along the male tubing, with a second seal which projects beyond the sealing member 31 in this axial direction along which the sealing member is movable on the male tube 322, as well as the shape of the female tube 224, allows a tolerance of axial positioning of the male tube 322 in the female tube 224, of a few millimeters.
  • the axial positioning tolerance d may in particular be between 0.5 and 5 millimeters, preferably between 1 and 3 millimeters, and it may for example be 2 millimeters.
  • the annular docking surface 2245 is dimensioned so as to allow a radial positioning tolerance c of a few millimeters as well.
  • the internal diameter a of the male tube 322 is 20 millimeters and the external diameter b of the terminal cylindrical wall 2247 is 47 millimeters, leaving a free space between the sealing member 31 and the terminal cylindrical wall 2247 of 2.7 millimeters when the male tube 322 and the female tube 224 are perfectly coaxial.
  • the male 322 and female 224 tubes intended to cooperate during assembly may not be coaxial within 2.7 millimeters, which corresponds to the radial positioning tolerance c in this first embodiment of the invention.
  • the radial positioning tolerance c is between 0.5 and 5 millimeters, and preferably is between 2 and 3 millimeters.
  • thermal regulation devices of the electrical energy storage system have sealing interfaces identical to that which has just been described in relation to Figure 4, with the possible exception of the sealing interfaces of thermal regulation devices arranged at a longitudinal end of the electrical energy storage system and therefore intended to be connected to a specific input or output interface of the electrical energy storage system.
  • the exploded view of Figure 5 makes it possible to understand a method of mounting the sealing member 31 on the male tube 322.
  • the spring 38 is first mounted on the male tube 322, between the free end of the tube male 322 and the annular stop 3222 of the male tube 322.
  • the sealing member 31 (here shown in section) is mounted on the male tube 322 and held in compression against the spring 38 by an operator or a machine.
  • the ring 33 is mounted at the end of the male tube 322, in a suitable groove, to form an end stop for the sealing member 31 which can then be released by the operator or the machine.
  • the male tube 322 is then ready to be fitted into the female tube 224 (here shown in section) of the neighboring thermal regulation device, with the sealing member 31 which is able to slide along the male tube, via the compression or relaxation of the spring forming the axial displacement means.
  • the metal enclosure 311 is attached to the molded plastic body 313, the assembly forming a receiving cage for the first seal 312 and another receiving cage for the second joint seal 314.
  • the seals 312 and 314 are for example glued, or overmolded, on the molded plastic body 313, and the materials are chosen so that adhesion of the materials ensures that the seals hold in place by relation to the molded plastic body.
  • the metal enclosure 311 can be made integral with the molded plastic body 313 by different means, including an overmolding operation, a gluing operation, or even screwing one of the components relative to the other.
  • the metal enclosure 311 comprises a cylindrical wall 3112 attached to a radial end surface 3133 of a first cylindrical wall 3132 of the molded plastic body 313.
  • the cylindrical wall 3112 is extended radially, on the side intended to face at the stop 3222 of the male tubing when the sealing member is mounted on this male tubing, by an annular disc 3114 of the metal enclosure 311, serving as a bearing surface for the spring 38.
  • the first cylindrical wall 3132 of the molded plastic body 313 has one end adjacent to the annular disc 3114, and an opposite end extended radially by an annular portion 3134.
  • the annular portion 3134 extends radially from the internal surface 3131 of the first cylindrical wall 3132 to an internal surface 3135 of the annular portion 3134 intended to face the male tube 322.
  • the annular portion 3134 participates in forming a second cylindrical wall 3136 of the molded plastic body 313, extending from a first axial end 3137 which is also an axial end of the annular portion 3134, up to an axial end 3139 serving as a bearing surface on the ring 33.
  • the first seal 312 is housed in a receiving cage formed between the annular disc 3114, the first cylindrical wall 3132 and the annular portion 3134.
  • the first seal is for example glued or overmolded on the internal surface 3131 of the first cylindrical wall 3132. A free end of this first seal protrudes radially from the receiving cage, towards an axis of revolution of the sealing member.
  • the second seal 314 is housed in a receiving cage formed between the annular portion 3134, the second cylindrical wall 3136 and the cylindrical wall 3112 of the metal enclosure.
  • the second seal is for example glued or overmolded on one of the surfaces delimiting this receiving cage, and a free end of this second seal protrudes axially from the receiving cage, moving away from the first seal sealing.
  • FIG. 7 A variant embodiment of the sealing member is illustrated in Figure 7, with the metal enclosure 211 and the molded plastic body 211 which have shapes slightly different from those of the metal enclosure 311 and the plastic body molded 313 shown in Figure 6.
  • the metal enclosure 211 also comprises a cylindrical wall 2112, and an annular disc 2114 extending radially the metal wall 2112 and serving as a bearing surface for the spring 28, but also comprises an additional annular disc 2216 extending radially the cylindrical wall 2112 on the side opposite the annular disc 2114.
  • the spring 28 is compressed between an annular stop 2222 (visible in Figure 8) formed on the male tube 222, and the sealing member 21 .
  • the molded plastic body 213 comprises a first cylindrical wall 2132 extending axially over the same length as the cylindrical wall 2112 of the metal enclosure 211.
  • the metal enclosure can therefore be attached to the molded plastic body 213 by fitting onto the molded plastic body 213, where applicable by being glued.
  • the additional annular disc 2216 covers at least partly the radial thickness of the first cylindrical wall 2132, at one of the axial ends of the first cylindrical wall 2132, without extending radially from this thickness so as not to hinder installation. of the second seal.
  • An annular portion 2134 extends radially from the first cylindrical wall 2132 so as to form a wall common to two receiving cages, one housing a first seal 212, and the other a second seal 214
  • the first seal 212 and the second seal 212 are lip seals.
  • the annular portion 2134 extends radially from an internal surface 2131 of the first cylindrical wall 2132 to a surface 2135 of opposite radial end of the annular portion 2134, facing the male tube 322.
  • This surface 2135 of opposite radial end is extended axially by a second cylindrical wall 2136 of the molded plastic body 313 which extends axially from a first axial end 3137 of the second cylindrical wall 2136, which is also an axial end of the annular portion 3134, up to to a second axial end 2139 of the second cylindrical wall 2136.
  • Another annular portion 2138 of the molded plastic body 213 extends radially from this second axial end 2139 towards the male tube 222.
  • This other annular portion 2138 serves as a surface of support on ring 23 as illustrated in Figure 8.
  • the first seal 212 is housed in a receiving cage formed as previously between the annular disc 2114, the first cylindrical wall 2132 and the annular portion 2134 by being for example glued or overmolded on the internal surface 2131 of the first cylindrical wall 2132.
  • the second seal 214 is housed in a receiving cage here formed integrally by the molded plastic body, between the annular portion 2134, the first cylindrical wall 2132 and the second cylindrical wall 2136.
  • the second seal 214 is for example glued or overmolded onto this molded plastic body.
  • FIG 9 illustrates another alternative embodiment of a sealing member 41, mounted around a male tube 422 projecting from a collection box 42 of a thermal regulation device according to the invention.
  • the sealing member 41 is mounted movably between a ring 43 fixedly mounted at a free end of the tube 422, and an annular stop 4222, with a spring 48 which is compressed between the sealing member 41 and the annular stop 4222, which has the effect here of maintaining the sealing member 41 against the ring 43 and to ensure the plating, when the male tubing 422 equipped with this sealing member is in the female tubing of the neighboring thermal regulation device, of the sealing member with a wall of the female tubing.
  • the sealing member 41 comprises an annular support 416 consisting solely of a molded plastic body.
  • Two first annular seals 412, 418 are compressed between the annular support 416 and the male tube 422, and a second annular seal 414, housed in a receiving cage of the annular support 416, projects axially from the annular support 416 on the side opposite the annular stop 4222.
  • the sealing member of the thermal regulation device according to the invention can comprise both one or more lip seals and one or more annular seals. , these lip seals or annular seals being arranged either between the annular support of the sealing member and the male tubing on which it is mounted, or axially projecting from the annular support, on the side opposite the main body of the box. collection of the thermal regulation device.
  • a second embodiment of the invention concerns a thermal regulation device 20 which comprises many elements identical to those of the first embodiment of the invention. These identical elements are therefore not redescribed and bear the same references as in the first embodiment of the invention.
  • the thermal regulation device 20 comprises, in addition to a first tube 24, a second tube 25 comprising one or more heat transfer fluid circulation channels.
  • the two tubes 24, 25 are connected at one of their ends to the collection box 22, and at the other of their ends to a return box.
  • the collection box 22 therefore comprises two collection chambers, one connected to the first tube 24 and the other to the second tube 25.
  • the direction of circulation of the heat transfer fluid is thus done in a manner similar to the prior art of Figure i, in this second embodiment of the invention.
  • Each collection chamber connected respectively to one of the tubes 24, 25 is also connected to a set of male-female tubes arranged, substantially coaxially, on either side of the collection box 22 and to the female tube 224 ( shown in section) of the collection box 22.
  • one of the faces of the collection box 22 comprises the female tube 224 associated with the first collection chamber and the male tube 228 associated with the second collection chamber, and the other side of the collection box 22 comprises the female tube 226 to the second collection chamber and the male tube 222 associated with the first collection chamber.
  • the present invention achieves the goals it had set for itself, namely, in the case of assembling male and female tubings of different control devices. neighboring thermal regulation within an electrical energy storage system, with these thermal regulation devices which are glued between electrical energy storage cells, making it possible to ensure a tight assembly taking into account the manufacturing clearances and editing games.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

Dispositif de régulation thermique pour le refroidissement d'organes de stockage d'énergie électrique. La présente invention concerne un dispositif de régulation thermique d'un système de stockage d'énergie électrique, comportant : - un tube comportant au moins un canal de circulation, - une boîte de collecte (32) de fluide sur laquelle débouche le canal de circulation, la boîte de collecte (32) comportant une tubulure d'entrée (324) de fluide et une tubulure de sortie (322) de fluide, l'une des tubulures (322) étant mâle et l'autre des tubulures étant femelle (324), - un organe d'étanchéité (31) monté autour de la tubulure mâle (322), le dispositif de régulation (30) étant caractérisé en ce que l'organe d'étanchéité (31) comporte un support annulaire, un premier joint d'étanchéité monté en compression entre le support annulaire et la tubulure mâle (322), et un deuxième joint d'étanchéité faisant saillie du support annulaire selon une direction axiale (X) de la tubulure mâle (322), du côté opposé à la boîte de collecte (32).

Description

DESCRIPTION
Titre de l'invention : DISPOSITIF DE REGULATION THERMIQUE POUR LE REFROIDISSEMENT D’ORGANES DE STOCKAGE D’ENERGIE ELECTRIQUE.
La présente invention se rapporte aux domaines de la thermodynamique et de la mécanique, et concerne plus précisément un dispositif de régulation thermique pour un système de stockage d’énergie électrique.
De tels systèmes de stockage d’énergie électrique sont notamment utilisés dans des véhicules électriques ou hybrides qui sont équipés, en plus de leurs batteries de servitude destinées à alimenter leurs réseaux de bord, de batteries haute tension, de l’ordre de 200 à 800 volts, destinées notamment à alimenter leurs moteurs électriques de traction et autres appareils haute tension. Ces systèmes de stockage d’énergie électrique haute tension sont généralement composés d’organes de stockage d’énergie électrique, aussi appelés cellules de stockage d’énergie électrique, regroupées électriquement dans des packs-batterie, par exemple disposés sous les planchers de ces véhicules.
Etant donnée la puissance fournie par ces systèmes de stockage d’énergie haute tension, des dispositifs de régulation thermique sont nécessaires afin de refroidir les organes de stockage d’énergie qui les composent, une hausse trop importante de leur température pouvant les endommager au point de provoquer leur destruction. Ces dispositifs de régulation thermique peuvent également être utiles pour réchauffer les organes de stockage d’énergie lorsque leur température est trop basse, par exemple au démarrage des véhicules par grand froid, étant donné qu’à basse température leur performance est généralement trop faible pour permettre un fonctionnement optimal de ces véhicules.
La figure 1 représente un tel système de stockage d’énergie électrique 1, équipé de dispositifs de régulation thermique 2. Le système de stockage d’énergie électrique 1 est un pack batterie constitué de cellules 4 de stockage d’énergie électrique alignées en rangées selon une direction transversale Y, orthogonale à une direction longitudinale X de plus grande dimension du pack batterie le long de laquelle sont disposées plusieurs rangées de cellules. Chaque cellule s’étend selon une direction verticale Z orthogonale aux dimensions transversale Y et longitudinale X.
Dans ce pack batterie, chaque rangée de cellules 4 est séparée des autres rangées de cellules 4 par un dispositif de régulation thermique 2. Chaque dispositif de régulation thermique 2 est parcouru par un fluide caloporteur qui peut selon les besoins soit absorber la chaleur émise par les cellules 4 afin de les refroidir soit leur apporter de la chaleur si leur température est trop basse, pour un fonctionnement optimal du pack batterie tel qu’évoqué précédemment.
L’arrivée du fluide caloporteur dans chaque dispositif de régulation thermique 2 se fait au niveau d’une boîte de collecte 12 représentée figure 2. Les boîtes de collectes 12 des dispositifs de régulation thermique 2 sont connectées les unes aux autres comme illustré sur la figure 1. Chaque dispositif de régulation thermique 2 comporte des tubes 6, 8 connectés à la boîte de collecte 12 du dispositif de régulation thermique 2, et des boîtes de renvoi 10 sont disposées à l’opposé des boîtes de collecte pour permettre au fluide caloporteur de transiter d’un premier tube 6 à un deuxième tube 8 dans chaque dispositif de régulation thermique 2. Une telle configuration, qui implique une circulation de fluide caloporteur en U, peut de manière alternative être remplacée par une configuration impliquant une circulation de fluide caloporteur en I, avec des boîtes de collecte disposées de part et d’autre des tubes des dispositifs de régulation thermique.
La boîte de collecte 12 comporte des tubulures disposées en saillie d’une chambre de collecte, avec un premier ensemble formé d’une première tubulure femelle 121 et d’une première tubulure mâle 123 disposées coaxialement de part et d’autre d’une première chambre de collecte 122 connectée fluidiquement au premier tube 6 et avec un deuxième ensemble formé d’une deuxième tubulure mâle 127 et d’une deuxième tubulure femelle 125 disposées coaxialement de part et d’autre d’une deuxième chambre de collecte 124 connectée fluidiquement au deuxième tube 8. Comme illustré par les flèches de circulation sur la figure i, le fluide caloporteur entre dans le pack batterie au niveau d’un premier dispositif de régulation thermique 2 par une tubulure d’entrée, ici la première tubulure femelle 121, d’une première boîte de collecte 122 associée à ce premier dispositif de régulation thermique 2. Depuis cette première boîte de collecte 122, une partie du fluide caloporteur entre dans le premier tube 6 associé à ce premier dispositif de régulation thermique 2 et l’autre partie du fluide caloporteur repart vers une première boîte de collecte adjacente et associée à un dispositif de régulation thermique voisin, via une tubulure de sortie, ici la première tubulure mâle 123, de la première boîte de collecte 122. La partie du fluide caloporteur entrée dans le premier tube 6 le parcourt et circule ensuite dans le deuxième tube 8 du premier dispositif de régulation thermique 2 en passant dans la boîte de renvoi 10 associée, pour ensuite déboucher dans la deuxième boîte de collecte 124 et être évacuée via une tubulure de sortie, ici une deuxième tubulure mâle 127, de cette deuxième boîte de collecte 124, qui est ici connectée à une sortie fluidique du pack batterie. Les autres dispositifs de régulation thermique 2 sont parcourus de manière analogue par le fluide caloporteur. Les tubes 6, 8 sont collés à au moins une rangée de cellules 4 de manière à optimiser le transfert de chaleur depuis ou vers les cellules 4 de cette rangée.
L’assemblage d’un tel système de stockage d’énergie 1 se fait donc par des collages successifs des dispositif de régulation thermique 2 sur les rangées de cellules 4. Une fois les tubes 6, 8 d’un dispositif de régulation thermique 2 collé sur la rangée de cellules 4 correspondantes, il convient que les tubulures femelles 121, 125 de chaque boîte de collecte 12 s’emboîte de manière étanche respectivement dans les tubulures mâles 123, 127 de boîtes de collecte adjacentes ou dans des connecteurs d’entrée ou de sortie du système de stockage d’énergie 1. La forme des tubulures mâles et femelles permet un tel emboîtement et une agrafe de fixation peut être prévue à chaque emboîtement pour assurer la fixation d’une tubulure par rapport à l’autre. Par ailleurs, pour assurer l’étanchéité de cette emboîtement, il est connu que les tubulures mâles 123, 127 soient respectivement équipées d’un joints annulaires 128, 129. En pratique, le nombre de rangées de cellules des pack batterie augmentant, il est de plus en plus difficile d’emboîter les tubulures des boîtes des collecte les unes dans les autres de manière étanche, les tolérances de fabrication et de montage impliquant que les tubulures de boîtes de collecte adjacentes ne soient pas parfaitement coaxiales. Il est cependant souhaitable de ne pas ajouter de contraintes supplémentaires à l’assemblage des dispositifs de régulation thermique 2 sur les rangées de cellules 4, notamment par des pièces supplémentaires à assembler entre les dispositifs de régulation thermique 2, ou par des procédés de positionnement spécifiques des dispositifs de régulation thermique 2 sur les rangées de cellules 4.
Il existe donc un besoin de dispositifs de régulation thermique permettant d’être assemblés par collage sur les rangées de cellules d’un pack batterie, avec une grande tolérance de positionnement d’un dispositif de régulation thermique par rapport à un dispositif de régulation adjacent, tout en assurant une bonne étanchéité entre ces dispositifs de régulation thermique.
La présente invention vise à remédier au moins en partie aux inconvénients de l’art antérieur, en fournissant un dispositif de régulation thermique qui permette un assemblage simplifié d’un système de stockage d’énergie électrique, sans ajout de pièces intermédiaires et avec une grande tolérance aux défauts de positionnement.
A cette fin, l’invention propose un dispositif de régulation thermique d’un système de stockage d’énergie électrique, comportant :
- un tube comportant au moins un canal de circulation de fluide,
- une boîte de collecte de fluide sur laquelle débouche le canal de circulation, la boîte de collecte comportant une tubulure d’entrée de fluide et une tubulure de sortie de fluide, l’une des tubulures étant mâle et l’autre des tubulures étant femelle,
- un organe d’étanchéité monté autour de la tubulure mâle, le dispositif de régulation étant caractérisé en ce que l’organe d’étanchéité comporte un support annulaire, un premier joint d’étanchéité monté en compression entre le support annulaire et la tubulure mâle, et un deuxième joint d’étanchéité faisant saillie du support annulaire selon une direction axiale de la tubulure mâle, du côté opposé à la boîte de collecte.
Le tube du dispositif de régulation thermique selon l’invention est disposé entre deux rangées d’organes de stockage d’énergie électrique du système de stockage d’énergie électrique, et présente une faible épaisseur entre ces deux rangées, par exemple c’est un tube sous forme de plaque creuse ondulée, ce qui lui permet de coller au plus près aux organes de stockage d’énergie qu’il refroidit, ces organes de stockage étant par exemple sous forme de cellules cylindriques.
La boîte de collecte du dispositif de régulation thermique selon l’invention peut comprendre plusieurs tubulures mâles et femelles en fonction du circuit de circulation de fluide caloporteur utilisé. Et le dispositif de régulation thermique peut comporter deux boîtes de collecte disposées de part et d’autre du tube comportant au moins un canal de circulation, dans une configuration de circulation de fluide caloporteur en I, ou bien comporter une seule boîte de collecte et une boîte de renvoi à l’opposé, dans une configuration de circulation de fluide caloporteur en U.
Grâce à l’invention, le dispositif de régulation thermique selon l’invention offre une grande tolérance de positionnement de sa tubulure mâle dans une tubulure femelle d’un autre dispositif de régulation thermique selon l’invention. Autrement dit ces tubulures peuvent ne pas être coaxiales à quelques millimètres près. En effet, grâce à la disposition des deux joints d’étanchéité sur le support annulaire, l’un des deux joints est principalement comprimé l’un selon une direction radiale et l’autre des deux joints est principalement comprimé selon une direction axiale, ce qui équivaut à un joint de très grande dimension.
L’étanchéité entre tubulure mâle et tubulure femelle de deux dispositifs de régulation thermique voisins est assurée par deux niveaux d’étanchéité, avantageusement formés par deux joints d’étanchéité portés par une même pièce, ici le support annulaire. Plus particulièrement, le premier joint d’étanchéité assure l'étanchéité de l'organe d’étanchéité, et du support annulaire, avec la tubulure mâle, quelle que soit la position du support annulaire, qui peut prendre des positions différentes le long de la tubulure mâle. Et le deuxième joint assure l'étanchéité entre l'organe d’étanchéité et la tubulure femelle, en s’étendant axialement pour pouvoir coopérer plus facilement avec une paroi de cette tubulure femelle même en cas de tolérance de fabrication différentes de ce qui a été prévu.
Selon une caractéristique de l’invention, les deux joints d’étanchéité portés par le même support annulaire dépassent dudit support en présentant des extrémités libres, destinées à être en contact respectivement d’une tubulure mâle et d’une tubulure femelle, qui forment des saillies du support selon des directions différentes, notamment perpendiculaires ou sensiblement perpendiculaires.
Par direction axiale, on se réfère à l’axe de révolution de la tubulure concernée, une direction radiale étant orthogonale à cette direction axiale.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le support annulaire est mobile le long de la tubulure mâle. Ainsi, il est possible d’ajuster la position axiale de l’organe d’étanchéité dans son ensemble, et notamment la position axiale du deuxième joint d’étanchéité afin de s’assurer qu’il est suffisamment comprimé contre une paroi d’une tubulure femelle d’un dispositif de régulation thermique voisin.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le deuxième joint d’étanchéité de l’organe d’étanchéité est configuré pour être monté en compression dans une tubulure femelle identique à la tubulure femelle de la boîte de collecte. Autrement dit, le deuxième joint d’étanchéité est configuré pour être monté en compression avec un tubulure femelle d’un autre dispositif de régulation thermique selon l’invention.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le premier joint d’étanchéité et/ou le deuxième joint d’étanchéité sont des joints à lèvre. Dans ce cas, la lèvre du premier joint d’étanchéité enserre la tubulure mâle tandis que la lèvre du deuxième joint d’étanchéité est destinée à être plaquée contre la tubulure femelle du dispositif de régulation thermique voisin. L’utilisation de joints à lèvres permet la compacité de l’organe d’étanchéité malgré la pression exercée sur les joints d’étanchéité. Alternativement, et sans que cette alternative soit exhaustive des alternatives possibles aux types de joints d’étanchéité pouvant être mis en œuvre, l’utilisation de joints annulaires est envisageable.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le dispositif de régulation thermique comporte un moyen de déplacement axial du support annulaire sur la tubulure mâle. Le moyen de déplacement axial est configuré pour déplacer le support annulaire en direction de l’extrémité libre de la tubulure mâle. Cela permet une tolérance axiale de positionnement de la tubulure mâle dans la tubulure femelle d’un dispositif de régulation thermique adjacent, et de s’assurer que le deuxième joint d’étanchéité faisant saillie du support annulaire associé à une tubulure mâle d’un dispositif de régulation thermique donné soit bien au contact d’une paroi de la tubulure femelle d’un dispositif de régulation thermique voisin.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le moyen de déplacement axial comporte un moyen de rappel élastique monté entre le support annulaire et une butée agencée sur la tubulure mâle.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le dispositif de régulation thermique comporte une bague montée fixe sur la tubulure mâle, apte à bloquer le support annulaire en fin de course axiale. L’organe d’étanchéité ne peut ainsi pas être facilement sorti du dispositif de régulation thermique sauf à ôter la bague, et notamment dans le contexte d’un moyen de rappel élastique qui tend à pousser l’organe d’étanchéité vers l’extrémité libre de la tubulure mâle. Ceci facilite l’assemblage de dispositifs de régulation thermique selon l’invention dans le système de stockage d’énergie électrique.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le support annulaire comporte un corps en plastique moulé formant deux cages de réception distinctes des deux joints d’étanchéité, et une enceinte métallique rapportée sur le corps en plastique moulé. Cette réalisation du support annulaire est simple à réaliser et peu coûteuse. La réalisation bi-matière permet, par l’utilisation de plastique, de s’assurer de l’adhésion des joints d’étanchéité sur le support annulaire au sein de leur cage de réception respective tout en assurant, par l’utilisation d’un élément métallique, une tenue mécanique permettant de résister aux efforts lors de l’assemblage des dispositifs de régulation thermique les uns aux autres, et par exemple les efforts de poussée du moyen de déplacement axial associé au support annulaire.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, l’enceinte métallique comporte une surface d’appui du moyen de rappel élastique, agencée à une extrémité axiale du support annulaire. Cette surface d’appui est par exemple la surface externe d’un disque annulaire agencé à une extrémité axiale du support annulaire. Ainsi le ressort exerce son effort sur une surface métallique et le support annulaire n’est pas déformé par l’effort axial exercé par le ressort.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le corps en plastique moulé comporte au moins une portion annulaire s’étendant radialement depuis une surface d’extrémité radiale du corps en plastique moulé vers la tubulure mâle, la portion annulaire formant une paroi de chacune des deux cages de réception distinctes.
Le support annulaire comporte par exemple une première paroi cylindrique coaxiale à la tubulure mâle, un premier anneau, correspondant à la portion annulaire du corps en plastique moulé, et un deuxième anneau, correspondant par exemple au disque annulaire de l’enceinte métallique, le premier anneau et le deuxième anneau étant coaxiaux à la tubulure mâle et agencés entre la première paroi cylindrique et la tubulure mâle, le premier anneau étant distal au corps principal de la boîte de collecte, et le deuxième anneau étant proximal au corps principal de la boîte de collecte, le premier joint d’étanchéité étant monté entre le premier anneau, le deuxième anneau et la première paroi cylindrique. L’enceinte métallique est de préférence rapportée sur la surface d’extrémité radiale du corps en plastique moulé, qui est aussi la surface d’extrémité radiale de la première paroi cylindrique du corps en plastique moulé.
Le premier anneau s’étend par exemple radialement depuis une surface cylindrique interne de la première paroi cylindrique jusqu’à une première extrémité d’une deuxième paroi cylindrique du support annulaire s’étendant depuis le premier anneau vers le côté opposé au corps principal de la boîte de collecte, le deuxième joint d’étanchéité étant monté entre le premier anneau, la première paroi cylindrique et la deuxième paroi cylindrique. Le corps en plastique moulé comporte de préférence la première paroi et la deuxième paroi cylindriques ainsi que le premier anneau.
Eventuellement un troisième anneau du support annulaire s’étend radialement d’une deuxième extrémité de la deuxième paroi cylindrique vers la tubulure mâle, le troisième anneau étant configuré pour venir en butée sur la bague montée fixe sur la tubulure mâle.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, une extrémité libre de la tubulure femelle comporte une surface d’accostage annulaire s’étendant radialement vers l’extérieur de la tubulure femelle, des diamètres internes et externes de la surface d’accostage annulaire étant dimensionnés pour permettre l’accostage d’un deuxième joint d’étanchéité d’une tubulure mâle identique à la tubulure mâle de la boîte de collecte, avec une tolérance radiale comprise entre 0,5 et 5 millimètres, sur la surface d’accostage annulaire. De préférence cette tolérance radiale est comprise entre 2 et 3 millimètres.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, la tubulure femelle est configurée pour recevoir une tubulure mâle identique à la tubulure mâle de la boîte de collecte, c’est-à-dire une tubulure mâle d’un autre dispositif de régulation thermique voisin, avec une tolérance axiale comprise entre 0,5 et 5 millimètres, et une tolérance radiale comprise entre 0,5 et 5 millimètres. Par exemple, la tubulure femelle comporte une base de fixation sur la boîte de collecte, et une tubulure d’extrémité prolongeant axialement et radialement la base de fixation, la surface d’accostage annulaire prolongeant la tubulure d’extrémité, la tubulure d’extrémité s’étendant axialement entre o ,5 et 5 millimètres, et étant de diamètre interne dimensionné pour recevoir une tubulure mâle identique à la tubulure mâle de la boîte de collecte, avec une tolérance radiale comprise entre 0,5 et 5 millimètres. Cela permet une tolérance de positionnement axiale comprise entre 0,5 et 5 millimètres. De préférence cette tolérance de positionnement axiale est comprise entre 1 et 3 millimètres. L’invention concerne aussi un système de stockage d’énergie électrique comportant une pluralité d’organes de stockage d’énergie électrique et une pluralité de dispositifs de régulation thermique selon l’invention, dans laquelle les tubes des dispositifs de régulation thermique sont disposés contre des rangées de la pluralité d’organes de stockage, les boîtes de collecte des dispositifs de régulation thermique étant disposées les unes face aux autres, les tubulures mâles des boîtes de collecte étant emboîtées dans des tubulures femelles de boîtes de collecte adjacentes de la pluralité de boîtes de collecte, ou dans un organe de sortie ou d’entrée de fluide de refroidissement du système de stockage.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
[fig i] déjà commentée en relation avec l’art antérieur, est une vue en perspective d’un système de stockage d’énergie électrique selon l’art antérieur, équipé de dispositifs de régulation thermique,
[fig 2] déjà commentée en relation avec l’art antérieur, est une vue en perspective d’une portion d’un dispositif de régulation thermique de la figure 1,
[fig 3] représente en perspective de portions de dispositifs de régulation thermique selon l’invention, selon un premier mode de réalisation de l’invention, rendant notamment visible la coopération entre des tubulures mâles de dispositifs de régulation thermique et des tubulures femelles de dispositifs de régulation thermique voisins,
[fig 4] est une vue en coupe d’une partie des éléments de la figure 3, rendant visible la coopération entre une tubulure mâle d’un dispositif de régulation thermique et une tubulure femelle d’un dispositif de régulation thermique voisin,
[fig 5] est une vue en perspective éclatée d’éléments du dispositif de régulation thermique selon l’invention dans le premier mode de réalisation de l’invention, à savoir une tubulure mâle, un organe d’étanchéité associé, et un moyen de déplacement axial, aptes à coopérer avec une tubulure femelle d’un dispositif de régulation thermique voisin,
[fig 6] est une vue en coupe d’une partie de l’organe d’étanchéité du dispositif de régulation thermique de la figure 5,
[fig 7] est une vue similaire à celle de la figure 6, dans une variante du premier mode de réalisation de l’invention,
[fig 8] est une vue schématique de l’organe d’étanchéité de la figure 7 monté sur une tubulure d’un dispositif de régulation thermique,
[fig 9] est une vue schématique similaire à celle de la figure 8, d’une autre variante de réalisation de l’invention, et
[fig 10] est une vue en perspective et partiellement en coupe d’une portion d’un dispositif de régulation thermique selon l’invention, dans un deuxième mode de réalisation de l’invention.
Dans la description détaillée qui va suivre, les caractéristiques, les 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 des autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
Pour rappel, l’invention concerne un dispositif de régulation thermique d’un système de stockage d’énergie électrique, comportant au moins une tubulure mâle destinée à coopérer avec une tubulure femelle d’un dispositif de régulation thermique voisin, la tubulure mâle comportant un organe d’étanchéité particulier en ce qu’il comporte un support annulaire équipé de deux joints d’étanchéité distincts, configuré pour être au contact l’un de la tubulure mâle du dispositif de régulation thermique et l’autre de la tubulure femelle du dispositif de régulation thermique voisin.
Selon un premier mode de réalisation de l’invention représenté figure 3, un système de stockage d’énergie électrique selon un aspect de l’invention comporte des organes de stockage d’énergie électrique (non représentés), et notamment des cellules telles qu’elles ont pu être évoquées en référence à la figure 1, qui sont refroidis, ou réchauffés, par une pluralité de dispositifs de régulation thermique dont des tubes sont interposés entre les rangées de cellules, la figure 3 rendant visible deux dispositifs de régulation thermique voisins 20, 30.
Les dispositifs de régulation thermique 20, 30 comportent chacun au moins un tube 24, 34, représenté ici schématiquement et interposé, en étant collé, entre deux rangées d’organes de stockage d’énergie électrique. Ces tubes 24, 34 comportent chacun des canaux de circulation 26, 36 de fluide caloporteur, le sens des flèches illustrant un sens arbitraire, non limitatif, de circulation du fluide caloporteur.
Chaque dispositif de régulation thermique 20, 30 comporte une boîte de collecte 22, 32 dans laquelle parvient le fluide caloporteur du tube 24, 34 cette boîte de collecte 22, 32 étant liée ici à une seule tubulure femelle 224, 324 et une seule tubulure mâle 222, 322. Lorsque le système de stockage est assemblé, avec les dispositifs de régulation thermique voisins qui coopèrent les uns avec les autres, et notamment les tubulures mâles qui sont respectivement emboîtées dans une tubulure femelle voisine, les tubulures mâles 222, 322 et femelles 224, 324 sont toutes sensiblement coaxiales c’est- à-dire alignées suivant une même direction, ici une direction longitudinale X du système de stockage d’énergie électrique.
Par sensiblement coaxiales, on entend que les tubulures sont coaxiales avec une tolérance radiale de quelques millimètres, par exemple 5 millimètres. Cette tolérance radiale s’exprime dans le plan orthogonal à la direction longitudinale X, c’est-à-dire dans le plan parallèle à la direction transversale Y et à une direction verticale Z, orthogonale aux directions longitudinale X et transversale Y. Les différents éléments des dispositifs de régulation thermique selon l’invention tels que les tubes, les boîtes de collecte et les tubulures sont réalisées en aluminium et brasés entre eux une fois que sont assemblés entre eux les différentes rangées de cellules et les dispositifs de régulation thermique interposés entre ces rangées. Bien sûr en variante d’autres matériaux ou procédés d’assemblage sont utilisables.
La figure 3 illustre une boîte de collecte disposée à une extrémité longitudinale du tube du dispositif de régulation thermique et équipée d’un seul ensemble de tubulures mâle- femelle. Une telle configuration peut notamment être mise en œuvre avec une autre boîte de collecte identique, disposée à l’autre extrémité longitudinale, pour une configuration de circulation de fluide réfrigérant en I. Bien entendu, ce qui va suivre dans la description pourra être appliqué à une boite de collecte comportant deux ensembles de tubulures mâle-femelle, que ce soit dans une configuration de circulation de fluide réfrigérant en I ou en U notamment.
Tel que cela a été évoqué précédemment, et tel que cela est visible sur la figure 3, et plus particulièrement sur la figure 4 par exemple, une tubulure mâle d’un dispositif de régulation thermique selon l’invention comporte un organe d’étanchéité 31 particulier permettant d’assurer l’étanchéité de la coopération entre cette tubulure mâle et une tubulure femelle d’un dispositif de régulation thermique voisin.
L’organe d’étanchéité 31 est monté mobile sur la tubulure mâle, et un moyen de déplacement axial peut être associé à la tubulure mâle pour accompagner la mobilité de l’organe d’étanchéité le long de la tubulure mâle, c’est-à-dire axialement par rapport à cette tubulure mâle.
Le moyen de déplacement axial est ici un moyen de rappel élastique permettant de maintenir l’organe d’étanchéité en extrémité de la tubulure mâle, au plus près de la tubulure femelle du dispositif de régulation thermique voisin. Ainsi sur la figure 3, la tubulure mâle 322 comporte un organe d’étanchéité 31 maintenu à son extrémité libre par un ressort 38 formant le moyen de déplacement axial. Cet agencement permet une tolérance axiale de montage selon la direction longitudinale X de l’organe d’étanchéité 31 dans la tubulure femelle 224 du dispositif de régulation thermique voisin, comme décrit plus loin en relation avec la figure 4. Il peut être constaté sur la figure 3, qui rend visible la tubulure mâle 222 du dispositif de régulation thermique voisin, que cet agencement se reproduit de proche en proche puisque cette tubulure mâle 222 comporte un organe d’étanchéité 21 maintenu à l’extrémité de la tubulure mâle 222 par un ressort 28.
La figure 4 représente plus précisément l’organe d’étanchéité 31 de la tubulure mâle 322 d’un dispositif de régulation thermique, emboîtée dans la tubulure femelle 224 du dispositif de régulation thermique voisin. Il convient de noter que les tubulures mâles et femelles sont identiques de proche en proche et que la description qui va être faite des deux tubulures femelles 224, 324 visibles sur la figure 4 vaut pour toutes les tubulures femelles.
La tubulure femelle 224, 324 comporte une base de fixation 2241, 3241 brasée à une chambre de collecte 221, 321 de la boîte de collecte 22, 32, cette chambre de collecte 221, 321 communiquant par ailleurs avec la tubulure mâle 222 et le tube 24 du dispositif de régulation thermique voisin. La tubulure femelle 224, 324 comporte de plus une portion de dégagement 2243, 3243 raccordée par une de ses extrémités à la base de fixation 2241, 3241 et présentant un diamètre plus large que celui de cette base de fixation 2241, 3241. La portion de dégagement forme une marche entre la base de fixation et un anneau plat de la tubulure femelle 224, 324 qui prolonge la portion de dégagement à l’opposé de la base de fixation. Cet anneau plat forme une surface d’accostage annulaire 2245, 3245 pour l’organe d’étanchéité 31 du dispositif de régulation thermique amené à coopérer avec la tubulure femelle 224, 324, cette surface d’accostage annulaire 2245, 3245 prolongeant sensiblement perpendiculairement la portion de dégagement pour s’étendre radialement depuis la portion de dégagement 2243, 3243 jusqu’à une paroi cylindrique terminale 2247, 3247 de la tubulure femelle 224, 324 qui prolonge axialement la surface d’accostage annuaire 2245, 3245.
Tel qu’illustré sur la figure 4, la portion de dégagement 2243 a notamment pour fonction de permettre à l’extrémité libre de la tubulure mâle destinée à s’engager dans la tubulure femelle de s’enfoncer sans obstacle jusqu’à ce que l’organe d’étanchéité associé à la tubulure mâle rencontre une paroi, notamment la surface d’accostage annulaire 2245, de la tubulure femelle. A cet effet, on comprend que le diamètre interne de la portion de dégagement 2243 est plus grand que le diamètre externe de la tubulure mâle 322 qu’elle est destinée à recevoir.
Lorsque les dispositifs de régulation 20 et 30 sont collés sur des rangées d’organes de stockage d’énergie électrique du système de stockage d’énergie électrique selon l’invention, la tubulure mâle 322 vient s’emboîter dans la tubulure femelle 224.
Afin d’assurer l’étanchéité de cet emboîtement malgré de potentiels défauts de positionnement, l’organe d’étanchéité 31 est positionné non pas entre la portion de dégagement 2243 et la tubulure mâle 322, mais entre la surface d’accostage annulaire 2245 et la tubulure mâle 322, l’organe d’étanchéité 31 étant mobile sur la tubulure mâle 322.
Plus précisément l’organe d’étanchéité 31 comporte un support annulaire 316 formé d’un corps en plastique moulé 313 et d’une enceinte métallique 311. Un premier joint d’étanchéité 312, ici un joint à lèvre, est comprimé entre le support annulaire 316 et la tubulure mâle 322, et un deuxième joint d’étanchéité 314, ici un joint à lèvre, est comprimé entre le support annulaire 316 et la surface d’accostage annulaire 2245. Le cas échéant, dans une position de travail de l’organe d’étanchéité, une partie d’extrémité du joint à lèvre 314 peut être insérée dans une gorge circulaire de la tubulure mâle 322.
L’étanchéité entre la tubulure mâle 322 d’un dispositif de régulation thermique et la tubulure femelle 224 d’un dispositif de régulation thermique voisin est assurée ainsi par une étanchéité à deux étages, c’est-à-dire avec deux éléments d’étanchéité distincts l’un de l’autre et embarqués sur un même support associé à l’une des tubulures, ici la tubulure mâle. L’un des éléments d’étanchéité, ici le premier joint d’étanchéité, assure l’étanchéité de la liaison entre l’organe d’étanchéité et la tubulure mâle, malgré la mobilité de cet organe d’étanchéité, et l’autre élément d’étanchéité, ici le deuxième joint d’étanchéité, assure l’étanchéité de la liaison entre l’organe d’étanchéité 31 et la tubulure femelle. Cette étanchéité de la liaison entre l’organe d’étanchéité 31 et la tubulure femelle est notamment assurée par la compression du ressort formant les moyens de déplacement axial, qui assure ainsi le contact du deuxième joint d’étanchéité sur la surface d’accostage annulaire 2245.
A cet effet, le ressort 38 est monté en compression entre une butée annulaire 3222 formée sur la tubulure mâle 3222, et l’organe d’étanchéité 31. Une bague 33 montée fixe dans une gorge circulaire en extrémité de la tubulure mâle 322 empêche l’organe d’étanchéité 31 de sortir de la tubulure mâle 322. Cette bague 33 est par exemple un circlip.
Le fait que l’organe d’étanchéité soit mobile le long de la tubulure mâle permet d’assurer que le deuxième joint d’étanchéité 314 soit au contact de la surface d’accostage annulaire 2245 de la tubulure femelle avec laquelle cette tubulure mâle doit coopérer, quels que soient les tolérances de fabrication et les tolérances de montage lorsque l’extrémité libre de la tubulure mâle 322 se trouve au voisinage de la portion de dégagement 2243 et de la base de fixation 2241.
Plus particulièrement, cette configuration d’un organe d’étanchéité mobile axialement le long de la tubulure mâle, avec un deuxième joint d’étanchéité qui dépasse en saillie de l’organe d’étanchéité 31 selon cette direction axiale le long de laquelle l’organe d’étanchéité est mobile sur la tubulure mâle 322, ainsi que la forme de la tubulure femelle 224, permet une tolérance d de positionnement axial de la tubulure mâle 322 dans la tubulure femelle 224, de quelques millimètres. La tolérance d de positionnement axial peut notamment être comprise entre 0,5 et 5 millimètres, de préférence entre 1 et 3 millimètres, et elle peut être par exemple de 2 millimètres.
De plus, la surface d’accostage annulaire 2245 est dimensionnée de sorte à permettre une tolérance c de positionnement radial de quelques millimètres également. Dans ce mode de réalisation de l’invention, le diamètre interne a de la tubulure mâle 322 est de 20 millimètres et le diamètre externe b de la paroi cylindrique terminale 2247 est de 47 millimètres, laissant un espace libre entre l’organe d’étanchéité 31 et la paroi cylindrique terminale 2247 de 2,7 millimètres lorsque la tubulure mâle 322 et la tubulure femelle 224 sont parfaitement coaxiales. Autrement dit les tubulures mâle 322 et femelle 224 destinées à coopérer lors de l’assemblage peuvent ne pas être coaxiales à 2,7 millimètres près, ce qui correspond à la tolérance c de positionnement radial dans ce premier mode de réalisation de l’invention. En variante, la tolérance c de positionnement radial est comprise entre 0,5 et 5 millimètres, et de préférence est comprise entre 2 et 3 millimètres.
Tel qu’évoqué, les dispositifs de régulation thermique du système de stockage d’énergie électrique selon l’invention ont des interfaces d’étanchéité identiques à celle qui vient d’être décrite en relation avec la figure 4, à l’exception éventuelle des interfaces d’étanchéité des dispositifs de régulation thermique disposés à une extrémité longitudinale du système de stockage d’énergie électrique et donc destinés à être reliés à une interface d’entrée ou de sortie spécifique du système de stockage d’énergie électrique.
La vue éclatée de la figure 5 permet de comprendre un mode de montage de l’organe d’étanchéité 31 sur la tubulure mâle 322. Le ressort 38 est d’abord monté sur la tubulure mâle 322, entre l’extrémité libre de la tubulure mâle 322 et la butée annulaire 3222 de la tubulure mâle 322. Puis l’organe d’étanchéité 31 (ici montré en coupe) est monté sur la tubulure mâle 322 et maintenu en compression contre le ressort 38 par un opérateur ou une machine. Enfin la bague 33 est montée en extrémité de la tubulure mâle 322, dans une gorge appropriée, pour former une butée de fin de course pour l’organe d’étanchéité 31 qui peut alors être relâché par l’opérateur ou la machine. La tubulure mâle 322 est alors prête à être emboîtée dans la tubulure femelle 224 (ici montrée en coupe) du dispositif de régulation thermique voisin, avec l’organe d’étanchéité 31 qui est apte à coulisser le long de la tubulure mâle, via la compression ou la détente du ressort formant les moyens de déplacement axial.
Dans ce premier mode de réalisation de l’invention, comme représenté sur la figure 6, l’enceinte métallique 311 est rapportée sur le corps en plastique moulé 313, l’ensemble formant une cage de réception pour le premier joint d’étanchéité 312 et une autre cage de réception pour le deuxième joint d’étanchéité 314. Les joints d’étanchéité 312 et 314 sont par exemple collés, ou surmoulés, sur le corps en plastique moulé 313, et les matériaux sont choisis pour qu’une adhésion des matériaux assurent la tenue des joints d’étanchéité par rapport au corps plastique moulé. L’enceinte métallique 311 peut être rendu solidaire du corps en plastique moulé 313 par différents moyens, parmi lesquels une opération de surmoulage, une opération de collage, ou bien un vissage de l’un des composants par rapport à l’autre.
Plus précisément, l’enceinte métallique 311 comporte une paroi cylindrique 3112 rapportée sur une surface d’extrémité radiale 3133 d’une première paroi cylindrique 3132 du corps en plastique moulé 313. La paroi cylindrique 3112 est prolongée radialement, du côté destiné à faire face à la butée 3222 de la tubulure mâle lorsque l’organe d’étanchéité est monté sur cette tubulure mâle, par un disque annulaire 3114 de l’enceinte métallique 311, servant de surface d’appui au ressort 38.
La première paroi cylindrique 3132 du corps en plastique moulé 313 comporte une extrémité adjacente au disque annulaire 3114, et une extrémité opposée prolongée radialement par une portion annulaire 3134. La portion annulaire 3134 s’étend radialement de la surface interne 3131 de la première paroi cylindrique 3132 jusqu’à une surface interne 3135 de la portion annulaire 3134 destinée à faire face à la tubulure mâle 322. La portion annulaire 3134 participe à former une deuxième paroi cylindrique 3136 du corps en plastique moulé 313, s’étendant depuis une première extrémité axiale 3137 qui est également une extrémité axiale de la portion annulaire 3134, jusqu’à une extrémité axiale 3139 servant de surface d’appui sur la bague 33.
Le premier joint d’étanchéité 312 est logé dans une cage de réception formée entre le disque annulaire 3114, la première paroi cylindrique 3132 et la portion annulaire 3134. Le premier joint d’étanchéité est par exemple collé ou surmoulé sur la surface interne 3131 de la première paroi cylindrique 3132. Une extrémité libre de ce premier joint d’étanchéité dépasse radialement de la cage de réception, vers un axe de révolution de l’organe d’étanchéité. Le deuxième joint d’étanchéité 314 est logé dans une cage de réception formée entre la portion annulaire 3134, la deuxième paroi cylindrique 3136 et la paroi cylindrique 3112 de l’enceinte métallique. Le deuxième joint d’étanchéité est par exemple collé ou surmoulé sur l’une des surfaces délimitant cette cage de réception, et une extrémité libre de ce deuxième joint d’étanchéité dépasse axialement de la cage de réception, en s’éloignant du premier joint d’étanchéité.
Une variante de réalisation de l’organe d’étanchéité est illustrée sur la figure 7, avec l’enceinte métallique 211 et le corps en plastique moulé 211 qui ont des formes légèrement différentes de celles de l’enceinte métallique 311 et du corps en plastique moulé 313 illustrés sur la figure 6.
En effet dans cette variante de réalisation, l’enceinte métallique 211 comporte également une paroi cylindrique 2112, et un disque annulaire 2114 prolongeant radialement la paroi métallique 2112 et servant de surface d’appui au ressort 28, mais comporte en outre un disque annulaire additionnel 2216 prolongeant radialement la paroi cylindrique 2112 du côté opposé au disque annulaire 2114. Là encore, le ressort 28 est comprimé entre une butée annulaire 2222 (visible sur la figure 8) formée sur la tubulure mâle 222, et l’organe d’étanchéité 21.
Le corps en plastique moulé 213 comporte une première paroi cylindrique 2132 s’étendant axialement sur une même longueur que la paroi cylindrique 2112 de l’enceinte métallique 211. L’enceinte métallique peut de ce fait être rapportée sur le corps en plastique moulé 213 par emboîtement sur le corps en plastique moulé 213, le cas échéant en étant collé. Le disque annulaire additionnel 2216 recouvre au moins en partie l’épaisseur radiale de la première paroi cylindrique 2132, au niveau d’une des extrémités axiales de la première paroi cylindrique 2132, sans déborder radialement de cette épaisseur pour ne pas gêner la mise en place du deuxième joint d’étanchéité.
Une portion annulaire 2134 s’étend radialement depuis la première paroi cylindrique 2132 de sorte à former une paroi commune à deux cages de réception, l’une logeant un premier joint d’étanchéité 212, et l’autre un deuxième joint d’étanchéité 214. Là encore, sans que cela soit limitatif de l’invention, le premier joint d’étanchéité 212 et le deuxième joint d’étanchéité 212 sont des joints à lèvre.
La portion annulaire 2134 s’étend radialement d’une surface interne 2131 de la première paroi cylindrique 2132 jusqu’à une surface 2135 d’extrémité radiale opposée de la portion annulaire 2134, faisant face à la tubulure mâle 322. Cette surface 2135 d’extrémité radiale opposée est prolongée axialement par une deuxième paroi cylindrique 2136 du corps en plastique moulé 313 qui s’étend axialement depuis une première extrémité axiale 3137 de la deuxième paroi cylindrique 2136, qui est également une extrémité axiale de la portion annulaire 3134, jusqu’à une deuxième extrémité axiale 2139 de la deuxième paroi cylindrique 2136. Une autre portion annulaire 2138 du corps en plastique moulé 213 s’étend radialement depuis cette deuxième extrémité axiale 2139 vers la tubulure mâle 222. Cette autre portion annulaire 2138 sert de surface d’appui sur la bague 23 comme illustré sur la figure 8.
Dans cette variante de réalisation, le premier joint d’étanchéité 212 est logé dans une cage de réception formé comme précédemment entre le disque annulaire 2114, la première paroi cylindrique 2132 et la portion annulaire 2134 en étant par exemple collé ou surmoulé sur la surface interne 2131 de la première paroi cylindrique 2132.
Le deuxième joint d’étanchéité 214 est lui logé dans une cage de réception ici formé intégralement par le corps en plastique moulé, entre la portion annulaire 2134, la première paroi cylindrique 2132 et la deuxième paroi cylindrique 2136. Le deuxième joint d’étanchéité 214 est par exemple collé ou surmoulé sur ce corps en plastique moulé.
La figure 9 illustre une autre variante de réalisation d’un organe d’étanchéité 41, monté autour d’une tubulure mâle 422 formant saillie d’une boîte de collecte 42 d’un dispositif de régulation thermique selon l’invention. Conformément à ce qui a été décrit précédemment, l’organe d’étanchéité 41 est monté mobile entre une bague 43 montée fixe à une extrémité libre de la tubulure 422, et une butée 4222 annulaire, avec un ressort 48 qui est comprimé entre l’organe d’étanchéité 41 et la butée 4222 annulaire, ce qui a pour effet ici de maintenir l’organe d’étanchéité 41 contre la bague 43 et d’assurer le plaquage, lorsque la tubulure mâle 422 équipée de cet organe d’étanchéité est dans la tubulure femelle du dispositif de régulation thermique voisin, de l’organe d’étanchéité avec une paroi de la tubulure femelle.
Dans cette autre variante de réalisation de l’invention, l’organe d’étanchéité 41 comporte un support annulaire 416 constitué uniquement d’un corps en plastique moulé. Deux premiers joints annulaires d’étanchéité 412, 418 sont comprimés entre le support annulaire 416 et la tubulure mâle 422, et un deuxième joint annulaire 414, logé dans une cage de réception du support annulaire 416, fait saillie axialement du support annulaire 416 du côté opposé à la butée annulaire 4222.
Bien sûr d’autres variantes sont envisageables, parmi lesquelles, sans que cela soit exhaustif, l’organe d’étanchéité du dispositif de régulation thermique selon l’invention peut comporter à la fois un ou plusieurs joints à lèvres et un ou plusieurs joints annulaires, ces joints à lèvres ou joints annulaires étant disposés soit entre le support annulaire de l’organe d’étanchéité et la tubulure mâle sur laquelle il est monté, soit en saillie axiale du support annulaire, du côté opposé au corps principal de la boîte de collecte du dispositif de régulation thermique.
Un deuxième mode de réalisation de l’invention, représenté figure 10, concerne un dispositif de régulation thermique 20 qui comporte beaucoup d’éléments identiques à ceux du premier mode de réalisation de l’invention. Ces éléments identiques ne sont donc pas redécrits et portent les mêmes références que dans le premier mode de réalisation de l’invention.
Dans ce deuxième mode de réalisation de l’invention, le dispositif de régulation thermique 20 comporte, en plus d’un premier tube 24, un deuxième tube 25 comportant un ou plusieurs canaux de circulation de fluide caloporteur. Les deux tubes 24, 25 sont reliés à une de leurs extrémités à la boîte de collecte 22, et à l’autre de leurs extrémités à une boîte de renvoi. La boîte de collecte 22 comporte donc deux chambres de collecte, l’une reliée au premier tube 24 et l’autre au deuxième tube 25. Le sens de circulation du fluide caloporteur se fait ainsi de façon similaire à l’art antérieur de la figure i, dans ce deuxième mode de réalisation de l’invention.
Chaque chambre de collecte connectée respectivement à l’un des tubes 24, 25 est également reliée à un ensemble de tubulures mâle-femelle disposées, sensiblement coaxialement, de part et d’autre de la boîte de collecte 22 et à la tubulure femelle 224 (montrée en coupe) de la boîte de collecte 22.
Il est à noter que pour alléger la figure 10, seul les bagues de butées 23, 27 ont été représentés sur leur tubulure mâle respective 222, 228, mais bien entendu ces deux tubulures mâles présentent des organes d’étanchéité et des moyens de déplacement axial de ces organes d’étanchéité comme décrit précédemment.
Etant donné les sens de circulation du fluide caloporteur dans ce deuxième mode de réalisation de l’invention, l’une des faces de la boîte de collecte 22 comporte la tubulure femelle 224 associée à la première chambre de collecte et la tubulure mâle 228 associée à la deuxième chambre de collecte, et l’autre des faces de la boîte de collecte 22 comporte la tubulure femelle 226 à la deuxième chambre de collecte et la tubulure mâle 222 associée à la première chambre de collecte.
Telle qu’elle vient d’être décrite à travers plusieurs exemples de réalisation, la présente invention atteint bien les buts qu’elle s’était fixés, à savoir, dans le cas de l’assemblage de tubulures mâles et femelles de différents dispositifs de régulation thermique voisins au sein d'un système de stockage d’énergie électrique, avec ces dispositifs de régulation thermique qui sont collés entre des cellules de stockage d’énergie électrique, permettre d’assurer un assemblage étanche en tenant compte des jeux de fabrication et des jeux de montage.
Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention.

Claims

REVENDICATIONS
1- Dispositif de régulation thermique (30) d’un système de stockage d’énergie électrique, comportant :
- un tube (34) comportant au moins un canal de circulation de fluide (36),
- une boîte de collecte (32) de fluide sur laquelle débouche le canal de circulation (36), la boîte de collecte (32) comportant une tubulure d’entrée (324) de fluide et une tubulure de sortie (322) de fluide, l’une des tubulures (322) étant mâle et l’autre des tubulures étant femelle (324),
- un organe d’étanchéité (31) monté autour de la tubulure mâle (322), le dispositif de régulation (30) étant caractérisé en ce que l’organe d’étanchéité (31) comporte un support annulaire (316), un premier joint d’étanchéité (312) monté en compression entre le support annulaire (316) et la tubulure mâle (322), et un deuxième joint d’étanchéité (314) faisant saillie du support annulaire (316) selon une direction axiale (X) de la tubulure mâle (322), du côté opposé à la boîte de collecte (32).
2- Dispositif de régulation thermique (30) selon la revendication 1, dans lequel le deuxième joint d’étanchéité (314) de l’organe d’étanchéité (31) est configuré pour être monté en compression dans une tubulure femelle (224) identique à la tubulure femelle (324) de la boîte de collecte (32).
3- Dispositif de régulation thermique (30) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le premier joint d’étanchéité (312) et/ou le deuxième joint d’étanchéité (314) sont des joints à lèvre.
4- Dispositif de régulation thermique (30) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de régulation thermique (30) comporte un moyen de déplacement axial du support annulaire (316) sur la tubulure mâle (322).
5- Dispositif de régulation thermique (30) selon la revendication 4, dans lequel le moyen de déplacement axial comporte un moyen de rappel élastique (38) monté entre le support annulaire (316) et une butée (3222) agencée sur la tubulure mâle (322). - Dispositif de régulation thermique (30) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant une bague montée fixe (33) sur la tubulure mâle (322), apte à bloquer le support annulaire (316) en fin de course axiale. - Dispositif de régulation thermique (30) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le support annulaire (316) comporte un corps en plastique moulé (313) formant deux cages de réception distinctes des deux joints d’étanchéité (312, 314), et une enceinte métallique (311) rapportée sur le corps en plastique moulé (313). - Dispositif de régulation thermique (30) selon les revendications 5 et 7, dans lequel l’enceinte métallique (311) comporte une surface d’appui du moyen de rappel élastique (38), agencée à une extrémité axiale du support annulaire (316). - Dispositif de régulation thermique (30) selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le corps en plastique moulé (313) comporte au moins une portion annulaire (3134) s’étendant radialement depuis une surface d’extrémité radiale (3133) du corps en plastique moulé (313) vers la tubulure mâle (322), la portion annulaire (3134) formant une paroi de chacune des deux cages de réception distinctes. 0- Dispositif de régulation thermique (30) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une extrémité libre de la tubulure femelle (324) comporte une surface d’accostage annulaire (3245) s’étendant radialement vers l’extérieur de la tubulure femelle (324), des diamètres internes et externes de la surface d’accostage annulaire (3245) étant dimensionnés pour permettre l’accostage d’un deuxième joint d’étanchéité d’une tubulure mâle identique à la tubulure mâle (322) de la boîte de collecte (32), avec une tolérance radiale comprise entre 0,5 et 5 millimètres, sur la surface d’accostage annulaire (3245). - Dispositif de régulation thermique (30) selon la revendication précédente, dans lequel la tubulure femelle (324) est configurée pour recevoir une tubulure mâle identique à la tubulure mâle (322) de la boîte de collecte (32), avec une tolérance axiale comprise entre 0,5 et 5 millimètres, et une tolérance radiale comprise entre 0,5 et 5 millimètres. - Système de stockage d’énergie électrique comportant une pluralité d’organes de stockage d’énergie électrique et une pluralité de dispositifs de régulation thermique (20, 30) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les tubes (24, 34) des dispositifs de régulation thermique (20, 30) sont disposés contre des rangées de la pluralité d’organes de stockage, les boîtes de collecte (22, 32) des dispositifs de régulation thermique étant disposées les unes face aux autres, les tubulures mâles (222, 322) des boîtes de collecte (22, 32) étant emboîtées dans des tubulures femelles (224) de boîtes de collecte adjacentes (20) de la pluralité de boîtes de collecte (20, 30), ou dans un organe de sortie ou d’entrée de fluide de refroidissement du système de stockage.
PCT/EP2023/069812 2022-08-03 2023-07-17 Dispositif de regulation thermique pour le refroidissement d'organes de stockage d'energie electrique WO2024028092A2 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2208064A FR3138734B1 (fr) 2022-08-03 2022-08-03 Dispositif de régulation thermique pour le refroidissement d’organes de stockage d’énergie électrique.
FRFR2208064 2022-08-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2024028092A2 true WO2024028092A2 (fr) 2024-02-08
WO2024028092A3 WO2024028092A3 (fr) 2024-04-11

Family

ID=84359673

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/069812 WO2024028092A2 (fr) 2022-08-03 2023-07-17 Dispositif de regulation thermique pour le refroidissement d'organes de stockage d'energie electrique

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3138734B1 (fr)
WO (1) WO2024028092A2 (fr)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10130369A1 (de) * 2001-06-23 2003-01-02 Behr Gmbh & Co Vorrichtung zum Kühlen einer Fahrzeugeinrichtung, insbesondere Batterie oder Brennstoffzelle
GB2516209A (en) * 2013-02-26 2015-01-21 Williams Grand Prix Eng Heat Transfer Device
FR3105382B1 (fr) * 2019-12-20 2023-08-04 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de régulation thermique et procédé d’assemblage correspondant

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024028092A3 (fr) 2024-04-11
FR3138734A1 (fr) 2024-02-09
FR3138734B1 (fr) 2024-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021123550A1 (fr) Dispositif de régulation thermique et procédé d'assemblage correspondant
EP3461297B1 (fr) Dispositif de refroidissement de batteries et procede de fabrication correspondant
FR2962206A1 (fr) Collecteur pour echangeur de chaleur et echangeur de chaleur equipe d'un tel collecteur
EP4121711B1 (fr) Dispositif de régulation thermique d'au moins un composant électronique
FR3080911A1 (fr) Rampe distributrice-collectrice de fluide
EP3278393B1 (fr) Module de batterie, notamment pour véhicule automobile, et échangeur thermique pour module de batterie correspondant
WO2024028092A2 (fr) Dispositif de regulation thermique pour le refroidissement d'organes de stockage d'energie electrique
FR3077129A1 (fr) Boite collectrice pour un echangeur thermique, notamment pour la regulation thermique de batteries, echangeur thermique et procede de fabrication correspondant
FR3094469A1 (fr) Dispositif de régulation thermique
FR3077128A1 (fr) Echangeur thermique, notamment pour la regulation thermique de batteries, et procede de fabrication correspondant
WO2020201011A1 (fr) Interface et ensemble de raccordement de tubulures de fluide réfrigérant dans un ensemble de refroidissement d'un dispositif de stockage électrique
EP1607818B1 (fr) Vanne thermostatistique pour un circuit de refroidissement
FR3077127A1 (fr) Echangeur thermique, notamment pour la regulation thermique de batteries
WO2019145645A1 (fr) Echangeur thermique, notamment pour la régulation thermique de batteries, et procédé de fabrication correspondant
WO2019122742A1 (fr) Dispositif de raccordement hydraulique d'un element de refroidissement d'un dispositif d'alimentation electrique de vehicule
FR3081545A1 (fr) Dispositif de refroidissement de batteries et procede de fabrication correspondant
WO2018172711A1 (fr) Dispositif de refroidissement pour batterie de vehicule automobile
FR3069920A1 (fr) Dispositif de refroidissement de batteries et procede de fabrication correspondant
FR3085187A1 (fr) Un turbocompresseur ayant une zone de contact flexible entre un manchon de palier et une partie de compresseur fixe.
WO2023180084A1 (fr) Dispositif de régulation thermique, notamment de refroidissement pour véhicule automobile
WO2017046485A1 (fr) Module et dispositif thermo électrique, notamment destinés a générer un courant électrique dans un véhicule automobile, et procédé de fabrication d'un tel module
FR3075472B1 (fr) Structure pour le traitement thermique d'un dispositif de stockage electrique d'un vehicule automobile
WO2024083624A2 (fr) Dispositif de régulation thermique pour refroidissement d'un organe de stockage d'énergie
FR3094470A1 (fr) Dispositif de régulation thermique
WO2023222612A1 (fr) Dispositif de régulation thermique, notamment de refroidissement pour véhicule automobile

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23742086

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2