WO2024079101A1 - Dispositif de regulation de temperature d'une pluralite d'elements electriques et/ou electroniques - Google Patents

Dispositif de regulation de temperature d'une pluralite d'elements electriques et/ou electroniques Download PDF

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WO2024079101A1
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electrical
treatment means
fluid
temperature
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Cedric De Vaulx
Kamel Azzouz
Jeremy Blandin
Yolanda Bravo
Javier Sanchez
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Valeo Systemes Thermiques
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    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
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Definitions

  • the present invention relates to the field of electronic systems and relates more particularly to heat treatment means associated with several electrical and/or electronic components forming part of these electronic systems.
  • An electronic system likely to be concerned by the present invention can consist of a computer server as well as an electric battery, in particular a motor vehicle battery.
  • an electrical storage device forming a component electrical and/or electronic of the electronic system is configured to be able to store electrical energy, for example when recharging the electronic system when it is turned off and plugged in, and to provide electrical energy during operation of the electronic system.
  • thermal regulation means capable of cooling the electrical storage device when it reaches too high a temperature. It is more particularly known to provide thermal regulation means which surround the electrical storage device, or which are pressed against this electrical storage device. In other words, the thermal regulation means are arranged in the vicinity of the electrical storage device, as close as possible to the latter, in order to ensure that calories released by the electrical storage device can be captured by the means thermal regulation. Manufacturing and assembly games for the thermal regulation means may involve the presence of air between the latter and the electrical storage device so that the heat exchange performance is reduced.
  • the invention thus aims to propose a solution making it possible to respond to this technical problem. Furthermore, the invention also aims to take into account an identified need according to which, in order to ensure optimal operation of the electronic system, the latter must have a temperature greater than a minimum temperature threshold, in particular when starting the electronic system. .
  • the invention also aims to ensure homogeneous heat treatment for devices comprising a plurality of electrical and/or electronic elements, so that the electrical and/or electronic elements constituting the device have a small temperature difference between them.
  • the present invention fits into this triple context by proposing a device for regulating the temperature of a plurality of electrical and/or electronic elements capable of releasing heat in operation, the device comprising:
  • each structure comprises o at least one first heat treatment means configured to be in contact with the electrical and/or electronic element intended to be arranged in the housing o and at least one second heat treatment means, distinct from the at least one first heat treatment means, configured to be in contact with the electrical and/or electronic element intended to be arranged in the housing, o the at least one first heat treatment means and the at least one second heat treatment means being arranged within the space of the structure and
  • a first distribution plate connected to the plurality of structures and adapted to circulate a fluid in the at least one first heat treatment means.
  • the first heat treatment means and the second heat treatment means can thus regulate the temperature of the electrical and/or electronic element.
  • the internal wall and the external wall of the structure which makes it possible to protect and where appropriate electrically isolate the electrical and/or electronic element, are sufficiently spaced relative to each other so that the first means of heat treatment and the second heat treatment means can be at least partially implemented there. Both of the heat treatment means make it possible to participate in increasing or decreasing the temperature of the electrical and/or electronic element depending on the activated heat treatment means. The electrical and/or electronic element is therefore maintained at a temperature suitable for its proper functioning.
  • the present invention proposes an electrical and/or electronic element in the form of an electrical storage device for an electronic system in the form of a battery, the device electrical storage comprising at least one electrical storage core configured to supply electrical energy to the battery, and a structure housing the electrical storage core, the structure being defined by an internal wall and an external wall separated from each other by a space, characterized in that the electrical storage system comprises at least one first heat treatment means and at least one second heat treatment means arranged within the space of the structure and capable of regulating the temperature of the electrical storage core .
  • the first heat treatment means and the second heat treatment means can thus regulate the temperature of the electrical storage core so that the latter is within a temperature range making it possible to ensure optimal operation of the electrical storage device, which results in , particularly in the case of application to an electric or hybrid vehicle battery, an improvement in operating power, recharge capacity and battery autonomy.
  • the electrical storage core makes it possible to accumulate the energy received, for example during electrical charging of the electrical or electronic element.
  • the electrical storage core can thus, for example, correspond to a rechargeable electric battery cell. Subsequently, when the electrical or electronic element is in operation, the electrical storage core transmits the accumulated electrical energy to the electric motor in order to participate in the operation of the electrical or electronic element.
  • the structure at least partially accommodating the electrical storage device in the housing defined by the internal wall makes it possible in particular to protect the electrical storage core and to electrically isolate it.
  • the structure can be of various shapes, as long as the shape of the structure at least partially matches the electrical storage core.
  • the internal wall is oriented towards the electrical storage core while the external wall is oriented towards an environment external to the electrical storage device.
  • the first distribution plate ensures distribution of a fluid to all of the at least one first heat treatment means to allow a uniform temperature between the at least one first heat treatment means.
  • the at least one first heat treatment means is intended to cool the electrical and/or electronic element intended to be arranged in the housing.
  • the at least one second heat treatment means is intended to heat the electrical and/or electronic element intended to be arranged in the housing.
  • the temperature regulation device comprises a single first heat treatment means.
  • the space defined by the distance between the external wall and the internal wall directly forms a conduit forming the first heat treatment means.
  • the temperature regulation device comprises a plurality of first heat treatment means.
  • the first distribution plate is connected to the plurality of structures so as to bring the same fluid into and out of the at least one first heat treatment means.
  • the at least one first heat treatment means comprises for example U-shaped channels, so as to circulate the fluid in at least two passes in the at least one first means of thermal treatment.
  • the temperature regulation device comprises a first fluid recovery plate connected to the at least one structure and arranged to recover the fluid once it has passed through the first heat treatment means.
  • the recovery plate makes it possible to evacuate the fluid which has already circulated in the at least one first heat treatment means.
  • the evacuation can be direct after circulation of the fluid in the at least one first heat treatment means in a single pass or after circulation of several passes within the at least one first heat treatment means.
  • the first distribution plate comprises a plurality of first receiving cavities arranged so that each cavity receives one of the electrical and/or electronic elements.
  • the first receiving cavities are formed in a vertical direction V.
  • the first receiving cavities are arranged to receive an upper part of the electrical and/or electronic elements.
  • the first receiving cavities open out and allow the upper part of the electrical and/or electronic element intended to be received in each first cavity to protrude. This has the advantage of limiting the height of the temperature regulation device which would have been greater if the distribution plate had been placed above or below the electrical and/or electronic element.
  • the receiving cavities are blind.
  • the first fluid recovery plate comprises a plurality of first support cavities arranged to receive for each of them one of the electrical and/or electronic elements.
  • the first support cavities are formed in the vertical direction V.
  • the first support cavities are arranged to receive a lower part of the electrical and/or electronic element intended to be arranged in each first support cavity.
  • the first support cavities open out and allow the lower part of the electrical and/or electronic element intended to be arranged in each first support cavity to protrude. This has the advantage of limiting the height of the temperature regulation device which would have been greater if the recovery plate had been placed above or below the electrical and/or electronic element.
  • the first support cavities are blind.
  • the structure comprises a first compartment and a second compartment participating respectively in forming the first heat treatment means and the second heat treatment means, the two compartments being distinct from one another. other.
  • the first and second compartments extend parallel in the vertical direction V.
  • the first compartment comprises a first inlet arranged in the first distribution plate and a first outlet arranged in the first fluid recovery plate.
  • the first distribution plate comprises a raised edge helping to delimit a fluid circulation pipe with a closing plate assembled on the distribution plate.
  • the at least one first and second heat treatment means operate alternately, one at a time, depending on the need for temperature regulation of the electrical and/or electronic elements.
  • the first and second compartments are crossed by respectively a first fluid and a second fluid, the first fluid being distributed by the first distribution plate and the second fluid being distributed by a second plate. distribution.
  • the first and second fluid may be distinct fluids having a different composition or the same fluid but circulating at a different temperature within the device.
  • the temperature regulation device comprises a second fluid recovery plate arranged to recover the fluid once it has passed through the second heat treatment means.
  • the second compartment comprises a second inlet arranged in the second distribution plate and a second outlet arranged in the second fluid recovery plate.
  • the second distribution plate comprises a plurality of second receiving cavities arranged to receive for each of them one of the electrical and/or electronic elements.
  • the second receiving cavities are formed in the vertical direction V.
  • each of the second receiving cavities is arranged coaxially with one of the first receiving cavities of the first distribution plate.
  • the second fluid recovery plate comprises a plurality of second support cavities arranged to receive for each of them one of the electrical and/or electronic elements.
  • the second support cavities are formed in the vertical direction V.
  • each of the second support cavities is arranged coaxially with one of the first support cavities of the first recovery plate.
  • the second distribution plate and the second fluid recovery plate are arranged between the first distribution plate and the first fluid recovery plate. It is thus understood that the first compartment extends partially and in a fluid-tight manner into the second distribution plate and the second fluid recovery plate.
  • the first and second distribution plates each comprise a fluid inlet pipe arranged to cover a fluid inlet for each of the distribution plates.
  • the first and second recovery plates each comprise a fluid outlet pipe arranged to cover a fluid outlet for each of the distribution plates.
  • the fluid inlet and outlet pipes extend in the vertical direction V.
  • the fluidic inlet and outlet pipes are offset relative to the electrical and/or electronic elements.
  • the fluid inlet and outlet pipes extend in a direction orthogonal to the vertical direction V.
  • the second heat treatment means comprises at least one heating filament disposed partly in the second compartment and connected to an electrical power source by an electrical cable.
  • the temperature regulation device having a plurality of structures comprising for each of them a second heat treatment means, it will thus be understood that there are at least as many heating filaments as second heat treatment means and that the device comprises thus as many electric cables as heating filaments.
  • the electric cable is electrically insulated by an insulating body.
  • This insulating body has the role of mechanically maintaining and positioning the electrical cable in the temperature regulation device.
  • the insulating body comprises a shutter section which closes the second compartment in order to guarantee the sealing of the at least one heating filament placed in the second compartment.
  • the two compartments can be arranged so as to have the same volume, with equivalent cooling or heating capacities of the electrical and/or electronic element, or so as to present a different volume.
  • the first compartment may have a larger volume in the situation where the envisaged use of the electrical and/or electronic element requires greater cooling properties than the heating properties, and it may have a larger volume. less important than that of the second compartment, in the situation where the envisaged use of the electrical element and/or Electronics require greater heating properties than cooling properties.
  • the first heat treatment means and the second heat treatment means are arranged in the space of the structure so as to form an alternation between the first heat treatment means and the second means heat treatment. More particularly, an alternation is established within the structure between means capable of heating the electrical and/or electronic element and means capable of cooling the electrical and/or electronic element. A distribution in an alternating manner, it being understood that it should be understood that the alternation takes place all around the structure around the electrical and/or electronic element, makes it possible to homogenize the heating or cooling of the electrical and/or electronic element and thus improve the regulation of the temperature thereof.
  • the space of the structure is filled by a thermally conductive material, the first heat treatment means and the second heat treatment means being embedded in the thermally conductive material.
  • the thermally conductive material can for example be silicone or any other material making it possible to facilitate thermal transfer from one or other of the heat treatment means to the electrical and/or electronic element.
  • the heat treatment means can initially be integrated within the space of the structure, then said space can be filled by the thermally conductive material. It is also possible to first embed the two heat treatment means in the thermally conductive material, then to arrange the assembly within the space of the structure.
  • the internal wall and the external wall have different thermal properties, the internal wall having a greater thermal conductivity than that of the external wall. This difference in thermal property allows the heat and cold generated by the means of heat treatment to be transmitted to the electrical and/or electronic element rather than escaping to the outside of the treatment structure.
  • the fluids can be coolant, for example glycol water, or refrigerant fluid, for example 1234YF or 134A.
  • the fluid is intended to present a liquid phase during its operation.
  • FIG 1 is a schematic overall view of the temperature regulation device according to a first embodiment of the invention.
  • FIG 2 is an enlarged schematic view of Figure 1 without the first distribution plate and without the first recovery plate;
  • FIG 3 is a schematic overall view of the temperature regulation device according to a second embodiment of the invention.
  • FIG 4 is a schematic view of the electrical and/or electronic elements with the first and second heat treatment means according to the first and second embodiment
  • FIG 5 is a schematic view of a structure and an electrical and/or electronic element.
  • FIG. 1 illustrates a temperature regulating device 100 of a plurality of electrical and/or electronic elements 200 capable of releasing heat in operation, the device 100 comprising:
  • each of the structures 3 being defined as is particularly visible in Figure 5 by an internal wall 4 defining a housing 41 configured to at least partially receive an electrical and/or electronic element 200 and a separate external wall 5 of the internal wall 4 by a space 6, characterized in that each structure 3 comprises o at least one first heat treatment means 7 configured to be in contact with the electrical and/or electronic element 200 intended to be arranged in the housing 41 o and at least one second heat treatment means 8, distinct from the at least one first heat treatment means 7, configured to be in contact with the electrical and/or electronic element 200 intended to be arranged in the housing 41 , o the at least one first heat treatment means 7 and the at least one second heat treatment means 8 being arranged within the space 6 of the structure 3 and
  • a first distribution plate 9 connected to the plurality of structures 3 and adapted to circulate a fluid in the at least one first heat treatment means 7.
  • the first heat treatment means 7 and the second heat treatment means 8 can thus regulate the temperature of the electrical and/or electronic element 200.
  • the internal wall 4 and the external wall 5 of the structure which makes it possible to protect and where appropriate electrically isolate the electrical and/or electronic element 200, are sufficiently spaced relative to each other so that the first heat treatment means 7 and the second heat treatment means 8 can be at least partially implemented there. Both of the heat treatment means 7 and 8 make it possible to participate in increasing or decreasing the temperature of the electrical and/or electronic element 200 by depending on the heat treatment means 7 or 8 activated. The electrical and/or electronic element 200 is therefore maintained at a temperature adequate for its proper functioning.
  • the present invention proposes an electrical and/or electronic element 200 in the form of an electrical storage device for an electronic system in the form of a battery, the electrical storage device comprising at least one electrical storage core configured to supply electrical energy to the battery, and a structure 3 housing the electrical storage core, the structure 3 being defined by an internal wall 4 and an external wall 5 separated from each other by a space 6, characterized in that the electrical storage system comprises at least one first heat treatment means 7 and at least one second heat treatment means 8 arranged within the space 6 of the structure 3 and able to regulate the temperature of the electrical storage core.
  • the first heat treatment means 7 and the second heat treatment means 8 can thus regulate the temperature of the electrical storage core so that the latter is within a temperature range making it possible to ensure optimal operation of the electrical storage device, this which results, particularly in the case of application to an electric or hybrid vehicle battery, in an improvement in operating power, recharge capacity and battery autonomy.
  • the electrical storage core makes it possible to accumulate the energy received, for example during electrical charging of the electrical or electronic element 200.
  • the electrical storage core can thus, for example, correspond to a rechargeable electrical battery cell. Subsequently, when the electrical or electronic element 200 is in operation, the electrical storage core transmits the accumulated electrical energy to the electric motor in order to participate in the operation of the electrical or electronic element 200.
  • the structure 3 at least partially accommodates the electrical storage device in the housing 41 defined by the internal wall 4 makes it possible in particular to protect the electrical storage core and to electrically isolate it.
  • the structure 3 can be of various shapes, as long as the shape of the structure 3 at least partially matches the electrical storage core.
  • the internal wall 4 is oriented towards the electrical storage core while the external wall 5 is oriented towards an environment external to the electrical storage device.
  • the at least one first heat treatment means 7 is intended to cool the electrical and/or electronic element 200 intended to be arranged in the housing 41.
  • the at least one second heat treatment means 8 is intended to heat the electrical and/or electronic elements 200 intended to be arranged in the housing 41.
  • the temperature regulation device 100 may comprise a single first heat treatment means 7 per structure 3 or alternatively a plurality of first heat treatment means 7.
  • the space 6 defined by the distance between the external wall 5 and the internal wall 4 can directly form a conduit forming the first heat treatment means 7.
  • the first distribution plate 9 is connected to the plurality of structures 3 so as to bring the same fluid into and out of the at least one first heat treatment means 7.
  • the at least one first heat treatment means 7 comprises for example U-shaped channels, so as to circulate the fluid in at least two passes in the at least one first heat treatment means 7.
  • the temperature regulation device 100 comprises a first fluid recovery plate 10 connected to the at least one structure 3 and arranged to recover the fluid once it has passed through the first means heat treatment 7.
  • the plate recovery 10 makes it possible to evacuate the fluid having already circulated in the at least one first heat treatment means 7.
  • the evacuation can be direct after circulation of the fluid in the at least one first heat treatment means 7 according to a single passes or after a circulation of several passes within the at least one first heat treatment means 7.
  • the first distribution plate 9 comprises a plurality of first receiving cavities 11 arranged so that each cavity 11 receives one of the electrical and/or electronic elements 200.
  • the first receiving cavities 11 are formed in a vertical direction V.
  • the first receiving cavities 11 are arranged to receive an upper part of the electrical and/or electronic elements 200.
  • the first receiving cavities 11 open out and allow the upper part of the electrical and/or electronic element 200 intended to be received in each first cavity 11 to protrude. This has the advantage of limiting the height of the temperature regulating device 100 which would have been larger if the distribution plate 9 had been placed above or below the electrical and/or electronic element 200.
  • the receiving cavities 11 are blind.
  • the first fluid recovery plate 10 comprises a plurality of first support cavities 12 arranged to receive for each of them one of the electrical and/or electronic elements 200.
  • the first support cavities 12 are formed in the vertical direction V.
  • the first support cavities 12 are arranged to receive a lower part of the electrical and/or electronic element 200 intended to be arranged in each first support cavity 12.
  • the first support cavities 12 open out and allow the lower part of the electrical and/or electronic element 200 intended to be protruded. arranged in each first support cavity 12. This has the advantage of limiting the height of the temperature regulating device 100 which would have been greater if the recovery plate 10 had been placed above or below the electrical element and /or electronic 200.
  • the first support cavities 12 are blind.
  • Structure 3 comprises a first compartment 15 and a second compartment 16 participating respectively in forming the first heat treatment means 7 and the second heat treatment means 8, the two compartments 15 and 16 being distinct from each other.
  • the first and second compartments 15, 16 extend parallel in the vertical direction V.
  • the first compartment 15 comprises a first inlet 17 arranged in the first distribution plate 9 and a first outlet 18 arranged in the first fluid recovery plate 10.
  • the first distribution plate 9 comprises a raised edge 19 participating in delimiting a fluid circulation pipe with a closing plate assembled on the distribution plate.
  • the at least one first and second heat treatment means 7 and 8 operate alternately, one at a time, depending on the need for temperature regulation of the electrical and/or electronic elements 200.
  • the first and second compartments 15, 16 are crossed by respectively a first fluid and a second fluid, the first fluid being distributed by the first distribution plate 9 and the second fluid being distributed by a second distribution plate 20.
  • the first and second fluid can be distinct fluids having a different composition or the same fluid but circulating at a different temperature within the device 100.
  • the temperature regulation device 100 comprises a second fluid recovery plate 21 arranged to recover the fluid once it has passed through the second heat treatment means 8.
  • the second compartment 16 comprises a second inlet 22 arranged in the second distribution plate 20 and a second outlet 23 arranged in the second fluid recovery plate 21.
  • the second distribution plate 20 comprises a plurality of second receiving cavities 13 arranged to receive for each of them one of the electrical and/or electronic elements 200.
  • the second receiving cavities 13 are formed in the vertical direction V.
  • Each of the second receiving cavities 13 is arranged coaxially with one of the first receiving cavities 11 of the first distribution plate 9.
  • the second fluid recovery plate 21 comprises a plurality of second support cavities 14 arranged to receive for each of them one of the electrical and/or electronic elements 200.
  • the second support cavities 14 are formed in the vertical direction V.
  • Each of the second support cavities 14 is arranged coaxially with one of the first support cavities 12 of the first recovery plate 10.
  • the second distribution plate 20 and the second fluid recovery plate 21 are arranged between the first distribution plate 9 and the first fluid recovery plate 10. It is thus understood that the first compartment 15 extends partially and in a sealed manner. fluidly in the second distribution plate 20 and in the second recovery plate 21.
  • the first and second distribution plates 9, 20 each comprise a fluid inlet pipe 24, 25 arranged to overlap a fluid inlet 26, 27 for each of the distribution plates 9, 20.
  • the first and second recovery plates 10, 21 each comprise a fluid outlet pipe 28, 29 arranged to cover a fluid outlet 30, 31 for each of the distribution plates 10, 21.
  • the fluid inlet pipes 24, 25 and outlet pipes 28, 29 extend in the vertical direction V.
  • the fluidic inlet pipes 24, 25 and outlet pipes 28, 29 are offset relative to the electrical and/or electronic elements 200.
  • the fluid inlet pipes 24, 25 and outlet pipes 28, 29 extend in a direction orthogonal to the vertical direction V.
  • the second heat treatment means 8 comprises at least one heating filament disposed partly in the second compartment 16 and connected to an electrical power source by an electrical cable 32.
  • the electrical cable 32 is electrically insulated by an insulating body.
  • This insulating body has the role of mechanically maintaining and positioning the electrical cable in the temperature regulation device 100.
  • the insulating body comprises a closing section 33 which closes the second compartment 16 in order to guarantee the sealing of the at least one heating filament placed in the second compartment 16.
  • the two compartments 15, 16 can be arranged so as to have the same volume, with equivalent cooling or heating capacities of the electrical and/or electronic element 200, or so as to have a different volume.
  • the first compartment 15 may have a larger volume in the situation where the envisaged use of the electrical and/or electronic element 200 requires more cooling properties. important than the heating properties, and it can have a volume less important than that of the second compartment 16, in the situation where the envisaged use of the electrical and/or electronic element 200 requires heating properties greater than the properties cooling.
  • the first heat treatment means 7 and the second heat treatment means 8 are arranged in the space 6 of the structure 3 so as to form an alternation between the first heat treatment means 7 and the second heat treatment means 8. More particularly, an alternation is established within the structure 3 between means capable of heating the electrical and/or electronic element 200 and means capable of cooling the electrical and/or electronic element 200.
  • a distribution in an alternating manner being understood that it should be understood that the alternation takes place all around the structure 3 around the electrical and/or electronic element 200, makes it possible to homogenize the heating or cooling of the electrical element and/or electronic 200 and thus improve the regulation of the temperature thereof.
  • the space 6 of the structure 3 is filled by a thermally conductive material, the first heat treatment means 7 and the second heat treatment means 8 being embedded in the thermally conductive material.
  • the thermally conductive material can for example be silicone or any other material making it possible to facilitate thermal transfer from one or the other of the heat treatment means to the electrical and/or electronic element 200.
  • the heat treatment means can initially be integrated within the space 6 of the structure, then said space 6 can be filled with the thermally conductive material. It is also possible to first embed the two heat treatment means in the thermally conductive material, then to arrange the assembly within space 6 of the structure.
  • the internal wall 4 and the external wall 5 have different thermal properties, the internal wall 4 having a greater thermal conductivity than that of the external wall 5. This difference in thermal property allows the heat and the cold generated by the heat treatment means to be transmitted to the electrical and/or electronic element 200 rather than escaping towards the outside of the treatment structure 3.
  • the fluids can be coolant, for example brine, or refrigerant, for example 1234YF or 134A.
  • the fluid is intended to present a liquid phase during its operation.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de régulation de température d'une pluralité d'éléments électriques et/ou électroniques dégageant de la chaleur en fonctionnement, comprenant une pluralité de structures, définies chacune par une paroi interne définissant un logement destiné à recevoir au moins partiellement un élément électrique et/ou électronique et une paroi externe séparées de la paroi interne par un espace, caractérisé en ce que chaque structure comprend au moins un premier moyen de traitement thermique destiné à être en contact avec l'élément pouvant être agencé dans le logement et au moins un deuxième moyen de traitement thermique, distinct du premier, destiné à être en contact avec l'élément, le premier et deuxième moyen de traitement thermique étant agencés au sein de l'espace de la structure et une première plaque de distribution raccordée à la pluralité de structures et adaptée à faire circuler un fluide dans le premier moyen de traitement thermique.

Description

Dispositif de régulation de température d'une pluralité d'éléments électriques et/ou électroniques
Domaine technique
La présente invention se rapporte au domaine des systèmes électroniques et porte plus particulièrement sur des moyens de traitement thermique associés à plusieurs composants électriques et/ ou électroniques formant partie de ces systèmes électroniques.
Technique antérieure
Un système électronique susceptible d’être concerné par la présente invention peut aussi bien consister en un serveur informatique qu’en une batterie électrique, notamment une batterie de véhicule automobile.
Afin d’assurer le fonctionnement d’un système électronique, par exemple une batterie électrique dont la fonction est notamment de fournir la puissance électrique nécessaire pour mettre en œuvre une propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, un dispositif de stockage électrique formant un composant électrique et/ ou électronique du système électronique est configuré pour pouvoir emmagasiner de l’énergie électrique, par exemple lors du rechargement du système électronique lorsque celui-ci est éteint et branché, et fournir de l’énergie électrique lors du fonctionnement du système électronique.
De tels dispositifs de stockage électrique sont susceptibles de dégager la chaleur lors de leur fonctionnement. Ainsi, il est connu d’utiliser des moyens de régulation thermique aptes à refroidir le dispositif de stockage électrique lorsque celui-ci atteint une température trop élevée. Il est plus particulièrement connu de prévoir des moyens de régulation thermiques qui entourent le dispositif de stockage électrique, ou qui sont plaqués contre ce dispositif de stockage électrique. En d’autres termes, les moyens de régulation thermique sont disposés au voisinage du dispositif de stockage électrique, le plus proche possible de ce dernier, afin de s’assurer que des calories dégagées par le dispositif de stockage électrique peuvent être captées par les moyens de régulation thermique. Des jeux de fabrication et de montage des moyens de régulation thermique peuvent impliquer la présence d’air entre ces derniers et le dispositif de stockage électrique de sorte que les performances d’échange thermique sont diminuées.
L’invention vise ainsi à proposer une solution permettant de répondre à ce problème technique. Par ailleurs, l’invention vise également à tenir compte d’un besoin identifié selon lequel, afin d’assurer un fonctionnement optimal du système électronique, ce dernier doit présenter une température supérieure à un seuil de température minimal, notamment au démarrage du système électronique.
L’invention vise aussi à assurer un traitement thermique homogène pour des dispositifs comportant une pluralité d’éléments électriques et/ ou électroniques, afin que les éléments électriques et/ ou électroniques constitutifs du dispositif présentent un faible écart de température entre eux.
Exposé de l’invention
La présente invention s’inscrit dans ce triple contexte en proposant un dispositif de régulation de température d’une pluralité d’éléments électriques et/ ou électroniques susceptibles de dégager de la chaleur en fonctionnement, le dispositif comprenant :
• une pluralité de structures, chacune des structures étant définie par une paroi interne définissant un logement configuré pour recevoir au moins partiellement un élément électrique et/ou électronique et une paroi externe séparées de la paroi interne par un espace, caractérisé en ce que chaque structure comprend o au moins un premier moyen de traitement thermique configuré pour être en contact avec l’élément électrique et/ou électronique destiné à être agencé dans le logement o et au moins un deuxième moyen de traitement thermique, distinct de l’au moins un premier moyen de traitement thermique, configuré pour être en contact avec l’élément électrique et/ ou électronique destiné à être agencé dans le logement, o l’au moins un premier moyen de traitement thermique et l’au moins un deuxième moyen de traitement thermique étant agencés au sein de l’espace de la structure et
• une première plaque de distribution raccordée à la pluralité de structures et adaptée à faire circuler un fluide dans l’au moins un premier moyen de traitement thermique.
Le premier moyen de traitement thermique et le deuxième moyen de traitement thermique peuvent ainsi réguler la température de l’élément électrique et/ou électronique.
La paroi interne et la paroi externe de la structure, qui permet de protéger et le cas échéant d’isoler électriquement l’élément électrique et/ ou électronique, sont suffisamment espacées l’une par rapport à l’autre afin que le premier moyen de traitement thermique et le deuxième moyen de traitement thermique puissent y être au moins partiellement mis en place. L’un et l’autre des moyens de traitement thermique permettent de participer à l’augmentation ou à la diminution de la température de l’élément électrique et/ ou électronique en fonction du moyen de traitement thermique activé. L’élément électrique et/ou électronique est donc maintenu à une température adéquate à son bon fonctionnement.
Plus particulièrement, dans le cas où le système électronique est une batterie électrique, par exemple de véhicule automobile, la présente invention propose un élément électrique et/ou électronique sous forme de dispositif de stockage électrique pour un système électronique sous forme de batterie, le dispositif de stockage électrique comprenant au moins un cœur de stockage électrique configuré pour fournir de l’énergie électrique à la batterie, et une structure logeant le cœur de stockage électrique, la structure étant définie par une paroi interne et une paroi externe séparées entre elles par un espace, caractérisé en ce que le système de stockage électrique comprend au moins un premier moyen de traitement thermique et au moins un deuxième moyen de traitement thermique agencés au sein de l’espace de la structure et aptes à réguler la température du cœur de stockage électrique. Le premier moyen de traitement thermique et le deuxième moyen de traitement thermique peuvent ainsi réguler la température du cœur de stockage électrique afin que cette dernière soit comprise dans une fourchette de températures permettant d’assurer le fonctionnement optimal du dispositif de stockage électrique, ce qui entraîne, notamment dans un cas d’application à une batterie de véhicule électrique ou hybride, une amélioration de la puissance de fonctionnement, de la capacité de recharge et de l’autonomie de batterie.
Le cœur de stockage électrique permet d’accumuler l’énergie reçue, par exemple lors d’un chargement électrique de l’élément électrique ou électronique. Le cœur de stockage électrique peut ainsi par exemple correspondre à une cellule de batterie électrique rechargeable. Par la suite, lorsque l’élément électrique ou électronique est en fonctionnement, le cœur de stockage électrique transmet l’énergie électrique accumulée au moteur électrique afin de participer au fonctionnement de l’élément électrique ou électronique.
La structure accueillant au moins partiellement le dispositif de stockage électrique dans le logement défini par la paroi interne permet notamment de protéger le cœur de stockage électrique et d’isoler électriquement celui-ci. La structure peut être de forme diverse, dès lors que la forme de la structure épouse au moins partiellement le cœur de stockage électrique. La paroi interne est orientée vers le cœur de stockage électrique tandis que la paroi externe est orientée vers un environnement extérieur au dispositif de stockage électrique.
La première plaque de distribution permet d’assurer une distribution d’un fluide à tous les au moins un premier moyen de traitement thermique pour permettre une température homogène entre les au moins un premier moyen de traitement thermique.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’au moins un premier moyen de traitement thermique est destiné à refroidir l’élément électrique et/ou électronique destiné à être agencé dans le logement. Selon l’un des aspects de l’invention, l’au moins un deuxième moyen de traitement thermique est destiné à réchauffer l’élément électrique et/ou électronique destiné à être agencé dans le logement.
Selon l’un des aspects de l’invention, le dispositif de régulation de température comprend un seul premier moyen de traitement thermique.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’espace défini par la distance entre la paroi externe et la paroi interne forme directement un conduit formant le premier moyen de traitement thermique.
Selon l’un des aspects de l’invention et de façon alternative, le dispositif de régulation de température comprend une pluralité de premiers moyens de traitement thermique.
Selon l’un des aspects de l’invention, la première plaque de distribution est raccordée à la pluralité de structures de manière à faire entrer et sortir un même fluide dans l’au moins un premier moyen de traitement thermique. On comprend d’après une telle caractéristique que l’au moins un premier moyen de traitement thermique comprend par exemple des canaux en forme de U, de façon à faire circuler en au moins deux passes le fluide dans l’au moins un premier moyen de traitement thermique.
Selon l’un des aspects de l’invention, le dispositif de régulation de température comprend une première plaque de récupération de fluide raccordée à l’au moins une structure et agencée pour récupérer le fluide une fois passé dans le premier moyen de traitement thermique. La plaque de récupération permet d’évacuer le fluide ayant déjà circulé dans l’au moins un premier moyen de traitement thermique. L’évacuation peut être directe après une circulation du fluide dans l’au moins un premier moyen de traitement thermique selon une seule passe ou bien après une circulation de plusieurs passes au sein de l’au moins un premier moyen de traitement thermique.
Selon l’un des aspects de l’invention, la première plaque de distribution comprend une pluralité de premières cavités de réception agencée pour que chaque cavité reçoive un des éléments électriques et/ou électroniques. Selon l’un des aspects de l’invention, les premières cavités de réception sont formées selon une direction verticale V.
Selon l’un des aspects de l’invention, les premières cavités de réception sont agencées pour recevoir une partie supérieure des éléments électriques et/ ou électroniques.
Selon l’un des aspects de l’invention, les premières cavités de réception sont débouchantes et laissent dépasser la partie supérieure de l’élément électrique et/ou électronique destiné à être reçue dans chaque première cavité. Ceci a pour avantage de limiter la hauteur du dispositif de régulation de température qui aurait été plus grande si la plaque de distribution avait été disposée au-dessus ou en dessous de l’élément électrique et/ ou électronique.
Selon l’un des aspects de l’invention et de façon alternative, les cavités de réception sont borgnes.
Selon l’un des aspects de l’invention, la première plaque de récupération de fluide comprend une pluralité de premières cavités de support agencées pour recevoir pour chacune d’elles un des éléments électriques et/ou électroniques.
Selon l’un des aspects de l’invention, les premières cavités de support sont formées selon la direction verticale V.
Selon l’un des aspects de l’invention, les premières cavités de support sont agencées pour recevoir une partie inférieure de l’élément électrique et/ou électronique destiné à être agencé dans chaque première cavité de support.
Selon l’un des aspects de l’invention, les premières cavités de support sont débouchantes et laissent dépasser la partie inférieure de l’élément électrique et/ou électronique destiné à être agencé dans chaque première cavité de support. Ceci a pour avantage de limiter la hauteur du dispositif de régulation de température qui aurait été plus grande si la plaque de récupération avait été disposée au-dessus ou en dessous de l’élément électrique et/ ou électronique.
Selon l’un des aspects de l’invention et de façon alternative, les premières cavités de support sont borgnes. Selon l’un des aspects de l’invention, la structure comprend un premier compartiment et un deuxième compartiment participant respectivement à former le premier moyen de traitement thermique et le deuxième moyen de traitement thermique, les deux compartiments étant distincts l’un de l’autre.
Selon l’un des aspects de l’invention, le premier et deuxième compartiments s’étendent parallèlement suivant la direction verticale V.
Selon l’un des aspects de l’invention, le premier compartiment comprend une première entrée agencée dans la première plaque de distribution et une première sortie agencée dans la première plaque de récupération de fluide.
Selon l’un des aspects de l’invention, la première plaque de distribution comprend un bord relevé participant à délimiter une conduite de circulation du fluide avec une plaque de fermeture assemblée sur la plaque de distribution.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’au moins un premier et deuxième moyens de traitement thermique fonctionnent alternativement, un à la fois, en fonction du besoin de régulation en température des éléments électriques et/ou électroniques.
Selon l’un des aspects de l’invention, le premier et deuxième compartiments sont traversés par respectivement un premier fluide et un deuxième fluide, le premier fluide étant distribué par la première plaque de distribution et le deuxième fluide étant distribué par une deuxième plaque de distribution. Le premier et deuxième fluide peuvent être des fluides distincts ayant une composition différente ou bien un même fluide mais circulant à une température différente au sein du dispositif.
Selon l’un des aspects de l’invention, le dispositif de régulation de température comprend une deuxième plaque de récupération de fluide agencée pour récupérer le fluide une fois passé dans le deuxième moyen de traitement thermique.
Selon l’un des aspects de l’invention, le deuxième compartiment comprend une deuxième entrée agencée dans la deuxième plaque de distribution et une deuxième sortie agencée dans la deuxième plaque de récupération de fluide. Selon l’un des aspects de l’invention, la deuxième plaque de distribution comprend une pluralité de deuxièmes cavités de réception agencées pour recevoir pour chacune d’elles un des éléments électriques et/ ou électroniques.
Selon l’un des aspects de l’invention, les deuxièmes cavités de réception sont formées selon la direction verticale V.
Selon l’un des aspects de l’invention, chacune des deuxièmes cavités de réception est disposée coaxialement à une des premières cavités de réception de la première plaque de distribution.
Selon l’un des aspects de l’invention, la deuxième plaque de récupération de fluide comprend une pluralité de deuxièmes cavités de support agencées pour recevoir pour chacune d’elles un des éléments électriques et/ou électroniques.
Selon l’un des aspects de l’invention, les deuxièmes cavités de support sont formées selon la direction verticale V.
Selon l’un des aspects de l’invention, chacune des deuxièmes cavités de support est disposée coaxialement à une des premières cavités de support de la première plaque de récupération.
Selon l’un des aspects de l’invention, la deuxième plaque de distribution et la deuxième plaque de récupération de fluide sont agencées entre la première plaque de distribution et la première plaque de récupération de fluide. On comprend ainsi que le premier compartiment s’étend partiellement et de façon étanche fluidiquement dans la deuxième plaque de distribution et de la deuxième plaque de récupération de fluide.
Selon l’un des aspects de l’invention, la première et deuxième plaques de distribution comprennent chacune une conduite d’entrée fluidique disposées en recouvrement d’une entrée fluidique pour chacune des plaques de distribution.
Selon l’un des aspects de l’invention, la première et deuxième plaques de récupération comprennent chacune une conduite de sortie fluidique disposées en recouvrement d’une sortie fluidique pour chacune des plaques de distribution. Selon l’un des aspects de l’invention, les conduites d’entrée et de sortie fluidiques s’étendent dans la direction verticale V.
Selon l’un des aspects de l’invention, les conduites d’entrée et de sortie fluidiques sont déportées par rapport aux éléments électriques et/ou électroniques.
Selon l’un des aspects de l’invention et de façon alternative, les conduites d’entrée et de sortie fluidiques s’étendent dans une direction orthogonale à la direction verticale V.
Selon l’un des aspects de l’invention, le deuxième moyen de traitement thermique comprend au moins un filament chauffant disposé en partie dans le deuxième compartiment et raccordé à une source d’alimentation électrique par un câble électrique. Le dispositif de régulation de température ayant une pluralité de structures comprenant pour chacune d’elles un deuxième moyen de traitement thermique, on comprendra ainsi qu’il y a au moins autant de filaments chauffants que de deuxième moyen de traitement thermique et que le dispositif comprend ainsi autant de câbles électrique que de filaments chauffants.
Selon l’un des aspects de l’invention, le câble électrique est isolé électriquement par un corps isolant. Ce corps isolant a pour rôle le maintien mécanique et le positionnement du câble électrique dans le dispositif de régulation de température.
Selon l’un des aspects de l’invention, le corps isolant comprend une section obturatrice qui obture le deuxième compartiment afin de garantir l’étanchéité de l’au moins un filament chauffant disposé dans le deuxième compartiment.
Selon l’un des aspects de l’invention, les deux compartiments peuvent être agencés de manière à présenter le même volume, avec des capacités équivalentes de refroidissement ou de chauffage de l’élément électrique et/ ou électronique, ou bien de manière à présenter un volume différent. Dans ce dernier cas, le premier compartiment peut présenter un volume plus important dans la situation où l’utilisation envisagée de l’élément électrique et/ ou électronique nécessite des propriétés de refroidissement plus importantes que les propriétés de chauffe, et il peut présenter un volume moins important que celui du deuxième compartiment, dans la situation où l’utilisation envisagée de l’élément électrique et/ou électronique nécessite des propriétés de chauffe plus importantes que les propriétés de refroidissement.
Selon l’un des aspects de l’invention, le premier moyen de traitement thermique et le deuxième moyen de traitement thermique sont agencés dans l’espace de la structure de manière à former une alternance entre le premier moyen de traitement thermique et le deuxième moyen de traitement thermique. Plus particulièrement, on établit une alternance au sein de la structure entre des moyens aptes à chauffer l’élément électrique et/ ou électronique et des moyens aptes à refroidir l’élément électrique et/ou électronique. Une répartition de manière alternée, étant entendu qu’il convient de comprendre que l’alternance a lieu sur tout le pourtour de la structure autour de l’élément électrique et/ ou électronique, permet d’homogénéiser le chauffage ou le refroidissement de l’élément électrique et/ou électronique et ainsi d’améliorer la régulation de la température de celui-ci.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’espace de la structure est comblé par une matière thermiquement conductrice, le premier moyen de traitement thermique et le deuxième moyen de traitement thermique étant noyés dans la matière thermiquement conductrice. La matière thermiquement conductrice peut par exemple être du silicone ou une quelconque autre matière permettant de faciliter le transfert thermique de l’un ou l’autre des moyens de traitement thermique vers l’élément électrique et/ou électronique.
Selon l’un des aspects de l’invention, les moyens de traitement thermique peuvent dans un premier temps être intégrés au sein de l’espace de la structure, puis ledit espace peut être comblé par la matière thermiquement conductrice. Il est également possible de noyer dans un premier temps les deux moyens de traitement thermique dans la matière thermiquement conductrice, puis de disposer l’ensemble au sein de l’espace de la structure.
Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi interne et la paroi externe ont des propriétés thermiques différentes, la paroi interne présentant une conductivité thermique plus importante que celle de la paroi externe. Cette différence de propriété thermique permet à la chaleur et au froid générés par les moyens de traitement thermique d’être transmis à l’élément électrique et/ ou électronique plutôt que de s’échapper vers l’extérieur de la structure de traitement.
Selon l’un des aspects de l’invention, les fluides peuvent être du liquide de refroidissement, par exemple de l’eau glycolée, ou du fluide réfrigérant, par exemple du 1234YF ou 134A. Avantageusement le fluide est destiné à présenter une phase liquide au cours de son fonctionnement.
Brève description des dessins
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :
[Fig 1] est une vue schématique d’ensemble du dispositif de régulation de température selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
[Fig 2] est une vue schématique agrandie de la figure 1 sans la première plaque de distribution et sans la première plaque de récupération ;
[Fig 3] est une vue schématique d’ensemble du dispositif de régulation de température selon un second mode de réalisation de l'invention ;
[Fig 4] est une vue schématique des éléments électriques et/ou électroniques avec les premiers et deuxièmes moyen de traitement thermique selon le premier et second mode de réalisation ;
[Fig 5] est une vue schématique d’une structure et d’un élément électrique et/ ou électronique.
Il faut tout d’abord noter que si les figures exposent l’invention de manière détaillée pour sa mise en œuvre, ces figures peuvent bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant. Il est également à noter que ces figures n’exposent que quelques exemples de réalisation de l’invention.
Description détaillée La figure i illustre un dispositif de régulation de température 100 d’une pluralité d’éléments électriques et/ou électroniques 200 susceptibles de dégager de la chaleur en fonctionnement, le dispositif 100 comprenant :
• une pluralité de structures 3, chacune des structures 3 étant définie comme il est particulièrement visible en figure 5 par une paroi interne 4 définissant un logement 41 configuré pour recevoir au moins partiellement un élément électrique et/ou électronique 200 et une paroi externe 5 séparées de la paroi interne 4 par un espace 6, caractérisé en ce que chaque structure 3 comprend o au moins un premier moyen de traitement thermique 7 configuré pour être en contact avec l’élément électrique et/ou électronique 200 destiné à être agencé dans le logement 41 o et au moins un deuxième moyen de traitement thermique 8, distinct de l’au moins un premier moyen de traitement thermique 7, configuré pour être en contact avec l’élément électrique et/ ou électronique 200 destiné à être agencé dans le logement 41, o l’au moins un premier moyen de traitement thermique 7 et l’au moins un deuxième moyen de traitement thermique 8 étant agencés au sein de l’espace 6 de la structure 3 et
• une première plaque de distribution 9 raccordée à la pluralité de structures 3 et adaptée à faire circuler un fluide dans l’au moins un premier moyen de traitement thermique 7.
Le premier moyen de traitement thermique 7 et le deuxième moyen de traitement thermique 8 peuvent ainsi réguler la température de l’élément électrique et/ ou électronique 200.
La paroi interne 4 et la paroi externe 5 de la structure, qui permet de protéger et le cas échéant d’isoler électriquement l’élément électrique et/ou électronique 200, sont suffisamment espacées l’une par rapport à l’autre afin que le premier moyen de traitement thermique 7 et le deuxième moyen de traitement thermique 8 puissent y être au moins partiellement mis en place. L’un et l’autre des moyens de traitement thermique 7 et 8 permettent de participer à l’augmentation ou à la diminution de la température de l’élément électrique et/ou électronique 200 en fonction du moyen de traitement thermique 7 ou 8 activé. L’élément électrique et/ou électronique 200 est donc maintenu à une température adéquate à son bon fonctionnement.
Plus particulièrement, dans le cas où le système électronique est une batterie électrique, par exemple de véhicule automobile, la présente invention propose un élément électrique et/ou électronique 200 sous forme de dispositif de stockage électrique pour un système électronique sous forme de batterie, le dispositif de stockage électrique comprenant au moins un cœur de stockage électrique configuré pour fournir de l’énergie électrique à la batterie, et une structure 3 logeant le cœur de stockage électrique, la structure 3 étant définie par une paroi interne 4 et une paroi externe 5 séparées entre elles par un espace 6, caractérisé en ce que le système de stockage électrique comprend au moins un premier moyen de traitement thermique 7 et au moins un deuxième moyen de traitement thermique 8 agencés au sein de l’espace 6 de la structure 3 et aptes à réguler la température du cœur de stockage électrique.
Le premier moyen de traitement thermique 7 et le deuxième moyen de traitement thermique 8 peuvent ainsi réguler la température du cœur de stockage électrique afin que cette dernière soit comprise dans une fourchette de températures permettant d’assurer le fonctionnement optimal du dispositif de stockage électrique, ce qui entraîne, notamment dans un cas d’application à une batterie de véhicule électrique ou hybride, une amélioration de la puissance de fonctionnement, de la capacité de recharge et de l’autonomie de batterie.
Le cœur de stockage électrique permet d’accumuler l’énergie reçue, par exemple lors d’un chargement électrique de l’élément électrique ou électronique 200. Le cœur de stockage électrique peut ainsi par exemple correspondre à une cellule de batterie électrique rechargeable. Par la suite, lorsque l’élément électrique ou électronique 200 est en fonctionnement, le cœur de stockage électrique transmet l’énergie électrique accumulée au moteur électrique afin de participer au fonctionnement de l’élément électrique ou électronique 200.
Comme illustré à la figure 5, la structure 3 accueillant au moins partiellement le dispositif de stockage électrique dans le logement 41 défini par la paroi interne 4 permet notamment de protéger le cœur de stockage électrique et d’isoler électriquement celui-ci. La structure 3 peut être de forme diverse, dès lors que la forme de la structure 3 épouse au moins partiellement le cœur de stockage électrique. La paroi interne 4 est orientée vers le cœur de stockage électrique tandis que la paroi externe 5 est orientée vers un environnement extérieur au dispositif de stockage électrique.
L’au moins un premier moyen de traitement thermique 7 est destiné à refroidir l’élément électrique et/ou électronique 200 destiné à être agencé dans le logement 41.
L’au moins un deuxième moyen de traitement thermique 8 est destiné à réchauffer l’éléments électriques et/ou électroniques 200 destiné à être agencé dans le logement 41.
Le dispositif de régulation de température 100 peut comprendre un seul premier moyen de traitement thermique 7 par structure 3 ou bien de façon alternative une pluralité de premiers moyens de traitement thermique 7.
Dans le cas où le dispositif 100 ne comprend qu’un seul premier moyen de traitement thermique 7, l’espace 6 défini par la distance entre la paroi externe 5 et la paroi interne 4 peut former directement un conduit formant le premier moyen de traitement thermique 7.
Selon un mode de réalisation de l’invention non représenté dans les figures, la première plaque de distribution 9 est raccordée à la pluralité de structures 3 de manière à faire entrer et sortir un même fluide dans l’au moins un premier moyen de traitement thermique 7. On comprend d’après une telle caractéristique que l’au moins un premier moyen de traitement thermique 7 comprend par exemple des canaux en forme de U, de façon à faire circuler en au moins deux passes le fluide dans l’au moins un premier moyen de traitement thermique 7.
Préférentiellement et tel qu’illustré aux figures 1 à 3, le dispositif de régulation de température 100 comprend une première plaque de récupération de fluide 10 raccordée à l’au moins une structure 3 et agencée pour récupérer le fluide une fois passé dans le premier moyen de traitement thermique 7. La plaque de récupération 10 permet d’évacuer le fluide ayant déjà circulé dans l’au moins un premier moyen de traitement thermique 7. L’évacuation peut être directe après une circulation du fluide dans l’au moins un premier moyen de traitement thermique 7 selon une seule passe ou bien après une circulation de plusieurs passes au sein de l’au moins un premier moyen de traitement thermique 7.
La première plaque de distribution 9 comprend une pluralité de premières cavités de réception 11 agencée pour que chaque cavité 11 reçoive un des éléments électriques et/ou électroniques 200.
Les premières cavités de réception 11 sont formées selon une direction verticale V.
Les premières cavités de réception 11 sont agencées pour recevoir une partie supérieure des éléments électriques et/ou électroniques 200.
Les premières cavités de réception 11 sont débouchantes et laissent dépasser la partie supérieure de l’élément électrique et/ou électronique 200 destiné à être reçue dans chaque première cavité 11. Ceci a pour avantage de limiter la hauteur du dispositif de régulation de température 100 qui aurait été plus grande si la plaque de distribution 9 avait été disposée au-dessus ou en dessous de l’élément électrique et/ou électronique 200.
De façon alternative et non représenté par les figures, les cavités de réception 11 sont borgnes.
La première plaque de récupération de fluide 10 comprend une pluralité de premières cavités de support 12 agencées pour recevoir pour chacune d’elles un des éléments électriques et/ou électroniques 200.
Les premières cavités de support 12 sont formées selon la direction verticale V.
Les premières cavités de support 12 sont agencées pour recevoir une partie inférieure de l’élément électrique et/ou électronique 200 destiné à être agencé dans chaque première cavité de support 12.
Les premières cavités de support 12 sont débouchantes et laissent dépasser la partie inférieure de l’élément électrique et/ou électronique 200 destiné à être agencé dans chaque première cavité de support 12. Ceci a pour avantage de limiter la hauteur du dispositif de régulation de température 100 qui aurait été plus grande si la plaque de récupération 10 avait été disposée au-dessus ou en dessous de l’élément électrique et/ou électronique 200.
De façon alternative, les premières cavités de support 12 sont borgnes.
La structure 3 comprend un premier compartiment 15 et un deuxième compartiment 16 participants respectivement à former le premier moyen de traitement thermique 7 et le deuxième moyen de traitement thermique 8, les deux compartiments 15 et 16 étant distincts l’un de l’autre.
Le premier et deuxième compartiments 15, 16 s’étendent parallèlement suivant la direction verticale V.
Le premier compartiment 15 comprend une première entrée 17 agencée dans la première plaque de distribution 9 et une première sortie 18 agencée dans la première plaque de récupération de fluide 10.
La première plaque de distribution 9 comprend un bord relevé 19 participant à délimiter une conduite de circulation du fluide avec une plaque de fermeture assemblée sur la plaque de distribution.
L’au moins un premier et deuxième moyens de traitement thermique 7 et 8 fonctionnent alternativement, un à la fois, en fonction du besoin de régulation en température des éléments électriques et/ou électroniques 200.
Selon un premier mode de réalisation illustré aux figures 1, 2 et 4, le premier et deuxième compartiments 15, 16 sont traversés par respectivement un premier fluide et un deuxième fluide, le premier fluide étant distribué par la première plaque de distribution 9 et le deuxième fluide étant distribué par une deuxième plaque de distribution 20. Le premier et deuxième fluide peuvent être des fluides distincts ayant une composition différente ou bien un même fluide mais circulant à une température différente au sein du dispositif 100. Le dispositif de régulation de température 100 comprend une deuxième plaque de récupération 21 de fluide agencée pour récupérer le fluide une fois passé dans le deuxième moyen de traitement thermique 8.
Comme il est visible à la figure 4, le deuxième compartiment 16 comprend une deuxième entrée 22 agencée dans la deuxième plaque de distribution 20 et une deuxième sortie 23 agencée dans la deuxième plaque de récupération 21 de fluide.
La deuxième plaque de distribution 20 comprend une pluralité de deuxièmes cavités de réception 13 agencées pour recevoir pour chacune d’elles un des éléments électriques et/ou électroniques 200.
Les deuxièmes cavités de réception 13 sont formées selon la direction verticale V.
Chacune des deuxièmes cavités de réception 13 est disposée coaxialement à une des premières cavités de réception 11 de la première plaque de distribution 9.
La deuxième plaque de récupération 21 de fluide comprend une pluralité de deuxièmes cavités de support 14 agencées pour recevoir pour chacune d’elles un des éléments électriques et/ou électroniques 200.
Les deuxièmes cavités de support 14 sont formées selon la direction verticale V.
Chacune des deuxièmes cavités de support 14 est disposée coaxialement à une des premières cavités de support 12 de la première plaque de récupération 10.
La deuxième plaque de distribution 20 et la deuxième plaque de récupération 21 de fluide sont agencées entre la première plaque de distribution 9 et la première plaque de récupération de fluide 10. On comprend ainsi que le premier compartiment 15 s’étend partiellement et de façon étanche fluidiquement dans la deuxième plaque de distribution 20 et dans la deuxième plaque de récupération 21.
La première et deuxième plaques de distribution 9, 20 comprennent chacune une conduite d’entrée fluidique 24, 25 disposées en recouvrement d’une entrée fluidique 26, 27 pour chacune des plaques de distribution 9, 20. La première et deuxième plaques de récupération 10, 21 comprennent chacune une conduite de sortie fluidique 28, 29 disposées en recouvrement d’une sortie fluidique 30, 31 pour chacune des plaques de distribution 10, 21.
Les conduites d’entrée 24, 25 et de sortie fluidiques 28, 29 s’étendent dans la direction verticale V.
Les conduites d’entrée 24, 25 et de sortie fluidiques 28, 29 sont déportées par rapport aux éléments électriques et/ou électroniques 200.
De façon alternative, les conduites d’entrée 24, 25 et de sortie fluidiques 28, 29 s’étendent dans une direction orthogonale à la direction verticale V.
Selon un deuxième mode de réalisation illustré aux figures 3 et 4, le deuxième moyen de traitement thermique 8 comprend au moins un filament chauffant disposé en partie dans le deuxième compartiment 16 et raccordé à une source d’alimentation électrique par un câble électrique 32.
Le câble électrique 32 est isolé électriquement par un corps isolant. Ce corps isolant a pour rôle le maintien mécanique et le positionnement du câble électrique dans le dispositif de régulation de température 100.
Le corps isolant comprend une section obturatrice 33 qui obture le deuxième compartiment 16 afin de garantir l’étanchéité de l’au moins un filament chauffant disposé dans le deuxième compartiment 16.
La description suivante décrit plus en détails les caractéristiques de la structure 3 du dispositif de régulation de température 100. Les caractéristiques suivantes sont valables aussi bien pour le premier mode de réalisation que le deuxième mode de réalisation de l’invention tels que décrit précédemment.
Les deux compartiments 15, 16 peuvent être agencés de manière à présenter le même volume, avec des capacités équivalentes de refroidissement ou de chauffage de l’élément électrique et/ou électronique 200, ou bien de manière à présenter un volume différent. Dans ce dernier cas, le premier compartiment 15 peut présenter un volume plus important dans la situation où l’utilisation envisagée de l’élément électrique et/ou électronique 200 nécessite des propriétés de refroidissement plus importantes que les propriétés de chauffe, et il peut présenter un volume moins important que celui du deuxième compartiment 16, dans la situation où l’utilisation envisagée de l’élément électrique et/ou électronique 200 nécessite des propriétés de chauffe plus importantes que les propriétés de refroidissement.
Le premier moyen de traitement thermique 7 et le deuxième moyen de traitement thermique 8 sont agencés dans l’espace 6 de la structure 3 de manière à former une alternance entre le premier moyen de traitement thermique 7 et le deuxième moyen de traitement thermique 8. Plus particulièrement, on établit une alternance au sein de la structure 3 entre des moyens aptes à chauffer l’élément électrique et/ou électronique 200 et des moyens aptes à refroidir l’élément électrique et/ou électronique 200. Une répartition de manière alternée, étant entendu qu’il convient de comprendre que l’alternance a lieu sur tout le pourtour de la structure 3 autour de l’élément électrique et/ou électronique 200, permet d’homogénéiser le chauffage ou le refroidissement de l’élément électrique et/ou électronique 200 et ainsi d’améliorer la régulation de la température de celui-ci.
L’espace 6 de la structure 3 est comblé par une matière thermiquement conductrice, le premier moyen de traitement thermique 7 et le deuxième moyen de traitement thermique 8 étant noyés dans la matière thermiquement conductrice. La matière thermiquement conductrice peut par exemple être du silicone ou une quelconque autre matière permettant de faciliter le transfert thermique de l’un ou l’autre des moyens de traitement thermique vers l’élément électrique et/ou électronique 200.
Les moyens de traitement thermique peuvent dans un premier temps être intégrés au sein de l’espace 6 de la structure, puis ledit espace 6 peut être comblé par la matière thermiquement conductrice. Il est également possible de noyer dans un premier temps les deux moyens de traitement thermique dans la matière thermiquement conductrice, puis de disposer l’ensemble au sein de l’espace 6 de la structure.
La paroi interne 4 et la paroi externe 5 ont des propriétés thermiques différentes, la paroi interne 4 présentant une conductivité thermique plus importante que celle de la paroi externe 5. Cette différence de propriété thermique permet à la chaleur et au froid générés par les moyens de traitement thermique d’être transmis à l’élément électrique et/ou électronique 200 plutôt que de s’échapper vers l’extérieur de la structure 3 de traitement.
Les fluides peuvent être du liquide de refroidissement, par exemple de l’eau glycolée, ou du fluide réfrigérant, par exemple du 1234YF ou 134A.
Avantageusement le fluide est destiné à présenter une phase liquide au cours de son fonctionnement.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de régulation de température (100) d’une pluralité d’éléments électriques et/ou électroniques (200) susceptibles de dégager de la chaleur en fonctionnement, le dispositif (100) comprenant :
• une pluralité de structures (3), chacune des structures (3) étant définie par une paroi interne (4) définissant un logement (41) configuré pour recevoir au moins partiellement un élément électrique et/ou électronique (200) et une paroi externe (5) séparées de la paroi interne (4) par un espace (6), caractérisé en ce que chaque structure (3) comprend o au moins un premier moyen de traitement thermique (7) configuré pour être en contact avec l’élément électrique et/ ou électronique (200) destiné à être agencé dans le logement (41) o et au moins un deuxième moyen de traitement thermique (8), distinct de l’au moins un premier moyen de traitement thermique (7), configuré pour être en contact avec l’élément électrique et/ ou électronique (200) destiné à être agencé dans le logement (41), o l’au moins un premier moyen de traitement thermique (7) et l’au moins un deuxième moyen de traitement thermique (8) étant agencés au sein de l’espace (6) de la structure (3) et
• une première plaque de distribution (9) raccordée à la pluralité de structures (3) et adaptée à faire circuler un fluide dans l’au moins un premier moyen de traitement thermique (7).
2. Dispositif de régulation de température (100) selon la revendication précédente, dans lequel l’au moins un premier moyen de traitement thermique (7) est destiné à refroidir l’élément électrique et/ou électronique 200 destiné à être agencé dans le logement (41).
3. Dispositif de régulation de température (100) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’au moins un deuxième moyen de traitement thermique (8) est destiné à réchauffer l’élément électrique et/ou électronique 200 destiné à être agencé dans le logement (41).
4. Dispositif de régulation de température (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première plaque de distribution (9) est raccordée à la pluralité de structures (3) de manière à faire entrer et sortir un même fluide dans l’au moins un premier moyen de traitement thermique (7). Dispositif de régulation de température (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le dispositif de régulation de température (100) comprend une première plaque de récupération de fluide (10) raccordée à l’au moins une structure (3) et agencée pour récupérer le fluide une fois passé dans le premier moyen de traitement thermique (7). Dispositif de régulation de température (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première plaque de distribution (9) comprend une pluralité de premières cavités de réception (11) agencée pour que chaque cavité (11) reçoive un des éléments électriques et/ou électroniques (200). Dispositif de régulation de température (100) selon la revendication 5, dans lequel la première plaque de récupération de fluide (10) comprend une pluralité de premières cavités de support (12) agencées pour recevoir pour chacune d’elles un des éléments électriques et/ou électroniques (200). Dispositif de régulation de température (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la structure (3) comprend un premier compartiment (15) et un deuxième compartiment (16) participant respectivement à former le premier moyen de traitement thermique (7) et le deuxième moyen de traitement thermique (8), les deux compartiments (15, 16) étant distincts l’un de l’autre. Dispositif de régulation de température (100) selon la revendication 5 et 8, dans lequel le premier compartiment (15) comprend une première entrée (17) agencée dans la première plaque de distribution (9) et une première sortie (18) agencée dans la première plaque de récupération de fluide (10). Dispositif de régulation de température (100) selon la revendication 8 ou 9, dans lequel le premier et deuxième compartiments (15, 16) sont traversés par respectivement un premier fluide et un deuxième fluide, le premier fluide étant distribué par la première plaque de distribution (9) et le deuxième fluide étant distribué par une deuxième plaque de distribution il. Dispositif de régulation de température (100) selon la revendication 8 ou 9, dans lequel le deuxième moyen de traitement thermique (8) comprend au moins un filament chauffant disposé en partie dans le deuxième compartiment (16) et raccordés à une source d’alimentation électrique par un câble électrique (32).
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JPH1154157A (ja) * 1997-08-04 1999-02-26 Toyota Motor Corp 熱交換装置及びバッテリケース
CN110895110A (zh) * 2018-09-13 2020-03-20 威茨曼有限公司 电子模块、用于对其进行调温的调温装置和方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1154157A (ja) * 1997-08-04 1999-02-26 Toyota Motor Corp 熱交換装置及びバッテリケース
CN110895110A (zh) * 2018-09-13 2020-03-20 威茨曼有限公司 电子模块、用于对其进行调温的调温装置和方法

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