WO2025149237A1 - Dispositif de régulation thermique, notamment pour véhicule automobile - Google Patents

Dispositif de régulation thermique, notamment pour véhicule automobile

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WO2025149237A1
WO2025149237A1 PCT/EP2024/084534 EP2024084534W WO2025149237A1 WO 2025149237 A1 WO2025149237 A1 WO 2025149237A1 EP 2024084534 W EP2024084534 W EP 2024084534W WO 2025149237 A1 WO2025149237 A1 WO 2025149237A1
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WO
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collection
dielectric fluid
support
housing
orifice
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Application number
PCT/EP2024/084534
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Enzo MITIDIERI
Sergio DA-COSTA-PITO
Marc BARONNIER
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Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
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    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
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    • 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
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    • H05K7/20272—Accessories for moving fluid, for expanding fluid, for connecting fluid conduits, for distributing fluid, for removing gas or for preventing leakage, e.g. pumps, tanks or manifolds

Definitions

  • Thermal regulation device in particular for a motor vehicle
  • the present invention relates to a thermal regulation device, in particular in the automotive field.
  • a thermal regulation device in particular in the automotive field.
  • Such a device is generally intended to receive a plurality of electrical and/or electronic components likely to release heat during their operation.
  • the components that may be concerned by the present invention may be electrical energy storage elements, in particular battery elements, or power electronics, for example, but not limited to, semiconductors, such as diodes or transistors. They could also be computer server components.
  • the invention finds an advantageous application in the field of thermal regulation of a power electronics device or module, i.e. comprising power electronic components.
  • a power electronics device or module i.e. comprising power electronic components.
  • the temperature of such a power electronics device or module may rise, which risks damaging some of the power electronic components.
  • the invention also finds an advantageous application in the field of thermal regulation of electrical energy storage elements, such as battery cells or a battery pack, for example for a motor vehicle with an electric and/or hybrid engine.
  • the electrical energy of vehicles with an electric and/or hybrid engine is supplied by one or more batteries.
  • the electrical energy storage elements such as the batteries are likely to heat up and thus risk being damaged.
  • a charging technique called rapid charging, consists of charging the energy storage elements under a high voltage and a high amperage, in a short time, in particular in a maximum time of around twenty minutes. This rapid charging involves significant heating of the electrical energy storage elements which must be treated.
  • thermal regulation device in particular for cooling, components for example for storing electrical energy, such as batteries.
  • a regulation device thermal makes it possible to modify the temperature of an electrical energy storage device, for example when starting the vehicle in cold weather, by increasing its temperature for example, or whether during driving or during a recharging operation of said system, by reducing the temperature of the battery elements, which tend to heat up during their use.
  • a cold plate inside which a cooling fluid circulates is arranged in contact with the components to be cooled.
  • a cooling fluid circulates is arranged in contact with the components to be cooled.
  • the components received in a housing can be sprayed with a dielectric fluid and/or immersed at least partly in the dielectric fluid, by means of a dielectric fluid circuit.
  • the dielectric fluid generally circulates in a closed circuit.
  • the circuit comprises channels in which the dielectric fluid can flow as well as orifices or nozzles for spraying the dielectric fluid through which the dielectric fluid is propelled under pressure to spray the components or modules to be regulated.
  • a heat exchange can then take place between the components sprayed or immersed in the dielectric fluid.
  • the dielectric fluid generally falls back by gravity into the bottom of the housing. It can then be sucked in, via a network of channels, by a pump which discharges it into a cooling system for example. Then, the cooled dielectric fluid can be reinjected into another network to be redistributed to the orifices or spray nozzles.
  • the present invention aims to at least partially overcome one or more of the aforementioned drawbacks by proposing a thermal regulation device making it possible to limit the formation of a vortex.
  • the invention relates to a device for thermal regulation of a predefined number of electronic and/or electrical components, in particular for a vehicle. automobile, said device comprising a housing comprising a housing bottom comprising a support configured to carry the predefined number of electronic and/or electrical components, the housing further comprising at least one compartment configured to receive at least one electronic and/or electrical component and delimited at least by the housing bottom, and a dielectric fluid circuit comprising at least one dielectric fluid circulation channel opening onto at least one compartment, so as to spray or immerse at least in part F at least one electronic and/or electrical component of dielectric fluid when it is received in the compartment, and at least one collection channel arranged in the housing bottom configured to collect the dielectric fluid after spraying or immersing at least in part said component.
  • the support is provided with at least one elongated collection orifice, associated with at least one compartment F and opening into at least one channel for collecting the dielectric fluid.
  • the support comprises at least one element disturbing the flow of the dielectric fluid, extending from an edge delimiting the at least one collection orifice and forming a projection from the support.
  • the disturbing element may project into a collection channel.
  • the elongated shape may extend in an elongation direction configured to coincide with the flow direction of the dielectric fluid in the at least one collection channel.
  • the dielectric fluid is for example a dielectric liquid.
  • the housing bottom may further comprise a closing wall assembled to the support, delimiting F at least one channel for collecting the dielectric fluid between the support and the closing wall.
  • the elongated shape of F at least one collection orifice can be delimited by two parallel longitudinal edges.
  • the at least one collection orifice is for example oblong in shape.
  • the disruptive element can be produced in the form of a rib or a fin.
  • the disruptive element may have an at least partially rounded edge.
  • the at least one disturbing element can extend longitudinally in a direction of elongation of the at least one collection orifice.
  • the at least one disturbing element can extend in a direction secant relative to a direction of elongation of the at least one collection orifice.
  • the thermal regulation device 1 may comprise a housing 3, for example of a generally parallelepiped shape. Any other shape may be envisaged.
  • the longitudinal axis L, the vertical axis V and the transverse axis T indicated in FIG. 1 by the trihedron (L, V, T) are adopted without limitation.
  • the longitudinal axis L corresponds to the main extension direction of the housing 3.
  • the transverse axis T corresponds to the width direction of the housing 3.
  • the vertical axis V and the transverse axis T are perpendicular to the longitudinal axis L and perpendicular to each other.
  • the vertical axis V corresponds to a vertical axis of a vehicle, for example when the regulation assembly 1 is installed in the operating position in this vehicle.
  • the housing 3 may comprise a container 31 open on at least one side and a cover 33 which closes the housing 3 when it is assembled to the container 31.
  • the housing 3, in particular the container 31, comprises a housing bottom 35 opposite the cover 33 when the housing 3 is closed.
  • the housing bottom 35 and the cover 33 are opposite along the vertical axis V.
  • the housing bottom 35 can be formed from a support 37 and a closing wall 39 assembled to each other, for example by welding.
  • the housing 3 has an internal volume which can define a compartment 4 or be divided into several compartments 4. Each compartment 4 is delimited, among other things, by the housing bottom 35, in particular by the support 37.
  • the support 37 is further provided with at least one collection orifice 16 of elongated shape, associated with a compartment 4. When several compartments 4 are provided, at least one collection orifice 16 can be associated with a respective compartment 4, or even with each compartment 4.
  • the collection orifice or orifices 16 are described in more detail below.
  • the housing 3 may further comprise a predefined number of crosspieces 5 (figure 3), for example produced by extrusion.
  • Such crosspieces 5 extend from the support 35, for example perpendicular to the support 35.
  • Each crosspiece 5 can extend along the vertical axis V.
  • the crosspieces 5 extend, for example, from the support 35 in the direction of the cover 33 when the housing 3 is closed.
  • the crosspieces 5 may have a longitudinal shape.
  • the crosspieces 5 may extend in the length direction of the parallelepiped housing 3, i.e. along the longitudinal axis L.
  • the crosspieces 5 may extend over the entire length of the housing 3.
  • the crosspieces 5 may extend in the width direction of the parallelepiped housing 3, i.e. along the transverse axis T.
  • the crosspieces 5 may extend over the entire width of the housing 3.
  • the thermal regulation device 1, and more precisely the housing 3, is intended to receive one or more electronic and/or electrical components 7 within the or each compartment 4. These are in particular components 7 whose temperature must be regulated, for example reduced. According to one option, the thermal regulation device 1 can receive one or more modules comprising the electronic and/or electrical component(s) 7.
  • a module can also be defined as a container or housing comprising one or more electronic and/or electrical components 7.
  • the component(s) 7 or module(s) are carried by the support 37 of the housing base 35.
  • the thermal regulation device 1 may be a battery pack comprising a plurality of energy storage cells, the temperature of which must be regulated.
  • a component 7 may be an energy storage cell.
  • the thermal regulation device 1 may comprise modules comprising several energy storage cells. Each module may be formed by a grouping of cells connected to each other.
  • the components 7 or modules are represented schematically with a general parallelepiped shape. Of course, any other shape can be envisaged.
  • the components can be cylindrical in shape.
  • the components 7 or modules may be arranged in one row or in several rows. These rows are advantageously arranged parallel to each other. One or more rows may be arranged in each compartment 4.
  • a crosspiece 5 may extend opposite an entire row of components 7.
  • a crosspiece 5, in particular a fluid distribution crosspiece 5 may be arranged between two consecutive rows of components 7 or modules.
  • the temperature of the component(s) 7 or module(s) may be intended to be thermally regulated by spraying dielectric fluid onto one or more surfaces of the components 7 or modules.
  • the thermal regulation may be achieved by at least partial immersion of the components 7 or modules in a bath of dielectric fluid.
  • the dielectric fluid may be single-phase or two-phase. The latter is, for example, chosen according to its phase change temperatures.
  • the dielectric fluid can possibly be re-aspirated by a pump, for example, in order to be cooled before being reintroduced.
  • a dielectric fluid circuit 8 partly visible in FIGS. 4 and 5, is provided for this purpose.
  • This circuit 8 comprises at least one circulation channel 9 for the dielectric fluid opening onto the compartment or an associated compartment.
  • a main supply channel 10 may be in fluid communication with one or more circulation channels 9 which may be in bypass. At least some of the circulation channels 9 may extend in parallel. [0069] Advantageously, at least one of the channels 9, 10 can be integrated into the housing 3, in particular at the level of the housing bottom 35, more precisely between the support 37 and the closing wall 39.
  • a dielectric fluid inlet mouth configured to bring the dielectric fluid into the dielectric fluid circuit 8 may be provided.
  • the housing 3, and in particular the housing bottom 35 or other wall of the container 31, integrating the channels 9, 10 may comprise this inlet mouth.
  • the main supply channel 10 is in fluid communication with the inlet mouth.
  • the circulation channel(s) 9 make it possible to convey the dielectric fluid so as to spray or immerse at least partially one or more components received in an associated compartment 4.
  • circulation channels 9 may be in fluid communication with at least some of the crosspieces 5 which may be configured to allow distribution of dielectric fluid within the housing 3. Such crosspieces are then called fluid distribution crosspieces 5.
  • the circulation channels 9, in particular outside the main supply channel 10, may have at least one bent portion to end under a fluid distribution crosspiece 5.
  • At least certain fluid distribution crosspieces 5 comprise at least one dielectric fluid inlet 51, at least one dielectric fluid distribution orifice 53, and at least one dielectric fluid conveying conduit 55.

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Abstract

Dispositif de régulation thermique, notamment pour véhicule automobile L'invention concerne un dispositif de régulation thermique (1) d'un nombre prédéfini de composants (7) électroniques et/ou électriques, comportant un support (37) configuré pour porter le nombre prédéfini de composants, au moins un compartiment configuré pour recevoir au moins un composant et délimité au moins par un fond de boîtier, et un circuit de fluide diélectrique comprenant au moins un canal de collecte (11) ménagé dans le fond de boîtier, le support (37) étant muni d'au moins un orifice de collecte (16) de forme allongée, associé à l'au moins un compartiment et débouchant dans l'au moins un canal de collecte (11) du fluide diélectrique, et comportant au moins un élément perturbateur (18) de l'écoulement du fluide diélectrique, s'étendant à partir d'une bordure (16a, 16b) délimitant l'au moins un orifice de collecte (16) et formant saillie du support (37).

Description

Description
Titre de l’invention : Dispositif de régulation thermique, notamment pour véhicule automobile
[0001] La présente invention concerne un dispositif de régulation thermique, notamment dans le domaine automobile. Un tel dispositif est généralement destiné à recevoir une pluralité de composants électriques et/ou électroniques susceptibles de dégager de la chaleur lors de leur fonctionnement.
[0002] Les composants susceptibles d’être concernés par la présente invention peuvent être des éléments de stockage d’énergie électrique, notamment des éléments de batteries, ou d’électronique de puissance, par exemple de façon non limitative des semi-conducteurs, tels que des diodes ou transistors. Il pourrait s’agir aussi de composants de serveurs informatiques.
[0003] L’invention trouve une application avantageuse dans le domaine de la régulation thermique d’un dispositif ou module d’électronique de puissance, c’est-à-dire comportant des composants électroniques de puissance. En fonctionnement la température d’un tel dispositif ou module d’électronique de puissance peut s’élever ce qui risque d’endommager certains des composants électroniques de puissance.
[0004] L’invention trouve également une application avantageuse dans le domaine de la régulation thermique d’éléments de stockage d’énergie électrique, tels que des cellules de batteries ou un pack batterie par exemple pour véhicule automobile à motorisation électrique et/ou hybride. L’énergie électrique des véhicules à motorisation électrique et/ou hybride est fournie par une ou plusieurs batteries. Durant leur fonctionnement, les éléments de stockage d’énergie électrique tels que les batteries, sont amenés à chauffer et risquent ainsi de s’endommager. En particulier, une technique de charge, dite de charge rapide, consiste à charger les éléments de stockage d’énergie sous une tension élevée et un ampérage élevé, en un temps réduit, notamment en un temps maximum d’une vingtaine de minutes. Cette charge rapide implique un échauffement important des éléments de stockage d’énergie électrique qu’il convient de traiter.
[0005] Dans le domaine des véhicules automobiles, il est connu d’utiliser un dispositif de régulation thermique, notamment pour le refroidissement, de composants par exemple de stockage d’énergie électrique, tels que des batteries. Un tel dispositif de régulation thermique permet de modifier une température d’un dispositif de stockage d’énergie électrique, par exemple lors d’un démarrage du véhicule par temps froid, en augmentant sa température par exemple, ou que ce soit en cours de roulage ou lors d’une opération de recharge dudit système, en diminuant la température des éléments de batterie, qui tendent à s’échauffer au cours de leur utilisation.
[0006] Selon une solution connue, une plaque froide à l’intérieur de laquelle circule un fluide de refroidissement est agencée en contact avec les composants à refroidir. Cependant, il a été constaté qu’un tel agencement peut conduire à un refroidissement non homogène des composants d’un même dispositif, par exemple de stockage d’énergie électrique, à refroidir, entrainant alors une diminution de la performance globale.
[0007] Selon une autre solution de régulation thermique connue, les composants reçus dans un boîtier peuvent être aspergés d’un fluide diélectrique et/ou immergés au moins en partie dans le fluide diélectrique, au moyen d’un circuit du fluide diélectrique. Le fluide diélectrique circule généralement en circuit fermé. Le circuit comprend des canaux dans lesquels le fluide diélectrique peut s’écouler ainsi que des orifices ou des buses d’aspersion du fluide diélectrique à travers lesquels le fluide diélectrique est propulsé sous pression pour arroser les composants ou modules à réguler. Il peut alors s’opérer un échange thermique entre les composants aspergés ou immergés dans le fluide diélectrique.
[0008] Le fluide diélectrique retombe généralement par gravité dans le fond du boîtier. H peut alors être aspiré, via un réseau de canaux, par une pompe qui le refoule dans un système de refroidissement par exemple. Ensuite, le fluide diélectrique refroidi peut être réinjecté dans un autre réseau pour être redistribué vers les orifices ou buses d’aspersion.
[0009] Cette solution limite le volume de fluide diélectrique, tel que du liquide, ce qui laisse, par conséquent, un grand volume d’air dans le boîtier. Cependant, la vitesse d’évacuation du liquide peut créer un vortex au point d’aspiration par la pompe.
[0010] La présente invention a pour objectif de pallier au moins partiellement un ou plusieurs des inconvénients précités en proposant un dispositif de régulation thermique permettant de limiter la formation d’un vortex.
[0011] À cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de régulation thermique d’un nombre prédéfini de composants électroniques et/ou électriques, notamment pour véhicule automobile, ledit dispositif comportant un boîtier comportant un fond de boîtier comprenant un support configuré pour porter le nombre prédéfini de composants électroniques et/ou électriques, le boîtier comportant en outre au moins un compartiment configuré pour recevoir au moins un composant électronique et/ou électrique et délimité au moins par le fond de boîtier, et un circuit de fluide diélectrique comprenant au moins un canal de circulation du fluide diélectrique débouchant sur F au moins un compartiment, de façon à asperger ou immerger au moins en partie F au moins un composant électronique et/ou électrique de fluide diélectrique lorsqu’il est reçu dans le compartiment, et au moins un canal de collecte ménagé dans le fond de boîtier configuré pour collecter le fluide diélectrique après aspersion ou immersion au moins en partie dudit composant.
[0012] Selon l’invention, le support est muni d’au moins un orifice de collecte de forme allongée, associé à F au moins un compartiment et débouchant dans F au moins un canal de collecte du fluide diélectrique.
[0013] Le support comporte au moins un élément perturbateur de l’écoulement du fluide diélectrique, s’étendant à partir d’une bordure délimitant l’au moins un orifice de collecte et formant saillie du support.
[0014] La forme allongée, par exemple oblongue, limite ou empêche au liquide de prendre de la vitesse en rotation et de créer une colonne d’air au centre, ce qui évite la formation d’un vortex. L’élément perturbateur permet de renforcer cet effet pour réduire la formation de vortex. L’écoulement du fluide diélectrique peut rester laminaire.
[0015] Le dispositif de régulation thermique peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes décrites ci-après, prises séparément ou en combinaison.
[0016] L’élément perturbateur peut s’étendre en saillie dans un canal de collecte.
[0017] La forme allongée peut s’étendre selon une direction d’allongement configurée pour coïncider avec le sens d’écoulement du fluide diélectrique dans l’au moins un canal de collecte.
[0018] Le fluide diélectrique est par exemple un liquide diélectrique. [0019] Le fond de boîtier peut comporter en outre une paroi de fermeture assemblée au support, en délimitant F au moins un canal de collecte du fluide diélectrique entre le support et la paroi de fermeture.
[0020] La forme allongée de F au moins un orifice de collecte peut être délimitée par deux bordures longitudinales parallèles.
[0021] L’au moins un orifice de collecte est par exemple de forme oblongue.
[0022] L’élément perturbateur peut être réalisé sous forme de nervure, ou d’ailette.
[0023] L’élément perturbateur peut présenter une bordure au moins en partie arrondie.
[0024] L’au moins un élément perturbateur peut s’étendre longitudinalement dans une direction d’allongement de l’au moins un orifice de collecte.
[0025] L’au moins un élément perturbateur peut s’étendre selon une direction sécante par rapport à une direction d’allongement de l’au moins un orifice de collecte.
[0026] L’élément perturbateur peut s’étendre transversalement par rapport à la direction d’allongement de l’orifice de collecte.
[0027] Au moins deux éléments perturbateurs peuvent s’étendre à partir de deux bordures opposées délimitant l’au moins un orifice de collecte.
[0028] Selon un exemple, le boîtier comporte au moins deux canaux de collecte.
[0029] Le support peut comprendre pour chaque canal de collecte respectif au moins un orifice de collecte de forme allongée et au moins un élément perturbateur associé à l’orifice de collecte.
[0030] Le dispositif peut comprendre au moins une pompe configurée pour mettre en circulation le fluide diélectrique dans les canaux de collecte.
[0031] Les orifices de collecte peuvent être de tailles différentes en fonction de la distance à la pompe.
[0032] Les éléments perturbateurs peuvent être de tailles différentes en fonction de la distance à la pompe.
[0033] Les orifices de collecte peuvent être de taille croissante avec l’éloignement par rapport à la pompe. [0034] Les éléments perturbateurs peuvent être de taille croissante avec l’éloignement par rapport à la pompe.
[0035] Le boîtier peut comporter au moins deux compartiments.
[0036] Pour chaque compartiment, le fond de boîtier comprend un canal de collecte respectif et le support comprend au moins un orifice de collecte de forme allongée et au moins un élément perturbateur respectifs.
[0037] L’invention peut encore concerner un pack batterie formant un ensemble de régulation thermique tel que défini précédemment. Le pack batterie peut comporter un nombre prédéfini de modules/rangées de plusieurs cellules connectées entre elles.
[0038] D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d’exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
[0039] [Fig. 1] est une vue en perspective d’un dispositif de régulation thermique comportant un boîtier recevant des composants à réguler thermiquement.
[0040] [Fig. 2a] montre une vue partielle en coupe du dispositif de la figure 1.
[0041] [Fig. 2b] est une vue partielle montrant un support du dispositif de la figure 1 présentant des orifices de collecte munis d’éléments perturbateurs.
[0042] [Fig. 3] est une vue en coupe au niveau d’une traverse de distribution de fluide diélectrique du dispositif de la figure 1.
[0043] [Fig. 4] est une vue partielle en perspective d’un circuit de fluide diélectrique intégrée dans un fond de boîtier du dispositif de la figure 1.
[0044] [Fig. 5] est une vue de dessous du dispositif de la figure 1 sur laquelle une paroi de fermeture du boîtier est ôtée.
[0045] [Fig. 6] est une vue agrandie au niveau d’un orifice de collecte du support avec des éléments perturbateurs selon un premier mode de réalisation.
[0046] [Fig. 7a] est une première vue agrandie au niveau d’un orifice de collecte du support avec des éléments perturbateurs selon un deuxième mode de réalisation.
[0047] [Fig. 7b] est une deuxième vue agrandie au niveau de l’orifice de collecte du support avec des éléments perturbateurs selon le deuxième mode de réalisation. [0048] Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
[0049] Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s’appliquent uniquement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d’autres réalisations, sans s’écarter de la portée de l’invention, telle que définie par les revendications.
[0050] En référence à la figure 1, l’invention concerne un dispositif de régulation thermique 1 qui peut être destiné à équiper un véhicule notamment automobile.
[0051] Le dispositif de régulation thermique 1 peut comprendre un boîtier 3, par exemple de forme générale parallélépipédique. Toute autre forme peut être envisagée.
[0052] Dans la suite de la description, l’axe longitudinal L, l’axe vertical V et l’axe transversal T indiqués sur la figure 1 par le trièdre (L, V, T) sont adoptés à titre non limitatif. L’axe longitudinal L correspond à la direction d’extension principale du boîtier 3. L’axe transversal T correspond au sens de la largeur du boîtier 3. L’axe vertical V et l’axe transversal T sont perpendiculaires à l’axe longitudinal L et perpendiculaires entre eux. L’axe vertical V correspond à un axe vertical d’un véhicule par exemple lorsque l’ensemble de régulation 1 est installé en position de fonctionnement dans ce véhicule.
[0053] Le boîtier 3 peut comprendre un contenant 31 ouvert sur au moins un côté et un couvercle 33 qui ferme le boîtier 3 lorsqu’il est assemblé au contenant 31. Le boîtier 3, notamment le contenant 31, comporte un fond de boîtier 35 opposé au couvercle 33 lorsque le boîtier 3 est fermé. Le fond de boîtier 35 et le couvercle 33 sont opposés selon l’axe vertical V.
[0054] Mieux visible sur la figure 2a, le fond de boîtier 35 peut être formé d’un support 37 et d’une paroi de fermeture 39 assemblés l’un à l’autre, par exemple par soudure.
[0055] Le boîtier 3 présente un volume interne qui peut définir un compartiment 4 ou être partagé en plusieurs compartiments 4. Chaque compartiment 4 est délimité entre autres par le fond de boîtier 35, notamment par le support 37. Le support 37 est en outre muni d’au moins un orifice de collecte 16 de forme allongée, associé à un compartiment 4. Lorsque plusieurs compartiments 4 sont prévus, au moins un orifice de collecte 16 peut être associé à un compartiment 4 respectif, voire à chaque compartiment 4. L’orifice ou les orifices de collecte 16 sont décrits plus en détail par la suite.
[0056] Le boîtier 3 peut comporter en outre un nombre prédéfini de traverses 5 (figure 3), par exemple réalisées par extrusion.
[0057] De telles traverses 5 s’étendent depuis le support 35 par exemple perpendiculairement au support 35. Chaque traverse 5 peut s’étendre selon l’axe vertical V. Les traverses 5 s’étendent par exemple depuis le support 35 en direction du couvercle 33 lorsque le boîtier 3 est fermé.
[0058] Les traverses 5 peuvent présenter une forme longitudinale. De plus, les traverses 5 peuvent s’étendre dans le sens de la longueur du boîtier 3 parallélépipédique, c’est-à-dire selon l’axe longitudinal L. Notamment, les traverses 5 peuvent s’étendre sur toute la longueur du boîtier 3. En alternative, les traverses 5 peuvent s’étendre dans le sens de la largeur du boîtier 3 parallélépipédique, c’est-à-dire selon l’axe transversal T. Notamment, les traverses 5 peuvent s’étendre sur toute la largeur du boîtier 3.
[0059] Le dispositif de régulation thermique 1, et plus précisément le boîtier 3 est destiné à recevoir un ou plusieurs composants 7 électroniques et/ou électriques au sein du ou de chaque compartiment 4. Il s’agit notamment de composants 7 dont la température doit être régulée, par exemple diminuée. Selon une option, le dispositif de régulation thermique 1 peut recevoir un ou plusieurs modules comportant le ou les composants 7 électroniques et/ou électriques. Un module peut encore être défini comme un contenant ou boîtier comprenant un ou plusieurs composants 7 électroniques et/ou électriques.
[0060] Le ou les composants 7 ou modules sont portés par le support 37 du fond de boîtier 35.
[0061] À titre d’exemple non limitatif, le dispositif de régulation thermique 1 peut être un pack batterie comprenant une pluralité de cellules de stockage d’énergie, dont la température doit être régulée. Un composant 7 peut être une cellule de stockage d’énergie. Le dispositif de régulation thermique 1 peut comprendre des modules comprenant plusieurs cellules de stockage d’énergie. Chaque module peut être formé par un groupement de cellules connectées entre elles. [0062] Dans les exemples illustrés, les composants 7 ou modules sont représentés de manière schématique avec une forme générale parallélépipédique. Bien entendu, toute autre forme peut être envisagée. Par exemple, les composants peuvent être de forme cylindrique.
[0063] Les composants 7 ou modules peuvent être disposés en une rangée ou en plusieurs rangées. Ces rangées sont avantageusement disposées parallèlement les unes aux autres. Une ou plusieurs rangées peuvent être disposées dans chaque compartiment 4. Une traverse 5 peut s’étendre en regard de toute une rangée de composants 7. Lorsque l’ensemble 1 comporte plusieurs rangées de composants 7 ou modules, une traverse 5, notamment une traverse 5 de distribution de fluide, peut être agencée entre deux rangées consécutives de composants 7 ou modules.
[0064] La température du ou des composants 7 ou modules peut être destinée à être régulée thermiquement par aspersion de fluide diélectrique sur une ou plusieurs surfaces des composants 7 ou modules. En alternative, la régulation thermique peut être réalisée par immersion au moins partielle des composants 7 ou modules dans un bain de fluide diélectrique. Le fluide diélectrique peut être monophasique ou diphasique. Ce dernier est par exemple choisi en fonction de ses températures de changement de phase.
[0065] Dans le cas d’un fluide diélectrique diphasique, lorsqu’il est projeté en phase liquide, il tend à s’évaporer au contact des composants 7 ou modules qui se sont par exemple échauffés lors de leur fonctionnement. La vapeur peut éventuellement par la suite être refroidie par un circuit de refroidissement.
[0066] Dans le cas d’un fluide diélectrique monophasique, une fois projeté notamment en phase liquide, le fluide diélectrique peut éventuellement être réaspiré par une pompe par exemple afin d’être refroidi avant d’être réintroduit.
[0067] Un circuit 8 de fluide diélectrique, en partie visible sur les figures 4 et 5, est prévu à cet effet. Ce circuit 8 comporte au moins un canal de circulation 9 du fluide diélectrique débouchant sur le compartiment ou un compartiment associé.
[0068] Un canal d’alimentation 10 principal peut être en communication fluidique avec un ou plusieurs canaux de circulation 9 qui peuvent être en dérivation. Au moins certains des canaux de circulation 9 peuvent s’étendre parallèlement. [0069] De façon avantageuse, au moins un des canaux 9, 10, peut être intégré dans le boîtier 3, notamment au niveau du fond de boîtier 35, plus précisément entre le support 37 et la paroi de fermeture 39.
[0070] Une bouche d’entrée de fluide diélectrique configurée pour amener le fluide diélectrique au sein du circuit de fluide diélectrique 8 peut être prévue. Le boîtier 3, et notamment le fond de boîtier 35 ou autre paroi du contenant 31, intégrant les canaux 9, 10 peut comprendre cette bouche d’entrée. Le canal d’alimentation 10 principal est en communication fluidique avec la bouche d’entrée.
[0071] Le ou les canaux de circulation 9 permettent d’acheminer le fluide diélectrique de façon à asperger ou à immerger au moins en partie un ou plusieurs composants reçus dans un compartiment 4 associé.
[0072] Ces canaux de circulation 9 peuvent être en communication fluidique avec au moins certaines des traverses 5 qui peuvent être configurées pour permettre une distribution de fluide diélectrique au sein du boîtier 3. De telles traverses sont alors nommées traverses 5 de distribution de fluide. Les canaux de circulation 9, notamment hors du canal d’alimentation 10 principal, peuvent présenter au moins une portion coudée pour aboutir sous une traverse 5 de distribution de fluide.
[0073] Selon un exemple de réalisation (figure 3), au moins certaines traverses 5 de distribution de fluide comportent au moins une arrivée 51 de fluide diélectrique, au moins un orifice de distribution 53 de fluide diélectrique, et au moins un conduit d’acheminement 55 du fluide diélectrique.
[0074] L’arrivée 51 de fluide diélectrique est en communication fluidique avec un canal de circulation 9.
[0075] L’orifice de distribution 53 de fluide diélectrique est agencé à une extrémité de la traverse 5 de distribution de fluide opposée au support 37. Un orifice de distribution 53 peut être prévu pour projeter du fluide diélectrique sur un ou plusieurs composants 7 ou modules.
[0076] Le conduit d’acheminement 55 du fluide diélectrique met en communication fluidique l’arrivée 51 de fluide diélectrique et l’orifice de distribution 53 de fluide diélectrique, et est conformé pour diriger le fluide diélectrique vers l’orifice de distribution 53. Les traverses 5 de distribution de fluide sont dans cet exemple utilisées pour acheminer le fluide diélectrique arrivant des canaux de circulation 9 et qui remonte à travers le ou les conduits d’acheminement 55 jusqu’aux orifices de distribution 53.
[0077] En se référant de nouveau aux figures 4 et 5, le circuit 8 de fluide diélectrique comporte de plus au moins un canal de collecte 11 du fluide diélectrique ménagé dans le fond de boîtier 35, plus précisément entre le support 37 et la paroi de fermeture 39.
[0078] Un canal d’évacuation 12 principal peut être en communication fluidique avec un ou plusieurs canaux de collecte 11 qui peuvent être en dérivation. Au moins certains des canaux de collecte 11 peuvent s’étendre parallèlement. Les canaux de collecte 11 peuvent être agencés entre deux traverses 5 consécutives.
[0079] Les canaux de collecte 11 permettent de récupérer le fluide diélectrique après aspersion ou immersion au moins en partie du ou des composants 7 reçus dans les compartiments 4 respectifs et se déversent dans le canal d’évacuation 12.
[0080] À cet effet, le support 37 comporte au moins un orifice de collecte 16 associé à un compartiment 4 et qui débouche dans un canal de collecte 11. Lorsque plusieurs compartiments 4 sont prévus, un canal de collecte 11 respectif peut être prévu pour chaque compartiment 4. Le support 37 comprend pour chaque canal de collecte 11 au moins un orifice de collecte 16 respectif.
[0081] L’orifice ou les orifices de collecte 16 sont avantageusement de forme allongée. La forme allongée s’étend selon une direction d’allongement ou une direction longitudinale A qui peut coïncider avec le sens d’écoulement du fluide diélectrique dans le canal de collecte 11.
[0082] La forme allongée peut être délimitée par deux bordures longitudinales 16a parallèles. Les deux bordures longitudinales 16a parallèles sont opposées. Elles peuvent être reliées par deux bordures latérales 16b opposées. Il s’agit notamment d’une forme oblongue.
[0083] En outre, le support 37 comporte au moins un élément perturbateur 18 configuré pour perturber l’écoulement du fluide diélectrique, s’étendant à partir d’une bordure 16a, 16b, délimitant l’orifice de collecte 16. Cet élément perturbateur 18 forme une saillie du support 37. Plus précisément, l’élément perturbateur 18 s’étend en saillie dans un canal de collecte 11 respectif (figures 2b, 6, 7a, 7b). [0084] Un élément perturbateur 18 peut être réalisé sous forme d’une nervure, ou d’une ailette. L’élément perturbateur 18 peut présenter une bordure au moins en partie arrondie.
[0085] Selon un exemple, schématisé sur les figures 2b et 6, l’élément perturbateur 18 s’étend selon une direction B qui est sécante par rapport à la direction d’allongement A de l’orifice de collecte 16. L’élément perturbateur 18 peut s’étendre notamment transversalement par rapport à la direction d’allongement A de l’orifice de collecte 16.
[0086] Selon un autre exemple, schématisé sur les figures 7a et 7b, l’élément perturbateur 18 s’étend longitudinalement dans une direction d’allongement A de l’orifice de collecte 16.
[0087] Deux éléments perturbateurs 18 peuvent s’étendre à partir d’une ou deux bordures 16a, 16b, délimitant l’orifice de collecte 16. Les deux éléments perturbateurs 18 peuvent être opposés.
[0088] Lorsque plusieurs compartiments 4 sont prévus, le support 37 comprend pour chaque canal de collecte 11 au moins un élément perturbateur 18 autour de l’orifice de collecte 16 associé à un compartiment 4.
[0089] La forme spécifique de l’orifice de collecte 16 et l’élément perturbateur ou les éléments perturbateurs 18 permettent de réduire la formation de vortex. L’écoulement du fluide diélectrique peut rester laminaire.
[0090] Les orifices de collecte 16 et/ou les éléments perturbateurs 18 peuvent être de tailles différentes.
[0091] Enfin, en se référant de nouveau aux figures 4 et 5, une bouche de sortie de fluide diélectrique configurée pour évacuer le fluide diélectrique vers l’extérieur du boîtier 3 peut être prévue. Une telle bouche de sortie peut être formée dans le boîtier 3, notamment dans le fond de boîtier 35 ou autre paroi du contenant 31. Le canal d’évacuation 12 principal est en communication fluidique avec cette bouche de sortie.
[0092] Par ailleurs, le circuit 8 de fluide diélectrique comporte par exemple une rampe de distribution 13 à l’extrémité d’une traverse 5 respective, opposée au support 37. Les orifices de distribution 53 peuvent éventuellement déboucher dans une cavité de cette rampe de distribution qui permet de distribuer le fluide diélectrique dans un compartiment 4 associé. [0093] Le circuit 8 de fluide diélectrique peut comporter en outre un nombre prédéfini de buses (non représentées) d’aspersion de fluide diélectrique, aussi appelés gicleurs. De telles buses peuvent être agencées de façon à projeter et arroser de fluide diélectrique au moins une surface d’au moins un composant ou module 7. En fonctionnement, ces buses peuvent être alimentées en fluide diélectrique par les canaux d’alimentation. Les buses peuvent comprendre chacune un ou plusieurs orifices de projection du fluide diélectrique. Lorsqu’elles sont prévues, les buses peuvent par exemple être agencées en communication fluidique avec au moins un orifice de distribution 53 d’une traverse 5 de distribution de fluide associée et/ou avec une rampe de distribution en extrémité d’une traverse 5.
[0094] Le dispositif de régulation thermique 1 peut encore comporter un ou plusieurs éléments ou organes nécessaires au fonctionnement du circuit de fluide diélectrique et la mise en circulation du fluide diélectrique, non décrits plus en détails, tels qu’au moins une pompe, un échangeur thermique.
[0095] Les orifices de collecte 16 et/ou les éléments perturbateurs 18 peuvent être de tailles différentes en fonction de leur distance à la pompe. Par exemple, les orifices de collecte 16 et/ou les éléments perturbateurs 18 peuvent être de taille croissante avec l’éloignement par rapport à la pompe.
[0096] Ainsi, après aspersion ou immersion au moins partielle des composants 7 ou module, pour le ou chaque compartiment 4, le fluide diélectrique peut être collecté par l’intermédiaire de l’orifice de collecte 16 dans un canal de collecte 11 associé se déversant par exemple dans le canal d’évacuation 12 principal, en étant aspiré par la pompe. La forme allongée, par exemple oblongue, de l’orifice de collecte 16 et l’élément perturbateur 18 permettent d’empêcher au fluide diélectrique de prendre de la vitesse en rotation et de créer une colonne d’air au centre.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Dispositif de régulation thermique (1) d’un nombre prédéfini de composants (7) électroniques et/ou électriques, notamment pour véhicule automobile, ledit dispositif (1) comportant : un boîtier (3) comportant un fond de boîtier (35) comprenant un support (37) configuré pour porter le nombre prédéfini de composants (7) électroniques et/ou électriques, le boîtier (3) comportant en outre au moins un compartiment (4) configuré pour recevoir au moins un composant (7) électronique et/ou électrique et délimité au moins par le fond de boîtier (35), et un circuit (8) de fluide diélectrique comprenant au moins un canal de circulation (9) du fluide diélectrique débouchant sur F au moins un compartiment (4), de façon à asperger ou immerger au moins en partie l’au moins un composant (7) électronique et/ou électrique de fluide diélectrique lorsqu’il est reçu dans le compartiment (4), et au moins un canal de collecte (11) ménagé dans le fond de boîtier (35) configuré pour collecter le fluide diélectrique après aspersion ou immersion au moins en partie dudit composant (7), caractérisé en ce que le support (37) est muni d’au moins un orifice de collecte (16) de forme allongée, associé à l’au moins un compartiment (4) et débouchant dans l’au moins un canal de collecte (11) du fluide diélectrique, et en ce que le support (37) comporte au moins un élément perturbateur (18) de l’écoulement du fluide diélectrique, s’étendant à partir d’une bordure (16a, 16b) délimitant l’au moins un orifice de collecte (16) et formant saillie du support (37).
[Revendication 2] Dispositif (1) selon la revendication précédente, dans lequel le fond de boîtier (35) comporte en outre une paroi de fermeture (39) assemblée au support (37), en délimitant l’au moins un canal de collecte (11) du fluide diélectrique entre le support (37) et la paroi de fermeture (39).
[Revendication 3] Dispositif (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la forme allongée de F au moins un orifice de collecte (16) est délimitée par deux bordures (16a) longitudinales parallèles.
[Revendication 4] Dispositif (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel F au moins un orifice de collecte (16) est de forme oblongue.
[Revendication 5] Dispositif (1) selon la revendication 1, dans lequel F au moins un élément perturbateur (11) s’étend longitudinalement dans une direction d’allongement (A) de l’au moins un orifice de collecte (16).
[Revendication 6] Dispositif (1) selon la revendication 1, dans lequel l’au moins un élément perturbateur (18) s’étend selon une direction (B) sécante par rapport à une direction d’allongement (A) de l’au moins un orifice de collecte (16).
[Revendication 7] Dispositif (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le boîtier (3) comporte au moins deux canaux de collecte (11), le support (37) comprend pour chaque canal de collecte (11) respectif au moins un orifice de collecte (16) de forme allongée et au moins un élément perturbateur (18) associé à l’orifice de collecte (16).
[Revendication 8] Dispositif (1) selon la revendication précédente, comprenant au moins une pompe configurée pour mettre en circulation le fluide diélectrique dans les canaux de collecte (11), et dans lequel les orifices de collecte (16) et/ou les éléments perturbateurs (18) sont de tailles différentes en fonction de la distance à la pompe.
[Revendication 9] Dispositif (1) selon la revendication précédente, dans lequel les orifices de collecte (16) et/ou les éléments perturbateurs (18) sont de taille croissante avec l’éloignement par rapport à la pompe.
[Revendication 10] Dispositif (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le boîtier (3) comporte au moins deux compartiments (4), et pour chaque compartiment (4), le fond de boîtier (35) comprend un canal de collecte (11) respectif et le support (37) comprend au moins un orifice de collecte (16) de forme allongée et au moins un élément perturbateur (18) respectifs.
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