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FR3060863A1 - Gestion de temperature de batterie - Google Patents

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FR3060863A1
FR3060863A1 FR1662477A FR1662477A FR3060863A1 FR 3060863 A1 FR3060863 A1 FR 3060863A1 FR 1662477 A FR1662477 A FR 1662477A FR 1662477 A FR1662477 A FR 1662477A FR 3060863 A1 FR3060863 A1 FR 3060863A1
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FR
France
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cell
module
battery
temperature management
air
Prior art date
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Withdrawn
Application number
FR1662477A
Other languages
English (en)
Inventor
Kamel Azzouz
Julien Tissot
Jeremy Blandin
Issiaka Traore
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
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Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority to FR1662477A priority Critical patent/FR3060863A1/fr
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Abstract

La description se rapporte notamment à un dispositif de gestion de température d'une batterie électrique. La batterie électrique comprend une première cellule (CEL1) et une deuxième cellule (CEL2). Le dispositif comprend un module (WAF). Ce module comporte une enveloppe conductrice thermiquement. Le module contient un matériau à changement de phase. Le module est agencé pour être placé entre la première cellule et la deuxième cellule et pour être en contact thermique avec la première cellule et avec la deuxième cellule. Le dispositif comprend un passage d'air de part et d'autre du module, de façon à permettre une circulation d'air entre la première cellule et le module ainsi qu'une circulation d'air entre la deuxième cellule et le module.

Description

© N° de publication : 3 060 863 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction)
©) N° d’enregistrement national : 16 62477 ® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE
COURBEVOIE © Int Cl8 : H 01 M 10/653 (2017.01), H 01 M 10/6569, 10/6566
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1
©) Date de dépôt : 15.12.16. © Demandeur(s) : VALEO SYSTEMES THERMIQUES
©) Priorité : Société par actions simplifiée — FR.
@ Inventeur(s) : AZZOUZ KAMEL, TISSOT JULIEN,
BLANDIN JEREMY et TRAORE ISSIAKA.
(43) Date de mise à la disposition du public de la
demande : 22.06.18 Bulletin 18/25.
©) Liste des documents cités dans le rapport de
recherche préliminaire : Se reporter à la fin du
présent fascicule
(© Références à d’autres documents nationaux ® Titulaire(s) : VALEO SYSTEMES THERMIQUES
apparentés : Société par actions simplifiée.
©) Demande(s) d’extension : © Mandataire(s) : VALEO SYSTEMES THERMIQUES.
Pty GESTION DE TEMPERATURE DE BATTERIE.
FR 3 060 863 - A1
La description se rapporte notamment à un dispositif de gestion de température d'une batterie électrique. La batterie électrique comprend une première cellule (CEL1) et une deuxième cellule (CEL2). Le dispositif comprend un module (WAF). Ce module comporte une enveloppe conductrice thermiquement. Le module contient un matériau à changement de phase. Le module est agencé pour être placé entre la première cellule et la deuxième cellule et pour être en contact thermique avec la première cellule et avec la deuxième cellule. Le dispositif comprend un passage d'air de part et d'autre du module, de façon à permettre une circulation d'air entre la première cellule et le module ainsi qu'une circulation d'air entre la deuxième cellule et le module.
Figure FR3060863A1_D0001
Figure FR3060863A1_D0002
GESTION DE TEMPERATURE DE BATTERIE
La description a notamment pour objet un dispositif gestion de température de batterie, en particulier de batterie pour véhicule automobile hybride ou tout électrique.
Les véhicules électriques et hybrides sont en effet munis de batteries électriques dont la température doit, pour une utilisation optimale en charge et en décharge, rester dans une plage optimale. En effet, si la température au sein de la batterie est trop élevée, cela détériore sa durée de vie et si la io température y est trop basse, cela diminue son rendement. Pour conserver un bon rendement et prévenir une détérioration anticipée, les batteries électriques sont généralement associées à un système de refroidissement, qui peut être actif ou passif, afin d’évacuer la chaleur produite par les batteries. Le système de refroidissement à air est un exemple de tels systèmes. Un système actif de refroidissement à air refroidit l’air avant de le souffler à l'intérieur de la batterie, alors qu'un système passif de refroidissement à air souffle de l'air à température ambiante. Généralement, le système est actif afin de s’assurer que la température au sein de la batterie ne s’élève pas trop. Dans ce cas, l’air est habituellement refroidi grâce à un évaporateur. Cette opération de refroidissement, surtout si elle est permanente, est coûteuse en énergie et diminue d’autant l’autonomie du véhicule. En effet, une énergie électrique est nécessaire pour la circulation de l’air, ainsi que pour l’alimentation du compresseur permettant la circulation du fluide frigorigène dans l’évaporateur.
II est connu d'incorporer dans une batterie des plaques de PCM entre les cellules de cette batterie. PCM est un acronyme désignant un matériau à changement de phase, à savoir un matériau qui absorbe une hausse de température jusqu'à un certain seuil.
En appliquant du PCM sur toute la surface d'une cellule, on est précisément confronté au problème lié au fait que le PCM absorbe la chaleur jusqu'à un certain seuil, mais qu'une fois ce seuil franchi, souvent, il se liquéfie et n'absorbe presque plus rien, isolant la chaleur générée, ce qui est contraire à l'effet recherché.
Il est également connu de placer du PCM sur le bas des cellules, mais 5 cela ne contribue significativement au refroidissement que sur une partie inférieure de la cellule considérée et ne permet pas un refroidissement suffisamment efficace.
L’invention vise à améliorer la situation.
L'invention se rapporte notamment à un dispositif de gestion de température d'une batterie électrique, la batterie électrique comprenant une première cellule et une deuxième cellule, le dispositif comprenant un module comportant une enveloppe conductrice thermiquement, le module contenant un matériau à changement de phase, le module étant agencé pour être placé entre la première cellule et la deuxième cellule et pour être en contact thermique avec la première cellule et avec la deuxième cellule, le dispositif comprenant un passage d'air de part et d'autre du module, de façon à permettre une circulation d'air entre la première cellule et le module ainsi qu'une circulation d'air entre la deuxième cellule et le module.
Un tel dispositif est avantageux notamment en ce qu'il permet de conserver la batterie électrique dans sa gamme optimale de température (par exemple 20°C - 30°C) ainsi que d’améliorer l’homogénéité de la température au niveau du système de refroidissement et de la batterie électrique.
Lorsque la sollicitation du véhicule augmente fortement sur des périodes suffisamment longues, la puissance thermique à évacuer au niveau des cellules est plus importante. Dans l'état de l'art, l’inertie entre la boucle de réfrigérant et le circuit d’air du système de refroidissement ne permettent pas de s’adapter suffisamment rapidement à ces pics de puissance pour éviter une montée en température des cellules. En plus de cette contrainte inertielle, le coût énergétique de l’accroissement soudain de production de froid est très important.
L'invention permet d’augmenter les surfaces d’échange entre l’air et la 5 surface des cellules électriques et également de jouer un rôle mécanique contre le gonflement des cellules.
Le dispositif selon l’invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison.
L'invention se rapporte notamment à un dispositif de gestion de io température dont le matériau à changement de phase comprend un additif conducteur thermique.
L'invention se rapporte notamment à un dispositif de gestion de température dans lequel le module comprend une structure réalisée en matériau conducteur thermique, ladite structure étant à l’intérieur de l’enveloppe.
L'invention se rapporte notamment à un dispositif de gestion de température, dont la structure se trouve dans le matériau à changement de phase.
L'invention se rapporte notamment à un dispositif de gestion de 20 température, comprenant un premier intercalaire réalisé en matériau conducteur thermique, le premier intercalaire étant en contact d'une part avec le module, d'autre part avec la première cellule de la batterie.
L'invention se rapporte notamment à un dispositif de gestion de température, comprenant un deuxième intercalaire réalisé en matériau conducteur thermique, le deuxième intercalaire étant en contact d'une part avec le module, d'autre part avec la deuxième cellule de la batterie.
L'invention se rapporte notamment à un dispositif de gestion de température, dans lequel au moins une partie de l'enveloppe en contact avec l'intercalaire est plate.
L'invention se rapporte notamment à un dispositif de gestion de température, dans lequel au moins une partie de l'enveloppe en contact avec le module est plate.
L'invention se rapporte notamment à un dispositif de gestion de température, dans lequel le contact thermique entre le module et la première cellule est direct.
L'invention se rapporte notamment à un dispositif de gestion de température, dans lequel le contact thermique entre le module et la première cellule est réalisé par l'intermédiaire du premier intercalaire.
L'invention se rapporte notamment à un dispositif de gestion de température, dans lequel le module n'est pas en contact directement avec la première cellule.
L'invention se rapporte notamment à un dispositif de gestion de température, dans lequel au moins l'un parmi le premier intercalaire et l'éventuel deuxième intercalaire est un turbulateur.
L'invention se rapporte notamment à un dispositif de gestion de température, dans lequel le module comprend des bossages entre lesquels l'air peut s'écouler, les bossages comprenant des sommets en contact thermique avec l'une parmi la première cellule et la deuxième cellule.
L'invention se rapporte notamment à un dispositif de gestion de température, dans lequel l’un au moins des sommets des bossages en contact thermique avec l'une parmi la première cellule et la deuxième cellule présente un méplat.
L’invention se rapporte notamment à un dispositif de gestion de température, dans lequel chaque bossage présente une forme générale de demi-sphère avec méplat.
L'invention se rapporte notamment à un dispositif de gestion de température, dans lequel le module comprend un premier et un deuxième sous-modules, les deux sous-modules étant fixés dos à dos et étant en contact thermique l'un avec l'autre, chacun des deux sous-modules comprenant des bossages entre lesquels l'air peut s'écouler, les bossages du premier sous-module comprenant des sommets en contact thermique avec la première cellule, les bossages du deuxième sous-module comprenant des sommets en contact thermique avec la deuxième cellule.
L'invention se rapporte notamment à une batterie électrique comprenant au moins une première cellule et une deuxième cellule, la batterie comprenant un dispositif selon l'un des modes de réalisation de l'invention.
L'invention se rapporte notamment à une batterie électrique comprenant un boîtier comportant des fentes pour laisser passer l’air apte à circuler de io part et d’autre de chaque sous-module.
L'invention se rapporte notamment à une batterie électrique comprenant au moins un élément absorbeur localisé entre une cellule d’extrémité de la batterie et le boîtier.
L'invention se rapporte notamment à une batterie électrique, dans 15 laquelle l’élément absorbeur est en contact avec le module associé à la cellule d’extrémité.
L'invention se rapporte notamment à une batterie électrique, dans laquelle l’élément absorbeur est choisi parmi une couche d’amortissement, un ressort et une lame métallique.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
- les figures 1A, 1B, 1C représentent un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention, comprenant un turbulateur et une demi-gaufrette;
- les figures 2A, 2B, 2C représentent un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention, comprenant deux demigaufrettes;
- les figures 3A, 3B représentent un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention, comprenant deux demigaufrettes munies d'un intercalaire;
- les figures 4A, 4B, 4C représentent un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention, comprenant deux turbulateurs et deux demi-plaques ;
- les figures 5A, 5B, 5C représentent une batterie électrique équipée d’un dispositif selon la présente invention ;
- la figure 6 représente un autre mode de réalisation d’une batterie électrique équipée d’un dispositif selon la présente invention ;
- les figures 7A et 7B représentent un autre mode de réalisation d’une batterie électrique équipée d’un dispositif selon la présente invention ; et
- les figures 8A et 8B représentent un autre mode de réalisation d’une batterie électrique équipée d’un dispositif selon la présente invention.
En qualifiant un élément de supérieur, inférieur, au dessus de, au dessous de, vertical, horizontal, haut ou bas, on se réfère sauf précision contraire à la disposition de cet élément à l’état monté dans un véhicule automobile, dans un référentiel du véhicule.
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 élément mentionné dans le cadre d'un mode de réalisation ne concerne que ce même mode de réalisation, ou que des caractéristiques de ce mode de réalisation s'appliquent seulement à ce mode de réalisation.
Les figures 1A, 1B, 1C représentent un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention, comprenant un turbulateur TUR et une demigaufrette WAF. La figure 1A est une vue tridimensionnelle en perspective montrant deux cellules CEL1 et CEL2 d'une batterie, entre lesquelles est placé un dispositif selon une mise en œuvre possible. Le dispositif comprend une demi-gaufrette WAF et un turbulateur TUR. La figure 1B représente une vue en coupe verticale de la tranche du dispositif, et comprend un petit cercle ajouté délimitant une zone dont la figure 1C montre des détails.
io Les figures 2A, 2B, 2C représentent un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention, comprenant deux demi-gaufrettes WAF1 et WAF2. La figure 2A est une vue tridimensionnelle en perspective. La figure 2B représente une coupe verticale de la tranche du dispositif, et comprend un petit cercle ajouté délimitant une zone dont la figure 2C montre des détails.
Les figures 3A, 3B représentent une variante du dispositif selon les figures 2A, 2B et 2C, comprenant deux demi-gaufrettes WAF1a et WAF2a, munies d'un intercalaire INT. La figure 3A est une vue tridimensionnelle en perspective d'une seule cellule contre laquelle est fixé un dispositif selon l'invention, dont seule la moitié est représentée. La figure 3B représente quant à elle le dispositif complet, en coupe verticale.
Les figures 4A, 4B, 4C représentent un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention, comprenant deux turbulateurs TUR1, TUR2 et deux demi-plaques WAF1b, WAF2b. La figure 4A est une représentation tridimensionnelle en perspective d'une batterie munie d'un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 4B une représentation en coupe verticale de la tranche dudit dispositif (dans son environnement), comprenant un cercle ajouté délimitant une zone dont la figure 4C montre des détails.
Un premier mode de réalisation concerne un dispositif de gestion de température d'une batterie électrique. La batterie électrique (par exemple batterie de véhicule automobile hybride voire de véhicule automobile tout électrique) comprend une première cellule CEL1 et une deuxième cellule CEL2. Bien sûr elle comprend généralement de nombreuses autres cellules, non représentées. Ces cellules sont par exemple des cellules prismatiques. D'autres types de cellules sont possibles.
Le dispositif comprend un module (par exemple WAF, WAF1 et WAF2, WAF1a et WAF2a, ou WAF1b et WAF2b) comportant une enveloppe conductrice thermiquement (tel qu'un métal). Le matériau utilisé est par exemple de l'aluminium ou du cuivre, l'aluminium étant avantageux car io moins cher.
L’enveloppe présente une forme générale parallélépipédique.
Avantageusement, une grande face de l’enveloppe présente une surface identique ou légèrement inférieure à une grande face desdites première et deuxièmes cellules CEL1, CEL2.
Chaque grande face de l’enveloppe est soit plate, soit munie de bossages, comme détaillé ultérieurement.
Le module contient un matériau à changement de phase (dit PCM, pour Phase Change Material en anglais). Il s'agit par exemple d'un PCM composite. Selon une mise en oeuvre possible, le PCM est associé à un polymère, la capacité de stockage du PCM est alors généralement réduite proportionnellement au taux de polymère présent dans le PCM.
Un tel matériau à changement de phase est par exemple solide à température inférieure à 20°C, mais peut devenir liquide par exemple à 25°. Selon une mise en œuvre possible le module comprend entre 10g et 50g (par exemple 20g) de matériau à changement de phase.
Selon une mise en œuvre possible, le PCM est choisi de façon à ce que sa température de changement de phase soit légèrement supérieure à la température optimale d'utilisation de la batterie, ce qui permet d'absorber plus facilement les pics de chaleur.
Le module est agencé pour être placé entre la première cellule et la deuxième cellule et pour être en contact thermique (par opposition à une isolation thermique) avec la première cellule et avec la deuxième cellule. Ce contact thermique avec chaque cellule (la première et la deuxième) peut être direct (lorsque le module touche directement la cellule concernée).
Alternativement, il est indirect, par exemple, le module touche un intercalaire bon conducteur thermique qui lui-même touche la cellule concernée et sert ainsi de pont thermique. Ainsi, le module est apte à recevoir de la chaleur de chaque cellule et à la transférer vers le matériau à changement de phase qu'il contient. Par contact thermique, on entend un io contact présentant une conductivité au moins égale à celle du matériau à changement de phase lorsqu'il est dans une phase la plus conductrice, et quantitativement suffisant pour assurer un transfert thermique rapide. Selon une mise en œuvre possible, un transfert thermique rapide est un transfert thermique qui dure moins de 15 secondes, au sens ou lorsque la température d'une cellule s'élève, la température du module (lorsque le matériau à mémoire de phase n'a pas dépassé sa température de seuil le rendant résistant) rejoint la température de la cellule à 2% près en moins de 15 secondes.
Le dispositif comprend un passage d'air de part et d'autre du module, de façon à permettre une circulation d'air entre la première cellule et le module ainsi qu'une circulation d'air entre la deuxième cellule et le module. Ainsi, même lorsqu'à la suite d'une montée trop forte en température, le matériau à changement de phase devient liquide, l'air qui circule permet de continuer à refroidir les cellules, et à refroidir également le module lui-même.
Selon une mise en œuvre possible, une cellule électrique initialement à
22°C (qui est sa température optimale d'utilisation) est susceptible de dégager pendant un pic de 10 secondes une puissance thermique de 23W. Le PCM est choisi avec une température de changement de phase de 23°C. Grâce au PCM, on constate que la température stagne à l'approche de 23°C. Plus la quantité de PCM augmente, plus le pic de température est faible du fait de l’inertie plus importante du PCM. Une fois le pic passé on constate que sans PCM la température commencerait à redescendre alors qu’avec le PCM selon l'invention, la température stagne du fait de la régénération du PCM. Avec PCM la température met plus longtemps pour redescendre à 22°C. Le PCM lisse ainsi les montés et descentes en température. Le PCM est utile en particulier en cas d'augmentation de température importante des cellules. Tant que les cellules ne montent pas trop en température, le refroidissement par air suffit.
Le dispositif selon le premier mode de réalisation se prête à au moins trois utilisations possibles.
Selon une première utilisation, un ventilateur de refroidissement de la batterie est utilisé de façon conventionnelle. Lors d'un pic de température io dans la batterie, le PCM absorbe ce pic et limite la montée en température de la batterie.
Selon une deuxième utilisation, le véhicule a vocation à être démarré sans le ventilateur. Lorsque les cellules dégagent de la chaleur, le PCM l'absorbe. Si l'on est confronté à une utilisation courte du véhicule, la température ne monte pas suffisamment pour mettre en route le ventilateur. Si l'on atteint une certaine température, on met en route le ventilateur pour refroidir les cellules et régénérer également le PCM qui est dans le dispositif.
Selon une troisième utilisation, intermédiaire, le ventilateur est démarré en même temps que le véhicule, mais est piloté pour générer un débit d'air plus faible que dans l'état de l'art.
Selon un deuxième mode de réalisation, le module d'un dispositif de gestion de température selon le premier mode de réalisation contient un additif conducteur thermique. Par conducteur thermique, on entend que l'additif conduit au moins aussi bien la chaleur que le matériau à changement de phase lorsqu'il se trouve dans une phase où il est le plus conducteur thermique. L'additif conducteur thermique est par exemple une mousse métallique, une poudre (par exemple métallique), un ensemble de particules métalliques et/ou de particules de carbone. Ainsi, même lorsque le matériau à changement de phase est devenu intrinsèquement isolant, le fait qu'il contiennent l'additif rend l'ensemble (matériau à changement de phase plus additif) beaucoup plus conducteur thermique que ne le serait le matériau à changement de phase seul, ce qui permet de continuer à refroidir les cellules en en absorbant la chaleur et en offrant ainsi une masse plus importante pour dissiper cette chaleur.
Selon un troisième mode de réalisation, le module d'un dispositif de gestion de température selon le premier ou deuxième mode de réalisation contient une structure INT réalisée en matériau conducteur thermique. Par io conducteur thermique, on entend que la structure conduit au moins aussi bien la chaleur que le matériau à changement de phase lorsqu'il se trouve dans une phase où il est le plus conducteur thermique.
La structure est par exemple une structure de type turbulateur. Cette structure, seule ou en combinaison avec les additifs du deuxième mode de réalisation, permet, elle aussi, d'accroître substantiellement la conductivité thermique du module lorsque le matériau à changement de phase qu'il contient devient résistant thermiquement.
Selon un quatrième mode de réalisation, la structure d'un module de dispositif de gestion de température selon le troisième mode de réalisation se trouve dans le matériau à changement de phase. Cette structure est par exemple métallique (par exemple en aluminium voire en cuivre, mais l'aluminium est avantageux pour son coût plus faible).
Selon une mise en œuvre possible, cette structure plonge donc dans le matériau de changement de phase, afin de lui conférer une certaine conductivité thermique même lorsque sa température rend le matériau non conducteur (ou du moins très peu conducteur). Par exemple, la conductivité thermique du matériau à changement de phase est décuplée par la présence de la structure, lorsque le matériau se trouve dans une phase où il est le moins conducteur thermique. Le fait que la structure soit celle d'un turbulateur permet alors de réutiliser des structures disponibles, mais ne vise pas à générer la moindre turbulence sur un flux d'air, puisque aucun air ne traverse en principe ce turbulateur qui est par exemple noyé dans le matériau à changement de phase.
Selon une alternative, la structure améliore la conductivité thermique de l'ensemble du dispositif, grâce à sa propre conductivité thermique élevée, mais n'est pas noyée dans le matériau de changement de phase. Par exemple, le module comprend deux sous-modules séparés par un turbulateur pouvant être traversé par un flux d'air et qui établit un contact thermique entre les deux sous-modules. Il existe alors au moins trois passages d'air (de part et d'autre du module et via le turbulateur du module).
Selon un cinquième mode de réalisation, un dispositif de gestion de température selon l'un des premier au quatrième modes de réalisation comprend un premier intercalaire TUR1 réalisé en matériau conducteur thermique, le premier intercalaire étant fixé d'une part au module, d'autre part à la première cellule de la batterie. Cet intercalaire TUR1 est donc extérieur au module et assure le refroidissement de ce module et le refroidissement de la première cellule. Le refroidissement du module et de la première cellule sont liés puisque le module et la première cellule sont liés par l'intercalaire TUR1 qui est un conducteur thermique, tendant à moyenner leurs températures respectives.
Cet intercalaire TUR1 est par exemple obtenu à partir de deux plaques planes en métal conducteur (par exemple de l'aluminium ou du cuivre), chacune des parois planes étant munie d'une pluralité de persiennes inclinées réalisées par découpe et formage du feuillard. L'intercalaire ménage ainsi une distance entre le module et la première cellule, et l'air peut ainsi circuler dans une sorte de tunnel dont la largeur correspond à cette distance.
Selon un sixième mode de réalisation, un dispositif de gestion de température selon le cinquième mode de réalisation comprend un deuxième intercalaire TUR2 réalisé en matériau conducteur thermique, le deuxième intercalaire étant fixé d'une part au module, d'autre part à la deuxième cellule de la batterie. Ce deuxième intercalaire TUR2 est donc lui aussi extérieur au module et assure le refroidissement de ce module et le refroidissement de la deuxième cellule. Le refroidissement du module et de la deuxième cellule sont liés puisque le module et la deuxième cellule sont liés par l'intercalaire TUR2 qui est un conducteur thermique, tendant à moyenner leurs températures respectives.
io Cet intercalaire TUR2 est par exemple obtenu à partir de deux plaques planes en métal conducteur (par exemple de l'aluminium ou du cuivre), chacune des parois planes étant munie d'une pluralité de persiennes inclinées réalisées par découpe et formage du feuillard. L'intercalaire ménage ainsi une distance entre le module et la deuxième cellule, et l'air peut ainsi circuler dans une sorte de tunnel dont la largeur correspond à cette distance.
Selon un septième mode de réalisation, l'un parmi le premier intercalaire et l'éventuel deuxième intercalaire d'un dispositif de gestion de température selon le cinquième ou sixième mode de réalisation, est un turbulateur. Un turbulateur est un dispositif qui perturbe un flux d'air laminaire. Ainsi un flux d'air entrant dans un turbulateur, même s'il était laminaire, ressort du turbulateur de façon assez irrégulière et imprévisible, et surtout son parcours à l'intérieur du turbulateur est irrégulier. Le turbulateur peut en particulier accélérer un flux d'air entrant en le concentrant et en augmentant la distance qu'il doit parcourir par diverses déviations. Ceci permet d'accroître la faculté de refroidissement de l'air traversant le turbulateur.
Ainsi, selon une mise en œuvre possible seul le premier intercalaire est présent et c'est un turbulateur. Selon une autre mise en œuvre possible, le premier et le deuxième intercalaires sont tous deux présents, et seul l'un des deux est un turbulateur (il peut s'agir du premier ou du deuxième intercalaire). Selon une autre mise en œuvre possible, le premier et le deuxième intercalaires sont tous deux présents, et tous deux sont des turbulateurs.
Selon un huitième mode de réalisation, le module d'un dispositif de gestion de température selon l'un des premier au septième modes de réalisation comprend des bossages entre lesquels l'air peut s'écouler, les bossages comprenant des sommets en contact thermique avec l'une parmi la première cellule et la deuxième cellule.
Par exemple, le module comprend une face extérieure présentant des io protubérances (il est alvéolé). Selon une mise en œuvre, ces protubérances sont réparties sur les sommets d'un quadrillage. Alternativement, ces protubérances sont disposées en quinconce. Selon une mise en œuvre possible, les protubérances précitées ont chacune la forme d'une portion de sphère aplanie en leur sommet pour assurer un bon contact avec la surface à refroidir.
En d’autres termes, chaque bossage présente une forme générale de demi-sphère avec un méplat au sommet, ce qui assure un meilleur contact physique et thermique.
Avantageusement, les bossages présentent une hauteur comprise entre 20 2 mm et 6 mm, un méplat de 2 mm à 10 mm de diamètre, et une densité entre 7000 et 20000 par m2.
Selon une mise en œuvre, le module est donc une sorte de réservoir (par exemple métallique), agencé pour contenir un matériau à changement de phase, et comprenant deux faces, en contact chacune avec une cellule respective (de manière à assurer une conductivité thermique suffisante), chaque face présentant des protubérances permettant à la fois d'assurer ce contact (via leurs sommets) et le passage de l'air entre les protubérances.
Selon un neuvième mode de réalisation, le module d'un dispositif de gestion de température selon l'un des premier au huitième modes de réalisation comprend un premier sous-module WAF1 et un deuxième sousmodule WAF2, les deux sous-modules étant fixés dos à dos et étant en contact thermique l'un avec l'autre, chacun des deux sous-modules comprenant des bossages entre lesquels l'air peut s'écouler, les bossages du premier sous-module comprenant des sommets en contact thermique avec la première cellule, les bossages du deuxième sous-module comprenant des sommets en contact thermique avec la deuxième cellule.
Par exemple, chaque sous-module est une enceinte étanche (pouvant être métallique) comprenant un matériau à changement de phase. Selon io une mise en œuvre possible chaque sous-module comprend une face plane et une face munie d'un bossage. Les faces planes des deux sous-modules sont par exemple en contact direct l'une avec l'autre ce qui permet une surface d'échange thermique maximale. Selon une variante, elles sont en contact par l'intermédiaire d'un turbulateur qui est bon conducteur thermique (par exemple un turbulateur métallique). La conductivité thermique entre deux sous-modules de ce type est plus faible avec un turbulateur intermédiaire qu'avec un contact direct, mais le turbulateur permet un refroidissement par air efficace faisant plus que compenser la moindre conductivité thermique entre les deux sous-modules.
On note en relation avec le mode de réalisation illustré aux figures 2A, 2B et 2C que les deux demi-gaufrettes peuvent alternativement être une gaufrette comprenant des bossages en ses deux faces.
On note en relation avec le mode de réalisation illustré aux figures 4A, 4B et 4C que les deux demi-plaques peuvent alternativement être une unique plaque, par exemple sensiblement plane des deux côtés.
Selon un dixième mode de réalisation, une batterie électrique comprend au moins une première cellule CEL et une deuxième cellule CEL, ainsi qu'un dispositif selon l'un des premier au neuvième modes de réalisation. La batterie est par exemple une batterie de véhicule automobile électrique ou hybride.
L’ensemble des cellules et dispositifs de la batterie BATT sont 5 positionnés dans une enceinte ENC fermée par un couvercle CVL.
Cet ensemble repose sur un support SUP permettant de conserver un passage d’air PA sous les cellules CEL, entre les cellules CEL et l’enceinte ENC.
Le couvercle CVL est muni d’ergots ERG pour maintenir les cellules CEL io sur le support SUP tout en laissant un passage d’air PA entre le couvercle
CVL et les cellules électriques CEL.
Chaque ergot présente une surface d’appui comprise de préférence entre 150 mm2 et 600 mm2.
Chaque ergot est disposé entre les bornes positive et négative de la 15 cellule associée.
Les ergots sont disposés parallèlement, en regard les uns des autres, et les uns à la suite des autres le long du couvercle CVL.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à cette configuration des ergots ERG.
La batterie BATT comprend également un collecteur COL pour distribuer l’air dans la batterie.
Le collecteur COL comprend un orifice d’entrée d’air ENT et un orifice de sortie d’air SOR.
L’air entre dans l’enceinte ENC par des fentes FEN réalisées dans 25 l’enceinte ENC.
L’air s’écoule ensuite dans le passage d’air PA puis au travers des cellules électriques CEL, des demi-gaufrettes et des intercalaires, et enfin dans le passage d’air opposé PA avant d’être évacué à travers les fentes FEN et le collecteur COL.
De préférence, la batterie BATT comprend également une pluralité d’absorbeurs ABS.
Les absorbeurs ABS sont placés au niveau des cellules d’extrémité CELEXT de la batterie BATT.
Les absorbeurs ABS peuvent être composés de ressorts ou de lames métalliques ou de couches amortissantes.
Les absorbeurs ABS sont utilisés d’une part pour maintenir le module électrique et améliorer les contacts entre demi-gaufrettes et cellules électriques grâce à la pression de maintien qu’ils exercent et aussi io d’absorber la dilatation des cellules tout en conservant cette pression de maintien.
Selon un onzième mode de réalisation illustré à la figure 6, un premier collecteur COL1 comprend l’orifice d’entrée d’air ENT tandis qu’un deuxième collecteur COL2, distinct du premier collecteur COL1, comprend l’orifice de sortie d’air SOR.
Les collecteurs COL1 et COL2 sont rapportés chacun sur une grande face FAC de l’enceinte ENC.
Par grande face, on entend face de plus grande superficie qui ne comprend ni le couvercle ni le support.
Chacun des collecteurs COL1 et COL2 s’étend parallèlement à une longueur des grandes faces FAC.
Selon les contraintes d’encombrement, les collecteurs COL1 et COL2 sont disposés en regard l’un de l’autre (variante non illustrée) ou décalés (figure 6).
Selon un douzième mode de réalisation illustré aux figures 7A et 7B, l’orifice d’entrée d’air ENT et l’orifice de sortie d’air SOR sont percés dans deux petites faces opposées fac de l’enceinte ENC.
L’orifice d’entrée d’air ENT pénètre le passage d’air PA disposé entre le couvercle CVL et les cellules électriques CEL.
L’orifice de sortie SOFt pénètre le passage d’air PA entre le support SU P et les cellules électriques CEL.
Selon un treizième mode de réalisation illustré aux figures 8A et 8B, l’orifice d’entrée d’air ENT et l’orifice de sortie d’air SOFt sont percés dans une même petite face fac de l’enceinte ENC.
L’orifice d’entrée d’air ENT pénètre le passage d’air PA disposé entre le couvercle CVL et les cellules électriques CEL.
L’orifice de sortie SOFt pénètre le passage d’air PA entre le support SUP et les cellules électriques CEL.
io Chacun des modes de réalisation dix à treize assure une circulation optimisée de l’air dans l’enceinte ENC, en particulier entre les dispositifs de gestion de température et les cellules, et notamment entre les demigaufrettes.
Comme déjà indiqué, la batterie BATT peut être équipée du dispositif selon l'un des premier au neuvième mode de réalisation, et en particulier du dispositif comprenant des intercalaires, ce qui permet un maintien de l’ensemble et une amélioration des contacts.

Claims (13)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif de gestion de température d'une batterie électrique, la 5 batterie électrique comprenant une première cellule (CEL1) et une deuxième cellule (CEL
  2. 2), le dispositif comprenant un module (WAF, WAF1a, WAF2a, WAF1b, WAF2b) comportant une enveloppe conductrice thermiquement, le module contenant un matériau à changement de phase, le module étant agencé pour être placé entre la première cellule et la io deuxième cellule et pour être en contact thermique avec la première cellule et avec la deuxième cellule, le dispositif comprenant un passage d'air de part et d'autre du module, de façon à permettre une circulation d'air entre la première cellule et le module ainsi qu'une circulation d'air entre la deuxième cellule et le module.
    15 2. Dispositif de gestion de température selon la revendication 1, dans lequel le matériau à changement de phase comprend un additif conducteur thermique.
  3. 3. Dispositif de gestion de température selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le module comprend une structure (INT) réalisée en matériau
    20 conducteur thermique, ladite structure étant disposée à l’intérieur de l’enveloppe.
  4. 4. Dispositif de gestion de température selon l'une des revendications précédentes, comprenant un premier intercalaire (TUR1) réalisé en matériau conducteur thermique, le premier intercalaire étant en contact
    25 d'une part avec le module, d'autre part avec la première cellule de la batterie.
  5. 5. Dispositif de gestion de température selon la revendication précédente, comprenant un deuxième intercalaire (TUR2) réalisé en matériau conducteur thermique, le deuxième intercalaire étant fixé en
    30 contact d'une part avec le module, d'autre part avec la deuxième cellule de la batterie.
  6. 6. Dispositif de gestion de température selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l’enveloppe comprend des bossages entre lesquels l'air peut s'écouler, les bossages comprenant des sommets en contact thermique avec l'une parmi la première cellule et la deuxième
    5 cellule.
  7. 7. Dispositif de gestion de température selon la revendication précédente, dans lequel l’un au moins des sommets des bossages en contact thermique avec l'une parmi la première cellule et la deuxième cellule présente un méplat.
    io
  8. 8. Dispositif de gestion de température selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le module comprend un premier et un deuxième sous-modules (WAF1, WAF2), les deux sous-modules étant fixés dos à dos et étant en contact thermique l'un avec l'autre, chacun des deux sousmodules comprenant des bossages entre lesquels l'air peut s'écouler, les
    15 bossages du premier sous-module comprenant des sommets en contact thermique avec la première cellule, les bossages du deuxième sous-module comprenant des sommets en contact thermique avec la deuxième cellule.
  9. 9. Batterie électrique comprenant au moins une première cellule (CEL1) et une deuxième cellule (CEL2), la batterie comprenant un dispositif selon
    20 l'une des revendications précédentes.
  10. 10. Batterie électrique selon la revendication précédente, comprenant un boîtier (ENC) comportant des fentes (FEN) pour laisser passer l’air apte à circuler de part et d’autre de chaque sous-module.
  11. 11. Batterie électrique selon la revendication précédente, comprenant au 25 moins un élément absorbeur (ABS) localisé entre une cellule d’extrémité (CEL-EXT) de la batterie et le boîtier (ENC).
  12. 12. Batterie électrique selon la revendication précédente, dans laquelle l’élément absorbeur (ABS) est en contact avec le module associé à la cellule d’extrémité (CEL-EXT).
  13. 13. Batterie électrique selon l’une des revendications 10 ou 11, dans laquelle l’élément absorbeur (ABS) est choisi parmi une couche d’amortissement, un ressort et une lame métallique.
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