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FR3152651A1 - Thermal regulation device, in particular for motor vehicles, and corresponding thermal regulation kit - Google Patents

Thermal regulation device, in particular for motor vehicles, and corresponding thermal regulation kit Download PDF

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FR3152651A1
FR3152651A1 FR2309383A FR2309383A FR3152651A1 FR 3152651 A1 FR3152651 A1 FR 3152651A1 FR 2309383 A FR2309383 A FR 2309383A FR 2309383 A FR2309383 A FR 2309383A FR 3152651 A1 FR3152651 A1 FR 3152651A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
thermal regulation
cover
fluid
side walls
regulation device
Prior art date
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Pending
Application number
FR2309383A
Other languages
French (fr)
Inventor
Jean-Yves Besnard
Sylvain Gerber
Sergio DA-COSTA-PITO
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority to FR2309383A priority Critical patent/FR3152651A1/en
Priority to PCT/EP2024/074486 priority patent/WO2025051691A1/en
Publication of FR3152651A1 publication Critical patent/FR3152651A1/en
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Abstract

Ensemble de régulation thermique correspondant, notamment pour véhicule automobile, et système de régulation thermique correspondant L’invention concerne un dispositif de régulation thermique (1) pour la régulation thermique d’au moins un composant (10) à réguler thermiquement, ce dispositif de régulation thermique (1) comportant : - au moins deux parois latérales (3) se faisant face, - au moins une paroi de fond à laquelle les deux parois latérales (3) sont connectées de façon à former un logement de réception (5) d’au moins un composant (10) à réguler thermiquement, le dispositif (1) étant caractérisé en ce que les deux parois latérales sont venues de matière avec la paroi de fond, et - le dispositif comprend un circuit de circulation de fluide (C) destiné à être en contact avec le composant (10) pour le réguler thermiquement, formé dans au moins une des parois et au moins un orifice de distribution (6) et un orifice de récupération (7) du fluide configuré pour acheminer ledit fluide vers et depuis le logement de réception. Figure pour l’abrégé : Fig. 1Corresponding thermal regulation assembly, in particular for a motor vehicle, and corresponding thermal regulation system The invention relates to a thermal regulation device (1) for the thermal regulation of at least one component (10) to be thermally regulated, this thermal regulation device (1) comprising: - at least two side walls (3) facing each other, - at least one bottom wall to which the two side walls (3) are connected so as to form a receiving housing (5) for at least one component (10) to be thermally regulated, the device (1) being characterized in that the two side walls are integral with the bottom wall, and - the device comprises a fluid circulation circuit (C) intended to be in contact with the component (10) to thermally regulate it, formed in at least one of the walls and at least one distribution orifice (6) and a recovery orifice (7) for the fluid configured to convey said fluid to and from the receiving housing. Figure for the abstract: Fig. 1

Description

Dispositif de régulation thermique, notamment pour véhicule automobile, et kit de régulation thermique correspondantThermal regulation device, in particular for motor vehicles, and corresponding thermal regulation kit

La présente invention concerne un dispositif de régulation thermique, notamment dans le domaine automobile. Un tel dispositif définit généralement un logement destiné à recevoir des modules de composants électriques et/ou électroniques susceptibles de dégager de la chaleur lors de leur fonctionnement. L’invention concerne également un dispositif de stockage électrique comprenant un tel dispositif de régulation thermique dans lequel sont logés les modules de composants électriques et/ou électroniques.The present invention relates to a thermal regulation device, in particular in the automotive field. Such a device generally defines a housing intended to receive modules of electrical and/or electronic components likely to release heat during their operation. The invention also relates to an electrical storage device comprising such a thermal regulation device in which the modules of electrical and/or electronic components are housed.

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.The components that may be covered 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.

L’invention trouve une application alternative 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.The invention finds an alternative application in the field of thermal regulation of a power electronics device or module, i.e. comprising power electronic components. In operation, the temperature of such a power electronics device or module may rise, which risks damaging some of the power electronic components.

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 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.The invention also finds an advantageous application in the field of thermal regulation of electrical energy storage elements, such as battery cells, for example, for motor vehicles with electric and/or hybrid engines. The electrical energy of vehicles with electric and/or hybrid engines is supplied by one or more batteries. During their operation, the electrical energy storage elements such as the batteries are likely to heat up and thus risk being damaged. In particular, a charging technique, called fast 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 fast charging involves significant heating of the electrical energy storage elements which must be treated.

Dans le domaine des véhicules automobiles, il est connu d’utiliser un ensemble de régulation thermique, notamment pour le refroidissement, de composants par exemple de stockage d’énergie électrique, tels que des batteries. Un tel ensemble 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.In the field of motor vehicles, it is known to use a thermal regulation assembly, in particular for cooling, components for example for storing electrical energy, such as batteries. Such a thermal regulation assembly makes it possible to modify a 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.

Selon une solution connue, un fluide diélectrique est projeté et/ou mis en contact avec les composants reçus dans un boîtier, au moyen d’un circuit du fluide diélectrique et d’orifices ou de buses d’aspersion du fluide diélectrique. Il peut alors s’opérer un échange thermique entre les composants et le fluide diélectrique qui vient en contact avec une surface des composants. Le fluide diélectrique peut être monophasique ou diphasique. Ce dernier est par exemple choisi en fonction de ses températures de changement de phase.According to a known solution, a dielectric fluid is sprayed and/or brought into contact with the components received in a housing, by means of a dielectric fluid circuit and orifices or nozzles for spraying the dielectric fluid. A heat exchange can then take place between the components and the dielectric fluid which comes into contact with a surface of the components. The dielectric fluid can be single-phase or two-phase. The latter is, for example, chosen according to its phase change temperatures.

Selon une autre solution, les composants, tels que les cellules de stockage d’énergie électrique, sont régulés thermiquement par immersion dans un bain de fluide diélectrique.Alternatively, components, such as electrical energy storage cells, are thermally regulated by immersion in a bath of dielectric fluid.

Une problématique constante concerne l’intégration du circuit de fluide diélectrique en optimisant la quantité de fluide diélectrique utilisée tout en garantissant une régulation thermique efficace de l’ensemble des composants.A constant problem concerns the integration of the dielectric fluid circuit by optimizing the quantity of dielectric fluid used while guaranteeing effective thermal regulation of all components.

Le système de batterie actuel est dominé par la technologie cellule à pack ou module à pack. Cela nécessite la fabrication d'un pack avec un grand cadre structurel. De grands systèmes de production sont nécessaires pour produire ces pièces (grande presse, robot de soudage, contrôles d'assemblage, vis, transports, etc...). La stratégie cellule-châssis est nouvelle sur le marché et pourrait être adoptée rapidement car elle nécessiterait des systèmes de production plus petits et potentiellement moins d'énergie, tout en offrant une plus grande modularité que la stratégie traditionnelle cellule-module-emballage.The current battery system is dominated by cell-to-pack or module-to-pack technology. This requires the manufacturing of a pack with a large structural frame. Large production systems are required to produce these parts (large press, welding robot, assembly controls, screws, transport, etc.). The cell-to-frame strategy is new to the market and could be adopted quickly because it would require smaller production systems and potentially less energy, while offering greater modularity than the traditional cell-module-package strategy.

Les conceptions actuelles de modules reposent sur un assemblage vertical du pack, de nombreuses pièces sont nécessaires pour intégrer différentes fonctions telles que le refroidissement et le circuit HT, de sorte que le pack est généralement assemblé de manière séquentielle (cadre, couvercle inférieur, refroidisseur, cellules/modules, circuit HT, couvercle supérieur) et comporte de nombreuses opérations manuelles (beaucoup de vis).Current module designs rely on vertical assembly of the pack, many parts are required to integrate different functions such as cooling and HV circuit, so the pack is usually assembled sequentially (frame, bottom cover, cooler, cells/modules, HV circuit, top cover) and involves many manual operations (many screws).

L’invention s’inscrit dans ce contexte et a pour objectif d’offrir une alternative aux dispositifs de régulation thermique connus, notamment dans leur application à un dispositif de stockage électrique tels que des batteries de véhicule automobile, qui permette entre autres de pallier les problèmes susmentionnés.The invention falls within this context and aims to offer an alternative to known thermal regulation devices, in particular in their application to an electrical storage device such as motor vehicle batteries, which makes it possible, among other things, to overcome the aforementioned problems.

À cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de régulation thermique pour le refroidissement et/ou le chauffage d’au moins un composant électronique et/ou électrique à réguler thermiquement, ce composant étant notamment un organe de stockage électrique, par exemple une cellule de batterie, ce dispositif de régulation thermique comportant :
- au moins deux parois latérales se faisant face,
- au moins une paroi de fond à laquelle les deux parois latérales sont connectées de façon à former un logement de réception d’au moins un composant à réguler thermiquement,
le dispositif étant caractérisé en ce que les deux parois latérales sont venues de matière avec la paroi de fond, et
- le dispositif comprend un circuit de circulation de fluide, notamment diélectrique, destiné à être en contact avec le composant pour le réguler thermiquement, formé dans au moins une des parois et au moins un orifice de distribution et un orifice de récupération du fluide configuré pour acheminer ledit fluide vers et depuis le logement de réception.
To this end, the invention relates to a thermal regulation device for cooling and/or heating at least one electronic and/or electrical component to be thermally regulated, this component being in particular an electrical storage member, for example a battery cell, this thermal regulation device comprising:
- at least two side walls facing each other,
- at least one bottom wall to which the two side walls are connected so as to form a housing for receiving at least one component to be thermally regulated,
the device being characterized in that the two side walls are integral with the bottom wall, and
- the device comprises a fluid circulation circuit, in particular dielectric, intended to be in contact with the component to regulate it thermally, formed in at least one of the walls and at least one distribution orifice and one fluid recovery orifice configured to convey said fluid to and from the receiving housing.

Dans le cadre du refroidissement par immersion, l’invention permet d’avoir moins d’éléments différents formant le logement de réception. Celui-ci est ainsi proposé comme un tiroir de trois voire quatre côtés, réceptionnant les éléments de stockage électriques dans une structure d’accueil monobloc, notamment extrudée, le circuit et les orifices de distribution et de récupération du fluide étant intégrés dans cette structure.In the context of immersion cooling, the invention makes it possible to have fewer different elements forming the receiving housing. This is thus proposed as a drawer with three or even four sides, receiving the electrical storage elements in a single-piece receiving structure, in particular extruded, the circuit and the fluid distribution and recovery orifices being integrated into this structure.

Avantageusement l’invention propose une structure simple qui permet un gain de packaging en évitant l'utilisation d'un cadre structurel imposant. Ainsi, les aspects sécurité au crash sont reportés sur la caisse véhicule, comme actuellement dans des véhicules à combustion interne. Cela permet aussi une modularité plus importante car non tributaire de la taille du pack batterie, il est possible grâce à l’invention d’augmenter ou réduire aisément l'autonomie électrique embarquée.Advantageously, the invention proposes a simple structure that allows for packaging savings by avoiding the use of a large structural frame. Thus, crash safety aspects are transferred to the vehicle body, as is currently the case in internal combustion vehicles. This also allows for greater modularity because it is not dependent on the size of the battery pack; thanks to the invention, it is possible to easily increase or reduce the on-board electric range.

Avantageusement cela permet aussi de limiter les fixations à gérer au sein de l’ensemble de régulation thermique tout en garantissant l’étanchéité.Advantageously, this also makes it possible to limit the number of fixings to be managed within the thermal regulation assembly while guaranteeing watertightness.

En effet, les éléments additionnels peuvent ensuite être rapportés à volonté sur cette base, notamment avantageusement après avoir inséré les composants à réguler comme des organes de stockage électriques.In fact, additional elements can then be added as desired to this base, particularly advantageously after inserting the components to be regulated such as electrical storage devices.

Ainsi, dans certains modes de réalisation, le cadre, les parois, le couvercle et les canaux de refroidissement sont tous produits en une seule pièce ce qui facilite la production et l’assemblage.Thus, in some embodiments, the frame, walls, cover and cooling channels are all produced as a single piece which facilitates production and assembly.

Ceci permet de minimiser le nombre de pièces, les opérations d’assemblage tout en garantissant une aspersion par le fluide diélectrique ou une immersion optimisée des composants lorsqu’ils sont montés dans le dispositif de régulation thermique.This allows the number of parts and assembly operations to be minimized while ensuring spraying by the dielectric fluid or optimized immersion of the components when they are mounted in the thermal regulation device.

Ainsi, la taille globale du dispositif peut être réduit jusqu’à 10 fois en comparaison d’un pack batterie classique, comprenant des modules et monté sous un chassis de véhicule. Il en va de même pour le système de production qui est simplifié et donc réduit. La structure interne évidée permet aussi la réduction de la taille du dispositif par l’intégration des canaux de refroidissement dans la structure.This allows the overall size of the device to be reduced by up to 10 times compared to a conventional battery pack, comprising modules and mounted under a vehicle chassis. The same applies to the production system, which is simplified and therefore reduced. The hollowed-out internal structure also allows the size of the device to be reduced by integrating cooling channels into the structure.

Selon une particularité de l’invention, au moins les parois latérales et de fond sont surmoulées avec un composite thermoplastique. Ce surmoulage peut ainsi intégrer des fonctionnalités spécifiques, comme par exemple l’isolation du dispositif.According to a feature of the invention, at least the side and bottom walls are overmolded with a thermoplastic composite. This overmolding can thus integrate specific functionalities, such as for example the insulation of the device.

Le composite thermoplastique peut par exemple être un composite de type organosheet, une matrice thermoplastique renforcé par des fibres de verre (tissé ou non tissé, désordonné). Le composite peut ainsi être thermoformable et surmoulable avec des résines thermoplastique compatibles.The thermoplastic composite can, for example, be an organosheet composite, a thermoplastic matrix reinforced with glass fibers (woven or non-woven, disordered). The composite can thus be thermoformable and overmolded with compatible thermoplastic resins.

De préférence, les trois parois présentent, en section transversale, une forme en U avec une paroi de fond (X) à laquelle se raccordent les deux parois latérales (X) opposées, parallèles entre elles.Preferably, the three walls have, in cross section, a U-shape with a bottom wall (X) to which the two opposite side walls (X), parallel to each other, are connected.

L’ensemble de régulation thermique peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes décrites ci-après, prises séparément ou en combinaison.The thermal regulation assembly may further include one or more of the following features described below, taken separately or in combination.

Au moins deux parois comprennent chacune au moins un conduit de distribution de fluide dans lequel est destiné à circuler un fluide diélectrique configuré pour réguler thermiquement l’au moins un composant,At least two walls each comprise at least one fluid distribution conduit in which a dielectric fluid configured to thermally regulate the at least one component is intended to circulate,

Le dispositif comprend en outre un couvercle faisant face à la paroi de fond, et connecté aux deux parois latérales de façon à former un parallélogramme, de préférence un rectangle.The device further comprises a cover facing the bottom wall, and connected to the two side walls so as to form a parallelogram, preferably a rectangle.

Le couvercle est venu de matière avec la paroi de fond et les parois latérales.The lid is made of the same material as the bottom wall and the side walls.

Le dispositif comprend en outre des plaques de fermeture configurées pour être connectées aux parois et au couvercle de façon à fermer de façon hermétique au fluide le logement de réception.The device further comprises closure plates configured to be connected to the walls and the cover so as to hermetically close the receiving housing to the fluid.

Les plaques de fermeture comprennent des orifices d’alimentation et d’évacuation connectés au circuit de circulation de fluide.The closure plates include supply and discharge ports connected to the fluid circulation circuit.

Au moins une plaque de fermeture comprend une connexion électrique configurée pour être connectée aux composants à réguler, par exemple aux busbars d’organes de stockage tels que des cellules de batterie.At least one closure plate comprises an electrical connection configured to be connected to the components to be regulated, for example to the busbars of storage devices such as battery cells.

Le dispositif comprend au moins un joint d’étanchéité agencé entre au moins une paroi et/ou couvercle du dispositif de régulation et chaque plaque de fermeture.The device comprises at least one seal arranged between at least one wall and/or cover of the regulating device and each closing plate.

Les parois et/ou le couvercle comprennent des orifices d’alimentation et d’évacuation connectés au circuit de circulation de fluide.The walls and/or the cover include supply and discharge ports connected to the fluid circulation circuit.

Au moins les parois, notamment les parois et le couvercle, sont formées par extrusion, notamment par pultrusion.At least the walls, including the walls and the cover, are formed by extrusion, including pultrusion.

Au moins une paroi latérale et/ou couvercle comporte au moins une buse d’aspersion de fluide agencée en communication fluidique avec au moins un orifice de distribution.At least one side wall and/or cover comprises at least one fluid spray nozzle arranged in fluid communication with at least one dispensing orifice.

Chaque conduit présentant un nombre prédéfini d’orifices de distribution (6) du fluide diélectrique.Each conduit having a predefined number of distribution orifices (6) of the dielectric fluid.

Le couvercle comprend des pattes de fixation à un autre couvercle d’un autre dispositif de régulation.The cover includes fixing lugs to another cover of another regulating device.

Les pattes de fixations peuvent être décalées les unes par rapport aux autres.The mounting legs can be offset from each other.

De façon avantageuse, cela permet de fixer des dispositifs alignés comprenant chacun un couvercle identique. Cela permet ainsi de ne produire qu’une forme de couvercle.Advantageously, this allows aligned devices to be fixed, each comprising an identical cover. This thus makes it possible to produce only one cover shape.

Le dispositif ne comporte pas d’entretoise connectant deux parois latérales ou deux parois de fermetures.The device does not include a spacer connecting two side walls or two closing walls.

Le dispositif comprend une entretoise disposée dans le logement de réception entre au moins deux composants.The device comprises a spacer disposed in the receiving housing between at least two components.

Le dispositif comporte en outre au moins un organe flexible configuré pour comprimer lesdits composants lorsqu’ils sont reçus dans le logement de réception.The device further comprises at least one flexible member configured to compress said components when they are received in the receiving housing.

L’invention concerne aussi un dispositif de stockage électrique, comprenant un dispositif de régulation thermique tel que revendiqué précédemment, et des composants à réguler, notamment des organes de stockage d’énergie électrique, les composants étant arrangés sous forme d’au moins une rangée de composants, chaque rangée formant un module à réguler thermiquement.The invention also relates to an electrical storage device, comprising a thermal regulation device as claimed previously, and components to be regulated, in particular electrical energy storage members, the components being arranged in the form of at least one row of components, each row forming a module to be thermally regulated.

L’invention concerne aussi un kit pour former un dispositif de régulation thermique tel que décrit précédemment, comprenant :
- un logement de réception formé par au moins deux parois latérales venues de matière avec une paroi de fond, et un couvercle venu de matière ou non,
- deux plaques de fermetures configurées pour fermer de façon hermétique au fluide le logement de réception.
The invention also relates to a kit for forming a thermal regulation device as described above, comprising:
- a receiving housing formed by at least two side walls made of one material with a bottom wall, and a cover made of one material or not,
- two closing plates configured to hermetically seal the receiving housing against fluid.

L’invention concerne aussi une méthode pour fabriquer un dispositif de stockage électrique tel que décrit précédemment, comprenant les étapes suivantes :

  • Extrusion, notamment par pultrusion, d’au moins les deux parois latérales et d’une paroi de fond, formant le dispositif et comprenant le circuit de circulation de fluide,
  • Perçage des orifices de distribution et de récupération
  • Mise en place des cellules au sein du dispositif,
  • Optionnellement fixation d’un couvercle couplé aux parois latérales (3) et en regard de la paroi de fond, dans le cas où ledit couvercle n’est pas extrudé, notamment par pultrusion,
  • Fermeture du dispositif par fixation de plaques de fermeture (9) afin de former un logement de réception fermé.
The invention also relates to a method for manufacturing an electrical storage device as described above, comprising the following steps:
  • Extrusion, in particular by pultrusion, of at least the two side walls and a bottom wall, forming the device and comprising the fluid circulation circuit,
  • Drilling the distribution and recovery holes
  • Setting up cells within the device,
  • Optionally fixing a cover coupled to the side walls (3) and facing the bottom wall, in the case where said cover is not extruded, in particular by pultrusion,
  • Closing the device by fixing closing plates (9) in order to form a closed receiving housing.

L’invention peut encore concerner un pack batterie formant un dispositif de stockage tel que défini précédemment. Le pack batterie peut comporter un nombre prédéfini de modules de plusieurs cellules connectées entre elles.The invention may also relate to a battery pack forming a storage device as defined above. The battery pack may comprise a predefined number of modules of several cells connected together.

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 :Other advantages and characteristics of the invention will appear more clearly on reading the following description given as an illustrative and non-limiting example, and the appended drawings among which:

FIG. 1est une vue éclatée du dispositif de stockage électrique comprenant un dispositif de régulation thermique selon un premier mode de réalisation. FIG. 1 is an exploded view of the electrical storage device comprising a thermal regulation device according to a first embodiment.

FIG. 2est une vue éclatée du dispositif de stockage électrique comprenant un dispositif de régulation thermique selon un second mode de réalisation. FIG. 2 is an exploded view of the electrical storage device comprising a thermal regulation device according to a second embodiment.

FIG. 3est une vue partielle en coupe d’un dispositif de régulation thermique selon un mode de réalisation. FIG. 3 is a partial sectional view of a thermal regulation device according to one embodiment.

Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.In these figures, identical elements have the same reference numbers.

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.The following embodiments are examples. Although the description refers to one or more embodiments, this does not necessarily mean that each reference relates to the same embodiment, or that the features apply only to a single embodiment. Single features of different embodiments may also be combined or interchanged to provide other embodiments, without departing from the scope of the invention, as defined by the claims.

Dans la description, on peut indexer certains éléments, par exemple premier élément ou deuxième élément. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments proches mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente invention. Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le temps.In the description, certain elements may be indexed, for example first element or second element. In this case, it is a simple indexing to differentiate and name close but not identical elements. This indexing does not imply a priority of one element over another and such names can easily be interchanged without departing from the scope of the present invention. This indexing also does not imply an order in time.

Dispositif de stockage électrique 100100 electrical storage device

Les figures 1 à 2 montrent un exemple de dispositif de stockage électrique 100 qui peut être destiné à équiper un véhicule notamment automobile. À titre d’exemple non limitatif, le dispositif de stockage électrique 100 peut être un pack batterie.Figures 1 to 2 show an example of an electrical storage device 100 which may be intended to equip a vehicle, in particular a motor vehicle. By way of non-limiting example, the electrical storage device 100 may be a battery pack.

Le dispositif de régulation thermique 1 peut définir une forme générale parallélépipédique.The thermal regulation device 1 can define a general parallelepiped shape.

LaFIG. 1présente ainsi un dispositif de stockage électrique 100 comprend un dispositif de régulation thermique 1 dans lequel est reçu au moins un module 13.There FIG. 1 thus presents an electrical storage device 100 comprising a thermal regulation device 1 in which at least one module 13 is received.

ModulesModules

Les modules 13, lorsqu’ils sont agencés au sein du système de régulation thermique 1, peuvent par exemple s’étendre longitudinalement dans le sens de la longueur du dispositif de régulation thermique 1.The modules 13, when arranged within the thermal regulation system 1, may for example extend longitudinally in the length direction of the thermal regulation device 1.

Plusieurs rangées de modules 13 peuvent être destinées à être reçues dans le dispositif de régulation thermique 1. Ces rangées de modules 13 sont avantageusement disposées parallèlement les unes aux autres. Les rangées de modules 13 peuvent être alignées selon l’axe longitudinal d’extension des parois latérales et de fond (perpendiculaire à la coupe A-A des figures 1 et 2).Several rows of modules 13 may be intended to be received in the thermal regulation device 1. These rows of modules 13 are advantageously arranged parallel to each other. The rows of modules 13 may be aligned along the longitudinal axis of extension of the side and bottom walls (perpendicular to section A-A of figures 1 and 2).

Chaque module 13 peut comporter une pluralité de composants 10 électroniques et/ou électriques, tels que des cellules de stockage d’énergie, dont la température doit être régulée, par exemple diminuée. Un module 13 correspond par exemple à un groupement de cellules connectées entre elles.Each module 13 may comprise a plurality of electronic and/or electrical components 10, such as energy storage cells, the temperature of which must be regulated, for example reduced. A module 13 corresponds, for example, to a group of cells connected to each other.

En alternative, chaque module 13 comportant une pluralité de composants 10 électroniques et/ou électriques, peut correspondre à une cellule de stockage d’énergie.Alternatively, each module 13 comprising a plurality of electronic and/or electrical components 10 may correspond to an energy storage cell.

Dans les exemples illustrés, les composants 10 sont représentés de manière schématique avec une forme générale parallélépipédique. Bien entendu, toute autre forme peut être envisagée.In the illustrated examples, the components 10 are represented schematically with a general parallelepiped shape. Of course, any other shape can be envisaged.

Les composants 10 peuvent être disposés en rangée au sein d’un module 13.The components 10 can be arranged in rows within a module 13.

La température des composants 10 peut être destinée à être régulée thermiquement par immersion des composants 10 de chaque module 13 dans un bain de fluide diélectrique. En alternative, la régulation thermique peut être réalisée par aspersion de fluide diélectrique sur une ou plusieurs surfaces des composants 10. Le fluide diélectrique peut être monophasique ou diphasique. Ce dernier est par exemple choisi en fonction de ses températures de changement de phase.The temperature of the components 10 may be intended to be thermally regulated by immersing the components 10 of each module 13 in a bath of dielectric fluid. Alternatively, the thermal regulation may be carried out by spraying dielectric fluid onto one or more surfaces of the components 10. The dielectric fluid may be single-phase or two-phase. The latter is, for example, chosen according to its phase change temperatures.

De plus, au moins une entretoise peut être disposée entre deux composants 10 consécutifs d’un module 13. Cela permet, notamment pour une configuration de régulation thermique par immersion des composants 10, de garantir que le fluide diélectrique s’écoule bien entre tous les composants 10.In addition, at least one spacer can be arranged between two consecutive components 10 of a module 13. This makes it possible, in particular for a configuration of thermal regulation by immersion of the components 10, to guarantee that the dielectric fluid flows well between all the components 10.

Dans un mode de réalisation alternatif, tel que représenté aux figures 1 et 2 à titre d’exemple non limitatif, le ne comporte pas d’entretoise connectant deux parois latérales ou deux parois de fermetures (9).In an alternative embodiment, as shown in Figures 1 and 2 by way of non-limiting example, the does not include a spacer connecting two side walls or two closing walls (9).

Dispositif de régulation thermique 1Thermal regulation device 1

Le dispositif de régulation thermique 1 définit un logement de réception 5. Ce logement de réception 5 est destiné à recevoir les modules 13.The thermal regulation device 1 defines a receiving housing 5. This receiving housing 5 is intended to receive the modules 13.

Ce dispositif de régulation thermique 1 permet d’utiliser un fluide diélectrique pour réguler thermiquement les modules 13.This thermal regulation device 1 makes it possible to use a dielectric fluid to thermally regulate the modules 13.

La pultrusion est un procédé d’usinage continu de matériaux composites à base de fibre de verre ou de carbone. Elle consiste en l’extrusion de profilés à section constante et complexe par traction continue, avec polymérisation dans un moule fermé.Pultrusion is a continuous machining process for composite materials based on glass or carbon fiber. It consists of the extrusion of profiles with a constant and complex section by continuous traction, with polymerization in a closed mold.

Le circuit de circulation de fluide C peut comprendre au moins un conduit 2 de distribution de fluide, par exemple entre un orifice d’alimention (11, 91) et un orifice d’évacuation (12, 92). Le fluide diélectrique est destiné à circuler dans le ou les conduits 2 de distribution de fluide.The fluid circulation circuit C may comprise at least one fluid distribution conduit 2, for example between a supply orifice (11, 91) and an evacuation orifice (12, 92). The dielectric fluid is intended to circulate in the fluid distribution conduit(s) 2.

Le ou les conduits 2 peuvent être réalisés sous forme de espaces creux continus, par exemple formés par usinage, extrusion, moulage, de préférence par extrusion. Les extrémités des conduits, notamment dans le cas où ils sont formés par extrusion, sont obturés, par exemple par les plaques de fermetures 9.The conduit(s) 2 may be made in the form of continuous hollow spaces, for example formed by machining, extrusion, molding, preferably by extrusion. The ends of the conduits, in particular in the case where they are formed by extrusion, are closed, for example by the closing plates 9.

Dans certains modes de réalisation, comme représenté à titre d’exemple à laFIG. 3, par exemple formé par extrusion, des espaces creux 16 sont susceptibles d’être formés au sein des parois latérales 3, de fond 4 et du couvercle 8. Ces espaces creux 16, vides et fermés à leur extrémité, permettent avantageusement de réduire le poids du dispositif sans perdre en fiabilité et rigidité des parois.In some embodiments, as shown by way of example in FIG. 3 , for example formed by extrusion, hollow spaces 16 are likely to be formed within the side walls 3, bottom 4 and cover 8. These hollow spaces 16, empty and closed at their end, advantageously make it possible to reduce the weight of the device without losing reliability and rigidity of the walls.

Dans certains modes de réalisation, tels que représentés à titre d’exemple à laFIG. 1et 2, le dispositif de régulation thermique 1 comporte en outre au moins deux parois de fermeture 9, c'est-à-dire une paroi de fermeture 9 pour chaque extrémité longitudinale du logement de réception formé par les parois latérales 3 et la paroi de fond 4.In some embodiments, as shown by way of example in FIG. 1 and 2, the thermal regulation device 1 further comprises at least two closing walls 9, i.e. one closing wall 9 for each longitudinal end of the receiving housing formed by the side walls 3 and the bottom wall 4.

Les parois de fermeture 9 peuvent éventuellement être réalisées au moins en partie dans un matériau plastique composite, avantageusement thermorésistant.The closing walls 9 may optionally be made at least partly from a composite plastic material, advantageously heat-resistant.

Les parois de fermeture 9 viennent se fixer à au moins l’une des parois latérales 3 et la paroi de fond 4. La fixation peut se faire par vissage. Tout autre moyen de fixation peut être envisagé. Cela permet avantageusement de nécessiter moins de pièces, moins d’éléments de fixations, tels que des vis, et ainsi moins de temps d’assemblage.The closing walls 9 are fixed to at least one of the side walls 3 and the bottom wall 4. The fixing can be done by screwing. Any other means of fixing can be considered. This advantageously makes it possible to require fewer parts, fewer fixing elements, such as screws, and thus less assembly time.

Dans certains modes de réalisation, au moins un joint d’étanchéité est prévu entre la paroi de fermeture 9 et l’élément auquel elle est fixée. Lorsque l’assemblage est réalisé par vissage, en serrant les vis, les joints d’étanchéité peuvent être comprimés, par exemple dans la même opération.In some embodiments, at least one seal is provided between the closing wall 9 and the element to which it is fixed. When the assembly is carried out by screwing, by tightening the screws, the seals can be compressed, for example in the same operation.

La paroi de fermeture 9 peut présenter un pourtour ou une bride périphérique venant en contact avec la paroi ou couvercle à laquelle elle est fixée. Des logements peuvent être ménagés dans cette bride périphérique pour le passage d’éléments de fixations, tels que des vis par exemple lorsque la fixation se fait par vissage, ou pour la connection électrique 93 des plaques de fermeture 9 avec les busbars 14 des composants 10 tels que des organes de stockage.The closing wall 9 may have a rim or a peripheral flange coming into contact with the wall or cover to which it is fixed. Housings may be provided in this peripheral flange for the passage of fixing elements, such as screws for example when the fixing is done by screwing, or for the electrical connection 93 of the closing plates 9 with the busbars 14 of the components 10 such as storage members.

Chaque paroi de fermeture 9 peut présenter un pied ou bord.Each closing wall 9 may have a foot or edge.

Comme représenté à laFIG. 2, chaque paroi de fermeture 9 peut comprendre, notamment sur ce pied ou bord, un raccordement ou piquage 91, 92 connecté à un conduit 2 de distribution de fluide pour l’arrivée ou la vidange du fluide diélectrique. Par exemple, la paroi de fermeture 9 peut comprendre un orifice d’alimentation 91 connecté au conduit de distribution 2 de fluide et un orifice d’évacuation 92 sur le conduit de distribution 2 de fluide.As shown in the FIG. 2 , each closing wall 9 may comprise, in particular on this foot or edge, a connection or tapping 91, 92 connected to a fluid distribution conduit 2 for the arrival or drainage of the dielectric fluid. For example, the closing wall 9 may comprise a supply orifice 91 connected to the fluid distribution conduit 2 and an evacuation orifice 92 on the fluid distribution conduit 2.

L’orifice d’alimentation 91 peut être au niveau d’un pied ou bord de la paroi de fermeture 9 et l’orifice d’évacuation 92 peut être au niveau du pied ou bord opposé de cette même plaque de fermeture 9.The supply orifice 91 may be at a foot or edge of the closing wall 9 and the discharge orifice 92 may be at the opposite foot or edge of this same closing plate 9.

Le joint d’étanchéité peut être maintenu entre un pied ou bord d’une paroi de fermeture 9 et la paroi à laquelle ladite paroi de fermeture est fixée. Le joint d’étanchéité est de préférence également disposé entre tout le pourtour périphérique de la paroi de fermeture et la paroi à laquelle ladite paroi de fermeture est fixée.The seal may be maintained between a foot or edge of a closing wall 9 and the wall to which said closing wall is fixed. The seal is preferably also arranged between the entire peripheral periphery of the closing wall and the wall to which said closing wall is fixed.

Les deux plaques de fermetures sont par exemple chacune agencés au contact ou à l’aplomb de connectiques, d’une barre d’interconnexion ou d’un jeu de barres 14 (busbar en anglais) permettant de connecter entre eux les composants 2. Par exemple, un espace peut être prévu au-dessus des connectiques pour loger les barres d’interconnexion, qui sont des éléments très sollicités thermiquement en fonctionnement.The two closing plates are for example each arranged in contact with or directly above connectors, an interconnection bar or a set of bars 14 (busbar in English) allowing the components 2 to be connected to each other. For example, a space can be provided above the connectors to house the interconnection bars, which are elements subject to high thermal stress during operation.

Dans certains modes de réalisation, le volume de fluide et/ou les orifices sont dimensionnés pour que les connectiques et/ou barre d’interconnexion ou d’un jeu de barres 14 (busbar 14) soient régulés thermiquement par contact avec le fluide diélectrique.In some embodiments, the fluid volume and/or the orifices are sized so that the connectors and/or interconnection bar or a busbar 14 are thermally regulated by contact with the dielectric fluid.

Dans certains modes de réalisation, le circuit de circulation C présente un nombre prédéfini d’orifices de distribution 11 et d’évacuation 12 du fluide diélectrique. Ces orifices 11, 12 permettent l’écoulement ou la projection, et l’évacuation du fluide diélectrique pour venir immerger ou asperger les composants 2.In certain embodiments, the circulation circuit C has a predefined number of distribution orifices 11 and evacuation orifices 12 for the dielectric fluid. These orifices 11, 12 allow the flow or projection, and the evacuation of the dielectric fluid to immerse or spray the components 2.

Selon une autre variante de réalisation (non représentée), le dispositif 1 peut comporter au moins une buse d’aspersion de fluide diélectrique agencée en communication fluidique avec au moins un orifice 11, 91 de distribution de fluide. Une telle buse est aussi appelée gicleur.According to another variant embodiment (not shown), the device 1 may comprise at least one dielectric fluid spray nozzle arranged in fluid communication with at least one fluid distribution orifice 11, 91. Such a nozzle is also called a nozzle.

La ou les buses peuvent comprendre chacune un ou plusieurs orifices de projection du fluide diélectrique. Elles peuvent être agencées de façon à projeter et arroser de fluide diélectrique au moins une surface d’au moins un composant 2.The nozzle(s) may each comprise one or more orifices for projecting the dielectric fluid. They may be arranged so as to project and spray dielectric fluid onto at least one surface of at least one component 2.

Lorsqu’il y a une multiplicité de buses, elles peuvent être identiques ou différentes, présenter un même nombre d’orifices de projection ou non, présenter des orifices de projection de même aire d’ouverture ou non, par exemple de même diamètre ou non. Les buses peuvent être agencées selon une orientation identique ou sensiblement identique, ou selon des orientations variables, par rapport aux composants 7 de chaque module 5.When there is a multiplicity of nozzles, they may be identical or different, have the same number of projection orifices or not, have projection orifices of the same opening area or not, for example of the same diameter or not. The nozzles may be arranged in an identical or substantially identical orientation, or in variable orientations, relative to the components 7 of each module 5.

Par ailleurs, pour chaque logement de réception, au moins un organe flexible peut être prévu. Cet organe flexible peut être réalisé par exemple sous forme d’une cale ressort.Furthermore, for each receiving housing, at least one flexible member can be provided. This flexible member can be made, for example, in the form of a spring wedge.

L’organe flexible est par exemple agencé à l’intérieur du volume défini entre une paroi de fermeture 9 et un composant 2. Il peut en particulier être disposé en appui contre une surface interne de la paroi de fermeture 9.The flexible member is for example arranged inside the volume defined between a closing wall 9 and a component 2. It can in particular be arranged to bear against an internal surface of the closing wall 9.

Lorsque les composants 2 sont reçus au sein du dispositif de régulation thermique 1, les organe flexibles permettent de comprimer les composants 2. Les composants 2 sont ainsi maintenus serrés les uns contre les autres. Les organe flexibles permettent d’absorber les différences de dimension des composants 2 notamment en fonctionnement ou en charge par exemple. En variante, il pourrait être envisagé des éléments en mousse.When the components 2 are received within the thermal regulation device 1, the flexible members allow the components 2 to be compressed. The components 2 are thus kept tightly against each other. The flexible members allow the differences in size of the components 2 to be absorbed, particularly during operation or under load, for example. Alternatively, foam elements could be considered.

Le dispositif de régulation thermique 1 peut encore comporter un ou plusieurs éléments ou organes nécessaires à la mise en circulation du fluide diélectrique et à la régulation thermique des composants 2.The thermal regulation device 1 may also comprise one or more elements or organs necessary for the circulation of the dielectric fluid and the thermal regulation of the components 2.

Légende
1. Dispositif de régulation thermique
2. Conduit de distribution de fluide
3. Parois latérales
4. Paroi de fond
5. Logement de réception
6. Orifice de distribution
7. Orifice de récupération
8. Couvercle
9. Plaque de fermeture
10. Composant électroniques et/ou électriques
11. Orifices d’alimentation sur une paroi/couvercle
12. Orifices d’évacuation sur une paroi/couvercle
13. Module
14. Busbar
15. Patte de fixation
16. Espace creux
91. Orifice d’alimentation sur une plaque de fermeture
92. Orifice d’évacuation sur une plaque de fermeture
93. Connexion électrique
100. Dispositif de stockage électrique
C. circuit de circulation de fluide diélectrique
Legend
1. Thermal regulation device
2. Fluid distribution conduit
3. Side walls
4. Back wall
5. Reception accommodation
6. Distribution orifice
7. Recovery port
8. Cover
9. Closing plate
10. Electronic and/or electrical components
11. Feed holes on a wall/cover
12. Drain holes on a wall/cover
13. Module
14. Busbar
15. Fixing lug
16. Hollow space
91. Feed port on a closure plate
92. Drain hole on a closing plate
93. Electrical connection
100. Electrical storage device
C. dielectric fluid circulation circuit

Claims (10)

Dispositif de régulation thermique (1) pour le refroidissement et/ou le chauffage d’au moins un composant (10) électronique et/ou électrique à réguler thermiquement, ce composant (10) étant notamment un organe de stockage électrique, par exemple une cellule de batterie, ce dispositif de régulation thermique (1) comportant :
- au moins deux parois latérales (3) se faisant face,
- au moins une paroi de fond à laquelle les deux parois latérales (3) sont connectées de façon à former un logement de réception (5) d’au moins un composant (10) à réguler thermiquement,
le dispositif (1) étant caractérisé en ce que les deux parois latérales sont venues de matière avec la paroi de fond, et
- le dispositif comprend un circuit de circulation de fluide (C), notamment diélectrique, destiné à être en contact avec le composant (10) pour le réguler thermiquement, formé dans au moins une des parois et au moins un orifice de distribution (6) et un orifice de récupération (7) du fluide configuré pour acheminer ledit fluide vers et depuis le logement de réception.
Thermal regulation device (1) for cooling and/or heating at least one electronic and/or electrical component (10) to be thermally regulated, this component (10) being in particular an electrical storage member, for example a battery cell, this thermal regulation device (1) comprising:
- at least two side walls (3) facing each other,
- at least one bottom wall to which the two side walls (3) are connected so as to form a receiving housing (5) for at least one component (10) to be thermally regulated,
the device (1) being characterized in that the two side walls are integral with the bottom wall, and
- the device comprises a fluid circulation circuit (C), in particular dielectric, intended to be in contact with the component (10) to regulate it thermally, formed in at least one of the walls and at least one distribution orifice (6) and one recovery orifice (7) of the fluid configured to convey said fluid to and from the receiving housing.
Dispositif de régulation thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif (1) comprend en outre un couvercle (8) faisant face à la paroi de fond (4), et connecté aux deux parois latérales (3) de façon à former un parallélogramme, de préférence un rectangle.Thermal regulation device (1) according to the preceding claim, wherein the device (1) further comprises a cover (8) facing the bottom wall (4), and connected to the two side walls (3) so as to form a parallelogram, preferably a rectangle. Dispositif de régulation thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel le couvercle est venu de matière avec la paroi de fond 4 et les parois latérales 3.Thermal regulation device (1) according to the preceding claim, in which the cover is made in one piece with the bottom wall 4 and the side walls 3. Dispositif de régulation thermique (1) selon l’une des revendications 2 ou 3, dans lequel il comprend en outre des plaques de fermeture (9) configurées pour être connectées aux parois et au couvercle de façon à fermer de façon hermétique au fluide le logement de réception (5).Thermal regulation device (1) according to one of claims 2 or 3, wherein it further comprises closing plates (9) configured to be connected to the walls and to the cover so as to hermetically close the receiving housing (5) to the fluid. Dispositif de régulation (1) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel au moins les parois (3, 4), notamment les parois (3, 4) et le couvercle (8), sont formées par extrusion, notamment par pultrusion.Control device (1) according to one of claims 1 to 4, in which at least the walls (3, 4), in particular the walls (3, 4) and the cover (8), are formed by extrusion, in particular by pultrusion. Dispositif de régulation (1) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel au moins une paroi latérale (3) et/ou couvercle (4) comporte au moins une buse d’aspersion de fluide agencée en communication fluidique avec au moins un orifice de distribution (6).Regulating device (1) according to one of claims 1 to 5, in which at least one side wall (3) and/or cover (4) comprises at least one fluid spray nozzle arranged in fluid communication with at least one dispensing orifice (6). Dispositif de régulation (1) selon l’une des revendications 2 à 6, dans lequel le couvercle comprend des pattes de fixation (15) à un autre couvercle (8) d’un autre dispositif de régulation (1).Regulation device (1) according to one of claims 2 to 6, in which the cover comprises fixing lugs (15) to another cover (8) of another regulation device (1). Dispositif de stockage électrique (100), comprenant un dispositif de régulation thermique selon l’une des revendications précédentes, et des composants à réguler (10), notamment des organes de stockage d’énergie électrique, les composants (10) étant arrangés sous forme d’au moins une rangée de composants (10), chaque rangée formant un module (13) à réguler thermiquement.Electrical storage device (100), comprising a thermal regulation device according to one of the preceding claims, and components to be regulated (10), in particular electrical energy storage members, the components (10) being arranged in the form of at least one row of components (10), each row forming a module (13) to be thermally regulated. Kit pour former un dispositif de régulation thermique (1) selon l’une des revendications 1 à 7, comprenant :
- un logement de réception (5) formé par au moins deux parois latérales venues de matière avec une paroi de fond, et un couvercle venu de matière ou non,
- deux plaques de fermetures (9) configurées pour fermer de façon hermétique au fluide le logement de réception (5).
Kit for forming a thermal regulation device (1) according to one of claims 1 to 7, comprising:
- a receiving housing (5) formed by at least two side walls made of one material with a bottom wall, and a cover made of one material or not,
- two closing plates (9) configured to hermetically close the receiving housing (5) to the fluid.
Méthode pour fabriquer un dispositif de stockage électrique (100) selon la revendication 8, comprenant les étapes suivantes :
  • Extrusion, notamment par pultrusion, d’au moins les deux parois latérales (3) et d’une paroi de fond, formant le dispositif et comprenant le circuit de circulation de fluide (C),
  • Perçage des orifices de distribution (6) et de récupération (7)
  • Mise en place des cellules au sein du dispositif (1),
  • Optionnellement fixation d’un couvercle couplé aux parois latérales (3) et en regard de la paroi de fond, dans le cas où ledit couvercle n’est pas extrudé, notamment par pultrusion,
  • Fermeture du dispositif par fixation de plaques de fermeture (9) afin de former un logement de réception fermé.
A method for manufacturing an electrical storage device (100) according to claim 8, comprising the following steps:
  • Extrusion, in particular by pultrusion, of at least the two side walls (3) and a bottom wall, forming the device and comprising the fluid circulation circuit (C),
  • Drilling the distribution (6) and recovery (7) orifices
  • Setting up cells within the device (1),
  • Optionally fixing a cover coupled to the side walls (3) and facing the bottom wall, in the case where said cover is not extruded, in particular by pultrusion,
  • Closing the device by fixing closing plates (9) in order to form a closed receiving housing.
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