Brevet FR2876504A1 — publié le 20060414

STRUCTURE DE VENTILATION INTERNE D'UN BOÎTIER DE BATTERIE POUR CONTRâLER LA TEMPÉRATURE REGNANT A L'INTÉRIEUR DE CELUI-CI La présente invention porte sur une structure de ventilation interne d'un boîtier de batterie pour contrôler la température régnant à l'intérieur de celui-ci, et plus particulièrement, elle porte sur une structure de dissipation de chaleur pour un boîtier de batterie dont la durée de service est susceptible d'être diminuée lorsqu'il est soumis à une température élevée. En même temps que le développement de la technologie dans l'industrie des batteries, différents modules de batterie (tels que la batterie nickelcadmium (Nicad), la batterie Ni-MH, la batterie aux ions lithium, etc.) ont été largement utilisés sur de nombreux appareils électriques, tels que les ordinateurs portables, les appareils photographiques et similaires. Ces modules de batterie peuvent être facilement utilisés; cependant, ils ont un coût de production élevé et la durée de service sera diminuée s'ils sont soumis à une température élevée. Jusqu'ici, les fabricants de batteries n'ont pas trouvé de solution efficace à ce problème. La durée de service des batteries est hautement sensible aux changements de température. Par exemple, la température de fonctionnement de la batterie à ions lithium se situe dans la plage de -20 C à 60 C, et si la batterie à ions lithium est placée dans un environnement au-delà de 24 heures où la température est supérieure à 60 C (que la batterie soit en utilisation ou non), la durée de service de la batterie sera diminuée jusqu'à une valeur au-dessous de 30% de sa valeur initiale, et la batterie à ions lithium ne pourra plus être rechargée totalement. De ce fait, la température non seulement a un grand rapport avec la durée de service de la batterie, mais encore affectera les appareils électriques utilisant la batterie. Par exemple, habituellement, les gens aiment placer l'ordinateur portable dans leur voiture, et l'été, la voiture devient très chaude sous l'effet du soleil, et la température régnant dans celle-ci peut être augmentée jusqu'à 70-80 C. Dans ce cas, la durée de service et la fonction effective de la batterie de l'ordinateur portable à l'intérieur de la voiture seront sensiblement diminuées, conduisant ainsi à un endommagement permanent à la batterie. Pour un autre exemple du module de batterie utilisé sur la bicyclette électrique, la température pendant l'été se situant dans la plage de 30 à 40 C se situe à l'intérieur de la plage acceptable; cependant, le module de batterie est habituellement placé dans le boîtier de batterie, et la température régnant à l'intérieur du boîtier de batterie dépassera 60 C après qu'il ait été chauffé par le soleil, de telle sorte que si le module de batterie continue à séjourner dans une telle température élevée pendant une longue période de temps, ceci provoquera une diminution nette de la durée de service, conduisant ainsi à un endommagement permanent. On peut conclure à la lecture de la description ci-dessus que la température non seulement a un grand rapport avec la durée de service et l'efficacité de la batterie, mais encore limite relativement le domaine d'application possible de la batterie. La présente invention a été proposée pour diminuer et/ou pallier les inconvénients décrits ci-dessus. L'objectif principal de la présente invention est de proposer une structure de ventilation interne d'un boîtier de batterie pour contrôler la température régnant à l'intérieur de celui-ci, le ventilateur et un contrôleur de température tirant leur puissance directement des cellules à l'intérieur du boîtier de batterie, de telle sorte qu'ils peuvent être actionnés indépendamment. Que les cellules soient en utilisation ou non ou qu'elles soient en cours de recharge, le ventilateur peut être mis en marche automatiquement pour refroidir le boîtier de batterie chaque fois que la température régnant à l'intérieur du boîtier de batterie dépasse une valeur de référence prédéterminée. La présente invention a donc pour objet une structure de ventilation interne d'un boîtier de batterie pour contrôler la température régnant dans celui-ci, caractérisée par le fait qu'elle comprend: - un boîtier de batterie utilisé pour le stockage de plusieurs cellules, sur un côté du boîtier de batterie étant formées plusieurs entrées et sur un autre côté du boîtier de batterie, opposées aux entrées, étant disposées plusieurs sorties, les différentes cellules étant séparées l'une de l'autre et des surfaces internes du boîtier de batterie par des espaces de ventilation; un contrôleur de température connecté électriquement aux cellules pour détecter et contrôler la température régnant dans le boîtier de batterie et servant à contrôler et à changer la valeur de sortie en réponse aux changements de température dans le boîtier de batterie; au moins un ventilateur disposé au niveau des entrées en tant que ventilateur d'extraction, et/ou au moins un ventilateur disposé au niveau des sorties en tant que ventilateur de décharge, au moins un ventilateur, le contrôleur de température et les cellules étant connectés en une boucle de telle sorte que le ventilateur tire sa puissance des cellules et fonctionne sous la commande du contrôleur de température. Le contrôleur de température peut être une résistance dont la valeur de résistance varie en fonction 35 de la température. Un filtre peut être disposé sur les entrées et les sorties pour empêcher les matières étrangères de pénétrer dans le boîtier de batterie. Conformément à un premier mode de réalisation de la présente invention, au moins un ventilateur peut être disposé au niveau des entrées en tant que ventilateur d'extraction, le ventilateur, le contrôleur de température et les cellules étant connectés en une boucle de telle sorte que le ventilateur tire sa puissance des cellules et fonctionne sous la commande du contrôleur de température. En particulier, deux ventilateurs peuvent être disposés au niveau des entrées. Conformément à un second mode de réalisation de la présente invention, au moins un ventilateur peut être disposé au niveau des sorties en tant que ventilateur de décharge, le ventilateur, le contrôleur de température et les cellules étant connectés en une boucle de telle sorte que le ventilateur tire sa puissance des cellules et fonctionne sous la commande du contrôleur de température. Conformément à un troisième mode de réalisation de la présente invention, un ventilateur peut être disposé sur les entrées en tant que ventilateur d'extraction, et un autre ventilateur, être disposé au niveau des sorties en tant que ventilateur de décharge, le ventilateur, le contrôleur de température et les cellules étant connectés en une boucle de telle sorte que le ventilateur tire sa puissance des cellules et agisse sous la commande du contrôleur de température. La présente invention apparaîtra à l'évidence à la lecture de la description suivante prise en liaison avec les dessins annexés, lesquels montrent, à des fins d'illustration seulement, des modes de réalisation préférés selon la présente invention. Sur ces dessins. la Figure 1 est une vue en perspective d'une structure de ventilation interne d'un boîtier de batterie selon la présente invention; la Figure 2 est une vue en coupe de la structure de ventilation interne du boîtier de batterie selon la présente invention; la Figure 3 est une vue de dessus de la structure de ventilation interne du boîtier de batterie selon la présente invention; la Figure 4 est une vue opérationnelle de la structure de ventilation interne de boîtier de batterie selon la présente invention, dans laquelle le ventilateur est disposé au niveau des sorties; la Figure 5 est une vue opérationnelle de la structure de ventilation interne du boîtier de batterie selon la présente invention, dans laquelle le ventilateur est disposé au niveau des entrées; la Figure 6 montre deux ventilateurs qui sont disposés au niveau des sorties du boîtier de batterie selon la présente invention; et la Figure 7 montre que les ventilateurs sont disposés au niveau des sorties et des entrées du boîtier de batterie selon la présente invention. Si l'on se réfère aux Figures 1 à 3, on peut voir que l'on a représenté une structure de ventilation interne d'un boîtier de batterie pour contrôler la température régnant dans celui-ci, cette structure comprenant: un boîtier de batterie 10, un contrôleur de température 20 et au moins un ventilateur 30. Le boîtier de batterie 10 est utilisé pour le stockage de plusieurs cellules 11; sur un côté du boîtier de batterie 10 sont formées plusieurs entrées 12 et sur un autre côté du boîtier de batterie 10, opposées aux entrées 12, sont disposées plusieurs sorties 13. Les différentes cellules 11 sont séparées l'une de l'autre et des surfaces internes du boîtier de batterie 10 par des espaces de ventilation 101. Le contrôleur de température 20 est connecté électriquement aux cellules 11 pour détecter et contrôler la température régnant à l'intérieur du boîtier de batterie 10 et sert à contrôler et à changer la valeur de sortie en réponse aux changements de température dans le boîtier de batterie. Par exemple, le contrôleur de température 20 est une résistance dont la valeur de résistance varie avec la température, à savoir la valeur de résistance du contrôleur de température augmentera avec l'augmentation de la température, et réciproquement. Le ventilateur 30 peut être disposé soit au niveau des entrées 12 soit au niveau des sorties 13, et le ventilateur 30, le contrôleur de température 20 et les cellules 11 sont connectés en une boucle, de telle sorte que le ventilateur 30 tire sa puissance des cellules 11 et est capable de tourner sous la commande du contrôleur de température 20. Le fonctionnement de la présente invention sera expliqué comme suit: Par exemple, les cellules sont des cellules à ions lithium et leur plage de température de fonctionnement est de -20 C à 60 C, si les cellules à ions lithium sont utilisées dans le boîtier de batterie d'une bicyclette électrique, la température régnant à l'intérieur du boîtier de batterie dépassera 60 C après qu'il ait été chauffé par le soleil, de telle sorte que le module de batterie sera endommagé de façon permanente. Les entrées 12 et les sorties 13 sont disposées de chaque côté du boîtier de batterie scellé 10, et au niveau des entrées 12 ou des sorties 13 est disposé le ventilateur 30 (comme représenté sur les Figures 4 et 5). Le contrôleur de température 20, le ventilateur 30 et les cellules 11 sont connectés en une boucle, et le contrôleur de température 20 mettra en marche le ventilateur 30 pour extraire de la chaleur hors du boîtier de batterie 10 lorsque la température régnant dans le boîtier de batterie 10 sera supérieure à une valeur de référence prédéterminée (telle que 50 C) . Si le ventilateur 30 est disposé au niveau des sorties 13 en tant que ventilateur de décharge (comme représenté sur la Figure 4), de l'air frais s'écoulera dans et hors du boîtier de batterie 10 par l'intermédiaire des entrées 12 et des sorties 13 après écoulement à travers les espaces de ventilation 101 et les surfaces des différentes cellules 11. Et réciproquement, si le ventilateur 30 est disposé au niveau des entrées 12 en tant que ventilateur d'extraction (comme représenté sur la Figure 5), de l'air frais s'écoulera également dans et hors du boîtier de batterie 10 par l'intermédiaire des entrées 12 et des sorties 13 après s'être écoulé à travers les espaces de ventilation 101 et les surfaces des différentes cellules 11. En d'autres termes, le ventilateur 30 introduit de l'air froid et extrait de l'air chaud hors du boîtier de batterie 10, et, de ce fait, le boîtier de batterie 10 est refroidi et la température régnant dans celui-ci est diminuée. Il doit être souligné que le ventilateur 30 et le contrôleur de température 20 tirent leur puissance directement des cellules 11 à l'intérieur du boîtier de batterie 10, de telle sorte qu'ils peuvent être actionnés indépendamment. Que les cellules 11 soient en utilisation, ou non ou qu'elles soient en cours de recharge, le 20 ventilateur 30 peut être mis en marche automatiquement chaque fois que la température régnant à l'intérieur du boîtier de batterie 10 dépasse une valeur de référence prédéterminée. Ceci est un nouveau concept de qualité dans l'industrie des batteries. Dans l'application réelle, un filtre 40 peut empêcher des matières étrangères de pénétrer dans boîtier de batterie 10. De plus, on peut faire varier le nombre de ventilateurs 13 selon les besoins, comme représenté sur la deux ventilateurs 13 sont disposés pour améliorer la ventilation nombreuses cellules 11 dans le en outre sur la Figure 7, les ventilateurs peuvent niveau des entrées améliorer l'effet de Alors que modes de réalisation selon la présente invention, il apparaîtra clairement à l'homme du métier que d'autres modes de réalisation peuvent être réalisés sans s'écarter de la portée de la présente invention. être disposé au niveau des entrées 12 et des sorties 13 pour le Figure 6, par exemple, au niveau des sorties étant donné qu'il y a boîtier de batterie 10. Comme représenté 13 de également être disposés à la fois au 12 et des sorties 13 de façon à ventilation. nous avons présenté et décrit divers 35 REVENDICATIONS 1 - Structure de ventilation interne d'un boîtier de batterie pour contrôler la température régnant dans celui-ci, caractérisée par le fait qu'elle comprend: un boîtier de batterie (10) utilisé pour le stockage de plusieurs cellules (11), sur un côté du boîtier de batterie (10) étant formées plusieurs entrées (12) et sur un autre côté du boîtier de batterie (10), opposées aux entrées (12), étant disposées plusieurs sorties (13), les différentes cellules (11) étant séparées l'une de l'autre et des surfaces internes du boîtier de batterie (10) par des espaces de ventilation (101) ; - un contrôleur de température (20) connecté électriquement aux cellules (11) pour détecter et contrôler la température régnant dans le boîtier de batterie (10) et servant à contrôler et à changer la valeur de sortie en réponse aux changements de température dans le boîtier de batterie (10) ; au moins un ventilateur (30) disposé au niveau des entrées (12) en tant que ventilateur d'extraction, et/ou au moins un ventilateur (30) disposé au niveau des sorties en tant que ventilateur de décharge, au moins un ventilateur (30), le contrôleur de température (20) et les cellules (11) étant connectés en une boucle de telle sorte que le ventilateur (30) tire sa puissance des cellules (11) et fonctionne sous la commande du contrôleur de température (20). 2 - Structure de ventilation interne de boîtier de batterie selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le contrôleur de température (20) est une résistance dont la valeur de résistance varie en fonction de la température. 3 - Structure de ventilation interne de boîtier de batterie selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'un filtre (40) est disposé sur les entrées (12) et les sorties (13) pour empêcher les matières étrangères de pénétrer dans le boîtier de batterie (10). 4 - Structure de ventilation interne de boîtier de batterie selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'au moins un ventilateur (30) est disposé au niveau des entrées (12) en tant que ventilateur d'extraction, le ventilateur (30), le contrôleur de température (20) et les cellules (11) étant connectés en une boucle de telle sorte que le ventilateur (30) tire sa puissance des cellules (11) et fonctionne sous la commande du contrôleur de température (20). - Structure de ventilation interne de boîtier de batterie selon la revendication 1, caractérisée par le fait que deux ventilateurs (30) sont disposés au niveau des entrées (12). 6 - Structure de ventilation interne de boîtier de batterie selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'au moins un ventilateur (30) est disposé au niveau des sorties (13) en tant que ventilateur de décharge, le ventilateur (30), le contrôleur de température (20) et les cellules (11) étant connectés en une boucle de telle sorte que le ventilateur (30) tire sa puissance des cellules (11) et fonctionne sous la commande du contrôleur de température (20). 7 - Structure de ventilation interne de boîtier de batterie selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'un ventilateur (30) est disposé sur les entrées (12) en tant que ventilateur d'extraction, et un autre ventilateur (30) est disposé au niveau des sorties (13) en tant que ventilateur de décharge, le ventilateur (30), le contrôleur de température (20) et les cellules (11) étant connectés en une boucle de telle sorte que le ventilateur (30) tire sa puissance des cellules (11) et agisse sous la commande du contrôleur de température (20).