Brevet FR2953167A1 — publié le 20110603

i Dispositif de refroidissement à air pour une batterie de traction L'invention concerne un dispositif de refroidissement à air pour une batterie de traction embarquée sur un véhicule automobile, en particulier, sur un véhicule automobile hybride ou électrique. Plus précisément, comme illustré sur la figure 1, l'invention concerne, selon un premier de ses aspects, un dispositif 1 de refroidissement à air 2 d'une batterie 3 de traction pour un véhicule 4. La batterie 3 de traction est embarquée dans un habitacle 5 du véhicule 4. Le dispositif 1 de refroidissement comporte : io au moins un circuit 10 de refroidissement présentant un orifice d'entrée 11 d'air 2 en amont (illustré à l'aide des références CD sur la figure 1) de la batterie 3 de traction et un orifice de sortie 12 d'air 2 en aval (illustré à l'aide des références EF sur la figure 1) de la batterie 3 de traction, ce circuit 10 de refroidissement définissant un trajet d'air 2 passant par la batterie 3 de 15 traction, et ^ au moins un moyen de ventilation 13 adapté à générer un écoulement d'air 2 dans le circuit 10 de refroidissement depuis l'orifice d'entrée 11 vers l'orifice de sortie 12 (de gauche vers la droite sur la figure 1, en suivant les références CDEF). 20 Un tel dispositif 1 de refroidissement à air 2 est bien connu de l'homme du métier et est couramment utilisé, par exemple, sur les véhicules 4 du type « hybride » comportant des roues 43. Il s'agit du véhicule 4 adapté à être déplacé sur le sol par des moyens de traction hybrides reliés à l'une au moins des roues 43 et comportant une transmission 450, un moteur 451 à combustion interne relié 25 à la transmission 450 et un moteur 45 à énergie auxiliaire également relié à la transmission 450. Ainsi, la transmission 450 peut être actionnée soit par le moteur 45 à énergie auxiliaire, soit par le moteur 451 à combustion interne, soit par lesdits deux moteurs 45, 451 à la fois. Le moteur 45 à énergie auxiliaire peut être alimenté en énergie auxiliaire par la batterie 3 de traction. Il s'agit d'une énergie auxiliaire, par exemple, électrique, stockée dans la batterie 3 de traction. De manière conventionnelle, l'habitacle 5 du dit véhicule 4 comporte une cabine 50 destinée aux utilisateurs 51 du véhicule 4 et un coffre 52 destiné aux bagages 510 des utilisateurs 51. La cabine 50 et le coffre 52 sont séparés l'un de l'autre par une tablette, par exemple, par une tablette arrière 46. Comme illustré dans l'exemple sur la figure 1, pour améliorer la stabilité du véhicule 4, la batterie 3 de traction est disposée dans le coffre 52, en arrière du véhicule 4, tandis que le moteur 45 à énergie auxiliaire est disposé dans une zone d'emplacement 44 de moteur 45 en avant du véhicule 4. La batterie 3 de traction émet, lors de son io fonctionnement, une chaleur primaire O. Cependant, pour assurer le fonctionnement correct de la batterie 3 de traction au cours de son exploitation, toute surchauffe de la batterie 3 de traction (due à la chaleur primaire O dégagée), est à proscrire. Pour refroidir la batterie 3 de traction à l'aide du dispositif 1 de refroidissement, l'air 2 de l'habitacle 5 aspiré dans le circuit 10 de 15 refroidissement par le moyen de ventilation 13, via l'orifice d'entrée 11 disposé dans la cabine 50, passe par la batterie 3 de traction en évacuant la chaleur primaire O hors de la batterie 3 de traction via l'orifice de sortie 12 disposé dans le coffre 52. Cela s'avère incommodant, pour des raisons de sécurité, tant pour les utilisateurs 51 dans la cabine 50 que pour leurs bagages 510 dans le coffre 52. 20 En effet, la tablette arrière 46 n'est pas prévue pour remplir la fonction d'un moyen d'étanchéité entre le coffre 52 et la cabine 50. Or, l'air 2 en aval EF de la batterie 3 de traction peut être contaminé par des impuretés 30 (y compris des fumées) de nature chimique dangereuse provenant des microfissures de la batterie 3 de traction défaillante, par exemple, à cause de son vieillissement 25 prématuré difficile à détecter. Une fois quittées l'orifice de sortie 12 du circuit 10 de refroidissement, ces impuretés 30 se répandent d'abord dans le coffre 52, puis se disséminent à travers la tablette arrière 46 non étanche jusqu'à dans la cabine 50 pour contaminer in fine tout l'air 2 dans l'habitacle 5. Ces impuretés 30 peuvent s'avérer agressives, même à des concentrations infimes, sur le plan 30 olfactif pour les utilisateurs 51, voire être toxiques pour les utilisateurs 51 et/ou leurs bagages 510, en particulier lorsque ces derniers comportent des aliments. Par conséquent, un compromis délicat doit être réalisé entre, d'une part, des remplacements fréquents de la batterie 3 de traction, en application du principe de précaution, pour éviter a priori d'incommoder les utilisateurs 51 par un odeur désagréable de l'air 2 contaminé par les impuretés 30, voire d'intoxiquer les utilisateurs 51 et/ou leurs bagages 510 par cet air 2 contaminé, et, d'autre part, des contraintes en termes de pertes du temps qu'imposent aux utilisateurs 51 du véhicule 4 ces remplacements fréquents de la batterie 3 de traction. La présente invention, qui s'appuie sur cette observation originale, a principalement pour but de proposer un dispositif de refroidissement visant au moins à réduire l'une au moins des limitations précédemment évoquées. A cette io fin, le dispositif de refroidissement, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le circuit de refroidissement est étanche vis-à-vis de l'habitacle, et en ce qu'au moins l'orifice de sortie débouche hors de l'habitacle. Grâce à ces agencements, les impuretés (y compris les fumées) rejetées, 15 par la batterie de traction au cours de son fonctionnement, dans l'air en écoulement dans le circuit de refroidissement en aval de la batterie de traction, ne peuvent pas pénétrer dans l'habitacle. Cela contribue à sécuriser le dispositif de refroidissement en évitant a priori tout risque d'incommoder les utilisateurs du véhicule, voire d'intoxiquer les utilisateurs et/ou leurs bagages (notamment leurs 20 bagages comportant les aliments). De ce fait, il est possible d'espacer les opérations de remplacement de la batterie de traction qui sont couteuses en temps d'immobilisation du véhicule. En outre, la chaleur primaire dégagée par la batterie de traction ne pénètre pas dans l'habitacle ce qui contribue à y maintenir la température inchangée (sans faire appel à un dispositif rapporté de maintien de 25 la température dans l'habitacle) même lorsque la batterie de traction fonctionne en permanence (cas d'un véhicule électrique adapté à être tracté sur le sol par des moyens de traction, par exemple par un moteur électrique, alimentés en courant et en tension électriques à partir de la batterie de traction). L'absence du dit dispositif rapporté de maintien de la température dans l'habitacle contribue à 30 rendre le véhicule plus léger et, donc, plus économique en termes de consommation globale d'énergie. Selon un deuxième de ses aspects, l'invention concerne un véhicule automobile utilisant le dispositif de refroidissement selon l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 représente de manière schématique en vue simplifiée de dessus un véhicule automobile hybride comportant une batterie de traction équipée d'un dispositif de refroidissement connu, la figure 2 représente de manière schématique en vue simplifiée de io dessus le véhicule automobile monomoteur à énergie auxiliaire comportant la batterie de traction équipée d'un dispositif de refroidissement selon un premier mode de réalisation de l'invention, la figure 3 représente de manière schématique en vue simplifiée partielle de côté la batterie de traction avec le dispositif de refroidissement selon le 15 deuxième mode de réalisation de l'invention, la figure 4 représente de manière schématique en vue simplifiée de dessus le véhicule automobile hybride bimoteur comportant la batterie de traction équipée d'un dispositif de refroidissement selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. 20 Le dispositif de refroidissement connu illustré sur la figure 1 a d'ores et déjà été discuté ci-dessus. Comme annoncé précédemment et illustré sur les figures 2 à 4, l'invention concerne un dispositif 1 de refroidissement à air 2 d'une batterie 3 de traction pour un véhicule 4, par exemple un véhicule automobile. Ce dernier 25 comporte des roues 43 et est adapté à être tracté sur le sol par des moyens de traction reliés à l'une au moins des roues 43 et comportant, par exemple, au moins un moteur 45 à énergie auxiliaire, dit « moteur 45 » ci-après, et une transmission 450. Le moteur 45 est alimenté en énergie auxiliaire par la batterie 3 de traction. Il s'agit d'une énergie auxiliaire, par exemple, électrique, stockée dans la batterie 3 de traction. Contrairement au cas du véhicule 4 monomoteur électrique illustré sur la figure 2, dans le cas particulier du véhicule 4 du type « hybride » illustré sur la figure 4, les moyens de traction comportent en outre un moteur 451 à combustion interne relié à la transmission 450. Ainsi, la transmission 450 du véhicule 4 hybride peut être actionnée soit par le moteur 45 à énergie auxiliaire, soit par le moteur 451 à combustion interne, soit par lesdits deux moteurs 45, 451 à la fois. La batterie 3 de traction dégageant, lors de son fonctionnement, une chaleur primaire O, est embarquée dans un habitacle 5 du véhicule 4. Le dispositif io 1 de refroidissement comporte : ^ au moins un circuit 10 de refroidissement présentant un orifice d'entrée 11 d'air 2 en amont (illustré à l'aide des références CD sur les figures 2 à 4) de la batterie 3 de traction et un orifice de sortie 12 d'air 2 en aval (illustré à l'aide des références EF sur les figures 2 à 4) de la batterie 3 de traction, ce circuit 15 10 de refroidissement définissant un trajet d'air 2 passant par la batterie 3 de traction, et ^ au moins un moyen de ventilation 13 (par exemple, un ventilateur électrique) adapté à générer un écoulement d'air 2 dans le circuit 10 de refroidissement depuis l'orifice d'entrée 11 vers l'orifice de sortie 12 (c'est-à-dire, en suivant 20 les références CDEF sur les figures 2-4). Selon l'invention, le circuit 10 de refroidissement est étanche vis-à-vis de l'habitacle 5. En outre, au moins l'orifice de sortie 12 débouche hors de l'habitacle 5. De préférence, l'orifice d'entrée 11 débouche hors de l'habitacle 5. 25 Grâce à cet agencement, l'air 2 environnant aspiré par le moyen de ventilation 13 en fonctionnement dans le circuit 10 de refroidissement est pris à l'extérieur de l'habitacle 5 et présente, de ce fait, une température généralement plus basse que l'air 2 à l'intérieur de l'habitacle 5. Cela contribue à augmenter 5 l'efficacité du dispositif 1 de refroidissement, en particulier lors d'une saison hivernale. Ce gain en efficacité est particulièrement important lors de décharges rapides de la batterie 3 de traction (par exemple, au cours des accélérations du véhicule 4 sur une autoroute) ainsi que lors de charges rapides (par exemple, au cours des charges rapides ne dépassant pas quelques dizaines de minutes) de la batterie 3 de traction à partir d'une borne électrique de recharge disposée dans un parking de courte durée. En outre, ledit agencement contribue à rendre l'habitacle 5 moins bruyant car le bruit d'aspiration (produit par le moyen de ventilation 13 aspirant l'air 2 dans io le circuit 10 de refroidissement) ne peut a priori pas pénétrer dans l'habitacle 5 via l'orifice d'entrée 11 débouchant hors de l'habitacle 5. Lors du fonctionnement de la batterie 3 de traction des impuretés 30 de nature chimique dangereuse (y compris des fumées) peuvent se dégager. Ces impuretés 30 proviennent des microfissures de la batterie 3 de traction qui 15 résultent soit d'un état de vieillissement avancé de la batterie 3 de traction difficile à détecter, soit d'un état de panne de la batterie 3 de traction. L'orifice d'entrée 11 débouchant hors de l'habitacle 5 contribue à sécuriser le dispositif 1 de refroidissement en évitant a priori tout risque d'incommoder par les impuretés 30 des utilisateurs 51 du véhicule 4, voire d'intoxiquer les utilisateurs 51 et/ou leurs 20 bagages 510 (notamment leurs bagages 510 comportant des aliments) embarqués dans l'habitacle 5. En effet, même lorsque le moyen de ventilation 13 est inactif (par exemple, à cause d'une panne), des impuretés 30 (y compris des fumées) rejetées par la batterie 3 de traction dans le circuit 10 de refroidissement (et qui peuvent migrer, par exemple par diffusion, en amont CD de la batterie 3 de 25 traction) ne peuvent a priori pas pénétrer dans l'habitacle 5. Avantageusement, l'un parmi les orifices d'entrée 11 et de sortie 12 est disposé dans une première zone 40 du véhicule 4 protégée contre des accidents environnementaux 6 en dehors de l'habitacle 5. Les accidents environnementaux 6 peuvent traduire un état de poussière, de pluie et, plus généralement, d'eau, à 30 l'extérieur du véhicule 4. Ces agencements contribuent à sécuriser la batterie 3 de traction contre des pannes (par exemple, contre des courts-circuits) en interdisant aux accidents environnementaux 6 de s'infiltrer dans le circuit 10 de refroidissement (par exemple, lors d'un passage du véhicule 4 sur le sol S poussiéreux et/ou humide). Cela augmente la fiabilité du dispositif 1 de refroidissement. En outre, l'autre parmi les orifices d'entrée 11 et de sortie 12 est disposé dans une deuxième zone 41 du véhicule 4 protégée contre les accidents environnementaux 6 en dehors de l'habitacle 5, la deuxième zone 41 protégée étant distante de la première zone 40 protégée. io Comme précédemment, ces agencements contribuent à sécuriser la batterie 3 de traction contre les pannes (par exemple, contre les courts-circuits) en interdisant aux accidents environnementaux 6 de s'infiltrer dans le circuit 10 de refroidissement (par exemple, lors du passage du véhicule 4 sur un sol poussiéreux et/ou humide). Cela augmente la fiabilité du dispositif 1 de 15 refroidissement. En plus, le fait que la deuxième zone 41 protégée est distante de la première zone 40 protégée permet d'espacer les orifices d'entrée 11 et de sortie 12. Ainsi, l'air 2 (qui reste « frais » avant la récupération de la chaleur primaire O) aspiré via l'orifice d'entrée 11 en amont CD de la batterie 3 de traction ne peut pas se mélanger avec l'air 2 (qui devient « chaud » après la récupération 20 de la chaleur primaire O) rejeté via l'orifice de sortie 12 en aval EF de la batterie 3 de traction. Cela contribue à maintenir l'efficacité du dispositif 1 de refroidissement lorsque le véhicule 4 se déplace sur le sol S dans un régime du type « démarrage /arrêt » propre à un embouteillage et qui sollicite fortement la batterie 3 de traction. 25 De préférence, l'une au moins parmi les première et deuxième zones 40, 41 protégées est non inondable. Comme précédemment, ces agencements contribuent à sécuriser la batterie 3 de traction contre les pannes (par exemple, contre les courts-circuits) en interdisant aux accidents environnementaux 6 de s'infiltrer dans le circuit 10 de 30 refroidissement (par exemple, lors du passage du véhicule 4 au gué). Cela augmente la fiabilité du dispositif 1 de refroidissement. De préférence, l'une au moins parmi les première et deuxième zones 40, 41 protégées est confondue avec l'une au moins parmi des zones sélectives suivantes : (a) zone de passage 42 de roue 43 du véhicule 4 (figure 3) ; (b) zone d'emplacement 44 de moteur 45 du véhicule 4 (figures 2, 4) ; (c) zone de toiture du véhicule 4 (non représentée). Grâce à ces agencements, le dispositif 1 de refroidissement (et, en particulier, le circuit 10 de refroidissement) ne modifie pas des gabarits du véhicule 4. Cela contribue à sécuriser le véhicule 4 contre des accidents de la io route. De préférence, le dispositif 1 de refroidissement comporte au moins un moyen d'évaluation 14 adapté à évaluer en temps réel t un état courant yr de décharge de la batterie 3 de traction. En outre, le moyen de ventilation 13 est adapté à communiquer avec le moyen d'évaluation 14 et à générer l'écoulement 15 d'air 2 dans le circuit 10 de refroidissement sélectivement en fonction de l'état courant yr de décharge de la batterie 3 de traction. Grâce à ces agencements, le dispositif 1 de refroidissement peut s'adapter, lors de son fonctionnement, à l'état courant yr de décharge de la batterie 3 de traction. Cela permet de prendre en compte l'état de vieillissement 20 de la batterie 3 de traction et, in fine, à augmenter sa durée de vie. De préférence, le circuit 10 de refroidissement comporte au moins un conduit 100 logé dans une tablette arrière 46 adaptée à séparer l'habitacle 5 du véhicule 4 en une cabine 50 destinée aux utilisateurs 51 du véhicule 4 et en un coffre 52 destiné aux bagages 510 des utilisateurs 51. 25 Cela permet de rendre le dispositif 1 de refroidissement plus compact. De préférence, le circuit 10 de refroidissement comporte, en amont CD de la batterie 3 de traction, au moins un diffuseur 15 d'air 2 à trous 150 multiples adaptés à séparer l'écoulement d'air 2 dans le circuit 10 de refroidissement en une pluralité de flux 20 d'air 2, chacun de ces flux 20 passant par la batterie 3 de traction (y compris passant à travers la batterie 3 de traction lorsque celle-ci comporte des perçages 300 de refroidissement, et, plus généralement, coopérant avec la batterie 3 de traction de manière à la refroidir) et étant orienté par exemple selon un axe vertical Z (figure 3). Cet axe vertical Z parallèle à la pesanteur est orienté à l'opposé de la pesanteur et est perpendiculaire à des axes orthogonaux XY (figures 1-4) formant un plan horizontal qui peut coïncider avec le sol. La maîtrise des flux 20 à l'aide du diffuseur 15 à trous 150 multiples rend io le refroidissement la batterie 3 de traction par le dispositif 1 de refroidissement plus efficace. En outre, cet agencement détermine un positionnement relatif sélectif de la batterie 3 de traction et du circuit 10 de refroidissement par rapport à l'axe vertical Z. De ce fait, le montage et/ou le démontage de la batterie 3 de traction du circuit 10 de refroidissement est plus rapide et plus aisé. 15 De préférence, ledit circuit 10 de refroidissement comporte au moins un échangeur thermique 16 rapporté adapté à refroidir l'air 2 circulant dans le circuit 10 de refroidissement en amont CD de la batterie 3 de traction. Grâce à cet agencement, il est possible de rafraichir l'air 2 en amont CD de la batterie 3 de traction pour augmenter l'efficacité du dispositif 1 de 20 refroidissement, en particulier lors d'une saison estivale. De préférence, l'échangeur thermique 16 comporte une zone d'absorption 160 de chaleur auxiliaire Q liée au circuit 10 de refroidissement en amont de la batterie 3 de traction et une zone de libération 161 de chaleur auxiliaire Q liée au circuit 10 de refroidissement en aval EF de la batterie 3 de traction. 25 Cet agencement contribue à augmenter un rendement thermique de l'échangeur thermique 16. L'échangeur thermique 16 peut être du type Peltier. Cela permet de rendre le dispositif 1 de refroidissement plus compact. 2953167 io Avantageusement, l'échangeur thermique 16 peut être logé dans le coffre 52, entre la tablette arrière 46 et la batterie 3 de traction. Cela permet de rendre le dispositif 1 de refroidissement plus compact. REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de refroidissement à air (2) d'une batterie (3) de traction pour un véhicule (4) embarquée dans un habitacle (5) du véhicule (4), le dispositif (1) de refroidissement comportant : ^ au moins un circuit (10) de refroidissement présentant un orifice d'entrée (11) d'air (2) en amont (CD) de la batterie (3) de traction et un orifice de sortie (12) d'air (2) en aval (EF) de la batterie (3) de traction, ce circuit (10) de refroidissement définissant un trajet d'air (2) passant par la batterie (3) de traction, et io au moins un moyen de ventilation (13) adapté à générer un écoulement d'air (2) dans le circuit (10) de refroidissement depuis l'orifice d'entrée (11) vers l'orifice de sortie (12), caractérisé en ce que le circuit (10) de refroidissement est étanche vis-à-vis de l'habitacle (5), et en ce qu'au moins l'orifice de sortie (12) débouche hors de 15 l'habitacle (5). 2. Dispositif (1) de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice d'entrée (11) débouche hors de l'habitacle (5). 3. Dispositif (1) de refroidissement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'un parmi les orifices d'entrée (11) et de sortie (12) est 20 disposé dans une première zone (40) du véhicule (4) protégée contre des accidents environnementaux (6) en dehors de l'habitacle (5). 4. Dispositif (1) de refroidissement selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'autre parmi les orifices d'entrée (11) et de sortie (12) est disposé dans une deuxième zone (41) du véhicule (4) protégée contre les 25 accidents environnementaux (6) en dehors de l'habitacle (5), la deuxième zone (41) protégée étant distante de la première zone (40) protégée. 5. Dispositif (1) de refroidissement selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'une au moins parmi les première et deuxième zones(40), (41) protégées est non inondable. 6. Dispositif (1) de refroidissement selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'une au moins parmi les première et deuxième zones (40), (41) protégées est confondue avec l'une au moins parmi des zones sélectives suivantes : (a) zone de passage (42) de roue (43) du véhicule (4) ; (b) zone d'emplacement (44) de moteur (45) du véhicule (4) ; (c) zone de toiture du véhicule 4. 7. Dispositif (1) de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un moyen d'évaluation (14) adapté à évaluer en temps réel (i) un état courant (yr) de décharge de la batterie (3) de traction, et en ce que le moyen de ventilation (13) est adapté à communiquer avec le moyen d'évaluation (14) et à générer l'écoulement d'air (2) dans le circuit (10) de refroidissement sélectivement en fonction de l'état courant (yr) de décharge de la batterie (3) de traction. 8. Dispositif (1) de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit (10) de refroidissement comporte au moins un conduit (100) logé dans une tablette arrière (46) adaptée à séparer l'habitacle (5) du véhicule (4) en une cabine (50) destinée aux utilisateurs (51) du véhicule (4) et en un coffre (52) destiné aux bagages (510) des utilisateurs (51). 9. Dispositif (1) de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit (10) de refroidissement comporte, en amont de la batterie (3) de traction, au moins un diffuseur (15) d'air (2) à trous (150) multiples adaptés à séparer l'écoulement d'air (2) dans le circuit (10) de refroidissement en une pluralité de flux (20) d'air (2). 10. Dispositif (1) de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit circuit (10) de refroidissement comporte au moins un échangeur thermique (16) rapporté adapté à refroidir l'air (2) circulant dans le circuit (10) de refroidissement en amont (CD) de la batterie (3) de traction. 12 11. Dispositif (1) de refroidissement selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'échangeur thermique (16) comporte une zone d'absorption (160) de chaleur auxiliaire (Q) liée au circuit (10) de refroidissement en amont (CD) de la batterie (3) de traction et une zone de libération (161) de chaleur auxiliaire (Q) liée au circuit (10) de refroidissement en aval (EF) de la batterie (3) de traction. 12. Dispositif (1) de refroidissement selon la revendication 11 combinée avec la revendication 8, caractérisé en ce que l'échangeur thermique (16) est logé dans le coffre (52), entre la tablette arrière (46) et la batterie (3) de lo traction