Brevet FR3011986A1 — publié le 20150417

Dispositif de contrôle thermique pour module de batterie de ,.éhiettle automobile, à coût maîtrisé, et procédé de fabrication L'hiver/fioul. concerne_ un dispositif de contrôle thermique pour module de batterie du véhicule automobile, permettant du refroidir ou de réchauf.er la ou les batteries d'un -eehiculc automobile notamment élcetrieue. du 1,,pc hybride nu tout élu:tu que. L'invention concerne e rient un procédé pour une fabrication. dudit dispositif de con`LrCffC'. Pour assurer un fonctionnement et une durée d'utilisant nptimaux des J.,,tteries véhicule à moteur électrique, notamment des batteries du type Lithium-Ion, la température des batteries doit ètre maintenue han' Selon l'invemion lesdites parois intérieure et extérieure comprennent chacune une plaque. L'utilisation de plaques distinctes pour la réalisatirm de art intérieure et de la paroi extérieure offre de nombreuses possibilités d'améli.)ration de l'échangeur. Selon un -premier exemple, ladite paroi ultérieure est uses uvcrie sur ses leur. faces d'un métal d'apport et ladite paroi extérieure est recii.t,trtse dudit métal d'apport' sur une seulesituée en Ers-à-vis dudit espace de circulation. On pourra de la sotte éviter un rasaiiiii de l'échangeur sur son support de brasage lors de la fabrication de l'échangeur. Selon un autre exemple, lesdites plaques sont, pin exer.npie, réalisées, à partit d'une fer. l.le métaliique, notamment en aluminium ou en ou alliage d'aluminium, pat une 30 opération de formage è troid. Lite telle méthode est ex temement simple et permet réaliser des dispositifs d contrôle thermique à moindtc coilit. Lesdites plaques pourront être préassemblées l'une à l'autre par sertissage de façon à former ledit espace cle tirculatio.n, Ledit fluide circulant dans l'échangeur est, par exemple, un fluide caloporlti:1_11". Il pourra également s notamment, d'un fluide frio-otwene. ,cd i t échangeur thermique pourra comporter en outre au moins une buse d'entrée et au moins une buse de si, gaie pour la circulation dudit Avantageusement, ledit échangeur thcmuque peut comporter dei 17;: éléments cf_)trip, rant clueun une paroi ntérieure et iule paroi extérieure et destinés etre en contact. thermique avec deux faces desdits ealodues, lesdits éléments étant géomctriquetrlent 10 identiques. On obtient ainsi fuie phis grande réduction des coUts en rédiisant le nombre de piyccs élémentaires à produire, et en doublant la longueur de la série pour la fabrication de ces éléments. Dans un mode particulier de réalisation, es deux éléments solu cri contact Van avec l'autre au ru-xeau d'au moins unn partie de leurs pare ris intcntIre5 et positionné- l'un par 15 rapport >i l autre suite à une rotation de 180'. l'referennellernent s espaces de circulationdes deux éléments sont mis en cumin LH Cal1011 l'un avec l'autre, Fuel-langeur thermique ne comp,artant qu'une seule buse d'e uée et nu une seule buse de sortie. Cette configuration permet encore une réduction Jus coûts, ai ue la suppression de 1:t fabrication d'une brise sur deux. 20 Des CX trérrli EUS loniiitudinales desdites plaques pourront conuirendre des emboutis au niveau desquels le contact entre. les deux éléments est réalisé. .les emboutis de la plaque formant la paroi re desdits éléments présentent avantageusement une orientation opposée de part et d'autre de la plaque correspondante de ta' 1- a créer un dégagement pour accueillir une emiérnité longitudinale de l'autre élémielt- 25 tes extrétI'itér longitudinales des éléments: qui s'engagent dans lesdits dégagements comprennent des ouvertures permettant d'y introduire lesdites buscs d'entrée et/ou sotte. De tacon préférentielle, les caloducs sont fermés à leur extrémité située du cê)té de l'échangeur thermique par ou, bondi( ai de templissawe Ledit 1 )uellon est 30 rit férentiellement -éalisé à partir d'une feuillu mélaltIque, notamment en. aluminiuni ou en un alliage d'aluminium, par une opera H qi de formage à froid. -4- On applique ainsi la treille réduction de coût au bouchon de remplissage que l'on obtient avec les éléments de l'échangeur thermique. De façon plus Féférendelle, au moins une paroi du b ucl-vrri de remplissage. est réalisée de façon monobloc avec au moins une des parois dudit edam - ;sur thermique. A\-antageusement, le bouchon tic remplissage est formé par des extensions de parois des deux éléments dudit: échangeur t..nermncjue, assemblées l'une avec Faune. Cette mettoe;t. de production réduit encore le nombre de piècestiilémentainis. pré ciu.i.re. Préférentiellement une ligne de ionetiti.m desdites extensions comporte sur sa longueur des ouvertures aptes à former clou acces aUx cavités internes des caloducs pour 10 lcui lemplissat.7e cil fluide. Cette méthode permet d'éviter d'avoir produire des queusots, qu'il faudrait alors assembler sur les autres cléments du dispositif L'inve non porte également sur un module de batterie ce véhicule automobile comportant' au moins une batterie, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif de contrôle thermique tel que décrit ci-dessus. 15 Préférentiellement ledit module de batterie est canictéE'isé en eu qu'il comporte au cieux batteries empilées les unes sur les autres avec an dispositif de contrOle thermique interposé deux batteries successives. clmoo a encore pour objet Lin procédé O{._ mat:anon d'un dispositif de contrôle the t clique pour module de batterie de véhicule automobile tel que décrit ^ précédemment, caractérisé en cc que : - les ca!oducs et les parois intérieures et extérieures du ou des éléments destinés à former l'échangeur the]: ligue sont fabriqués -éparément lesdites parois étant réalisées par un flirt-nage à froid, lesdits; éléments sont fermés en positionnant _.11abluniclit, le cas 25 échéant, à l'intérieur de l'é gcur thermique, un ou des perturbateurs, oie façon e i irmcr un espace de circulation pour un t Ulde caloporteur, l'ensemble est brasé simultanément. Plus precisément, le prouLidé conforme à l'invention pourra etre mis en oeuvre: de la on suivante : 30 - on fabrique séparément, dans tu première étape, les calodues, les bouchons de remplissage et d'évacuation desdits calodues, les parois intérieur.. et extérieures du )LI des éléments destinés à former l'échangeur thermique, lesdites parois étant réalisées par un formage il froid, les buscs d'entrée et de sortie dudit échangeur, et é.,entuellement un ou plusieurs perturbateurs, - on recouvre, avant ou après la réalisation dudit formage à froid, les parois intérieures des éléments de l'échangeur thermique sur leurs deux faces, le.s parois extérieures dudit échangeur sur une seule face, ainsi que les parois internes desdits bouchons, d'une couche dc métal d a;?poE.t pour brasage, - on ferme par sertissage les cetrémit s du ou descltts éléments 11011 destinées à iiJitre brasées, en positionnant préalablement, le cas échéant., à. l'intérieur de 10 l'échangeur thermique, le ou lesdits periurbateurs, de façon à former un espace de circulation pour un fluide caloporteur, - on assemble ensuite les éléments c lcssus dans un outillage de maintien, et. on brase l'ensemble simultanément, dans un finir, par fusion du métal d'apport. Le façon préférentielle, le bouchon de remplissage est formé par deux parois 15 réalisées pat une opération de formage à froid, lesdites parois se rejoignant 21.1 niveau d'une ligne de jonction dans l'outillage de maintien et. étant recouverte de métal d'apport nu niveau dc ladite ligne de ioncrion pour un ') e le long de Bette ligne lors de l'étape ill:1:-,sernblage final. Avantageusement, lesdites parois du bouchon de remplissage sont réalisées en 20 continuité des parois intérieures ou extérieures des éléments dudit échangeuriherrnique, ail cours de la munie opération de Formage à froid. Préférentielle.ment, l'opération sic formage desdites parois du bouchon de remplissage s'effectue en ménageant des échancrures sur un bords desdites parois, de manière à générer des ouvertures le long dc. la ligne de jonc:tion des deux parois. Dans un mode particulier de réalisation, on posinorme des queusots dans l'outillage de maintien au niveau de ladite ikne de jonction, lus dits quensnits étant brases au bouchon rie remplissage f.ifs du brasage simultané des autres éléments. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plu, clairement à la lecture de la deseription suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des 30 dessins annexés iiarmi lesquels : une représentation selon utiu vue de face d'un dispositif de condei)le -6- tlurti)ique pour module de batterie de véhicule mtomobile selon l'art antérieur, la figure 2 est une représentation schématique et en perspective, selon une vue de coté, d'un caloduc du dispositif de la figure la figure 3 est une représentation schématique et eu perspective d'un exemple de module de batterie comportant deux bat furies et le dispositif de contréile thermique de la figure 1, la figure 4 efsi tut e représentation selon une vue de face et selon upie coupe partielle, d'un mode de réalisation d'un dispositif de coi iî)le thermique conformément à l'invention la figure D est une représentai-fou selon une vue de dessus d'un mode de réalisation dt dispositif de la figure 4, et la ligure 6 est une représentation selon une vue de selon une vue en coupe. (in mCID.e dispositif cle contrOle thermique. 1.a figure 1 représente un dispositif de contri.)le thermique 1, selon l'art antérieur, pour module de batterie de véhicule attintnotule, notamment de véhicule électrique, du type hybride ou tout éleca dispositif de contrôle thermique I ci finporte classieuement un échangeur thermique 3 et un faisceau de caloducs. I dispositif i illustré sur la figure 1 comporte aussi 20 un aisccau 4 comprenant huit .ifaloducs De façon coit.rnue en soi, un calodue 5 (nu f.f. dent pip(-» anglais} se présente sous la forme d'une dicell7te. hermétique qui renferme tin fluide en équilibre avec sa phase gazeuse et sa phase liquide, cet absence de tout autre gaz. Il s'agit donc d'un fluide diphasique. On peut citer comme exemple non litnitatif un fluide organique, 'est-à-dire 25 comportant des rriolecules de carbone, hydrogène, et. oxygène. caloduc 5 présente une forme générale allongée un axe longitudinal (figures I et 2) Selon l'exemple schématisé en figure 2, celui ci comporte un bouchon de remplissage 6, un bouchon d'obtutition et un tronc central h délimitant une pluralité de canaux 9 (dont un seul est représenté sur la figure 21 s'étendant en dérivation entre ic 30 bouchon de remplissage 6 et le bouchon d'obturation Les canar: c; c, sont par effffemple ide tiques et parafiffles entre eux à l intérieur du -7- tronc cucrF al 8. Leurs parois internes présentent des profils ccanfigurés pour guider le liquide par ci.' d'une extrémit c l'autre du caloduc 5. Selon une Forme particulière, illustrée sui IL', 1.1.ures 1. à 4, chaque caloduc 5 peut Compuil outre HTI queusot 15 qui permet de contnlnicuer avec l'intérieur c Pence rite hetmetitque du caloduc, afin de la remplir ou Lie la vider de son fluide diphasique. . queusot 15 est alors inséré et fixé de manière étanche au bouchon. de remplissage 6. En varianc t';ttodlués 5 peuvent présenter uti trou oliturable,ratiqué dans le 1."iuchon de rempl sage qui commu.nique directement avec l'intérieur c., l'enceinte hermétique pour le remplissage du caloduc 5. I .'aucès à la cavité interne au caloduc s'effectue. alors, sans 10 queusot, irai l'introductior d'une seringue, ou de tout autre dispos analogue, dans ce no Eurable. Autrement dit, Ici, les canaux 9 sont fermés c une nradie extrémité par le bouchon de remplissage et à une deuxieme extrémité par lu bouchon d'obtursinion 7. l.c. bouchon de remplissage 6 comporte au niveau de la première. extrémité du tronc central 8, 15 une rainure transverse à III direction longirtalinale I. des caloducs, qui permet aux canaux 9 d'un ni.erne caloduc de communiquer fluidiquenient entre eux. De la marrie façon, le bouchon d'obturation 7 comporte, au niveau de la deuxième extrémité du tronc centra] 8, U.a. deuxième moven de communication c es canaux 9 entre mo^,.ens de communicatic)n. permettent d'equilibrer la pression entre tous les différents canaux 9 du 20 calodaw 5 de maniere à répartir équitablement le fluide diphasique dans l'enceinte hermétique définie par les rainures de communication et les canaux 9. 1...es bouclions de remplissage et. d'ob1.uralicin 6, ,ru ainsi pour toncnon, de permettre la communication des canaux 9 du caloduc 5 entre eux, la fermeture des canaux 9 vis à vis (1(,E l'extérieur et le montage évcilluel des queusots 15 pour le vidage/remplissage du caloduc 5. 25 Un ce qui concerne leur réalisation technologique, les caloducs 5 (troncs centraux 8, bouchons dc. remplissage 6. bouchons d'obturation 7 et éventuels queusors 15) sont, de façon connue, réalisés en un matériau métallique, et par exemple entièrement en aluminium qt.Ei te une excellente ca.tn.duL-tivité thermique. Ires troncs centraux 8 znrtlticaruux sont réalisés. par exemple, par extrusion puis découpés à la longueur stnilianée. queusots 15 30 sont, quanl a. eux, brasés sur le bouchcin remplissao-e. ce qui garantit l'c.tni.chclte de l'asseml )1age. -8- I-:'.1.1 ce q i u,ncerne l'échangeur thermique .3, il comporté classiquement. deu\ tubes 22, 2 3, éfinissant deux circuits de guidage pour la ci.tculation d'un fluide, tel (lue. de Peau ou de l'eau glvcolée, en dérivatir entre l'entrée de Fluide .21' et ]a sortie de fluide 21 (voir l elles sur loti figures 1 ou 6). Les axes des tubes 22, 23 sont' orientes sensiblement ucupendiculairemunt: à la direction longitudinale L. des calc.)due2à 5. 1.es deuxièmes extrémités 5h des caloducs 5 du faisceau 4 sont interposces entre les deux tubes 22, 23, qui les prennentun saildwich, chacune des deux emes h-én-lités 51) présentant ainsi une surface en unntael thermique avec un des tubes 22 nu 2.3. En fonctionnement de « refroidissement », un fluide « froide entre par l'cntréc de fluide paré,- urt les circuits de guidage des tubes 22, 23, et sort par la sertie de fluide 21. En parcourant les tubes , le fluide récupère 3 en( rprie des caloducs 5 et l'évacue dans un réseau d fluide connecté a la snrue de fluide 21. 'éseau de fluide. évacue lu surplus de chaleur, par exemple par un radiateur extérieur eu avant. du véhicule. En variante lu 15 fluide froid est refhh-cli par un fluide frigorigène d'une boucle de climatisation du véhicule. 1....es tubes 22, éJ permettent ainsi de dissiper la chaleur accumulée par les deuxièmes extrémités 5b ci es caloducs 5. l'inverse en fnrictionnemc1:1I de « réchauffement ». c'est un fluide «chaud », qu.i parcourt les circuits de guida. e des tubes et qui transfère de l'énergie a caloducs 5. La circulation du fluide dans les tubes 22, 23 est. ainsi utilisée pour 20 fournir ou dissiper de iii chaleur aus caloducs 5, sans uugmentaton de l'encombrement du module de batterie I Pour améliorer lu transfert thermique vers le fluide parcourant tubes 22. 23, on prévoit que les tubes 22, 23 comportent un turbulate r 24., logé dans le circuit. de guidage isible sur la figure 6). Le turbulateur 24 s'étend lu if ,ng du circuit de guida REVENDICATIONS1. Dispositif de contrôle thermique pour module de batterie de véhicule aulx mobile, comportant un échangeur thermique 3 et un faisceau (4) de ealoducs (5) pré entant moins une surface (12. 1.3). destinée à iitre en contact thermique, d'une part avec une batterie ("i l': du véhiculé automobile et, d'autre part, ec l'échangeur thermique ledit échangeur thernuque comportant MI moins une jnuO1 interieure en contact avec ladite surface des calodues et au moins tine paroi extérieure délimitant avec ladite pan)? intérieure Lin espace de circulation pour un fluide, caractérisé en ce que' 1 .sdites parois 10 intérieure E extérieure comprennent chacune une plaque. 2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel lesdites plaques sont réalisées à p t ru. fne feuille métallique, par une opération de tormage à froid et/ou préassemibIées l'une à l'autre par sertissage de façon a former ledit espace de circulation. 3. Dispositif scion l'une quelconque des revendications 1. ou 2. dans lequel ladite r) roi 15 intérieure est recouverte sur ses deux faces d'un tnétni d'apport et ladite paroi extérii te est recouverte dudit métal d'apport sur une e ile de ses faces, située. cri à vis dudit espace de Dispositif de contrôle thermique selon I quelci que revend cations précédentes, dans lequel ledit échangeur thermique comporte deux éléments (22, 23) 20 c(i)mportitini HIcun chacunune -(À intérieure et une paroi extérieure et destinés être eIl contact thern-ndue avec deux l'ace` 2, 1.3) desdirs calr..)ducs, lesdits éléments etant géométriquement dentiques. Dispositif de contrôle thermique selon la revendication 4, dans lequel les deux lément.s i-"mt en contact l'un avec l'autre par au moins une partie de leurs parois 25 uIÈérieures et positionnés l'un par rapport à l'autre suite une rotation die 180°. 6. Dispositif de contrôle thermique selon la revendication 5, dans lequel les espaces de circulation des deux éléments (22, 23) sont mis en communication l'un avec l'autre, l'échangeur thermique comportant. une seule luise d'entr* (20) et une seule buse de sertie (21). 30 7. Dispositif selon hune des revendications 4 e 6 dans lequel des extextrémités longitudinales desdites plaques comprennent des emboutis au niveau desquels le-1b- contact entre les deux éléments K22, 23) réalisé, les emboutis de la plaque formant la paroi inrétiiéure desdits éléments présentant une orientation opposée de part et d'autre de 2i plaque correspondante de façon à créer un dég[-igument pour accueillir une c:.-rrétatté longitudinale de l'autre élément (22, 23). 8. Dispositif selon la revendication 7 dans lequel lesdites extrémités hlngirltE.1c11naleS des éléments qui s'engagent dans lesdits dégagements comprennent des ouvertures l omettant d'y introduire lesdites buscs d'entrée et/ ou sortie. 9. Dispositif dc contrôle thermique selon l'une des revendicanons 1 à 8, dans lequel les caioducs sont fermés à leur extrémité située du enté de l'échangeur thermique (3) par un bouchon de remplissage (6). 10. Dispositif dc contrôle thermique scion la revendication 9, dans lequel au moins une parf). du bouchon de remplissage est réalisée de façon monobloc avec au Modis une des p -ois dudit échangeur thermique. 11. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 8 dans lequel les caloducs sont fermés à leur extrémité située du côté dc l'échangeur thermique j.71 par un bouchon de remplissage (6), le bouchon de remplissage (6) étant formé par des extensions de parois des deux éléments (22. 23) duditI ec.langeur thermique, assemblées l'une avec l'autre. 12. Dispositif selon la .revendication 11 dans lequel une ligne de jonction desdites extensions comporte sur sa longueur des ouvertures 1 aptes àhirtmer des accès aux 20 cavités interner des caloducs pour leur remplissage en fluide. 13, Module dc batterie de véhicule automobile comput !uni- eu moins une batterie, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif de. contrôle. thermique i1) selon 1'i_3oc cira revendications 1 à 12. 14. Module de batterie selon la revendication 13, caractérii.1 en ce qu'il comporte au 25 moins deux bam-_iries 1 1) empilées les unes sur les autres avec un dispositif de contrôle thermique (1:' in turposé en ire deux batteries successives (11). Procédé de fabrication d'un dispositif de contrôle thermique pour module de batterie de véhicule iiiinyr-mlyile selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que : 30 - les caloducs (5) et les parois intérieures et extérieure.s du nu des éléments (22, 23) destinés à former l'échangeur thermique ..3) sont. fabriqués séparémens..-17- le ntr lesdits éléments (22, 23) sont fermés en positionnant préalablement, k cas échéant, à rintéricur de. l'échangeur thermique, un ou des perturbateurs 4), de [aym a former un espace de circulation pour un fluide caloporteur, l'ensemble est brasé simultanément.