Brevet FR3028937A1 — publié le 20160527

DISPOSITIF DE CONDUCTION THERMIQUE, DISPOSITIF D'ECHANGE DE 5 CHALEUR COMPRENANT LE DISPOSITIF DE CONDUCTION THERMIQUE ET ENSEMBLE COMPRENANT LE DISPOSITIF D'ECHANGE DE CHALEUR ET UN DISPOSITIF A REFROIDIR Domaine de l'invention 10 La présente invention concerne un dispositif de conduction thermique apte à être en contact, d'une part, avec un dispositif à refroidir et, d'autre part, avec un échangeur thermique. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de conduction thermique permettant de connecter une batterie, du type de celle utilisée dans 15 l'industrie automobile, à un échangeur thermique adapté pour contrôler la température de ladite batterie. L'invention concerne également un dispositif d'échange de chaleur comprenant un échangeur thermique et ledit dispositif de conduction thermique. De plus, l'invention concerne un ensemble comprenant un dispositif à refroidir et le dispositif d'échange de chaleur comprenant le dispositif de 20 conduction thermique. Etat de la technique L'utilisation des batteries dans les voitures hybrides et dans les voitures électriques 25 est déjà connue dans l'art antérieur. Lors de leur utilisation, ces batteries développent une quantité de chaleur déterminée. Afin de garantir le fonctionnement optimal de ce type de batterie, le surplus de chaleur doit être éliminé lors de l'utilisation de ces batteries. 30 La possibilité de refroidir une batterie grâce à un échangeur thermique se présentant, par exemple, sous la forme d'un tube, ledit tube comportant un fluide réfrigérant en son sein, est également connue dans l'art antérieur. Pour améliorer 3028937 2 l'échange de chaleur entre la batterie et l'échangeur thermique, il est connu d'optimiser le contact entre au moins une paroi de la batterie et ledit échangeur thermique à l'aide d'un élément conducteur. Cet élément conducteur comprend un matériau flexible permettant d'adapter les mouvements relatifs entre la batterie et l'échangeur thermique, mouvements auxquels est exposé l'ensemble formé par la batterie et l'échangeur thermique, lesdits mouvements étant générés lors de l'utilisation d'un véhicule automobile au sein duquel ladite batterie et ledit échangeur thermique sont installés. Afin d'assurer la conduction de chaleur entre la batterie et l'échangeur thermique, le contact entre la batterie et l'échangeur thermique peut être optimisé grâce à la force avec laquelle l'échangeur thermique est poussé contre l'extérieur de la batterie. Dans ce but, l'utilisation d'éléments de compression tels que des ressorts est aussi connue dans l'art antérieur. Le volume disponible autour d'un échangeur thermique, afin de recevoir des éléments de compression tels que des ressorts, est relativement limité. Par conséquent, l'utilisation d'éléments de compression occupant un volume relativement important n'est pas toujours possible. Par ailleurs, la force exercée pour pousser l'échangeur thermique contre la batterie doit être maîtrisée afin d'éviter que ladite force ne provoque une déformation de la batterie ou les éléments utilisés au sein de la batterie et ne compromette la fonctionnalité de ladite batterie. Des améliorations, permettant de limiter la force exercée lors de la poussée de l'échangeur thermique contre la batterie et préservant une conduction optimale de la chaleur entre la batterie et l'échangeur thermique, s'avèrent nécessaires afin d'optimiser l'échange de chaleur entre ladite batterie et ledit échangeur thermique, et ce tout en imposant un volume restreint autour de l'échangeur thermique et en conservant les fonctionnalités de la batterie. 3028937 3 Objet de l'invention 5 La présente invention concerne un dispositif de conduction thermique visant à améliorer la possibilité de contrôler la température d'un dispositif à refroidir, tel qu'une batterie, à l'aide d'un échangeur thermique, sans nécessiter un volume d'occupation important pour maintenir un contact optimal entre l'échangeur thermique et le dispositif à refroidir. 10 A cet effet, la présente invention concerne un dispositif de conduction thermique apte à être en contact d'une part avec un dispositif à refroidir et d'autre part avec un échangeur thermique, ledit dispositif de conduction thermique comprenant au moins une partie déformable et thermiquement conductrice, ladite partie étant apte 15 à être en contact avec ledit dispositif à refroidir, caractérisé en ce que le dispositif de conduction thermique est apte à entourer au moins partiellement l'échangeur thermique et à être au contact dudit échangeur thermique. Selon l'invention, l'effet technique réalisé par le dispositif de conduction thermique 20 est que l'espace disponible autour de l'échangeur thermique et du dispositif à refroidir est comblé par ledit dispositif de conduction thermique. Cela signifie qu'un contact optimal est garanti entre l'échangeur thermique et le dispositif à refroidir à l'aide de la partie déformable du dispositif de conduction thermique. 25 Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de conduction thermique comprend au moins un élément de liaison pour fermer mécaniquement ledit dispositif de conduction thermique autour de l'échangeur thermique. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de conduction thermique 30 est obtenu à l'aide d'un procédé d'extrusion. 3028937 4 Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de conduction thermique est réalisé au moins partiellement en élastomère. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élastomère a une conductivité 5 thermique comprise entre 20W/m.K. (Watt par mètre Kelvin) et 40W/m.K. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de conduction thermique est réalisé au moins partiellement en élastomère ayant une conductivité thermique sensiblement égale à 3 OW/m.K. 10 Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élastomère comprend un additif sous la forme de nitrure de Bore permettant la conductivité thermique. Selon un deuxième aspect de l'invention, la présente invention concerne un 15 dispositif d'échange de chaleur comprenant un échangeur thermique et un dispositif de conduction thermique selon l'invention. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'échangeur thermique présente une section sensiblement rectangulaire comprenant des bords latéraux, ledit dispositif 20 de conduction thermique présentant des parties isolantes au niveau desdits bords latéraux. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'échangeur thermique et le dispositif de conduction thermique présentent une forme sensiblement complémentaire. 25 Selon un troisième aspect de l'invention, la présente invention concerne un ensemble comprenant au moins un dispositif à refroidir et un dispositif d'échange de chaleur, ledit dispositif d'échange de chaleur permettant de refroidir ledit au moins un dispositif à refroidir, ledit dispositif d'échange de chaleur comprenant un 30 échangeur de chaleur, et un dispositif de conduction thermique pour connecter thermiquement ledit dispositif à refroidir avec ledit échangeur thermique. 3028937 5 Brève description des dessins Les but, objets et caractéristique de la présente invention ainsi que ses avantages apparaitront plus clairement à la lecture de la description ci-dessous, des modes de 5 réalisation préférés d'un ensemble formé d'une batterie et d'un échangeur de chaleur, faite en référence aux dessins dans lesquels : la figure 1 montre un ensemble comprenant une batterie, un échangeur thermique et d'un dispositif de conduction thermique, 10 ledit dispositif de conduction thermique permettant d'assurer un contact thermique entre la batterie et l'échangeur thermique, selon un mode de réalisation de la présente invention, la figure 2 représente une première batterie et une deuxième batterie et, un échangeur thermique et un dispositif de conduction thermique, 15 disposé entre lesdites première et deuxième batteries, selon un mode de réalisation de la présente invention, la figure 3 montre un dispositif de conduction thermique comprenant des moyens permettant d'obturer l'élément conducteur autour de l'échangeur thermique selon un mode de réalisation de l'invention, et 20 la figure 4 représente un dispositif de conduction thermique se présentant sous la forme d'une poche ou d'une enveloppe, selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 1 montre un ensemble comprenant un dispositif de conduction thermique 25 10 selon l'invention. L'ensemble comprend également dispositif à refroidir 1 et un échangeur thermique 2, ledit ensemble étant utilisé pour connecter thermiquement une paroi extérieure du dispositif à refroidir 1 à l'échangeur de chaleur 2. Dans l'exemple montré sur la figure 1, le dispositif à refroidir 1 est une batterie 1 et l'échangeur thermique 2 se présente sous la forme d'un tube adapté pour laisser 30 circuler un fluide réfrigérant en son intérieur. Le dispositif de conduction thermique 10 selon l'invention est utilisé pour connecter thermiquement une paroi extérieure du dispositif à refroidir 1 à l'échangeur thermique 2. 3028937 6 Afin d'assurer un échange de chaleur optimal entre la batterie 1 et l'échangeur thermique 2, l'espace situé entre ladite batterie 1 et ledit échangeur thermique 2 doit être rempli d'un matériau thermiquement conducteur. Dans le cas où un espace 5 déterminé, à l'intérieur duquel circule de l'air, demeure ouvert, la conduction de chaleur entre la batterie 1 et l'échangeur thermique 2 n'est pas convenablement assurée. Le dispositif de conduction thermique 10 comprend un matériau déformable 10 permettant au membre conducteur d'être au moins partiellement comprimé entre la batterie 1 et un premier côté de l'échangeur thermique 2. Ainsi, l'espace situé entre la batterie 1 et l'échangeur thermique 2 est correctement rempli grâce à la capacité de déformation du matériau du dispositif de conduction thermique 10. Le dispositif de conduction thermique 10 peut prendre une forme adaptée aux variations 15 surfaciques de la batterie 1 et de l'échangeur thermique 2. Sur la figure 1, et pour des raisons de clarté, ces variations surfaciques sont volontairement exagérées. Selon un exemple d'utilisation du dispositif de conduction thermique 10, la batterie 1 est installée à l'intérieur d'un véhicule automobile en vue d'être connectée au 20 système électrique dudit véhicule. La pression exercée sur l'échangeur thermique 2 contre la batterie 1, et permettant un échange de chaleur efficace, est volontairement limitée afin d'éviter une déformation telle qu'une éventuelle courbure de la batterie 1 sous ladite pression imposée par l'ensemble formé de l'échangeur thermique 2 et du dispositif de conduction thermique 10 dans la zone 25 située entre l'échangeur thermique 2 et la batterie 1. Afin de contrôler cette pression, le dispositif de conduction thermique 10 selon l'invention comprend une première partie thermiquement conductrice située entre un premier côté de l'échangeur thermique 2 et une surface de la batterie 1. Le 30 dispositif de conduction thermique 10 comprend également une deuxième partie apte à être en contact avec un deuxième côté de l'échangeur thermique 2, opposé au premier côté de l'échangeur thermique 2. Cette deuxième partie est comprimée 3028937 7 entre le deuxième côté de l'échangeur thermique 2 et une paroi de référence 3 telle qu'un appui 3. L'appui 3 comprend, par exemple, la paroi d'un boîtier dans lequel l'ensemble composé de la batterie 1, de l'échangeur thermique 2 et du dispositif de conduction thermique 10 est positionné. Comme montré sur la figure 2, l'appui 3 5 peut être, selon une configuration alternative, formé par une deuxième batterie 11. Les effets techniques des caractéristiques décrites en référence à la figure 1 permettent au dispositif de conduction thermique 10 d'être maintenu entre la batterie 1 et l'appui 3. Ainsi, la pression exercée sur le dispositif de conduction 10 thermique 10 entre l'échangeur thermique 2 et la batterie 1 est garantie et ce, grâce à la présence dudit dispositif de conduction thermique 10 entre l'échangeur thermique 2 et l'appui 3 sans nécessiter d'élément additionnel. Dans la pratique, les contraintes de production d'un échangeur de chaleur, associé à 15 une batterie, limitent le volume libre laissé autour de l'échangeur thermique 2. Pour cette raison, la configuration du dispositif de conduction thermique 10, de l'échangeur thermique 2 et de la batterie 1 et l'utilisation d'un matériau déformable pour le dispositif de conduction thermique 10, telle que montrée sur la figure 1, représentent une solution efficace et aisée à mettre en oeuvre. De plus, la solution 20 selon l'invention nécessite un volume réduit autour de l'échangeur thermique 2 pour assurer un contact thermique suffisamment proche entre l'échangeur thermique 2 et la batterie 1, et garantir ainsi un échange de chaleur efficace entre la batterie 1 et l'échangeur thermique 2. 25 La figure 2 représente une configuration alternative comprenant une première batterie 1 et un deuxième dispositif à refroidir 11, tel qu'une deuxième batterie 11, un dispositif de conduction thermique 10 selon l'invention étant disposé entre la première et la deuxième batterie 1, 11 ainsi qu'un échangeur thermique 2. L'intensité de la force de pression exercée sur le dispositif de conduction thermique 30 10 pour comprimer entre la première batterie 1 et la deuxième batterie 11, est imposée par les dimensions dudit dispositif de conduction thermique 10 ainsi que par le matériau utilisé pour la fabrication du dispositif de conduction thermique 10. 3028937 8 Selon un mode de réalisation de l'invention, le matériau du dispositif de conduction thermique 10 utilisé comprend un élastomère ayant une conductivité thermique comprise entre 20W/m.K. (Watt par mètre Kelvin) et 40W/m.K. 5 Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le matériau utilisé pour le dispositif de conduction thermique 10 comprend un élastomère ayant une conductivité thermique sensiblement égale à 30W/m.K. 10 Selon un mode de réalisation alternatif de l'invention, le matériau du dispositif de conduction thermique 10 peut comprendre un élastomère comportant un additif se présentant sous la forme d'un nitrure de Bore assurant la conductivité thermique. Concernant les modes de réalisation des figures 1 et 2, la forme du dispositif de 15 conduction thermique 10 réalise une fonction essentielle consistant à remplir l'espace situé entre l'extérieur de l'échangeur thermique 2 et la batterie 1, 11 que l'échangeur thermique 2 est apte à refroidir au moyen d'un transfert de chaleur entre la batterie 1, 11 et l'échangeur thermique 2. 20 Selon un mode de réalisation de l'invention, l'échangeur thermique 2 peut présenter une section sensiblement rectangulaire comprenant des bords transversaux aptes à être en contact, via le dispositif de conduction thermique 10, avec la paroi extérieure d'une batterie 1, 11. Le dispositif de conduction thermique 10 peut être formé de manière à présenter une section sensiblement complémentaire à la forme de 25 l'échangeur thermique 2. Les parties du dispositif de conduction thermique 10 aptes à être positionnées entre l'échangeur thermique 2 et la batterie 1, 11 présentent des caractéristiques permettant l'échange de chaleur entre l'échangeur thermique 2 et la batterie 1, 11. 30 Selon un mode de réalisation de l'invention, les bords latéraux du dispositif de conduction thermique 10, aptes à être en contact avec les parois latérales de l'échangeur thermique 2, présentent des parties isolantes. Ces parties isolantes 3028937 9 permettent d'éviter les pertes de chaleur vers les parois latérales de l'échangeur thermique 2. La présence des parois latérales isolantes permet d'augmenter l'efficacité de l'échangeur thermique 2. 5 Le dispositif de conduction thermique 10, tel que montré sur les figures 1 et 2, peut être obtenu à l'aide de tout procédé adapté. Ainsi, il est possible d'obtenir le dispositif de conduction thermique 10 grâce à un procédé d'extrusion. Dans cette situation, l'échangeur de chaleur 2 peut être inséré à l'intérieur du dispositif de conduction thermique 10, l'échangeur thermique 2 et le dispositif de conduction 10 thermique 10 pouvant alors être assemblés afin d'être en contact avec la batterie 1. Selon un procédé alternatif, l'échangeur thermique 2 peut être installé dans un moule. Après un positionnement correct de l'échangeur thermique 2, l'espace situé entre l'échangeur thermique 2 et l'intérieur du moule, peut être rempli d'un 15 matériau formant le dispositif de conduction thermique 10, et ce grâce à un procédé de moulage. La figure 3 montre un mode de réalisation alternatif d'un dispositif de conduction thermique 20 selon l'invention. Le dispositif de conduction thermique 20 est pourvu 20 d'un élément de liaison 21 permettant de lier mécaniquement la première partie déformable et la deuxième partie du dispositif de conduction thermique 20 autour de l'échangeur thermique 2. L'élément de liaison 21 se présente, par exemple, sous la forme d'un élément permettant de clipser ou fixer la première partie déformable du dispositif de conduction thermique 20, adaptée pour être positionnée entre 25 l'échangeur thermique 2 et une batterie 1, et la deuxième partie adaptée pour être positionnée entre l'échangeur thermique 2 et un appui (non montré). La figure 4 représente une configuration alternative du dispositif de conduction thermique 30 dans lequel la première partie et la deuxième partie dudit dispositif 30 de conduction thermique 30 sont séparées par une ouverture 31. L'ouverture 31 permet d'insérer l'échangeur thermique 2 à l'intérieur du dispositif de conduction 3028937 10 thermique 30, assurant ainsi un assemblage aisé et rapide de l'échangeur thermique 2 et du dispositif de conduction thermique 30. Les caractéristiques relatives au matériau utilisé pour les dispositifs de conduction 5 thermique 20, 30, sont identiques à celles du matériau utilisé pour le dispositif de conduction thermique 10. REVENDICATIONS1. Dispositif de conduction thermique (10, 20, 30) apte à être en contact d'une part avec un dispositif à refroidir (1) et d'autre part avec un échangeur thermique (2), ledit dispositif de conduction thermique (10, 20, 30) comprenant au moins une partie déformable et thermiquement conductrice, ladite partie étant apte à être en contact avec ledit dispositif à refroidir (1), le dispositif de conduction thermique (10, 20, 30) étant apte à entourer au moins partiellement l'échangeur thermique (2) et à être au contact dudit échangeur thermique (2). 2. Dispositif de conduction thermique (20) selon la revendication 1, ledit dispositif de conduction thermique (20) comprenant au moins un élément de liaison (21) pour fermer mécaniquement ledit dispositif de conduction thermique (20) autour de l'échangeur thermique (2). 3. Dispositif de conduction thermique (10, 20, 30) selon la revendication 1 ou 2, ledit dispositif de conduction thermique (10, 20, 30) étant réalisé au moins partiellement en élastomère. 4. Dispositif de conduction thermique (10, 20, 30) selon la revendication 3, ledit élastomère ayant une conductivité thermique comprise entre 20W/m.K. et 40W/m.K. 5. Dispositif de conduction thermique (10, 20, 30) selon la revendication 3 ou 4, ledit élastomère comprenant un additif sous la forme de nitrure de Bore permettant la conductivité thermique. 6. Dispositif d'échange de chaleur comprenant un échangeur thermique (2) et un dispositif de conduction thermique (10, 20, 30) selon l'une des revendications 1 à 5. 3028937 12 7. Dispositif d'échange de chaleur selon la revendication 6, ledit échangeur thermique (2) présentant une section sensiblement rectangulaire comprenant des bords latéraux, ledit dispositif de conduction thermique (10, 5 20, 30) présentant des parties isolantes au niveau desdits bords latéraux. 8. Dispositif d'échange de chaleur selon l'une des revendications 6 ou 7, ledit échangeur thermique (2) et ledit dispositif de conduction thermique (10, 20, 30) présentant une forme sensiblement complémentaire. 10 9. Ensemble comprenant au moins un dispositif à refroidir (1) et un dispositif d'échange de chaleur selon l'une des revendications 6 à 8, ledit dispositif d'échange de chaleur permettant de refroidir ledit au moins un dispositif à refroidir (1), ledit dispositif d'échange de chaleur comprenant un échangeur 15 thermique (2), et un dispositif de conduction thermique (10, 20, 30) pour connecter thermiquement ledit dispositif à refroidir (1) avec ledit échangeur thermique (2). 20 25 30