Brevet FR3071958A1 — publié le 20190405

DISPOSITIF DE REGULATION THERMIQUE D'UN PACK BATTERIE La présente invention concerne un dispositif de régulation thermique d'un pack-batterie de véhicule automobile, et plus particulièrement un dispositif de régulation thermique d'une batterie de véhicule électrique et/ou hybride, permettant de garantir un bon échange thermique entre la batterie et un échangeur thermique. La régulation thermique de la batterie, notamment dans le domaine des véhicules électriques et hybrides, est un point important. En effet, la température de la batterie doit rester comprise entre 20°C et 40°C afin d'assurer la fiabilité, l'autonomie, et la performance du véhicule, tout en optimisant la durée de vie de la batterie. Dans les véhicules tout électriques et hybrides, la batterie comprend généralement plusieurs cellules de stockage d'énergie électrique reliées entre elles de façon à créer un générateur électrique de tension et de capacité désirée, et positionnées dans un module de batterie (appelé "module" dans ce qui suit). Plusieurs modules reliés entre eux forment la batterie du véhicule. Généralement, ces modules sont enfermés dans un boîtier de protection rigide et étanche (appelée « casing » en anglais), fabriqué en métal, qui protège les modules de l'environnement extérieur. Afin de réguler la température de la batterie, il est connu d'utiliser un dispositif de régulation thermique. Le dispositif de régulation thermique comprend un échangeur thermique positionné directement au contact de la batterie au fond du boîtier de protection et parcouru par un fluide caloporteur. Le fluide caloporteur peut ainsi absorber la chaleur émise par la batterie afin de la refroidir ou selon les besoins, il peut lui apporter de la chaleur si la température de la batterie est insuffisante pour son bon fonctionnement. Pour s'assurer d'un bon contact entre la batterie et l'échangeur de chaleur, malgré les différents jeux de montage et les écarts dimensionnels pouvant intervenir, les dispositifs de régulation thermique de l'art antérieur proposent de positionner un ressort 2 dit de compression entre la multiplicité de tubes de l'échangeur thermique et le fond du boîtier de protection du pack-batterie. En effet, les conditions de plaquage des tubes contre les cellules de la batterie sont déterminantes pour pouvoir obtenir une régulation fiable et rapidement efficace de la 5 température de la batterie. Les ressorts poussent les tubes de l'échangeur thermique en direction des cellules de la batterie, ce qui garantit ainsi un meilleur contact, et donc des échanges thermiques optimisés, entre les tubes de l'échangeur thermique et les cellules qui reposent dessus. Ces ressorts sont toutefois relativement volumineux et alourdissent le pack- 10 batterie. Leur fixation nécessite en outre des manipulations. Il est en effet à prendre en considération les contraintes actuelles dans le domaine automobile qui visent une limitation de la masse, de l'encombrement et des coûts de fabrication des pack batteries. 15 Dans le contexte des contraintes précédemment exposées, l'invention propose un dispositif de régulation thermique d'un pack-batterie pour véhicule automobile comprenant au moins une batterie contenue dans un boîtier de protection, le dispositif de régulation thermique comprenant au moins un échangeur thermique à circulation de fluide caloporteur en contact avec ladite au moins une batterie. 20 Selon l'invention, au moins une paroi intérieure dudit boîtier présente au moins un élément élastique agencé pour plaquer ledit au moins échangeur thermique contre ladite au moins une batterie. Une telle approche permet d'optimiser la masse et l'encombrement du ou des éléments élastiques, tout en gardant un plaquage homogène de l'échangeur thermique 25 contre la batterie, et les coûts de fabrication. Le ou les éléments élastiques formant ressorts et destinés à maintenir les tubes de circulation de fluide de l'échangeur thermique plaqués contre les cellules de la batterie de véhicule pour réguler leur température, sont de structure simple. Une telle batterie est notamment dédiée à l'alimentation en énergie d'une 30 motorisation électrique procurant en tout ou partie la propulsion du véhicule automobile. En position de montage, le ou les éléments élastiques sont exempts de mise en 3 compression. En position de fonctionnement, le ou les éléments élastiques sont placés sous compression et prennent appui par déformation contre la face inférieure des tubes de l'échangeur thermique ou des cellules de la batterie. 5 Selon un aspect particulier de l'invention, ledit au moins un élément élastique est surmoulé sur ladite au moins une paroi intérieure du boîtier. Selon un aspect particulier de l'invention, ledit au moins un élément élastique est obtenu par déformation de ladite au moins une paroi intérieure du boîtier. Le ou les éléments élastiques peuvent être issus de matière avec la paroi intérieure 10 du boîtier et flexibles par rapport à celle-ci. Selon un aspect particulier de l'invention, ledit au moins un élément élastique présente une section transversale bombée. L'élément élastique est par exemple formé d'une lame métallique transversalement arquée. 15 Selon un aspect particulier de l'invention, ledit au moins un élément élastique est une lame ressort s'étendant à partir de ladite au moins une paroi intérieure et présentant une extrémité libre. Selon un aspect particulier de l'invention, ledit au moins un élément élastique s'étend sur au moins des parois intérieures du boîtier parmi la paroi de fond, au moins 20 une des parois latérales ou le couvercle de fermeture du boîtier. Selon un aspect particulier de l'invention, le dispositif de régulation thermique comprend plusieurs éléments élastiques s'étendant parallèlement sur ladite au moins une paroi intérieure dudit boîtier. Selon un aspect particulier de l'invention, ledit au moins un élément élastique vient 25 en appui contre l'échangeur thermique ou ladite au moins une batterie de sorte à maintenir l'échangeur thermique plaqué contre ladite au moins une batterie pour réguler sa température. Selon un aspect particulier de l'invention, le boîtier est en composite plastique. Un tel boîtier peut être fabriqué à moindre coût, optionnellement le ou les 30 éléments élastiques étant avantageusement fabriqués simultanément avec le boîtier. Selon un aspect particulier de l'invention, ledit au moins un élément élastique est 4 en plastique, en métal ou en matériau composite. L'invention couvre également un dispositif de régulation thermique d'un pack-batterie pour véhicule automobile comprenant au moins une batterie ou cellule de 5 batterie contenue dans un boîtier, au moins un tube de circulation de fluide en contact avec la batterie et au moins un ressort, le ressort étant agencé pour plaquer le tube contre la batterie. Enfin, l'invention concerne également un pack-batterie pour véhicule automobile, comprenant une batterie positionnée dans un boîtier, comportant un dispositif de 10 régulation thermique tel que défini précédemment. D'autres caractéristiques et avantages 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 : 15 - la figure 1A est une vue schématique partielle en perspective d'un pack- batterie de véhicule automobile mettant en oeuvre un dispositif de régulation thermique conforme à l'invention ; - la figure 1B est vue en coupe transversale partielle du pack-batterie de la figure 1A ; 20 - les figures 2A à 2C sont des vues schématiques, en coupe, de différents éléments élastiques pouvant être mis en oeuvre dans un dispositif de régulation thermique conforme à l'invention Pour éviter de surcharger les figures et rendre aisée la lecture de la description qui va être faite de la présente invention, les organes communs représentés sur les 25 différentes figures sont identifiés avec les mêmes numéros de référence. La figure 1A est une vue schématique partielle en perspective d'un pack-batterie 1 de véhicule automobile dont la propulsion est fournie en tout ou partie par une motorisation électrique. Le pack-batterie 1 comprend un boîtier 10 dans lequel est positionnée une batterie 30 (non illustrée sur la figure 1A), généralement composée d'une ou plusieurs cellules de stockage d'énergie électrique reliés entre elles, en parallèle ou en série, de façon à créer 5 un générateur électrique de tension et de capacité désirée, et positionnées dans un module de batterie (appelé "module" dans ce qui suit). Plusieurs modules reliés entre eux forment la batterie du véhicule. Le boîtier 10 comprend une partie inférieure 11 délimitant une enceinte intérieure 5 13 et un couvercle 12 destiné à obturer de façon étanche l'enceinte intérieure 13 du boîtier 10. Comme illustré sur la vue en coupe transversale partielle de la figure 1B, un échangeur thermique 20 à circulation de fluide caloporteur est disposé contre une pluralité de cellules de stockage C d'énergie électrique en vue de réguler la température 10 de celles-ci, en particulier leur refroidissement, à l'intérieur d'une plage de températures de consigne. L'échangeur thermique 20 comporte une pluralité de tubes 21 globalement plans à travers lesquels circule le fluide caloporteur. Ces tubes 21 sont des tubes plats multicanaux qui sont raccordés entre eux par un 15 collecteur 22 permettant d'acheminer un fluide caloporteur. Le nombre de tubes 21 de l'échangeur thermique 20 est égal au nombre de cellules de stockage C d'énergie électrique comprises dans la batterie. Des éléments élastiques 30, nommés "spring-bars", sont disposés au fond du boîtier 10 du pack- batterie 1 afin de maintenir les tubes 21 de l'échangeur thermique 20 20 plaqués en appui contre une paroi des cellules de stockage C d'énergie électrique, en optimisant l'échange de chaleur procuré entre les cellules et les tubes 21. Plus précisément, la paroi intérieure 111 du fond du boîtier 10 présente plusieurs éléments élastiques 30 formant ressorts s'étendant parallèlement sur la largeur du fond du boîtier 3. 25 Ces éléments élastiques 30 s'étendent perpendiculairement aux tubes 21 de l'échangeur thermique 20. Un isolant peut être interposé entre les éléments élastiques 30 et l'échangeur thermique 20. Un isolant peut ainsi être prévu pour chaque tube 21. Les éléments élastiques 30 assurent le rôle de compression de chaque tube 21 30 contre une cellule de stockage C d'énergie électrique correspondante. 6 En position de repos, les éléments élastiques 30 sont exempts de toute mise en compression. Chaque élément élastique 30 présente une forme bombée pour provoquer sa déformation par tassement vertical sur lui-même lorsqu'il est situé entre l'échangeur 5 thermique 20 et la paroi intérieure 111 du fond du boîtier. Dans la position de fonctionnement, la face supérieure de chaque élément élastique 30 prend appui contre la face inférieure des tubes 21 de l'échangeur thermique 20, de sorte que les éléments élastiques 30 sont mis en compression et s'aplatissent, repoussant ainsi l'échangeur thermique 20 vers les cellules de stockage C d'énergie électrique de la 10 batterie. Sur la figure 2A, l'élément élastique 30 est défini dans la paroi intérieure 111 du boîtier 10. Il se présente sous la forme d'une lame ressort courbe ou patte présentant une extrémité libre formant une surface d'appui 301 plane et parallèle à la paroi intérieure 111. 15 Sur la figure 2B, l'élément élastique 30 est défini dans la paroi intérieure 111 du boîtier 10. Il se présente sous la forme d'une lame ressort de forme bombée. Sur la figure 2C, l'élément élastique 30 se présente sous la forme d'une lame ressort de forme bombée qui est surmoulée sur la paroi intérieure 111 du boîtier 10. Les extrémités de l'élément élastique 30 sont ancrées à la paroi intérieure 111. 20 Ces formes permettent d'optimiser la prise d'appui de l'élément élastique 30 contre l'échangeur thermique 20 pour procurer un plaquage efficace et homogène des tubes 21 contre les cellules de stockage C d'énergie électrique de la batterie. On note que les parois du boîtier 10, et en particulier la paroi intérieure 111, sont en matériau composite plastique. 25 Les éléments élastiques 30 sont en plastique, en métal ou en matériau composite (composite plastique, par exemple). L'épaisseur des éléments élastiques 30 est, à titre indicatif, comprise entre 0,1 mm et 0,4 mm. L'invention apporte ainsi une solution simple et fiable pour assurer une mise en 30 contact thermique d'un tube d'un échangeur thermique contre une cellule de stockage C d'énergie électrique d'une batterie de véhicule. 7 Le fait d'intégrer ces éléments élastiques à une paroi intérieure du boîtier 10 de permet d'optimiser la masse de ces composants (et donc de minimiser le poids total du pack-batterie 1) et l'espace alloué au sein du boîtier 10 aux cellules électriques. Les éléments élastiques peuvent venir plaquer une cellule de batterie contre un 5 échangeur thermique fixe ou un échangeur thermique contre une cellule de batterie fixe. Les éléments élastiques 30 peuvent être définis sur la paroi de fond du boîtier 10, sur une paroi latérale intérieure du boîtier 10 et/ou sur la paroi supérieure (sur REVENDICATIONS1. Dispositif de régulation thermique d'un pack-batterie (1) pour véhicule automobile comprenant au moins une batterie contenue dans un boîtier (10) de protection, le dispositif de régulation thermique comprenant au moins un échangeur thermique (20) à circulation de fluide caloporteur en contact avec ladite au moins une batterie, caractérisé en ce qu'au moins une paroi intérieure (111) dudit boîtier (10) présente au moins un élément élastique (30) agencé pour plaquer ledit au moins échangeur thermique (20) contre ladite au moins une batterie. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un élément élastique (30) est surmoulé sur ladite au moins une paroi intérieure (111) du boîtier (10). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un élément élastique (30) est obtenu par déformation de ladite au moins une paroi intérieure (111) du boîtier (10). 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit au moins un élément élastique (30) présente une section transversale bombée. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit au moins un élément élastique (30) est une lame ressort s'étendant à partir de ladite au moins une paroi intérieure (111) et présentant une extrémité libre. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit au moins un élément élastique (30) s'étend sur au moins des parois intérieures du boîtier (10) parmi la paroi de fond, au moins une des parois latérales ou le couvercle (12) de fermeture du boîtier (10). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs éléments élastiques (30) s'étendant parallèlement sur ladite au moins une paroi intérieure (111) dudit boîtier (10). 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit au moins un élément élastique (30) vient en appui contre l'échangeur thermique (20) ou ladite au 5 moins une batterie de sorte à maintenir l'échangeur thermique (20) plaqué contre ladite au moins une batterie pour réguler sa température. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le boîtier (10) est en composite plastique. 10 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit au moins un élément élastique (30) est en plastique, en métal ou en matériau composite. 11. Pack-batterie (1) pour véhicule automobile, comprenant une batterie positionnée 15 dans un boîtier (10) de protection, comportant un dispositif de régulation thermique selon l'une des revendications 1 à 10. 9