Brevet FR3082057A1 — publié le 20191206

ELEMENT DE SUPPORT ET DE COMPRESSION D'AU MOINS UN TUBE DE CIRCULATION DE FLUIDE CALOPORTEUR CONTRE UNE BATTERIE DE VEHICULE POUR REGULER SA TEMPERATURE Domaine technique de l'invention La présente invention relève du domaine des échangeurs thermiques pour la régulation thermique d'une batterie équipant un véhicule automobile à motorisation électrique et/ou hybride. L'invention concerne plus particulièrement un élément de support d'un échangeur thermique destiné à venir en contact thermique avec une batterie de véhicule automobile, en particulier pour le refroidissement de cette batterie. Etat de la technique L'énergie électrique des véhicules à motorisation électrique et/ou hybride est fournie par une ou plusieurs batteries. Dans ce type de véhicule, la batterie comprend généralement plusieurs cellules de stockage d'énergie électrique formant un ou plusieurs modules disposées dans un boîtier de protection (appelé « casing » en anglais) afin de former ce que l'on appelle un pack batterie Un problème posé réside dans le fait que durant leur fonctionnement, les batteries sont amenées à chauffer et risquent ainsi de s'endommager. Par ailleurs, en cas de température trop basse, l'autonomie de la batterie peut décroître fortement. La régulation thermique de la batterie est, par conséquent, un point 25 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. Afin de réguler la température de la batterie, il est connu d'utiliser des 2 échangeurs thermiques à tubes plats positionnés au contact des batteries et parcourus par un fluide caloporteur. Le fluide caloporteur peut ainsi absorber la chaleur émise par la batterie afin de la refroidir. 5 Pour s'assurer d'un bon contact entre la batterie et les tubes de l'échangeur thermique, malgré les différents jeux de montage pouvant intervenir, le document FR 3 020 722 (VALEO SYSTEMES THERMIQUES) propose la mise en oeuvre d'un dispositif de support pour chacun des tubes de l'échangeur thermique positionné sous la batterie et destiné à plaquer le tube 10 contre une face de dessous de la batterie. Le dispositif support comprend une base sur laquelle un tube est monté et un élément de compression. La base présente une première face conformée pour supporter le tube et une seconde face, opposée à la première face, contre laquelle un élément de 15 compression du type ressort est destiné à être appliqué lorsque ce dernier est mis sous contrainte. L'élément de compression exerce un effort sur la base, effort qui est transmis au tube qui est ainsi plaqué contre la batterie. Cependant, une telle solution est encombrante et ne satisfait pas aux 20 exigences actuelles du domaine automobile. Elle nécessite par ailleurs plusieurs étapes d'assemblage ce qui impacte les coûts de fabrication. Exposé de l'invention L'invention vise à améliorer la situation et propose à cet effet un élément support destiné à maintenir au moins un tube de circulation de fluide caloporteur plaqué contre une batterie de véhicule pour réguler sa température, ledit élément de support comprenant une face de réception dudit au moins un tube. 3 Selon l'invention, ledit élément est un élément monobloc fabriqué dans un matériau élastique. Afin d'améliorer l'échange thermique entre la batterie et l'échangeur thermique, l'invention propose de positionner un élément de support élastique 5 formant ressort entre un ou plusieurs tubes de l'échangeur thermique et une paroi, telle la paroi de fond du boîtier de protection du pack-batterie ou du compartiment de réception de la batterie. L'élément de support élastique, par sa mise en compression contre une paroi du boîtier, pousse le ou les tubes de l'échangeur thermique en direction de 10 la batterie, ce qui garantit ainsi un meilleur contact entre le ou les tubes de l'échangeur thermique et les cellules de stockage d'énergie électrique qui reposent dessus. Un tel élément de support de tube (s) monobloc, qui assure également la fonction de ressort de plaquage du ou des tubes contre la batterie, est de 15 structure simple (puisqu'il est fabriqué en une seule pièce), peu coûteux à fabriquer et relativement aisé à monter dans le boîtier de protection d'un pack-batterie. Il présente une masse et un encombrement réduits, tout en assurant un plaquage homogène d'un ou plusieurs tubes d'un échangeur thermique contre 20 une batterie. Selon un mode de réalisation particulier, l'élément de support présente une section rectangulaire. Selon un autre mode de réalisation particulier, l'élément de support comprend une deuxième face, opposée à la face de réception dudit au moins un 25 tube, dite première face, présentant des ondulations ou, dans une variante, des nervures s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal dudit élément de support. Cette deuxième face est destinée à être plaquée contre une paroi intérieure d'un boîtier de protection d'un pack batterie, par exemple. Ces ondulations permettent de réduire le besoin en matière et favorisent 4 l'efficacité de la poussée exercée par l'élément de support contre le ou les tubes dont il est porteur vers la cellule de la batterie qui lui ou leur est affectée. Selon un autre mode de réalisation particulier, l'élément de support comprend une première portion sur laquelle est définie ladite face de réception 5 dudit au moins un tube et une deuxième portion comprenant au moins un cylindre creux formant ressort. Plusieurs cylindres creux formant ressort peuvent être juxtaposés. Ces cylindres favorisent l'efficacité de la poussée exercée par l'élément de support contre le ou les tubes dont il est porteur vers la cellule de la batterie qui 10 lui ou leur est affectée. Avantageusement, l'élément de support comprend au moins un évidement intérieur s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal dudit élément de support. Selon des mises en oeuvre particulières, ledit au moins un évidement est de section rectangulaire ou oblongue. 15 Ce ou ces évidements permettent d'optimiser la masse de l'élément support, tout en gardant un plaquage homogène du tube sur la batterie. De façon avantageuse, l'élément de support est fabriqué par extrusion dans un matériau choisi parmi : - une matière plastique, 20 - un élastomère, tel qu'un EPDM, - un silicone. Ceci permet de réaliser à moindre coût l'élément de support. Selon des mises en oeuvre particulières, ladite face de réception est plane ou bien présente des nervures s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal dudit 25 élément de support. Une face de réception plane du ou des tubes permet d'obtenir un effort de compression homogène et uniforme sur toute la surface de l'échangeur thermique de sorte à optimiser la liaison thermique entre la batterie et l'échangeur thermique. 5 En d'autres termes, une telle configuration permet d'améliorer l'efficacité de l'échange calorifique entre l'échangeur thermique et la batterie. La mise en oeuvre de nervures permet de réduire la quantité de matériau nécessaire pour former l'élément de support, et donc le poids de ce dernier, tout 5 en gardant un plaquage homogène du ou des tubes de l'échangeur thermique contre la batterie. Par ailleurs, cela permet de minimiser la surface de contact entre l'échangeur thermique et l'élément de support et donc d'optimiser l'isolation thermique et électrique entre ces éléments. 10 Selon un aspect particulier de l'invention, ladite face de réception présente des moyens de solidarisation ou de maintien dudit au moins un tube sur ladite face de réception. Ces moyens de solidarisation peuvent prendre la forme de pattes de retenue et peuvent être avantageusement extrudés simultanément avec 15 l'élément de support. Ces moyens de solidarisation permettent d'éviter les déplacements intempestifs du ou des tubes par rapport à la batterie et à l'élément de support. Ainsi, l'efficacité de l'échange thermique entre la batterie et l'échangeur thermique est optimisée. 20 L'invention couvre également un dispositif de régulation thermique d'un pack-batterie pour véhicule automobile comprenant au moins une batterie contenue dans un boîtier, au moins un échangeur thermique à tubes de circulation de fluide caloporteur en contact thermique avec ladite au moins une batterie et au moins un élément de support selon l'une quelconque des 25 revendications précédentes agencé pour plaquer au moins un tube dudit au moins un échangeur thermique contre ladite au moins une batterie. Selon un aspect particulier de l'invention, ledit élément de support est solidarisé audit échangeur thermique par le biais d'un matériau adhésif isolant. Une telle solidarisation permet notamment d'assurer l'isolation thermique, 6 électrique et chimique entre l'élément de support et l'échangeur thermique. Selon un aspect particulier de l'invention, ledit élément de support vient prendre appui contre une paroi intérieure dudit boîtier de protection. 5 Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs modes de réalisation, donnés à titres de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés, parmi lesquels : 10 - les figures 1 et 2 sont des illustrations partielles, en perspective et en coupe transversale respectivement, d'un dispositif de régulation thermique d'un pack-batterie de véhicule automobile comprenant un échangeur thermique à tubes, les tubes étant montés sur des éléments de support de tube conformes à la présente invention ; 15 - les figures 3 à 10 sont des vues schématiques en coupe transversale d'un élément de support d'un tube selon des variantes de réalisation. Description détaillée de l'invention On décrit par la suite différentes variantes de réalisation d'un élément de 20 support conforme à l'invention. Les figures 1 et 2 sont des illustrations partielles, en perspective et en coupe transversale respectivement, d'un dispositif de régulation thermique d'un pack-batterie de véhicule automobile comprenant plusieurs modules 31 de batterie contenus dans un boîtier de protection, un échangeur thermique à 25 tubes de circulation de fluide caloporteur en contact thermique avec les modules 31, les tubes 2 étant chacun montés sur un élément de support 1 élastique conforme à la présente invention. Les éléments de support 1 qui sont identiques viennent prendre appui contre une plaque de fermeture 4 du compartiment de réception de la batterie 7 d'un véhicule et sont agencés pour plaquer les tubes 2 contre la plaque de fond 3 du boîtier de protection des modules 31 de batterie. On relèvera que les tubes 2 sont individuellement installés sur un élément de support 1 qui leur est affecté et qu'un même élément de support est 5 susceptible de s'étendre longitudinalement le long de la totalité d'un tube qu'il supporte. Dans un mode de réalisation, au moins deux tubes 2 sont installés par élément de support 1. Par souci de clarté, on a illustré sur les figures 1 et 2 un seul élément de support 1 qui est placé entre la plaque de fermeture 4 et un tube 2 de circulation 10 fluidique d'un échangeur thermique. Le tube 2 est un tube plat multicanal. L'élément de support 1 se présente dans ce premier mode de réalisation sous la forme d'un parallélépipède de section rectangulaire qui s'étend en regard de la surface inférieure plane du tube 2. 15 L'élément de support 1 comprend ainsi une première face de réception 100 plane du tube 2 et une deuxième face 110 plane, opposée à la première face, reposant sur la plaque de fermeture 4. L'élément de support 1 est un élément monobloc fabriqué dans un matériau élastique deformable. 20 De ce fait, l'élément de support 1 élastique agit comme un ressort en ce sens que, par suite de sa mise en compression verticale, il applique sur le tube 2 une poussée uniforme permettant de plaquer le tube 2 contre la plaque de fond 3 du boîtier de protection des modules 31 de batterie. La surface d'appui de l'élément de support 1 sur le tube 2 est définie sur la 25 face de réception 100. L'élément de support 1 assure ainsi un bon contact thermique entre la batterie et les tubes 2 de l'échangeur thermique, ce qui permet d'obtenir une régulation fiable de la température de la batterie. Dans une variante de mise en oeuvre, les éléments de support 1 viennent 8 prendre appui contre une paroi intérieure du boîtier de protection des modules de batterie et sont donc logés avec les tubes à l'intérieur de ce boîtier. La figure 3 illustre schématiquement un élément de support élastique 5 selon un deuxième mode de réalisation. Ce deuxième mode de réalisation se distingue du premier mode de réalisation par la forme de la section transversale de l'élément de support 1. Ainsi, dans ce deuxième mode de réalisation, l'élément de support 1 monobloc présente une première face de réception 100 d'un tube 2 qui est plane 10 et une deuxième face 110 présentant des ondulations 111, la deuxième face 110 étant disposée sur une plaque de fermeture 4 du compartiment de batterie d'un véhicule. La deuxième face 110 présente ici quatre ondulations 111 de forme identique agissant comme des ressorts. 15 Les ondulations 111 sont réparties sur la largeur de l'élément de support 1 et s'étendent parallèlement à l'axe longitudinal X dudit élément de support 1. La figure 4 illustre schématiquement un élément de support élastique selon un troisième mode de réalisation. 20 Ce troisième mode de réalisation se distingue du deuxième mode de réalisation uniquement par la mise en oeuvre de moyens de solidarisation réversible du tube 2 sur l'élément de support 1. Deux pattes 12, 12' d'encliquetage, faisant saillie depuis la première face de réception 100 du tube 2 coopèrent avec les bords latéraux du tube 2 de sorte 25 à maintenir en position ce dernier sur la première face de réception 100. Ces pattes 12, 12' d'encliquetage s'étendent sur toute la longueur de l'élément de support 1 monobloc. Elles permettent d'éviter les déplacements intempestifs du tube 2 par rapport à l'élément de support 1, pouvant réduire l'efficacité du plaquage et de 9 l'échange thermique entre le tube 2 et la batterie. La figure 5 illustre schématiquement un élément de support élastique selon un quatrième mode de réalisation. 5 Ce quatrième mode de réalisation se distingue du deuxième mode de réalisation par la présence d'un évidement 13 ménagé à l'intérieur de l'élément de support 1 monobloc, à proximité de la première face plane de réception 100 du tube 2 et s'étendant parallèlement à cette dernière. L'évidement 13 est ici de section rectangulaire et s'étend sur toute la 10 longueur de l'élément de support 1. Les extrémités latérales de l'évidement 13 sont situées à proximité des bords latéraux de l'élément de support 1. La figure 6 illustre schématiquement un élément de support élastique 15 selon un cinquième mode de réalisation. Ce cinquième mode de réalisation se distingue du deuxième mode de réalisation par la mise en oeuvre de plusieurs évidements 13 ménagés chacun au sein d'une ondulation 111. Chaque évidement 13 s'étend selon l'axe longitudinal X sur toute la 20 longueur de l'élément de support 1 monobloc et présente une section transversale de forme elliptique. La section, les dimensions, le positionnement et le nombre d'évidements au sein de l'élément de support 1 sont choisis en fonction de l'effort de compression que l'on souhaite obtenir. 25 La figure 7 illustre schématiquement un élément de support élastique selon un sixième mode de réalisation. L'élément de support 1 monobloc comprend une première portion 10 supérieure prenant la forme d'une plaque sur laquelle est définie la première 10 face plane de réception 100 du tube 2 et une deuxième portion 11 comprenant plusieurs cylindres 112 creux juxtaposés agissant comme des ressorts. Les cylindres 112 creux s'étendant selon l'axe longitudinal X de l'élément de support 1 et présentent une section transversale elliptique. 5 La mise en oeuvre de cylindres 112 creux permet de réduire la masse et le coût de l'élément de support. La figure 8 illustre schématiquement un élément de support élastique selon un septième mode de réalisation. 10 Ce septième mode de réalisation se distingue du sixième mode de réalisation par la mise en oeuvre d'un unique cylindre 112 creux, de section transversale elliptique, formant ressort. La figure 9 illustre schématiquement un élément de support élastique 15 selon un huitième mode de réalisation. L'élément de support 1 monobloc comprend une première portion 10 supérieure prenant la forme d'une plaque sur laquelle est définie la première face plane de réception 100 du tube 2 et une deuxième portion 11 comprenant un unique cylindre 112 creux formant ressort. 20 Le cylindre 112 creux présente un renfort 14 intérieur dont la section transversale est en "X". Par suite de sa mise en compression verticale, le cylindre 112 est aplati et présente une deuxième face 110 plane reposant sur la plaque de fermeture 4. 25 La figure 10 illustre schématiquement un élément de support élastique selon un neuvième mode de réalisation L'élément de support 1 monobloc comprend une première portion 10 supérieure définissant la première face de réception 100 du tube 2, cette première face de réception 100 présentant des nervures 101 réparties sur la 11 largeur de l'élément de support 1 et s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal X dudit élément de support 1.. L'élément de support 1 monobloc comprend en outre une deuxième portion 11 inférieure présentant des nervures 113 qui sont réparties sur la 5 largeur de l'élément de support 1 et qui s'étendent parallèlement à l'axe longitudinal X dudit élément de support 1.. Une telle configuration permet de réduire le poids de l'élément de support 1 agissant comme un ressort. Les nervures 101, 113 sont, dans cet exemple, de section transversale 10 rectangulaire. Les nervures 101 sont décalées par rapport aux nervures 113 dans le sens de la largeur de l'élément de support 1. Le tube 2 repose sur les saillies 102 planes disposées entre les nervures 101. 15 L'élément de support 1 repose sur la plaque de fermeture 4 par le biais des saillies 114 planes disposées entre les nervures 113. L'élément de support conforme à l'invention est de préférence réalisé par un procédé d'extrudage d'un matériau appartenant au groupe comprenant 20 notamment un silicone, un plastique chargé, un plastique non chargé ou un élastomère. Dans un mode de réalisation particulier, l'élastomère est de l'éthylènepropylène-diène monomère (EPDM). Un tel procédé de fabrication permet de réaliser un élément de support 25 pouvant aisément être adapté à la longueur de l'échangeur thermique. L'extrudage permet, en outre, de réaliser aisément un élément de support dont la structure (forme, épaisseur,...) peut être adaptée de manière à optimiser l'effort de compression, la déformation sous charge et la surface de contact de l'élément de support contre l'échangeur thermique. 12 La disposition et la forme des nervures et des évidements intérieurs peuvent varier selon contraintes d'utilisation de l'élément de support. Dans les modes de réalisation décrits précédemment, le contact entre l'élément de support formant ressort et l'échangeur est direct. 5 Dans un mode de réalisation particulier, un matériau intermédiaire isolant est disposé entre l'échangeur thermique et l'élément de support (on parle alors de contact indirect entre l'élément de support formant ressort et l'échangeur). Un tel matériau permet d'assurer une fonction : 10 - d'isolation thermique et/ou électrique si l'élément de support est constitué d'un matériau thermiquement et/ ou électriquement conducteur, et - d'isolation chimique entre l'élément de support formant ressort et l'échangeur thermique si ceux-ci présentent un risque de corrosion par 15 couplage galvanique. Un tel matériau isolant permet de s'affranchir d'un traitement chimique de surface de l'élément de support et/ou de l'échangeur thermique. En d'autres termes, le matériau intermédiaire permet de briser le pont thermique, électrique et chimique entre l'élément de support et l'échangeur 20 thermique. L'épaisseur du matériau intermédiaire est notamment déterminée selon les différentes contraintes précitées. Le matériau intermédiaire isolant peut être un adhésif permettant ainsi d'assurer simultanément les fonctions d'isolation et de solidarisation de 25 l'élément de support avec l'échangeur thermique. Ainsi, il est possible de s'affranchir de la mise en oeuvre de moyen de fixation mécanique, tels des moyens d'encliquetage précédemment décrits. Il est à noter que l'élément de support de l'invention peut être mis en oeuvre dans des dispositifs de régulation thermique comprenant d'autres types 13 d'échangeurs thermiques, tels que des échangeurs thermiques à plaques par exemple. Par ailleurs, l'invention peut être mise en oeuvre dans d'autres domaines que le domaine automobile, comme par exemple dans les domaines tertiaires et 5 résidentiels notamment. Un même tube peut être installé sur un ou plusieurs éléments de support conformes à l'invention. Un même élément de support peut porter plusieurs tubes juxtaposés d'un REVENDICATIONS1. Elément de support (1) destiné à maintenir au moins un tube (2) de circulation de fluide caloporteur plaqué contre une batterie de véhicule pour réguler sa température, ledit élément de support (1) comprenant une face de réception (100) dudit au moins un tube (2) et étant caractérisé en ce qu'il est monobloc et fabriqué dans un matériau élastique. 2. Elément de support (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente une section rectangulaire. 3. Elément de support (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième face (110), opposée à la face de réception (100) dudit au moins un tube (2), dite première face, présentant des ondulations (111) ou des nervures (113) s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal (X) dudit élément de support (1). 4. Elément de support (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une première portion (10) sur laquelle est définie ladite face de réception (100) dudit au moins un tube (2) et une deuxième portion (11) comprenant au moins un cylindre (112) creux formant ressort. 5. Elément de support (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un évidement (13) intérieur s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal (X) dudit élément de support (1). 6. Elément de support (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit au moins un évidement (13) est de section rectangulaire ou oblongue. 15 7. Elément de support (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est fabriqué par extrusion dans un matériau choisi parmi : - une matière plastique, - un élastomère, tel un EPDM, 5 - un silicone. 8. Elément de support (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite face de réception (100) présente des nervures (101) s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal (X) dudit élément de support (1). 10 9. Elément de support selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite face de réception (100) présente des moyens de solidarisation (12, 12') dudit au moins un tube (2) sur ladite face de réception (100). 15 10. Dispositif de régulation thermique d'un pack-batterie pour véhicule automobile comprenant au moins une batterie (31) contenue dans un boîtier (3), au moins un échangeur thermique à tubes de circulation de fluide caloporteur en contact thermique avec ladite batterie (31) et au moins un élément de support (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes agencé pour plaquer 20 au moins un tube (2) dudit au moins un échangeur thermique contre ladite au moins une batterie (31).