Brevet FR3088144A1 — publié le 20200508

Description Titre de l'invention : Boîtier de batterie [0001] L'invention se rapporte à un boîtier de batterie qui présente un espace de logement pour un accumulateur d'énergie électrique, en particulier pour l'utilisation dans un véhicule au moins partiellement entraîné de manière électrique pour le transport de voyageurs et/ou de charges, et à un véhicule présentant un tel boîtier de batterie. [0002] L'accumulateur d'énergie électrique doit être protégé le mieux possible contre des in- fluences de l'environnement. Il faut en outre également avoir la possibilité de refroidir l'accumulateur d'énergie électrique. Un poids aussi faible que possible et une fabrication simple sont alors souhaités. [0003] Le but de l'invention est de prévoir un boîtier de batterie amélioré qui tient compte des critères mentionnés ci-dessus. [0004] Ce but est atteint par un boîtier de batterie qui est en particulier conçu pour un véhicule au moins partiellement entraîné de manière électrique, le boîtier de batterie comprenant une partie supérieure et une partie inférieure formant ensemble une boîte fermée clans laquelle un espace de logement est réalisé dans lequel un accumulateur d'énergie électrique est apte à être inséré. Des conduites d'agent réfrigérant qui sont intégrées dans le boîtier de batterie sont en outre prévues. La partie inférieure comprend une paroi latérale et une plaque de fond métallique qui sont reliées l'une à l'autre par un tronçon de transition, la paroi latérale et le tronçon de transition étant réalisés en une matière plastique. La plaque de fond est réalisée sous 'bulle de support pour l'accumulateur d'énergie, est tournée vers l'espace de logement avec sa face avant et vers les conduites d'agent réfrigérant avec sa face arrière, et est encastrée dans le tronçon de transition le long de son bord périphérique. [0005] Le boîtier de batterie selon l'invention combine les avantages de différentes matières, à savoir le façonnage flexible d'une matière plastique avec un poids faible avec la bonne conductivité thermique d'un métal. La matière plastique est de manière particulièrement préférée une matière SMC (Sheet Molding Material). [0006] Étant donné que les conduites d'agent réfrigérant sont agencées sur la face arrière de la plaque de fond, l'agent réfrigérant s'écoulant dans celles-ci n'entre pas dans l'espace de logement et ne parvient donc pas en contact avec l'accumulateur d'énergie. [0007] Étant donné que la plaque de fond peut directement être encastrée dans la partie in- férieure pendant la fabrication, une liaison stable et étanche aux fluides est générée avec peu d'effort dc fabrication entre la plaque de fond et le tronçon dc transition. [0008] Un joint d'étanchéité est avantageusement prévu entre la partie supérieure et la partie inférieure pour étancher une ligne de séparation entre la partie supérieure et la partie inférieure et ainsi également fermer l'espace de logement à cet endroit vis-à-vis de 2 l'environnement. [0009] L'espace de logement peut alors facilement être entièrement fermé vis-à-vis de l'environnement pour protéger l'accumulateur d'énergie contre des influences de l'environnement. [0010] Un bloc de batteries classiquement connu et composé d'une pluralité de cellules d'accumulateur individuelles peut par exemple être utilisé en tant qu'accumulateur d'énergie, une électronique de commande pouvant également être intégrée dans l'accumulateur d'énergie. [0011] L'accumulateur d'énergie est de préférence placé sensiblement directement sur la plaque de fond, de sorte qu'un bon transfert thermique vers les conduites d'agent réfrigérant est donné. [0012] La plaque de fond doit être réalisée avec une rigidité inhérente de manière à être apte à supporter le poids de l'accumulateur d'énergie sans se déformer de manière essentielle. Une épaisseur de 1,5 à 3 mm, par exemple, s'est alors avérée suffisante, en particulier lorsque la plaque de fond est fabriquée en aluminium. [0013] La plaque de fond peut par exemple être encastrée en ce que le tronçon de transition recouvre une zone de la face avant et une zone opposée de la face arrière de la plaque de fond le long du bord périphérique de la plaque de fond, et s'engage ainsi autour du bord périphérique. [0014] L'encastrement est de préférence effectué par le façonnage de la matière SMC du tronçon de transition avant son durcissement. En alternative, il serait bien entendu également possible de fabriquer le tronçon de transition par enrobage du bord périphérique de la plaque de fond par coulage ou par injection avec une matière plastique appropriée. [0015] La plaque de fond est avantageusement encastrée dans le tronçon de transition sans interruption le long de l'ensemble de son bord périphérique pour obtenir une liaison étanche aux fluides entre le tronçon de transition et la plaque de fond. [0016] La paroi latérale peut bien entendu présenter une forme adaptée quelconque, de sorte que l'espace de logement et également le contour extérieur de la boîte peuvent facilement être adaptés à la forme de l'accumulateur d'énergie et aux conditions d'espace de montage dans un véhicule. [0017] Dans une réalisation possible, la partie supérieure forme un volume partiel plus grand de l'espace de logement, tandis que la partie inférieure forme uniquement un volume partiel plus petit. [0018] Dans la position de montage normale, l'accumulateur d'énergie est posé sur la plaque de fond de sorte que l'agent réfrigérant s'écoule au-dessous de l'accumulateur d'énergie. Il serait cependant également concevable d'inverser la position de montage, de sorte que la partie inférieure forme le tronçon du boîtier de batterie qui est agencé en haut 3 dans le véhicule à l'état monté. [0019] Le tronçon de transition et la paroi latérale se fondent avantageusement l'un dans l'autre d'un seul tenant, de sorte que ces composants peuvent être réalisés en une étape de fabrication. L'ensemble de la partie inférieure peut être réalisé en une matière SMC, à l'exception de la plaque de fond. [0020] Le tronçon de transition peut s'étendre du côté de la plaque de fond dans le plan de la plaque de fond. Il serait cependant également concevable de fabriquer la plaque de fond avec un bord redressé sur lequel le tronçon de transition se joint. [0021] Dans un mode de réalisation préféré, des éléments d'attache pour la fixation de l'accumulateur d'énergie sont agencés dans la partie inférieure, les éléments d'attache étant encastrés dans la partie inférieure. Il est de cette façon possible de prévoir, déjà pendant la fabrication, des points de fixation pour l'accumulateur d'énergie dans le boîtier de batterie, ce qui simplifie le montage de l'accumulateur d'énergie dans le boîtier de batterie fini. [0022] Les éléments d'attache sont par exemple agencés radialement à l'extérieur de la plaque de fond. Les éléments d'attache peuvent par exemple être des douilles filetées qui reçoivent des vis prévues sur l'accumulateur d'énergie. [0023] La plaque de fond est de préférence pourvue d'un recouvrement sur la face arrière détournée de l'espace de logement, les conduites d'agent réfrigérant étant agencées entre la face arrière de la plaque de fond et une face intérieure du recouvrement qui est tournée vers la plaque de fond. Les conduites d'agent réfrigérant peuvent ainsi facilement être intégrées dans le boîtier de batterie. [0024] De manière particulièrement avantageuse, les conduites d'agent réfrigérant sont formées par des tronçons de canaux moulés sur la face intérieure du recouvrement. Grâce à la liaison entre le recouvrement et la plaque de fond, les tronçons de canaux sont fermés vis-à-vis de l'environnement, grâce à quoi les conduites d'agent réfrigérant sont réalisées. Ainsi, l'agent réfrigérant peut être directement guidé à travers les tronçons de canaux, et d'autres conduites d'agent réfrigérant au-dessous de la plaque de fond peuvent être omises [0025] Il s'impose également de fabriquer le recouvrement en une matière SMC et d'exploiter sa bonne aptitude au formage. Les tronçons de canaux sont par exemple déterminés par une structure nervurée qui peut être fabriquée simplement par façonnage d'une plaque SMC avant son durcissement. [0026] Pour créer une liaison étanche aux fluides entre le recouvrement et la partie in- férieure, le recouvrement peut être relié à la partie inférieure de manière étanche aux fluides dans un tronçon de liaison, en particulier par collage. [0027] Le tronçon de liaison et le tronçon de transition sont alors par exemple superposés, de sorte que le recouvrement est circonférentiellement relié, de préférence collé à la partie inférieure dans la zone encastrée de la plaque de fond. [0028] Les tronçons de canaux sont de préférence revêtus d'une feuille métallique le long du recouvrement, laquelle doit être réalisée en la même matière que la plaque de fond, donc en particulier en aluminium. [0029] La feuille métallique peut par exemple être collée sur la face intérieure du re- couvrement sur la face tournée vers le recouvrement. [0030] Sur ses bords latéraux, la feuille métallique est avantageusement directement reliée à la plaque de fond de manière étanche aux fluides, par exemple par brasage, de sorte que l'agent réfrigérant dans les tronçons de canaux parvient en contact uniquement avec la plaque de fond et la feuille métallique. De cette manière, la face intérieure de toutes les parois des conduites d'agent réfrigérant est en métal, et les composants dans l'environnement des tronçons de canaux et en particulier la liaison entre le recouvrement et la partie inférieure sont protégés contre la corrosion par l'agent réfrigérant. [0031] La partie inférieure et la partie supérieure de la boîte peuvent chacune être pourvues de structures de fixation radialement en saillie pour l'attache l'une à l'autre. [0032] TI est possible d'insérer la partie inférieure ensemble avec le recouvrement dans un composant de support qui est réalisé de manière indéformable et suffisamment robuste pour offrir au boîtier de batterie une protection contre une charge mécanique, par exemple dans des situations de collisions, et contre une usure. L'attache de la boîte au composant de support peut être effectuée par les structures de fixation. [0033] L'invention se rapporte aussi à un véhicule comprenant un boîtier de batterie tel que décrit ci-des sus. [0034] Dans ce qui suit, l'invention sera décrite de manière plus détaillée au moyen d'un exemple de réalisation en se référant aux dessins annexes. Ceux-ci montrent : [0035] - la figure 1 une vue en coupe schématique d'un tronçon d'un boîtier de batterie selon l'invention ; [0036] - la figure 2 un agrandissement de détail de la figure 1 ; et [0037] - la figure 3 une représentation éclatée schématique d'un boîtier de batterie selon l'invention. [0038] Les figures montrent un boîtier de batterie 10 dans un véhicule (non représenté) en- tièrement ou partiellement entraîné de manière électrique. Le boîtier de batterie 10 est représenté dans une position de montage possible. [0039] Le boîtier de batterie 10 est sensiblement composé d'une partie supérieure 12 et d'une partie inférieure 14 fabriquée séparément de celle-ci, lesquelles forment ensemble une boîte 16 qui est fermée vis-à-vis de l'environnement et qui renferme un espace de logement 17. Pour fermer la boîte 16, la partie supérieure 12 est placée sur la partie inférieure 14 le long d'une ligne de séparation qui n'est pas représentée en détail (voir aussi la figure 3). [0040] Dans cet exemple, la boîte 16 est insérée dans un composant de support 18 séparé in- déformable qui sert aussi de protection contre les collisions pour l'ensemble du boîtier de batterie 10. À cet effet, le composant de support 18 présente des moyens appropriés non représentés en détail ici. Un renforcement 20 robuste de protection contre l'usure est agencé sur la face arrière du composant de support 18. Le composant de support 18 ne fait que facultativement partie du boîtier de batterie 10. [0041] Un accumulateur d'énergie 22 est apte à être inséré dans la boîte 16. [0042] La partie inférieure 14 de la boîte 16 comprend une plaque de fond métallique 24 qui est par exemple réalisée en une tôle d'aluminium indéformable et qui présente une bonne conductivité thermique. [0043] L'accumulateur d'énergie 22 est sensiblement en contact direct avec une face avant 26 de la plaque de fond 24, de sorte qu'il est possible d'évacuer de l'énergie thermique hors de l'accumulateur d'énergie 22 via la plaque de fond 24. [0044] Une face arrière 28 de la plaque de fond 24 qui est agencée du côté de la plaque de fond 24 qui est détourné de l'espace de logement 17 est recouverte d'un recouvrement 30, des conduites d'agent réfrigérant 34 étant prévues dans l'espace intermédiaire entre une face intérieure 32 du recouvrement 30 et la paroi arrière 28 de la plaque de fond 24. [0045] Le recouvrement 30 est circonférenticllcment relié à la partie inférieure 14 dans un tronçon de liaison 36, dans le cas présent au moyen d'une liaison par collage 38 (voir les figures 1 et 2). [0046] Dans l'exemple représenté ici, le recouvrement 30 est composé d'une plaque SMC façonnée avant le durcissement, dans laquelle une structure nervurée appropriée définissant une pluralité de tronçons de canaux est insérée. Les conduites d'agent réfrigérant 34 sont formées en ce que la structure nervurée repose sur la face arrière 28 de la plaque de fond 24 et forme ainsi des tronçons de canaux séparés. La structure nervurée est bien entendu alors choisie de sorte que tous les tronçons de canaux sont reliés les uns aux autres de manière à pouvoir guider de l'agent réfrigérant d'une entrée à une sortie (non représenté). Un flux d'agent réfrigérant est ainsi obtenu le long de la face arrière 28 de la plaque de fond 24, lequel génère un effet de refroidissement régulier sur la surface de la plaque de fond 24. Ceci est illustré par les flèches à la figure 3. [0047] Les tronçons de canaux sont ici revêtus d'une feuille métallique 39, dans cet exemple d'une feuille d'aluminium (voir la figure 2). Les bords latéraux 41 de la feuille métallique 39 s'étendent jusqu'à la face arrière 28 de la plaque de fond 24 et sont directement reliés à la plaque de fond 24, par exemple par brasage. La feuille métallique 39 est en outre fixée, en particulier collée à la face intérieure 32 du recouvrement 30. 6 Les canaux de refroidissement 34 sont ainsi entièrement entourés de métal dans la zone de la plaque de fond 24, et l'agent réfrigérant ne parvient pas en contact avec des composants dans l'entourage. [0048] Les conduites d'agent réfrigérant 34 sont aptes à être reliées à leur entrée et à leur sortie à un système de refroidissement du véhicule dans lequel le boîtier de batterie 10 est monté, par l' intermédiaire de raccordements (non représentés en détail). [0049] La partie inférieure 14 de la boîte 16 et le recouvrement 30 avec les conduites d'agent réfrigérant 34 formées entre eux forment ensemble le système de refroidissement pour l'accumulateur d'énergie 22. [0050] La plaque de fond 24, le long de son bord périphérique 40, est encastrée dans la partie inférieure 14, plus précisément dans un tronçon de transition 42 entourant le bord périphérique 40 de la plaque de fond 24. Ceci est représenté de manière plus détaillée à la figure 2. [0051] Dans cet exemple, la partie inférieure 14 est sensiblement composée de la plaque de fond 24, du tronçon de transition 42 et d'une paroi latérale 44 se joignant au tronçon de transition 42. [0052] La paroi latérale 44 et le tronçon de transition 42 sont ici réalisés d'un seul tenant et fabriqués en une matière SMC par façonnage. [0053] Dans cet exemple, l'encastrement de la plaque de fond 24 dans la partie inférieure 14 est réalisée en ce que le tronçon de transition 42 s'étend circonférentielleenent le long de la face avant 26 et de la face arrière 28 de la plaque de fond 24 dans la zone du bord périphérique 40 de la plaque de fond 24 et s'engage ainsi autour du bord périphérique 40, de sorte que celui-ci est recouvert de part et d'autre par la matière du tronçon de transition 42 (voir la figure 2). Cette liaison est indéformable et étanche aux fluides tout le long du bord périphérique 40. [0054] Le tronçon de liaison 36 et le tronçon de transition 42 sont ici superposés. [0055] Des éléments d'attache 46 pour la fixation de l'accumulateur d'énergie 22 sont prévus radialement à l'extérieur de la plaque de fond 24, dans la paroi latérale 44 de la partie inférieure 14. Dans cet exemple, les éléments d'attache 46 sont encastrés dans la matière de la partie inférieure 14, par exemple en insérant, avant le durcissement, des douilles filetées dans la matière SMC de la partie inférieure 14. [0056] L'accumulateur d'énergie 22 présente ici, tel que classiquement connu, des structures pour la réception de vis 48 qui sont aptes à être vissées dans les douilles filetées, pour fixer l'accumulateur d'énergie 22 de manière solidaire dans la partie inférieure 14 avant la fermeture de la boîte (voir la figure 1). [0057] Plusieurs structures de fixation 50 radialement en saillie au moyen desquelles la partie supérieure 12 et la partie inférieure 14 peuvent être reliées l'une à l'autre sont prévues le long de la ligne de liaison entre la partie inférieure 14 et la partie supérieure 7 12 de la boîte 16 (voir la figure 1). TeL le composant de support 18 présente également des structures de fixation correspondantes aux endroits appropriés, de sorte que la boîte 16 peut être attachée au composant de support 18. Une liaison par vissage peut par exemple être prévue pour l'attache. 8 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7]