Brevet FR3095553A1 — publié le 20201030

Description Titre de l'invention : Enveloppe pour un module de stockage d'énergie électrique [0001] La présente invention concerne une enveloppe pour un module de stockage d'énergie électrique et un module comprenant une pluralité de cellules de batterie maintenue par une telle enveloppe. [0002] La présente invention concerne également un système de refroidissement d'au moins une batterie ou cellules de batterie de véhicule automobile disposées au sein de cette enveloppe. [0003] Les demandes de brevet US2017176108 et WO 2013056938 décrivent des échangeurs de chaleur pour refroidir des cellules de batterie. Par ailleurs la demande de brevet US 2011/0206967 A décrit un exemple de telle batterie. Dans cette demande, les cellules sont stockées dans des containers ayant des logements de réception des cellules. Une paroi des containers, destinées à être en contact avec une paroi d'un container voisin présente des renfoncements formant une partie de conduit de circulation d'un fluide caloporteur. [0004] La présente invention vise à simplifier la fabrication de modules de batterie notamment du type comprenant des cellules de batterie rangées ou empilées. [0005] La présente invention a ainsi pour objet unc enveloppe pour un module de stockage d'énergie électrique, notamment un module comprenant unc pluralité de cellules de batterie, cette enveloppe comportant au moins deux parois reliées entre elles par une charnière configurée pour permettre un pivotement de l'une des parois par rapport à l'autre. [0006] L'invention permet ainsi d'avoir une enveloppe formée d'une seule pièce de manière à éviter plusieurs pièces séparées à assembler ensemble pour former un hoitier du modifie. L'enveloppe selon l'invention permet notamment de former un boiticr pour les cellules de batterie, hoitier ou enveloppe qui maintient les cellules de batterie entre elles. Les manipulations lors de la fabrication du module sont ainsi simplifiées. [0007] Selon l'un des aspects de l'invention, l'une des parois est configurée pour être placée en vis-à-vis d'une face de la pluralité de cellules de batterie, et l'autre des parois est agencée pour être placée en vis-à-vis d'une autre face de la pluralité de cellules de batterie. [0008] Selon l'un des aspects de l'invention, l'enveloppe comporte trois parois, notamment avec une paroi de fond et deux parois latérales de part et d'autre de la paroi de fond, les parois latérales étant reliées chacune à la paroi de fond par une charnière [0009] Selon l'un des aspects de l'invention, la ou les charnières sont formées dans un 2 matériau plus flexible que le matériau des parois. [0010] Selon l'un des aspects de l'invention, la ou les charnières comportent des plis, notamment en accordéon, configurés pour permettre le pivotement relatif des parois. [0011] Selon l'un des aspects de l'invention, la ou les charnières sont réalisées en matière plastique, par exemple en élastomère thermoplastique (TPE). [0012] Selon l'un des aspects de l'invention, la ou les charnières sont réalisées par exemple en hi-injection avec les parois ou par moulage d'insert. [0013] Selon l'un des aspects de l'invention, les parois présentent des pourtours extérieurs sensiblement rectangulaires. [0014] Selon l'un des aspects de l'invention, la ou les charnières s'étendent le long d'un côté des parois, notamment le long des plus grands côtés des parois de forme rectangulaire. [0015] Selon l'un des aspects de l'invention, toutes les charnières sont parallèles entre elles. [0016] Selon l'un des aspects de l'invention, l'une au moins des parois, notamment toutes les parois, présente des formes en relief, notamment des embossages, configurées pour venir en appui sur des cellules de batterie. [0017] Selon l'un des aspects de l'invention, l'une au moins des parois, notamment toutes les parois, présente une ouverture, notamment réalisée par découpe, cette ouverture étant notamment configurée le passage d'un dispositif de refroidissement des cellules de batterie. [0018] Selon l'un des aspects de l'invention, l'enveloppe est réalisée au moins partiellement en plastique, notamment en matériau composite comprenant un plastique. Si on le souhaite, les parois sont réalisées entièrement en plastique. [0019] Selon l'un des aspects de l'invention, l'enveloppe comprend une paroi comportant des éléments de connexion électrique, notamment des busbar, configurés pour relier électriquement entre elles de bornes électriques des cellules de batterie. Cette paroi est notamment reliée à une paroi latérale par une charnière. [0020] Notamment ces éléments de connexion sont surmoulés dans un matériau plastique de la paroi. [0021] L'invention a encore pour objet un module de stockage d'énergie électrique comportant une pluralité de cellules de batterie notamment disposées suivant une rangée, et une enveloppe configurée pour venir en vis-à-vis d'au moins deux faces, notamment trois faces, de ces cellules. [0022] Selon l'un des aspects de l'invention, le module comporte deux organes d'extrémité disposés à chaque extrémité de la rangée de cellules, l'enveloppe étant configurée pour être fixée à ces deux organes d'extrémité, notamment à l'aide de vis ou de tirants. Notamment chaque organe d'extrémité comporte un ou des canaux de circulation de fluide de refroidissement. [0023] Selon l'un des aspects de l'invention, les vis sont agencées pour être vissées sur 3 l'organe d'extrémité. [0024] Selon l'un des aspects de l'invention, les organes d'extrémité comportent des oreilles agencées pour recevoir des tirants qui s'étendent parallèlement à la rangée de cellules, ces tirants étant agencés pour maintenir les parois de l'enveloppe contre les cellules de batterie, en venant en contact avec un côté extérieur des parois. [0025] Selon l'un des aspects de l'invention, le module comporte un dispositif de régulation thermique, notamment de refroidissement, des cellules de batterie, ce dispositif comportant notamment une plaque agencée pour venir au contact des cellules de batterie, cette plaque étant configurée pour une circulation de fluide caloporteur, cette plaque étant raccordée à l'un des organes d'extrémité de manière à permettre une circulation de fluide entre la plaque et l'organe d'extrémité. [0026] Selon l'un des aspects de l'invention, la plaque est disposée entre la pluralité de cellules et l'une des parois de l'enveloppe. [0027] Selon l'un des aspects de l'invention, le dispositif de régulation thermique comporte une seule plaque avec circulation de fluide caloporteur, cette plaque étant disposée entre la paroi de fond de l'enveloppe et les cellules de batterie. [0028] Dans une variante de l'invention, deux ou trois plaques avec circulation de fluide ré- frigérant sont prévues entre les cellules et les parois de l'enveloppe. Ces parois sont configurécs pour assurer le maintien de ces plaques contre les cellules de batterie. [0029] En variante, le dispositif de régulation thermique comporte une plaque avec cir- culation de fluide disposée sur un côté extérieur de l'enveloppe, notamment de l'une des parois de l'enveloppe. [0030] Selon l'un des aspects de l'invention, l'enveloppe s'étend sur sensiblement toute la longueur de rangées des cellules de batterie. [0031] L'invention permet de bien appuyer, grâce à l'enveloppe, les plaques de régulation thermique contre les cellules de manière à favoriser les échanges thermiques. [0032] L'enveloppe pouvant être en matériaux composites à base de plastique, ceci permet de réduire le poids de l'ensemble, ce qui est meilleur notamment de pièces en métal. [0033] D'une manière générale, l'invention permet de simplifier la conception des modules. [0034] D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d'autre part, sur lesquels : [0035] [fig.1] est une vue schématique d'une enveloppe selon un exemple de l'invention, de côté, [0036] [fig.2] représente l'enveloppe de la [Fig.1], perpendiculairement au plan de l'enveloppe, avant pliage des parois, [0037] [fig.3] est une vue sur une extrémité du module avec l'enveloppe de la [Fig.1], [0038] [fig.4] illustre un coté latéral du module de la [Fig.3], [0039] [fig.5] illustre un module selon un autre exemple de réalisation de l'invention, [0040] [fig.6] illustre un module selon encore un autre exemple de réalisation de l'invention, [0041] [fig.7] représente l'enveloppe de la [Fig.6], perpendiculairement au plan de l'enveloppe, avant pliage des parois, [0042] [fig.8] illustre un module selon encore un autre exemple de réalisation de l'invention, [0043] [fig.9] illustre un module selon encore un autre exemple de réalisation de l'invention. [0044] On a représenté sur les figures 1 à 4 une enveloppe 10 pour un module de stockage d'énergie électrique 1, ici un module comprenant une pluralité de cellules de batterie 2, cellules 2 dites de forme prismatique par exemple. [0045] L'enveloppe 10 comporte trois parois 11, 12 et13 avec une paroi de fond 12 et deux parois latérales 11 et 13 de part et d'autre de la paroi de fond 12, les parois latérales 11 et 13 étant reliées chacune à la paroi de fond par une charnière 15 configurée pour permettre un pivotement de l'une des parois par rapport à l'autre. On voit sur la figure 1 les deux configurations respectivement à l'état déplié et à l'état partiellement replié (en pointillés). [0046] Les parois 11 et 12 sont configurées pour être placée en vis-à-vis de faces latérales 16 de la pluralité de cellules de batterie 2, et la paroi de fond 12 est agencée pour être placée en vis-à-vis de la paroi de fond 17 de la pluralité de cellules de batterie. [0047] Les charnières 15 sont formées dans un matériau plus flexible que le matériau des parois 11, 12 et 13. [0048] Les charnières 15 comportent des plis 19, en accordéon, configurés pour permettre le pivotement relatif des parois 11, 12 et 13. [0049] Les charnières 15 sont réalisées en matière plastique, par exemple en élastomère ther- moplastique (TPE). [0050] L'enveloppe 10 est réalisée au moins partiellement en plastique, notamment en matériau composite comprenant un plastique. Si on le souhaite, les parois sont réalisées entièrement en plastique. Les parois 11, 12 et 13 peuvent par exemple être réalisées en plastique ou matière composite à base de plastique. [0051] Les charnières 15 sont réalisées par exemple en bi-injection avec les parois ou par moulage d'insert. [0052] Les parois 12, 12 et 13 présentent des pourtours extérieurs 20 sensiblement rectan- gulaires. [0053] Les charnières 15 s'étendent le long d'un côté 21 des parois, ici le long des plus grands côtés des parois de forme rectangulaire. [0054] Toutes les charnières 15 sont parallèles entre elles. [0055] Toutes les parois 11, 12 et 13 présentent des formes en relief 22, ici des embossages, configurées pour venir en appui sur des cellules de batterie 2. [0056] Le module 1 comporte deux organes d'extrémité 30 disposés à chaque extrémité de la rangée de cellules 2, l'enveloppe 1 étant configurée pour être fixée à ces deux organes d'extrémité 30. [0057] Chaque organe d'extrémité 30 comporte un ou des canaux de circulation 31 de fluide de refroidissement. [0058] Dans l'exemple décrit, des vis 33 sont agencées pour être vissées sur l'organe d'extrémité 30, à travers des orifices 34 sur l'enveloppe 10. [0059] Dans une variante illustrée sur la figure 5, les organes d'extrémité 30 comportent des oreilles 35 agencées pour recevoir des tirants 36 qui s'étendent parallèlement à la rangée de cellules 2, ces tirants 36 étant agencés pour maintenir les parois 11 et 13 de l'enveloppe 10 contre les cellules de batterie 2, ces tirants 36 venant en contact avec un côté extérieur 37 des parois 11 et 13. [0060] Le module 1 comporte un dispositif de régulation thermique 40 de refroidissement des cellules de batterie. [0061] Cc dispositif 40 comporte une plaque 41 agencée pour venir au contact des cellules de batterie 2, cette plaque 41 étant configurée pour une circulation de fluide caloporteur, cette plaque étant raccordée à l'un des organes d'extrémité 30 de manière à permettre une circulation de fluide entre la plaque et l'organe d'extrémité. La plaque comporte un embout de connexion fluidique 43 agencé pour être inséré dans le canal 31 de l'organe d'extrémité 30. [0062] Cet organe d'extrémité 30 est par exemple réalisé en aluminium ou en plastique. [0063] La plaque 41 est disposée entre la pluralité de cellules 2 et la paroi de fond 12 de l'enveloppe. [0064] Le dispositif de régulation thermique 1 comporte une seule plaque 41 avec cir- culation de fluide caloporteur, cette plaque étant disposée entre la paroi de fond de l'enveloppe et les cellules de batterie. [0065] La plaque 41 comporte un ou plusieurs canaux 45 de circulation de fluide ca- loporteur. [0066] Le fluide caloporteur utilisé est notamment de l'eau glycolée, sans limitation du titre de glycol (0% à 100%). Alternativement le fluide caloporteur peut être choisi parmi les fluides d'appellation R134a, R1234yf ou R744. [0067] Les cellules de batterie comprennent par exemple une pluralité de batteries au lithium-ion (Li-ion) pour une utilisation dans un véhicule hybride. Dans un autre mode de réalisation, la pluralité de cellules de batterie sont des batteries Li-ion pour une utilisation dans un véhicule électrique à batterie. [0068] La plaque de refroidissement 41, qui s'étend sur tout le fond des cellules 2, forme un échangeur de chaleur compris dans un circuit de refroidissement, non représenté, du type comprenant un compresseur et d'autres échangeurs thermiques. 6 [0069] Dans une variante de l'invention illustrée à la figure 8, trois plaques de refroi- dissement 41 avec circulation de fluide réfrigérant sont prévues entre les cellules 2 et les parois 11, 12 et 13 de l'enveloppe 10. Ces parois 11, 12 et 13 sont configurées pour assurer le maintien de ces plaques 41 contre les cellules de batterie 2, sur trois faces respectives du pack de cellules 2. Un circuit de fluide de refroidissement est ainsi formé avec les trois plaques 41. [0070] L'enveloppe 10 s'étend sur sensiblement toute la longueur de la rangée des cellules de batterie. [0071] Dans une variante illustrée aux figures 6 et 7, la paroi de fond 12 présente une ouverture 46, notamment réalisée par découpe, cette ouverture 46 étant notamment configure° le passage d'un dispositif de refroidissement des cellules de batterie, ici une plaque 41 avec passage de fluide caloporteur. La paroi de fond 12 comporte une bande de matière 48 autour dc l'ouverture 46. [0072] Selon l'un des aspects de l'invention illustrée en figure 9, l'enveloppe 10 comprend une paroi 50 comportant des éléments de connexion électrique 51, notamment des busbar, configurés pour relier électriquement entre elles dc bornes électriques 52 des cellules de batterie. Cette paroi 50 est notamment reliée à une paroi latérale 13 par une charnière 15. [0073] Notamment ces éléments de connexion 51 sont surmoulés dans un matériau plastique de la paroi 50. [0074] Une fois l'enveloppe assemblée avec les cellules de batterie, les parois de l'enveloppe ne peuvent plus pivoter. Ces parois peuvent pivoter autour de la charnière avant cette opération d'assemblage. 7 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] REVENDICATIONSEnveloppe (10) pour un module de stockage d'énergie électrique, notamment un module comprenant une pluralité de cellules (2) de batterie, cette enveloppe comportant au moins deux parois (11 ; 12 ; 13) reliées entre elles par une charnière (15) configurée pour permettre un pivotement de l'une des parois par rapport à Vautre. Enveloppe selon la revendication précédente, dans laquelle l'une des parois est configurée pour être placée en vis-à-vis d'une face de la pluralité de cellules de batterie (2), et l'autre des parois est agencée pour être placée en vis-à-vis d'une autre face de la pluralité de cellules de batterie. Enveloppe selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'enveloppe comporte trois parois (11 ; 12 ; 13), notamment avec une paroi de fond et deux parois latérales de part et d'autre de la paroi de fond, les parois latérales étant reliées chacune à la paroi de fond par une charnière Enveloppe selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la ou les charnières (15) sont formées dans un matériau plus flexible que le matériau des parois. Enveloppe selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'une au moins des parois, notamment toutes les parois, présente des formes en relief, notamment des embossages (22), configurées pour venir en appui sur des cellules de batterie. Enveloppe selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'une au moins des parois, notamment toutes les parois, présente une ouverture (46), notamment réalisée par découpe, cette ouverture étant notamment configurée le passage d'un dispositif de refroidissement des cellules de batterie. Enveloppe selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'enveloppe est réalisée au moins partiellement en plastique, notamment en matériau composite comprenant un plastique. Enveloppe selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'enveloppe comprend une paroi comportant des éléments de connexion électrique, notamment des busbar, configurés pour relier électriquement entre elles de bornes électriques des cellules de batterie. Module de stockage d'énergie électrique comportant une pluralité de cellules de batterie (2) notamment disposées suivant une rangée, et une enveloppe (10) configurée pour venir en vis-à-vis d'au moins deux faces, notamment trois faces, de ces cellules. Module selon la revendication précédente, comportant notamment un dispositif de régulation thermique, notamment de refroidissement, des cellules de batterie, ce dispositif comportant notamment une plaque agencée pour venir au contact des cellules de batterie, cette plaque étant configurée pour une circulation de fluide caloporteur, cette plaque étant raccordée à l'un des organes d'extrémité de manière à permettre une circulation de fluide entre la plaque et l'organe d'extrémité.