Brevet FR3103324A1 — publié le 20210521

L’invention concerne un compartiment (10) pour dispositif de stockage d'énergie électrique d’un véhicule automobile, ledit compartiment (10) étant configuré pour recevoir au moins une cellule (14) de stockage d'énergie électrique, le compartiment (10) comportant : un boitier (16) comprenant une paroi de fond (26) et au moins une paroi latérale (28), un couvercle (18) agencé pour refermer ledit boitier (16). Selon l’invention, le compartiment (10) comprend une cage de protection électromagnétique. Compartiment pour dispositif de stockage d'énergie électrique d’un véhicule automobile L'invention concerne un dispositif de stockage d'énergie électrique pour un véhicule automobile, comprenant un compartiment et au moins une cellule de stockage d'énergie électrique reçue dans le boîtier. L’invention porte en particulier sur ledit compartiment. L’invention se rapporte également à un véhicule comprenant un tel dispositif de stockage d'énergie. Dans le domaine automobile, il est connu de mettre en œuvre des batteries électriques sous forme de modules. Chaque module comporte une pluralité de cellules de stockages d’énergie électrique reçues dans un boîtier. Il est ainsi plus aisé de combiner les batteries électriques pour obtenir une capacité de charge souhaitée. Il est également plus aisé, de la sorte, de monter la batterie sur le véhicule automobile, les cellules de stockage étant protégées par le boîtier. Bien qu’un tel compartiment soit adapté pour contenir des cellules de stockages d’énergie électrique, la batterie est soumise à des contraintes électromagnétiques provenant des différents équipements électroniques du véhicule tel que l’UCE (Unité de Command Electronique) plus connu sous l’acronyme anglais ECU pouvant provoquer des perturbations et un dysfonctionnement de la batterie, on parle d’interférences électromagnétiques (EMI). L’invention cherche donc à surmonter cet inconvénient et propose dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, comprenant un boîtier avec une protection contre ces perturbations électromagnétiques. Pour cela, l’invention propose un compartiment pour dispositif de stockage d'énergie électrique d’un véhicule automobile, ledit compartiment étant configuré pour recevoir au moins une cellule de stockage d'énergie électrique, le compartiment comportant : un boitier comprenant une paroi de fond et au moins une paroi latérale, un couvercle agencé pour refermer ledit boitier. Selon l’invention, le compartiment comprend une cage de protection électromagnétique. Un aspect selon l’invention propose que le couvercle et le boitier comporte un matériau conducteur de manière à assurer une continuité électrique entre le couvercle et le boitier. Un autre aspect selon l’invention propose que le boitier et/ou le couvercle comprend un réseau de nervures comportant un matériau plastique avec des fibres de métal et/ou de carbone et/ ou toutes autres fibres ayant la propriété d’être conducteur d’électricité. Un autre aspect selon l’invention propose que le réseau de nervures est réparti de manière uniforme de manière à définir des mailles régulières. Un autre aspect selon l’invention propose que le compartiment comprend en outre un élément de connexion configuré pour se connecter à un point de masse électrique. En d’autres termes, le compartiment comprend en outre un élément de connexion configuré pour se connecter à une prise de terre. L’invention porte également sur un dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, comprenant un compartiment tel que décrit précédemment et au moins une cellule de stockage d'énergie électrique, notamment une pluralité de cellules, reçue dans ledit compartiment. Un aspect selon l’invention propose que le dispositif comprend au moins un échangeur thermique et que les nervures assurent une continuité électrique avec les échangeurs thermiques et entre le couvercle et le boitier. L’invention concerne également un véhicule automobile comprenant un dispositif de stockage d’énergie électrique tel que décrit ci-dessus, dans lequel le compartiment comprend un élément de connexion au véhicule pour l’alimenter en énergie électrique. Un aspect selon l’invention propose que la prise de terre correspond au châssis du véhicule. D’autres modes de réalisation proposent que la paroi de fond comporte un matériau composite. Ledit compartiment comprend au moins un canal pour une circulation d’un fluide de refroidissement, ledit canal étant au moins partiellement formé par la paroi de fond, ledit canal comporte un sillon formé au moins en partie par la paroi de fond et un capot agencé pour fermer ce sillon et former ainsi le canal. Selon l’invention, le boitier comporte un matériau ductile. Par matériau ductile il est entendu un matériau pouvant être étiré sans casser ou rompre. En d’autres termes un matériau malléable, élastique, étirable, flexible, souple ou encore extensible autrement dit ayant une aptitude à résister à la propagation d’une fissure ou cassure. Plus particulièrement, le matériau selon l’invention a de préférence un allongement à la rupture (A%) supérieur ou égal à 50% ou encore ayant une énergie nécessaire pour provoquer une cassure supérieure à 26 Pa, autrement dit, une limite élastique en traction supérieure à 26 Pa. Il est entendu que si un élément comporte un matériau, cela signifie que cet élément est réalisé dans ce matériau, autrement dit cet élément fabriqué à partir de ce matériau. On peut aussi dire que le boitier comporte un matériau lui donnant une capacité à se déformer, sans rompre, en cas de choc ; c’est-à-dire d’absorber une quantité d’énergie acceptable en cas de choc. Autrement dit, une forte capacité à se déformer plastiquement sans se rompre, la rupture se faisant lorsqu'un défaut telle une fissure ou cavité, induit par la déformation plastique, devient critique et se propage, le matériau présente donc une forte aptitude à résister à cette propagation. L’allongement à la rupture, représenté par le terme « A% » est définit par la formule suivante : L u correspond à la longueur ultime, c'est-à-dire à la longueur de l’élément, ici l’élément du boitier comprenant le matériau ductile, juste avant la rupture. Lo correspond à la longueur initiale, longueur de l’élément avant le début d’un essai de traction. Comme dit précédemment, le boitier peut comprendre un élément, pouvant être une paroi, une nervure ou encore un capot, ayant un allongement à la rupture supérieur ou égal à 50%. Le matériau ductile, c'est-à-dire pouvant supporter une grande déformation plastique a préférentiellement une capacité en traction supérieur à 50%. Ce matériau est préférentiellement un polymère non renforcé comme par exemple un polypropylène modifié ou encore n’importe quel polyamide polyéthylène comportant un certain pourcentage d’élastomères. D’autre mode de réalisation propose qu’une paroi latérale se raccorde à la paroi de fond, un élément de connexion fluidique étant agencé pour permettre de relier le canal avec un circuit externe de fluide de refroidissement, l’élément de connexion étant au moins partiellement surmoulé sur, ou avec, la paroi de fond ou la paroi latérale. Chaque canal communique avec un élément de connexion associé, pour respectivement permettre l’alimentation ou l’évacuation de fluide réfrigérant du canal par le circuit externe. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés. La et la [Fig. 2] sont des vues d’un exemple de mise en œuvre de l’invention. La et la [Fig.4] illustrent de manière schématique une section du compartiment selon l’invention. L’invention porte sur un compartiment 10 qui est configuré pour recevoir des cellules de stockage d'énergie électrique comme illustré sur la . Ledit compartiment 10 comprend un boitier 16 et un couvercle 18. Ledit boitier 16 comporte une paroi de fond 26, la paroi de fond 26 comportant un matériau composite, des parois latérales 28 se raccordant à la paroi de fond 26 de manière à définir un logement pour recevoir les cellules de stockage d’énergie électrique et au moins un canal 50, ici au nombre de deux, pour une circulation d’un fluide de refroidissement, chaque canal 50 étant au moins partiellement formé par la paroi de fond 26. Le boitier 16 comprend en outre des éléments de connexion fluidique 100 agencés pour permettre de relier les canaux 50 avec un circuit externe de fluide de refroidissement non représenté, chaque élément de connexion 100 étant au moins partiellement surmoulé avec la paroi de fond ou la paroi latérale. Ce boitier 16 forme la partie inférieure du compartiment 10 qui reçoit des cellules de batterie. Le couvercle 18 forme la partie supérieure du compartiment 10. Le couvercle 18 comprend des moyens de fixations de forme complémentaires à ceux agencés sur le boitier 16. Ainsi le couvercle 18 peut fermer le boitier 16 et former ainsi le compartiment 10. Les moyens de fixation peuvent correspondre à une vis filetée et le taraudage correspondant ou écrou et boulon correspondant, des clips avec les parties mâle et femelle complémentaires, des crochets avec un trou, … Afin de protéger les batteries de toute interférence électromagnétique, le compartiment 10 selon l’invention comprend une cage de faraday c'est-à-dire une enceinte conductrice étanche aux champs électriques. On peut aussi parler d’un blindage électromagnétique. Selon un mode de réalisation, on peut envisager de rajouter une couche métallique tout autour du compartiment 10, c'est-à-dire que le couvercle 18 et le boitier 16 peuvent être fait de métal, tel que de l’aluminium, ou peuvent être réalisé en plastique avec une couche additionnelle métallique. Selon un autre mode de réalisation, le compartiment 10, notamment le couvercle 18 et le boitier 16, comporte un matériau conducteur de manière à assurer une continuité électrique entre le couvercle 18 et le boitier 16. Le boitier 16 et le couvercle 18 sont par exemple réalisés chacun à partir d’un matériau plastique ou d’une feuille en matériau composite, c'est-à-dire une résine, pouvant comprendre des fibres de renfort, telles que des fibres de verre, pré-imprégnées de la résine thermoplastique. Selon l’invention, le boitier 16 et le couvercle 18 présente en outre au moins un matériau conducteur afin d’assurer une continuité électrique. Par exemple, le boitier 16 et le couvercle 18 présentent en outre des fibres de carbone et/ou des fibres métalliques. Le boitier 16 et le couvercle 18 peut aussi présenter des particules de métalliques. En résumé, le matériau conducteur correspond à un matériau plastique ou composite conducteur. Selon un mode de réalisation particulier, le couvercle 18 et le boitier 16 comprennent chacun des nervures 20 surmoulées ou bi-injectées, lesdites nervures 20 comprenant des fibres de carbone et/ou métalliques. Les nervures 20 comme illustré en , forment un réseau de nervures uniforme avec des mailles de forme, ou taille, régulière, ou identique, avec des nervures parallèles et/ou perpendiculaires les unes aux autres de manière à former un quadrillage. Bien évidemment l’invention ne se limite pas à la forme du réseau de nervures et les ce réseau peut être irrégulier avec des mailles de forme différentes. Les nervures 20 peuvent par exemple assurer la jonction entre le couvercle 18 et le boitier 16, par exemple au niveau des moyens de fixations 33 complémentaires comme illustré en , ou sinon par un système d’emboitement des nervures 20 où le couvercle 18 peut présenter une nervure 20 agencée pour s’insérer entre deux nervures 20 juxtaposées agencées sur le boitier 16 comme illustré en [Fig. 3] un joint d’étanchéité 31 pouvant être agencé entre les nervures 20 ou entre le boitier 16 et le couvercle 18. Les moyens de fixation 33 correspondent sur la [Fig. 4] à une vis filetée métallique traversant les parois du couvercle 18 et du boitier 16 chacun comprenant un taraudage, ou un pas de vis, de forme complémentaire à la tige filetée, et sur la [Fig. 3] à un crochet avec un trou correspondant. Afin d’assurer la continuité électrique dans le mode de réalisation illustré à la [Fig.4] chaque nervure 20 est en butée contre l’élément de fixation 33. Ainsi le réseau de nervures 20 assure une continuité électrique entre le couvercle 18 et le boitier 16. On peut aussi utiliser un joint d’étanchéité 31 comprenant un matériau conducteur afin d’assurer la continuité électrique entre le couvercle 18 et le boitier 16. Certains matériaux ayant une conductivité et une perméabilité magnétique adapté pour assurer un blindage électromagnétique à eux seuls, des alliages de Nickel et de Fer sont particulièrement adaptés, ils sont plus connus sous le nom de mu-métal. Autrement dit, il n’est pas nécessaire de relier le compartiment à la terre avec s’il comprend des mu-métaux. D’autres métaux tels que le cuivre ou l’aluminium présentent également de bonnes propriétés magnétiques toutefois il peut s’avérer utile pour un compartiment 10 comprenant de tels métaux de relier le compartiment à la terre afin d’évacuer le trop plein d’électricité. Autrement dit, le compartiment 10 selon l’invention peut comprendre un élément de connexion configuré se connecter à un point de masse électrique, ou autrement dit à une prise de terre. Le point de masse électrique peut par exemple correspondre au châssis du véhicule. L’invention porte également sur un dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, comprenant un compartiment 10 tel que décrit précédemment et au moins une cellule 14 de stockage d'énergie électrique, notamment une pluralité de cellules 14, reçue dans ledit boitier 16. Selon un autre aspect selon l’invention, les échangeurs thermiques 60 étant fait de plaques ou tubes métalliques peuvent participer au blindage électromagnétique, les nervures 20 peuvent assurer une continuité électrique avec les échangeurs thermiques 60 afin de former la cage de faraday. Bien évidemment, le dispositif de stockage d'énergie électrique selon l’invention est configuré pour fournir de l’énergie électrique au véhicule en fonction des besoins du moteur. Pour cela, le compartiment peut comprendre un élément de connexion au véhicule pour l’alimenter en énergie électrique. Seulement un autre mode de réalisation, le boitier 16 peut comporter en outre un canal 50 de distribution de fluide de refroidissement, ou fluide réfrigérant, et un canal 50 de collecte de fluide de refroidissement, chaque canal communiquant avec un élément de connexion associé, tel que décrit ci-dessus, pour respectivement permettre l’alimentation du canal de distribution par le circuit externe et l’évacuation de fluide réfrigérant par le circuit externe. Le boitier 16 comprend donc une paroi de fond 26, au moins une paroi latérale 28 se raccordant à la paroi de fond 28 et un rebord 30 se raccordant à la paroi latérale 28. On entend par paroi latérale 28 une paroi qui est raccordée, autrement dit reliée, à la paroi de fond 26, et ce, sur tout le pourtour de la paroi de fond 26. On peut aussi considérer la paroi latérale 28 comprend 4 pans, ou parties, reliés les uns aux autres par un angle arrondi. De la même manière, le rebord 30 comprend 4 pans, ou parties, reliés les uns aux autres par un angle arrondi, en d’autres termes, le rebord 30 est raccordée, ou reliée, à la paroi latérale 28, et ce sur tout le pourtour de la paroi latérale 28. Les nervures 20 peuvent être agencées sur la paroi de fond 26 et/ou la paroi latérale 28 et/ou le rebord 30. Comme illustré en , des moyens de fixation 33 sont agencés sur le rebord 30. Afin de permettre la fixation du couvercle 18 sur le boitier 16, il convient d’agencer des moyens de fixation 33 sur le boitier 16, ici à la surface du rebord 30. Les moyens de fixation 33 correspondent ici à un trou taraudé. Comme illustré sur la , chaque canal 50 comporte un sillon 51 formé par la paroi de fond 26 et un capot 55 agencé pour fermer ce sillon 51 et former ainsi le canal 50, la fermeture se faisant notamment par soudure de ce capot sur la paroi de fond. Chaque capot 55 est de forme longiligne et est sensiblement plan. Chaque capot 55 comporte, pour épouser un coude du canal, notamment deux coudes 56. L’une des extrémités du capot du canal 50 est en regard de l’élément de connexion 100. Le sillon 51 communique avec une pluralité d’orifices 65, pour faire communiquer le fluide de refroidissement avec un ou plusieurs échangeurs thermiques 60. Ces échangeurs thermiques 60 sont notamment chacun une plaque 61 avec des canaux intérieurs pour la circulation de fluide de refroidissement. Chaque capot 55 couvre moins de 10%, notamment 5%, de la superficie de la paroi de fond 26. Le liquide de refroidissement mis en œuvre dans ce cas peut notamment être un réfrigérant liquide à base de dioxyde de carbone, comme du R744 par exemple, du 2, 3, 3, 3-tétrafluoropropène (ou HFO-1234yf) ou du 1, 1, 1, 2-tétrafluoroéthane (ou R-134a). Le liquide de refroidissement peut également être un nanofluide. Le liquide de refroidissement peut encore être de l’eau, incluant éventuellement des additifs Compartiment (10) pour dispositif de stockage d'énergie électrique d’un véhicule automobile, ledit compartiment (10) étant configuré pour recevoir au moins une cellule (14) de stockage d'énergie électrique, le compartiment (10) comportant : un boitier (16) comprenant une paroi de fond (26) et au moins une paroi latérale (28), un couvercle (18) agencé pour refermer ledit boitier (16) caractérisé en ce que le compartiment (10) comprend une cage de protection électromagnétique. Compartiment (10) selon la revendication 1, dans lequel le couvercle (18) et le boitier (16) comporte un matériau conducteur de manière à assurer une continuité électrique entre le couvercle (18) et le boitier (16). Compartiment (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le boitier (16) et/ou le couvercle (18) comprend un réseau de nervures (20) comportant un matériau plastique avec des fibres de métal et/ou de carbone. Compartiment (10) selon la revendication 3, dans lequel le réseau de nervures (20) est réparti de manière uniforme de manière à définir des mailles régulières. Compartiment (10) selon l’une des revendications précédentes dans lequel, le compartiment (10) comprend en outre un élément de connexion configuré pour se connecter à un point de masse électrique. Dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, comprenant un compartiment (10) selon l’une des revendications précédentes et au moins une cellule (14) de stockage d'énergie électrique, notamment une pluralité de cellules (14), reçue dans ledit compartiment (10) Dispositif de stockage d'énergie électrique selon la revendication 6 dépendante des revendications 3 à 5, comprenant au moins un échangeur thermique (60), dans lequel les nervures (20) assurent une continuité électrique avec les échangeurs thermiques (60) et entre le couvercle (18) et le boitier (16). Véhicule automobile comprenant un dispositif de stockage d’énergie électrique selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le compartiment (10) comprend un élément de connexion au véhicule pour l’alimenter en énergie électrique. Véhicule automobile selon la revendication 8 avec un compartiment selon la revendication 5, on dans lequel le point de masse électrique correspond au châssis du véhicule.