Brevet FR3104830A1 — publié le 20210618

Compartiment pour un équipement susceptible de dégager de la chaleur L’invention concerne un compartiment (80) pour un équipement susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment pour un dispositif (9) de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, ce compartiment comportant au moins une plaque de refroidissement (20) agencée pour être parcourue par un fluide de refroidissement et agencée pour refroidir ledit équipement, ce compartiment comportant en outre un logement supérieur (81) agencé pour recevoir ledit équipement électrique, et un logement inférieur (82) dans lequel est placé un moins un élément de connexion de fluide (83) pour alimenter en fluide la plaque de refroidissement, les logements inférieur et supérieur étant isolés l’un de l’autre de manière étanche au fluide. Figure pour l’abrégé : Figure 4 Compartiment pour un équipement susceptible de dégager de la chaleur La présente invention concerne un compartiment pour un équipement susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment pour un dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile. 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. La présente invention vise notamment à simplifier la fabrication d’un compartiment pour recevoir des cellules de batterie. La présente invention a ainsi pour objet un compartiment pour un équipement susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment pour un dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, ce compartiment comportant au moins un canal de circulation d’un fluide de refroidissement, ce canal étant obtenu par moulage d’une matière à base de polymère, avec injection assistée d’un fluide, notamment injection assistée d’un gaz ou d’un liquide, pour former ce canal dans la matière à base de polymère. L’invention permet notamment d’avoir un compartiment, par exemple pour recevoir des cellules de batterie, qui présente également une fonction de refroidissement de ces cellules, dont la fabrication est simplifiée. La formation du ou des canaux de fluide de refroidissement dans la matière à base de polymère par injection assistée d’un liquide ou d’un gaz permet d’avoir un procédé de fabrication en une étape, au lieu d’un procédé à plusieurs étapes pour former le ou les canaux qui nécessiteraient une soudure. Ainsi l’invention permet d’éviter certains problèmes d’étanchéité liés à des fuites de fluide de refroidissement. Dans l’invention, comme le ou les canaux sont formés par des formes creuses directement dans la matière, on évite ces problèmes de fuite. Les opérations de fabrication sont en outre simplifiées. Selon l’un des aspects de l’invention, le canal présente une paroi interne sans jointure, comme le résultat du creusement de la matière à base de polymère par le fluide injecté lors du moulage. Selon l’un des aspects de l’invention, le canal présente une forme cylindrique, au moins sur une partie de sa longueur, notamment avec une section transversale en rectangle ou ovale ou ronde. Selon l’un des aspects de l’invention, la matière à base de polymère dans laquelle est formée le canal est liée à une feuille en matériau composite à base de polymère. Cette liaison est notamment le résultat d’un moulage, notamment surmoulage ou co-moulage, entre la matière qui comporte le ou les canaux pour la circulation de fluide de refroidissement et cette feuille en matériau composite. Selon l’un des aspects de l’invention, la feuille en matériau composite comporte une ouverture et la matière qui forme le canal passe à travers cette ouverture de sorte ce canal passe aussi à travers cette ouverture de la feuille. Selon l’un des aspects de l’invention, la matière dans laquelle est formé le canal se présente sous la forme d’une couche qui s’étend sur une face de la feuille de matériau composite. Cette couche et cette feuille forment notamment un couvercle de fond. Selon l’un des aspects de l’invention, cette couche de matière et la feuille sont planes sur une partie au moins de leur superficie. Selon l’un des aspects de l’invention, cette couche et la feuille comporte un bord incliné par rapport à cette partie plane, et le canal passe dans la couche de matière sur ce bord. Selon l’un des aspects de l’invention, le canal dans la matière se raccorde à un organe de connexion fluidique, notamment sur ce bord incliné. Selon l’un des aspects de l’invention, cet organe de connexion fluidique est moulé par la matière de la couche qui comprend le canal. Selon l’un des aspects de l’invention, la couche de matière comporte au moins deux canaux issus d’injection assistée, ces canaux étant nomment parallèles sur une majeure partie de leur longueur. Selon l’un des aspects de l’invention, le compartiment comporte une plaque de refroidissement disposée d’un côté de la feuille en matériau composite qui est opposé au côté de la couche de matière moulée. Selon l’un des aspects de l’invention, la plaque est agencée pour être parcourue par un fluide de refroidissement circulant également dans les canaux de la couche moulée. Ces canaux sont notamment des canaux nourriciers qui respectivement alimentent et évacuent le fluide de refroidissement circulant dans la plaque. Il est par exemple prévu un seul canal nourricier d’alimentation et un seul canal nourricier d’évacuation. Selon l’un des aspects de l’invention, la couche qui comporte les canaux nourriciers comporte une portion de connexion réalisée d’un seul tenant avec le reste de la couche et qui est agencée pour être connectée à la plaque de refroidissement. Cette portion de connexion fait saillie à travers la feuille en matériau composite. Selon l’un des aspects de l’invention, les canaux sont formés uniquement dans la couche de matière moulée, autrement dit les canaux ne sont pas formés par l’assemblage de deux couches distinctes par exemple. Selon l’un des aspects de l’invention, la couche comporte des sillons pour former les canaux et des nervures de renfort, notamment en forme de nid d’abeille, pour le renfort mécanique du compartiment. Ainsi la couche moulée occupe que partiellement la face extérieure de la feuille composite, et non toute cette face. Cette couche moulée occupe par exemple moins de 50% de la face extérieure de la feuille, voire moins de 25% de celle-ci. L’invention concerne encore un module de stockage d’énergie électrique comportant une pluralité de cellules de batterie notamment disposées suivant une rangée, et un compartiment tel que décrit ci-dessus, les cellules étant placées dans ce compartiment en interaction thermique avec la plaque de refroidissement. L’invention concerne encore un procédé de fabrication d’un compartiment pour un équipement susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement tel que décrit ci-dessus, le procédé comportant l’étape de former une couche de matière à base de polymère, avec injection assistée d’un fluide pour former un canal dans cette couche. L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un compartiment pour un équipement susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment pour un dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, ce compartiment comportant au moins une plaque de refroidissement agencée pour être parcourue par un fluide de refroidissement et agencée pour refroidir ledit équipement, ce compartiment comportant en outre un logement supérieur agencé pour recevoir ledit équipement électrique, et un logement inférieur dans lequel est placé un moins un élément de connexion de fluide pour alimenter en fluide la plaque de refroidissement, les logements inférieur et supérieur étant isolés l’un de l’autre de manière étanche au fluide. Selon l’un des aspects de l’invention, la ou les plaques de refroidissement séparent le logement inferieur du logement supérieur. Selon l’un des aspects de l’invention, une pluralité de plaques de refroidissement séparent le logement inferieur du logement supérieur, et ces plaques sont disposées en rangées parallèles. Selon l’un des aspects de l’invention, chaque plaque de refroidissement comporte une entrée de fluide et une sortie de fluide de refroidissement chacune connectée à l’un des éléments de connexion de fluide, ces entrée et sortie de fluide sont toutes tournées dans le logement inferieur. Ainsi en cas de fuite au niveau de ces entrée et sortie, le fluide de refroidissement s’écoule dans ce logement inferieur et non dans le logement supérieur de sorte à préserver les composants électriques, notamment lorsque ces éléments sont des cellules de batterie. Notamment des conduits sont prévus au sein des plaques de refroidissement pour la circulation de fluide de refroidissement. Selon l’un des aspects de l’invention, le compartiment comporte un couvercle de fond comprenant un canal de fluide de refroidissement, et l’élément de connexion de fluide est relié à ce canal. Selon l’un des aspects de l’invention, le couvercle de fond présente une face principale sensiblement plane. Selon l’un des aspects de l’invention, ce couvercle de fond définit avec les plaques de refroidissement le logement inferieur. Selon l’un des aspects de l’invention, les logements inferieur et supérieur couvrent sensiblement la même superficie. Ces logements présentent ainsi un agencement empilé. Selon l’un des aspects de l’invention, le couvercle de fond comporte au moins une feuille en matériau composite à base de matière plastique. Selon l’un des aspects de l’invention, le logement inférieur présente, en espace libre, une hauteur inférieure à 25%, notamment inférieure à 15%, de la hauteur du logement supérieur. Selon l’un des aspects de l’invention, un joint d’étanchéité est disposé sur un pourtour de jonction entre le logement inférieur et le logement supérieur. Selon l’un des aspects de l’invention, le logement supérieur comporte au moins un cadre, notamment en aluminium, qui définit un pourtour du logement supérieur, et le joint est en contact avec ce cadre. Selon l’un des aspects de l’invention, ce cadre comporte des barreaux externes formant un pourtour et des cloisons, notamment parallèles entre elles, pour former des réceptacles chacun pour recevoir une cellule de batterie. Ces cloisons forment par exemple deux rangées identiques de plusieurs réceptacles. Selon l’un des aspects de l’invention, les plaques de refroidissement sont assemblées sur la cadre par exemple par vissage ou collage. Selon l’un des aspects de l’invention, un ou plusieurs joints d’étanchéité sont prévus entre ces barreaux et cloisons de ce cadre, d’une part, et le logement inférieur, d’autre part. Selon l’un des aspects de l’invention, le ou les joints sont disposés de manière étanche entre une zone du cadre et une zone d’une plaque de refroidissement, et/ou entre une zone du cadre et une zone du couvercle de fond. Selon l’un des aspects de l’invention, le joint d’étanchéité est réalisé en matériau électriquement conducteur de manière à participer à une fonction de protection électromagnétique (encore appelée CEM ou Compatibilité Electromagnétique) du logement supérieur recevant le composant électrique. Selon l’un des aspects de l’invention, le couvercle supérieur est agencé pour s’appliquer contre le cadre pour fermer le compartiment, notamment avec interposition d’un joint d’étanchéité, notamment en matériau électriquement conducteur. L’invention permet d’avoir une hauteur totale du compartiment qui est relativement faible, ce qui est avantageux compte tenu des contraintes d’encombrement. Le compartiment peut également être fabriqué de manière simplifiée. Selon l’un des aspects de l’invention, le couvercle supérieur comporte un matériau composite à base de matière plastique. L’invention concerne encore un dispositif de stockage d’énergie électrique comportant une pluralité de cellules de batterie, notamment disposées suivant une rangée, et un compartiment tel que décrit ci-dessus, les cellules étant placées dans ce compartiment en interaction thermique avec la plaque de refroidissement. 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 : est une vue schématique d’un compartiment selon un exemple de l’invention, de côté, représente le compartiment de la [Fig.1], en coupe, est une vue schématique d’un compartiment selon un autre exemple de l’invention, est une vue de coupe de la figure [Fig.3], est une autre vue schématique de la figure [Fig.4]. On a représenté sur les figures 1 et 2 un module 1 de stockage d’énergie électrique comportant une pluralité de cellules de batterie, visibles sur la figure 2, et un compartiment 2. Ce compartiment 2 comporte deux canaux 3 de circulation d’un fluide de refroidissement, visibles sur la figure 1, qui sont parallèles. Cette figure 1 montre la face inférieure et extérieure du compartiment 2. Ce compartiment 2 définit, avec un couvercle supérieur non représenté, un boitier 5 qui contient les cellules de batterie 9. Le fond de ce boitier 5 est sur ce compartiment 2. Chaque canal 3 est obtenu par moulage d’une matière 8 à base de polymère, avec injection assistée d’un fluide, notamment injection assistée d’un gaz ou d’un liquide, pour former ce canal 3 dans la matière à base de polymère. Chaque canal 3 présente une paroi interne 10 sans jointure, comme le résultat du creusement de la matière à base de polymère par le fluide injecté lors du moulage. Chaque canal 3 présente une forme cylindrique, au moins sur une partie de sa longueur, notamment avec une section transversale en rectangle ou ovale ou ronde. La matière 8 à base de polymère dans laquelle est formée les canaux 3 est liée à une feuille 11 en matériau composite à base de polymère. Cette liaison est le résultat d’un surmoulage ou co-moulage entre la matière qui comporte les canaux 3 pour la circulation de fluide de refroidissement et cette feuille 11 en matériau composite. La feuille 11 en matériau composite comporte des ouvertures 13 et la matière 8 qui forme les canaux 3 passe à travers ces ouvertures 13 de sorte chaque canal 3 passe aussi à travers cette ouverture 13 associée de la feuille 11. La matière 8 dans laquelle et formé le canal se présente sous la forme d’une couche qui s’étend sur une face de la feuille de matériau composite. La feuille 11 est plane sur une partie au moins de sa superficie dans une région plane 17. Cette couche 8 et la feuille 11 comporte un bord incliné 15 par rapport à cette région plane 17, et le canal 3 passe dans la couche de matière 8 sur ce bord 15. Chaque canal 3 dans la matière se raccorde à un organe de connexion fluidique 27, sur ce bord incliné 15. Chaque organe de connexion fluidique 27 est surmoulé par la matière de la couche 8. Le compartiment 2 comporte une plaque de refroidissement 20 disposée d’un côté 21 de la feuille en matériau composite qui est opposé au côté 22 de la couche 8. La plaque 20 est agencée pour être parcourue par un fluide de refroidissement circulant également dans les canaux 3 de la couche. Ces canaux 3 sont des canaux nourriciers qui respectivement alimentent et évacuent le fluide de refroidissement circulant dans la plaque 20. Il est par exemple prévu un seul canal nourricier d’alimentation et un seul canal nourricier d’évacuation. La plaque 20 est formée de deux sous-plaques 24 qui, une fois assemblées, forment un circuit de circulation 39 de fluide de refroidissement. La couche 8 comporte des portions de connexion 29 réalisées d’un seul tenant avec le reste de la couche et qui sont agencées pour être connectées à la plaque de refroidissement 20. Cette portion de connexion 29 fait saillie à travers la feuille en matériau composite et est parcoure par le canal 3 associé pour amener ce canal 3 jusqu’à la plaque 20. Cette plaque 20 est en regard de la feuille 11. La couche 8 comporte des sillons 33 pour former les canaux et des nervures de renfort 34, notamment en forme de nid d’abeille, pour le renfort mécanique du compartiment 2. Le fluide pour l’injection assistée peut être de l’eau. Ainsi la couche 8 occupe que partiellement la face extérieure de la feuille composite, et non toute cette face. Cette couche occupe par exemple moins de 50% de la face extérieure de la feuille 11, voire moins de 25% de celle-ci. Les cellules 9 sont placées dans ce compartiment 2 en interaction thermique avec la plaque de refroidissement 20. Chaque canal 3 présente une longueur d’au moins 5 cm, notamment d’au moins 10 cm. Le matériau composite de la feuille 11comprend des fibres de verre, éventuellement en variante des fibres de carbone ou d’une autre nature, pré-imprégnées d’une résine thermoplastique. Le compartiment 2 présente un bord relevé 36 sur son pourtour. La structure en nid d’abeille 34 est vers l’extérieur du boitier 5. 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. 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. La plaque de refroidissement 20 forme un échangeur de chaleur compris dans un circuit de refroidissement, non représenté, du type comprenant un compresseur et d’autres échangeurs thermiques. Les plaques sont par exemple un assemblage de deux parois en aluminium délimitant des conduits de circulation de fluide de refroidissement, prenant la forme de chemin en méandres par exemple. Le compartiment 2 et les cellules de batterie 9 forment, avec d’autres composants, un dispositif 40 de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile. La couche 8 et cette feuille forment 11 un couvercle de fond. On a représenté sur les figures 3 à 5 un compartiment 80 pour cellules de batterie 9 de véhicule automobile, ce compartiment 80 comportant des plaques de refroidissement 20 agencée pour être parcourue par un fluide de refroidissement et agencée pour refroidir les cellules 9. Ce compartiment 80 comporte en outre un logement supérieur 81 agencé pour recevoir les cellules 9, et un logement inférieur 82 dans lequel sont placés des éléments de connexion de fluide 83 pour alimenter en fluide des plaques de refroidissement 20. Les logements inférieur 82 et supérieur 81 sont isolés l’un de l’autre de manière étanche au fluide. Les plaques de refroidissement 20 séparent le logement inferieur 82 du logement supérieur 81, comme on peut mieux le voir sur les figures 4et 5. Une pluralité de plaques de refroidissement 20 séparent le logement inferieur 82 du logement supérieur 81, et ces plaques 20 sont disposées en rangées parallèles. Chaque plaque de refroidissement 20 comporte une entrée de fluide 84 et une sortie 85 de fluide de refroidissement chacune connectée à l’un des éléments de connexion de fluide 83, ces entrée et sortie de fluide 84 et 85 sont toutes tournées dans le logement inferieur 82. Ainsi en cas de fuite au niveau de ces entrée et sortie 84 et 85, le fluide de refroidissement s’écoule dans ce logement inferieur 82 et non dans le logement supérieur 81 de sorte à préserver les cellules de batterie. Des conduits sont prévus au sein des plaques de refroidissement pour la circulation de fluide de refroidissement 20. Le compartiment 80 comporte un couvercle de fond 88 comprenant des canaux 3 de fluide de refroidissement comme ceux décrit à l’exemple précédent. Les éléments 83 de connexion de fluide sont relié à ces canaux e étant par exemple formés par un prolongement de matière qui forme également les canaux 3. Ces canaux 3 sont réalisés par injection assistée de fluide dans cette couche de matière, comme décrit dans l’exemple précédent. Le couvercle de fond 88 présente une face principale sensiblement plane 89. Ce couvercle de fond 88 définit avec les plaques de refroidissement 20 le logement inferieur 82. Les logements inferieur 82 et supérieur 81 couvrent sensiblement la même superficie. Ces logements 81 et 82 présentent ainsi un agencement empilé selon une verticale lorsque l’ensemble est monté sur le véhicule. Le couvercle de fond 88 comporte une feuille en matériau composite à base de matière plastique. Le logement inférieur 82 présente, en espace libre, une hauteur inférieure h à 25%, notamment inférieure à 15%, de la hauteur H du logement supérieur. Des joints d’étanchéité 90 sont disposés sur un pourtour de jonction 91 entre le logement inférieur 82 et le logement supérieur 81. Le logement supérieur 81 comporte un cadre 93 en aluminium, qui définit un pourtour 95 du logement supérieur, et le joint 90 est en contact avec ce cadre 93. Ce cadre 93 comporte des barreaux externes 94 formant un pourtour et des cloisons 96, qui forme un quadrillage, pour former des réceptacles 97 chacun pour recevoir une cellule de batterie. Ces cloisons 96 forment par exemple deux rangées identiques de plusieurs réceptacles 97. Les barreaux 94 sont notamment en structure alvéolée. Ces barreaux ont par exemple en acier ou aluminium. Les plaques de refroidissement 20 sont assemblées sur la cadre 93 par exemple par vissage ou collage. Les joints d’étanchéité 90 sont prévus entre ces barreaux 94 et cloisons 96 de ce cadre, d’une part, et le logement inférieur 82, d’autre part. Les joints 90, par exemple à base de silicone, sont disposés de manière étanche entre une zone du cadre 93 et une zone d’une plaque de refroidissement 20, et/ou entre une zone du cadre 93 et une zone du couvercle de fond 88. Chaque joint d’étanchéité 90 est réalisé en matériau électriquement conducteur de manière à participer à une fonction de protection électromagnétique du logement supérieur 81 recevant les cellules. Un couvercle supérieur 98 est agencé pour s’appliquer contre le cadre 93 pour fermer le compartiment, avec interposition de joints d’étanchéité 90. L’invention permet d’avoir une hauteur totale du compartiment qui est relativement faible, ce qui est avantageux compte tenu des contraintes d’encombrement. Le compartiment peut également être fabriqué de manière simplifiée. Le couvercle supérieur 98 comporte un matériau composite à base de matière plastique, et présente notamment une forme sensiblement plate. Les canaux 3 nourriciers sont notamment tournés vers le logement inferieur 82. Compartiment (80) pour un équipement susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment pour un dispositif (9) de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, ce compartiment comportant au moins une plaque de refroidissement (20) agencée pour être parcourue par un fluide de refroidissement et agencée pour refroidir ledit équipement, ce compartiment comportant en outre un logement supérieur (81) agencé pour recevoir ledit équipement électrique, et un logement inférieur (82) dans lequel est placé un moins un élément de connexion de fluide (83) pour alimenter en fluide la plaque de refroidissement, les logements inférieur et supérieur étant isolés l’un de l’autre de manière étanche au fluide. Compartiment selon la revendication précédente, dans lequel la ou les plaques de refroidissement (20) séparent le logement inferieur du logement supérieur. Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chaque plaque de refroidissement (20) comporte une entrée de fluide (84) et une sortie de fluide (85) de refroidissement chacune connectée à l’un des éléments de connexion de fluide (83), ces entrée et sortie de fluide sont toutes tournées dans le logement inferieur. Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le compartiment (80) comporte un couvercle de fond (88) comprenant un canal de fluide de refroidissement (3), et l’élément de connexion de fluide (83) est relié à ce canal. Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel un joint d’étanchéité (90) est disposé sur un pourtour de jonction entre le logement inférieur et le logement supérieur. Compartiment selon la revendication précédente, dans lequel le logement supérieur (81) comporte au moins un cadre (93), notamment en aluminium, qui définit un pourtour du logement supérieur, et le joint (90) est en contact avec ce cadre. Compartiment selon la revendication précédente, dans lequel le ou les joints (90) sont disposés de manière étanche entre une zone du cadre (93) et une zone d’une plaque de refroidissement (20), et/ou entre une zone du cadre et une zone du couvercle de fond. Compartiment selon l’une des revendications 5 à 7, dans lequel le joint d’étanchéité (90) est réalisé en matériau électriquement conducteur de manière à participer à une fonction de protection électromagnétique u logement supérieur recevant le composant électrique. Compartiment selon l’une des revendications précédentes, dans lequel un couvercle supérieur (98) est agencé pour s’appliquer contre le cadre pour fermer le compartiment, notamment avec interposition d’un joint d’étanchéité, notamment en matériau électriquement conducteur. Dispositif de stockage d’énergie électrique comportant une pluralité de cellules de batterie (9) notamment disposées suivant une rangée, et un compartiment selon l’une des revendications précédentes, les cellules étant placées dans ce compartiment en interaction thermique avec la plaque de refroidissement..