Brevet FR3114446A1 — publié le 20220325

Système de batterie comprenant : - une batterie (1) comprenant un carter (2), ce carter (2) comprenant une paroi (3) ayant une face externe (4), - un système de refroidissement de la batterie agencé de sorte à refroidir la paroi (3), ce système de refroidissement comprenant un conduit (6) entourant la face externe (4) de la paroi (3), et destiné à canaliser un fluide caloporteur (5), le conduit (6) comprenant un cadre (7) conformé de sorte à s’emboiter sur la face externe (4). Figure 1. SYSTEME DE BATTERIE COMPRENANT UNE BATTERIE ET UN SYSTEME DE REFROIDISSEMENT EMBOITE. La présente invention concerne un véhicule automobile comprenant un système de refroidissement par air pour une batterie, notamment une batterie de servitude dans un compartiment moteur. Les véhicules automobiles ayant un moteur thermique comportent généralement une ou des batteries reliées au réseau de bord, appelées aussi batteries de servitude, pour alimenter les équipements de ces véhicules, notamment un démarreur d’un moteur thermique. D’autres véhicules, s’ils sont à propulsion électrique ou hybride, comportent une ou des batteries de traction (ou propulsion) reliées à un réseau de puissance pour alimenter les moteurs électriques de traction (ou de propulsion). On comprendra donc par batterie, dans tout le texte de ce document, un ensemble comprenant au moins un module de batterie contenant au moins une cellule électrochimique, la batterie de servitude étant considérée équivalente à au moins un module. Cette batterie comprend éventuellement des moyens électriques ou électroniques pour la gestion d’énergie électrique de ce au moins un module. Lorsqu’il y a plusieurs modules, ils sont regroupés dans un carter et forment alors un bloc batterie, ce bloc batterie étant souvent désigné par l’expression anglaise « pack batteries », ce carter contenant généralement une interface de montage, et des bornes de raccordement. De la même façon, lorsqu’il y a plusieurs cellules, elles sont regroupées dans un carter et forment alors un module de batterie, le mot carter désignant dans tout le texte de ce document indifféremment le carter du module ou du bloc batterie. Par ailleurs, on comprendra par cellule électrochimique dans tout le texte de ce document, des cellules générant du courant par réaction chimique, par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion), de type Ni-Mh, ou Ni-Cd ou encore plomb. La capacité et la puissance de ces batteries sont en constante augmentation, notamment grâce à la technologie lithium-ion « Li-ion ». Cependant, ce type de batteries pose des problèmes liés à la température de fonctionnement. En effet, les batteries au lithium-ion ont des performances limitées avec des températures négatives, et les températures élevées les dégradent rapidement. Pour améliorer leur fonctionnement, une solution consiste à réguler la température de ces batteries. On connaît par exemple, du document EP-B1-3201966 un module de batterie prismatique comprenant un conduit de refroidissement ayant des premier et second segments. Le premier segment s'étend le long d’un premier côté latéral du boîtier et comprend une première ouverture vers l'environnement. Le deuxième segment s'étend le long d’un deuxième côté latéral du boîtier et comprend une deuxième ouverture vers l'environnement. Le module de batterie comprend un ventilateur disposé sur la première extrémité du boîtier. Le ventilateur est couplé fluidiquement au conduit de refroidissement et fournit un flux d'air à travers les première et seconde ouvertures et le long des premier et second segments. Un inconvénient de ce système, est que le carter ne peut plus être standard, et doit être modifié pour recevoir le ventilateur et/ou les segments. On notera en outre que le rendement de cet échange thermique est faible car il y a peu de surface d’échange. Le but de l’invention est de remédier à cet inconvénient en proposant un système de refroidissement ne nécessitant aucune modification d’un carter standard. A cet effet, l’invention a pour objet un système de batterie comprenant : - une batterie comprenant un carter, ce carter comprenant une paroi ayant une face externe, - un système de refroidissement de la batterie agencé de sorte à refroidir la paroi, ce système de refroidissement comprenant un conduit entourant la face externe de la paroi, et destiné à canaliser un fluide caloporteur, le conduit comprenant un cadre conformé de sorte à s’emboiter sur la face externe. Ainsi le système de refroidissement peut être rajouté à une batterie préexistante sans modifier le carter de cette batterie. Selon un mode de réalisation de l’invention, le conduit comprend en outre la partie de la face externe en vis-à-vis du cadre, la section du conduit canalisant le fluide étant délimitée par : - la partie de la face externe, et - le cadre. Ainsi le fluide est en contact directement avec la paroi, augmentant ainsi l’échange thermique entre le fluide et la paroi. Selon un mode de réalisation de l’invention, le système de refroidissement comprend un joint d’étanchéité du fluide, ce joint étant interposé entre le cadre et la partie de la face externe de sorte à fermer la section du conduit canalisant le fluide. Selon un mode de réalisation de l’invention, le cadre comprend une première partie du conduit, cette première partie étant en forme de U dont les deux branches sont conformées de sorte à s’emboiter sur la face externe selon un sens de coulissement déterminé. Selon un mode de réalisation de l’invention, la face externe comprend un creux, et la première partie du conduit est conformée de sorte à s’emboiter dans le creux. Ainsi le système de batterie n’est pas plus encombrant que la batterie elle-même, le système de refroidissement utilisant judicieusement le creux. Selon une variante de réalisation de l’invention, la face externe comprend un creux, et la première partie du conduit est conformée de sorte à s’emboiter sur un bord du creux. Selon un mode de réalisation de l’invention, le cadre comprend une deuxième partie du conduit, complémentaire à la première partie du conduit, reliant l’extrémité de chacune des deux branches de la forme en U de la première partie du conduit. Selon un mode de réalisation de l’invention, la deuxième partie du conduit est une partie rapportée sur la première partie du conduit. Selon un mode de réalisation de l’invention, la deuxième partie comprend une entrée du fluide et une sortie du fluide, ce fluide parcourant la première partie du conduit d’une branche à une autre de la forme de U. Selon un mode de réalisation de l’invention, le cadre comprend un fond formant avec le cadre un logement recevant la batterie. Ce fond est par exemple un support de la batterie. Ce fond permet par exemple de rigidifier les branches en les reliant l’une à l’autre. D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d’un mode particulier de réalisation, non limitatif de l’invention, faite en référence aux figures dans lesquelles : : La , représente une vue éclatée en trois dimensions du système de batterie selon une première variante de l’invention. : La représente une vue en trois dimensions de la deuxième partie du conduit selon la première variante. : La représente une vue en coupe longitudinale du conduit selon la première variante de l’invention. : La représente le système de batterie selon une deuxième variante de l’invention. Il est à garder à l’esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l’invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En outre, dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sont à prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des références numériques désignées. Les références des éléments inchangés ou ayant la même fonction sont communes à toutes les figures, et les variantes de réalisation. Les figures représentent un système de batterie comprenant : - une batterie 1 comprenant un carter 2, ce carter 2 comprenant une paroi 3 ayant une face externe 4, - un système de refroidissement de la batterie agencé de sorte à refroidir la paroi 3, ce système de refroidissement comprenant un conduit 6 entourant la face externe 4 de la paroi 3, et destiné à canaliser un fluide caloporteur 5, et le conduit 6 comprend un cadre 7 conformé de sorte à s’emboiter sur la face externe 4. Le fluide caloporteur 5 échange des calories avec la batterie 1, par conduction thermique à travers la paroi 3. La batterie 1 illustrée est une batterie de servitude, de type lithium-ion et donc nécessitant le système de refroidissement, comme précédemment explicité. Le carter 2 de cette batterie 1 est parallélépipédique et similaire au carter des batteries de type au plomb, et en prenant comme référence la position de cette batterie 1 dans un véhicule automobile, la périphérie de la base de ce carter 2 comprend un talon 21 servant à fixer la batterie 1 sur le véhicule, alors que la périphérie de la face du dessus de la batterie 1 comprend un trottoir 22 formé par un désaffleurement de la face du dessus de la batterie 1, généralement un couvercle, par rapport à une face latérale de la batterie 1. Mais ce n’est pas obligatoire, et ce carter 2 peut également être un carter d’un pack batteries ou d’un module de batterie. Le conduit 6 comprend en outre la partie 8 de la face externe 4 en vis-à-vis du cadre 7, la section du conduit 6 canalisant le fluide étant délimitée par : - la partie de la face externe 8, et - le cadre 7. Ce cadre 7 est par exemple réalisé par injection de matière plastique. La partie 8 de la face externe 4 en vis-à-vis du cadre 7 est par exemple la projection du cadre 7 sur la face externe 4 selon un plan parallèle à la base de ce carter 2, ou un plan parallèle aux deux branches 11, 12 qui seront explicitées ci-dessous, et lorsque le cadre 7 est emboité sur la face externe 4 bien entendu. Cette partie 8 de la face externe 4 est représentée sur la et correspond à la surface de la face externe 4 entre les deux lignes en pointillés, ces deux lignes étant par exemple les lignes de contact du cadre 7 sur la face externe 4. Le système de refroidissement comprend un joint d’étanchéité 9 du fluide 5, ce joint 9 étant interposé entre le cadre 7 et la partie de la face externe 8 de sorte à fermer la section du conduit 6 canalisant le fluide 5. Ce joint 9 est préférentiellement solidaire du cadre 7, de sorte que le carter 2 ne soit pas modifié. Ce joint 9 est par exemple en contact avec la face externe 4 le long des deux lignes en pointillés représentées. Ce joint 9 est réalisé par un procédé d’injection bi-matière avec le cadre 7, par exemple. Le cadre 7 comprend une première partie 10 du conduit 6, cette première partie 10 étant en forme de U dont les deux branches 11, 12 sont conformées de sorte à s’emboiter sur la face externe 4 selon un sens de coulissement 13 déterminé. Tel qu’illustré sur les figures, ce sens de coulissement 13 est selon un plan parallèle à la base de la batterie 1, et selon le sens de la longueur de la batterie 1, mais ce n’est pas obligatoire. Selon une première variante de l’invention, illustrée sur les figures 1, 2, 3, la face externe 4 comprend un creux 14, et la première partie 10 du conduit 6 est conformée de sorte à s’emboiter dans le creux 14. Ce creux 14, tel qu’illustré, est formé par, et entre le talon 21 et le trottoir 22, le fond du creux 14 étant la face externe 4, mais d’autres formes de creux 14 sont envisageables, comme une forme concave de la face externe 4. Ce creux présente de préférence une génératrice rectiligne selon le sens de coulissement 13, de sorte à favoriser l’emboitement du cadre 7. Le cadre 7 comprend une deuxième partie 15 du conduit 6, complémentaire à la première partie 10 du conduit 6, reliant l’extrémité de chacune des deux branches 11, 12 de la forme en U de la première partie 10 du conduit 6. Cette liaison est une liaison mécanique, ou fluidique, ou les deux. Le système de batterie comprendra par exemple un moyen de fixation liant solidairement la première partie 10 à la deuxième partie 15, par exemple des vis ou des clips ou tout autre moyen réversible. Ce moyen de fixation sera avantageusement réversible, permettant de séparer la première partie 10 de la deuxième partie 15 lors d’une opération en service après-vente sans détériorer les deux parties 10, 15, par exemple pour le changement de la batterie 1. La deuxième partie 15 du conduit 6 est donc une partie rapportée sur la première partie 10 du conduit 6. Mais ce n’est pas obligatoire. En effet, dans une troisième variante non représentée, le cadre 7 peut être par exemple en une seule et unique partie, ce cadre 7 entourant entièrement la batterie 1 et étant emboité sur la batterie 1 selon un axe de translation perpendiculaire à un plan contenant le cadre 7. Toujours dans cette première variante, telle qu’illustrée, la deuxième partie 15 comprend une entrée 16 du fluide 5 et une sortie 17 du fluide 5, ce fluide 5 parcourant la première partie 10 du conduit 6 d’une branche 11 à une autre 12 de la forme de U. Le flux du fluide 5 est en particulier illustré sur la , par des flèches en pointillés à l’intérieur du conduit 6. La deuxième partie 15 comprend avantageusement un ventilateur 19 ou une pompe 19 selon la nature du fluide 5. Ce fluide 5 est avantageusement de l’air, si bien que l’on utilisera par la suite le terme « ventilateur » mais sans exclure la pompe lorsque le fluide 5 est par exemple de l’eau, en particulier de l’eau glycolée. Ce ventilateur 19 est par exemple configuré de sorte à aspirer l’air par l’entrée 16 du fluide 5, puis refouler l’air dans la première 11 des deux branches 11, 12, et l’air sortant de la deuxième branche 12 débouche dans la sortie 17 du fluide 5, puis à l’extérieur du système de batterie. La sortie 17 peut être une simple ouverture du conduit 6 pratiquée à travers la paroi du cadre 7, et plus particulièrement à travers la paroi de la deuxième partie 15 du cadre 7, comme illustré sur les figures 1, 2, 3. Cette sortie 17 est éventuellement recouverte d’une grille de ventilation. L’entrée d’air 16 est par exemple une prise d’aspiration du ventilateur 19, ou également une simple ouverture du conduit 6 pratiquée à travers la paroi du cadre 7, et plus particulièrement à travers la paroi de la deuxième partie 15 du cadre 7 selon que l’on considère cette entrée d’air 16 en amont ou en aval du ventilateur 19, ou encore que le ventilateur 19 est plus en aval dans la conduite 6, l’amont et l’aval prenant comme référence le sens d’écoulement du fluide 5. Par exemple, la deuxième partie 15 comprend une cloison 20 séparant fluidiquement l’entrée 16 de la sortie 17. Mais ce n’est pas obligatoire et l’entrée 16 ou la sortie 17 peuvent également être des ouvertures pratiquées à travers la paroi du conduit 6 de la première partie 10 du cadre 7, comme illustré sur la pour la sortie 17 par exemple. L’entrée 16 ou la sortie 17 peuvent également être plus complexes, comme illustré sur la présentant la seconde variante : L’entrée 16 est dans cette exemple une manche raccordée fluidiquement et directement au ventilateur 19, cette manche prélevant de l’air frais venant par exemple d’un auvent d’un véhicule, ou d’un groupe de climatisation d’un véhicule. Selon la deuxième variante de l’invention illustrée sur la , la face externe comprend également un creux 14, mais la première partie 10 du conduit 6 est conformée de sorte à s’emboiter sur un bord du creux 14. En reprenant la description du creux 14 précédente, Ce creux 14 est formé par, et entre le talon 21 et le trottoir 22, le fond du creux 14 étant la face externe 4. Le bord du creux 14 sera par exemple la crête du talon 21, ou du trottoir 22, ou les deux. Le cadre 7 recouvre le bord du creux 14. Le joint d’étanchéité 9 du fluide 5, est interposé entre le cadre 7 et le bord du creux 14 de sorte à fermer la section du conduit 6 canalisant le fluide 5. Cette divulgue en outre le cadre 7 comprenant un fond 18 formant avec le cadre 7 un logement recevant la batterie 1. Ce fond 18 est avantageusement utilisé pour la deuxième variante, mais peut aussi être appliqué à la première variante. Les caractéristiques de cette deuxième variante peuvent se combiner avec toutes les caractéristiques de la première variante lorsque cela est techniquement possible. Ce système de batterie trouve une application avantageuse dans le domaine des véhicules ou des stations fixes, et plus particulièrement dans le domaine des véhicules automobiles. Ce système de batterie est notamment adapté pour des batteries de servitude de type lithium-ion, par exemple situées dans un compartiment moteur du véhicule. Mais cette invention est également applicable aux batteries situées dans l’habitacle du véhicule, ou dans un compartiment de rangement type coffre. Système de batterie comprenant : - une batterie (1) comprenant un carter (2), ce carter (2) comprenant une paroi (3) ayant une face externe (4), - un système de refroidissement de la batterie agencé de sorte à refroidir la paroi (3), ce système de refroidissement comprenant un conduit (6) entourant la face externe (4) de la paroi (3), et destiné à canaliser un fluide caloporteur (5), caractérisé en ce que le conduit (6) comprend un cadre (7) conformé de sorte à s’emboiter sur la face externe (4). Système de batterie selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit (6) comprend en outre la partie (8) de la face externe (4) en vis-à-vis du cadre (7), la section du conduit (6) canalisant le fluide étant délimitée par : - la partie de la face externe (8), et - le cadre (7). Système de batterie selon la revendication 2, caractérisé en ce que le système de refroidissement comprend un joint d’étanchéité (9) du fluide (5), ce joint (9) étant interposé entre le cadre (7) et la partie de la face externe (8) de sorte à fermer la section du conduit (6) canalisant le fluide (5). Système de batterie selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cadre (7) comprend une première partie (10) du conduit (6), cette première partie (10) étant en forme de U dont les deux branches (11, 12) sont conformées de sorte à s’emboiter sur la face externe (4) selon un sens de coulissement (13) déterminé. Système de batterie selon la revendication 4, la face externe (4) comprenant un creux (14), caractérisé en ce que la première partie (10) du conduit (6) est conformée de sorte à s’emboiter dans le creux (14). Système de batterie selon la revendication 4, la face externe comprenant un creux (14), caractérisé en ce que la première partie (10) du conduit (6) est conformée de sorte à s’emboiter sur un bord du creux (14). Système de batterie selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le cadre (7) comprend une deuxième partie (15) du conduit (6), complémentaire à la première partie (10) du conduit (6), reliant l’extrémité de chacune des deux branches (11, 12) de la forme en U de la première partie (10) du conduit (6). Système de batterie selon la revendication 7, caractérisé en ce que la deuxième partie (15) du conduit (6) est une partie rapportée sur la première partie (10) du conduit (6). Système de batterie selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la deuxième partie (15) comprend une entrée (16) du fluide (5) et une sortie (17) du fluide (5), ce fluide (5) parcourant la première partie (10) du conduit (6) d’une branche (11) à une autre (12) de la forme de U. Système de batterie selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cadre (7) comprend un fond (18) formant avec le cadre (7) un logement recevant la batterie (1).