Brevet FR3136319A1 — publié le 20231208

Un module de cellules (MC) équipe une batterie et comprend un boîtier (BM) logeant au moins deux cellules (CS) de stockage d’énergie électrique et comprenant un dispositif d’échange thermique (DE) passif et diphasique. Ce dernier (DE) est au contact de premières faces latérales (FL1) opposées des cellules (CS), hormis dans une sous-partie inférieure et/ou une sous-partie supérieure où il est séparé de ces premières faces latérales (FL1) par un espace prédéfini (EP). Le boîtier (BM) comprend au moins une zone (ZI) située en-dessous ou au-dessus des faces inférieures (FIC) ou supérieures (FSC) des cellules (CS), communiquant avec l’espace prédéfini (EP), et contenant un fluide caloporteur et diélectrique servant de source froide au dispositif d’échange thermique (DE) pour l’échange de calories dans une phase de refroidissement. Figure 1 MODULE DE CELLULES À ÉCHANGE THERMIQUE HYBRIDE, POUR UNE BATTERIE D’UN SYSTÈME Domaine technique de l’invention L’invention concerne les batteries qui comprennent au moins un module de cellules de stockage d’énergie électrique faisant l’objet d’une régulation thermique. Etat de la technique Certains systèmes, comme par exemple certains véhicules (éventuellement de type automobile), comprennent au moins une batterie comportant au moins un module de cellules de stockage d’énergie électrique. Par exemple, ces cellules de stockage d’énergie électrique peuvent être électrochimiques. C’est notamment le cas de celles de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou Ni-Cd ou encore plomb. Afin que la durée de vie des cellules puisse être optimisée, elles ont besoin de faire l’objet d’un contrôle quasi permanent, en particulier de leur température qui doit demeurer dans une plage prédéfinie. Afin de permettre un tel contrôle, certains modules de cellules comprennent un boîtier logeant les cellules et dans lequel on réalise une régulation thermique (refroidissement ou réchauffement) par échange de calories grâce à des dispositifs d’échange thermique. Parmi les dispositifs d’échange thermique qui peuvent être intégrés dans un boîtier de module de cellules, on peut notamment citer ceux qui sont passifs et diphasiques. Un tel dispositif d’échange thermique est agencé, dans une phase de refroidissement, de manière à drainer la chaleur d’un point chaud vers une source froide ou par l’intermédiaire d’un changement de phase (et reposant en partie sur la chaleur latente de vaporisation). Généralement, le drainage thermique utilise comme source froide soit un mécanisme de convection (naturelle ou forcée) avec l’air, soit un contact avec une plaque froide (comme décrit dans les documents brevet US-A1 2017/0003082 et CN-U 210607530), ce qui rend difficile l’intégration dans un module de cellules ou une batterie (notamment en raison de la complexité et/ou de l’encombrement existant(s)). En outre, les dispositifs d’échange thermique passifs et diphasiques ont actuellement des difficultés à assurer un refroidissement suffisant des cellules lorsqu’elles font l’objet d’un important échauffement, par exemple lors d’une recharge ultra rapide nécessitant des courants de recharge très importants. L’invention a notamment pour but d’améliorer la situation. Présentation de l’invention Elle propose notamment à cet effet un module de cellules propre à équiper une batterie et comprenant un boîtier logeant au moins deux cellules de stockage d’énergie électrique et comprenant un dispositif d’échange thermique passif et diphasique. Ce module de cellules se caractérise par le fait : - que son dispositif d’échange thermique est au contact de premières faces latérales opposées des cellules, hormis dans une sous-partie inférieure et/ou une sous-partie supérieure où il est séparé de ces premières faces latérales par un espace prédéfini, et - que son boîtier comprend au moins une zone située en-dessous ou au-dessus de faces inférieures ou supérieures des cellules, communiquant avec l’espace prédéfini, et contenant un fluide caloporteur et diélectrique servant de source froide ou chaude au dispositif d’échange thermique pour l’échange de calories dans une phase de refroidissement ou de réchauffement. Ainsi, on dispose d’un module de cellules à échange thermique hybride très efficace en matière de régulation de température, tout en étant plus simple, moins encombrant et moins onéreux que les modules de cellules de l’art antérieur. Le module de cellules selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - son dispositif d’échange thermique peut être de type dit à caloducs, éventuellement oscillants ; - son dispositif d’échange thermique peut être au contact des premières faces latérales hormis au moins dans sa sous-partie inférieure. Dans ce cas, son boîtier peut comprendre une zone inférieure située en-dessous des faces inférieures des cellules, et une paroi inférieure comprenant une face supérieure munie de protubérances supportant les cellules et destinées à les surélever par rapport à la face supérieure pour permettre un passage du fluide caloporteur et diélectrique sous les faces inférieures des cellules ; - en présence de la dernière option, ses cellules peuvent être couplées, au niveau de leurs faces supérieures, à des éléments de connexion. Dans ce cas, le dispositif d’échange thermique peut être au contact de ces éléments de connexion ; - son dispositif d’échange thermique peut être au contact des premières faces latérales hormis au moins dans la sous-partie supérieure. Dans ce cas, son boîtier peut comprendre une zone supérieure située au-dessus des faces supérieures des cellules et contenant le fluide caloporteur et diélectrique ; - en présence de la dernière option, son dispositif d’échange thermique peut s’étendre sur une partie au moins d’une paroi inférieure du boîtier afin d’être au contact d’une partie au moins des faces inférieures des cellules ; - chaque cellule peut comprendre deux secondes faces latérales opposées, les secondes faces latérales de cellules voisines, orientées l’une vers l’autre, étant séparées au moins en partie par un élément intercalaire réalisé dans un matériau isolant thermiquement et non conducteur électriquement, et propre à assurer une étanchéité au fluide caloporteur et diélectrique entre cellules pour empêcher un passage du fluide caloporteur et diélectrique entre les secondes faces latérales, ainsi qu’éventuellement gérer un gonflement des cellules ; - ses cellules peuvent être de type électrochimique. L’invention propose également une batterie comprenant au moins un module de cellules du type de celui présenté ci-avant. L’invention propose également un système, éventuellement un véhicule, comprenant une batterie du type de celle présentée ci-avant. Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue de côté, un premier exemple de réalisation d’un module de cellules selon l’invention, illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en coupe dans le plan II-II de la , le module de cellules de la , illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en coupe dans le plan III-III des figures 1, 4, 6 et 8, le module de cellules des figures 1, 4, 6 et 8, illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue de côté, un deuxième exemple de réalisation d’un module de cellules selon l’invention, illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en coupe dans le plan V-V de la , le module de cellules de la , illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue de côté, un troisième exemple de réalisation d’un module de cellules selon l’invention, illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en coupe dans le plan VII-VII de la , le module de cellules de la , illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue de côté, un quatrième exemple de réalisation d’un module de cellules selon l’invention, et illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en coupe dans le plan IX-IX de la , le module de cellules de la . Module de cellules (MC) propre à équiper une batterie et comprenant un boîtier (BM) logeant au moins deux cellules (CS) de stockage d’énergie électrique et comprenant un dispositif d’échange thermique (DE) passif et diphasique, caractérisé en ce que ledit dispositif d’échange thermique (DE) est au contact de premières faces latérales (FL1) opposées desdites cellules (CS), hormis dans une sous-partie inférieure et/ou une sous-partie supérieure où il est séparé de ces premières faces latérales (FL1) par un espace prédéfini (EP), et en ce que ledit boîtier (BM) comprend au moins une zone (ZI, ZS) située en-dessous ou au-dessus de faces inférieures (FIC) ou supérieures (FSC) desdites cellules (CS), communiquant avec ledit espace prédéfini (EP), et contenant un fluide caloporteur et diélectrique servant de source froide ou chaude audit dispositif d’échange thermique (DE) pour l’échange de calories dans une phase de refroidissement ou de réchauffement. Module de cellules selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif d’échange thermique (DE) est de type dit à caloducs. Module de cellules selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits caloducs sont oscillants. Module de cellules selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit dispositif d’échange thermique (DE) est au contact desdites premières faces latérales (FL1) hormis au moins dans ladite sous-partie inférieure, et en ce que ledit boîtier (BM) comprend une zone inférieure (ZI) située en-dessous desdites faces inférieures (FIC) des cellules (CS), et une paroi inférieure (PI) comprenant une face supérieure (FSP) munie de protubérances (PS) supportant lesdites cellules (CS) et destinées à les surélever par rapport à ladite face supérieure (FSP) pour permettre un passage dudit fluide caloporteur et diélectrique sous lesdites faces inférieures (FIC) desdites cellules (CS). Module de cellules selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites cellules (CS) sont couplées, au niveau de leurs faces supérieures (FSC), à des éléments de connexion (EC), et en ce que ledit dispositif d’échange thermique (DE) est au contact desdits éléments de connexion (EC). Module de cellules selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit dispositif d’échange thermique (DE) est au contact desdites premières faces latérales (FL1) hormis au moins dans ladite sous-partie supérieure, et en ce que ledit boîtier (BM) comprend une zone supérieure (ZS) située au-dessus desdites faces supérieures (FSC) des cellules (CS) et contenant ledit fluide caloporteur et diélectrique. Module de cellules selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit dispositif d’échange thermique (DE) s’étend sur une partie au moins d’une paroi inférieure (PI) dudit boîtier (BM) afin d’être au contact d’une partie au moins desdites faces inférieures (FIC) des cellules (CS). Module de cellules selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque cellule (CS) comprend deux secondes faces latérales (FL2) opposées, les secondes faces latérales (FL2) de cellules (CS) voisines, orientées l’une vers l’autre, étant séparées au moins en partie par un élément intercalaire (EI) réalisé dans un matériau isolant thermiquement et non conducteur électriquement, et propre à assurer une étanchéité audit fluide caloporteur et diélectrique entre cellules (CS) pour empêcher un passage dudit fluide caloporteur et diélectrique entre lesdites secondes faces latérales (FL2) . Batterie, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un module de cellules (MC) selon l’une des revendications précédentes. Système, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une batterie selon la revendication 9.