Brevet FR3134655A1 — publié le 20231020

Un dispositif d’échange thermique (DE) équipe une batterie (BA) et comprend au moins un conduit (CF) comportant une entrée propre à être alimentée en fluide caloporteur et une sortie propre à évacuer ce fluide caloporteur après qu’il ait circulé dans une sous-partie (SP) ayant des première (F1) et seconde (F2) faces opposées et situées respectivement dans des premier et second plans parallèles, et noyées dans une mousse d’aluminium (MA) hormis sur leurs première (F1) et seconde (F2) faces qui sont libres. Figure 1 DISPOSITIF D’ÉCHANGE THERMIQUE ALLÉGÉ POUR UNE BATTERIE D’UN SYSTÈME Domaine technique de l’invention L’invention concerne les batteries qui comprennent des cellules de stockage d’énergie électrique et font l’objet d’une régulation thermique. Etat de la technique Dans certains domaines techniques, comme par exemple celui des véhicules, éventuellement de type automobile, on utilise des batteries comprenant un boîtier contenant des cellules de stockage d’énergie électrique, éventuellement regroupées au sein de modules. Ces cellules de stockage d’énergie électrique peuvent, par exemple, 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. Ces cellules ont besoin de faire l’objet d’un contrôle quasi permanent pour que leur durée de vie puisse être optimisée. Ce contrôle porte notamment sur leur température qui doit demeurer dans une plage prédéfinie. Afin de permettre un tel contrôle, les cellules sont installées à l’intérieur d’un boîtier qui fait l’objet d’une régulation thermique par échange de calories grâce à des dispositifs d’échange thermique dans lesquels circule un fluide caloporteur issu d’un circuit d’échange généralement situé à l’extérieur du boîtier. On comprendra que ce fluide caloporteur sert soit à capturer des calories produites par les cellules lorsqu’elles doivent être refroidies, soit à céder des calories aux cellules lorsqu’elles doivent être réchauffées. Lorsque l’on cherche à limiter l’encombrement, on utilise généralement des dispositifs d’échange thermique à plaques placés sous les cellules, comme décrit dans le document brevet EP 2016/0087319, soit intercalés entre des cellules (ou modules) voisins, comme décrit dans les documents brevet EP 1990849, US 2015/0303537 et EP 2337143. Dans tous les cas, chaque dispositif d’échange thermique est logé à l’intérieur du boîtier, et non pas à l’extérieur de ce dernier. Afin de réduire le poids des dispositifs d’échange thermique à plaques, il a été proposé de les réaliser en aluminium. Pour ce faire, on doit réaliser un usinage dans la masse afin de définir un conduit interne de circulation pour le fluide caloporteur. Mais, un tel usinage s’avère complexe, induit des pertes de matière, ne peut se faire que dans de l’aluminium primaire (non recyclé), et doit être suivi d’une étape supplémentaire destinée à assurer l’étanchéité. En outre, ce type de dispositif d’échange thermique peut malgré tout poser des problèmes d’encombrement et de poids lorsque l’on en utilise un nombre important dans un boîtier de batterie. L’invention a notamment pour but d’améliorer la situation. Présentation de l’invention Elle propose notamment à cet effet un dispositif d’échange thermique propre à équiper une batterie et comprenant au moins un conduit comportant une entrée propre à être alimentée en fluide caloporteur et une sortie propre à évacuer le fluide caloporteur après qu’il ait circulé dans une sous-partie ayant des première et seconde faces opposées et situées respectivement dans des premier et second plans parallèles. Ce dispositif d’échange thermique se caractérise par le fait que la sous-partie de son conduit est noyée dans une mousse d’aluminium hormis sur ses première et seconde faces qui sont libres. Grâce à l’invention, le dispositif d’échange thermique est beaucoup plus léger et possiblement moins épais qu’un dispositif d’échange thermique à plaque en aluminium usinée de l’art antérieur, ce qui permet de réduire le poids et possiblement l’encombrement de la batterie tout en offrant une capacité de support de charges lourdes et d’absorption des vibrations et d’une partie des chocs subis. Le dispositif d’échange thermique selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - il peut comprendre des première et seconde plaques en aluminium et installées respectivement contre les première et seconde faces de la sous-partie ; - son conduit peut avoir une section ayant une forme choisie parmi un cercle, une ellipse et un rectangle ; - l’une au moins des entrée et sortie de son conduit peut être contenue entre les premier et second plans parallèles ; - en variante, l’une au moins des entrée et sortie de son conduit peut être sensiblement perpendiculaire aux premier et second plans parallèles. L’invention propose également une batterie comprenant un boîtier logeant au moins une cellule de stockage d’énergie électrique et au moins un dispositif d’échange thermique du type de celui présenté ci-avant. Par exemple, dans cette batterie un dispositif d’échange thermique peut être installé placé contre une face latérale d’une cellule. En variante ou en complément, cette batterie peut comprendre au moins deux cellules installées l’une à côté de l’autre en ayant des faces latérales parallèles et entre lesquelles est intercalé un dispositif d’échange thermique, ce dernier étant contre ces faces latérales parallèles. Egalement en variante ou en complément, cette batterie peut comprendre au moins un dispositif d’échange thermique installé contre une face interne d’une paroi du boîtier qui est située à l’interface avec l’extérieur. L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant un circuit externe dans lequel circule un fluide caloporteur, et une batterie du type de celle présentée ci-avant et dont chaque dispositif d’échange thermique est couplé à ce circuit externe. 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 en coupe dans un plan vertical et longitudinal, un premier exemple de réalisation d’une batterie comprenant de premiers exemples de réalisation de dispositifs d’échange thermique selon l’invention, illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en perspective, un premier exemple de réalisation d’un dispositif d’échange thermique selon l’invention, et illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en coupe dans un plan vertical et longitudinal, un second exemple de réalisation d’une batterie comprenant de seconds exemples de réalisation de dispositifs d’échange thermique selon l’invention. Dispositif d’échange thermique (DE) propre à équiper une batterie (BA) et comprenant au moins un conduit (CF) comportant une entrée (E1) propre à être alimentée en fluide caloporteur et une sortie (S1) propre à évacuer ledit fluide caloporteur après qu’il ait circulé dans une sous-partie (SP) ayant des première (F1) et seconde (F2) faces opposées et situées respectivement dans des premier et second plans parallèles, caractérisé en ce que ladite sous-partie (SP) est noyée dans une mousse d’aluminium (MA) hormis sur ses première (F1) et seconde (F2) faces qui sont libres. Dispositif d’échange thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend des première (P1) et seconde (P2) plaques en aluminium et installées respectivement contre lesdites première (F1) et seconde (F2) faces de ladite sous-partie (SP). Dispositif d’échange thermique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit conduit (CF) a une section ayant une forme choisie parmi un cercle, une ellipse et un rectangle. Dispositif d’échange thermique selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’une au moins desdites entrée (E1) et sortie (S1) est contenue entre lesdits premier et second plans parallèles. Dispositif d’échange thermique selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’une au moins desdites entrée (E1) et sortie (S1) est sensiblement perpendiculaire auxdits premier et second plans parallèles. Batterie (BA) comprenant un boîtier (BT) logeant au moins une cellule (CS) de stockage d’énergie électrique, caractérisée en ce qu’elle comprend en outre au moins un dispositif d’échange thermique (DE) selon l’une des revendications précédentes. Batterie selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit dispositif d’échange thermique (DE) est installé contre une face latérale de ladite cellule (CS). Batterie selon la revendication 6, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins deux cellules (CS) installées l’une à côté de l’autre en ayant des faces latérales parallèles et entre lesquelles est intercalé un dispositif d’échange thermique (DE), ce dernier (DE) étant placé contre ces faces latérales parallèles. Batterie selon la revendication 6, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un dispositif d’échange thermique (DE) installé contre une face interne d’une paroi (PB) dudit boîtier (BT) située à l’interface avec l’extérieur. Véhicule comprenant un circuit externe dans lequel circule un fluide caloporteur, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins une batterie (BA) selon l’une des revendications 6 à 9, dont chaque dispositif d’échange thermique (DE) est couplé audit circuit externe.