INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
L’invention concerne aussi un ensemble d’un boîtier de climatisation, chauffage et/ou ventilation d’un véhicule automobile et d’un actionneur, ledit ensemble comprenant un dispositif tel que décrit plus haut, le boîtier étant pris en tant que support sur lequel ledit actionneur est fixé. Ledit support est formé, par exemple, par une paroi externe dudit boîtier.
L’invention concerne encore un boîtier de climatisation et/ou un actionneur d’un tel ensemble.
illustre de façon schématique en vue de coupe un ensemble d’un actionneur et d’un support dudit actionneur, ledit ensemble comprenant un système d’accrochage d’un premier exemple du dispositif selon l’invention ;
représente des étapes d’un procédé de fabrication d’un tube d’un dispositif de régulation thermique selon l’invention, dans un mode de réalisation de l’invention, et
représente des étapes d’un procédé d’assemblage d’un dispositif de régulation thermique selon l’invention dans un mode de réalisation de l’invention.
La illustre un mode de réalisation d’un dispositif de régulation thermique 4 selon l’invention, comportant un tube 60 en aluminium dont une extrémité longitudinale est emboîtée dans une boîte de distribution 100 et l’autre extrémité longitudinale est emboîtée dans une boîte de retour 20. En effet, dans ce dispositif de régulation thermique 4, la circulation du fluide est dite en U, c’est-à dire avec la même portion de fluide caloporteur qui circule dans deux sens contraires S1, S2 de circulation au sein du tube 60. Le dispositif de régulation thermique 4 comporte des corrugations pour optimiser sa surface d’échange avec des cellules cylindriques de batterie. Notamment une première corrugation 63 du tube est positionnée de sorte que les tubulures de la boîte de distribution 100 soient coaxiales à d’autres tubulures d’une autre boîte de distribution 100 comme expliqué ci-après.
Plus précisément, le fluide caloporteur arrive dans le dispositif de régulation thermique 4 par une tubulure d’entrée 18b reliée de manière étanche à une chambre d’arrivée 410 (référencée ) de la boîte de distribution 100, pénètre dans un premier ensemble de circulation 61 du tube 60, circule dans le premier sens S1 jusqu’à la boîte de retour 20 qui le détourne vers un deuxième ensemble de circulation 62 du tube 60. Une fois dans le deuxième ensemble de circulation 62, le fluide caloporteur circule dans le deuxième sens S2 jusqu’à une chambre de retour 420 (référencée ) de la boîte de distribution 100, puis repart par une tubulure de sortie 18a reliée de manière étanche à la chambre de retour 420. Comme détaillé plus loin en relation avec la , d’autres tubulures coaxiales aux tubulures d’entrée 18b et de sortie 18a sont prévues sur la boîte de distribution 100, pour communiquer fluidiquement avec d’autres boîtes de distribution d’autres dispositifs de régulation thermique selon l’invention.
Le dispositif de régulation thermique 4 est en effet utilisé pour refroidir un système de stockage d’énergie électrique 1 représenté , prévu notamment pour équiper un véhicule électrique ou hybride. Ce système de stockage d’énergie électrique 1 comporte plusieurs organes de stockage d’énergie électrique 2, ici des cellules cylindriques 2, accumulatrices d’énergie et connectées électriquement les unes aux autres en série.
Les cellules cylindriques 2 sont disposées verticalement, c’est-à-dire perpendiculairement au plan dans lequel s’inscrit principalement le système de stockage d’énergie électrique.
Le système de stockage d’énergie électrique 1 comporte plusieurs dispositifs de régulation thermique 4 comportant chacun un tube 60, agencé entre deux rangées 3 de cellules cylindriques 2, ou flanquant une telle rangée 3 en bordure du système de stockage d’énergie 1, de telle sorte à permettre un échange thermique entre les dispositifs de régulation thermique 4 et les cellules cylindriques 2. Les tubes 60 sont ondulés afin de permettre une surface d’échange optimale avec les cellules cylindriques 2. Ils sont réalisés par exemple en aluminium.
L’agencement des dispositifs de régulation thermique 4 est tel que les boîtes de retour 20 des dispositifs de régulation thermique 4 se retrouvent d’un même côté du système de stockage d’énergie 1, à l’extérieur des rangées 3 de cellules cylindriques 2. De même, les boîtes de distribution 100 des dispositifs de régulation thermique 4 se retrouvent toutes du côté opposé du système de stockage d’énergie 1, à l’extérieur des rangées 3 de cellules cylindriques 2. De ce fait, un système de raccordement 18, détaillé ci-après, permet de connecter toutes les boîtes de distribution 100 entre elles, de sorte qu’elles puissent recevoir un fluide caloporteur provenant d’une même arrivée 14 de fluide caloporteur pour tout le système de stockage d’énergie 1, et que ce fluide caloporteur puisse être évacué par une même évacuation 16 de fluide caloporteur pour tout le système de stockage d’énergie 1.
Comme visible , le système de raccordement 18 prévoit pour chaque dispositif de régulation thermique 4 compris entre deux rangées 3 de cellules cylindriques 2 :
- une tubulure d’entrée 18b desservant la chambre d’arrivée 410 de la boîte de distribution 100 du dispositif de régulation thermique 4,
- une tubulure de sortie 18a, référencée et non visible sur la car logée dans une autre tubulure du tube adjacent, ladite tubulure de sortie étant desservie par la chambre de retour 420 de la boîte de distribution 100 du dispositif de régulation thermique 4,
- une tubulure de desserte 18c apte à être emboîtée dans une tubulure d’entrée 18b d’une boîte de distribution 100 d’un dispositif de régulation thermique 4 adjacent au dispositif de régulation thermique 4 comportant cette tubulure de desserte 18c, et
- une tubulure d’évacuation 18e apte à recevoir une tubulure de sortie 18a d’une boîte de distribution 100 d’un dispositif de régulation thermique 4 adjacent au dispositif de régulation thermique 4 comportant cette tubulure d’évacuation 18e.
Chaque tubulure de desserte 18c comporte notamment un joint toroïdal 36 permettant d’assurer l’étanchéité de son emboîtement dans une tubulure d’entrée 18b, et chaque tubulure de sortie18a comporte un joint toroïdal permettant d’assurer l’étanchéité de son emboîtement dans une tubulure d’évacuation 18e. Les joints 36 sont maintenus radialement serrés par l’emboîtement des tubulures correspondantes, qui sont maintenus l’une dans l’autre par la présence d’une bague 52 empêchant leur déplacement axial relatif.
Bien sûr, en variante d’autres possibilités de raccordement existent et sont utilisables.
Le tube 60 de ce mode de réalisation de l’invention est représenté , vu en coupe transversale, c’est-à-dire dans un plan orthogonal à une direction longitudinale orientée selon la longueur du tube 60, au niveau d’une partie pleine d’un pont de matière 64 reliant le premier ensemble de circulation de fluide 61du tube 60, et le deuxième ensemble de circulation de fluide 62 du tube 60.
Dans ce cas, la puissance électrique fournie par l’organe électrique supplémentaire est calculée selon la formule suivante :
On notera que est nulle, si le couple de la machine électrique basse-pression MEL BP n’est pas saturé, à savoir que
La illustre un exemple de manœuvre en régime transitoire hybridé. Ainsi, la montre la variation dans le temps des paramètres de contrôle d’une turbomachine hybridée.
la montre plus particulièrement des encarts 400 mettant en valeur les régimes transitoires moteur lors desquels un régime du corps haute-pression 401 varie pour effectuer des accélérations ou des décélérations.
La présente plus précisément le régime du corps haute-pression 401 ; la limite haute de régime du corps haute-pression 402 ; la limite basse de régime du corps haute-pression 403 ; la commande de couple de la machine électrique haute-pression 404 ; le besoin externe en couple prélevé sur le corps haute-pression 405 ; et la commande de couple de la machine électrique basse-pression 406 ;
La illustre un exemple de manœuvre en régime transitoire hybridé en absence de compensation selon l’invention.
La montre plus particulièrement des encarts 500 mettant en valeur les régimes transitoires moteur.
La présente plus précisément : le besoin de puissance électrique 501, à fournir à l’avion ; la puissance électrique totale 502, fournie par la machine électrique haute-pression MEL HP et la machine électrique basse-pression MEL BP ; la puissance fournie par la machine électrique haute-pression 503 ;et la puissance fournie par la machine électrique basse-pression 504. pour une turbomachine hybridée sans compensation dynamique de puissance selon l’invention. Les encarts 500 mettent en valeur les régimes transitoires moteur.
La montre qu’en correspondance d’un régime transitoire moteur, la puissance totale 502 fournie par la machine électrique haute-pression MEL HP et la machine électrique basse-pression MEL BP s’écarte du besoin de puissance électrique 501.
En d’autres termes, on peut voir que la puissance totale 502 fournie ou consommée par la machine électrique haute-pression MEL HP et la machine électrique basse-pression MEL BP ne colle pas au besoin de puissance électrique 501 à fournir à l’avion en dehors de régimes stabilisés, du fait du prélèvement d’énergie nécessaire aux besoins d’opérabilité du compresseur haute-pression de la turbomachine.
La compensation nécessaire ne peut pas être calculée par avance par des lois statiques issues de l’opérabilité puisque, par nature, le besoin est traité en boucle fermée. Une adaptation à l’appel de puissance est opérée par rapport à : la dynamique du régime transitoire du corps haute-pression et une position de la ligne de fonctionnement du moteur régulé par rapport à une butée d’opérabilité.
Cela montre la nécessité d’un procédé de compensation 100 tel que celui de l’invention pour assurer le besoins électriques extérieurs lors des régimes transitoires moteurs.
La illustre un exemple de manœuvre en régime transitoire hybridé avec compensation selon l’invention.
La montre plus particulièrement des encarts 6500 mettant en valeur les régimes transitoires moteur.
La présente plus précisément le besoin de puissance électrique 601, à fournir à l’avion ; la puissance totale 602, fournie par la machine électrique haute-pression MEL HP et la machine électrique basse-pression MEL BP ; la puissance fournie par la machine électrique haute-pression 603 ; et la puissance fournie par la machine électrique basse-pression 604 pour une turbomachine hybridée avec une compensation dynamique de puissance selon l’invention.
De plus, cette zone d’étanchéité 48, plus épaisse qu’une paroi 50 délimitant deux canaux 8 d’un même ensemble de circulation, transfère thermiquement beaucoup de calories du deuxième ensemble de circulation 23 au premier ensemble de circulation 21, ce qui n’est pas souhaité. Eventuellement, pour résoudre le problème de bavure, on pourrait envisager d’éliminer la matière au centre de la bande de matière du tube, en y formant un canal ne recevant aucun fluide. Cependant la conductivité thermique en résultant, entre les deux ensembles de circulation, serait encore trop importante.
Par ailleurs, en fonction du procédé d’assemblage tube-boîte de distribution choisi, il n’est pas toujours possible d’amener les nervures des coques au contact de la zone d’étanchéité 48, même après élimination de la bavure longitudinale.
En effet dans un premier procédé d’assemblage, on insère l’extrémité du tube 6 dans une portion de réception complémentaire de la boîte de distribution, assurant ainsi l’étanchéité entre le tube 6 et la boîte de distribution, cette insertion s’effectuant jusqu’au contact entre les nervures et la zone d’étanchéité 48, avant de braser le tube 6 à la boîte de distribution. Il convient dans ce premier procédé d’assemblage de considérer la chaîne de cotes entre une première corrugation du tube 6, c’est-à-dire la corrugation ou ondulation la plus proche de la boîte de distribution, et le centre d’une tubulure 18a, 18b par exemple, afin de pouvoir d’une part s’assurer que le tube est bien plaqué contre les cellules et d’autre part s’assurer que la boite de distribution de ce tube peut être relié via les tubulures à une boîte de distribution voisine pour la correcte circulation de fluide caloporteur d’un tube à l’autre. La tolérance de fabrication du tube additionnée à celle de la boîte de distribution implique une tolérance importante entre la première corrugation du tube 6 et les éléments fixés sur la boîte de distribution tels que les tubulures 18a et 18b. Or cette tolérance importante peut s’avérer gênante pour assembler le dispositif de régulation à un autre dispositif de régulation partageant un même conduit d’arrivée de fluide caloporteur et un même conduit d’évacuation de fluide caloporteur, car leurs tubulures d’entrée et de sortie respectives doivent être coaxiales, tout en garantissant que les premières corrugations de chacun des dispositifs de régulation soient bien en contact avec une cellule du système de stockage d’énergie, proximale au dispositif de régulation correspondant. Si l’une ou l’autre de ces conditions n’est pas respectée, l’assemblage peut ne pas être possible, ou bien ne pas permettre un bon fonctionnement des dispositifs de régulation.
Dans un deuxième procédé d’assemblage, on insère l’extrémité du tube 6 dans une portion de réception complémentaire de la boîte de distribution, assurant ainsi l’étanchéité entre le tube 6 et la boîte de distribution, jusqu’à ce qu’une extrémité longitudinale des coques 11 atteigne une butée externe au dispositif de régulation, cette butée externe assurant que l’extrémité longitudinale des coques 11 soit à une distance prédéterminée de la première corrugation du tube 6. Ce deuxième procédé d’assemblage permet une meilleure maîtrise de la distance entre les tubulures 18a, 18b de la boîte de distribution et la première corrugation, en évitant un maillon dans la chaîne de côtes et donc en diminuant la tolérance nécessaire entre le centre d’une tubulure 18a, 18b et la première corrugation, qui ne dépend pas d’une tolérance de fabrication entre la première corrugation et la face d’extrémité 12 du tube 6, au contraire du premier procédé d’assemblage. Cependant ce deuxième procédé d’assemblage ne garantit pas que les nervures 44 de la boîte de distribution soient au contact de la zone d’étanchéité 48 et donc une légère fuite interne entre les canaux 8 du premier ensemble de circulation 21 et les canaux 8 du deuxième ensemble de circulation 23 est possiblement créée.
Il est à noter que l’étape de découpe supplémentaire de la bavure longitudinale est nécessaire que l’on utilise le premier ou le deuxième procédé d’assemblage tube-boîte de distribution décrits ci-dessus. En effet, si on utilise le premier procédé d’assemblage tube-boîte de distribution, pour assembler le tube 6 et la boîte de distribution, une découpe préalable de la bavure longitudinale est nécessaire pour permettre aux nervures 44 d’être au contact de la zone d’étanchéité 48 au niveau de la face d’extrémité 12. De même, lorsqu’on utilise le deuxième procédé d’assemblage tube-boîte de distribution, pour assembler le tube 6 et la boîte de distribution, une découpe préalable de la bavure longitudinale est nécessaire pour ne pas augmenter la tolérance nécessaire entre une première corrugation du tube 6 et le centre des tubulures 18a, 18b, ce qui nuirait à l’assemblage du dispositif de régulation correspondant et/ou à son bon fonctionnement.
Le problème de la conductivité thermique entre les deux ensembles de circulation 21, 23 pourrait être résolu en formant ces deux ensembles de circulation dans deux tubes différents qui seraient chacun connecté à la boîte de distribution, cependant une telle solution génèrerait encore plus de difficultés d’assemblage notamment pour faire coïncider longitudinalement les corrugations de tubes et leurs extrémités respectives, résultant en un mauvais fonctionnement d’un tel dispositif de régulation à deux tubes. De plus l’assemblage d’un tel dispositif de régulation à deux tubes serait plus onéreux que les procédés d’assemblage présentés précédemment.
Les inventeurs ont donc conçu un autre tube 6b d’un autre dispositif de régulation représenté , et décrit également dans la demande de brevet FR3125636. Ce tube 6b comporte des éléments communs au tube 6, référencés de la même façon, notamment un premier ensemble de circulation 21 et un deuxième ensemble de circulation 23 reliés par un pont de matière formant une zone d’étanchéité 48b sur une face d’extrémité 12b du tube 6b. La boîte de distribution de cet autre dispositif de régulation est identique à celle décrite précédemment en relation avec le tube 6.
Le pont de matière reliant les deux ensembles de circulation 21, 23 est moins épais que la bande de matière centrale du tube 6. De ce fait, le tube 6b présente une conduction thermique beaucoup plus faible entre le premier ensemble de circulation 21 et le deuxième ensemble de circulation 23. Cependant lors de la fabrication du tube 6b, comme pour le précédent tube 6, une opération de découpe transversale du tube 6b, sortant au préalable d’une filière d’extrusion, génère également une bavure longitudinale au niveau de la zone d’étanchéité 48b. L’opération de découpe est identique à celle évoquée précédemment en relation avec la . Notamment lors de la première étape de prédécoupe, les lames c1, c2 viennent découper de part et d’autre le profil extrudé dans la direction transversale T, c’est-à-dire selon la largeur du tube 6, puis lors de la deuxième étape d’étirage le tube 6b est séparé longitudinalement du reste du profil extrudé. La deuxième étape d’étirage crée la bavure longitudinale au niveau de la zone d’étanchéité 48b, du fait que cette zone, centrée dans l’épaisseur du tube 6b, n’a pas subi l’étape de prédécoupe. Cette bavure longitudinale empêche, lors du procédé d’assemblage précédemment évoqué, tout contact entre les nervures 44 des coques 11 de la boîte de distribution et la zone d’étanchéité 48b au niveau de la face d’extrémité 12b. Le tube 6b permet donc une meilleure isolation thermique entre le premier ensemble de circulation 21 et le deuxième ensemble de circulation 23, mais nécessite une opération de découpe supplémentaire pour éliminer la bavure longitudinale avant d’assembler le tube 6b avec la boîte de distribution, ce qui ajoute au coût du procédé de fabrication du dispositif de régulation thermique correspondant. De plus, le tube 6b peut être assemblé avec une boîte de distribution en utilisant les mêmes procédés d’assemblage décrits précédemment en relation avec le tube 6, mais les inconvénients de ces premier et deuxième procédés d’assemblage tube-boîte demeurent.
Il existe donc un besoin d’un dispositif de régulation thermique pour un système de stockage d’énergie, comportant un premier ensemble de circulation de fluide caloporteur et un deuxième ensemble de circulation de fluide caloporteur réunis dans un même tube peu coûteux à fabriquer et limitant la conductivité thermique entre ces deux ensembles de circulation.
La présente invention vise à remédier au moins en partie aux inconvénients de l’art antérieur, en fournissant un dispositif de régulation thermique pour un système de stockage d’énergie, un système de stockage d’énergie comportant un tel dispositif, un procédé d’assemblage d’un tel dispositif et un procédé de fabrication d’un tube d’un tel dispositif, dans lequel le tube du dispositif comporte deux ensembles de circulation de fluide caloporteur suffisamment isolés l’un de l’autre thermiquement, et ne nécessite pas lors de sa fabrication, une opération supplémentaire de découpe.
A cette fin, l’invention propose un dispositif de régulation thermique pour le refroidissement et/ou le chauffage de composants dont le fonctionnement est sensible à la température, ces composants étant notamment destinés au stockage d’énergie et pouvant être des cellules de batterie d’organes de stockage d’énergie électrique, le dispositif de régulation comportant : - une boîte distribution configurée pour être reliée à une tubulure d’entrée de fluide, et à une tubulure de sortie de fluide, la boîte de distribution comportant une chambre d’arrivée de fluide apte à être desservie par la tubulure d’entrée et une chambre de retour de fluide apte à desservir la tubulure de sortie, et - un tube à deux ensembles de circulation de fluide solidarisés par un pont de matière, un premier ensemble de circulation de fluide communiquant avec la chambre d’arrivée et un deuxième ensemble de circulation de fluide communiquant avec la chambre de retour, les ensembles de circulation de fluide présentant chacun sur une coupe transversale du tube, des bords longs qui s’inscrivent sur deux droites parallèles, le dispositif de régulation thermique étant caractérisé en ce qu’au moins à une extrémité longitudinale du tube apte à s’emboîter dans la boîte de distribution, le pont de matière forme sur la coupe transversale du tube au moins un segment prolongeant l’un des ensembles de circulation de manière à s’inscrire sur l’une des droites parallèles et délimitant au moins en partie un dégagement de matière entre les deux ensembles de circulation de fluide, le dégagement de matière s’étendant sur une épaisseur du tube comprise entre les deux droites parallèles.
Par « communiquant avec la chambre d’entrée ou de retour », on entend bien sûr une communication fluidique, le fluide pouvant passer d’un ensemble de circulation à l’une de ces chambres. Le fluide est notamment un fluide caloporteur tel que de l’eau glycolée. De plus, dans cette demande, la direction longitudinale s’entend comme la direction selon la dimension d’extension principale du tube, c’est-à-dire dans le sens de sa longueur, la direction transversale s’entend comme une direction orthogonale à la direction longitudinale, orientée dans le sens de la largeur du tube, c’est-à-dire parallèlement aux bords longs de la coupe transversale du tube qui s’effectue dans un plan orthogonal à la direction longitudinale. Chacun de ces bords longs s’inscrit sur une droite parallèle à une droite sur laquelle s’inscrit l’autre bord long. Le terme « parallèle » s’entend bien sûr comme « sensiblement parallèle » du fait des tolérances de fabrication, c’est-à-dire à +/- 5 degrés près.
Le tube du dispositif de régulation thermique selon l’invention présente donc transversalement une section oblongue permettant une opération de découpe comme décrite dans l’art antérieur. Notamment de préférence, les ensembles de circulation du tube présentent chacun un alignement de canaux entre leurs bords longs, l’épaisseur du tube au niveau de chaque ensemble de circulation, donc orthogonalement aux directions longitudinale et transversale, ne logeant qu’un canal. Le tube a donc une section fine s’étendant sur la largeur du tube, permettant une bonne conduction thermique avec des cellules d’un système de stockage dans lequel le dispositif de régulation thermique est utilisé. Comme expliqué en relation avec l’art antérieur, le tube peut comporter des corrugations (ou ondulations) permettant un bon contact avec ces cellules lorsqu’elles sont cylindriques. De plus, la largeur du tube est généralement imposée par la taille des cellules à refroidir, par exemple la hauteur de leur forme cylindrique si le dispositif de régulation thermique est logé entre deux rangées de cellules. Si chaque rangée de cellules comporte n cellules cylindriques superposées, la hauteur à considérer peut bien sûr être multipliée par le même facteur n. Chaque largeur de tube ainsi définie pour un système de stockage impose un dimensionnement et un nombre de canaux dans les ensembles de circulation de fluide, ce nombre pouvant être identique ou différent dans chacun de ces ensembles de circulation de fluide. Notamment ce dimensionnement tient compte de la tenue mécanique du tube, face à une pression maximale du fluide circulant dans les canaux, de plusieurs bars, et tient compte de la performance thermique du tube, afin de refroidir ou de réchauffer efficacement les cellules, et ce avec très bonne homogénéité thermique entre les différents canaux d’un même ensemble de circulation de fluide.