FR2974249A1

FR2974249A1 - Dispositif modulaire de transport de la temperature pour batterie de vehicule automobile, procede de montage de ce dispositif et batterie de vehicule automobile comprenant un tel dispositif

Info

Publication number: FR2974249A1
Application number: FR1153162A
Authority: FR
Inventors: Frederic Pailhoux; Guillaume Cherouvrier; Nicolas Salvat; Agnieszka Noury
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: Stellantis Auto SAS
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2011-04-12
Publication date: 2012-10-19
Anticipated expiration: 2031-04-12
Also published as: FR2974249B1

Abstract

La présente invention vise un dispositif (111) modulaire de transport de la température pour batterie de véhicule automobile, ladite batterie étant du type comprenant une pluralité d'éléments générateurs d'énergie électrique formés d'au moins une cellule (100) électrochimique qui est conditionnée dans une enveloppe (126) étanche souple, ledit dispositif comprenant : - au moins une cellule (100) en sachet souple, ladite cellule (100) comprenant au moins une borne (120, 122) de contact électrique, et - un cadre conducteur de puissance comprenant au moins deux éléments (101, 102), entre lesquels s'insère la cellule (100) en sachet souple, et chaque borne (120, 122) de contact, ledit dispositif (111) comprenant un moyen (130) de conduction de puissance électrique et au moins un moyen de transport de la température desdites cellules en sachet souple contenu dans au moins un espace (160) ménagé dans ou par les éléments(101, 102) du dispositif, les surfaces pleines du cadre en contact avec les parties actives de la cellule (100) étant thermo-conductrices , lesdits éléments (101, 102) du cadre étant en contact avec une plaque thermo-conductrice.

Description

DISPOSITIF MODULAIRE DE TRANSPORT DE LA TEMPERATURE POUR BATTERIE DE VEHICULE AUTOMOBILE, PROCEDE DE MONTAGE DE CE DISPOSITIF ET BATTERIE DE VEHICULE AUTOMOBILE COMPRENANT UN TEL DISPOSITIF

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un dispositif modulaire de transport de la température pour batterie de véhicule automobile, un procédé de montage de ce dispositif et une batterie de véhicule automobile comprenant un tel dispositif. Le domaine technique de la présente invention concerne toutes les sources d'énergie à stockage électrochimique composées de plusieurs cellules connectées en série. Elle s'applique, en particulier, à une batterie électrique qui est notamment destinée à la traction de véhicule automobile électrique ou hybride c'est-à-dire comprenant un moteur électrique d'entraînement des roues motrices combiné avec un moteur thermique d'entraînement de ces roues ou éventuellement d'autres roues motrices.

Etat de l'art Une batterie d'accumulateurs, généralement appelée une batterie, est un ensemble d'accumulateurs électriques reliés entre eux de façon à créer un générateur de courant continu de la capacité et de la tension désirée. Ces accumulateurs sont également appelés éléments de la batterie ou cellules.

Pour garantir les niveaux de puissance et d'énergie requis pour les applications considérées, il est nécessaire d'utiliser des batteries comprenant une pluralité d'éléments générateurs d'énergie électrique. C'est dans ces cellules qu'ont lieu les réactions électrochimiques réversibles qui permettent de produire du courant (batterie en décharge) ou de stocker l'énergie (batterie en charge). Cependant, les charges et décharges répétées de la batterie peuvent causer une production de chaleur. Lorsque cette production de chaleur n'est pas contrôlée, la durée de vie des éléments peut être diminuée. Cela peut également donner lieu, dans des conditions extrêmes, à des risques d'emballement thermique pour certaines compositions chimiques d'éléments, ce qui peut conduire à la détérioration de la batterie. Ainsi, pour optimiser les performances et la durée de vie des batteries, des systèmes de conditionnement thermique des éléments sont intégrés dans les batteries. Ainsi, pour optimiser les performances et la durée de vie des batteries, des systèmes de conditionnement thermique des éléments sont intégrés dans les batteries. En particulier, les systèmes de conditionnement thermique peuvent comprendre un chemin de circulation d'un liquide de conditionnement thermique, ledit chemin étant formé essentiellement autour des éléments générateurs. En outre, dans l'application automobile envisagée, l'efficacité de ces systèmes doit être importante puisque les pics de dissipation thermique sont fonction des densités de courant et de leurs variations qui peuvent atteindre des valeurs très élevées, notamment lors des phases de fortes accélérations, de freinages régénératifs, de recharges rapides de la batterie ou de fonctionnement autoroutier en mode électrique. Les éléments générateurs comprennent classiquement au moins une cellule électrochimique, par exemple de type Lithium - ion ou Lithium - polymère, qui est formée d'un empilement de couches électro-actives agissant successivement comme cathodes et anodes, lesdites couches étant mises en contact par l'intermédiaire d'un électrolyte. Ces cellules électrochimiques sont généralement conditionnées dans des conteneurs rigides et hermétiques afin de les protéger des agressions extérieures. En particulier, ces conteneurs peuvent être fabriqués à partir de tôles embouties en profondeur pour former des godets qui, après introduction d'un enroulement de couches empilées, peuvent être refermés par soudage d'un couvercle. Ce type de conditionnement présente certains inconvénients parmi lesquels des coûts de fabrication élevés ainsi que la nécessité d'isoler électriquement au moins une des électrodes du godet métallique et d'ajouter des soupapes de décharge permettant de relâcher la pression en cas de surcharge ou de surchauffe d'un élément.

Pour résoudre ces inconvénients, on a proposé de former un élément générateur en conditionnant un empilement plan de couches électro-actives dans une enveloppe étanche et souple. En outre, ce type d'éléments générateurs présente typiquement une géométrie prismatique qui permet d'augmenter les surfaces d'échanges avec le liquide de conditionnement thermique. Toutefois, avec une telle enveloppe, on affaiblit de façon importante la résistance mécanique des éléments, ce qui va à l'encontre des contraintes en vigueur dans l'industrie automobile, notamment relativement aux collisions (« crashs »). En outre, l'empilement est alors susceptible de se déformer, notamment avec déplacement des couches les unes par rapport aux autres. En particulier, une telle déformation peut être induite par l'évolution du volume des matériaux actifs servant d'anodes ou de cathodes en fonction de son taux d'insertion en ion lithium. Il résulte de ces déplacements des variations des résistances de contact entre les couches. Ces variations peuvent produire des échauffements supplémentaires et conduire à des vieillissements prématurés, à une limitation des énergies disponibles ainsi qu'à des risques de déclenchement d'emballement thermique. Une des solutions de l'art antérieur pour répondre au problème de la transport de la température de ce type de cellules de batterie est un système de refroidissement indirect via une plaque froide sur laquelle les cellules sont posées. Le refroidissement est effectué par convection avec un fluide circulant en-dessous de la plaque. Or les cellules en sachet souple ont généralement une mauvaise conduction thermique dans le sens de la hauteur et de l'épaisseur. En effet, selon le sens du bobineau d'électrodes dans la cellule, la chaleur doit passer à travers une multitude de couches. De ce fait, si l'échange thermique n'est fait que par une face cela engendre un important gradient thermique au sein de la cellule.

Par conséquent, l'inconvénient de ce système est qu'il entraîne la création d'un gradient thermique interne à la cellule, plus particulièrement entre le haut et le bas de ladite cellule.

Exposé de l'invention L'invention a pour but de résoudre tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur. À cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un dispositif modulaire de transport de la température pour batterie de véhicule automobile, ladite batterie étant du type comprenant une pluralité d'éléments générateurs d'énergie électrique formés d'au moins une cellule électrochimique qui est conditionnée dans une enveloppe étanche souple, ledit dispositif comprenant : - au moins une cellule en sachet souple, ladite cellule comprenant au moins une borne de contact électrique, et - un cadre conducteur de puissance comprenant au moins deux éléments, entre lesquels s'insère la cellule en sachet souple, et chaque borne de contact, ledit dispositif comprenant un moyen de conduction de puissance électrique et au moins un moyen de transport de la température desdites cellules en sachet souple contenu dans au moins un espace ménagé dans et/ou par les éléments du dispositif, les surfaces pleines du cadre en contact avec les parties actives de la cellule étant thermo-conductrices, lesdits éléments du cadre étant en contact avec une plaque thermo-conductrice.

En d'autres termes, le dispositif selon l'invention est un cadre multifonctions composé d'au moins deux éléments, également nommés « éléments mâle » et « éléments femelle », qui intègrent directement, grâce à un moyen de conduction, la liaison de puissance électrique entre les cellules. Ces deux éléments permettent, après leur assemblage, de maintenir les cellules entre elles. Ils comportent en outre, des espaces prévus pour contenir un moyen de transport de la température des cellules. Ainsi les échanges ont lieu directement avec la plaque thermo-conductrice, autour des cellules ce qui permet un échange thermique réparti. Ce moyen est apte à refroidir de manière homogène les cellules en sachet souple qui s'échauffent en fonctionnement. Dans la suite de la description on utilise indifféremment les termes « dispositif » ou « module » pour se référer au dispositif selon l'invention. On se réfère également au moyen de transport de la température de manière indifférente par « moyen de transport de la température » et « moyen de transport de la chaleur ». Les avantages du dispositif selon l'invention sont : - le maintien mécanique d'une cellule en sachet souple, - la dissipation thermique de la chaleur générée en fonctionnement, et - l'homogénéisation de la température de la cellule. De plus, le dispositif selon l'invention permet avantageusement un montage facilité et rapide. Ce dispositif permet également de sécuriser 15 l'utilisation des cellules en sachet souple. L'invention peut être mise en oeuvre selon les modes de réalisations avantageux exposés ci-après lesquels peuvent être considérés individuellement ou selon toute combinaison opérante. En variante, la plaque thermo-conductrice est située à l'arrière du 20 cadre du dispositif. Une autre variante consiste à intercaler en « sandwich » une plaque thermo-conductrice entre deux dispositifs. Selon des caractéristiques particulières, les moyens de conduction du courant sont des barres omnibus. 25 En d'autres termes, les barres omnibus sont intégrées de façon à faire le contact électrique avec les bornes de la cellule souple après l'assemblage. Les barres omnibus sont isolées sur leurs faces supérieure et inferieure et accessibles sur les faces intérieures aux bornes électriques de la cellule afin d'assurer la liaison électrique de puissance. L'intégration des barres omnibus 30 directement dans le cadre, permet un gain de temps pour le montage final. Selon des caractéristiques particulières, les espaces contenant un moyen de transport de la température de la cellule sont ménagés de manière à former des canalisations et/ou des cavités dans les dispositifs assemblés pour former un élément de batterie. En d'autres termes, il est possible, par exemple, pour un même assemblage de cellule et de cadres d'avoir un système de refroidissement comprenant la circulation d'un moyen de transport de la chaleur et par ailleurs des cavités comprenant la circulation d'un moyen de transport de la chaleur permettant d'absorber les pics de dégagement de chaleur. Selon des caractéristiques particulières, les espaces sont ménagés régulièrement sur les bords de chacun des éléments du cadre, selon un axe x parallèle à l'axe d'assemblage du cadre de manière à former des canalisations contenant le moyen de transport de la température lorsque plusieurs dispositifs sont montés ensemble. Selon des caractéristiques particulières, les espaces sont ménagés dans chacun des éléments du cadre, dans le plan du cadre selon un axe y perpendiculaire à l'axe x d'assemblage du cadre de manière à former des canalisations contenant le moyen de transport de la température lorsque plusieurs dispositifs sont montés ensemble. Cette architecture des canalisations permet avantageusement de maximiser les surfaces d'échange entre le moyen de transport de la chaleur circulant dans la canalisation et une plaque thermo-conductrice assemblée entre deux modules. Selon des caractéristiques particulières, les espaces sont ménagés dans chacun des éléments du cadre de manière à former une cavité contenant un moyen de transport de la température fonctionnant comme un tampon.

Selon des caractéristiques particulières de ce mode de réalisation, la cavité contient un liquide diphasique apte à s'évaporer pour absorber la chaleur. Selon des caractéristiques particulières de ce mode de réalisation, la cavité contient un solide apte à se liquéfier pour absorber de la chaleur.

Selon des caractéristiques particulières, les cellules de chaque cadre sont posées sur la plaque thermo-conductrice qui se prolonge, ladite plaque thermo-conductrice présentant un prolongement se recourbant en dessous du cadre de manière à constituer une surface plane d'échange thermique avec une surface d'une plaque froide, un dit moyen de transport de la température étant situé sous la surface de la plaque froide qui n'est pas en contact avec les prolongements de la plaque thermo-conductrice. En variante, le moyen de transport de la température peut être contenu entre la surface de la plaque froide qui n'est pas en contact avec le prolongement de la plaque thermo-conductrice et une deuxième plaque froide. En d'autres termes, les deux plaques froides forment, dans cette variante de réalisation, une canalisation contenant le moyen de transport de la température.

Selon des caractéristiques particulières, les cellules de chaque cadre sont posées sur un support mécanique, la plaque thermo-conductrice se prolongeant, ledit support mécanique et les prolongements de deux plaques thermo-conductrices formant un espace contenant un moyen de transport de la température.

Selon des caractéristiques particulières, le moyen de transport de la température est un fluide caloporteur. Selon des caractéristiques particulières, le fluide caloporteur peut être au moins l'un parmi l'air, l'eau glycolée, et un fluide diphasique. On note qu'une eau glycolée désigne une eau courante à laquelle on ajoute du glycol, par exemple 15 à 20%. Selon des caractéristiques particulières, le fluide caloporteur est un fluide de climatisation. Un deuxième aspect de l'invention vise un procédé de montage d'un dispositif objet de l'invention comprenant : - une étape d'insertion de la cellule en sachet souple entre les éléments du cadre, - une étape d'assemblage des éléments du cadre avec la cellule en sachet souple, et - une étape de montage d'au moins deux dispositifs en série et/ou en parallèle afin de constituer un élément générateur d'énergie électrique d'une batterie.

Selon des caractéristiques particulières, au cours de l'étape de montage, le ou les moyens de transport de la température sont introduits dans les espaces ménagés à cet effet dans et/ou par les éléments du cadre. Selon des caractéristiques particulières, au cours de l'étape d'assemblage, les éléments du dispositif sont vissés. L'assemblage de ces modules est aisé du fait qu'il ne nécessite pas d'outillage spécifique. Un simple vissage des deux parties du cadre dans les endroits prévus à cet effet est suffisant. Selon des caractéristiques particulières, au cours de l'étape d'assemblage, les éléments du dispositif sont soudés au laser. L'assemblage des éléments par soudure au laser permet avantageusement d'assurer un meilleur contact électrique. Selon des caractéristiques particulières, au cours de l'étape d'assemblage, des plaques thermo-conductrices sont assemblées à l'arrière de chaque dispositif. En variante, au cours de l'étape d'assemblage, une plaque thermoconductrice est assemblée entre chaque dispositif. Un autre aspect de l'invention vise une batterie de véhicule automobile caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif objet de la présente invention. Les avantages, buts et caractéristiques particulières de ce procédé de montage et de cette batterie de véhicule étant similaires à ceux du dispositif objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici.

Présentation des ficiures D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels : - La Figure 1 représente, schématiquement, un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention, - La Figure 2 représente, sous forme d'un logigramme, des étapes d'un mode de réalisation particulier du procédé de montage d'un dispositif objet de l'invention, La Figure 3 est un schéma représentant un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention dans lequel les espaces contenant le moyen de transport de la chaleur forment des canalisations parallèles à l'axe d'assemblage des modules, - La Figure 4 est un schéma représentant un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention dans lequel les espaces contenant le moyen de transport de la chaleur forment des canalisations dans le plan du cadre, - La Figure 5 est un schéma représentant un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention dans lequel les espaces contenant le moyen de transport forment des cavités, - La Figure 6 est un schéma représentant un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention avec un moyen additionnel de refroidissement des cellules par une plaque froide, et - La Figure 7 est un schéma représentant un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention avec un moyen additionnel de refroidissement des cellules constitué par un fluide caloporteur contenu dans un espace défini sous les cadres des modules.

Description détaillée de l'invention On note que les figures ne sont pas à l'échelle. En relation avec les figures, on décrit ci-dessous un mode de 25 réalisation d'un dispositif modulaire de cadre conducteur de puissance pour batterie de véhicule automobile. On note que dans la suite de la description on utilise indifféremment les termes « dispositif » et « module ». La batterie est plus particulièrement destinée à alimenter un moteur 30 électrique de traction d'un véhicule automobile, qu'il s'agisse d'un véhicule électrique ou de type hybride électrique - thermique. Une batterie électrique comprend une pluralité d'éléments générateurs d'énergie électrique formés d'au moins une cellule 100 électrochimique qui est 10 15 20 conditionnée dans une enveloppe 126 étanche souple. Les cellules 100 électrochimiques peuvent être, par exemple, de type Lithium - ion ou Lithium - polymère. Une cellule 100 électrochimique présente une géométrie prismatique et comprend un empilement plan de couches électro-actives agissant successivement comme cathodes et anodes, lesdites couches étant mises en contact par l'intermédiaire d'un électrolyte. Par ailleurs, deux bornes 120, 122 s'étendent au-delà de deux côtés opposés de l'enveloppe 126 pour permettre la connexion électrique de ladite cellule 100. L'enveloppe 126 comprend deux feuilles dont les bords supérieurs, latéraux et inférieurs sont thermo-soudés l'un sur l'autre. En particulier, les feuilles sont formées par un film multicouche qui est disposé autour de l'empilement de couches électro-actives, lesdites feuilles venant envelopper ledit empilement, notamment en réalisant le vide à l'intérieur de l'enveloppe préalablement au thermo-soudage. Par ailleurs, le film est optimisé pour résister aux agressions d'électrolytes et de solvants, le thermosoudage étant agencé pour résister aux agressions de l'air et de l'humidité afin d'assurer la longévité de la cellule 100 électrochimique. En effet, les chimies des cellules Lithium - ion ou Lithium - polymère sont sensibles à l'eau et l'air qui conduisent à des oxydations prématurées et se traduisant par une augmentation des résistances internes et de la pression à l'intérieur de l'enveloppe. Les cellules 100 souples en sachet présentent une faiblesse structurelle due aux propriétés recherchées. Notamment, ces cellules 100 peuvent subir une expansion en cas d'échauffement. De ce fait, les cellules en sachet souple doivent être maintenues et protégées afin de pouvoir être utilisées en sécurité. Le dispositif 111 permet d'assurer le conditionnement mécanique et thermique des cellules 100 en sachet souple. En référence à la figure 1, le dispositif 111 comprend un cadre, ledit cadre étant composé de deux éléments 101 et 102, respectivement mâle et femelle. Chacun de ces deux éléments 101, 102 comportent une ouverture 105 centrale symétrique. Les deux éléments 101, 102 permettent, après l'assemblage, de renforcer, de maintenir et de protéger la faible structure mécanique d'une cellule 100 souple en sachet. En effet, le cadre du dispositif 111 forme un corps structurel. Par structurel, on entend que le cadre 101, 102 assure la tenue mécanique des éléments générateurs, notamment relativement aux contraintes de tests de collision en vigueur dans l'industrie automobile mais également relativement aux autres formes de sollicitations mécaniques que la batterie a à subir dans une automobile. Une plaque thermo-conductrice, non représentée sur cette figure, est 10 placée à l'arrière du cadre, de sorte que chaque cellule est en contact avec une plaque thermo-conductrice. En variante, une plaque thermo-conductrice est placée en sandwich entre deux modules successifs. Les deux éléments 101, 102 intègrent directement la liaison de 15 puissance électrique entre les cellules 100. La sécurité est assurée grâce à la séparation des bornes 120, 122 de puissance sur des côtés opposés de la cellule 100. Des blocs des barres omnibus 130 sont intégrés dans le cadre 101, 102. Ces blocs de barres omnibus 130 sont isolés sur les faces supérieure 144 et inferieure 142 et 20 accessibles sur les faces 140 intérieures afin d'assurer la liaison électrique de puissance. Grâce au dispositif 111 multifonctions, on diminue le temps de montage. De plus, le montage est facilité aux endroits délicats où la puissance est disponible et les risques électriques sont grands. 25 En outre, pour assurer le conditionnement thermique, des espaces 160 sont ménagés dans chacun des éléments 101, 102 du cadre. Ces espaces 160 sont aptes à contenir un moyen de transport de la température. Le moyen de transport de la température peut être par exemple un solide tel que la paraffine, un fluide caloporteur, l'air ou de l'eau glycolée. 30 Par la suite, à titre d'exemple, nous allons détailler des modes de réalisation dans lesquels le moyen de transport de la chaleur est un fluide caloporteur. Ce fluide caloporteur peut être un fluide diphasique, ou un fluide frigorigène de climatisation par exemple.

La figure 2 illustre par un logigramme les étapes du procédé de montage d'un dispositif 111. Dans une première étape 210, la cellule 100 en sachet souple est insérée entre les éléments 101, 102 mâle et femelle du cadre. Plus précisément, la cellule 100 s'insère au niveau de l'ouverture 105 centrale de chacun des deux éléments 101, 102. Ensuite dans une étape 220, les éléments 101, 102 du cadre sont assemblés avec la cellule 100 en sachet souple de manière à former un module 111.

L'assemblage de ce module 111 ne nécessite pas d'outillage spécifique. Les deux 101, 102 parties du cadre peuvent être assemblées par vissage dans les endroits prévus à cet effet. Dans une variante de réalisation, les deux 101, 102 parties du cadre sont assemblées par soudure au laser. La soudure au laser permet d'assurer un meilleur contact électrique. Dans une troisième étape 230, le module 111 formé est monté avec d'autres modules 111 afin de constituer un élément générateur d'énergie électrique d'une batterie. Des plaques thermorégulatrices, non représentées sur cette figure, 20 sont également assemblées entre deux modules. En variante dans cette étape 230, le ou les moyens de transport de la température sont introduits dans les espaces 160 ménagés à cet effet dans et/ou par les éléments 102,101 du cadre. En effet, les cellules 100 maintenues par leurs cadres respectifs 25 doivent être assemblées pour former un système complet. Le dispositif 111 a une architecture qui permet un montage modulable. C'est-à-dire qu'il permet, en utilisant les même éléments d'assembler sans difficulté les cellules 100 en série et/ou en parallèle. Ceci peut être fait simplement, en utilisant les mêmes éléments, notamment le même cadre 101, 30 102, que l'on retourne en fonction du type de montage souhaité. Dans un mode de réalisation particulier, illustré par la figure 3, le dispositif 111 comprend des espaces 330 ménagés dans chacun des éléments du cadre. Ces espaces 330 sont, dans cet exemple des trous circulaires répartis de manière régulière sur les bords des éléments 101, 102 du cadre. Lors de l'étape 230 d'assemblage de plusieurs modules 344, 342, 340 ensemble pour former un élément de la batterie, les espaces crées par ces trous sont joints de manière à former des canalisations 330 selon un axe x parallèle à l'axe d'assemblage des modules. Ainsi le fluide caloporteur circule dans ces canalisations 330 en passant au plus près des cellules 100. De ce fait, le différentiel de température entre le fluide et la source chaude, c'est-à-dire la cellule 100 en sachet souple, est maximal. Cela permet d'améliorer l'efficacité de l'échange calorimétrique et un refroidissement optimal des cellules 100. Un autre mode de réalisation est représenté par la figure 4. Cette figure schématise une vue en coupe des éléments 401, 402 de cadre du dispositif 411 comprenant une plaque 410 thermo-conductrice placée entre les éléments 401, 402 du cadre. Dans ces éléments 401, 402 du cadre des espaces sont ménagés de manière à former une canalisation 420 dans le plan du cadre, c'est-à-dire selon un axe y perpendiculaire à l'axe x d'assemblage 401, 402 des éléments du cadre.

Ces canalisations 420 sont en communication via des ouvertures 424 dans les éléments 401, 402 du cadre avec les canalisations des cadres des modules avoisinants. La figure 5 montre schématiquement un autre mode de réalisation, dans lequel les espaces 520 ménagés dans les deux éléments 501, 502 du cadre du dispositif 511 forment une cavité 520 fermée. Cette cavité 520 contient le liquide caloporteur qui est en contact direct avec la plaque 510 thermorégulatrice insérée entre les éléments 501, 502 de cadre des modules. Ce mode de réalisation n'est pas incompatible avec d'autres systèmes de refroidissement, c'est-à-dire qu'il serait possible sur un même empilement de cellule et de cadres d'avoir un système de refroidissement avec circulation de fluide et par ailleurs des cavités permettant d'absorber les pics de dégagement de chaleur.

On note que les différents modes de réalisation détaillés ci-dessus peuvent être réalisés seuls ou en combinaison. Il est ainsi possible de cumuler des moyens de transport de la température différents, en utilisant par exemple différents fluides caloporteurs.

En outre, il est possible d'utiliser des moyens additionnels de refroidissement des cellules afin d'augmenter la surface d'échange et donc d'améliorer le refroidissement de la batterie tout en conservant le concept de cadre. La figure 6 montre schématiquement une variante de réalisation comprenant un moyen additionnel de refroidissement. Le schéma représente trois modules 640, 642, 644 assemblés, en contact avec des plaques 610 thermo-conductrices montées en sandwich entre deux modules 640, 642, 644 successifs. Dans cette variante de réalisation, la plaque 610 thermo-conductrice se prolonge au-delà des éléments 601, 602 du cadre, et se recourbe en-dessous du cadre. Ce prolongement 611 permet d'échanger avec une plaque 620 froide sur laquelle sont posées les cellules 100. La plaque 620 froide échange elle-même avec un fluide 660 caloporteur situé en dessous de la plaque 620. Ledit fluide 660 caloporteur peut être identique ou différent de celui utilisé dans les canaux traversant le cadre. Dans une variante de réalisation, un peut utiliser une deuxième plaque 620 froide, qui avec la première plaque 620 froide sur laquelle sont posés les prolongements 611 des plaques thermo-conductrices, forme une canalisation. Le fluide 660 peut circuler dans cette canalisation.

La figure 7 montre schématiquement une autre variante de réalisation comprenant un moyen additionnel de refroidissement. Le schéma représente trois modules 740, 742, 744 assemblés, en contact avec des plaques 710 thermo-conductrices montées en sandwich entre deux modules 740, 742, 744 successifs.

Dans cette variante de réalisation, la plaque 710 thermo-conductrice se prolonge au-delà des éléments 601, 602 du cadre, en-dessous du cadre de manière à former une ailette 711. De plus chaque module est posé sur un support 780 mécanique. Les ailettes 711 de deux modules 740, 742, 744 forment avec les supports 780 mécaniques d'un module 740, 742, 744 un espace 760 qui contient un fluide caloporteur. Ledit fluide 760 caloporteur peut être identique ou différent de celui utilisé dans les canaux traversant le cadre.

Claims

REVENDICATIONS1 - Dispositif (111, 340, 342, 344, 411, 511, 640, 642, 644, 740, 742, 744) modulaire de transport de la température pour batterie de véhicule automobile, ladite batterie étant du type comprenant une pluralité d'éléments générateurs d'énergie électrique formés d'au moins une cellule (100) électrochimique qui est conditionnée dans une enveloppe (126) étanche souple, ledit dispositif (111, 340, 342, 344, 411, 511, 640, 642, 644, 740, 742, 744) comprenant : - au moins une cellule (100) en sachet souple, ladite cellule (100) comprenant au moins une borne (120, 122) de contact électrique, et - un cadre conducteur de puissance comprenant au moins deux éléments (101, 102, 401, 402, 501, 502, 601, 602), entre lesquels s'insère la cellule (100) en sachet souple, et chaque borne (120, 122) de contact, ledit dispositif (111, 340, 342, 344, 411, 511, 640, 642, 644, 740, 742, 744) comprenant un moyen (130) de conduction de puissance électrique et au moins un moyen de transport de la température desdites cellules en sachet souple contenu dans au moins un espace (160, 330, 420, 520, 660, 760) ménagé dans et/ou par les éléments (101, 102, 401, 402, 501, 502, 601, 602, 611, 711) du dispositif, les surfaces pleines du cadre en contact avec les parties actives de la cellule (100) étant thermo-conductrices, lesdits éléments (101, 102, 401, 402, 501, 502, 601, 602) du cadre étant en contact avec une plaque (410, 510, 610, 710) thermo-conductrice.
2 - Dispositif (111, 340, 342, 344, 411, 511, 640, 642, 644, 740, 742, 744) 25 selon la revendication 1, dans lequel les moyens (130) de conduction du courant sont des barres omnibus.
3 - Dispositif (111, 340, 342, 344, 411, 511, 640, 642, 644, 740, 742, 744) selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel les espaces contenant un 30 moyen de transport de la température de la cellule (100) sont ménagés de manière à former des canalisations et/ou des cavités dans les dispositifs(111, 340, 342, 344, 411, 511, 640, 642, 644, 740, 742, 744) assemblés pour former un élément de batterie.
4 - Dispositif (111, 340, 342, 344, 411, 511, 640, 642, 644, 740, 742, 744) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les espaces (160, 330) sont ménagés régulièrement sur les bords de chacun des éléments (101, 102) du cadre, selon un axe (x) parallèle à l'axe d'assemblage du cadre de manière à former des canalisations contenant le moyen de transport de la température lorsque plusieurs dispositifs (111, 340, 342, 344) sont montés ensemble.
5 - Dispositif (111, 340, 342, 344, 411, 511, 640, 642, 644, 740, 742, 744) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les espaces (420) sont ménagés dans chacun des éléments (401, 402) du cadre, dans le plan du cadre selon un axe (y) perpendiculaire à un axe (x) d'assemblage du cadre de manière à former des canalisations contenant le moyen de transport de la température lorsque plusieurs dispositifs (111, 340, 342, 344, 411, 511, 640, 642, 644, 740, 742, 744) sont montés ensemble.
6 - Dispositif (111, 340, 342, 344, 411, 511, 640, 642, 644, 740, 742, 744) selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel les espaces (520) sont ménagés dans chacun des éléments (501, 502) du cadre de manière à former une cavité (520) contenant un moyen de transport de la température fonctionnant comme un tampon.
7 - Dispositif (111, 340, 342, 344, 411, 511, 640, 642, 644, 740, 742, 744) selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les cellules (100) de chaque cadre sont posées sur la plaque (610) thermo-conductrice qui se prolonge, ladite plaque thermo-conductrice (610) présentant un prolongement (611) se recourbant en dessous du cadre de manière à constituer une surface plane d'échange thermique avec une surface d'une plaque (620) froide, un dit moyen de transport de la température étant situésous la surface de la plaque (620) froide qui n'est pas en contact avec le prolongement (611) de la plaque (610) thermo-conductrice.
8 - Dispositif (111, 340, 342, 344, 411, 511, 640, 642, 644, 740, 742, 744) selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel les cellules (100) de chaque cadre sont posées sur un support (780) mécanique, la plaque (710) thermo-conductrice se prolongeant, ledit support (780) mécanique et les prolongements (711) de deux plaques (710) thermo-conductrices formant un espace (760) contenant un moyen de transport de la température.
9 - Procédé de montage d'un dispositif (111, 340, 342, 344, 411, 511, 640, 642, 644, 740, 742, 744) selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape (210) d'insertion de la cellule (100) en sachet souple entre les éléments (101, 102, 401, 402, 501, 502, 601, 602) du cadre, - une étape (220) d'assemblage des éléments (101, 102, 401, 402, 501, 502, 601, 602) du cadre avec la cellule (100) en sachet souple, et - une étape (230) de montage en série et/ou en parallèle d'au moins deux dispositifs (111, 340, 342, 344, 411, 511, 640, 642, 644, 740, 742, 744) afin de constituer un élément générateur d'énergie électrique d'une batterie.
10 - Batterie de véhicule automobile, qui comprend un dispositif (111, 340, 342, 344, 411, 511, 640, 642, 644, 740, 742, 744) selon l'une des revendications 1 à 8.