WO2023237385A1 - Bac pour recevoir un composant susceptible de dégager de la chaleur - Google Patents

Bac pour recevoir un composant susceptible de dégager de la chaleur Download PDF

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    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane

Definitions

  • the present invention relates to a tray, arranged to receive a component capable of releasing heat during its operation.
  • the invention also relates to a method of manufacturing such a tray.
  • the invention relates in particular to a cooling tank for at least one electrochemical storage module, in particular for the automotive sector.
  • Electrochemical storage modules namely battery modules intended for electric or hybrid vehicles, must as much as possible be maintained at the desired temperature for optimal operation.
  • temperature regulation devices are used, either to cool or to heat said modules to maintain them at a desired temperature.
  • the temperature regulation devices include a tray arranged to receive the battery modules.
  • the invention aims to simplify the design and manufacture of the compartment to thus reduce the manufacturing cost.
  • the invention thus proposes a tank arranged to receive a component capable of releasing heat during its operation, in particular this component being an electrochemical energy storage module, the tank comprising:
  • the tray comprises a cover arranged to be fixed on the side wall.
  • the profile comprises at least one cavity forming a heat transfer fluid circulation channel.
  • the side wall is formed by the profile which comprises the cavity forming the heat transfer fluid circulation channel.
  • the bottom wall is formed by the profile which comprises the cavity forming the heat transfer fluid circulation channel.
  • the bottom wall comprises an internal face on which the component can be placed.
  • the internal face is flat.
  • the contact surface between the component and the bottom wall is maximum so that the heat exchange between the bottom wall and the component is optimized.
  • the bottom wall comprises at least two plates forming between them one or more heat transfer fluid circulation channels.
  • the bottom wall comprises an internal plate comprising an internal face on which the component can be placed and an external plate forming with the internal plate one or more fluid circulation channels heat carrier.
  • the external plate comprises a plurality of recessed zones forming a plurality of channels, for example two channels (x) for circulating heat transfer fluid parallel to each other.
  • the external plate comprises planar junction zones, in particular between the recessed zones, these plane junction zones being arranged to be placed against an external face of the internal plate to form the heat transfer fluid circulation channel(s).
  • the heat transfer fluid circulation channels in cross section, have a straight edge on the recessed zone, a straight edge which is opposite the external face of the internal plate.
  • each channel is formed by the external face of the internal plate and the external plate which each define a transverse perimeter portion of the channel.
  • the tank comprises a weld bead between the side wall and the bottom wall.
  • the weld bead extends over the entire perimeter formed by the internal face or the external face of the side wall.
  • the tank comprises a plurality of weld beads, spaced from each other, between the side wall and the bottom wall.
  • the weld bead is on the internal face of the side wall and on the internal face of the bottom wall.
  • the weld bead is on the external face of the side wall and on the internal face of the bottom wall.
  • the tray comprises a seal which runs along a junction line between the side wall and the bottom wall.
  • the seal is a strip of waterproof material deposited along the junction line between the internal face of the side wall and the internal face of the bottom wall .
  • the seal is a strip of waterproof material deposited along the junction line between the external face of the side wall and the internal face of the bottom wall .
  • the strip of waterproof material is based on mastic.
  • the bottom wall projects outwards beyond an area delimited by the external face of at least one side wall, in particular all the side walls .
  • the bottom wall projecting outwards can serve as a basis for the weld between the external face of the side wall and the internal face of the bottom wall.
  • the thickness of the plates of the bottom wall is less than 20 mm, preferably less than 10 mm.
  • the heat transfer fluid is a refrigerant fluid, in particular a fluid chosen from the refrigerant fluids R134a, R1234yf or R744.
  • the heat transfer fluid is itself cooled by an evaporation exchanger (called a “chiller” in English) connected to an air conditioning loop of the vehicle.
  • a evaporation exchanger called a “chiller” in English
  • a plurality of side walls are assembled along a periphery of the bottom wall.
  • the tank comprises at least four side walls, in particular arranged to form a rectangular perimeter.
  • the tray comprises a plurality of side walls coming from the same profile.
  • This profile is, in particular, made of metal.
  • the cavity forming the heat transfer fluid circulation channel extends from one edge to another opposite edge of the side wall or the bottom wall.
  • the cavity extends over the entire longitudinal dimension of the side wall or the bottom wall. [45] According to one aspect of the invention, each cavity is open at both ends of the side wall or the bottom wall.
  • the side wall or the bottom wall comprises at least one fluid inlet or outlet orifice to allow the connection of external fluid supply or collection pipes , directly on the side wall or on the back wall.
  • the at least one cavity of the side walls or the bottom wall is provided with at least one heat transfer fluid inlet and outlet orifice to allow the connection external fluid supply or collection tubing, directly on the side wall or on the back wall.
  • each cavity of the side walls or of the bottom wall is provided with at least one heat transfer fluid inlet and outlet orifice to allow the connection of external tubing of fluid supply or collection, directly on the side wall or on the bottom wall.
  • the tray comprises a connecting member arranged to connect two adjacent side walls.
  • the connecting member is arranged to connect two adjacent side walls with a right angle arrangement between the two side walls.
  • the connecting member forms a corner between two side walls.
  • the cavities are sealed in a sealed manner at each end by the connecting member.
  • the connecting member is provided with at least one hollow region connecting to the cavity to form an extension of the heat transfer fluid circulation channel.
  • the channel comprises one end formed on one of the connecting members, and the other end of the channel is formed on the other connecting member.
  • the extension of the channel(s) is each provided with a fluid inlet or outlet orifice to allow the circulation of fluid for this channel.
  • each fluid orifice is arranged to allow the connection of external fluid supply or collection tubing.
  • the connecting member, the bottom wall and/or the side wall are based on a metal.
  • the metal is chosen from aluminum, an aluminum alloy, or steel, preferably an aluminum alloy containing magnesium.
  • the welding method is MIG (“metal inert gas welding”) - MAG (“metal active gas”) welding.
  • the welding method is laser welding.
  • the invention also relates to a compartment comprising at least one component, in particular at least one electrochemical energy storage module, and a tank according to the invention, arranged to exchange thermally with this component placed on an internal face of the bottom wall of the tank.
  • the component is an electrochemical energy storage module which is chosen from battery modules of the Li-ion, Li-air, Lithium polymer, Lithium sulfur, Lithium type metal, Na-ion, Na-air, K-ion, Mg-ion, or Zn-air.
  • the component is a fuel cell.
  • a fuel cell in particular of the PEMFC type (proton exchange membrane fuel cell), to be housed in the compartment instead of battery modules.
  • the component has a cylindrical, prismatic, rectangular, square, or hexagonal shape.
  • the shape of the compartment and that of the component are chosen so that a maximum of components can be stored in the compartment at a given volume.
  • the component may be an electrochemical energy storage module, in particular a battery module, comprising one or more battery cells, in particular housed in a housing.
  • the tray can accommodate one or more modules.
  • the modules can be arranged in the tray in one row or several parallel rows.
  • Each row includes, for example, six modules.
  • the tray includes, for example, two rows of six modules each, so that a total of twelve modules are housed in this tray.
  • Each module can be fixed in the tray using fixing elements such as screws.
  • Each module has, for example, a rectangular outline. Alternatively, this perimeter can be oval or circular.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a tray according to the invention, comprising the following steps:
  • cutting the profiled strip to the predetermined length has the advantage of simplifying the manufacture of the tray and adjusting its dimension more flexibly.
  • the cost of manufacturing the tray is reduced due to the simplification of the process.
  • the method comprises the following step:
  • the method comprises the following step:
  • the method comprises a step of forming on the external plate, a plurality of recessed zones forming a plurality of channels, for example two parallel heat transfer fluid circulation channels between them.
  • the method comprises a step of forming planar junction zones between the recessed zones.
  • the method comprises a step of assembling the external plate on the internal plate, this assembly step being carried out by bonding, lamination, welding or brazing.
  • the method comprises the following step:
  • the method comprises the following step:
  • the method comprises the following step:
  • the method comprises the following step:
  • the method comprises the following step:
  • the method comprises the following step:
  • the welding step is carried out by MIG (“metal inert gas welding”) - MAG (“metal active gas”) welding.
  • the welding step is carried out by laser welding.
  • FIG. 1 illustrates schematically and partially a perspective view of a compartment according to the invention comprising a cover and a tray;
  • FIG. 1 schematically illustrates a sectional view of the tank of [ Figure 1] according to an alternative embodiment
  • FIG. 5 illustrates, schematically and partially, a sectional view of one of the side walls linked together by connecting members along the axis A-A of [ Figure 4] in accordance with an alternative embodiment ;
  • FIG. 6 illustrates, schematically and partially, a sectional view of one of the side walls linked together by connecting members along the axis A-A of [ Figure 4] in accordance with another variant of realization.
  • Figure 1 shows a perspective view of a compartment 2 comprising components 4 and a tank 6, arranged to exchange thermally with these components 4 placed on a flat internal face 8 of a bottom wall 10 from tray 6.
  • the tray 6 further comprises a cover 12 arranged to be fixed on a side wall 14 of the tray 6.
  • Each component 4 is an electrochemical energy storage module.
  • the electrochemical energy storage module is chosen from battery modules of the Li-ion, Li-air, Lithium polymer, Lithium sulfur, Lithium metal, Na-ion, Na-air, K-ion, Mg type. -ion, or Zn-air.
  • tray 6 receives two rows of six modules each, so that a total of twelve modules are housed in this tray 6.
  • Each module can be fixed in tray 6 by means of elements fixing such as screws (not shown).
  • Each module has a rectangular outline.
  • component 4 is a fuel cell (not shown).
  • a fuel cell in particular of the PEMFC type (proton exchange membrane fuel cell), is housed in tank 6 instead of battery modules.
  • the tank 6 further comprises the four side walls 14 welded or brazed to the bottom wall 10.
  • the four side walls 14 are assembled along a rectangular perimeter of the bottom wall 10.
  • the side walls 14 are formed by a profile 16.
  • connection by welding or brazing provides satisfactory sealing with respect to the heat transfer fluid.
  • the risk of contact between component 4 and the heat transfer fluid is reduced. From then on, the safety of tray 6 is optimized.
  • the side walls 14 formed by the profile 16 comprise three cavities 18 each forming a circulation channel 20 of heat transfer fluid.
  • the bottom wall 10 comprises an internal plate 22 comprising an internal face 8 on which the component 4 can be placed and an external plate 26 forming with the internal plate 22 a plurality of channels 20 for circulating heat transfer fluid.
  • the external plate 26 comprises a plurality of recessed zones 28 forming a plurality of channels 20, for example eight heat transfer fluid circulation channels 20 parallel to each other.
  • the external plate 26 further comprises planar junction zones 30 between the recessed zones 28. These planar junction zones 30 are arranged to bear against an external face 32 of the internal plate 22 to form these channels 20 circulation of heat transfer fluid.
  • the heat transfer fluid circulation channels 20, in cross section, have a straight edge 34 on the recessed zone 28, straight edge 34 which is opposite the external face 32 of the internal plate 22.
  • Each channel 20 is formed by the external face 32 of the internal plate 22 and the external plate 26 which each define a transverse perimeter portion of the channel 20.
  • the tank 6 comprises a weld bead 36 between the side wall 14 and the bottom wall 10.
  • the weld bead 36 extends over the entire perimeter formed by the internal face 38 or the external face 40 of the side wall 14.
  • the weld bead 36 is on the internal face 38 of the side wall 14 and on the internal face 8 of the internal plate 22.
  • the bead 36 is thus inside the tank 6 .
  • the bottom wall 10 projecting outwards can serve as a basis for the weld between the external face 40 of the side wall 14 and the internal face 8 of the bottom wall 10.
  • the weld bead 36 is on the external face 40 of the side wall 14 and on the internal face 8 of the internal plate 22.
  • the bead 36 is thus outside the tank 6 .
  • the tank 6 further comprises a seal 42 which runs along a junction line between the side wall 14 and the bottom wall 10.
  • the seal 42 is a strip of waterproof material deposited along the junction line between the internal face 38 of the side wall 14 and the internal face 8 of the bottom wall 10.
  • the seal strip Waterproof material is based on putty.
  • the heat transfer fluid is a refrigerant fluid, in particular a fluid chosen from the refrigerant fluids R134a, R1234yf or R744.
  • the heat transfer fluid is itself cooled by an evaporation exchanger (called a “chiller” in English, not shown) connected to an air conditioning loop of the vehicle, not shown.
  • a evaporation exchanger called a “chiller” in English, not shown
  • Tray 6 includes side walls 14 coming from the same profile 16.
  • the cavity 18 forming the heat transfer fluid circulation channel 20 extends from one edge to another opposite edge of the side wall 14 or the bottom wall 10.
  • the cavity 18 extends over the entire longitudinal dimension of the side wall 14.
  • Each cavity 18 is open at both ends of the side wall 14.
  • the tray 6 comprises a connecting member 44 arranged to connect two adjacent side walls 14.
  • the connecting member 44 forms a corner between two side walls 14.
  • the connecting member 44 is arranged to connect two adjacent side walls 14 with a right-angle arrangement between the two side walls 14.
  • Figures 5 and 6 illustrate two alternative embodiments, each comprising a connecting member 44.
  • the side wall 14 comprises an inlet orifice 46 and a fluid outlet 48 to allow the connection of external supply tubes (not shown) or fluid collection, directly on the side wall 14.
  • Each cavity 18 of the side walls 14 is provided with an inlet orifice 46 and an outlet 48 of heat transfer fluid to allow the connection of external fluid supply or collection pipes, directly on the side wall 14.
  • each connecting member 44 is provided with three hollow regions 50 connecting to the cavity 18 to each form an extension of the heat transfer fluid circulation channel 20.
  • the channel 20 comprises one end formed on one of the connecting members 44, and the other end of the channel 20 is formed on the other connecting member 44.
  • each extension of the channels 20 is provided with a fluid inlet 46 or outlet 48 to allow the circulation of fluid for this channel 20.
  • Each fluid orifice 46, 48 is arranged to allow the connection of external fluid supply or collection tubing.
  • the connecting member 44, the bottom wall 10 and/or the side wall 14 are based on a metal.
  • the metal is chosen from aluminum, an aluminum alloy, or steel, preferably an aluminum alloy containing magnesium.
  • the welding method for connecting the connecting member 44, the bottom wall 10 and/or the side wall 14 is MIG welding (“metal inert gas welding”) - MAG (“metal active gas”) or laser welding.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a tray 6 according to the invention, comprising the following steps:
  • cutting the profiled strip to the predetermined length has the advantage of simplifying the manufacture of tray 6 and adjusting its dimension more flexibly.
  • the manufacturing cost of tray 6 is reduced due to the simplification of the process.
  • the process includes the following step:
  • the process includes the following step:

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Abstract

L'invention concerne un bac (6) agencé pour recevoir un composant (4) susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment ce composant (4) étant un module de stockage d'énergie électrochimique. Ce bac (6) comprend, une paroi de fond (10) agencée pour recevoir le composant (4) et au moins une paroi latérale (14) soudée ou brasée à la paroi de fond (10). Dans le bac (6), l'une au moins de la paroi de fond (10) et de la paroi latérale (14) est formée par un profilé (16).

Description

Bac pour recevoir un composant susceptible de dégager de la chaleur
[1] La présente invention concerne un bac, agencé pour recevoir un composant susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement. L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un tel bac.
[2] L’invention concerne notamment un bac de refroidissement d’au moins un module de stockage électrochimique, en particulier pour le domaine automobile.
[3] Les modules de stockage électrochimique, à savoir des modules de batteries destinés à des véhicules électriques ou hybrides, doivent autant que possible être maintenus à température souhaitée pour un fonctionnement optimal. A cette fin, on utilise des dispositifs de régulation de température, soit pour refroidir, soit pour chauffer lesdits modules pour les maintenir à une température souhaitée.
Notamment, les dispositifs de régulation de température comportent un bac agencé pour recevoir les modules de batterie.
[4] L’invention vise à simplifier la conception et la fabrication du compartiment pour ainsi réduire le coût de fabrication.
[5] L’invention propose ainsi un bac agencé pour recevoir un composant susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment ce composant étant un module de stockage d’énergie électrochimique, le bac comprenant :
- une paroi de fond agencée pour recevoir le composant ;
- au moins une paroi latérale soudée ou brasée à la paroi de fond ; bac dans lequel l’une au moins de la paroi de fond et de la paroi latérale est formée par un profilé.
[6] Grâce à l’invention, du fait que le profilé puisse présenter un coût faible, il est possible de réduire le coût de fabrication du bac.
[7] La liaison par soudage ou brasage permet d’avoir une étanchéité satisfaisante vis-à-vis du fluide caloporteur. Ainsi le risque de contact entre le composant et le fluide caloporteur est réduit. Dès lors, la sûreté du bac est optimisée. [8] Selon l’un des aspects de l’invention, le bac comprend un couvercle agencé pour être fixé sur la paroi latérale.
[9] Selon l’un des aspects de l’invention, le profilé comprend au moins une cavité formant un canal de circulation de fluide caloporteur.
[10] Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi latérale est formée par le profilé qui comprend la cavité formant le canal de circulation de fluide caloporteur.
[11] Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi de fond est formée par le profilé qui comprend la cavité formant le canal de circulation de fluide caloporteur.
[12] Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi de fond comprend une face interne sur laquelle peut être posé le composant.
[13] Selon l’un des aspects de l’invention, la face interne est plane.
[14] Ainsi, la surface de contact entre le composant et la paroi du fond est maximale de sorte que l’échange thermique entre la paroi de fond et le composant est optimisé.
[15] Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi de fond comporte au moins deux plaques formant entre elles un ou plusieurs canaux de circulation de fluide caloporteur.
[16] Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi de fond comporte une plaque interne comprenant une face interne sur laquelle peut être posé le composant et une plaque externe formant avec la plaque interne un ou plusieurs canaux de circulation de fluide caloporteur.
[17] Selon l’un des aspects de l’invention, la plaque externe comporte une pluralité de zones renfoncées formant une pluralité de canaux, par exemple deux canaux (x) de circulation de fluide caloporteur parallèles entre eux.
[18] Selon l’un des aspects de l’invention, la plaque externe comporte des zones de jonction planes, notamment entre les zones renfoncées, ces zones de jonction planes étant agencées pour être mises en appui contre une face externe de la plaque interne pour former le ou les canaux de circulation de fluide caloporteur. [19] Selon l’un des aspects de l’invention, les canaux de circulation de fluide caloporteur, en section transversale, ont un bord droit sur la zone renfoncée, bord droit qui est opposé à la face externe de la plaque interne.
[20] Selon l’un des aspects de l’invention, chaque canal est formé par la face externe de la plaque interne et la plaque externe qui définissent chacune une portion de pourtour transversale du canal.
[21] Selon l’un des aspects de l’invention, le bac comprend un cordon de soudure entre la paroi latérale et la paroi de fond.
[22] Selon l’un des aspects de l’invention, le cordon de soudure s’étend sur tout le pourtour formé par la face interne ou la face externe de la paroi latérale.
[23] Ainsi, le pourtour est soudé de manière continue.
[24] Selon l’un des aspects de l’invention, le bac comprend une pluralité de cordons de soudure, distants les uns des autres, entre la paroi latérale et la paroi de fond.
[25] Ainsi, le pourtour est soudé de manière discontinue.
[26] Selon l’un des aspects de l’invention, le cordon de soudure est à la face interne de la paroi latérale et sur la face interne de la paroi de fond.
[27] Le cordon est ainsi à l’intérieur du bac.
[28] Selon l’un des aspects de l’invention, le cordon de soudure est à la face externe de la paroi latérale et sur la face interne de la paroi de fond.
[29] Le cordon est ainsi à l’extérieur du bac.
[30] Selon l’un des aspects de l’invention, le bac comprend un joint d’étanchéité qui longe une ligne de jonction entre la paroi latérale et la paroi de fond.
[31] Selon l’un des aspects de l’invention, le joint d’étanchéité est une bande de matériau étanche déposée le long de la ligne de jonction entre la face interne de la paroi latérale et la face interne de la paroi de fond.
[32] Selon l’un des aspects de l’invention, le joint d’étanchéité est une bande de matériau étanche déposée le long de la ligne de jonction entre la face externe de la paroi latérale et la face interne de la paroi de fond. [33] Selon l’un des aspects de l’invention, la bande de matériau étanche est à base de mastic.
[34] Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi de fond fait saillie vers l’extérieur au-delà d’une zone délimitée par la face externe d’au moins une paroi latérale, notamment de toutes les parois latérales.
[35] Ainsi, la paroi de fond faisant saillie vers l’extérieur peut servir de base pour la soudure entre la face externe de la paroi latérale et la face interne de la paroi de fond.
[36] Selon l’un des aspects de l’invention, l’épaisseur des plaques de la paroi de fond est inférieure à 20 mm, de préférence inférieure à 10 mm.
[37] Selon l’un des aspects de l’invention, le fluide caloporteur est un fluide réfrigérant, notamment un fluide choisi parmi les fluides réfrigérants R134a, R1234yf ou R744.
[38] Selon l’un des aspects de l’invention, le fluide caloporteur est lui-même refroidi par un échangeur d’évaporation (appelé « chiller » en anglais) connecté à une boucle de climatisation du véhicule.
[39] Selon l’un des aspects de l’invention, une pluralité de parois latérales sont assemblées le long d’un pourtour de la paroi de fond.
[40] Selon l’un des aspects de l’invention, dans lequel le pourtour de la paroi de fond est polygonal.
[41] Selon l’un des aspects de l’invention, le bac comporte au moins quatre parois latérales, notamment disposées pour former un pourtour rectangulaire.
[42] Selon l’un des aspects de l’invention, le bac comprend une pluralité de parois latérales issues d’un même profilé. Ce profilé est, notamment en métal.
[43] Selon l’un des aspects de l’invention, la cavité formant le canal de circulation de fluide caloporteur s’étend d’un bord à un autre bord opposé de la paroi latérale ou de la paroi de fond.
[44] Selon l’un des aspects de l’invention, la cavité s’étend sur toute la dimension longitudinale de la paroi latérale ou de la paroi de fond. [45] Selon l’un des aspects de l’invention, chaque cavité est ouverte aux deux extrémités de la paroi latérale ou de la paroi de fond.
[46] Du fait de la paroi latérale profilée, ces cavités sont ouvertes.
[47] Selon l’un des aspects de l’invention, la paroi latérale ou la paroi de fond comprend au moins un orifice d’entrée ou de sortie de fluide pour permettre le raccord de tubulures externes d’alimentation ou de collecte de fluide, directement sur la paroi latérale ou sur la paroi de fond.
[48] Selon l’un des aspects de l’invention, l’au moins une cavité des parois latérales ou de la paroi de fond est munie d’au moins un orifice d’entrée et de sortie de fluide caloporteur pour permettre le raccord de tubulures externes d’alimentation ou de collecte de fluide, directement sur la paroi latérale ou sur la paroi de fond.
[49] Ainsi, l’alimentation en fluide caloporteur au bac peut être facilitée quel que soit l’agencement ou la position du bac par rapport à la source d’alimentation en fluide caloporteur.
[50] Selon l’un des aspects de l’invention, chaque cavité des parois latérales ou de la paroi de fond est munie d’au moins un orifice d’entrée et de sortie de fluide caloporteur pour permettre le raccord de tubulures externes d’alimentation ou de collecte de fluide, directement sur la paroi latérale ou sur la paroi de fond.
[51] Selon l’un des aspects de l’invention, le bac comporte un organe de liaison agencé pour lier deux parois latérales adjacentes.
[52] Selon l’un des aspects de l’invention, l’organe de liaison est agencé pour lier deux parois latérales adjacentes avec une disposition à angle droit entre les deux parois latérales.
[53] Selon l’un des aspects de l’invention, l’organe de liaison forme un coin entre deux parois latérales.
[54] Selon l’un des aspects de l’invention, les cavités sont obturées de manière étanche à chaque extrémité par l’organe de liaison.
[55] Selon l’un des aspects de l’invention, l’organe de liaison est muni d’au moins une région creuse se raccordant à la cavité pour former un prolongement du canal de circulation de fluide caloporteur. [56] Ainsi le canal comprend une extrémité formée sur l’un des organes de liaison, et l’autre des extrémités du canal est formée sur l’autre organe de liaison.
[57] Selon l’un des aspects de l’invention, le prolongement du ou des canaux est pourvu chacun d’un orifice d’entrée ou de sortie de fluide pour permettre la circulation de fluide pour ce canal.
[58] Selon l’un des aspects de l’invention, chaque orifice de fluide est agencé pour permettre le raccord de tubulures externes d’alimentation ou de collecte de fluide.
[59] Selon l’un des aspects de l’invention, l’organe de liaison, la paroi de fond et/ou la paroi latérale sont à base d’un métal.
[60] Selon l’un des aspects de l’invention, le métal est choisi parmi l’aluminium, un alliage d’aluminium, ou l’acier, de préférence un alliage d’aluminium contenant de magnésium.
[61] Selon l’un des aspects de l’invention, la méthode de soudage est le soudage MIG (« metal inert gas welding ») - MAG (« metal active gas »).
[62] Selon l’un des aspects de l’invention, la méthode de soudage est le soudage par laser.
[63] L’invention a encore pour objet un compartiment comprenant au moins un composant, notamment au moins un module de stockage d’énergie électrochimique, et un bac selon l’invention, agencé pour échanger thermiquement avec ce composant placé sur une face interne de la paroi de fond du bac.
[64] Selon l’un des aspects de l’invention, le composant est un module de stockage d’énergie électrochimique qui est choisi parmi des modules de batterie de type Li- ion, Li-air, Lithium polymère, Lithium souffre, Lithium métal, Na-ion, Na-air, K-ion, Mg-ion, ou Zn-air.
[65] Selon l’un des aspects de l’invention, le composant est une pile à combustible.
[66] De façon alternative, on peut prévoir qu’une pile à combustible, notamment de type PEMFC (pile à combustible à membrane d'échange de protons), soit logé dans le compartiment à la place de modules de batterie.
[67] Selon l’un des aspects de l’invention, le composant a une forme cylindrique, prismatique, rectangulaire, carrée, ou hexagonale. [68] La forme du compartiment et celle du composant sont choisies de sorte qu’un maximum de composants puissent être stockés dans le compartiment à un volume donné.
[69] Le composant peut être un module de stockage d’énergie électrochimique, en particulier un module de batterie, comprenant une ou plusieurs cellules de batterie, notamment logées dans un boîtier. Le bac peut recevoir un ou plusieurs modules. Les modules peuvent être disposés dans le bac suivant une rangée ou plusieurs rangées parallèles.
[70] De multiples modules de batterie forment un pack de batterie. Les packs sont répartis dans le plancher du véhicule.
[71] Chaque rangée comprend, par exemple, six modules. Le bac comprend, par exemple, deux rangées de six modules chacune, de sorte qu’un total de douze modules soit logé dans ce bac. Chaque module peut être fixé dans le bac au moyen d’éléments de fixation tel que des vis. Chaque module présente, par exemple, un pourtour rectangulaire. En variante, ce pourtour peut être ovale ou circulaire.
[72] L’invention a encore pour objet un procédé de fabrication d’un bac selon l’invention, comportant les étapes suivantes :
- fournir une bande profilée ;
- couper la bande profilée à une longueur prédéterminée pour former l’une au moins de la paroi de fond et de la paroi latérale.
[73] De cette manière, la découpe de la bande profilée à la longueur prédéterminée a pour avantage de simplifier la fabrication du bac et d’ajuster sa dimension de manière plus flexible. De surcroît, le coût de fabrication du bac est réduit du fait de la simplification du procédé.
[74] Selon l’un des aspects de l’invention, le procédé comporte l’étape suivante :
- couper la bande profilée en une pluralité de tronçons, de préférence en quatre tronçons, chaque tronçon correspondant à l’une des parois latérales du bac.
[75] Selon l’un des aspects de l’invention, le procédé comporte l’étape suivante :
- conformer au moins deux feuilles pour obtenir au moins des deux plaques formant la paroi de fond, à savoir une plaque interne et une plaque externe. [76] Selon l’un des aspects de l’invention, le procédé comprend une étape de formation sur la plaque externe, d’une pluralité de zones renfoncées formant une pluralité de canaux, par exemple deux canaux de circulation de fluide caloporteur parallèles entre eux.
[77] Selon l’un des aspects de l’invention, le procédé comprend une étape de formation des zones de jonction planes entre les zones renfoncées.
[78] Selon l’un des aspects de l’invention, le procédé comprend une étape d’assemblage de la plaque externe sur la plaque interne, cette étape d’assemblage se faisant par collage, laminage, soudage ou brasage.
[79] Selon l’un des aspects de l’invention, le procédé comporte l’étape suivante :
- assembler les parois latérales le long d’un pourtour de la paroi de fond.
[80] Selon l’un des aspects de l’invention, le procédé comporte l’étape suivante :
- assembler les parois latérales par soudage ou brasage.
[81 ] Selon l’un des aspects de l’invention, le procédé comporte l’étape suivante :
- assembler les parois latérales avec au moins un organe de liaison agencé pour lier deux parois latérales adjacentes le long d’un pourtour de la paroi de fond.
[82] Selon l’un des aspects de l’invention, le procédé comporte l’étape suivante :
- lier les deux parois latérales à ses extrémités avec l’organe de liaison.
[83] Selon l’un des aspects de l’invention, le procédé comporte l’étape suivante :
- souder ou braser l’au moins une paroi latérale sur la paroi de fond.
[84] Selon l’un des aspects de l’invention, le procédé comporte l’étape suivante :
- souder ou braser l’au moins un organe de liaison sur la paroi de fond et à l’au moins une paroi latérale.
[85] Selon l’un des aspects de l’invention, l’étape de soudage se fait par soudage MIG (« metal inert gas welding ») - MAG (« metal active gas »). [86] Selon l’un des aspects de l’invention, l’étape de soudage se fait par soudage laser.
[87] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d’exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
[88] - la [Figure 1] illustre schématiquement et partiellement une vue en perspective d’un compartiment selon l’invention comportant un couvercle et un bac ;
[89] - la [Figure 2] illustre, schématiquement une vue en coupe du bac de la [Figure 1] selon une variante de réalisation ;
[90] - la [Figure 3] illustre, schématiquement une vue en coupe du bac selon une autre variante de réalisation ;
[91] - la [Figure 4] illustre, schématiquement une vue de dessus du bac dont les parois latérales sont liées entre elles par des organes de liaison ;
[92] - la [Figure 5] illustre, schématiquement et partiellement, une vue en coupe d’une des parois latérales liées entre elles par des organes de liaison selon l’axe A-A de la [Figure 4] conformément à une variante de réalisation ;
[93] - la [Figure 6] illustre, schématiquement et partiellement, une vue en coupe d’une des parois latérales liées entre elles par des organes de liaison selon l’axe A-A de la [Figure 4] conformément à une autre variante de réalisation.
[94] Dans ce qui suit, sur les dessins, les mêmes références numériques désignent les mêmes éléments ou organes.
[95] On a représenté sur la figure 1 une vue en perspective d’un compartiment 2 comprenant des composants 4 et un bac 6, agencé pour échanger thermiquement avec ces composants 4 placés sur une face interne 8 plane d’une paroi de fond 10 du bac 6.
[96] Le bac 6 comprend en outre un couvercle 12 agencé pour être fixé sur une paroi latérale 14 du bac 6.
[97] Chaque composant 4 est un module de stockage d’énergie électrochimique. [98] Le module de stockage d’énergie électrochimique est choisi parmi des modules de batterie de type Li-ion, Li-air, Lithium polymère, Lithium souffre, Lithium métal, Na-ion, Na-air, K-ion, Mg-ion, ou Zn-air.
[99] Dans l’exemple décrit, le bac 6 reçoit deux rangées de six modules chacune, de sorte qu’un total de douze modules soit logé dans ce bac 6. Chaque module peut être fixé dans le bac 6 au moyen d’éléments de fixation tel que des vis (non- représentés). Chaque module présente un pourtour rectangulaire.
[100] Alternativement, le composant 4 est une pile à combustible (non-représentée).
[101] En d’autres termes, on peut prévoir qu’une pile à combustible, notamment de type PEMFC (pile à combustible à membrane d'échange de protons), soit logé dans le bac 6 à la place de modules de batterie.
[102] Comme visible sur la figure 1 , le bac 6 comprend en outre les quatre parois latérales 14 soudées ou brasées à la paroi de fond 10.
[103] Les quatre parois latérales 14 sont assemblées le long d’un pourtour rectangulaire de la paroi de fond 10.
[104] Comme illustré sur les figures 2 et 3, les parois latérales 14 sont formées par un profilé 16.
[105] Grâce à l’invention, du fait que le profilé 16 puisse présenter un coût faible, il est possible de réduire le coût de fabrication du bac 16.
[106] La liaison par soudage ou brasage permet d’avoir une étanchéité satisfaisante vis-à-vis du fluide caloporteur. Ainsi le risque de contact entre le composant 4 et le fluide caloporteur est réduit. Dès lors, la sûreté du bac 6 est optimisée.
[107] Dans ces exemples, les parois latérales 14 formées par le profilé 16 comprennent des trois cavités 18 formant chacun un canal de circulation 20 de fluide caloporteur.
[108] La paroi de fond 10 comporte une plaque interne 22 comprenant une face interne 8 sur laquelle peut être posé le composant 4 et une plaque externe 26 formant avec la plaque interne 22 une pluralité de canaux 20 de circulation de fluide caloporteur. [109] La plaque externe 26 comporte une pluralité de zones renfoncées 28 formant une pluralité de canaux 20, par exemple huit canaux 20 de circulation de fluide caloporteur parallèles entre eux.
[110] La plaque externe 26 comporte en outre des zones de jonction planes 30 entre les zones renfoncées 28. Ces zones de jonction planes 30 sont agencées pour être mises en appui contre une face externe 32 de la plaque interne 22 pour former ces canaux 20 de circulation de fluide caloporteur.
[111] Les canaux 20 de circulation de fluide caloporteur, en section transversale, ont un bord droit 34 sur la zone renfoncée 28, bord droit 34 qui est opposé à la face externe 32 de la plaque interne 22.
[112] Chaque canal 20 est formé par la face externe 32 de la plaque interne 22 et la plaque externe 26 qui définissent chacune une portion de pourtour transversale du canal 20.
[113] Ainsi, le pourtour est soudé de manière continue.
[114] Avantageusement, toujours dans les exemples des figures 2 et 3, le bac 6 comprend un cordon de soudure 36 entre la paroi latérale 14 et la paroi de fond 10.
[115] Le cordon de soudure 36 s’étend sur tout le pourtour formé par la face interne 38 ou la face externe 40 de la paroi latérale 14.
[116] Comme visible sur la figure 2, le cordon de soudure 36 est à la face interne 38 de la paroi latérale 14 et sur la face interne 8 de la plaque interne 22. Le cordon 36 est ainsi à l’intérieur du bac 6.
[117] Comme illustré sur la figure 3 montrant un mode de réalisation alternatif à celui de la figure 2, la paroi de fond 10 fait saillie vers l’extérieur au-delà d’une zone délimitée par la face externe 40 de toutes les parois latérales 14.
[118] Ainsi, la paroi de fond 10 faisant saillie vers l’extérieur peut servir de base pour la soudure entre la face externe 40 de la paroi latérale 14 et la face interne 8 de la paroi de fond 10.
[119] Comme visible sur la figure 3, le cordon de soudure 36 est à la face externe 40 de la paroi latérale 14 et sur la face interne 8 de la plaque interne 22. Le cordon 36 est ainsi à l’extérieur du bac 6. [120] Comme illustré sur la figure 3, le bac 6 comprend en outre un joint d’étanchéité 42 qui longe une ligne de jonction entre la paroi latérale 14 et la paroi de fond 10.
[121] Le joint d’étanchéité 42 est une bande de matériau étanche déposée le long de la ligne de jonction entre la face interne 38 de la paroi latérale 14 et la face interne 8 de la paroi de fond 10. Avantageusement, la bande de matériau étanche est à base de mastic.
[122] Le fluide caloporteur est un fluide réfrigérant, notamment un fluide choisi parmi les fluides réfrigérants R134a, R1234yf ou R744.
[123] Le fluide caloporteur est lui-même refroidi par un échangeur d’évaporation (appelé « chiller » en anglais, non-représenté) connecté à une boucle de climatisation du véhicule, non-représentée.
[124] Le bac 6 comprend les parois latérales 14 issues d’un même profilé 16.
[125] La cavité 18 formant le canal 20 de circulation de fluide caloporteur s’étend d’un bord à un autre bord opposé de la paroi latérale 14 ou de la paroi de fond 10.
[126] La cavité 18 s’étend sur toute la dimension longitudinale de la paroi latérale 14.
[127] Chaque cavité 18 est ouverte aux deux extrémités de la paroi latérale 14.
[128] Du fait de la paroi latérale 14 profilée, ces cavités 18 sont ouvertes.
[129] En référence à la figure 4, le bac 6 comporte un organe de liaison 44 agencé pour lier deux parois latérales 14 adjacentes.
[130] Toujours dans cet exemple de la figure 4, l’organe de liaison 44 forme un coin entre deux parois latérales 14. En d’autres termes, l’organe de liaison 44 est agencé pour lier deux parois latérales 14 adjacentes avec une disposition à angle droit entre les deux parois latérales 14.
[131] Les figures 5 et 6 illustrent deux modes de réalisation alternatifs comportant chacun un organe de liaison 44.
[132] Dans ces deux modes de réalisation, la paroi latérale 14 comprend un orifice d’entrée 46 et un orifice de sortie 48 de fluide pour permettre le raccord de tubulures externes d’alimentation (non-représentées) ou de collecte de fluide, directement sur la paroi latérale 14. [133] Chaque cavité 18 des parois latérales 14 est munie d’un orifice d’entrée 46 et d’un orifice de sortie 48 de fluide caloporteur pour permettre le raccord de tubulures externes d’alimentation ou de collecte de fluide, directement sur la paroi latérale 14.
[134] Ainsi, l’alimentation en fluide caloporteur au bac 6 peut être facilitée quel que soit l’agencement ou la position du bac 6 par rapport à la source d’alimentation en fluide caloporteur.
[135] Comme c’est visible sur la figure 5, les cavités 18 sont obturées de manière étanche à chaque extrémité par l’organe de liaison 44.
[136] Comme c’est visible sur la figure 6, chaque organe de liaison 44 est muni de trois régions creuses 50 se raccordant à la cavité 18 pour former chacun un prolongement du canal 20 de circulation de fluide caloporteur.
[137] Ainsi le canal 20 comprend une extrémité formée sur l’un des organes de liaison 44, et l’autre des extrémités du canal 20 est formée sur l’autre organe de liaison 44.
[138] Toujours dans l’exemple de la figure 6, chaque prolongement des canaux 20 est pourvu d’un orifice d’entrée 46 ou de sortie 48 de fluide pour permettre la circulation de fluide pour ce canal 20.
[139] Chaque orifice 46, 48 de fluide est agencé pour permettre le raccord de tubulures externes d’alimentation ou de collecte de fluide.
[140] Avantageusement, on peut prévoir que l’organe de liaison 44, la paroi de fond 10 et/ou la paroi latérale 14 sont à base d’un métal.
[141] Le métal est choisi parmi l’aluminium, un alliage d’aluminium, ou l’acier, de préférence un alliage d’aluminium contenant de magnésium.
[142] La méthode de soudage pour relier l’organe de liaison 44, la paroi de fond 10 et/ou la paroi latérale 14 est le soudage MIG (« metal inert gas welding ») - MAG (« metal active gas ») ou le soudage par laser.
[143] L’invention a encore pour objet un procédé de fabrication d’un bac 6 selon l’invention, comportant les étapes suivantes :
- fournir une bande profilée (non-représentée); - couper la bande profilée à une longueur prédéterminée pour former la paroi de fond 10 et la paroi latérale 14.
[144] De cette manière, la découpe de la bande profilée à la longueur prédéterminée a pour avantage de simplifier la fabrication du bac 6 et d’ajuster sa dimension de manière plus flexible. De surcroît, le coût de fabrication du bac 6 est réduit du fait de la simplification du procédé.
[145] Le procédé comporte l’étape suivante :
- couper la bande profilée en quatre tronçons, chaque tronçon correspondant à l’une des parois latérales 14 du bac 6.
[146] Le procédé comporte l’étape suivante :
- conformer deux feuilles pour obtenir une plaque interne 22 et une plaque externe 26.
[147] Nomenclature
2 : compartiment
4 : composant
6 : bac
8 : face interne de la paroi de fond, face interne de la plaque interne
10 : paroi de fond
12 : couvercle
14 : paroi latérale
16 : profilé
18 : cavité
20 : canal de circulation de fluide caloporteur
22 : plaque interne de la paroi de fond
26 : plaque externe de la paroi de fond
28 : zone renfoncée
30 : zone de jonction plane 32 : face externe de la plaque interne
34 : bord droit
36 : cordon de soudure
38 : face interne de la paroi latérale 40 : face externe de la paroi latérale
42 : joint d’étanchéité
44 : organe de liaison
46 : orifice d’entrée
48 : orifice de sortie 50 : région creuse

Claims

Revendications
[Revendication 1] Bac (6) agencé pour recevoir un composant (4) susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement, notamment ce composant (4) étant un module de stockage d’énergie électrochimique, le bac (6) comprenant :
- une paroi de fond (10) agencée pour recevoir le composant (4) ;
- au moins une paroi latérale (14) soudée ou brasée à la paroi de fond (10) ; bac dans lequel l’une au moins de la paroi de fond (10) et de la paroi latérale (14) est formée par un profilé (16).
[Revendication 2] Bac selon la revendication 1 , dans lequel le profilé (16) comprend au moins une cavité (18) formant un canal de circulation de fluide caloporteur.
[Revendication 3] Bac selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la paroi latérale (14) est formée par le profilé (16) qui comprend la cavité (18) formant le canal (20) de circulation de fluide caloporteur.
[Revendication 4] Bac selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la paroi de fond (10) est formée par le profilé (16) qui comprend la cavité (18) formant le canal (20) de circulation de fluide caloporteur.
[Revendication 5] Bac selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la paroi de fond (10) comporte au moins deux plaques (22, 26) formant entre elles un ou plusieurs canaux (20) de circulation de fluide caloporteur.
[Revendication 6] Bac selon l’une quelconque de revendications précédentes, dans lequel le bac (6) comprend un cordon de soudure (36) entre la paroi latérale (14) et la paroi de fond (10).
[Revendication 7] Bac selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la paroi de fond (10) fait saillie vers l’extérieur au- delà d’une zone délimitée par une face externe (40) d’au moins une paroi latérale (14), notamment de toutes les parois latérales (14).
[Revendication 8] Bac selon l’une des revendications 6 à 7, dans lequel le cordon de soudure est à une face interne (38) ou à la face externe (40) de la paroi latérale (14) et sur une face interne (8) de la paroi de fond (10).
[Revendication 9] Bac selon l’une des revendications 6 à 8, dans lequel le cordon de soudure (36) s’étend sur tout le pourtour formé par la face interne (38) ou la face externe (40) de la paroi latérale (14).
[Revendication 10] Bac selon l’une quelconque des revendications précédentes, le bac comprend un joint d’étanchéité (42) qui longe une ligne de jonction entre la paroi latérale (14) et la paroi de fond (10).
[Revendication 11] Bac selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le bac (6) comprend une pluralité de parois latérales (14) issues d’un même profilé (16).
[Revendication 12] Bac selon l’une des revendications 3 à 11 , dans lequel la paroi latérale (14) ou la paroi de fond (10) comprend au moins un orifice d’entrée (46) ou de sortie (48) de fluide pour permettre le raccord de tubulures externes d’alimentation ou de collecte de fluide, directement sur la paroi latérale (14) ou sur la paroi de fond (10).
[Revendication 13] Bac selon la revendication 12, dans lequel l’au moins une cavité (18) des parois latérales (14) ou de la paroi de fond (10) est munie d’au moins un orifice d’entrée (46) et de sortie (48) de fluide caloporteur pour permettre le raccord de tubulures externes d’alimentation ou de collecte de fluide, directement sur la paroi latérale (14) ou sur la paroi de fond (10).
[Revendication 14] Compartiment comprenant au moins un composant (4), notamment au moins un module de stockage d’énergie électrochimique, et un bac (6) selon l’une des revendications 1 à 14, agencé pour échanger thermiquement avec ce composant (4) placé sur une face interne (8) de la paroi de fond (10) du bac (6).
[Revendication 15] Procédé de fabrication d’un bac selon l’une des revendication 1 à 14, comportant les étapes suivantes :
- Fournir une bande profilée ;
- Couper la bande profilée à une longueur prédéterminée pour former l’une au moins de la paroi de fond (10) et de la paroi latérale (14).
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