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FR3068774A1 - DEVICE FOR THERMALLY REGULATING AT LEAST ONE ELECTRICAL ENERGY STORAGE MEMBER - Google Patents

DEVICE FOR THERMALLY REGULATING AT LEAST ONE ELECTRICAL ENERGY STORAGE MEMBER Download PDF

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FR3068774A1
FR3068774A1 FR1756358A FR1756358A FR3068774A1 FR 3068774 A1 FR3068774 A1 FR 3068774A1 FR 1756358 A FR1756358 A FR 1756358A FR 1756358 A FR1756358 A FR 1756358A FR 3068774 A1 FR3068774 A1 FR 3068774A1
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FR
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heat transfer
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conduits
thermal regulation
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Jean-Damien Muller
Bruno Payen
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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Abstract

L'invention concerne un dispositif de régulation thermique d'au moins un élément de stockage d'énergie électrique (3), ledit dispositif comprenant un échangeur thermique (1) délimitant un circuit de circulation de fluide caloporteur, ledit échangeur thermique (1) comprenant des conduits (11A, 11B) de circulation du fluide caloporteur et, disposés à une première extrémité de ces conduits (11), des moyens distributeurs d'entrée (21) pour assurer la distribution du fluide caloporteur dans des conduits d'entrée (11A) selon une premier sens de circulation et des moyens collecteurs de sortie (22) pour assurer la collecte du fluide caloporteur circulant dans des conduits de sortie (11B) selon un deuxième sens de circulation, inversé par rapport au premier sens. Selon l'invention, ledit échangeur thermique (1) comprend à une deuxième extrémité desdits conduits (11) plusieurs chambres de retournement (313) du fluide caloporteur entre au moins conduit d'entrée (11A) et au moins un conduit de sortie (11B), au moins une partie des chambres de retournement (313) comprenant des moyens de restriction du passage du fluide caloporteur de sorte à équilibrer les débits de fluide caloporteur dans les conduits (11A, 11B) dudit échangeur thermique (1).The invention relates to a device for the thermal regulation of at least one electrical energy storage element (3), said device comprising a heat exchanger (1) delimiting a coolant circulation circuit, said heat exchanger (1) comprising conduits (11A, 11B) for circulating the coolant and, arranged at a first end of these conduits (11), inlet distributor means (21) for dispensing the coolant in inlet ducts (11A ) in a first direction of circulation and outlet collecting means (22) for collecting the heat transfer fluid flowing in outlet ducts (11B) in a second direction of circulation, inverted with respect to the first direction. According to the invention, said heat exchanger (1) comprises at a second end of said ducts (11) a plurality of turning chambers (313) of the heat transfer fluid between at least one inlet duct (11A) and at least one outlet duct (11B). ), at least a portion of the turning chambers (313) comprising means for restricting the passage of the heat transfer fluid so as to balance the flows of heat transfer fluid in the conduits (11A, 11B) of said heat exchanger (1).

Description

Dispositif de régulation thermique d'au moins un élément de stockage d'énergie électriqueDevice for thermal regulation of at least one element for storing electrical energy

1. Domaine1. Domain

Le domaine de l'invention est celui de la régulation thermique des batteries, et plus particulièrement des batteries équipant un véhicule automobile dont la propulsion est fournie en tout ou partie par une motorisation électrique.The field of the invention is that of thermal regulation of batteries, and more particularly of batteries fitted to a motor vehicle, the propulsion of which is supplied in whole or in part by an electric motor.

Plus précisément, l'invention est du domaine des échangeurs thermiques, par exemple des refroidisseurs de batteries, en particulier les batteries d'un véhicule à motorisation électrique et/ou hybride.More specifically, the invention is in the field of heat exchangers, for example battery coolers, in particular the batteries of a vehicle with electric and / or hybrid motorization.

2. Art antérieur2. Prior art

La régulation thermique de la batterie, notamment dans le domaine automobile et encore plus particulièrement dans le domaine des véhicules électriques et hybrides, est une problématique d'importance.The thermal regulation of the battery, in particular in the automotive field and even more particularly in the field of electric and hybrid vehicles, is a problem of importance.

La température de la batterie doit rester comprise entre 20°C et 40°C afin d'assurer la fiabilité, l'autonomie, et la performance du véhicule, tout en optimisant la durée de vie de la batterie.The battery temperature must remain between 20 ° C and 40 ° C in order to ensure the reliability, autonomy, and performance of the vehicle, while optimizing the battery life.

En effet, lorsque la batterie est soumise à des températures trop froides, son autonomie décroît fortement. Inversement, lorsqu'elle est soumise à des températures trop importantes, il y a un risque d'emballement thermique pouvant aller jusqu'à la destruction de la batterie.Indeed, when the battery is subjected to temperatures that are too cold, its autonomy decreases sharply. Conversely, when it is subjected to excessively high temperatures, there is a risk of thermal runaway which can go as far as destroying the battery.

Dans les véhicules électriques ou hybrides, la batterie comprend généralement plusieurs modules de batterie comprenant chacun plusieurs cellules de stockage d'énergie électrique (appelées « cellules électriques » dans ce qui suit) reliées entre elles de façon à créer un générateur électrique de tension et de capacité désirée.In electric or hybrid vehicles, the battery generally comprises several battery modules each comprising several electric energy storage cells (called “electric cells” in the following) linked together so as to create an electric generator of voltage and desired capacity.

Afin de réguler la température de la batterie, il est connu d'utiliser un dispositif de régulation thermique.In order to regulate the temperature of the battery, it is known to use a thermal regulation device.

Le dispositif de régulation thermique comprend un échangeur thermique positionné directement ou indirectement au contact de la batterie et parcouru par un fluide caloporteur.The thermal regulation device comprises a heat exchanger positioned directly or indirectly in contact with the battery and traversed by a heat transfer fluid.

Le fluide caloporteur peut ainsi absorber la chaleur émise par chaque module de batterie afin de les refroidir ou, selon les besoins, il peut leur apporter de la chaleur si la température de la batterie est insuffisante pour son bon fonctionnement.The heat transfer fluid can thus absorb the heat emitted by each battery module in order to cool them or, if necessary, it can provide them with heat if the temperature of the battery is insufficient for its proper functioning.

Les fluides caloporteurs généralement utilisés sont des liquides comme, par exemple, l'eau glycolée.The heat transfer fluids generally used are liquids such as, for example, glycol water.

Comme illustré sur la figure 1, un tel échangeur thermique comprend un faisceau de tubes 11 reliant entre elles au moins deux boîtes collectrices 21, 22 dans lesquels sont raccordées, de façon fixe et étanche, des extrémités correspondantes des tubes 11.As illustrated in FIG. 1, such a heat exchanger comprises a bundle of tubes 11 connecting together at least two manifolds 21, 22 in which are connected, in a fixed and sealed manner, corresponding ends of the tubes 11.

Un fluide caloporteur peut alors circuler à travers les tubes 11 et les boîtes collectrices 21, 22, selon, par exemple, un circuit dit en I (figure 1) afin d'échanger thermiquement avec les modules 3 de batteries.A heat transfer fluid can then flow through the tubes 11 and the manifolds 21, 22, according, for example, to a circuit called I-shaped (FIG. 1) in order to thermally exchange with the battery modules 3.

On note que chaque branche de l'échangeur thermique est constituée de tubes 11 adjacents destinés à réguler thermiquement deux modules 3 de batterie disposés selon l'axe longitudinal de la paire de tubes 11.It will be noted that each branch of the heat exchanger consists of adjacent tubes 11 intended to thermally regulate two battery modules 3 arranged along the longitudinal axis of the pair of tubes 11.

L'état de l'art discute des différents circuits de circulation de fluide caloporteur qui peuvent être mis en oeuvre dans ces échangeurs thermiques.The state of the art discusses the various heat transfer fluid circulation circuits which can be used in these heat exchangers.

L'état de l'art traitant de la façon d'équilibrer le débit de fluide dans les différentes branches de l'échangeur thermique est toutefois peu fourni.However, the state of the art dealing with how to balance the flow of fluid in the different branches of the heat exchanger is scarce.

Les quelques solutions existantes proposent de modifier les sections de passage des boîtes collectrices et/ou des tubes et/ou des tubulures alimentant les différents circuits en parallèle, et s'avèrent coûteuses.The few existing solutions propose to modify the passage sections of the manifolds and / or tubes and / or pipes supplying the various circuits in parallel, and prove to be expensive.

Or, ce point est fondamental puisqu'un même débit dans chacune des branches de l'échangeur thermique permet d'assurer une régulation thermique et une température homogènes des modules de batterie.However, this point is fundamental since the same flow rate in each of the branches of the heat exchanger ensures homogeneous temperature regulation and temperature of the battery modules.

Un mauvais équilibrage fluidique entre les différentes branches de l'échangeur thermique peut engendrer des différences de températures élevées entre les modules de batterie.Poor fluid balancing between the different branches of the heat exchanger can lead to high temperature differences between the battery modules.

Le risque principal, résultant d'une régulation non homogène des températures des modules de batterie, est que l'une d'entre eux cède, du fait que sa température soit excessive par exemple, entraînant l'arrêt du véhicule et la nécessité de remplacer l'ensemble du pack-batterie.The main risk, resulting from non-homogeneous regulation of the temperatures of the battery modules, is that one of them fails, for example because its temperature is excessive, causing the vehicle to stop and the need to replace the entire battery pack.

Dans ce contexte, la présente invention vise à fournir un dispositif amélioré de régulation thermique de modules de batterie, permettant de résoudre les inconvénients précédemment mentionnés, tout en étant moins onéreux que les solutions actuelles.In this context, the present invention aims to provide an improved device for thermal regulation of battery modules, making it possible to solve the drawbacks mentioned above, while being less expensive than current solutions.

3. Résumé3. Summary

L'invention propose à cet effet un dispositif de régulation thermique d'au moins un élément de stockage d'énergie électrique, notamment pour un véhicule automobile, ledit dispositif comprenant au moins un échangeur thermique délimitant un circuit de circulation de fluide caloporteur, ledit échangeur thermique comprenant des conduits de circulation du fluide caloporteur et, disposés à une première extrémité de ces conduits, des moyens distributeurs d'entrée pour assurer la distribution du fluide caloporteur dans des conduits d'entrée selon une premier sens de circulation et des moyens collecteurs de sortie pour assurer la collecte du fluide caloporteur circulant dans des conduits de sortie selon un deuxième sens de circulation, inversé par rapport au premier sens.To this end, the invention provides a device for thermal regulation of at least one element for storing electrical energy, in particular for a motor vehicle, said device comprising at least one heat exchanger delimiting a circuit for circulation of heat-transfer fluid, said exchanger thermal comprising conduits for circulation of the heat transfer fluid and, arranged at a first end of these conduits, inlet distributor means for ensuring the distribution of the heat transfer fluid in inlet conduits according to a first direction of circulation and means for collecting outlet to ensure the collection of the heat transfer fluid flowing in outlet conduits in a second direction of flow, reversed with respect to the first direction.

Selon l'invention, ledit échangeur thermique comprend à une deuxième extrémité desdits conduits plusieurs chambres de retournement du fluide caloporteur entre au moins conduit d'entrée et au moins un conduit de sortie, au moins une partie des chambres de retournement comprenant des moyens de restriction du passage du fluide caloporteur de sorte à équilibrer les débits de fluide caloporteur dans les conduits dudit échangeur thermique.According to the invention, said heat exchanger comprises, at a second end of said conduits, several chambers for reversing the heat-transfer fluid between at least one inlet conduit and at least one outlet conduit, at least part of the reversal chambers comprising restriction means of the passage of the heat transfer fluid so as to balance the flow rates of heat transfer fluid in the conduits of said heat exchanger.

L'invention propose ainsi un dispositif de régulation thermique d'au moins un élément de stockage d'énergie électrique, ou module de batterie, qui met en œuvre un échangeur thermique à tubes délimitant un circuit de circulation du fluide caloporteur.The invention thus proposes a device for thermal regulation of at least one element for storing electrical energy, or battery module, which implements a tube heat exchanger delimiting a circuit for circulation of the heat transfer fluid.

Ce circuit est configuré pour homogénéiser le débit et la température des modules de batterie, sans jouer sur les sections de passage des boîtes collectrices et/ou des tubes et/ou des tubulures alimentant les différents circuits en parallèle, et ce de façon relativement peu coûteuse.This circuit is configured to homogenize the flow and the temperature of the battery modules, without playing on the passage sections of the manifolds and / or of the tubes and / or of the tubes supplying the various circuits in parallel, and this in a relatively inexpensive manner. .

Pour ce faire, l'échangeur met en œuvre plusieurs circuits ou branches parallèles en U comprenant chacun au moins un conduit ou tube d'entrée de fluide caloporteur et au moins un conduit de sortie de fluide caloporteur reliés à une extrémité par une chambre de retournement, cette dernière comprenant des moyens de restriction du passage du fluide caloporteur de sorte à équilibrer les débits de fluide caloporteur dans les conduits de l'échangeur thermique.To do this, the exchanger implements several parallel circuits or U-shaped branches each comprising at least one heat transfer fluid inlet pipe or tube and at least one heat transfer fluid outlet pipe connected at one end by a turning chamber , the latter comprising means for restricting the passage of the heat transfer fluid so as to balance the flow rates of heat transfer fluid in the conduits of the heat exchanger.

La mise en œuvre de moyens de restriction du passage du fluide caloporteur permet d'obtenir la distribution souhaitée de fluide caloporteur dans les différentes branches de l'échangeur thermique.The implementation of means for restricting the passage of the heat transfer fluid makes it possible to obtain the desired distribution of heat transfer fluid in the different branches of the heat exchanger.

Un bon équilibrage fluidique entre les différentes branches de l'échangeur thermique permet de réduire les différences de températures élevées entre les modules de batterie.Good fluid balancing between the different branches of the heat exchanger reduces the high temperature differences between the battery modules.

Une telle approche est économique et permet notamment la mise en œuvre de boîtes collectrices présentant des diamètres de dimension raisonnable.Such an approach is economical and in particular allows the implementation of manifolds having diameters of reasonable size.

Selon un aspect particulier de l'invention, les moyens distributeurs d'entrée et les moyens collecteurs de sortie du fluide caloporteur sont des boîtes collectrices.According to a particular aspect of the invention, the inlet distributor means and the outlet means of the heat transfer fluid are manifold boxes.

Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les chambres de retournement sont définies dans une unique boîte collectrice de retournement dans laquelle débouche la deuxième extrémité desdits conduits.According to a particular embodiment of the invention, the turning chambers are defined in a single turning collecting box into which the second end of said conduits opens.

De façon avantageuse, ladite boîte collectrice de retournement comprend une ou plusieurs cloisons internes étanches délimitant plusieurs chambres de retournement dans chacune desquelles débouchent la deuxième extrémité d'au moins un conduit d'entrée et la deuxième extrémité d'au moins un conduit de sortie.Advantageously, said reversing manifold comprises one or more watertight internal partitions defining several reversing chambers in each of which open the second end of at least one inlet duct and the second end of at least one outlet duct.

Avantageusement, chacune desdites chambres de retournement comprend des moyens de restriction du passage du fluide caloporteur prenant la forme d'au moins une cloison percée d'une lumière de passage du fluide caloporteur ou d'au moins un rétrécissement de la section de ladite boîte collectrice de retournement.Advantageously, each of said turning chambers comprises means for restricting the passage of the heat transfer fluid taking the form of at least one partition pierced with a passage for the heat transfer fluid or at least a narrowing of the section of said manifold turnaround.

Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, les chambres de retournement sont définies dans des boîtes collectrices de retournement distinctes et dans chacune desquelles débouchent la deuxième extrémité d'au moins un conduit d'entrée et la deuxième extrémité d'au moins un conduit de sortie.According to another particular embodiment of the invention, the turning chambers are defined in separate turning manifolds and in each of which open the second end of at least one inlet duct and the second end of at least an outlet duct.

De façon avantageuse, les boîtes collectrices de retournement distinctes comprennent chacune des moyens de restriction du passage du fluide caloporteur prenant la forme d'au moins une cloison percée d'une lumière de passage du fluide caloporteur ou d'au moins un rétrécissement de la section de la boîte collectrice de retournement.Advantageously, the separate reversing manifolds each comprise means for restricting the passage of the heat-transfer fluid taking the form of at least one partition pierced with a passage for the heat-transfer fluid or at least a narrowing of the section of the reversing manifold.

Selon un aspect particulier de l'invention, tout ou partie des lumières des cloisons de restriction du passage du fluide caloporteur situées dans les chambres de retournement présentent des sections différentes.According to a particular aspect of the invention, all or part of the openings in the partitions for restricting the passage of the heat transfer fluid located in the turning chambers have different sections.

Selon un aspect particulier de l'invention, les boîtes collectrices formant les moyens distributeurs d'entrée, les moyens collecteurs de sortie et les chambres de retournement sont tubulaires et de diamètres différents.According to a particular aspect of the invention, the manifolds forming the inlet distributing means, the outlet collecting means and the turning chambers are tubular and of different diameters.

Selon un aspect particulier de l'invention, lesdits conduits comprennent une pluralité de canaux.According to a particular aspect of the invention, said conduits comprise a plurality of channels.

L'invention concerne également un échangeur thermique mis en œuvre dans un tel dispositif de régulation thermique.The invention also relates to a heat exchanger implemented in such a thermal regulation device.

Dans la suite de la description, la notion de « régulation thermique » se réfère tant au refroidissement qu'au réchauffement d'un module de batterie et/ou un ensemble de modules de batterie, désigné par l'expression « élément de stockage d'énergie électrique ».In the following description, the concept of “thermal regulation” refers to both the cooling and the heating of a battery module and / or a set of battery modules, designated by the expression “storage element of electric energy ".

4. Figures4. Figures

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de modes de réalisation particuliers, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des figures annexées, à savoir :Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description of particular embodiments, given by way of simple illustrative and nonlimiting examples, and of the appended figures, namely:

la figure 1 est une vue schématique d'un échangeur thermique (également appelé refroidisseur) mis en œuvre dans un dispositif de régulation thermique d'une batterie, selon l'art antérieur ;Figure 1 is a schematic view of a heat exchanger (also called cooler) implemented in a thermal regulation device of a battery, according to the prior art;

les figures 2A et 2B sont des vues schématiques d'un échangeur thermique mis en œuvre dans un dispositif de régulation thermique d'une batterie, selon un mode de réalisation de l'invention ;Figures 2A and 2B are schematic views of a heat exchanger implemented in a thermal regulation device of a battery, according to an embodiment of the invention;

la figure 3 est une vue de détail, en transparence, de l'échangeur thermique des figures 2A et 2B, au niveau d'une boîte collectrice de retournement ;FIG. 3 is a detailed view, in transparency, of the heat exchanger of FIGS. 2A and 2B, at the level of a reversing manifold;

les figures 4 à 6 sont des vues schématiques partielles d'autres types d'échangeurs thermiques mis en œuvre dans des dispositifs de régulation thermique d'une batterie conformes à l'invention.Figures 4 to 6 are partial schematic views of other types of heat exchangers implemented in thermal regulation devices of a battery according to the invention.

Les différents éléments illustrés par les figures ne sont pas nécessairement représentés à l'échelle réelle, l'accent étant davantage porté sur la représentation du fonctionnement général de l'invention.The various elements illustrated by the figures are not necessarily represented on a real scale, the accent being placed more on the representation of the general operation of the invention.

5. Description détaillée de modes de réalisation particuliers de l'invention5. Detailed description of particular embodiments of the invention

Plusieurs modes de réalisation particuliers de l'invention sont présentés dans la suite de la description.Several particular embodiments of the invention are presented in the following description.

Il est bien entendu que la présente invention n'est nullement limitée par ces modes de réalisation particuliers et que d'autres modes de réalisation peuvent parfaitement être mis en œuvre.It is understood that the present invention is in no way limited by these particular embodiments and that other embodiments can perfectly be implemented.

La figure 2A est une vue schématique d'un mode de réalisation d'un échangeur thermique (également appelé refroidisseur) mis en œuvre dans un dispositif de régulation thermique conforme à l'invention.FIG. 2A is a schematic view of an embodiment of a heat exchanger (also called cooler) implemented in a thermal regulation device according to the invention.

Ce dernier est destiné à équiper un véhicule automobile de type hybride ou électrique pour réguler thermiquement une ou plusieurs batteries formant une source d'énergie pour l'entraînement du véhicule automobile.The latter is intended to equip a hybrid or electric type motor vehicle to thermally regulate one or more batteries forming a source of energy for driving the motor vehicle.

De façon classique, la batterie est composée de plusieurs modules 3 de batterie, chaque module 3 étant composé de plusieurs cellules électriques (non visibles) qui sont reliés entre elles.Conventionally, the battery is made up of several battery modules 3, each module 3 being made up of several electrical cells (not visible) which are connected together.

L'échangeur thermique 1 est positionné ici sous les modules 3 et permet à la fois le refroidissement et le réchauffage de ces modules 3 selon les conditions d'utilisation.The heat exchanger 1 is positioned here under the modules 3 and allows both the cooling and the heating of these modules 3 according to the conditions of use.

L'échangeur thermique 1 comprend un faisceau de tubes, ou conduits, 11 de circulation d'un fluide caloporteurThe heat exchanger 1 comprises a bundle of tubes, or conduits, 11 for circulation of a heat transfer fluid

Ces tubes 11 sont rectilignes et de même longueur.These tubes 11 are straight and of the same length.

Ils sont placés parallèlement les uns aux autres et alignés de façon à former une rangée unique dans lesquels un liquide de refroidissement, tel que de l'eau glycolée, est destiné à circuler.They are placed parallel to each other and aligned so as to form a single row in which a coolant, such as glycol water, is intended to circulate.

Les tubes 11 sont destinés à être en contact mécanique ou non avec plusieurs modules 3 de forme parallélépipédique d'une batterie du véhicule, et sont avantageusement réalisés dans un matériau conducteur thermique, tel qu'un matériau métallique, par exemple en aluminium ou alliage d'aluminium.The tubes 11 are intended to be in mechanical contact or not with several modules 3 of parallelepipedal shape of a vehicle battery, and are advantageously made of a thermal conductive material, such as a metallic material, for example aluminum or a alloy of 'aluminum.

L'échangeur thermique 1 est ainsi positionné directement ou indirectement au contact des modules 3 et parcouru par un fluide caloporteur.The heat exchanger 1 is thus positioned directly or indirectly in contact with the modules 3 and traversed by a heat transfer fluid.

Ce fluide caloporteur peut être du type réfrigérant, ou bien un liquide de refroidissement, par exemple un mélange d'eau et de glycol.This heat transfer fluid may be of the refrigerant type, or else a cooling liquid, for example a mixture of water and glycol.

Le fluide caloporteur peut ainsi absorber la chaleur émise par les modules 3 afin de les refroidir ou selon les besoins, il peut leur apporter de la chaleur si la température des modules 3 est insuffisante pour leur bon fonctionnement.The heat transfer fluid can thus absorb the heat emitted by the modules 3 in order to cool them or, as required, it can provide them with heat if the temperature of the modules 3 is insufficient for their proper functioning.

Cet échangeur thermique 1 permet de limiter les élévations soudaines de température au sein de la batterie et de pallier la formation de points chauds.This heat exchanger 1 makes it possible to limit sudden increases in temperature within the battery and to compensate for the formation of hot spots.

Dans ce mode de réalisation, les tubes 11 présentent une section droite de forme sensiblement oblongue.In this embodiment, the tubes 11 have a cross section of substantially oblong shape.

Ces tubes 11 sont ici en aluminium extrudé et présentent une pluralité de canaux juxtaposés de circulation du liquide (il s'agit donc dans cet exemple de tubes multicanaux).These tubes 11 are here made of extruded aluminum and have a plurality of juxtaposed liquid circulation channels (this is therefore in this example multi-channel tubes).

Le faisceau de tubes 11 comprend une première extrémité et une deuxième extrémité.The bundle of tubes 11 includes a first end and a second end.

Comme montré sur les figures 2A et 2B, la première extrémité d'une partie des tubes 11 du faisceau débouche dans une première boîte collectrice 21 d'entrée de fluide. Ces tubes seront appelés par la suite tubes d'entrée et référencés 11A.As shown in FIGS. 2A and 2B, the first end of a part of the tubes 11 of the bundle opens into a first manifold 21 for entering the fluid. These tubes will hereinafter be called inlet tubes and referenced 11A.

La première extrémité de l'autre partie des tubes 11 du faisceau débouche dans une deuxième boîte collectrice 22 de sortie de fluide. Ces tubes seront appelés par la suite tubes de sortie et référencés 11B.The first end of the other part of the tubes 11 of the bundle opens into a second manifold 22 for fluid outlet. These tubes will hereinafter be called outlet tubes and referenced 11B.

Les boîtes collectrices 21, 22 d'entrée et de sortie de fluide (appelées manifolds en anglais) s'étendent parallèlement au niveau de la première extrémité des tubes 11, perpendiculairement à l'axe longitudinal de ces derniers.The manifolds 21, 22 for inlet and outlet of fluid (called manifolds in English) extend parallel to the level of the first end of the tubes 11, perpendicular to the longitudinal axis of the latter.

Ces boîtes collectrices 21, 22 adjacentes sont reliées à une entrée E et à une sortie S de fluide caloporteur respectivement qui sont situées du même côté de l'échangeur thermique.These adjacent manifolds 21, 22 are connected to an inlet E and an outlet S of heat transfer fluid respectively which are located on the same side of the heat exchanger.

Dans l'exemple des figures 2A et 2B, le faisceau de tubes 11 comprend de façon alternée, de droite à gauche, un tube d'entrée 11A et un tube de sortie 11B.In the example of FIGS. 2A and 2B, the tube bundle 11 alternately comprises, from right to left, an inlet tube 11A and an outlet tube 11B.

Chaque paire constituée d'un tube d'entrée 11A et d'un tube de sortie 11B forme une branche.Each pair consisting of an inlet tube 11A and an outlet tube 11B forms a branch.

Les deuxièmes extrémités d'un tube d'entrée 11A et d'un tube de sortie 11B d'une branche débouchent dans une troisième boîte collectrice 31 de retournement de fluide.The second ends of an inlet tube 11A and an outlet tube 11B of a branch open into a third manifold 31 for fluid return.

Ainsi, plusieurs boîtes collectrices 31 de retournement s'étendent de façon alignée au niveau de la deuxième extrémité des branches de tubes 11, perpendiculairement à l'axe longitudinal de ces derniers et parallèlement aux boîtes collectrices 21, 22 d'entrée et de sortie de fluide.Thus, several reversing manifolds 31 extend in an aligned manner at the second end of the branches of tubes 11, perpendicular to the longitudinal axis of the latter and parallel to the manifolds 21, 22 of inlet and outlet of fluid.

Ainsi, le fluide caloporteur est introduit dans la première boîte collectrice 21 d'entrée par l'entrée de fluide 210, puis est distribué dans une partie des tubes 11, en l'occurrence les tubes d'entrée 11A, de chaque branche du faisceau, du premier tube d'entrée 11A situé à droite au dernier tube d'entrée situé à gauche sur la figure 2B.Thus, the heat transfer fluid is introduced into the first inlet manifold 21 by the fluid inlet 210, then is distributed in a part of the tubes 11, in this case the inlet tubes 11A, of each branch of the bundle , from the first inlet tube 11A located on the right to the last inlet tube located on the left in FIG. 2B.

Le fluide circule dans les tubes 11A d'entrée et traverse ces derniers dans un premier sens, passe ensuite dans les boîtes collectrices 31 de retournement et circule dans l'autre sens dans l'autre partie des tubes 11, en l'occurrence les tubes de sortie, de chaque branche du faisceau pour revenir au niveau de la boîte collectrice 22 de sortie et être évacué par la sortie de fluide 220.The fluid circulates in the inlet tubes 11A and passes through them in a first direction, then passes into the reversing manifolds 31 and circulates in the other direction in the other part of the tubes 11, in this case the tubes outlet, of each branch of the bundle to return to the level of the outlet manifold 22 and be evacuated by the fluid outlet 220.

Les boîtes collectrices 31, dites « boîtes de retournement », sont configurées pour distribuer le fluide caloporteur des tubes 11A d'entrée vers les tubes 11B de sortieThe manifolds 31, called “turning boxes”, are configured to distribute the heat transfer fluid from the inlet tubes 11A to the outlet tubes 11B

Ainsi, chaque branche (constituée ici de deux tubes multicanaux adjacents) définit un circuit de circulation du fluide en U et est associée à une boîte collectrice 31 de retournement.Thus, each branch (made up here of two adjacent multichannel tubes) defines a U-shaped fluid circulation circuit and is associated with a reversing manifold 31.

Comme décrit plus en détail par la suite, les boîtes collectrices 31 de retournement permettent l'équilibrage des débits fluidique entre les branches de l'échangeur thermique 1.As described in more detail below, the reversing manifolds 31 allow the balancing of the fluid flow rates between the branches of the heat exchanger 1.

En d'autres termes, on a sensiblement les mêmes débits de fluide caloporteur dans l'ensemble des branches, les boîtes collectrices 31 de retournement et les boîtes collectrices 21, 22 d'entrée et de sortie de fluide présentant des diamètres sensiblement identiques.In other words, there are substantially the same flow rates of heat transfer fluid in all of the branches, the return manifolds 31 and the manifolds 21, 22 for inlet and outlet of fluid having substantially identical diameters.

La figure 3 est une vue de détail, en transparence, de l'échangeur thermique 1 de la figure 2A au niveau d'une boîte collectrice 31 de retournement dans laquelle débouchent un tube d'entrée 11A et un tube de sortie 11B.FIG. 3 is a detailed view, in transparency, of the heat exchanger 1 of FIG. 2A at the level of a reversing manifold 31 into which an inlet tube 11A and an outlet tube 11B open.

La boîte collectrice 31 de retournement est ici tubulaire et ses extrémités latérales sont obturées par des parois 311 étanches.The reversing manifold 31 is here tubular and its lateral ends are closed by watertight walls 311.

Elle délimité une chambre de retournement 313 et présente une cloison 312 interne percée d'une lumière 3121 circulaire qui constitue une restriction locale du passage de fluide du tube d'entrée 11A vers le tube de sortie 11B, ce qui engendre une perte de charge.It delimits a turning chamber 313 and has an internal partition 312 pierced with a circular lumen 3121 which constitutes a local restriction on the passage of fluid from the inlet tube 11A to the outlet tube 11B, which generates a pressure drop.

Cette cloison 312 interne, appelée throttle en angais, est insérée dans une fente ménagée dans la paroi de la boîte collectrice 31 de retournement, ou bien elle est insérée par une extrémité de la boîte collectrice 31 de retournement.This internal partition 312, called throttle in English, is inserted into a slot made in the wall of the reversing manifold 31, or else it is inserted by one end of the reversing manifold 31.

Il s'agit d'une cloison 312 percée présentant un orifice calibré qui constitue une restriction locale du passage de fluide caloporteur.It is a bulkhead 312 pierced with a calibrated orifice which constitutes a local restriction on the passage of heat transfer fluid.

Dans une variante, cette restriction locale du passage de fluide caloporteur peut être obtenue par un rétrécissement local de la section de la boîte collectrice 31 de retournement, c'est-à-dire par déformation de la paroi de la boîte collectrice 31 de retournement.In a variant, this local restriction of the passage of heat transfer fluid can be obtained by a local narrowing of the section of the reversing manifold 31, that is to say by deformation of the wall of the reversing manifold 31.

On comprend que les boîtes collectrices 31 de retournement comprennent chacune au moins une cloison 312 percée présentant un orifice calibré dont le diamètre varie en fonction de l'éloignement de la branche correspondante par rapport à l'entrée E de fluide caloporteur.It will be understood that the reversing manifolds 31 each comprise at least one perforated partition 312 having a calibrated orifice whose diameter varies as a function of the distance of the corresponding branch from the inlet E of heat transfer fluid.

En l'espèce, le diamètre de l'orifice des cloisons 312 des boîtes collectrices 31 augmente de la droite vers la gauche de l'échangeur thermique 1 de la figure 2B. En d'autres termes, le diamètre de l'orifice de la cloison 312 de la chambre de retournement (à gauche de l'échangeur thermique) la plus éloignée de l'entrée de fluide 210 est supérieur à celui de la chambre de retournement (à droite de l'échangeur thermique) la plus proche de l'entrée E de fluide caloporteur.In this case, the diameter of the orifice of the partitions 312 of the manifolds 31 increases from right to left of the heat exchanger 1 of FIG. 2B. In other words, the diameter of the orifice of the partition 312 of the turning chamber (to the left of the heat exchanger) furthest from the fluid inlet 210 is greater than that of the turning chamber ( to the right of the heat exchanger) closest to the heat transfer fluid inlet E.

Le but de ces cloisons 312 percées est de créer une perte de charge locale dans chaque branche de l'échangeur thermique 1, la perte de charge devant être différente selon la position de la branche par rapport à l'entrée E de fluide caloporteur de l'échangeur thermique 1.The purpose of these partitions 312 pierced is to create a local pressure drop in each branch of the heat exchanger 1, the pressure drop must be different depending on the position of the branch relative to the inlet E of heat transfer fluid of the heat exchanger 1.

Selon une approche particulière, tout ou partie des lumières 3121 des cloisons 312 présentent des diamètres différents.According to a particular approach, all or part of the lights 3121 of the partitions 312 have different diameters.

De façon préférentielle, on minimise le nombre de cloisons 312 présentant des lumières de diamètres différents afin de limiter le coût de fabrication de l'échangeur thermique, tout en garantissant un équilibrage fluidique optimal entre les différentes branches de l'échangeur thermique.Preferably, the number of partitions 312 having openings of different diameters is minimized in order to limit the manufacturing cost of the heat exchanger, while guaranteeing optimal fluid balancing between the different branches of the heat exchanger.

Dans un autre mode de réalisation, l'échangeur thermique présente une unique boîte collectrice 31 de retournement comprenant plusieurs chambres ou compartiments de retournement délimité(e)s par des cloisons internes étanches isolant fluidiquement les différentes branches.In another embodiment, the heat exchanger has a single reversing manifold 31 comprising several reversing chambers or compartments delimited by watertight internal partitions fluidly isolating the different branches.

Chaque chambre de retournement est associée à une branche de l'échangeur thermique (c'est-à-dire un tube d'entrée et un tube de sortie communiquant fluidiquement via le compartiment de retournement).Each turning chamber is associated with a branch of the heat exchanger (that is to say an inlet tube and an outlet tube communicating fluidically via the turning compartment).

Dans chacune des chambres de retournement est disposée une cloison interne percée.In each of the turning chambers is arranged an internal partition pierced.

Dans une variante, chacune des chambres de retournement comprend un rétrécissement local de la section de la boîte collectrice 31 de retournement.In a variant, each of the turning chambers comprises a local narrowing of the section of the turning manifold 31.

La figure 4 est une vue schématique de détail d'une autre configuration d'échangeur thermique d'un dispositif de régulation thermique conforme à l'invention, au niveau d'une boîte collectrice de retournement.Figure 4 is a schematic detail view of another configuration of heat exchanger of a thermal regulation device according to the invention, at a reversing manifold.

Dans cet exemple, chaque branche comprend quatre tubes 11 multicanaux avec deux tubes d'entrée 11A adjacents juxtaposés à deux tubes de sortie 11B adjacents.In this example, each branch comprises four multichannel tubes 11 with two adjacent inlet tubes 11A juxtaposed with two adjacent outlet tubes 11B.

Le fluide circule dans les tubes 11A d'entrée et traverse ces derniers dans un premier sens, passe ensuite dans la boîte collectrice 31 de retournement, au travers d'une restriction locale du passage de fluide formée par une cloison 312 percée d'une lumière, et circule dans l'autre sens dans les tubes de sortie 11B.The fluid circulates in the inlet tubes 11A and crosses them in a first direction, then passes into the reversing manifold 31, through a local restriction of the fluid passage formed by a partition 312 pierced with a light , and flows in the other direction in the outlet tubes 11B.

La figure 5 est une vue schématique de détail d'une autre configuration d'échangeur thermique d'un dispositif de régulation thermique conforme à l'invention, au niveau d'une boîte collectrice de retournement.FIG. 5 is a schematic detail view of another configuration of a heat exchanger of a thermal regulation device according to the invention, at the level of a reversing manifold.

Dans cet exemple, chaque branche comprend quatre tubes 11 multicanaux avec deux tubes d'entrée 11A adjacents disposés au centre de la branche, et deux tubes de sortie 11B disposés de part et d'autres deux tubes d'entrée 11A.In this example, each branch comprises four multichannel tubes 11 with two adjacent inlet tubes 11A arranged in the center of the branch, and two outlet tubes 11B arranged on the side and other two inlet tubes 11A.

Le fluide circule dans les tubes 11A d'entrée et traverse ces derniers dans un premier sens, passe ensuite dans la boîte collectrice 31 de retournement, au travers de deux restrictions locales du passage de fluide formées chacune par une cloison 312 percée d'une lumière, et circule dans l'autre sens dans les deux tubes de sortie 11B.The fluid circulates in the inlet tubes 11A and crosses them in a first direction, then passes into the reversing manifold 31, through two local restrictions of the fluid passage each formed by a partition 312 pierced with a light , and flows in the other direction in the two outlet tubes 11B.

La figure 6 est une vue schématique de détail d'une autre configuration d'échangeur thermique d'un dispositif de régulation thermique conforme à l'invention, au niveau d'une boîte collectrice de retournement.FIG. 6 is a schematic detail view of another configuration of a heat exchanger of a thermal regulation device according to the invention, at the level of a reversing manifold.

Dans cet exemple, chaque branche comprend trois tubes 11 multicanaux avec un unique tube d'entrée 11A disposé au centre de la branche, et deux tubes de sortie 11B disposés de part et d'autres du tube d'entrée 11A.In this example, each branch comprises three multichannel tubes 11 with a single inlet tube 11A disposed in the center of the branch, and two outlet tubes 11B arranged on either side of the inlet tube 11A.

Le fluide circule dans le tube 11A d'entrée et traverse ce dernier dans un premier sens, passe ensuite dans la boîte collectrice 31 de retournement, au travers de deux restrictions locales du passage de fluide formées chacune par une cloison 312 percée d'une lumière, et circule dans l'autre sens dans les deux tubes de sortie 11B.The fluid circulates in the inlet tube 11A and crosses the latter in a first direction, then passes into the reversing manifold 31, through two local restrictions of the fluid passage each formed by a partition 312 pierced with a light , and flows in the other direction in the two outlet tubes 11B.

Le tube d'entrée 11A central peut être de plus grande dimension dans la mesure où le débit de fluide caloporteur circulant à l'intérieur de ce dernier est deux fois supérieur au débit de chacun des tubes de sortie 11B.The central inlet tube 11A can be of larger dimension insofar as the flow rate of heat transfer fluid circulating inside the latter is twice greater than the flow rate of each of the outlet tubes 11B.

Autres aspects et variantesOther aspects and variants

L'échangeur thermique du dispositif de régulation thermique conforme à l'invention comprend au moins deux branches comprenant chacune au moins un tube d'entrée et un tube de sortie du fluide caloporteur.The heat exchanger of the thermal regulation device according to the invention comprises at least two branches, each comprising at least one inlet tube and one outlet tube for the heat transfer fluid.

Chaque branche de l'échangeur thermique refroidit au moins un module de batterie.Each branch of the heat exchanger cools at least one battery module.

Les boîtes collectrices 21, 22, 31 tubulaires formant les moyens distributeurs d'entrée, les moyens collecteurs de sortie et les chambres de retournement 313 peuvent présenter des diamètres différents.The tubular manifolds 21, 22, 31 forming the inlet distributing means, the outlet collecting means and the turning chambers 313 may have different diameters.

Le diamètre de la ou des boîtes collectrices de retournement peut être inférieur à celui des boîtes collectrices d'entrée et de sortie, du fait que le débit dans la ou les boîtes collectrices de retournement est inférieur à celui dans les boîtes collectrices d'entrée et de sortie.The diameter of the reversing manifold (s) may be less than that of the inlet and outlet manifolds, because the flow rate in the reversing manifold (s) is less than that in the inlet and outlet manifolds Release.

Dans un mode de réalisation particulier, seule une partie des chambres de retournement comprend des moyens de restriction du passage du fluide caloporteur.In a particular embodiment, only part of the turning chambers comprises means for restricting the passage of the heat transfer fluid.

Dans un mode de réalisation particulier, au moins une des boîtes collectrices de l'échangeur thermique est réalisée selon une technologie de fabrication différente des autres boîtes collectrices, à savoir :In a particular embodiment, at least one of the manifolds of the heat exchanger is produced according to a manufacturing technology different from the other manifolds, namely:

- à partir d'un tube électrosoudé pour les boîtes collectrices d'entrée et de sortie ;- from an electro-welded tube for the inlet and outlet manifolds;

- par emboutissage et brasage pour la ou les boîtes collectrices de retournement ;- by stamping and brazing for the reversing manifold (s);

- à partir de matière plastique.- from plastic.

L'échangeur thermique peut être assemblé par brasage, par collage ou par le biais de liaisons mécaniques.The heat exchanger can be assembled by brazing, gluing or by means of mechanical connections.

Dans un mode de réalisation particulier, l'entrée et la sortie de fluide caloporteur sont situées sur des côtés opposés de l'échangeur thermique.In a particular embodiment, the inlet and outlet of the heat transfer fluid are located on opposite sides of the heat exchanger.

Par ailleurs, les branches de l'échangeur thermique peuvent comprendre un nombre pair ou impair de tubes.Furthermore, the branches of the heat exchanger may include an even or odd number of tubes.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de régulation thermique d'au moins un élément de stockage d'énergie électrique (3), ledit dispositif comprenant au moins un échangeur thermique (1) délimitant un circuit de circulation de fluide caloporteur, ledit échangeur thermique (1) comprenant des conduits (11A, 11B) de circulation du fluide caloporteur et, disposés à une première extrémité de ces conduits (11), des moyens distributeurs d'entrée (21) pour assurer la distribution du fluide caloporteur dans des conduits d'entrée (11A) selon une premier sens de circulation et des moyens collecteurs de sortie (22) pour assurer la collecte du fluide caloporteur circulant dans des conduits de sortie (11B) selon un deuxième sens de circulation, inversé par rapport au premier sens, caractérisé en ce qu'il comprend à une deuxième extrémité desdits conduits (11) plusieurs chambres de retournement (313) du fluide caloporteur entre au moins conduit d'entrée (11A) et au moins un conduit de sortie (11B), au moins une partie des chambres de retournement (313) comprenant des moyens de restriction du passage du fluide caloporteur de sorte à équilibrer les débits de fluide caloporteur dans les conduits (11A, 11B) dudit échangeur thermique (1).1. A device for thermal regulation of at least one element for storing electrical energy (3), said device comprising at least one heat exchanger (1) delimiting a circuit for circulation of heat-transfer fluid, said heat exchanger (1) comprising conduits (11A, 11B) for circulation of the heat transfer fluid and, arranged at a first end of these conduits (11), inlet distributor means (21) for ensuring the distribution of the heat transfer fluid in inlet conduits (11A) according to a first direction of circulation and outlet collecting means (22) for ensuring the collection of the coolant circulating in outlet conduits (11B) according to a second direction of circulation, reversed with respect to the first direction, characterized in that it comprises at a second end of said conduits (11) several reversal chambers (313) of the heat transfer fluid between at least one inlet conduit (11A) and at least one outlet conduit (11B), at at least part of the turning chambers (313) comprising means for restricting the passage of the heat transfer fluid so as to balance the flow rates of heat transfer fluid in the conduits (11A, 11B) of said heat exchanger (1). 2. Dispositif de régulation thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens distributeurs d'entrée (21) et les moyens collecteurs de sortie (22) du fluide caloporteur sont des boîtes collectrices.2. A thermal regulation device according to claim 1, characterized in that the inlet distributor means (21) and the outlet collecting means (22) of the heat transfer fluid are manifold boxes. 3. Dispositif de régulation thermique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les chambres de retournement (313) sont définies dans une unique boîte collectrice de retournement (31) dans laquelle débouche la deuxième extrémité desdits conduits (11A, 11B).3. A thermal regulation device according to claim 1 or 2, characterized in that the turning chambers (313) are defined in a single turning collecting box (31) into which opens the second end of said conduits (11A, 11B). 4. Dispositif de régulation thermique selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite boîte collectrice de retournement (31) comprend une ou plusieurs cloisons internes étanches délimitant plusieurs chambres de retournement (313) dans chacune desquelles débouchent la deuxième extrémité d'au moins un conduit d'entrée et la deuxième extrémité d'au moins un conduit de sortie.4. A thermal regulation device according to claim 3, characterized in that said turning manifold box (31) comprises one or more internal watertight partitions delimiting several turning chambers (313) in each of which open the second end of at least one inlet conduit and the second end of at least one outlet conduit. 5. Dispositif de régulation thermique selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacune desdites chambres de retournement (313) comprend des moyens de restriction du passage du fluide caloporteur prenant la forme d'au moins une cloison (312) percée d'une lumière (3121) de passage du fluide caloporteur ou d'au moins un rétrécissement de la section de ladite boîte collectrice de retournement (31).5. A thermal regulation device according to claim 4, characterized in that each of said turning chambers (313) comprises means for restricting the passage of the heat transfer fluid taking the form of at least one partition (312) pierced with a light (3121) for the passage of the heat transfer fluid or for at least one narrowing of the section of said reversing manifold (31). 6. Dispositif de régulation thermique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les chambres de retournement (313) sont définies dans des boîtes collectrices de retournement (31) distinctes et dans chacune desquelles débouchent la deuxième extrémité d'au moins un conduit d'entrée (11A) et la deuxième extrémité d'au moins un conduit de sortie (11B).6. A thermal regulation device according to claim 1 or 2, characterized in that the turning chambers (313) are defined in separate turning collecting boxes (31) and in each of which open the second end of at least one conduit. inlet (11A) and the second end of at least one outlet conduit (11B). 7. Dispositif de régulation thermique selon la revendication 6, caractérisé en ce que les boîtes collectrices de retournement (31) distinctes comprennent chacune des moyens de restriction du passage du fluide caloporteur prenant la forme d'au moins une cloison (312) percée d'une lumière (3121) de passage du fluide caloporteur ou d'au moins un rétrécissement de la section de la boîte collectrice de retournement (31).7. A thermal regulation device according to claim 6, characterized in that the separate return manifold boxes (31) each comprise means for restricting the passage of the heat transfer fluid taking the form of at least one partition (312) pierced with a lumen (3121) for the passage of the heat transfer fluid or at least a narrowing of the section of the reversing manifold (31). 8. Dispositif de régulation thermique selon la revendication 5 ou 7, caractérisé en ce que tout ou partie des lumières (3121) des cloisons (312) de restriction du passage du fluide caloporteur situées dans les chambres de retournement (313) présentent des sections différentes.8. A thermal regulation device according to claim 5 or 7, characterized in that all or part of the openings (3121) of the partitions (312) restricting the passage of the heat transfer fluid located in the turning chambers (313) have different sections . 9. Dispositif de régulation thermique selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que les boîtes collectrices (21, 22, 31) formant les moyens distributeurs d'entrée, les moyens collecteurs de sortie et les chambres de retournement (313) sont tubulaires et de diamètres différents.9. A thermal regulation device according to one of claims 3 to 8, characterized in that the manifolds (21, 22, 31) forming the inlet distributor means, the outlet manifold means and the turning chambers (313 ) are tubular and of different diameters. 10. Dispositif de régulation thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que lesdits conduits (11A, 11B) comprennent une pluralité de canaux.10. A thermal regulation device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that said conduits (11A, 11B) comprise a plurality of channels.
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