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WO2019069022A1 - Boîtier de protection d'un pack batterie intégrant des canaux de transport d'un fluide caloporteur - Google Patents

Boîtier de protection d'un pack batterie intégrant des canaux de transport d'un fluide caloporteur Download PDF

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WO2019069022A1
WO2019069022A1 PCT/FR2018/052438 FR2018052438W WO2019069022A1 WO 2019069022 A1 WO2019069022 A1 WO 2019069022A1 FR 2018052438 W FR2018052438 W FR 2018052438W WO 2019069022 A1 WO2019069022 A1 WO 2019069022A1
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WO
WIPO (PCT)
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housing
transfer fluid
shells
protection according
heat transfer
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/FR2018/052438
Other languages
English (en)
Inventor
Thibaut PERRIN
Mohamed Ibrahimi
Bastien Jovet
Sergio Da Costa Pito
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority to US16/753,119 priority Critical patent/US11495850B2/en
Priority to EP18808413.1A priority patent/EP3676904A1/fr
Priority to CN201880078480.XA priority patent/CN111602285B/zh
Publication of WO2019069022A1 publication Critical patent/WO2019069022A1/fr
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • Housing for protecting a battery pack incorporating channels for transporting a heat transfer fluid
  • the invention relates to the field of thermal regulation of battery modules, in particular for a motor vehicle whose propulsion is supplied in whole or in part by an electric motor, located in a protective case forming, with the battery modules, a battery pack.
  • the invention relates to the structure of such a protective housing.
  • the electric energy storage cells are interconnected in order to create an electrical generator of desired voltage and capacity, and positioned in a battery module (called “module” in which follows).
  • casing in English, made of metal, which protects the modules of the external environment.
  • the protective case and the modules form a set generally called battery pack.
  • the battery pack generally disposed at the floor of the vehicle, covers a more and more consistent surface of the vehicle floor and sometimes even the bottom of the body it.
  • the battery modules may be subject to temperature variations that may in some cases cause their damage or even their destruction. Therefore, the thermal regulation of the modules is essential in order, on the one hand, to maintain them in good condition and, on the other hand, to ensure the reliability, autonomy, and performance of the vehicle.
  • Devices for regulating the temperature of the modules are therefore implemented to optimize the operation of the modules.
  • Such a thermal regulation device is traversed by a heat transfer fluid and performs the functions of heating and / or cooling of the modules.
  • the heat transfer fluid can thus absorb the heat emitted by each module to cool or as needed, it can bring him heat if the temperature of the module is insufficient for its proper operation.
  • One or more thermal control devices are generally positioned directly in contact with the modules (that is to say inside the battery pack).
  • the transport that is to say the supply of heat transfer fluid to these thermal control devices and its evacuation, is carried out through a network of tubings arranged either inside the protective housing, or to outside of it.
  • a first drawback of the implementation of a tubing network, whether internal or external to the protective housing, lies in the large number of components it implements.
  • a tubing network consists of a plurality of transport tubes interconnected mechanically.
  • the weight of the installation embedded in the vehicle is important, which is not satisfactory.
  • tubing network is relatively bulky.
  • the congestion of the tubing network limits the space allocated to the reception of the battery modules within the battery pack.
  • the present invention aims to solve these problems of the state of the art and proposes a protection housing of at least one electric battery module comprising at least one thermal control element of said at least one module in which a coolant.
  • said protective housing comprises at least one heat transfer fluid transport channel extending in at least one wall of the protective housing and fluidly connected to said at least one thermal regulation element.
  • the invention thus proposes to integrate the heat transfer fluid transport channels within the walls of the protective housing in which are housed the electric battery modules.
  • the casing makes it possible on the one hand to protect the battery modules from shocks and, on the other hand, to distribute the heat-transfer fluid towards thermal regulation elements implemented in the internal enclosure of the casing and arranged in thermal contact with the casing. the modules so as to regulate the temperature of the latter.
  • the invention therefore integrates the management of the coolant within the structure of the protective housing.
  • the structure of the housing and the heat transfer fluid transport channels are indissociable.
  • the walls of the protective housing consist of two half-shells which, after assembly delimit said at least one transport channel.
  • the protective housing is obtained by assembling two half-shells having complementary shapes that, once assembled, delimit cavities forming the heat transfer fluid transport channels within the wall of the housing.
  • said two half-shells are secured by welding, bonding or friction of said two half-shells of the housing between them until adhesion.
  • the battery modules are thus protected against shocks ("crash") and coolant leakage insofar as the inner chamber of the housing is kept sealed with respect to the heat transfer fluid transport circuit located in the walls of the housing.
  • a first half-shell comprises at least one groove and a second half-shell comprises at least one groove, said at least one groove being disposed facing each other and delimiting said at least one groove a transport channel after assembly of the two half-shells.
  • the protective housing is obtained by assembling two half-shells each having grooves located vis-à-vis and which, after assembly, delimit the transport channels of the coolant within the wall of the housing itself.
  • the two half-shells delimit after assembly at least one receiving slot of an edge of said at least one thermal regulation element fluidly connecting the latter to at least one transport channel.
  • the protective housing is in one piece.
  • the protective housing has only one part so that it is simple to manufacture.
  • said at least one heat transfer fluid transport channel is formed in said monoblock protective case during its manufacture by one of the following methods: three-dimensional printing (3D), pultrusion, lost wax casting, gas injection.
  • said at least one transport channel is delimited by at least one duct extending in said at least one wall of the protective housing.
  • the protective housing incorporates one or more conduits within these walls delimiting the transport channels.
  • the thickness of the walls of the protective case is not, or very little, increased compared to known cases of the prior art.
  • said at least one conduit is thermoformed or overmolded within said at least one wall of said protective housing.
  • thermoforming or overmolding allow to integrate in a simple and inexpensive way, the ducts within the walls of the protective housing of the electric battery modules.
  • the invention further proposes a battery pack for a hybrid or electric vehicle comprising a protective case as described above, in which at least one electric battery module thermally regulated by at least one thermal regulation element is housed.
  • Figure 1 which schematically illustrates the general principle of the invention is a top view, in section, of a battery pack implementing a protective housing according to the invention
  • Figure 2A is a side view, in partial section, of a protective case of a battery pack according to a first embodiment of the invention
  • Fig. 2B is an exploded view of the shield case of Fig. 2A;
  • Figure 3 is a schematic detail view, in section, of a protective housing of a battery pack according to a second embodiment of the invention;
  • Figure 4 is a sectional view illustrating a variant of the protective housing of Figure 3;
  • Figure 5 is a schematic detail view of a protective case of a battery pack according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating a variant of the protective case of FIG. 5;
  • Figure 7 is a perspective view illustrating another variant of the protective housing of Figure 5;
  • Figure 8 is a sectional view partially illustrating a protective case of a battery pack according to a fourth embodiment of the invention.
  • Figure 9 is another sectional view partially illustrating the protective housing of Figure 8.
  • FIG. 10 is a perspective view illustrating a variant of the protective case of FIG. 8. 5. Detailed Description of Embodiments
  • the electrical battery module protection casing of the invention comprises, within one or more of these walls, integrated channels for transporting a heat transfer fluid to one or more thermal regulation devices of the electric battery modules. and evacuation of the coolant out of the housing.
  • heat transfer fluid transport channels integrated in the walls of the protective housing thus allow the supply and discharge of heat transfer fluid temperature control devices which are arranged in the protective housing and placed in thermal contact with the battery modules.
  • the heat transfer fluid circulating in the thermal control devices makes it possible to regulate the temperature of the battery modules arranged in the enclosure of the housing.
  • FIG. 1 which schematically illustrates the general principle of the invention, is a top view, in section, of a battery pack P comprising a protection box B according to the invention in which electrical battery modules M are housed; .
  • the battery modules M are arranged in thermal contact with thermal regulation elements 9, thus making it possible to regulate their temperature.
  • the thermal regulation elements 9, which together form a thermal regulation device, comprise circuits for circulating a heat transfer fluid allowing the exchange of calories between each of the modules M and the corresponding thermal regulation element 9 .
  • the invention provides for providing channels 10 for conveying this fluid within the walls of the protective casing B.
  • the transport channels 10 thus extend in one or more walls of the protective housing B in order to supply and evacuate the coolant circulating in the circulation circuits of the various thermal regulation elements 9.
  • the protective housing B further comprises a connector 11 having an inlet port 111 and a discharge port 112 which makes it possible to connect the transport channels 10 with another part of the thermal regulation loop to the housing B of protection (including a circulation pump of the fluid in particular).
  • FIGS. 2A and 2B are diagrammatic detail views, in section, of a casing 1 for protecting a battery pack according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 2A shows a module M of electric battery resting on a thermal regulation element 9 connected to a channel 10 for transporting the heat transfer fluid formed in the protective casing 1.
  • the housing 1 of protection consists of two half-shells
  • the shapes of the half-shells 12a, 12b also delimit at least one slot 13 which makes it possible to connect the transport channel 10 fluidically to a thermal regulation element 9 fixed on the protective housing 1.
  • the slot 13 is dimensioned to receive, sealingly, an edge of the thermal control element 9 and to connect fluidly the transport channel 10 to the fluid circulation circuit extending in the thermal control element 9.
  • the first half-shell 12a has a first rectilinear portion 121 extended by a second rectilinear portion 122, inclined relative to the first portion 121 and having, at its free end, a rounded portion 123, the rounded portion 123 having a lip 124 (exploded view of Figure 2B).
  • the second half-shell 12b has a shape substantially corresponding to the first half-shell 12a.
  • first rectilinear portion 125 extended by a second rectilinear portion 126, inclined with respect to the first portion 125 and having, at its free end, a rounded portion 127, the rounded portion 127 having a third straight portion 128 extending parallel to the first straight portion 125 ( Figure 2B).
  • each half-shells 12a, 12b are located vis-à-vis so as to define a cavity forming the channel 10 for transporting the coolant.
  • the transport channel 10 has a substantially circular section.
  • the lip 124 of the first half-shell 12a is located vis-à-vis the third straight portion 128 of the second half-shell 12b so as to form the slot 13 for fixing the thermal control element 9 on the housing 1 and the fluid connection of the thermal control element 9 with the transport channel 10.
  • the half-shells 12a, 12b are made of plastic, metal or composite material.
  • the material used for the housing walls is chosen so that the latter has sufficient rigidity to protect the battery modules M it contains.
  • the half-shells 12a, 12b are joined together at the first 121, 125 and second 122, 126 rectilinear portions of the half-shells 12a, 12b, by gluing, by welding, or by friction of the two half-shells. hulls between them until adhesion.
  • Figure 3 is a schematic detail view, in section, of a housing 2 for protecting a battery pack according to a second embodiment of the invention.
  • the protective housing 2 consists of a double shell, or wall, comprising a first half-shell 21 disposed towards the outside of the housing 2 and a second half-shell 22 disposed towards the inside of the housing. 2 of protection.
  • the first 21 and second 22 half-shells respectively comprise rectilinear grooves 211, 221 of semi-hexagonal section which extend parallel to each other.
  • the grooves 221 of the first half-shell 21 are located opposite the grooves 221 of the second half-shell 22.
  • the grooves 211, 221 delimit channels 10 for transporting the coolant, of hexagonal section, within the double shell 20 of the protective housing.
  • the transport channels 10 thus has a hexagonal shape after joining the first 21 and second 22 half-shells.
  • FIG. 4 illustrates a variant of the second embodiment in which the grooves 211, 221 have a semi-elliptical section.
  • the transport channels 10 After joining the two half-shells 21, 22, the transport channels 10 and have an elliptical or oval shape.
  • FIGS. 3 and 4 are simple illustrative and non-limiting examples.
  • the channels may have a circular, rectangular, triangular, or trapezoidal shape, for example.
  • the first 21 and second 22 half-shells are made of plastic, metal or composite material.
  • the material used for the half-shells of the housing is chosen so that the latter has sufficient rigidity to protect the battery modules M it contains.
  • FIG. 5 is a schematic detail view of a protective case of a battery pack according to a third embodiment of the invention.
  • the protective housing 3 is monobloc and the transport channels 10 are defined directly in the walls of the housing 3 during its manufacture.
  • the protective housing 3 comprises, on at least one of these walls, a profile 31 protruding with respect to the inner surface of the wall 30 (that is to say the surface of the wall facing the wall). inside the case).
  • An inlet or supply port 311 and an outlet or discharge port 312 are provided at one end of the transport channels 10 for the supply and discharge of the coolant.
  • the profile 31 also has a plurality of pairs of openings 313 (intended for the inlet and outlet of the fluid, respectively) arranged along the profile 31 so as to allow the connection of the thermal regulation elements 9 to the transport channels 10 integrated into the housing 3.
  • the profile 31 comprises a supply channel 10 and a heat transfer medium outlet channel 10 communicating respectively with the inlet orifice 311 and the discharge orifice 312 respectively.
  • the channels 10 allow the heat transfer fluid to be transported to ten thermal regulation elements 9 (not shown) which are each connected with an opening pair 313.
  • thermal regulation elements 9 are connected on each side of the section 31 integrating the transport channels 10, ie ten thermal regulation elements in total.
  • FIG. 6 illustrates a variant of the protection box 3 of FIG. 5 in that the supply channel 10 and the heat transfer medium outlet channel 10 are superimposed.
  • Several pairs of apertures 313 high and low are arranged along the profile 31 so as to allow the connection of the thermal control elements 9 to the transport channels 10 integrated in the housing 3.
  • Figure 7 illustrates another variant of the protective housing 3 of Figure 5 in that it comprises three sections 31 spaced in the same plane and each having a single channel 10 of transport.
  • the central section 31a comprises an inlet orifice, or supply port, 311 which supplies heat transfer fluid temperature control elements 9 located on either side of the section 31a.
  • the thermal regulation elements 9 are fluidly connected to the central section 31a through the openings 313 formed on the side walls of the profile 31.
  • the two lateral sections 31b, 31c are located on each side of the central section
  • each of the lateral sections 31b, 31c comprises on a lateral edge openings 313 in which the thermal control elements 9 open, and a discharge orifice 312 of the heat transfer fluid located at the end of the transport channel 10.
  • the various monobloc protective housings 3 described in connection with FIGS. 5 to 7 are manufactured, for example, according to a three-dimensional printing method, the transport channels being formed during this printing step.
  • the monoblock housings 3 are produced by pultrusion, by lost wax molding, by gas injection, or by any other suitable method.
  • the monobloc protective housing 3 is made of plastic, metal or composite material.
  • the material used for the housing is chosen to have sufficient rigidity to protect the battery modules M it contains.
  • FIGS 8 and 9 schematically illustrate a protective case of a battery pack according to a fourth embodiment of the invention.
  • the protective casing 4 integrates, within its walls, a network of cylindrical ducts intended to distribute the heat transfer fluid to the thermal control elements 9, and to evacuate the coolant.
  • Figure 8 is a cross-sectional view of the housing 4 illustrating the walls 41 of the protective housing 4 in which the cylindrical ducts 42 are integrated.
  • the ducts 42 extend rectilinearly into the walls 41 and define channels 10 for transporting the coolant.
  • openings 411 are formed in the walls 41 so as to connect the thermal regulation elements 9 to the channels 10 (FIG. 9).
  • the protective housing 4 is made of plastic, metal or composite material.
  • the material used for the housing is chosen so that the latter has sufficient rigidity to protect the battery modules M it contains.
  • the ducts 42 are attached within the walls 41 of the casing 4 by thermoforming or overmolding.
  • FIG. 10 illustrates a variant of the protective casing 4 of FIG. 8 in that the ducts 42 snake within the wall 41 of the casing 4 so as to reach and distribute the heat-transfer fluid towards the various thermal regulation elements 9 (and to evacuate the coolant also).
  • conduits 42 in the thickness of the walls 41 of the protective casing 4 makes it possible to prevent coolant leaks in the inner enclosure of the protective casing 4 and the destruction of the battery modules M.
  • the invention thus proposes to integrate the heat transfer fluid transport channels within the walls of the protective housing in which the electric battery modules M are housed.
  • the housing makes it possible on the one hand to protect the battery modules M from shocks and, on the other hand, to transport the heat-transfer fluid towards thermal regulation elements implemented in the interior space of the casing and arranged in thermal contact. with the modules to regulate their temperature.
  • the invention makes it possible to integrate the management of the coolant within the structure of the protective casing.
  • the structure of the housing and the heat transfer fluid transport channels are indissociable.
  • the invention proposes to create the transport channels either:
  • the invention makes it possible to implement a network of heat transfer fluid transport channels within the walls of the protective casing for supplying thermal transfer elements with heat transfer fluid, and then for evacuating the heat transfer fluid having traveled through the elements. thermal regulation.
  • the invention makes it possible to reduce the number of components necessary for the management of the coolant.
  • the heat transfer fluid transport circuit being integrated in the walls of the protective housing, it is no longer necessary to implement a tubing network inside or outside the housing to transport the heat transfer fluid to the thermal control elements arranged in the protective housing.
  • the weight embedded in the vehicle is reduced, which optimizes the performance (autonomy and power, in particular) of the hybrid or electric vehicle.
  • the invention makes it possible to reduce the risks of leakage of the coolant within the protective housing in which the battery modules are housed.
  • the heat transfer fluid transport channels can be implemented on one or more of the walls of the housing.
  • the channels can therefore be integrated in the bottom wall, the side walls and / or the cover of the protective housing.
  • thermal regulation elements may be in the form of plate or tube exchangers arranged in the enclosure of the housing, or in the form of an arrangement of tubes or circulation channels. heat transfer fluid directly integrated into the wall or walls of the housing.
  • the walls of the protective housing are made of a material having good strength / mechanical resistance for an optimal weight.
  • the protective housing walls provide good protection of the battery modules housed in the latter against shocks ("crash").
  • this type of protective case can be used in any type of vehicle in the field of transport but also in the building industry and the tertiary sector, where electric batteries are contained in a housing and cooled directly or indirect by a fluid.

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Abstract

L'invention concerne un boîtier de protection d'au moins un module (M) de batterie électrique comprenant au moins un élément (9) de régulation thermique dudit au moins un module (M) dans lequel circule un fluide caloporteur. Selon l'invention, le boîtier de protection comprend au moins un canal (10) de transport du fluide caloporteur s'étendant dans au moins une paroi du boîtier (B, 1, 2, 3, 4) de protection et relié fluidiquement audit au moins un élément (9) de régulation thermique.

Description

Boîtier de protection d'un pack batterie intégrant des canaux de transport d'un fluide caloporteur
1. Domaine de l'invention
L'invention se rapporte au domaine de la régulation thermique de modules de batterie, notamment pour un véhicule automobile dont la propulsion est fournie en tout ou partie par une motorisation électrique, situées dans un boîtier de protection formant, avec les modules de batterie, un pack batterie.
Plus précisément, l'invention concerne la structure d'un tel boîtier de protection.
2. Art antérieur
Dans le domaine des véhicules électriques et hybrides, les cellules de stockage d'énergie électrique sont reliées entre elles de façon à créer un générateur électrique de tension et de capacité désirée, et positionnées dans un module de batterie (appelé "module" dans ce qui suit).
Plusieurs modules reliés entre eux forment la batterie du véhicule.
Généralement, ces modules sont enfermés dans un boîtier de protection rigide et étanche (appelée « casing » en anglais), fabriqué en métal, qui protège les modules de l'environnement extérieur.
Le boîtier de protection et les modules forment un ensemble généralement appelé pack batterie.
Les constructeurs automobiles cherchent aujourd'hui à fournir des véhicules électriques ou hybrides plus puissants et dont l'autonomie électrique est augmentée.
Pour cela, un nombre de plus en plus important de modules est embarqué dans les véhicules.
Ainsi, le pack batterie, généralement disposé au niveau du plancher du véhicule, couvre une surface de plus en plus conséquente du plancher du véhicule et forme même parfois le fond de caisse ce dernier.
Par ailleurs, lors du fonctionnement du véhicule, les modules de batterie peuvent être soumis à des variations de température pouvant provoquer dans certains cas leur endommagement, voire leur destruction. Par conséquent, la régulation thermique des modules est essentielle afin, d'une part, de les maintenir en bon état et, d'autre part, d'assurer la fiabilité, l'autonomie, et la performance du véhicule.
Des dispositifs destinés à réguler la température des modules sont donc mis en œuvre pour optimiser le fonctionnement des modules.
Un tel dispositif de régulation thermique est parcouru par un fluide caloporteur et assure les fonctions de chauffage et/ou de refroidissement des modules.
Le fluide caloporteur peut ainsi absorber la chaleur émise par chaque module afin de le refroidir ou selon les besoins, il peut lui apporter de la chaleur si la température du module est insuffisante pour son bon fonctionnement.
Un ou plusieurs dispositifs de régulation thermique (selon le nombre de modules à refroidir) sont généralement positionnés directement au contact des modules (c'est-à-dire à l'intérieur du pack batterie).
Le transport, c'est-à-dire l'alimentation du fluide caloporteur vers ces dispositifs de régulation thermique et son évacuation, est réalisée par le biais d'un réseau de tubulures disposées soit à l'intérieur du boîtier de protection, soit à l'extérieur de ce dernier.
Un premier inconvénient de la mise en œuvre d'un réseau de tubulures, qu'il soit interne ou externe au boîtier de protection, réside dans le nombre important de composants qu'il met en œuvre.
En effet, un réseau de tubulures est constitué d'une pluralité de tubes de transport reliés entre eux mécaniquement.
Ainsi, le poids de l'installation embarquée dans le véhicule est important, ce qui n'est pas satisfaisant.
Par ailleurs, un tel réseau de tubulures est relativement encombrant.
Lorsqu'il est situé à l'intérieur du boîtier de protection, l'encombrement du réseau de tubulures limite l'espace alloué à la réception des modules de batterie au sein du pack batterie.
Ainsi, la puissance et l'autonomie électrique du véhicule ne sont pas maximisées.
Lorsqu'il est situé à l'extérieur du boîtier de protection, l'encombrement du réseau de tubulures limite l'espace disponible pour l'installation et l'embarcation des autres composants du véhicule, ce qui n'est pas non plus satisfaisant.
En outre, les connexions mécaniques entre les tubes de transport d'un tel réseau augmentent les risques de fuite du fluide caloporteur dans l'enceinte intérieure du pack batterie et, par conséquent, le risque de destruction des modules.
3. Résumé de l'invention
La présente invention a pour objet de résoudre ces problèmes de l'état de l'art et propose un boîtier de protection d'au moins un module de batterie électrique comprenant au moins un élément de régulation thermique dudit au moins un module dans lequel circule un fluide caloporteur.
Selon l'invention, ledit boîtier de protection comprend au moins un canal de transport du fluide caloporteur s'étendant dans au moins une paroi du boîtier de protection et relié fluidiquement audit au moins un élément de régulation thermique.
L'invention propose ainsi d'intégrer les canaux de transport du fluide caloporteur au sein même des parois du boîtier de protection dans lequel sont logés les modules de batterie électrique.
Ainsi, le boîtier permet d'une part de protéger les modules de batterie des chocs et d'autre part, de distribuer le fluide caloporteur vers des éléments de régulation thermique mis en œuvre dans l'enceinte intérieure du boîtier et disposés en contact thermique avec les modules de sorte à réguler la température de ces derniers.
L'invention intègre donc la gestion du fluide caloporteur au sein même de la structure du boîtier de protection.
La structure du boîtier et les canaux de transport du fluide caloporteur sont donc indissociables.
Selon un aspect de l'invention, les parois du boîtier de protection sont constituées de deux demi-coques qui, après assemblage délimitent ledit au moins un canal de transport.
Ainsi, le boîtier de protection est obtenu par assemblage de deux demi-coques présentant des formes complémentaires qui permettent, une fois assemblées, de délimiter des cavités formant les canaux de transport du fluide caloporteur au sein même de la paroi du boîtier.
La mise en œuvre de canaux de transport du fluide caloporteur au sein des parois du boîtier est relativement aisée à obtenir.
Selon un autre aspect de l'invention, lesdites deux demi-coques sont solidarisées par soudage, collage ou friction desdites deux demi-coques du boîtier entre elles jusqu'à adhésion.
Ces techniques de solidarisation permettent d'assurer une bonne tenue mécanique des demi-coques du boîtier entre elles tout en garantissant l'étanchéité entre les canaux de transport et l'enceinte intérieure du boîtier.
Les modules de batteries sont ainsi protégés des chocs (« crash ») et des fuites de fluide caloporteur dans la mesure où l'enceinte intérieure du boîtier est maintenue étanche par rapport au circuit de transport du fluide caloporteur situé dans les parois du boîtier.
Selon encore un autre aspect de l'invention, une première demi-coque comprend au moins une rainure et une deuxième demi-coque comprend au moins une rainure, lesdites au moins une rainure étant disposées en vis-à-vis et délimitant ledit au moins un canal de transport après assemblage des deux demi-coques.
Ainsi, le boîtier de protection est obtenu par assemblage de deux demi-coques présentant chacune des rainures situées en vis-à-vis et qui, après assemblage, délimitent les canaux de transport du fluide caloporteur au sein même de la paroi du boîtier.
Selon un aspect de l'invention, les deux demi-coques délimitent après assemblage au moins une fente de réception d'un bord dudit au moins un élément de régulation thermique reliant fluidiquement ce dernier audit au moins un canal de transport.
Selon un aspect de l'invention, le boîtier de protection est monobloc.
Ainsi, le boîtier de protection ne présente qu'une seule partie de sorte à ce qu'il soit simple à fabriquer.
Selon un autre aspect de l'invention, ledit au moins un canal de transport du fluide caloporteur est formé dans ledit boîtier de protection monobloc lors de sa fabrication par un des procédés suivants : impression tridimensionnelle (3D), pultrusion, moulage à cire perdue, injection gaz.
Ces procédés de fabrication permettent de ménager directement les canaux de transport dans les parois du boîtier, lors de sa fabrication.
Ainsi, aucune autre étape de fabrication n'est nécessaire pour délimiter les canaux dans les parois du boîtier.
Selon un aspect de l'invention, ledit au moins un canal de transport est délimité par au moins un conduit s'étendant dans ladite au moins une paroi du boîtier de protection.
Ainsi, le boîtier de protection intègre un ou plusieurs conduits au sein même de ces parois délimitant les canaux de transport.
Cette solution permet de limiter les risques de fuite du fluide caloporteur dans l'enceinte intérieure du boîtier de protection.
L'intégration de conduits dédiés au transport du fluide caloporteur au sein des parois du boîtier permet de ne pas diminuer l'espace alloué à la réception des modules de batterie dans l'enceinte intérieure du boîtier.
L'épaisseur des parois du boîtier de protection n'est pas, ou très peu, augmentée par rapport aux boîtiers connus de l'art antérieure.
Selon un autre aspect de l'invention, ledit au moins un conduit est thermoformé ou surmoulé au sein de ladite au moins une paroi dudit boîtier de protection.
Ces techniques, de thermoformage ou de surmoulage, permettent d'intégrer de manière simple et peu coûteuse, les conduits au sein des parois du boîtier de protection des modules de batterie électrique.
L'invention propose, en outre, un pack batterie pour véhicule hybride ou électrique comprenant un boîtier de protection tel que décrit précédemment, dans lequel est logé au moins un module de batterie électrique régulé thermiquement par au moins un élément de régulation thermique.
4. Figures
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée suivante de modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés à titres de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés, parmi lesquels :
la figure 1 qui illustre schématiquement le principe général de l'invention, est une vue de dessus, en coupe, d'un pack batterie mettant en œuvre un boîtier de protection conforme à l'invention ;
la figure 2A est une vue de côté, en coupe partielle, d'un boîtier de protection d'un pack batterie selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
la figure 2B est une vue éclatée du boîtier de protection de la figure 2A ; la figure 3 est une vue de détail schématique, en coupe, d'un boîtier de protection d'un pack batterie selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
la figure 4 est une vue en coupe illustrant une variante du boîtier de protection de la figure 3 ;
la figure 5 est une vue de détail schématique d'un boîtier de protection d'un pack batterie selon un troisième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 6 est une vue en perspective illustrant une variante du boîtier de protection de la figure 5 ;
la figure 7 est une vue perspective illustrant une autre variante du boîtier de protection de la figure 5 ;
la figure 8 est une vue en coupe illustrant partiellement un boîtier de protection d'un pack batterie selon un quatrième mode de réalisation de l'invention ;
la figure 9 est une autre vue en coupe illustrant partiellement le boîtier de protection de la figure 8 ; et
la figure 10 est une vue perspective illustrant une variante du boîtier de protection de la figure 8. 5. Description détaillée de modes de réalisation
Le boîtier de protection de modules de batterie électrique de l'invention comprend, au sein d'une ou plusieurs de ces parois, des canaux intégrés permettant le transport d'un fluide caloporteur vers un ou plusieurs dispositifs de régulation thermique des modules de batterie électrique et l'évacuation du fluide caloporteur hors du boîtier.
Ces canaux de transport du fluide caloporteur intégrés aux parois du boîtier de protection permettent donc l'alimentation et l'évacuation du fluide caloporteur des dispositifs de régulation thermique qui sont disposés dans le boîtier de protection et placés en contact thermique avec les modules de batterie.
Le fluide caloporteur circulant dans les dispositifs de régulation thermique permet de réguler la température des modules de batterie disposés dans l'enceinte du boîtier.
Le boîtier de protection de l'invention assure une fonction structurelle classique permettant de protéger les modules de batterie de l'environnement extérieur au boîtier, et une fonction additionnelle d'alimentation du fluide caloporteur vers les différents dispositifs de régulation thermique disposés dans le boîtier de protection (et d'évacuation du fluide caloporteur hors de ces dispositifs). La figure 1, qui illustre schématiquement le principe général de l'invention, est une vue de dessus, en coupe, d'un pack batterie P comprenant un boîtier B de protection selon l'invention dans lequel sont logés des modules M de batterie électrique.
Les modules M de batterie sont disposés en contact thermique avec des éléments de régulation thermique 9, permettant ainsi de réguler leur température.
Pour ce faire, les éléments de régulation thermique 9, qui forment ensemble un dispositif de régulation thermique, comprennent des circuits de circulation d'un fluide caloporteur permettant l'échange de calories entre chacun des modules M et l'élément de régulation thermique 9 correspondant.
Afin d'alimenter en fluide caloporteur les éléments de régulation thermique 9 positionnés dans le boîtier B de protection, l'invention prévoit de ménager des canaux 10 de transport de ce fluide au sein des parois du boîtier B de protection. Les canaux 10 de transport s'étendent ainsi dans une ou plusieurs parois du boîtier B de protection afin d'alimenter et évacuer le fluide caloporteur circulant dans les circuits de circulation des différents éléments de régulation thermique 9.
Le boîtier B de protection comprend, en outre, un connecteur 11 présentant un orifice d'entrée 111 et un orifice d'évacuation 112 qui permet de relier les canaux 10 de transport avec une autre partie de la boucle de régulation thermique au boîtier B de protection (comprenant une pompe de mise en circulation du fluide notamment).
Les figures 2A et 2B sont des vues de détail schématiques, en coupe, d'un boîtier 1 de protection d'un pack batterie selon un premier mode de réalisation de l'invention.
La figure 2A montre un module M de batterie électrique reposant sur un élément de régulation thermique 9 connecté à un canal 10 de transport du fluide caloporteur ménagé dans le boîtier 1 de protection.
Plus précisément, le boîtier 1 de protection est constitué de deux demi-coques
12a, 12b dont les formes particulières permettent de délimiter au moins un canal 10 de transport du fluide caloporteur au sein d'une ou plusieurs parois du boîtier 1.
Les formes des demi-coques 12a, 12b délimitent également au moins une fente 13 qui permet de relier fluidiquement le canal 10 de transport à un élément de régulation thermique 9 fixé sur le boîtier 1 de protection.
Plus précisément, la fente 13 est dimensionnée pour recevoir, de façon étanche, un bord de l'élément de régulation thermique 9 et pour relier fluidiquement le canal 10 de transport au circuit de circulation du fluide s'étendant dans l'élément de régulation thermique 9.
Dans cet exemple, la première demi-coque 12a présente une première portion rectiligne 121 prolongée par une deuxième portion rectiligne 122, inclinée par rapport à la première portion 121 et présentant, à son extrémité libre, une portion arrondie 123, la portion arrondie 123 présentant une lèvre 124 (vue éclatée de la figure 2B).
La deuxième demi-coque 12b présente une forme sensiblement correspondante à la première demi-coque 12a.
Elle présente ainsi une première portion rectiligne 125 prolongée par une deuxième portion rectiligne 126, inclinée par rapport à la première portion 125 et présentant, à son extrémité libre, une portion arrondie 127, la portion arrondie 127 présentant une troisième portion rectiligne 128 s'étendant parallèlement à la première portion rectiligne 125 (figure 2B).
Une fois les demi-coques assemblées (figure 2A), les portions rectilignes 121, 122 de la première demi-coque 12a viennent en contact avec les portions rectilignes 125, 126 de la deuxième demi-coque 12b.
Les portions arrondies 123, 127 de chacune de demi-coques 12a, 12b sont situées en vis-à-vis de sorte à délimiter une cavité formant le canal 10 de transport du fluide caloporteur.
Dans cet exemple, le canal 10 de transport présente une section sensiblement circulaire.
La lèvre 124 de la première demi-coque 12a est située en vis-à-vis de la troisième portion rectiligne 128 de la deuxième demi-coque 12b de sorte à former la fente 13 permettant la fixation de l'élément de régulation thermique 9 sur le boîtier 1 et la connexion fluidique de l'élément de régulation thermique 9 avec le canal 10 de transport.
Les demi-coques 12a, 12b sont fabriquées en matériau plastique, métallique ou composite.
Plus précisément, le matériau utilisé pour les parois du boîtier est choisi afin que ce dernier présente une rigidité suffisante pour protéger les modules M de batterie qu'il contient.
La solidarisation des demi-coques 12a, 12b entre elles s'effectue au niveau des premières 121, 125 et deuxièmes 122, 126 portions rectilignes des demi-coques 12a, 12b, par collage, par soudure, ou bien par friction des deux demi-coques entre elles jusqu'à adhésion.
La figure 3 est une vue de détail schématique, en coupe, d'un boîtier 2 de protection d'un pack batterie selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.
Dans cet exemple, le boîtier 2 de protection est constitué d'une double coque, ou paroi, 20 comprenant une première demi-coque 21 disposée vers l'extérieur du boîtier 2 et une deuxième demi-coque 22 disposée vers l'intérieur du boîtier 2 de protection. Les première 21 et deuxième 22 demi-coques comprennent respectivement des rainures 211, 221 rectiligne de section semi-hexagonale qui s'étendent parallèlement les unes par rapport aux autres.
Les rainures 221 de la première demi-coque 21 sont situées en vis-à-vis des rainures 221 de la deuxième demi-coque 22.
Ainsi, après solidarisation des demi-coques 21, 22 entre elles, les rainures 211, 221 délimitent des canaux 10 de transport du fluide caloporteur, de section hexagonale, au sein de la double coque 20 du boîtier de protection.
Il est à noter que les canaux 10 de transport présente donc une forme hexagonale après solidarisation des première 21 et deuxième 22 demi-coques.
La figure 4 illustre une variante du deuxième mode de réalisation dans laquelle les rainures 211, 221 présentent une section semi elliptique.
Après solidarisation des deux demi-coques 21, 22, les canaux 10 de transport présentent ainsi une forme elliptique ou ovale.
Les formes de rainures et de canaux représentées sur les figures 3 et 4 sont de simples exemples illustratifs et non limitatifs.
D'autres formes de rainures, et donc de canaux, peuvent être mis en œuvre sans s'écarter du principe général de l'invention.
Par exemple, les canaux peuvent présenter une forme circulaire, rectangulaire, triangulaire, ou trapézoïdale, par exemple.
Les première 21 et deuxième 22 demi-coques sont fabriquées en matériau plastique, métallique ou composite.
Plus précisément, le matériau utilisé pour les demi-coques du boîtier est choisi afin que ce dernier présente une rigidité suffisante pour protéger les modules M de batterie qu'il contient.
La solidarisation des demi-coques 21, 22 entre elles s'effectue par collage, par soudure, ou bien par friction des deux demi-coques 21, 22 entre elles jusqu'à adhésion. La figure 5 est une vue de détail schématique d'un boîtier de protection d'un pack batterie selon un troisième mode de réalisation de l'invention. Selon ce mode de réalisation particulier, le boîtier 3 de protection est monobloc et les canaux de transport 10 sont définis directement dans les parois du boîtier 3 lors de sa fabrication.
Dans cet exemple, le boîtier 3 de protection comprend, sur au moins une de ces parois, un profilé 31 faisant saillie par rapport à la surface intérieure de la paroi 30 (c'est-à-dire la surface de la paroi orientée vers l'intérieur du boîtier).
Au sein de ce profilé 31 sont ménagés les canaux 10 (non visibles) de transport du fluide caloporteur.
Un orifice d'entrée, ou d'alimentation, 311 et un orifice de sortie, ou d'évacuation, 312 sont ménagés à une extrémités des canaux 10 de transport afin de permettre l'alimentation et l'évacuation du fluide caloporteur.
Le profilé 31 présente également une pluralité de paire d'ouvertures 313 (destinées à l'entrée et la sortie du fluide respectivement) disposées tout au long du profilé 31 de sorte à permettre le raccordement des éléments de régulation thermique 9 aux canaux 10 de transport intégrés au boîtier 3.
Il est à noter que, sur la figure 5, le profilé 31 comprend un canal 10 d'alimentation et un canal 10 d'évacuation du fluide caloporteur communiquant respectivement avec l'orifice d'entrée 311 et l'orifice d'évacuation 312 respectivement.
Dans l'exemple illustré, les canaux 10 permettent le transport du fluide caloporteur vers dix éléments de régulation thermique 9 (non représentés) qui sont connectés chacun avec une paire d'ouverture 313.
En l'occurrence, cinq éléments de régulation thermique 9 sont raccordés de chaque côté du profilé 31 intégrant les canaux 10 de transport, soit dix éléments de régulation thermique au total.
La figure 6 illustre une variante du boîtier 3 de protection de la figure 5 en ce que le canal 10 d'alimentation et le canal 10 d'évacuation du fluide caloporteur sont superposés. Plusieurs paires d'ouvertures 313 hautes et basses (destinées à l'entrée et la sortie du fluide respectivement) sont disposées tout au long du profilé 31 de sorte à permettre le raccordement des éléments de régulation thermique 9 aux canaux 10 de transport intégrés au boîtier 3. La figure 7 illustre une autre variante du boîtier 3 de protection de la figure 5 en ce qu'il comprend trois profilés 31 espacés dans un même plan et présentant chacun un unique canal 10 de transport.
Dans cet exemple, le profilé central 31a comprend un orifice d'entrée, ou orifice d'alimentation, 311 qui permet d'alimenter en fluide caloporteur les éléments de régulation thermique 9 situés de part et d'autre du profilé 31a.
Les éléments de régulation thermique 9 sont reliés fluidiquement au profilé central 31a par le biais des ouvertures 313 ménagées sur les parois latérales du profilé 31.
Les deux profilés latéraux 31b, 31c sont situés de chaque côté du profilé central
31a et sont destinés à évacuer le fluide caloporteur ayant parcouru les éléments de régulation thermique 9.
Pour ce faire, chacun des profilés latéraux 31b, 31c comprend sur un bord latéral des ouvertures 313 dans lesquelles débouchent les éléments de régulation thermique 9, et un orifice d'évacuation 312 du fluide caloporteur situé en extrémité du canal 10 de transport.
Les différents boîtiers 3 de protection monoblocs décrits en relation avec les figures 5 à 7 sont fabriqués, par exemple, selon un procédé d'impression tridimensionnel, les canaux de transport étant formés lors de cette étape d'impression.
Dans une variante, les boîtiers 3 monoblocs sont fabriqués par pultrusion, par moulage à cire perdue, par injection gaz, ou par tout autre procédé adapté.
De préférence, le boîtier 3 de protection monobloc est fabriqué en matériau plastique, métallique ou composite.
Plus précisément, le matériau utilisé pour le boîtier est choisi afin de présenter une rigidité suffisante pour protéger les modules M de batterie qu'il contient.
Les figures 8 et 9 illustrent de façon schématique un boîtier de protection d'un pack batterie selon un quatrième mode de réalisation de l'invention.
Selon ce mode de réalisation particulier, le boîtier 4 de protection intègre, au sein de ses parois, un réseau de conduits cylindriques destinés à distribuer le fluide caloporteur vers les éléments de régulation thermique 9, et à évacuer le fluide caloporteur. La figure 8 est une vue en coupe transversale du boîtier 4 illustrant les parois 41 du boîtier 4 de protection dans lesquelles sont intégrées les conduits 42 cylindriques.
Les conduits 42 s'étendent de façon rectiligne dans les parois 41 et délimitent des canaux 10 de transport du fluide caloporteur.
Afin de distribuer le fluide caloporteur des canaux 10 de transport vers les éléments de régulation thermique 9, des ouvertures 411 sont ménagées dans les parois 41 de sorte à relier fluidiquement les éléments de régulation thermique 9 avec les canaux 10 (figure 9).
Le boîtier 4 de protection est fabriqué en matériau plastique, métallique ou composite.
Plus précisément, le matériau utilisé pour le boîtier est choisi afin que ce dernier présente une rigidité suffisante pour protéger les modules M de batterie qu'il contient.
Les conduits 42 sont rapportés au sein des parois 41 du boîtier 4 par thermoformage ou par surmoulage.
La figure 10 illustre une variante du boîtier 4 de protection de la figure 8 en ce que les conduits 42 serpentent au sein de la paroi 41 du boîtier 4 de sorte à atteindre et distribuer le fluide caloporteur vers les différents éléments de régulation thermique 9 (et à évacuer le fluide caloporteur également).
L'intégration de conduits 42 dans l'épaisseur des parois 41 du boîtier 4 de protection permet d'éviter les fuites de fluide caloporteur dans l'enceinte intérieure du boîtier 4 de protection et la destruction des modules M de batterie.
Autres aspects et variantes
L'invention propose ainsi d'intégrer les canaux de transport du fluide caloporteur au sein des parois du boîtier de protection dans lequel sont logés les modules M de batterie électrique.
Ainsi, le boîtier permet d'une part de protéger les modules M de batterie des chocs et d'autre part, de transporter le fluide caloporteur vers des éléments de régulation thermique mis en œuvre dans l'espace intérieur du boîtier et disposés en contact thermique avec les modules de sorte à réguler leur température. En d'autres termes, l'invention permet d'intégrer la gestion du fluide caloporteur au sein même de la structure du boîtier de protection.
La structure du boîtier et les canaux de transport du fluide caloporteur sont donc indissociables.
Pour ce faire, l'invention propose de créer les canaux de transport soit :
par assemblage de différentes parties/portions complémentaires du boîtier de protection (des demi-coques, en l'occurrence) ;
directement lors de la fabrication du boîtier de protection, par des procédés tels que l'impression tridimensionnelle (3D), le moulage à cire perdue, l'injection gaz ou la pultrusion ;
par intégration de conduits dans les parois du boîtier de protection, par thermoformage ou surmoulage des conduits.
L'invention permet de mettre en œuvre un réseau de canaux de transport du fluide caloporteur au sein des parois du boîtier de protection permettant d'alimenter en fluide caloporteur les éléments de régulation thermique, et ensuite d'évacuer le fluide caloporteur ayant parcouru les éléments de régulation thermique.
Les modes de réalisation décrits précédemment sont donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs.
Bien que non décrits, d'autres variantes ou une combinaison de certains de ces modes de réalisation entre eux ne peuvent être exclus.
Il est à noter que l'invention permet de réduire le nombre de composants nécessaire à la gestion du fluide caloporteur.
En effet, le circuit de transport du fluide caloporteur étant intégré dans les parois du boîtier de protection, il n'est plus nécessaire de mettre en œuvre un réseau de tubulures à l'intérieur ou à l'extérieur du boîtier pour transporter le fluide caloporteur jusqu'aux éléments de régulation thermique disposés dans le boîtier de protection.
Le poids embarqué dans le véhicule est donc diminué, ce qui permet d'optimiser les performances (autonomie et puissance, notamment) du véhicule hybride ou électrique.
Par ailleurs, l'invention permet de diminuer les risques de fuite du fluide caloporteur au sein du boîtier de protection dans lesquels sont logés les modules de batterie. Il est à noter que les canaux de transport du fluide caloporteur peuvent être mis en œuvre sur une seule ou plusieurs des parois du boîtier.
Les canaux peuvent donc être intégrés dans la paroi de fond, les parois latérales et/ou le couvercle du boîtier de protection.
II est à noter également que les éléments de régulation thermique peuvent se présenter sous la forme d'échangeurs à plaques ou à tubes disposés dans l'enceinte du boîtier, ou bien sous la forme d'un agencement de tubes ou de canaux de circulation de fluide caloporteur directement intégrés dans la ou les parois du boîtier.
Il est à noter, en outre, que les parois du boîtier de protection sont fabriquées dans un matériau présentant une bonne tenue/résistance mécanique pour un poids optimal.
Ainsi, les parois boîtier de protection assurent une bonne protection des modules de batterie logés dans ce dernier contre les chocs ("crash").
Sans limitation, ce type de boîtier de protection peut être employé dans tout type de véhicule dans le domaine des transports mais aussi dans le bâtiment, l'industrie et le tertiaire, où des batteries électriques sont contenues dans un boitier et refroidies de façon directe ou indirecte par un fluide.

Claims

REVENDICATIONS
1. Boîtier (B, 1, 2, 3, 4) de protection d'au moins un module (M) de batterie électrique comprenant au moins un élément (9) de régulation thermique dudit au moins un module (M) dans lequel circule un fluide caloporteur,
caractérisé en ce qu'il comprend au moins un canal (10) de transport du fluide caloporteur s'étendant dans au moins une paroi du boîtier (B, 1, 2, 3, 4) de protection et relié fluidiquement audit au moins un élément (9) de régulation thermique. 2. Boîtier (B, 1,
2) de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que ses parois sont constituées de deux demi-coques (12a, 12b, 21, 22) qui, après assemblage délimitent ledit au moins un canal (10) de transport.
3. Boîtier (B, 1, 2) de protection selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites deux demi-coques (12a, 12b, 21, 22) sont solidarisées par soudage, collage ou friction desdites deux demi-coques entre elles jusqu'à adhésion.
4. Boîtier (1, 2) de protection selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'une première demi-coque (21) comprend au moins une rainure (211) et une deuxième demi-coque (22) comprend au moins une rainure (221), lesdites au moins une rainure (211, 221) étant disposées en vis-à-vis et délimitant ledit au moins un canal (10) de transport après assemblage des deux demi-coques (21, 22).
5. Boîtier (B, 1, 2) de protection selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les deux demi-coques (12a ,12b) délimitent après assemblage au moins une fente (13) de réception d'un bord dudit au moins un élément (9) de régulation thermique reliant fluidiquement ce dernier audit au moins un canal (10) de transport.
6. Boîtier (B, 3) de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est monobloc.
7. Boîtier (B, 3) de protection selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit au moins un canal (10) de transport du fluide caloporteur est formé dans ledit boîtier (B, 1, 3) de protection monobloc lors de sa fabrication par un des procédés suivants :
- impression tridimensionnelle (3D),
- pultrusion,
- moulage à cire perdue,
- injection gaz.
8. Boîtier (B, 4) de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un canal (10) de transport du fluide caloporteur est délimité par au moins un conduit (42) s'étendant dans ladite au moins une paroi du boîtier (B, 1, 2, 3, 4) de protection.
9. Boîtier (B, 4) de protection selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit au moins un conduit (42) est thermoformé ou surmoulé au sein de ladite au moins une paroi (41) dudit boîtier (B, 4) de protection.
10. Pack batterie pour véhicule hybride ou électrique comprenant un boîtier (B, 1, 2, 3, 4) de protection selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel est logé au moins un module (M) de batterie électrique régulé thermiquement par au moins un élément de régulation thermique (9).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4040577A4 (fr) * 2020-04-22 2023-12-27 LG Energy Solution, Ltd. Bloc-batterie et dispositif le comprenant

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113829857B (zh) * 2021-09-27 2024-04-09 浙江吉利控股集团有限公司 电动车辆及其热管理器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2228851A1 (fr) * 2009-02-25 2010-09-15 SB LiMotive Co., Ltd. Boîtier de batterie doté de passages de refroidissement et bloc-batterie doté de celui-ci
US20150280295A1 (en) * 2014-03-25 2015-10-01 Teledyne Scientific & Imaging, Llc Multi-Functional High Temperature Structure for Thermal Management and Prevention of Explosion Propagation
US20160344061A1 (en) * 2015-05-19 2016-11-24 Ford Global Technologies, Llc Battery assembly with multi-function structural assembly
US20160351978A1 (en) * 2015-06-01 2016-12-01 Gs Yuasa International Ltd. Battery pack
WO2017149217A1 (fr) * 2016-03-01 2017-09-08 Valeo Systemes Thermiques Echangeur de chaleur a paroi souple pour la gestion thermique d'une batterie électrique.
WO2018149762A1 (fr) 2017-02-17 2018-08-23 Mubea Carbo Tech Gmbh Structure de batterie et protecteur

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10250240B4 (de) * 2002-10-29 2021-02-18 Hilti Aktiengesellschaft Akkupack
DE102007063185A1 (de) * 2007-08-06 2009-02-19 Daimler Ag Batterie
FR2929760B1 (fr) * 2008-04-08 2010-10-01 Vehicules Electr Soc D Batterie electrique comprenant des elements generateurs souples et un systeme de conditionnement mecanique et thermique desdits elements
DE102011002415A1 (de) * 2011-01-04 2012-07-05 Robert Bosch Gmbh Temperierung von galvanischen Zellen mitels wärmeleitender Kuststoffcompounds
KR101780735B1 (ko) * 2015-12-11 2017-09-21 희성정밀 주식회사 전기 자동차용 배터리 스택의 쿨링 플레이트 제조 방법 및 이에 의해 제조된 쿨링 플레이트
CN107073638B (zh) * 2015-12-11 2020-03-27 喜星精密株式会社 用于电动汽车用电池堆的散热板制造方法及依此制造的散热板

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2228851A1 (fr) * 2009-02-25 2010-09-15 SB LiMotive Co., Ltd. Boîtier de batterie doté de passages de refroidissement et bloc-batterie doté de celui-ci
US20150280295A1 (en) * 2014-03-25 2015-10-01 Teledyne Scientific & Imaging, Llc Multi-Functional High Temperature Structure for Thermal Management and Prevention of Explosion Propagation
US20160344061A1 (en) * 2015-05-19 2016-11-24 Ford Global Technologies, Llc Battery assembly with multi-function structural assembly
US20160351978A1 (en) * 2015-06-01 2016-12-01 Gs Yuasa International Ltd. Battery pack
WO2017149217A1 (fr) * 2016-03-01 2017-09-08 Valeo Systemes Thermiques Echangeur de chaleur a paroi souple pour la gestion thermique d'une batterie électrique.
WO2018149762A1 (fr) 2017-02-17 2018-08-23 Mubea Carbo Tech Gmbh Structure de batterie et protecteur

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4040577A4 (fr) * 2020-04-22 2023-12-27 LG Energy Solution, Ltd. Bloc-batterie et dispositif le comprenant

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