TITRE DE L'INVENTION : SYSTEME DE REFROIDISSEMENT POUR SYSTEME

ELECTRONIQUE.

La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de refroidissement pour des systèmes électroniques et des éléments électriques et/ou électroniques équipant un tel système électronique.

Les éléments électriques et/ ou électroniques d’un système électronique susceptible d’être concerné par la présente invention peuvent aussi bien consister en des composants de serveurs informatiques qu’en des composants de systèmes de stockage d’énergie électrique, notamment des batteries, pour des véhicules automobiles.

Certains véhicules automobiles, comme les véhicules électriques ou hybrides, comprennent une ou plusieurs batteries pour l'alimentation d'un moteur d'entraînement électrique. La batterie électrique comprend, généralement, une pluralité de modules de stockage d’énergie disposés côte à côte et reliés électriquement. Chaque module de stockage d’énergie comporte une pluralité d'accumulateurs d’énergie électrique. Chaque accumulateur d’énergie électrique est destiné au stockage réversible de l'énergie électrique sous une forme électrochimique. La batterie d’un véhicule automobile fonctionne de manière optimale lorsqu’elle présente une température comprise dans une plage de valeurs optimales. Lorsque la température de la batterie se trouve en dessous d’une valeur seuil minimale de cette plage de valeurs, notamment en hiver, la résistance interne de la batterie augmente fortement et la capacité de la batterie à fournir des performances optimales diminue. Lorsque la batterie présente une température supérieure à une valeur seuil maximale de la plage de valeurs optimales, par exemple suite à une sollicitation de la batterie pour le fonctionnement du moteur du véhicule ou suite à une recharge de la batterie, cela affecte l'état thermodynamique de la batterie en faisant varier son potentiel en circuit ouvert, ce qui peut alors diminuer la performance et/ou l'état de charge de la batterie. En outre, les variations de température de la batterie contribuent grandement à l'accélération du vieillissement de la batterie. La température de la batterie doit donc être contrôlée pour rester dans la plage de températures optimales spécifique à cette batterie et ainsi offrir des performances adéquates tout en évitant un vieillissement prématuré.

A cette fin, les véhicules automobiles hybrides ou électriques peuvent être pourvus de systèmes de gestion thermique pour chauffer ou refroidir les accumulateurs d’énergie électrique de la batterie. Un tel système de gestion thermique est notamment capable de prendre en compte le mode de fonctionnement de la batterie et les conditions environnantes et d’adapter la réponse thermique en fonction de ces données prises en compte.

Un tel système de gestion thermique peut comprendre un échangeur thermique doté de canalisations dans lesquelles un fluide caloporteur circule. Selon le traitement thermique apporté en amont à ce fluide caloporteur, celui-ci permet de faciliter la captation de calories générées par les accumulateurs pour les refroidir ou bien d’apporter des calories pour réchauffer les accumulateurs.

Afin d’optimiser les transferts thermiques entre l’échangeur thermique et les accumulateurs, la position des canalisations est recherchée la plus proche possible des accumulateurs. Néanmoins, les transferts thermiques sont limités du fait qu’il y a une couche d’air existante entre la paroi externe des canalisations et les accumulateurs, notamment du fait des jeux de fabrication de chacun de ces composants et des jeux de montage. De plus, ces canalisations peuvent être disposées uniquement à une extrémité des accumulateurs rendant difficile d’obtenir une température homogène au sein même de l’accumulateur. Enfin, les différents éléments précités présentent une faible résistance aux chocs mécaniques qui peuvent rendre la batterie inutilisable.

L’invention s’inscrit dans ce contexte et a pour objectif d’offrir une alternative aux dispositifs de régulation thermique des systèmes électroniques comportant des composants électriques et/ ou électroniques, qu’il s’agisse de serveurs informatiques, de batteries de véhicules automobiles ou de tout autre type de systèmes électroniques dont les composants sont susceptibles de s’échauffer lors de leur fonctionnement ou de leur recharge. La présente invention a pour objectif de palier au moins un des inconvénients précités et de conduire en outre à d’autres avantages en proposant un nouveau type de système électronique, et par exemple un nouveau type de module de stockage d’énergie pour une batterie électrique de véhicule, notamment automobile.

La présente invention propose ainsi un module de système électronique qui comprend une pluralité d’éléments électriques et/ ou électroniques, au moins un élément de régulation thermique configuré pour ajuster une température d’au moins un premier élément électrique et/ ou électronique et disposé en regard d’une portion du premier élément électrique et/ ou électronique, ledit élément de régulation thermique étant agencé entre le premier élément électrique et/ ou électronique et un deuxième élément électrique et/ ou électronique adjacent au premier élément électrique et/ou électronique. Le module de stockage d’énergie électrique comprend au moins un élément de protection dans lequel est noyé au moins en partie l’élément de régulation thermique, ledit élément de protection étant en contact avec au moins une partie de la pluralité d’éléments électriques et/ou électroniques, préférentiellement en contact avec au moins une partie de tous les éléments électriques et/ou électroniques.

L’élément de régulation thermique peut être configuré pour seulement chauffer les éléments électriques et/ ou électroniques au voisinage de cet élément de régulation thermique ou pour seulement les refroidir ou encore pour avoir une action alternative de chauffe et de refroidissement. Le module de système électronique est particulier en ce qu’il comprend un élément de protection qui permet de protéger l’élément de régulation thermique et les éléments électriques et/ ou électroniques des chocs mécaniques. De plus, l’élément de protection permet en outre le maintien en position du ou des éléments de régulation thermique ainsi que des éléments électriques et/ou électroniques. D’autre part, le fait que chaque élément de régulation thermique soit noyé dans l’élément de protection combiné au fait que l’élément de protection soit en contact avec au moins une partie des éléments électriques et/ ou électroniques permet d’éviter que de l’air circule ou stagne entre un élément de régulation thermique et un élément électrique et/ou électronique. Cela permet ainsi que le transfert thermique entre ces deux pièces s’en trouve accru. L’élément de protection et l’élément de régulation thermique tels qu’ils viennent d’être décrits selon l’invention peuvent notamment être associés à un élément électrique et/ou électronique de type accumulateur d’énergie électrique présent dans un système électronique de type dispositif de stockage électrique, autrement appelé batterie, d’un véhicule automobile. La présente invention propose alors un module de stockage d’énergie électrique, notamment de batterie électrique, pour véhicule qui comprend une pluralité d’accumulateurs d’énergie électrique, au moins un élément de régulation thermique configuré pour ajuster une température d’au moins un premier accumulateur d’énergie électrique et disposé en regard d’une portion du premier accumulateur d’énergie électrique, ledit élément de régulation thermique étant agencé entre le premier accumulateur d’énergie électrique et un deuxième accumulateur d’énergie électrique adjacent au premier accumulateur d’énergie électrique. Le module de stockage d’énergie électrique comprend au moins un élément de protection dans lequel est noyé au moins en partie l’élément de régulation thermique, ledit élément de protection étant en contact avec au moins une partie de la pluralité d’accumulateurs d’énergie électrique, préférentiellement en contact avec au moins une partie de tous les accumulateurs d’énergie électrique.

Le dispositif de traitement thermique a pour fonction de réguler la température de la batterie, par exemple lors de son fonctionnement en le refroidissant, ou lors du démarrage de la batterie en la préchauffant.

Selon un mode de réalisation, l’élément de régulation thermique comprend au moins un corps flexible et au moins un dispositif de connexion à un réseau d’alimentation, ledit dispositif de connexion étant agencé à une extrémité du corps flexible. Par corps flexible, il convient de comprendre que l’on peut donner à cet élément une configuration géométrique courbée, qui peut être aléatoire et différente d’un élément de régulation thermique à l’autre au sein de l’élément de protection.

Selon un mode de réalisation, le corps flexible est une fibre creuse configurée pour faire canalisation d’un fluide caloporteur. En fonction du traitement thermique qui est fait du fluide caloporteur avant que celui-ci pénètre dans l’élément de régulation thermique, ce dernier peut ainsi seulement refroidir, seulement chauffer ou bien alternativement chauffer et refroidir le ou les éléments électriques et/ ou électroniques.

Avantageusement, le fluide caloporteur peut notamment consister en du liquide de refroidissement, par exemple de l’eau glycolée, ou du fluide réfrigérant, par exemple du 1234YF ou 134A.

Selon un mode de réalisation, le corps flexible est un fil électrique résistif, ou un élément de chauffage flexible. Chaque fil électrique ou chaque élément de chauffage flexible est associé à un dispositif de connexion relié à un réseau électrique propre au système électronique, par exemple le module de stockage du véhicule. Dans le cas d’un système électronique formé par une batterie d’un véhicule automobile, il est possible de chauffer les éléments électriques et/ou électroniques via les fils électriques résistifs ou les éléments de chauffage flexibles, noyés dans l’élément de protection, en utilisant l’énergie électrique stockée dans la batterie électrique ou une batterie secondaire du véhicule.

Selon un mode de réalisation, l’élément de régulation thermique est une plaque métallique chauffante. Ainsi, il est possible de chauffer les éléments électriques et/ou électroniques en utilisant l’énergie électrique stockée dans la batterie électrique ou une batterie secondaire du véhicule.

Selon un mode de réalisation, le module de stockage d’énergie comprend un boîtier formant un logement pour la pluralité d’éléments électriques et/ ou électroniques, l’élément de régulation thermique et l’élément de protection.

Selon un mode de réalisation, l’élément de régulation thermique est connecté à une alimentation d’entrée agencée sur une paroi du boîtier et une alimentation de sortie agencée également sur une paroi du boîtier. Notamment, l’élément de régulation thermique est connecté aux alimentations d’entrée et de sortie via un dispositif de connexion de l’élément de régulation thermique. L’alimentation d’entrée peut être agencée sur une paroi du boîtier et l’alimentation de sortie peut être agencée sur une autre paroi du boîtier. Il est aussi possible que l’alimentation d’entrée et l’alimentation de sortie soient agencées sur une même paroi du boîtier. L’alimentation d’entrée et l’alimentation de sortie peuvent être électriques. L’alimentation d’entrée et l’alimentation de sortie peuvent être des bouches de canalisations permettant la circulation de fluide caloporteur. Selon un mode de réalisation, le module de stockage d’énergie électrique comprend une pluralité d’éléments de régulation thermique agencés entre les éléments électriques et/ ou électroniques, formant un maillage autour d’au moins une partie des éléments électriques et/ou électroniques, préférentiellement autour de tous les éléments électriques et/ou électroniques. Ainsi, la gestion thermique des éléments électriques et/ ou électroniques est facilitée.

Il faut entendre ici, ainsi que dans tout ce qui suit, par maillage que la pluralité d’éléments de régulation thermique forme un réseau qui entoure au moins une partie des éléments électriques et/ou électroniques. Les éléments de régulation thermique peuvent être interconnectés et reliés tous, via leur(s) propre(s) dispositif(s) de connexion, à une même conduite ou un même circuit électrique s’étendant dans le boîtier entre l’alimentation d’entrée et l’alimentation de sortie du boîtier. De manière alternative, chaque élément de régulation thermique peut être directement relié à une alimentation d’entrée et de sortie formée sur le boîtier du module de stockage, dès lors que celui-ci comporte autant d’alimentations d’entrée et de sortie que d’éléments de régulation thermique. De manière alternative, un élément de régulation thermique peut partager un dispositif de connexion avec au moins un autre élément de régulation thermique. Selon un mode de réalisation, l’élément de régulation thermique est un premier élément de régulation thermique et ledit module comprend un deuxième élément de régulation thermique configuré pour ajuster la température du premier élément électrique et/ ou électronique et agencé en regard d’une autre portion du premier élément électrique et/ou électronique. Dans ce contexte, un premier élément de régulation thermique et un deuxième élément de régulation thermique peuvent être disposés de part et d’autre d’un même élément électrique et/ou électronique, ou bien, ils peuvent aussi être superposés l’un à l’autre et s’étendre en regard d’une même surface d’un même élément électrique et/ ou électronique, à des hauteurs différentes. En conséquence, la gestion thermique du premier élément électrique et/ ou électronique est améliorée. Cela peut aussi permettre d’attribuer une fonction distincte à chaque élément de régulation thermique.

Selon un mode de réalisation, le module comprend une pluralité de deuxièmes éléments de régulation thermique agencée entre les éléments électriques et/ou électroniques, formant un maillage autour des éléments électriques et/ou électroniques, préférentiellement autour de tous les éléments électriques et/ ou électroniques. Ainsi, la gestion thermique des éléments électriques et/ ou électroniques est améliorée.

Selon un mode de réalisation, le maillage de la pluralité de deuxièmes éléments de régulation thermique est sensiblement identique au maillage de la pluralité de premiers éléments de régulation thermique. Selon un mode de réalisation, les éléments électriques et/ ou électroniques sont agencés les uns après les autres selon une direction d’allongement du module de stockage, ledit module de stockage comprenant une pluralité de deuxièmes éléments de régulation thermique agencés entre les éléments électriques et/ou électroniques, les premiers et deuxièmes éléments de régulation thermique étant disposés en alternance entre deux éléments électriques et/ou électroniques adjacents selon cette direction d’allongement.

Selon un mode de réalisation, le deuxième élément de régulation thermique comprend au moins un corps flexible et au moins un dispositif de connexion à un réseau agencé à une extrémité du corps flexible.

Selon un mode de réalisation, le corps flexible est une fibre creuse configurée pour faire canalisation d’un fluide caloporteur. En fonction du traitement thermique qui est fait du fluide caloporteur avant que celui-ci pénètre dans l’élément de régulation thermique, ce dernier peut ainsi seulement refroidir, seulement chauffer ou bien alternativement chauffer et refroidir le ou les éléments électriques et/ ou électroniques. Selon un mode de réalisation, le corps flexible est un fil électrique résistif. Tel que cela a pu être précisé précédemment, il est possible de chauffer les éléments électriques et/ ou électroniques en utilisant l’énergie électrique stockée dans la batterie électrique ou une batterie secondaire du véhicule.

Selon un mode de réalisation, le deuxième élément de régulation thermique est un élément de chauffage flexible ou une plaque métallique chauffante.

Selon un mode de réalisation, l’élément de protection présente une conductivité thermique supérieure ou égale à 0,25 W/(m.K) à 20°C. Ainsi, le transfert de calories entre les éléments de régulation thermique et les éléments électriques et/ ou électroniques est amélioré. Selon un mode de réalisation, l’élément de protection présente une résistivité électrique supérieure ou égale à io ⁺¹¹ W-cm à 20°C. Ainsi, le risque de court- circuit est diminué.

Selon un mode de réalisation, l’élément de protection comprend au moins une couche d’un polyépoxyde. La couche de polyépoxyde peut être obtenue par polymérisation du composé du type monomère d’époxyde en présence d’un agent de réticulation sous l’effet de la chaleur.

Selon un mode de réalisation, l’élément de protection inclut au moins un matériau céramique présentant une conduction thermique supérieure ou égale à 20 W/ (m.K) à 20°C. Ainsi, la conductivité thermique de l’élément de protection est améliorée.

Le matériau céramique ou les matériaux céramiques peuvent être inclus dans la couche de polyépoxyde.

Selon un mode de réalisation, le matériau céramique présente une résistivité électrique supérieure ou égale à io ⁺¹¹ W-cm à 20°C. Ainsi la résistivité électrique de la couche de polyépoxyde et donc de l’élément de protection est améliorée.

Selon un mode de réalisation, le matériau céramique est choisi parmi le groupe comportant un nitrure d’aluminium (AIN), une alumine (AI ₂ O ₃ ) et leur mélange. Le nitrure d’aluminium a notamment comme avantage de présenter une très haute conductivité thermique, une très haute capacité d'isolation électrique et une faible dilatation thermique. L’alumine a notamment comme avantage d’être moins coûteuse que le nitrure d’aluminium et de présenter un effet retardateur de flamme. L’invention a aussi trait à un système électronique, et par exemple une batterie électrique pour véhicule automobile, comprenant au moins un module de système électronique présentant au moins une caractéristique précédemment décrite.

L’invention peut concerner en outre un véhicule comprenant au moins une batterie électrique présentant au moins une caractéristique précédemment décrite. Le véhicule peut être un véhicule automobile, un véhicule électrique routier motorisé à deux ou trois roues, un vélocipède électrique, ou une trottinette électrique.

L’invention a par ailleurs pour un objet un procédé de montage du module de système électronique comprenant une étape d’agencement de la pluralité d’éléments électriques et/ ou électroniques et de l’élément de régulation thermique dans le boîtier du module, et une étape de polymérisation d’un composé du type monomère d’époxyde en présence d’un agent de réticulation versé dans ledit boîtier chauffé de manière à obtenir l’élément de protection. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :

[fig.i] La figure 1 est une représentation schématique d’un système électronique, ici une batterie électrique de véhicule automobile, comprenant une pluralité de modules selon un premier mode de réalisation de l’invention ;

[fig.2] La figure 2 est une représentation schématique d’un module de la figure 1 ; [fig-3] La figure 3 est une représentation schématique d’un élément électrique et/ou électronique apte à équiper le module de système électronique de la figure 2 ;

[fig.4] La figure 4 est une représentation schématique d’un élément de régulation thermique apte à équiper le module de système électronique de la figure 2 ;

[fig.5] La figure 5 est une représentation schématique d’une portion d’un module de système électronique selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;

[fig.6] La figure 6 est une représentation schématique d’une portion d’un module de système électronique selon un troisième mode de réalisation de l’invention.

Il faut tout d’abord noter que si les figures exposent l’invention de manière détaillée pour sa mise en œuvre, elles peuvent bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant. Il est également à noter que, sur l’ensemble des figures, les éléments similaires et/ou remplissant la même fonction sont indiqués par la même numérotation.

L’invention porte notamment sur un module de système électronique particulier en ce qu’il comporte au moins un élément de régulation thermique d’au moins un élément électrique et/ ou électronique et un élément de protection, et en ce que l’élément de protection enveloppe l’élément de régulation thermique et est en contact avec la pluralité d’éléments électriques et/ou électroniques.

Dans ce qui va suivre, un module de système électronique va être plus particulièrement décrit pour un système électronique sous forme de batterie de véhicule automobile, avec des éléments électriques et/ ou électroniques sous forme d’accumulateurs d’énergie électrique. Mais il convient de noter que la description qui va suivre peut s’entendre avec des systèmes électroniques d’un autre genre, comme des serveurs informatiques par exemple. En référence aux figures i et 2 notamment, on a illustré une pluralité de modules de stockage d'énergie électrique 3 comprenant chacun une pluralité d’accumulateurs d’énergie électrique 5, une pluralité d’éléments de régulation thermique 7 et un élément de protection 11. De tels modules de stockage d'énergie électrique 3 peuvent constituer une batterie électrique 1. La batterie électrique 1 peut être utilisée dans n’importe quel véhicule par exemple un véhicule automobile, un véhicule électrique routier motorisé à deux ou trois roues, un vélocipède électrique, ou une trottinette électrique.

Le module de stockage d’énergie électrique 3 comprend un boîtier 91 dont les parois 93, 95, 97 forment un logement pour la pluralité d'accumulateurs d’énergie électrique 5, la pluralité d’éléments de régulation thermique 7 et l’élément de protection 11. Le module de stockage d’énergie électrique 3 peut être monté en disposant tout d’abord, dans le boîtier 91, la pluralité d’accumulateurs et les éléments de régulation thermique 7. L’élément de protection 11 est configuré pour être injecté dans le boîtier 91 de manière à noyer au moins partiellement les éléments de régulation thermique 7 et les accumulateurs d’énergie électrique 5 et de manière à figer leur position après polymérisation d’un agent de réticulation tel qu’il va être évoqué ci-après.

Dans l’exemple illustré, le boîtier 91 présente ici une forme parallélépipédique avec six parois 93, 95, 97 parmi lesquelles on peut distinguer, tel que cela est notamment plus visible sur la figure 2, une paroi de fond 93, des parois latérales 95 et un couvercle de fermeture 97.

Le boîtier 91 comporte par ailleurs une alimentation d’entrée 100 et une alimentation de sortie 101, apte à être connecté à un réseau d’alimentation électrique et/ ou à un réseau d’alimentation fluidique, pour alimenter de manière appropriée les éléments de régulation thermique logés à l’intérieur du boîtier. L’alimentation d’entrée 100 et l’alimentation de sortie 101 sont agencées sur une paroi du boîtier, préférentiellement sur la paroi supérieure 97. Dans un mode de réalisation non représenté, l’alimentation d’entrée peut être agencée sur une paroi du boîtier et l’alimentation de sortie peut être agencée sur une autre paroi du boîtier. Les accumulateurs d’énergie électrique 5 sont maintenus en position par l’élément de protection 11 dans lequel sont encapsulés les éléments de régulation thermique 7, l’élément de protection reposant sur la paroi de fond 93 et contre les parois latérales 95 du boîtier 91. Les accumulateurs d’énergie électrique 5 sont en contact avec l’élément de protection 11 sur la majorité de leur surface extérieure. L’élément de protection 11 permet ainsi d’assurer le positionnement des accumulateurs d’énergie électrique 5 les uns par rapport aux autres, par rapport aux éléments de régulation thermique 7 et par rapport aux parois du boîtier 91.

Des détails seront donnés ci-après sur des propriétés de l’élément de protection 11, notamment par rapport à ses propriétés de conduction thermique qui permettent le transfert de calories entre les accumulateurs d’énergie électrique 5 et les éléments de régulation thermique 7.

En référence à la figure 3, chaque accumulateur d’énergie électrique 5 comprend au moins une électrode positive 13, au moins une électrode négative 15 et au moins un séparateur 17. Les accumulateurs d’énergie électrique 5 sont, chacun, assemblés par empilement de l’électrode positive 13, de l’électrode négative 15 et du séparateur 17 qui est intercalé entre les deux électrodes 13, 15. Le séparateur 17 peut être imprégné d’une solution contenant au moins un électrolyte. Cet empilement forme un cœur électrochimique 19 qui est ensuite placé dans une enveloppe 21 de sorte qu'une borne positive 23 et une borne négative 25 de l’accumulateur d’énergie électrique 5, visibles sur la figure 3, sont accessibles depuis l'extérieur de l’enveloppe 21 et peuvent être raccordés à un réseau d’alimentation électrique au sein de la batterie électrique 1 du véhicule. L’enveloppe 21 forme une enceinte étanche qui protège le cœur électrochimique 19 de l’air et de l’humidité. Dans l’exemple illustré sur les figures, l’enveloppe 21 consiste en une poche sensiblement plane et l’empilement des électrodes 13, 15 et du séparateur 17 selon une direction d’empilement E au sein de cette enveloppe 21 consiste en une superposition de couches sensiblement planes. Il peut être défini notamment des surfaces principales de l’enveloppe et donc des surfaces principales de l’accumulateur d’énergie électrique correspondant comme étant les surfaces perpendiculaires à la direction d’empilement, sensiblement perpendiculaires aux différentes couches du cœur électrochimique qui viennent d’être évoquées. Plus particulièrement, on a rendu visible sur la figure 3 une surface principale 31 et une autre surface principale 33.

Dans le premier mode de réalisation illustré sur la figure 1 et la figure 2, des accumulateurs d’énergie électrique 5 présentent une forme sensiblement plane tel qu’illustré sur la figure 3, et chaque élément de régulation thermique 7 est intercalé entre deux accumulateurs d’énergie électrique adjacents. Chaque élément de régulation thermique 7 est ainsi disposé en regard d’au moins une portion de chacun des deux accumulateurs. Comme cela est visible sur la figure 2, chaque élément de régulation thermique 7 est agencé de manière à pouvoir ajuster la température d’une portion des deux accumulateurs d’énergie électrique 5 qui lui sont adjacents. Autrement dit, chaque élément de régulation thermique 7 est agencé en regard d’une des surfaces principale 31, 33 de l’enveloppe 21, cette surface principale s’étendant dans un plan perpendiculaire à la direction d’empilement E précédemment défini.

L’élément de régulation thermique 7 comporte un corps flexible 8 et au moins un dispositif de connexion 6, 10 agencé à une extrémité du corps flexible, ledit dispositif de connexion permettant un raccordement à un réseau d’alimentation que celui-ci soit un réseau d’alimentation électrique ou fluidique.

Plus précisément, le corps flexible de l’élément de régulation thermique 7 est ici un faisceau de fibres creuses 8 dans lequel chaque fibre creuse 8 est configurée pour faire canalisation d’un fluide caloporteur comme cela est illustré plus précisément sur la figure 4.

Les fibres creuses 8 peuvent être réalisées en un matériau polymère. L’utilisation d’un tel matériau confère à ces fibres creuses une résistance mécanique et une résistance chimique suffisante pour supporter les contraintes auxquelles elles sont soumises. En outre, un tel matériau permet d’obtenir des microfibres souples, c’est-à-dire que ces fibres creuses 8 peuvent être déformées, pliées, sans que leur intégrité ne soit impactée.

Chaque fibre creuse présente une section dont une dimension principale est comprise entre 0,5 mm et 1,5 mm. Chaque fibre creuse 8 présente une dimension d’extension supérieure à la distance entre les deux dispositifs de connexion 6, 10 qui prennent chacun une position prédéfinie dans le boîtier pour pouvoir être raccordée au réseau d’alimentation approprié. Ainsi, entre ces deux dispositifs de connexion rigides et à la position figée, chaque fibre creuse peut se conformer, de manière aléatoire, pour couvrir une grande superficie de la surface principale 31 de l’enveloppe 21 en regard de laquelle l’élément de régulation thermique 7 se trouve.

Chaque élément de régulation thermique 7 comprend au moins un dispositif de connexion, et ici un dispositif de connexion 6 d’entrée de fluide caloporteur et une un dispositif de connexion 10 de sortie de fluide caloporteur, avec les fibres creuses qui sont respectivement connectées, à chacune de leurs extrémités, aux dispositifs de connexion de manière à faire circuler le fluide caloporteur dans les fibres creuses. Ainsi, les extrémités de chaque fibre creuse 8 débouchent dans les dispositifs de connexion 6, 10 qui jouent chacun un rôle de collecteur pour récupérer le fluide via les alimentations d’entrée et de sortie 100, 101 associées au boîtier 91 et connectées au réseau d’alimentation de fluide externe au boîtier.

Il est ainsi possible de connecter les éléments de régulation thermique à un système thermique (non représenté), par exemple une pompe à chaleur, pour pouvoir chauffer et/ ou refroidir les accumulateurs d’énergie électrique 5. Dans un mode de réalisation non illustré, l’élément de régulation thermique est un fil électrique résistif ou un élément de chauffage flexible. Le corps de l’élément de régulation thermique est là encore compris dans l’élément de protection et il est apte à monter en température pour donner des calories aux accumulateurs au contact de l’élément de protection. Une extrémité de l’élément de régulation thermique sort alors de l’élément de protection et joue le rôle du dispositif de connexion 6 précédemment évoqué pour être raccordé à un réseau électrique permettant ainsi l’alimentation électrique de l’élément de régulation thermique et sa montée en température. On comprend qu’ici il n’est nécessaire d’avoir qu’un dispositif de connexion et non deux comme dans ce qui a été décrit pour des microfibres destinées à être traversées par un fluide caloporteur. Dans ces modes de réalisation il est par conséquent possible de chauffer les accumulateurs en utilisant l’énergie électrique stockée dans la batterie électrique ou une batterie secondaire du véhicule.

De manière alternative, il pourrait être prévu un élément de régulation thermique dans lequel le corps est réalisé par une plaque métallique chauffante ou par une plaque rigide de canalisation fluidique. On comprend que de tels modes de réalisation ne sortent pas du contexte dans l’invention dans la mesure où ce corps de l’élément de régulation thermique est au moins partiellement en prise dans l’élément de protection ce qui permet de rendre optimal le transfert thermique entre le corps de l’élément de régulation thermique et l’accumulateur voisin.

Tel que cela a été évoqué précédemment, l’élément de protection 11 est réalisé dans une matière choisie notamment pour ses propriétés de conduction thermique. Plus particulièrement, l’élément de protection 11 présente une conductivité thermique supérieure ou égale à 0,25 W/(m K) à 20°C. Cela permet d’améliorer les échanges thermiques entre l’accumulateur d’énergie électrique 5 et l’élément de régulation thermique 7. L’élément de protection 11 présente aussi une résistivité électrique supérieure ou égale à io ⁺¹¹ W-cm à

20°C de manière à éviter tout court-circuit dans lequel il pourrait être impliqué. Dans l’exemple illustré sur la figure 2, l’élément de protection 11 comporte une unique couche de polyépoxyde 12 et un matériau céramique réparti au sein de la couche de polyépoxyde 12. Sans se départir du contexte de l’invention, l’élément de protection pourrait résulter de la superposition d’une couche de polyépoxyde et d’une couche de matériau céramique.

Alternativement, l’élément de protection peut être formé d’une seule couche de polyépoxyde ou d’une couche de matériau céramique.

La couche de polyépoxyde 12 peut être obtenue à partir d’un composé du type monomère d’époxyde. La couche de polyépoxyde 12 peut être produite par polymérisation du composé du type monomère d’époxyde en présence d’un agent de réticulation sous l’effet de la chaleur. Dans un mode de réalisation non représenté, l’élément de protection 11 comprend une pluralité de couches de polymère en plus de la couche de polyépoxyde 12.

L’agent de réticulation permet, par voie chimique ou physique, de créer des liaisons chimiques entre les chaînes macromoléculaires formées par la polymérisation du composé du type monomère d’époxyde. La résistance mécanique de la couche de polyépoxyde 12 notamment aux chocs, et donc de l’élément de protection 11, est améliorée.

Le matériau céramique 13 présente une conduction thermique supérieure ou égale à 20 W/(m K) à 20°C et une résistivité électrique supérieure ou égale à io ⁺¹¹ W-cm à 20°C. La présence d’au moins un matériau céramique 13 dans l’élément de protection 11 renforce la tenue mécanique de l’élément de protection 11. Le matériau céramique 13 améliore aussi la conductivité thermique et la résistivité électrique de l’élément de protection 11. Le matériau céramique peut faire partie de la couche de polyépoxyde 12 comme cela est illustré dans le mode de réalisation de la figure 2.

Le matériau céramique est choisi parmi le groupe comportant un nitrure d’aluminium (AIN), une alumine (AI ₂ O ₃ ) et leur mélange. Dans le mode de réalisation illustré, la couche de polyépoxyde 12 comprend du nitrure d’aluminium et de l’alumine. Le nitrure d’aluminium a l’avantage de présenter une très haute conductivité thermique, une haute capacité d'isolation électrique et une faible dilatation thermique. Ainsi, la conductivité thermique du nitrure d’aluminium présente une conductivité thermique comprise entre 170 et 200 W/(m.K) à 20°C et une résistivité électrique supérieure ou égale à i.io^ W-cm à 20°C.

L’alumine, aussi appelée oxyde d’aluminium, présente une résistivité électrique comprise entre i.io^ à i.io ¹ ^ W.ah et une conductivité thermique comprise entre 20 et 30 W/ (m K). De plus, l’alumine présente une résistance mécanique comprise entre 300 à 630 MPa et une résistance à la compression 2000 à 4000 MPa qui en font un additif permettant d’augmenter la tenue mécanique de la couche de polyépoxyde 12 et donc la tenue mécanique de l’élément de protection 11. Par ailleurs, l’alumine présente une masse volumique comprise entre 3750 à 3950 kg/ nL ce qui est plus léger que la plupart de pièce en métal. Enfin, l’alumine présente un effet retardateur de flamme ce qui permet de retarder un départ de feu lors de l’emballement de la batterie électrique 1.

Comme précisé précédemment, le module de stockage d’énergie électrique 3 peut être monté en disposant tout d’abord, dans le boîtier 91, la pluralité d’accumulateurs et les éléments de régulation thermique 7. Afin de s’assurer de la bonne disposition des pièces les unes par rapport aux autres et à distance de la paroi de fond 93, les parois 93, 95, 97 du boîtier 91 peuvent être équipées d’éléments de centrage non représentés.

Ensuite, un composé du type monomère d’époxyde en présence d’un agent de réticulation est versé dans le boîtier 91 de sorte que les corps des éléments de régulation thermique sont immergés dans le composé, étant entendu que les dispositifs de connexion 6, 10 disposés aux extrémités du corps des éléments de régulation thermique sont non recouverts de ce composé. Les accumulateurs d’énergie électrique 5 sont, quant à eux, immergés en partie dans le composé du type monomère d’époxyde. Puis, le boîtier 91 est chauffé pour permettre la polymérisation du composé du type monomère d’époxyde et ainsi obtenir l’élément de protection 11. Les matériaux céramiques 13 sont ajoutés au composé du type monomère d’époxyde avant qu’il soit versé dans le boîtier 91. Il convient de noter que l’opération de chauffage n’est pas nécessaire pour polymériser la résine, le durcisseur pouvant fonctionner à température ambiante. Selon une variante du procédé, on pourrait ne pas utiliser le chauffage et/ ou l’agent de réticulation. Selon une autre variante du procédé, l’élément de protection 11 peut d’abord être fabriqué en positionnant les éléments de régulation thermique dans un moule adapté dans lequel on vient rajouter les composés précédemment décrits pour fabriquer la couche de polyépoxyde 12. Après démoulage, l’élément de protection 11, dans lequel les éléments de régulation thermique sont noyés, est inséré dans le boîtier 91. Puis les accumulateurs d’énergie électrique sont disposés dans le boîtier 91 aux endroits prévus dans l’élément de protection 11 lors du moulage.

La figure 5 illustre un deuxième mode de réalisation du module de stockage d’énergie électrique différent du premier mode de réalisation en ce que les éléments de régulation thermique sont regroupés en deux ensembles distincts, à savoir un premier ensemble d’éléments de régulation thermique et un deuxième ensemble d’éléments de régulation thermique.

Ce deuxième mode de réalisation est notamment mis en œuvre dans un module de stockage dans lequel les accumulateurs sont agencés successivement les uns après les autres selon une direction d’allongement du module de stockage, ici parallèle à la direction d’empilement E visible sur la figure 5, et dans lequel les éléments de régulation thermique sont respectivement disposés entre deux accumulateurs successifs en considérant cette direction d’allongement.

Les ensembles d’éléments de régulation thermique sont composés d’éléments de régulation thermique identiques d’un ensemble à l’autre, conformes à l’élément de régulation thermique 7 qui a été décrit précédemment, mais se distinguent par leur fonction de régulation thermique. Le premier ensemble a pour unique fonction de refroidir les accumulateurs d’énergie électrique et le deuxième ensemble a pour unique fonction de chauffer les accumulateurs d’énergie électrique. Les éléments de régulation thermique du premier ensemble seront dénommés dans la suite de la demande les premiers éléments de régulation 7. Les éléments de régulation thermique du deuxième ensemble seront dénommés dans la suite de la demande les deuxièmes éléments de régulation 9.

Pour les éléments identiques, entre le premier mode de réalisation et le deuxième mode de réalisation, lesquels sont désignés par les mêmes références, on se reportera à la description des figures 1 à 4 décrites ci- dessus. En référence à la figure 5, le module de stockage d’énergie électrique comprend une pluralité de deuxièmes éléments de régulation thermique 9. Les deuxièmes éléments de régulation thermique 9 sont identiques aux premiers éléments de régulation thermique 7 illustrés sur la figure 4. Ainsi, les deuxièmes éléments de régulation thermique 9 sont des faisceaux de fibres creuses 8 dont chaque fibre creuse 8 est configurée pour faire canalisation d’un fluide caloporteur. Chaque deuxième élément de régulation thermique 9 comprend un dispositif de connexion 6 pour l’entrée 6 de fluide caloporteur et un dispositif de connexion 10 pour la sortie de fluide caloporteur, de manière à faire circuler le fluide caloporteur dans les fibres creuses.

Les premiers éléments de régulation thermique 7 sont configurés pour refroidir une partie des accumulateurs d’énergie électrique 5. Le dispositif de connexion d’entrée 6 et le dispositif de connexion de sortie 10 des premiers éléments de régulation thermique 7 sont raccordés, via les alimentations d’entrée 100 et de sortie 101 du boîtier 91, à un circuit frigorifique non illustré.

Les deuxièmes éléments de régulation thermique 9 sont configurés pour chauffer une autre partie des accumulateurs d’énergie électrique 5. Le dispositif de connexion d’entrée 6 et le dispositif de connexion de sortie 10 des deuxièmes éléments de régulation thermique 9 sont raccordés à un circuit de chauffage non illustré. Dans un mode de réalisation, les deuxièmes éléments de régulation thermique peuvent consister en des fils électriques résistifs.

Les premiers éléments de régulation thermique 7 et les deuxièmes éléments de régulation thermique 9 sont agencés entre les accumulateurs d’énergie électrique 5 de manière alternée, en considérant la direction d’allongement du module de stockage précédemment évoquée. Autrement dit, un accumulateur d’énergie électrique 5 sera interposé entre un premier élément de régulation thermique 7 et un deuxième élément de thermique 9. Ainsi, une surface principale 31 de l’accumulateur d’énergie électrique 5 peut être refroidie par le premier élément de régulation thermique 7 et une autre surface principale 33 du même accumulateur d’énergie électrique 5 opposée à la surface principale 31 peut être chauffée par le deuxième élément de régulation thermique 9.

Le module de stockage d’énergie 5 selon ce deuxième mode de réalisation peut être obtenu par le procédé de montage précédemment décrit pour le module de stockage d’énergie 5 selon le premier mode de réalisation. Les deuxièmes éléments de régulation thermique 9 sont dans ce contexte disposés dans le boîtier 91 simultanément aux premiers éléments de régulation thermique 7, avant l’étape d’ajout du monomère du type époxyde. La figure 6 illustre un troisième mode de réalisation du module de stockage d’énergie électrique différent du deuxième mode de réalisation en ce que les accumulateurs d’énergie électrique 5 présentent une enveloppe 21 de forme cylindrique, au lieu d’être de forme parallélépipédique tel que décrite dans les autres modes de réalisation, et à l’intérieur de laquelle l’empilement des électrodes et du séparateur présente également une forme enroulée pour être logée dans l’enveloppe. Le troisième mode de réalisation est aussi particulier en ce que les premiers éléments de régulation thermique 7 et les deuxièmes éléments de régulation thermique 9 sont disposés autrement.

En référence à la figure 6, les accumulateurs d’énergie électrique 5 présentant une forme générale cylindrique, l’enveloppe peut être définie avec deux surfaces d’extrémités 41 reliées par une surface principale radiale 43. Il convient de noter que conformément à ce qui a pu être évoqué précédemment, la surface principale, ici radiale, de l’enveloppe est perpendiculaire à une direction d’empilement des couches du cœur électrochimique 19. Les fibres creuses 8 des premiers éléments de régulation thermique 7 sont disposées en regard de la surface principale radiale de l’enveloppe 21 et donc de l’accumulateur d’énergie électrique 5. Les fibres creuses 8 forment un maillage tel que les éléments de régulation thermique 7 entourent chaque accumulateur d’énergie électrique 5.

De manière analogue à ce qui a été décrit pour les premiers éléments de régulation thermique 7, les fibres creuses 8 des deuxièmes éléments de régulation thermique 9 forment un maillage de sorte que les deuxièmes éléments de régulation thermique 9 entourent chaque accumulateur d’énergie électrique. Plus particulièrement, les deuxièmes éléments de régulation thermique 9 sont disposés radialement par rapport aux accumulateurs d’énergie électrique 5 de manière à former un deuxième maillage autour de tous les accumulateurs d’énergie électrique 5. Dans ce troisième mode de réalisation, le deuxième maillage est sensiblement identique au premier maillage.

Les fibres creuses 8 des deuxièmes éléments de régulation thermique 9 formant le deuxième maillage sont superposées aux fibres creuses 8 des premiers éléments de régulation thermique 7 formant le premier maillage, cette superposition étant relative à une direction parallèle à l’axe du cylindre définissant l’accumulateur d’énergie électrique. En d’autres termes, les premiers éléments de régulation thermique 7 sont disposés en regard d’une première portion des accumulateurs d’énergie électrique 5, qui peut notamment consister en la moitié de la dimension axiale de ces accumulateurs, et les deuxièmes éléments de régulation thermique 9 sont disposés en regard d’une autre portion des accumulateurs d’énergie électrique 5, décalée axialement par rapport à la première portion, et qui peut notamment consister en l’autre moitié de la dimension axiale de ces accumulateurs.

La superposition, ou juxtaposition des premiers éléments de régulation thermique 7 et des deuxièmes éléments de régulation thermique 9 le long de la direction parallèle à l’axe du cylindre, permet à chaque élément de régulation thermique 7,9 d’être au voisinage de la surface principale radiale 43 des accumulateurs d’énergie électrique pour avoir un effet de régulation thermique. Dans ce mode de réalisation, les premiers éléments de régulation thermique 7 sont connectés à un circuit de chauffage pour chauffer les accumulateurs d’énergie électrique 5 et les deuxièmes éléments de régulation thermique 9 sont connectés à un circuit de refroidissement pour refroidir les accumulateurs d’énergie électrique 5. Dans un mode de réalisation non représenté, les premiers éléments de régulation thermique 7 peuvent consister en des fils électriques résistifs.

Le module de stockage d’énergie 5 selon ce troisième mode de réalisation peut être obtenu par le procédé de montage précédemment décrit dans le premier mode de réalisation pour le module de stockage d’énergie 5 selon le premier mode de réalisation. Comme pour le deuxième mode de réalisation, les deuxièmes éléments de régulation thermique 9 sont dans ce contexte disposés dans le boîtier 91 simultanément aux premiers éléments de régulation thermique 7, avant l’étape d’ajout du monomère du type époxyde.

Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention.