WO2013186177A1 - Thermal battery and associated heating device - Google Patents

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WO2013186177A1
WO2013186177A1 PCT/EP2013/061928 EP2013061928W WO2013186177A1 WO 2013186177 A1 WO2013186177 A1 WO 2013186177A1 EP 2013061928 W EP2013061928 W EP 2013061928W WO 2013186177 A1 WO2013186177 A1 WO 2013186177A1
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transfer fluid
heat transfer
heat
thermal battery
outlet
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PCT/EP2013/061928
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Kamel Azzouz
Georges De Pelsemaeker
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
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Publication date
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    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
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    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a thermal battery and a heating device using such a thermal battery. It will find its applications, particularly in the field of motor vehicles and more particularly in the sector of electric or hybrid vehicles.
  • a known solution to reduce the impact of the use of electrical resistors to ensure heating of the passenger compartment is to use latent heat batteries, that is to say thermal batteries for storing and returning of heat through a phase change material. It is thus known to condition the phase change material within microcapsules as in US4911232 or between plates of a heat exchange bundle as in FR2965342 and to integrate the thermal battery into a device. of heating.
  • One of the aims of the invention is therefore to at least partially solve the disadvantages of the state of the art and to propose a thermal battery as well as an efficient heating device whose energy consumption is improved.
  • the present invention therefore relates to a thermal battery, in particular for a motor vehicle, comprising a sealed casing configured to be traversed by a heat transfer fluid passing from a fluid inlet to a fluid outlet, said casing comprising an outer casing defining an interior space containing phase change material capsules, characterized in that said box further comprises heat generating means.
  • the means generating heat allows to directly communicate the heat energy generated by the latter to the capsules of MCP and heat transfer fluid circulating between the capsules of MCP. Due to this direct communication of the heat energy generated, the storage of the heat energy within the thermal battery is improved and less expensive in electrical energy.
  • the heat generating means are heated screen-printed plates intended to be connected to a source of electric current.
  • said heat generating means are integrated in the outer casing.
  • the housing comprises at least one inner wall delimiting internal compartments, within the interior space.
  • the heat generating means are attached to the at least one inner wall.
  • the phase change material capsules are confined in the interior space.
  • the heat transfer fluid is a suspension of capsules of phase change materials.
  • the invention also relates to a heating device, in particular for a motor vehicle, comprising a heat exchanger comprising an inlet and a heat transfer fluid outlet and a pump also comprising an inlet and a heat transfer fluid outlet, said heating device further comprising a thermal battery according to any of the aspects described above.
  • the heat transfer fluid outlet of the thermal battery is connected to the heat transfer fluid inlet of the heat exchanger
  • the coolant outlet of the heat exchanger is connected to the heat-transfer fluid inlet of the pump, and
  • the heat transfer fluid outlet of the pump is connected to the heat transfer fluid inlet of the thermal battery.
  • the heat battery and the pump are grouped together in a heating module.
  • said device is:
  • said device further comprises a three-way valve placed between the heat transfer fluid outlet of the thermal battery and the coolant inlet of the heat exchanger, said valve three. tracks comprising:
  • a second heat transfer fluid outlet connected to the heat transfer fluid inlet of the pump.
  • the three-way valve allows, selectively:
  • heating fluid a circulation of the heat transfer fluid, called heating fluid, in which the first heat transfer fluid outlet of the three-way valve is open and the second heat transfer fluid outlet of the three-way valve is closed, the heat-transfer fluid thereby passing through the 'heat exchanger.
  • FIG. 1 shows a diagrammatic representation in perspective partly in section of a thermal battery
  • FIG. 2 shows a diagrammatic representation in perspective partially in section of the casing of a thermal battery
  • FIG. 3 shows a diagrammatic representation in perspective partially in section of the casing of a thermal battery according to one embodiment
  • Figure 1 shows a schematic representation in perspective and partially in section of a thermal battery.
  • the latter comprises a sealed casing 1 and intended to be traversed by a heat transfer fluid passing from an inlet 11 of heat transfer fluid to an outlet 12 of heat transfer fluid (not shown in this Figure 1).
  • the housing 1 comprises an outer casing 3 defining an interior space 5 in which are placed phase change material (PCM) capsules 7.
  • PCM phase change material
  • the outer casing 3 is made of a material whose sealing characteristics, insulation Thermal and mechanical strength are high, for example, said material may be heat-stable plastic material such as polyetheretherketone (PEEK).
  • the outer envelope 220 may be a succession of envelopes and intermediate layers as shown in FIG. for example, an outer envelope covering a layer of a thermally insulating material, itself surrounding a confinement body in which are placed the MCP capsules 7 and in which circulates the coolant.
  • the capsules of MCP 7 comprise an MCP 71, for example an organic MCP 71 with a phase transition between 55 and 75 ° C., more particularly 70 ° C., covered with a protective layer 72 of polymeric material.
  • MCP 7 capsule is well known to those skilled in the art.
  • the MCP 71 used may in particular be an extruded or polymerized MCP 71, of random shape, for example of spherical, half-spherical or amorphous form, covered with a protective layer 72 of polymeric material.
  • the capsules of MCP 7 preferably have a diameter of between 0.02 mm and 5 mm.
  • the MCP capsules 7 are confined within the interior space 5 of the casing 1 and the coolant, for example a water-glycol mixture, circulates in the casing 1 in contact with said capsules.
  • the coolant for example a water-glycol mixture
  • the MCP capsules 7 preferably have a diameter of between 0.1mm and 5mm.
  • the capsules of MCP 7 are an integral part of the heat transfer fluid which is a suspension of MCP capsules 7.
  • the casing 1 thus plays a role of thermal battery as well as the role of reservoir of heat transfer fluid.
  • the housing i further comprises heat generating means 9 as shown in Figure 2. These heat generating means 9 are preferably integrated in the outer casing 3, especially in the interior space 5, and they may be, for example , heated screen-printed plates intended to be connected to a source of electric current.
  • the housing 1 comprises at least one inner wall 32 delimiting compartments 52 communicating with each other, inside the interior space 5.
  • the heat generating means can be integrated with said at least one inner wall 32.
  • said at least one inner wall 32 can be integral with the outer shell 3.
  • the at least one inner wall 32 is preferably placed transversely to the direction of circulation of the heat transfer fluid inside the housing 1, in order to disturb said circulation and thus allow a homogeneous circulation of the heat transfer fluid within the capsules of MCP 7.
  • the present invention also relates to a heating device 100, especially for a motor vehicle and more particularly for electric or hybrid vehicles, as shown in FIG. 4.
  • the heating device 100 comprises a thermal battery 1 as described above, having an inlet 11 and a heat transfer fluid outlet 12, a pump 120 having an inlet 121 and a heat transfer fluid outlet 122 and a heat exchanger 110 too. having an inlet 111 and an outlet 112 of heat transfer fluid.
  • the heat transfer fluid outlet 12 of the heat battery 1 is connected to the heat transfer fluid inlet 110 of the heat exchanger 110, the heat transfer fluid outlet 112 of the latter being connected to the heat pump medium 120 between the pump 120 and the heat transfer fluid outlet 122 of the latter is connected to the heat transfer fluid inlet 11 of the heat battery 1.
  • the heat exchanger 110 may for example be a radiator, placed at the cabin in order to heat a stream of air arriving therein.
  • the pump 120 allows the heat transfer fluid to be fed into the heating device 100 and can be combined with the heat battery 1 in a heating module 150 surrounded by a protective casing. This grouping within a heating module allows an installation and a easier maintenance of the heating device 100 within the motor vehicle and better protection of these elements.
  • thermal battery 1 comprising integrated heat generating means 9 makes it possible to have a heating device 100 which is simple and compact, with a limited number of elements and therefore inexpensive both energetically and financially.
  • the heating device 100 may be in a so-called storage state where heat energy is accumulated at the level of the heat battery 1, in a so-called heating state, that is to say where heat energy is released at the level of the heat exchanger 110 to heat the cabin, and finally in a state of total stopping.
  • the storage of heat energy at the level of the thermal battery 1 and more particularly at the level of the capsules of MCP 7, can be carried out without the need to circulate the heat transfer fluid inside said heating device 100.
  • the heat generating means 9 are electrically powered and transmit heat energy to the MCP capsules, which allows a reduced power consumption.
  • the pump 120 In the heating state, the pump 120 is in operation and the heat transfer fluid circulates in the heating device 100 according to a so-called heating flow, the heat energy stored in the heat battery 1 being released at the heat exchanger 110 with, if necessary, an additional supply of heat energy, heat generating means 9.
  • the heating device 100 may furthermore comprise a three-way valve 130 comprising a heat-transfer fluid inlet 131 connected to the heat-transfer fluid outlet 12 of the heat battery 1, a first heat transfer fluid outlet 132a connected to the heat transfer fluid inlet 111 of the heat exchanger 110, and a second heat transfer fluid outlet 132b connected to the heat transfer fluid inlet 121 of the pump 120.
  • the fluid in the storage state, can be in motion in the heating device 100 without passing through the heat exchanger 110, as shown in FIG. 5.
  • the first heat transfer fluid outlet 132a of the three-way valve 130 is closed and the second heat transfer fluid outlet 132b of the three-way valve 130 is open.
  • the heat transfer fluid thus avoids passing through the heat exchanger 110 and passes directly from the heat transfer fluid outlet 12 of the heat battery 1 to the heat transfer fluid inlet 121 of the pump 120.
  • the heat generators 9 supply heat energy to the MCP capsules 7 present in the heat battery 1 as well as to the heat transfer fluid itself, which is particularly advantageous in the case where said coolant is a suspension of capsules of MCP 7.
  • FIG. 6 shows a heating device 100 in the heating state with a so-called heat transfer fluid circulation according to the embodiment described above.
  • the first heat transfer fluid outlet 132a of the three-way valve 130 is open and the second heat transfer fluid outlet 132b of the three-way valve 130 is closed, so that the heat transfer fluid can pass through. of the heat exchanger 110 and thus allow the heating of a passenger compartment for example.
  • thermal battery according to the invention as well as the heating device incorporating such a thermal battery, are particularly advantageous because of the direct integration of the heat generating means directly within said thermal battery, thereby enabling reduced power consumption for proper heating efficiency.

Abstract

The present invention relates to a thermal battery, notably for a motor vehicle, comprising a fluidtight housing (1) configured to have passing through it a heat transfer fluid that passes from a fluid inlet (11) to a fluid outlet (12), said housing (1) comprising an outer casing (3) defining an interior space (5) containing capsules of phase-change material (7), said housing (1) further comprising heat generating means (9).

Description

Batterie thermique et dispositif de chauffage associé.  Thermal battery and associated heater.
La présente invention concerne une batterie thermique et un dispositif de chauffage utilisant une telle batterie thermique. Elle trouvera ses applications, notamment dans le domaine des véhicules automobiles et plus particulièrement dans le secteur des véhicules électriques ou hybrides. The present invention relates to a thermal battery and a heating device using such a thermal battery. It will find its applications, particularly in the field of motor vehicles and more particularly in the sector of electric or hybrid vehicles.
Actuellement, pour les véhicules à moteur thermique, tel que moteur essence ou diesel, il est connu de refroidir ce dernier à l'aide d'un circuit utilisant un fluide caloporteur qui, après avoir été échauffé en traversant le moteur, peut être envoyé non seulement vers un radiateur de refroidissement pour le refroidissement dudit fluide, mais aussi vers un radiateur de chauffage servant à réchauffer un flux d'air en direction de l'habitacle du véhicule. Dans les véhicules électriques ou hybrides, les systèmes d'entraînement notamment les moteurs électriques, les batteries et leurs systèmes et dispositifs de commande, dissipent trop peu de chaleur pour assurer de la sorte un chauffage satisfaisant de l'habitacle comme le ferait un moteur thermique. II est ainsi connu pour remédier à ce problème, d'utiliser des résistances électriques, alimentées par les batteries du véhicule, afin d'assurer un chauffage de l'habitacle. Cependant, le bon fonctionnement de cette solution dépend de l'état de charge des batteries électriques et peut également impacter l'autonomie du véhicule. Currently, for vehicles with a combustion engine, such as petrol or diesel engine, it is known to cool the latter using a circuit using a coolant which, after being heated through the engine, can be sent no only to a cooling radiator for cooling said fluid, but also to a heating radiator for heating an air flow towards the passenger compartment of the vehicle. In electric or hybrid vehicles, drive systems such as electric motors, batteries and their systems and control devices, dissipate too little heat to ensure a satisfactory heating of the cabin as would a heat engine . It is thus known to remedy this problem, to use electrical resistors, powered by the vehicle batteries, to ensure heating of the passenger compartment. However, the proper functioning of this solution depends on the state of charge of the electric batteries and can also impact the autonomy of the vehicle.
Une solution connue pour diminuer l'impact de l'utilisation de résistances électriques pour assurer un chauffage de l'habitacle est d'utiliser des batteries à chaleur latente, c'est-à-dire des batteries thermiques permettant de stocker et de restituer de la chaleur par l'intermédiaire d'un matériau à changement de phase. Il est ainsi connu de conditionner le matériau à changement de phase au sein de microcapsules comme dans la demande US4911232 ou bien entre des plaques d'un faisceau d'échange de chaleur comme dans la demande FR2965342 et d'intégrer la batterie thermique dans un dispositif de chauffage. A known solution to reduce the impact of the use of electrical resistors to ensure heating of the passenger compartment is to use latent heat batteries, that is to say thermal batteries for storing and returning of heat through a phase change material. It is thus known to condition the phase change material within microcapsules as in US4911232 or between plates of a heat exchange bundle as in FR2965342 and to integrate the thermal battery into a device. of heating.
Néanmoins, bien que réduite, la quantité d'énergie électrique requise pour chauffer l'habitacle et recharger la batterie thermique reste importante et il est donc nécessaire de diminuer cette consommation d'énergie afin de préserver l'autonomie des batteries électriques et donc du véhicule. Nevertheless, although reduced, the amount of electrical energy required to heat the cabin and recharge the thermal battery remains important and it is necessary to reduce this energy consumption to preserve the autonomy of the electric batteries and therefore the vehicle .
Un des buts de l'invention est donc de résoudre au moins partiellement les inconvénients de l'état de la technique et de proposer une batterie thermique ainsi qu'un dispositif de chauffage efficace et dont la consommation énergétique est améliorée. One of the aims of the invention is therefore to at least partially solve the disadvantages of the state of the art and to propose a thermal battery as well as an efficient heating device whose energy consumption is improved.
La présente invention concerne donc une batterie thermique, notamment pour véhicule automobile, comprenant un boitier étanche configuré pour être traversé par un fluide caloporteur passant d'une entrée de fluide vers une sortie de fluide, ledit boitier comprenant une enveloppe extérieure définissant un espace intérieur contenant des capsules de matériau à changement de phase, caractérisé en ce que ledit boitier comprend en outre des moyens générateurs de chaleur. The present invention therefore relates to a thermal battery, in particular for a motor vehicle, comprising a sealed casing configured to be traversed by a heat transfer fluid passing from a fluid inlet to a fluid outlet, said casing comprising an outer casing defining an interior space containing phase change material capsules, characterized in that said box further comprises heat generating means.
Le fait d'intégrer les moyens générateurs de chaleurs au boitier, permet de communiquer directement l'énergie calorifique générée par ces derniers aux capsules de MCP ainsi qu'au fluide caloporteur circulant entre les capsules de MCP. De part cette communication directe de l'énergie calorifique générée, le stockage de l'énergie calorifique au sein de la batterie thermique est amélioré et moins coûteux en énergie électrique. Selon un aspect de l'invention, les moyens générateurs de chaleur sont des plaques sérigraphiées chauffantes destinées à être reliées à une source de courant électrique. The fact of integrating the means generating heat to the housing, allows to directly communicate the heat energy generated by the latter to the capsules of MCP and heat transfer fluid circulating between the capsules of MCP. Due to this direct communication of the heat energy generated, the storage of the heat energy within the thermal battery is improved and less expensive in electrical energy. According to one aspect of the invention, the heat generating means are heated screen-printed plates intended to be connected to a source of electric current.
Selon un autre aspect de l'invention, lesdits moyens générateurs de chaleurs sont intégrés à l'enveloppe extérieure. According to another aspect of the invention, said heat generating means are integrated in the outer casing.
Selon un autre aspect de l'invention, le boîtier comporte au moins une paroi interne délimitant des compartiments internes , à l'intérieur de l'espace intérieur. According to another aspect of the invention, the housing comprises at least one inner wall delimiting internal compartments, within the interior space.
Selon un autre aspect de l'invention, les moyens générateurs de chaleur sont fixés à la au moins une paroi interne. According to another aspect of the invention, the heat generating means are attached to the at least one inner wall.
Selon un autre aspect de l'invention, les capsules de matériaux à changement de phase sont confinées dans l'espace intérieur. According to another aspect of the invention, the phase change material capsules are confined in the interior space.
Selon un autre aspect de l'invention, le fluide caloporteur est une suspension de capsules de matériaux à changement de phase. According to another aspect of the invention, the heat transfer fluid is a suspension of capsules of phase change materials.
L'invention concerne également un dispositif de chauffage, notamment pour véhicule automobile, comprenant un échangeur de chaleur comprenant une entrée et une sortie de fluide caloporteur et une pompe comprenant également une entrée et une sortie de fluide caloporteur, ledit dispositif de chauffage comprenant en outre une batterie thermique selon l'une quelconque des aspects décrits précédemment. The invention also relates to a heating device, in particular for a motor vehicle, comprising a heat exchanger comprising an inlet and a heat transfer fluid outlet and a pump also comprising an inlet and a heat transfer fluid outlet, said heating device further comprising a thermal battery according to any of the aspects described above.
Selon un aspect du dispositif de chauffage selon l'invention : According to one aspect of the heating device according to the invention:
- la sortie de fluide caloporteur de la batterie thermique est reliée à l'entrée de fluide caloporteur de l'échangeur de chaleur, the heat transfer fluid outlet of the thermal battery is connected to the heat transfer fluid inlet of the heat exchanger,
- la sortie de fluide caloporteur de l'échangeur de chaleur est reliée à l'entrée de fluide caloporteur de la pompe, et  the coolant outlet of the heat exchanger is connected to the heat-transfer fluid inlet of the pump, and
- la sortie de fluide caloporteur de la pompe est reliée à l'entrée de fluide caloporteur de la batterie thermique.  - The heat transfer fluid outlet of the pump is connected to the heat transfer fluid inlet of the thermal battery.
Selon un autre aspect du dispositif de chauffage selon l'invention, la batterie thermique et la pompe sont regroupées dans un module de chauffage. According to another aspect of the heating device according to the invention, the heat battery and the pump are grouped together in a heating module.
Selon un autre aspect du dispositif de chauffage selon l'invention, ledit dispositif est : According to another aspect of the heating device according to the invention, said device is:
- dans un état dit de stockage où de l'énergie calorifique est accumulée au niveau de la batterie thermique, ou in a storage state where heat energy is accumulated at the thermal battery, or
- dans un état dit de chauffage où de l'énergie calorifique est relâchée au niveau de l'échangeur de chaleur, ou  in a state of heating where heat energy is released at the level of the heat exchanger, or
- dans un état d'arrêt total. Selon un autre aspect du dispositif de chauffage selon l'invention, ledit dispositif comporte en outre une vanne trois voies placée entre la sortie de fluide caloporteur de la batterie thermique et l'entrée de fluide caloporteur de l'échangeur de chaleur, ladite vanne trois voies comportant : - in a state of total stopping. According to another aspect of the heating device according to the invention, said device further comprises a three-way valve placed between the heat transfer fluid outlet of the thermal battery and the coolant inlet of the heat exchanger, said valve three. tracks comprising:
- une entrée de fluide caloporteur reliée à la sortie de fluide caloporteur de la batterie thermique, a heat transfer fluid inlet connected to the heat transfer fluid outlet of the thermal battery,
- une première sortie de fluide caloporteur reliée à l'entrée de fluide caloporteur de l'échangeur de chaleur, et  a first heat transfer fluid outlet connected to the heat transfer fluid inlet of the heat exchanger, and
- une seconde sortie de fluide caloporteur reliée à l'entrée de fluide caloporteur de la pompe.  - A second heat transfer fluid outlet connected to the heat transfer fluid inlet of the pump.
Selon un autre aspect du dispositif de chauffage selon l'invention, la vanne trois voies permet, de façon sélective : According to another aspect of the heating device according to the invention, the three-way valve allows, selectively:
- une circulation du fluide caloporteur, dite de stockage, où la première sortie de fluide caloporteur de la vanne trois voies est fermée et où la seconde sortie de fluide caloporteur de la vanne trois voies est ouverte, le fluide caloporteur évitant ainsi de passer au travers de l'échangeur de chaleur et passant directement de la sortie de fluide caloporteur de la batterie thermique à l'entrée de fluide caloporteur de la pompe, et- A circulation of the heat transfer fluid, said storage, wherein the first heat transfer fluid outlet of the three-way valve is closed and the second heat transfer fluid outlet of the three-way valve is open, the heat transfer fluid thus avoiding to pass through of the heat exchanger and passing directly from the heat transfer fluid outlet of the thermal battery to the coolant inlet of the pump, and
- une circulation du fluide caloporteur, dite de chauffage, où la première sortie de fluide caloporteur de la vanne trois voies est ouverte et où la seconde sortie de fluide caloporteur de la vanne trois voies est fermée, le fluide caloporteur passant ainsi au travers de l'échangeur de chaleur. a circulation of the heat transfer fluid, called heating fluid, in which the first heat transfer fluid outlet of the three-way valve is open and the second heat transfer fluid outlet of the three-way valve is closed, the heat-transfer fluid thereby passing through the 'heat exchanger.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : - la figure i montre une représentation schématique en perspective partiellement en coupe d'une batterie thermique, Other features and advantages of the invention will emerge more clearly on reading the following description, given by way of illustrative and nonlimiting example, and the appended drawings among which: FIG. 1 shows a diagrammatic representation in perspective partly in section of a thermal battery,
- la figure 2 montre une représentation schématique en perspective partiellement en coupe de l'enveloppe d'une batterie thermique, - la figure 3 montre une représentation schématique en perspective partiellement en coupe de l'enveloppe d'une batterie thermique selon un mode de réalisation particulier, et  FIG. 2 shows a diagrammatic representation in perspective partially in section of the casing of a thermal battery; FIG. 3 shows a diagrammatic representation in perspective partially in section of the casing of a thermal battery according to one embodiment; particular, and
- les figures 4 à 6 montrent des représentations schématiques de dispositifs de chauffage.  - Figures 4 to 6 show schematic representations of heating devices.
Les éléments identiques sur les différentes figures portent des références identiques. The identical elements in the different figures bear identical references.
La figure 1 montre une représentation schématique en perspective et partiellement en coupe d'une batterie thermique. Cette dernière comporte un boîtier 1 étanche et destiné à être traversé par un fluide caloporteur passant d'une entrée 11 de fluide caloporteur vers une sortie 12 de fluide caloporteur (non représentées sur cette figure 1). Figure 1 shows a schematic representation in perspective and partially in section of a thermal battery. The latter comprises a sealed casing 1 and intended to be traversed by a heat transfer fluid passing from an inlet 11 of heat transfer fluid to an outlet 12 of heat transfer fluid (not shown in this Figure 1).
Le boîtier 1 comprend une enveloppe extérieure 3 définissant un espace intérieur 5 dans lequel sont placées des capsules de matériau à changement de phase (MCP) 7. L'enveloppe extérieure 3 est réalisée dans un matériau dont les caractéristiques d'étanchéité, d'isolation thermique ainsi que de tenue mécanique sont élevées, par exemple, ledit matériau peut être en matière plastique thermostable comme le polyétheréthercétone (PEEK). The housing 1 comprises an outer casing 3 defining an interior space 5 in which are placed phase change material (PCM) capsules 7. The outer casing 3 is made of a material whose sealing characteristics, insulation Thermal and mechanical strength are high, for example, said material may be heat-stable plastic material such as polyetheretherketone (PEEK).
Selon une variante, l'enveloppe extérieure 220 peut être une succession d'enveloppes et de couches intermédiaires comme montré par la figure 3, par exemple, une enveloppe extérieure recouvrant une couche d'un matériau thermiquement isolant, lui-même entourant un corps de confinement dans lequel sont placées les capsules de MCP 7 et dans lequel circule le fluide caloporteur. According to one variant, the outer envelope 220 may be a succession of envelopes and intermediate layers as shown in FIG. for example, an outer envelope covering a layer of a thermally insulating material, itself surrounding a confinement body in which are placed the MCP capsules 7 and in which circulates the coolant.
Les capsules de MCP 7 comportent un MCP 71, par exemple un MCP 71 organique avec une transition de phase située entre 55 et 75°C, plus particulièrement 70°C, recouvert d'une couche protectrice 72 de matière polymère. Ce genre de capsule de MCP 7 est bien connu de l'homme du métier. Le MCP 71 utilisé peut notamment être un MCP 71 extrudé ou polymérisé, de forme aléatoire comme par exemple de forme sphérique, demi-sphérique ou de forme amorphe, recouvert d'une couche protectrice 72 de matière polymère. Les capsules de MCP 7 ont de préférence un diamètre compris entre 0.02mm et 5mm. The capsules of MCP 7 comprise an MCP 71, for example an organic MCP 71 with a phase transition between 55 and 75 ° C., more particularly 70 ° C., covered with a protective layer 72 of polymeric material. This kind of MCP 7 capsule is well known to those skilled in the art. The MCP 71 used may in particular be an extruded or polymerized MCP 71, of random shape, for example of spherical, half-spherical or amorphous form, covered with a protective layer 72 of polymeric material. The capsules of MCP 7 preferably have a diameter of between 0.02 mm and 5 mm.
Selon un premier mode de réalisation, les capsules de MCP 7 sont confinées à l'intérieur de l'espace intérieur 5 du boîtier 1 et le fluide caloporteur, par exemple un mélange eau-glycol, circule dans le boîtier 1 au contact desdites capsules de MCP 7. Dans ce mode de réalisation, les capsules de MCP 7 ont de préférence un diamètre compris entre 0.1mm et 5mm. According to a first embodiment, the MCP capsules 7 are confined within the interior space 5 of the casing 1 and the coolant, for example a water-glycol mixture, circulates in the casing 1 in contact with said capsules. MCP 7. In this embodiment, the MCP capsules 7 preferably have a diameter of between 0.1mm and 5mm.
Selon un second mode de réalisation, les capsules de MCP 7 sont parties intégrante du fluide caloporteur qui est une suspension de capsules de MCP 7. Dans ce mode de réalisation, le boîtier 1 joue ainsi un rôle de batterie thermique ainsi que le rôle de réservoir de fluide caloporteur. Le boitier i comprend en outre des moyens générateurs de chaleur 9 comme le montre la figure 2. Ces moyens générateurs de chaleur 9 sont préférentiellement intégrés à l'enveloppe extérieure 3, notamment dans l'espace intérieur 5, et ils peuvent être, par exemple, des plaques sérigraphiées chauffantes destinées à être reliées à une source de courant électrique. According to a second embodiment, the capsules of MCP 7 are an integral part of the heat transfer fluid which is a suspension of MCP capsules 7. In this embodiment, the casing 1 thus plays a role of thermal battery as well as the role of reservoir of heat transfer fluid. The housing i further comprises heat generating means 9 as shown in Figure 2. These heat generating means 9 are preferably integrated in the outer casing 3, especially in the interior space 5, and they may be, for example , heated screen-printed plates intended to be connected to a source of electric current.
Selon un mode de réalisation particulier montré par la figure 3, le boitier 1 comporte au moins une paroi interne 32 délimitant des compartiments 52 communicants les un avec les autres, à l'intérieur de l'espace intérieur 5. Dans ce mode de réalisation, les moyens générateurs de chaleurs peuvent être intégrés à ladite au moins une paroi interne 32. Pour plus de facilité lors de la fabrication de la batterie thermique 1, ladite au moins une paroi interne 32 peut venir de matière avec l'enveloppe extérieure 3. According to a particular embodiment shown in FIG. 3, the housing 1 comprises at least one inner wall 32 delimiting compartments 52 communicating with each other, inside the interior space 5. In this embodiment, the heat generating means can be integrated with said at least one inner wall 32. For ease of manufacture during the manufacture of the heat battery 1, said at least one inner wall 32 can be integral with the outer shell 3.
La au moins une paroi interne 32 est préférentiellement placée transversalement au sens de circulation du fluide caloporteur à l'intérieur du boitier 1, afin de perturber ladite circulation et ainsi permettre une circulation homogène du fluide caloporteur au sein des capsules de MCP 7. The at least one inner wall 32 is preferably placed transversely to the direction of circulation of the heat transfer fluid inside the housing 1, in order to disturb said circulation and thus allow a homogeneous circulation of the heat transfer fluid within the capsules of MCP 7.
Le fait d'intégrer les moyens générateurs de chaleurs 9 au boitier 1, notamment à l'enveloppe extérieure 3, et/ou à la au moins une paroi interne 32, permet de communiquer directement l'énergie calorifique générée par ces derniers aux capsules de MCP 7 ainsi qu'au fluide caloporteur circulant entre les capsules de MCP 7. De part cette communication directe de l'énergie calorifique générée, le stockage de l'énergie calorifique au sein de la batterie thermique est amélioré et moins coûteux en énergie électrique. La présente invention concerne également un dispositif de chauffage 100, notamment pour véhicule automobile et plus particulièrement pour véhicules électriques ou hybrides, comme montré par la figure 4. The fact of integrating the heat generating means 9 to the housing 1, in particular to the outer casing 3, and / or the at least one inner wall 32, makes it possible to directly communicate the heat energy generated by the latter to the heating capsules. MCP 7 and the heat transfer fluid circulating between the capsules of MCP 7. Due to this direct communication of the heat energy generated, the storage of heat energy within the thermal battery is improved and less expensive in electrical energy. The present invention also relates to a heating device 100, especially for a motor vehicle and more particularly for electric or hybrid vehicles, as shown in FIG. 4.
Le dispositif de chauffage 100 comporte une batterie thermique 1 comme décrite ci-dessus, comportant une entrée 11 et une sortie 12 de fluide caloporteur, une pompe 120 comportant une entrée 121 et une sortie 122 de fluide caloporteur et un échangeur de chaleur 110 lui aussi comportant une entrée 111 et une sortie 112 de fluide caloporteur. The heating device 100 comprises a thermal battery 1 as described above, having an inlet 11 and a heat transfer fluid outlet 12, a pump 120 having an inlet 121 and a heat transfer fluid outlet 122 and a heat exchanger 110 too. having an inlet 111 and an outlet 112 of heat transfer fluid.
Ces différents éléments forment un circuit et sont reliés les un aux autres par des conduits, de sorte à permettre une circulation du fluide caloporteur entre eux. Ainsi, comme montré par la figure 4, la sortie 12 de fluide caloporteur de la batterie thermique 1 est reliée à l'entrée 111 de fluide caloporteur de l'échangeur de chaleur 110, la sortie 112 de fluide caloporteur de ce dernier est reliée à l'entre 121 de fluide caloporteur de la pompe 120 et la sortie 122 de fluide caloporteur de cette dernière est reliée à l'entrée 11 de fluide caloporteur de la batterie thermique 1. These different elements form a circuit and are connected to each other by conduits, so as to allow circulation of the coolant between them. Thus, as shown in FIG. 4, the heat transfer fluid outlet 12 of the heat battery 1 is connected to the heat transfer fluid inlet 110 of the heat exchanger 110, the heat transfer fluid outlet 112 of the latter being connected to the heat pump medium 120 between the pump 120 and the heat transfer fluid outlet 122 of the latter is connected to the heat transfer fluid inlet 11 of the heat battery 1.
L'échangeur de chaleur 110 peut par exemple être un radiateur, placé au niveau de l'habitacle dans le but de réchauffer un flux d'air arrivant dans ce dernier. La pompe 120 permet l'entrainement du fluide caloporteur dans le dispositif de chauffage 100 et elle peut être regroupée avec la batterie thermique 1 dans un module de chauffage 150 entouré d'un carter de protection. Ce regroupement au sein d'un module de chauffage permet une installation et un entretien plus aisé du dispositif de chauffage 100 au sein du véhicule automobile ainsi qu'une meilleure protection de ces éléments. The heat exchanger 110 may for example be a radiator, placed at the cabin in order to heat a stream of air arriving therein. The pump 120 allows the heat transfer fluid to be fed into the heating device 100 and can be combined with the heat battery 1 in a heating module 150 surrounded by a protective casing. This grouping within a heating module allows an installation and a easier maintenance of the heating device 100 within the motor vehicle and better protection of these elements.
L'utilisation d'une batterie thermique 1 comprenant des moyens générateurs de chaleur 9 intégrés, permet d'avoir un dispositif de chauffage 100 simple et peu encombrant, avec un nombre limité d'élément et donc peu coûteux aussi bien énergétiquement que financièrement. The use of a thermal battery 1 comprising integrated heat generating means 9 makes it possible to have a heating device 100 which is simple and compact, with a limited number of elements and therefore inexpensive both energetically and financially.
Le dispositif de chauffage 100 peut être dans un état dit de stockage où de l'énergie calorifique est accumulée au niveau de la batterie thermique 1, dans un état dit de chauffage, c'est-à-dire où de l'énergie calorifique est relâchée au niveau de l'échangeur de chaleur 110 afin de chauffer l'habitacle, et enfin dans un état d'arrêt total. The heating device 100 may be in a so-called storage state where heat energy is accumulated at the level of the heat battery 1, in a so-called heating state, that is to say where heat energy is released at the level of the heat exchanger 110 to heat the cabin, and finally in a state of total stopping.
En état de stockage, le stockage d'énergie calorifique au niveau de la batterie thermique 1 et plus particulièrement au niveau des capsules de MCP 7, peut être réalisée sans qu'il y ait nécessité de faire circuler le fluide caloporteur à l'intérieur dudit dispositif de chauffage 100. Ainsi, en état de stockage, seuls les moyens générateurs de chaleurs 9 sont alimentés électriquement et transmettent de l'énergie calorifique aux capsules de MCP, ce qui permet une consommation réduite d'électricité. In the storage state, the storage of heat energy at the level of the thermal battery 1 and more particularly at the level of the capsules of MCP 7, can be carried out without the need to circulate the heat transfer fluid inside said heating device 100. Thus, in the storage state, only the heat generating means 9 are electrically powered and transmit heat energy to the MCP capsules, which allows a reduced power consumption.
En état de chauffage, la pompe 120 est en marche et le fluide caloporteur circule dans le dispositif de chauffage 100 selon une circulation dite de chauffage, l'énergie calorifique stockée dans la batterie thermique 1 étant relâchée au niveau de l'échangeur de chaleur 110 avec, si besoin, un apport supplémentaire d'énergie calorifique, des moyens générateurs de chaleur 9. In the heating state, the pump 120 is in operation and the heat transfer fluid circulates in the heating device 100 according to a so-called heating flow, the heat energy stored in the heat battery 1 being released at the heat exchanger 110 with, if necessary, an additional supply of heat energy, heat generating means 9.
Selon un mode de réalisation particulier, montré par les figures 5 et 6, le dispositif de chauffage 100 peut comporter en outre une vanne trois voies 130 comportant une entrée 131 de fluide caloporteur reliée à la sortie 12 de fluide caloporteur de la batterie thermique 1, une première sortie 132a de fluide caloporteur reliée à l'entrée 111 de fluide caloporteur de l'échangeur de chaleur 110, et une seconde sortie 132b de fluide caloporteur reliée à l'entrée 121 de fluide caloporteur de la pompe 120. According to a particular embodiment, shown in FIGS. 5 and 6, the heating device 100 may furthermore comprise a three-way valve 130 comprising a heat-transfer fluid inlet 131 connected to the heat-transfer fluid outlet 12 of the heat battery 1, a first heat transfer fluid outlet 132a connected to the heat transfer fluid inlet 111 of the heat exchanger 110, and a second heat transfer fluid outlet 132b connected to the heat transfer fluid inlet 121 of the pump 120.
Selon ce mode de réalisation, en état de stockage, le fluide peut être en mouvement dans le dispositif de chauffage 100 sans passer par l'échangeur de chaleur 110, comme montré par la figure 5. Lors de cette circulation du fluide caloporteur, dite de stockage, la première sortie 132a de fluide caloporteur de la vanne trois voies 130 est fermée et la seconde sortie 132b de fluide caloporteur de la vanne trois voies 130 est ouverte. Le fluide caloporteur évite ainsi de passer au travers de l'échangeur de chaleur 110 et passe directement de la sortie 12 de fluide caloporteur de la batterie thermique 1 à l'entrée 121 de fluide caloporteur de la pompe 120. Lors de cette circulation de stockage, les générateurs de chaleurs 9 fournissent aussi bien de l'énergie calorifique aux capsules de MCP 7 présentes dans la batterie thermique 1 qu'au fluide caloporteur lui même, ce qui est particulièrement avantageux dans le cas où ledit fluide caloporteur est une suspension de capsules de MCP 7. La figure 6 montre un dispositif de chauffage 100 en état de chauffage avec une circulation de fluide caloporteur dite de chauffage selon le mode de réalisation décrit précédemment. Lors de cette circulation de chauffage du fluide caloporteur, la première sortie 132a de fluide caloporteur de la vanne trois voies 130 est ouverte et la seconde sortie 132b de fluide caloporteur de la vanne trois voies 130 est fermée, ainsi le fluide caloporteur peut passer au travers de l'échangeur de chaleur 110 et ainsi permettre le chauffage d'un habitacle par exemple. According to this embodiment, in the storage state, the fluid can be in motion in the heating device 100 without passing through the heat exchanger 110, as shown in FIG. 5. During this circulation of the heat transfer fluid, referred to as storage, the first heat transfer fluid outlet 132a of the three-way valve 130 is closed and the second heat transfer fluid outlet 132b of the three-way valve 130 is open. The heat transfer fluid thus avoids passing through the heat exchanger 110 and passes directly from the heat transfer fluid outlet 12 of the heat battery 1 to the heat transfer fluid inlet 121 of the pump 120. During this storage circulation the heat generators 9 supply heat energy to the MCP capsules 7 present in the heat battery 1 as well as to the heat transfer fluid itself, which is particularly advantageous in the case where said coolant is a suspension of capsules of MCP 7. FIG. 6 shows a heating device 100 in the heating state with a so-called heat transfer fluid circulation according to the embodiment described above. During this heating circulation of the heat transfer fluid, the first heat transfer fluid outlet 132a of the three-way valve 130 is open and the second heat transfer fluid outlet 132b of the three-way valve 130 is closed, so that the heat transfer fluid can pass through. of the heat exchanger 110 and thus allow the heating of a passenger compartment for example.
On voit donc bien que la batterie thermique selon l'invention, ainsi que le dispositif de chauffage intégrant une telle batterie thermique sont particulièrement avantageux du fait de l'intégration directe des moyens générateurs de chaleur directement au sein de ladite batterie thermique, permettant de fait une consommation réduite d'énergie électrique pour une efficacité de chauffage convenable. It can thus be clearly seen that the thermal battery according to the invention, as well as the heating device incorporating such a thermal battery, are particularly advantageous because of the direct integration of the heat generating means directly within said thermal battery, thereby enabling reduced power consumption for proper heating efficiency.

Claims

REVENDICATIONS
l. Batterie thermique, notamment pour véhicule automobile, comprenant un boîtier (î) étanche configuré pour être traversé par un fluide caloporteur passant d'une entrée de fluide (n) vers une sortie de fluide (12), ledit boîtier (1) comprenant une enveloppe extérieure (3) définissant un espace intérieur (5) contenant des capsules de matériau à changement de phase (7), caractérisée en ce que ledit boîtier (1) comprend en outre des moyens générateurs de chaleur (9)· l. Thermal battery, in particular for a motor vehicle, comprising a sealed housing (1) configured to be traversed by a heat transfer fluid passing from a fluid inlet (n) to a fluid outlet (12), said housing (1) comprising an enclosure external device (3) defining an interior space (5) containing capsules of phase change material (7), characterized in that said housing (1) further comprises heat generating means (9) ·
2. Batterie thermique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens générateurs de chaleur (9) sont des plaques sérigraphiées chauffantes destinées à être reliées à une source de courant électrique. 2. Thermal battery according to claim 1, characterized in that the heat generating means (9) are heated screen-printed plates intended to be connected to a source of electric current.
3. Batterie thermique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que lesdits moyens générateurs de chaleur (9) sont intégrés à l'enveloppe extérieure (3)· 3. Thermal battery according to claim 1 or 2, characterized in that said heat generating means (9) are integrated in the outer casing (3).
4. Batterie thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le boîtier (1) comporte au moins une paroi interne (32) délimitant des compartiments internes (52), à l'intérieur de l'espace intérieur (5)· 4. Thermal battery according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the housing (1) has at least one inner wall (32) delimiting internal compartments (52), inside the interior space. (5) ·
5. Batterie thermique selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les moyens générateurs de chaleur (9) sont fixés à au moins une paroi interne (32). . 5. Thermal battery according to the preceding claim, characterized in that the heat generating means (9) are attached to at least one inner wall (32). .
6. Batterie thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les capsules de matériaux à changement de phase (7) sont confinées dans l'espace intérieur (5). 6. Thermal battery according to one of the preceding claims, characterized in that the capsules of phase change materials (7) are confined in the interior space (5).
7. Batterie thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le fluide caloporteur est une suspension de capsules de matériaux à changement de phase (7). 7. Thermal battery according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the heat transfer fluid is a suspension of capsules of phase change materials (7).
8. Dispositif de chauffage (100), notamment pour véhicule automobile, comprenant un échangeur de chaleur (110) comprenant une entrée (111) et une sortie (112) de fluide caloporteur et une pompe (120) comprenant également une entrée (121) et une sortie (122) de fluide caloporteur, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une batterie thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. Heating device (100), in particular for a motor vehicle, comprising a heat exchanger (110) comprising an inlet (111) and a heat transfer fluid outlet (112) and a pump (120) also comprising an inlet (121) and an outlet (122) for heat transfer fluid, characterized in that it further comprises a thermal battery according to any one of claims 1 to 6.
9. Dispositif de chauffage (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que : 9. Heating device (100) according to the preceding claim, characterized in that:
- la sortie (12) de fluide caloporteur de la batterie thermique (1) est reliée à l'entrée (111) de fluide caloporteur de l'échangeur de chaleur (110), - la sortie (112) de fluide caloporteur de l'échangeur de chaleur (110) est reliée à l'entrée (121) de fluide caloporteur de la pompe (120), et the heat transfer fluid outlet (12) of the heat battery (1) is connected to the heat transfer fluid inlet (111) of the heat exchanger (110), the heat transfer fluid outlet (112) of the heat exchanger (110) is connected to the heat transfer fluid inlet (121) of the pump (120), and
- la sortie (122) de fluide caloporteur de la pompe (120) est reliée à l'entrée (11) de fluide caloporteur de la batterie thermique (1).  - The outlet (122) of heat transfer fluid pump (120) is connected to the inlet (11) of heat transfer fluid of the thermal battery (1).
10. Dispositif de chauffage (100) selon l'une quelconques des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que la batterie thermique (1) et la pompe (120) sont regroupées dans un module de chauffage (150). 10. Heating device (100) according to any one of claims 8 or 9, characterized in that the thermal battery (1) and the pump (120) are grouped in a heating module (150).
11. Dispositif de chauffage (100) selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il est : 11. Heating device (100) according to any one of claims 8 to 10, characterized in that it is:
- dans un état dit de stockage où de l'énergie calorifique est accumulée au niveau de la batterie thermique (1), ou in a storage state where heat energy is accumulated at the thermal battery (1), or
- dans un état dit de chauffage où de l'énergie calorifique est relâchée au niveau de l'échangeur de chaleur (110), ou  in a so-called heating state where heat energy is released at the heat exchanger (110), or
- dans un état d'arrêt total.  - in a state of total stopping.
12. Dispositif de chauffage (100) selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une vanne trois voies (130) placée entre la sortie (12) de fluide caloporteur de la batterie thermique (1) et l'entrée (111) de fluide caloporteur de l'échangeur de chaleur (110), ladite vanne trois voies comportant : 12. Heating device (100) according to any one of claims 8 to 11, characterized in that it further comprises a three-way valve (130) placed between the outlet (12) of heat transfer fluid of the thermal battery ( 1) and the heat transfer fluid inlet (111) of the heat exchanger (110), said three-way valve comprising:
- une entrée (131) de fluide caloporteur reliée à la sortie (12) de fluide caloporteur de la batterie thermique (1), - une première sortie (132a) de fluide caloporteur reliée à l'entrée (111) de fluide caloporteur de l'échangeur de chaleur (110), et an inlet (131) of heat transfer fluid connected to the outlet (12) of coolant of the thermal battery (1), a first heat transfer fluid outlet (132a) connected to the heat transfer fluid inlet (111) of the heat exchanger (110), and
- une seconde sortie (132b) de fluide caloporteur reliée à l'entrée (121) de fluide caloporteur de la pompe (120).  a second heat transfer fluid outlet (132b) connected to the heat transfer fluid inlet (121) of the pump (120).
13. Dispositif de chauffage (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la vanne trois voies (130) permet, de façon sélective : 13. Heating device (100) according to the preceding claim, characterized in that the three-way valve (130) allows, selectively:
- une circulation du fluide caloporteur, dite de stockage, où la première (132a) sortie de fluide caloporteur de la vanne trois voies (130) est fermée et où la seconde sortie (132b) de fluide caloporteur de la vanne trois voies (130) est ouverte, le fluide caloporteur évitant ainsi de passer au travers de l'échangeur de chaleur (110) et passant directement de la sortie (12) de fluide caloporteur de la batterie thermique (1) à l'entrée (121) de fluide caloporteur de la pompe (120), et a circulation of the heat transfer fluid, called storage fluid, wherein the first heat transfer fluid outlet (132a) of the three-way valve (130) is closed and the second heat transfer fluid outlet (132b) of the three-way valve (130) is open, the heat transfer fluid thus avoiding passing through the heat exchanger (110) and passing directly from the outlet (12) of heat transfer fluid of the thermal battery (1) to the inlet (121) of heat transfer fluid the pump (120), and
- une circulation du fluide caloporteur, dite de chauffage, où la première sortie (132a) de fluide caloporteur de la vanne trois voies (130) est ouverte et où la seconde sortie (132b) de fluide caloporteur de la vanne trois voies (130) est fermée, le fluide caloporteur passant ainsi au travers de l'échangeur de chaleur (110).  a circulation of the coolant, called the heating fluid, wherein the first heat transfer fluid outlet (132a) of the three-way valve (130) is open and the second heat transfer fluid outlet (132b) of the three-way valve (130) is closed, the heat transfer fluid thus passing through the heat exchanger (110).
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